Антенны для усиления сигнала сотовой связи: какие бывают и как выбрать

Сотовая связь имеет зоны покрытия. В местах, удалённых от вышек операторов, сигнал слабый. Это сказывается на качестве мобильного соединения и интернета. Чтобы обеспечить бесперебойную связь, требуются специальные устройства.

Выбирать необходимый формат усиления необходимо по приоритетам:

• мобильный интернет,
• сотовая связь,
• оба параметра одновременно.

Что означают привычные нам буквы на экране телефона?

• 2G – это сотовая связь для общения в диапазоне частот 900 и 1800 МГц.
• 3G – связь и интернет в частотах 900 и 2100 МГц.
• 4G или LTE – интернет. На некоторых диапазонах частот – и голосовая связь тоже.  Частоты – 800, 900, 1800, 2100 и 2600 МГц.

Современные смартфоны настроены на автоматический выбор сигнала от высокоскоростных вышек, который может быть слабым из-за удалённости объекта, рельефа или препятствий между вышкой и смартфоном.

Простой способ для получения устойчивого сигнала при плохом приёме 4G – перевести смартфон в режим работы с 2G или 3G сетями.

Существует два варианта обеспечения бесперебойного сигнала в загородном доме, на даче или в городской квартире.

• Связка: антенна, модем и роутер. Усиливает мобильный интернет, но качество связи оставляет желать лучшего.
• Усилитель сигнала или репитер. Усиливает одновременно связь и сигналы 3G/4G/5G, но имеет ряд ограничений.

Чтобы выбрать подходящее устройство, нужно разобраться в принципах и особенностях работы каждого из них.

Антенна, модем и роутер

Простая связка принимающего, передающего и раздающего устройств разработана для проведения интернета в удалённые от города и кабелей провайдеров места. Чтобы провести мобильный интернет в загородный дом или на дачу, достаточно установить антенну и соединить её с модемом, который в свою очередь передаст сигнал на привычный wi-fi роутер. Но и здесь есть свои особенности.

Принимающее устройство устанавливают на улице ближе к одному из окон дома и направляют в сторону ближайшей вышки мобильного оператора. Близость к окну важна – прибор передаёт принятый сигнал на модем по проводам. Она отвечает именно за улавливание сигнала. Но на качество интернета в доме влияет связка модема и роутера.

Внешний модем

Он вставляется в роутер. Сигнал от антенны на модем поступает по проводам. Размер устройства небольшой, поэтому идущие от него провода и переходники тоже не отличаются размерами и мощностью. Для бытового интернета чаще всего используют тонкие кабели, которые входят в модем через микроскопичные СВЧ-разъёмы TS-9 или CRC-9.

Недостаток внешнего модема: существенная потеря сигнала и механическая ненадёжность самой конструкции.

Wi-fi роутеры со встроенным 4G-модемом

Появились на рынке относительно недавно. Они решают проблему приёма-передачи 3G и 4G сигнала лучше, так как производители используют надёжные SМА-разъёмы.

По размещению роутеры со встроенным модемом разделяют на:

• домашние, установленные внутри помещения;
• уличные, созданные с учётом суровых климатических условий (выдерживают холод, жару и дожди).

Устройства со встроенным модемом

Их, как правило, устанавливают на улице. От них идёт всего один тонкий кабель – витая пара. Преимущество: тонкий кабель не ограничен по длине. Это удобно в загородных домах и на дачах.

Недостаток: на данный момент существующие на рынке модели не выдерживают экстремальных температур. Так, при указанной рабочей температуре 0-40 градусов Цельсия, она быстро перегревается летом и не приспособлена к холодам.

Антенна и качество сигнала

Выбор устройства – задача не из простых. Для начала необходимо выяснить все факторы, влияющие на качество будущего интернета:

• мобильный оператор,
• вышка с наиболее устойчивым сигналом,
• параметры антенны.

Обо всём по порядку.

Мобильный оператор

У сотовой связи есть зоны покрытия. Это связано с особенностями распространения волн. Чтобы узнать, какой из операторов покрывает нужную вам зону лучше остальных, достаточно ознакомиться с картами зон покрытия, которые каждая компания выкладывает на своем сайте.

Чем дальше от больших городов, тем меньше выбор. Но если он есть, изучите тарифы и качество предоставляемого интернета:

• наличие безлимитного пакета или максимальный объём выдаваемого интернета, предоставляемая скорость интернет соединения,
• стоимость пакета.

Вышка

Когда оператор определён, нужно выбрать вышку. Иногда на одной вышке находится 2-3 оператора. А в других случаях вокруг вашего дома будет несколько вышек одного оператора. Как выбрать лучшую?

На уровень сигнала влияют:

• рельеф местности, расположение вышки и расположение вашего дома;
• объекты между домом и вышкой: лес, жилые дома, заводы, склады, поля и так далее;
• глушащие сигнал линии электропередач (ЛЭП).

Есть несколько способов определить уровень сигнала.

1. Довериться расстоянию до вышки, знанию местности и интуиции. Узнать, на каком расстоянии от вашего дома находится искомая вышка легко – нужно просто позвонить оператору.
2. Вызвать на дом специалиста для замера сигнала LTE/3G/4G.
3. Замерить сигнал самостоятельно.

Самостоятельно измерить уровень сигнала можно двумя способами.

• Первый простой, но достаточно действенный. Вставьте сим-карту в смартфон, включите мобильный интернет и пройдитесь по всем помещениям в поисках наиболее устойчивого сигнала. На экране вы заметите, как около значка мобильной связи меняются буквы: E/2G/3G/4G. Там, где уровень сигнала будет 4G, и следует устанавливать устройство.
• Второй способ сложнее. Вам понадобится антенна, модем с сим-картой оператора и ноутбук. Установите программу MDMA. На открытом пространстве (лучше всего подойдёт крыша вашего дома) вращайте устройство и отслеживайте по программе уровень сигнала. Так вы и настроитесь на нужную вышку.

Как выбрать антенну

Это устройство – решающий фактор в усилении сигнала. И с выбором стоит определиться ещё до выбора вышки мобильного оператора.

Параметры, от которых зависит качество сигнала:

• форма устройства,
• коэффициент усиления (КУ),
• частотный диапазон приёма.

Форма

Форма не влияет на качество сигнала. Если сравнить устройство с сетью, то от формы зависит область улавливания сигнала.

Наиболее распространены несколько форм.

• Волновой канал. Область улавливания напоминает луч, поэтому такую антенну необходимо очень точно направлять на вышку. Преимущество таких устройств – высокая мощность.
• Панельные модели. Их мощность немного слабее, но ширина луча больше. Преимущество: частотный диапазон больше, благодаря чему устройство легко переключается между 2G, 3G и 4G, если все три варианта доступны на одной вышке.
• Параболическая модель или «тарелка». Область улавливания волн обратно пропорциональна КУ устройства.

Коэффициент усиления

Ниже приведена таблица, по которой следует оценивать КУ устройства. Этой же табличкой следует пользоваться при определении перспективной вышки оператора.

В её основе – оценка нескольких параметров.

• RSRP – мощность сигнала, идущего от вышки. Чем ближе значение RSRP к нулю, тем сигнал сильнее.
• RSRQ – качество принятия сигнала. Чем меньше величина RSRQ, тем лучше сигнал.
• SINR – определяет шум сигнала. SINR следует сравнивать с 0. SINR равен нулю – мощность сигнала равна уровню шума. SINR больше 0 – мощность выше шума. SINR меньше 0 – мощность ниже шума.

Оценка сигнала	RSRP (дБи)	RSRQ (дБ)	SINR
Отличный	>/= -80	>/= -10	>/= 20
Хороший	От -80 до -90	От -10 до -15	От 13 до 20
Средний	От -90 до -100	От -15 до -20	От 0 до 13
Слабый	</= -100	< -20	</= 0

Чтобы устройство давало устойчивый сигнал, ориентируйтесь на первый показатель. Приблизительный расчёт выглядит так.

• Вышка даёт сигнал мощностью -99 дБи. Это показатель RSRP в табличке.
• КУ устройства – 20 дБи.
• Погрешность на длине кабеля и переходниках – около 3 дБи.

Итог: -99+20-3= -82 дБи.

Этот показатель попадает во вторую строчку. Следовательно, сигнал будет хорошим при условии, что изменения показателей RSRQ и SINR будут пропорциональными. На практике это значит, что вы получите около 80% от скорости поступающего с вышки сигнала. То есть при исходящей скорости 30 Мбит/с, на устройствах она будет приблизительно 24 Мбит/с.

Частота

От частотного диапазона зависит то, каких операторов будет принимать устройство. У разных операторов есть разная частота излучения. Поэтому модели с широким диапазоном позволят переключаться между разными операторами и разными уровнями сигнала интернета.

Частота работы мобильных операторов и стандарт мобильного интернета:

• 800 МГц – 4G;
• 900 МГц – 2G, 3G, 4G;
• 1800 МГц – 2G, 4G;
• 2100 МГц – 3G, 4G;
• 2800 МГц – 4G.

Модели с широким диапазоном частот не обладают высоким КУ, поэтому оптимально брать тройной частотный диапазон со средними параметрами. Чтобы интернет с разных частотных диапазонов без потерь скорости проходил через роутер, выбирайте модели с модулем LTE не ниже 6 категории.

MIMO-антенны

Отдельная категория оборудования. Их особенность – два параллельных кабеля. Для входящего интернета особой разницы нет, хотя усиление сигнала в сравнении с обычной панельной моделью есть. А для исходящего сигнала разница будет существенной. Поэтому MIMO-антенны пользуются популярностью при необходимости передачи большого объёма данных. Например, видео. Для сборки такой модели понадобится модем с двумя разъёмами для каждого кабеля.

Репитер

Репитер (от английского «повторять») работает по принципу улавливания сигнала из устойчивой зоны приёма и отражения (повторения) его на принимающее устройство. Он работает в системе с двумя антеннами.

• Внешняя антенна находится на улице в зоне устойчивого сигнала.
• Внутренняя размещается в помещении. Она принимает сигнал с репитера и передаёт его на принимающие устройства.

Внешнее устройство, репитер и внутреннее устройство связаны между собой высокочастотным кабелем. При этом репитер работает от сети в 220 В.

Схема работы репитера выглядит так.

• Внешний экземпляр ловит сигнал от вышки мобильного оператора. Устанавливают его на улице в зоне максимально устойчивого приёма.
• Сигнал по кабелю передаётся на репитер. Репитер его повторяет, усиливает и по кабелю отправляет дальше на комнатное устройство.
• Комнатная модель работает в двустороннем направлении. Она принимает сигнал от репитера по кабелю и отправляет его на роутер через встроенный модем. Она же улавливает сигналы от мобильных устройств и отправляет их не репитер.

В отличие от схемы «антенна, модем, роутер», усилитель имеет явное преимущество: он усиливает не только интернет, но и мобильную связь.

Как выбрать репитер

Цена усилителя зависит от основных параметров:

• коэффициент усиления – КУ,
• частотный диапазон – ЧД.

КУ репитера

Чем хуже сигнал, тем больше нужен КУ. Большинство моделей на рынке имеют КУ 65-75 дБи. Чем выше КУ, тем больше стоимость репитера.

При слабом сигнале выбирайте усилитель с максимальным КУ.

ЧД репитера

Репитеры делятся по частоте диапазонов и по количеству диапазонов. Чем больше вариативность, тем выше стоимость.

Определить ЧД на своём участке или в квартире поможет мобильный телефон.

1. Установите приложение «Сотовые вышки, локатор».
2. Произведите по одному замеру в каждом стандарте: GSM, 2G, 3G.
3. Выбирайте усилитель по количеству диапазонов у нужного вам оператора

Особенности работы репитеров

У репитеров есть некоторые ограничения и особенности.

• Мощность сигнала на репитере зависит от КУ и расположения внешней антенны. В совокупности оба параметра влияют на радиус действия внутренней модели.
• Чем выше расположена внешнее устройство, тем лучше сигнал внутри дома. Наличие рядом с участком леса или высотных застроек требует поднятия внешнего прибора на 6-8 метров.
• Чтобы обеспечить хороший сигнал внутри помещения, понадобится несколько внутренних устройств, соединённых кабелем в единую сеть.
• Определить направление вышки проще опытным путём: вращение устройства и одновременное измерение скорости интернета и уровня сотовой связи.
• Уровень сигнала RSSI в месте, где стоит внешнее устройство, не должен быть меньше, чем -95 дБ. Репитер просто не справится. Если других вариантов нет, поднимайте прибор как можно выше.

Быть на связи в городе и далеко за его пределами возможно с помощью усиливающих устройств. С интернетом справляются антенна с модемом и роутером, а репитер обеспечит и сотовую связь одновременно с интернетом. В редких случаях требуется устанавливать оба варианта усиления.

Фото: Shutterstock / FOTODOM