Усилители сигнала сотовой связи – разновидности, описание, рекомендации

Назначение усилителей - усиление сигнала сотовой связи в местах некачественной мобильной связи: дача, офис, квартира.

В данной статье мы опишем виды усилителей сотовой связи, основные характеристики, критерии выбора и возможные трудности установки.

Усилители бывают пассивные и активные.

Пассивные усилители сигнала для 3G/4G интернета

Антенна - это пассивный усилитель. Подходит для усиления 3G/4G интернета, без голосовой связи. Но голосовую связь можно будет осуществить через мобильные приложения, такие как WhatsApp, Viber, Skype и т.д.

Рассмотрим основные схемы подключения:

Антенна + 4G модем (самая простая схема), включенный в компьютер или ноутбук. Такой вариант подходит, если у вас одно рабочее стационарное место для выхода в интернет.

Антенна + 4G модем + Wi-Fi роутер. Всё то же самое, но чтобы не быть привязанным к одному месту кабелем добавляется Wi-Fi роутер, который позволяет раздать Wi-Fi интернет на нескольких пользователей.

Самый практичный вариант, когда 4G модем и роутер являются одним устройством. Работает стабильнее и надежнее, SMA разъёмы прочнее, чем те, которые установлены на модемах. Сколько случаев было, когда легким движением руки вырываются разъёмы из 4G модема.

Антенна со встроенным модемом и роутером

На рынке большое количество подобных предложений, собираются они, что называется, на коленке. Реальный минус таких решений заключается в том, что модемы и роутеры работают в диапазонах температур 0…+40 °C, при этом летом в герметичном боксе температура достигает до 70 градусов. Такие решения живут недолго, обычно 1-1,5 года. Подробно, можно почитать тут.

Внешние роутеры заводского производства. Внутри корпуса уже установлены роутеры с LTE-модулем на единой плате. Все составляющие данного устройства работают при температурах от -40 до +70 градусов. Кабель используется обычный компьютерный (витая пара), длиной не более 80 метров. Интернет и питание идут по одному кабелю по технологии PoE. Можем порекомендовать внешние роутеры заводского серийного производства от компании RF-Link, модели R850 и R832.

Решения для усиления интернета

Основные характеристики выбора антенны

Технология MIMO: увеличение скорости скачивания - до 30%, отдачи - до 100%

MIMO-технология - это задействование в передаче данных двух и более приёмников и передатчиков как на базовой станции, так и на абонентском устройстве. Если роутер у вас стоит в помещении, то для использования технологии MIMO необходимо до антенны проложить 2 кабеля.

На практике мы можем получить прирост скорости интернета на скачивание до 30%, но это происходит не всегда, т.к. предел скорости, скорее всего, ограничивается пропускной способностью самой базовой станцией сотового оператора. Но самое главное - это прирост скорости 50-100% на отдачу, который происходит в большинстве случаев.

Поддержка технологии MIMO наиболее актуальна, если вы загружаете в интернет большие потоки данных, например, для удаленного видеонаблюдения и видеоконференций. Если вам нужен интернет, чтобы почитать новости, отправить письмо, посидеть в ВК, то тратиться на MIMO-решение, возможно, и нет смысла.

Выбор диапазона частот антенны

У сотовых операторов на данный момент используется 5 частотных диапазонов – 800, 900, 1800, 2100, 2600 МГц. Еще несколько лет назад, если имели в виду 3G антенну, то подразумевался диапазон 2100 МГц, а если 4G антенну - 2600 МГц. Сейчас ситуация гораздо усложнилась: в одном диапазоне может находиться два стандарта связи, а стандарт 4G на данный момент уже может находиться во всех пяти частотных диапазонах!

По нашему большому практическому опыту в 97% случаев достаточно выбрать мультидиапазонную антенну на 3, а лучше на все 5 диапазонов. При этом коэффициент усиления мультидиапазонной антенны будет немного ниже, чем однодиапазонной.

Невысокий коэффициент усиления не является проблемой по двум причинам:

1. Основной прирост уровня сигнала в первую очередь происходит не от коэффициента усиления антенны (мощности антенны), а от того, что эта антенна находится в точке более уверенного приёма сигнала, чем сам модем! В своё время была реклама Мегафона с техническим подтекстом.
   

   

2. Скорость интернета зависит от качества сигнала, а не его мощности! А качество сигнала, т.е. по-научному отношение сигнал/шум — это степень прямой видимости между антенной и базовой станцией сотового оператора. Кстати, отсюда следует вывод, что чем выше повесить антенну, тем быстрее будет работать интернет.
   

Еще один плюс в пользу мультидиапазонной антенны — агрегация частот в стандарте 4G/LTE, т.е. сложение скоростей интернета с разных частот. Например, мы часто наблюдаем, что устройства, поддерживающие LTE cat.6 (категорию 6), работают одновременно с частотами 1800+2600 МГц или 800+1800 МГц, тем самым увеличивая скорость! Почти все современные стационарные роутеры Huawei поддерживают LTE cat.6, например, Huawei B315.

Но если вы находитесь далеко от цивилизации, ближе чем в 15 километрах нет крупных населенных пунктов, федеральных дорог и сделать интернет – это уже решение задачи в принципе, то необходимо провести простые измерения вашим телефоном для подбора наиболее эффективной антенны именно в вашем случае. А как определить диапазон частот, можно почитать тут:

• Измерение уровней сигналов GSM, 3G, 4G с помощью Android версии 7.0 и выше.
• Измерение уровней сигналов GSM, 3G, 4G с помощью iPhone.

Сделать замер необходимо на улице (в идеале – с крыши дома), где на телефоне рядом со шкалой приёма покажутся знаки 3G, H, H+, 4G, LTE.

Диаграмма направленности антенны

Диаграмма направленности антенны - графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны от направления антенны в заданной плоскости.

Приведем пример диаграммы направленности антенны с максимальным коэффициентом усиления 16 дБ:

 

Из диаграммы видно, что при отклонении от направления в сторону БС оператора на 30 градусов КУ падает в 2 раза, т.е. 8 дБ. А если неудачно направить под углом 25 градусов, то КУ станет всего 2 дБ.

Чем выше заявленный коэффициент усиления антенны, тем уже диаграмма направленности. Такова физика. В большинстве случаев, кто покупает антенны от 15 дБ, крайне редко точно ориентирует их в сторону БС! Поэтому не гонитесь за коэффициентом усиления, тем более не от него скорость зависит, как уже писалось выше. Также надо знать, что если 3G/4G сигнал является отраженным от рельефа местности, то антенна с более широкой диаграммой направленности поймает его лучше, чем с узкой. Да и недобросовестные продавцы всегда стараются продать антенну с бОльшим КУ дороже, хотя цена себестоимости практически та же.

Как ориентировать усилитель для интернета

Много информации и рекомендаций в интернете, как направлять антенны по таким параметрам, как мощность сигнала, RSSI, RSRQ, SINR CQI. Но в итоге нужно что? Максимальная скорость интернета. Ну и крутить, значит, надо по сервису www.speedtest.net с шагом 20-30 градусов, пока не найдёте то направление, при котором скорость будет максимальна. А если антенна с высоким коэффициентом усиления, то шаг необходимо будет уменьшить.

Неэффективные решения с пассивной антенной

Обзор одного из вариантов неудачного решения можно почитать тут. Скажем честно, вот так, как на фото ниже, будет работать лучше. А если вы находитесь в загородном доме, то поднимите свой 4G роутер на второй этаж и поставьте на подоконник. Возможно, и без различных усилителей обойдетесь.

Примеры работ из интернета: без слёз не взглянешь...

Выводы по выбору железа для усиления интернета

• Антенну лучше использовать на все частотные диапазоны.
• Антенну ставьте как можно выше. По статистике, у нас в стране молния бьёт на 1 квадратный километр 2 раза в год, и если недалеко стоят деревья, то вероятность попадания 1 на миллион.
• При коаксиальных трассах длиной от 10 метров старайтесь использовать качественный кабель толщиной от 7 мм.

Репитеры - активные усилители сигнала сотовой связи GSM/3G/4G

Репитер, ретранслятор, бустер — это синонимы для одного вида устройства, которое является двухсторонним линейным усилителем сотового сигнала. Сам репитер является частью системы усиления сотовой связи. Его конструкция:

• Сам репитер.
• Донорная (внешняя) антенна - устанавливается на улице и принимает сигнал от базовых станций сотовых операторов.
• Абонентские (внутренние) антенны — находятся внутри помещений и взаимодействуют с абонентскими устройствами, такими как телефоны, планшеты, модемы, роутеры.
• Кабели, разъёмы, делители мощности (разветвители) и пр.

Схема подключения репитера

У каждого поставщика подобных устройств в нашей стране достаточно большая линейка моделей, которая может исчисляться десятками, а иногда даже сотней штук. Техническая сторона подбора репитеров сотовой связи детально описана тут. Если же хотите, чтобы вам помогли с подбором оборудования, то ответьте на простые вопросы на этой странице.

Усиление сотовой связи для дачи и загородного дома

На следующем видео можно посмотреть, что из себя представляет усилитель и как он устанавливается.

Вот некоторые фотографии работ:

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в загородном доме

Основные ошибки при установке усилителей в загородных домах

Любую внутреннюю антенну надо прятать как можно дальше от внешней антенны, чтобы не происходило самовозбуждение усилителя связи. Самовозбуждение усилителя – это когда внешняя антенна принимает свой собственный, уже усиленный сигнал, вместо сигнала от базовой станции.

Усилитель сотовой связи для офиса

Тут практически всё то же самое, что и в загородных домах, но только в большинстве случаев донорная антенна устанавливается уже на фасаде.

Фотографии из жизни:

Пример установки системы усиления сотовой связи в офисе

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в офисе

Ошибки при установке усилителей сотовой связи в офисе

• Необходим пространственный разнос между внешней и внутренними антеннами! Т.е. если в комнате надо усилить связь, то за окном этой же комнаты уже нельзя вешать внешнюю антенну. Неудобно, но ничего не поделать, кроме как вешать антенну в другом месте.
• В городе лучше не использовать дешевые усилители связи, т.к. они часто дают помеху на близлежащие базовые станции сотовых операторов, которые находятся практически на каждой второй крыше домов. Рекомендуется обратиться к специалистам по установке, у кого есть анализатор спектра, или получить подробную техническую консультацию, как настроить усилитель самостоятельно.

Вот так выглядит анализатор спектра:

Беспроводные усилители связи

Не будем подробно рассказывать про такое решение, можно посмотреть видео от производителя этих устройств:

Плюс такого устройства - когда всё уже в мраморе и протянуть кабель не представляется возможным, то это чуть ли не единственное решение.

Минусы:

• Усиливает только одного оператора на выбор!
• Работает только в городе, где сигнал у окна хороший. В загородной местности такой усилитель в 95% случаев бесполезен.
• Малая реальная площадь покрытия - 1-2 комнаты!
• Цена от 60 тыс. за покрытие мобильной связью одной комнаты одним оператором.

Усилители для торговых/бизнес-центров

Тут уже речи о самостоятельной установке идти не может.

Фотографии установок на крупных объектах:

Оптические усилители сотового сигнала

Оптическая система обычно состоит из 2-х блоков – главного и удаленного, которые соединяются оптическим кабелем. Такие усилители используются для передачи сотового сигнала на большие расстояния до 20 км. В некоторых случаях можно использовать несколько удаленных блоков. Пример такой системы с фотографиями можно посмотреть тут.

Фемтосота

Фемтосота - это решение непосредственно от сотовых операторов. Внешне фемтосота напоминает обычный Wi-Fi роутер, только вместо Wi-Fi фемтосота излучает 3G сигнал своего оператора. Для фемтосоты необходимы розетка 220 В и Ethernet интернет. Радиус действия сопоставим с обычным Wi-Fi роутером.

Плюс:

• Можно использовать в любой точке на территории нашей страны, где есть интернет и электричество. Работает даже через спутниковый интернет, проверено.

Минусы:

• Плохо работает в городе в надземной части зданий, т.е. там, где с улицы проникает естественным путём сигнал от базовых станций операторов. Телефон часто переключается на слабый сигнал сторонних БС, даже если фемтосота находится в одном метре от абонента.
• Относительно высокая цена для массового пользователя.
• В офисах и коттеджах площадь покрытия обычно составляет 100-300 кв.м в зависимости от перегородок.

Также если интересно, то можно почитать про отечественных производителей усилителей сотовой связи и необходимости сертифицировать данное устройство.

А если в обозримом будущем планируете купить камеры видеонаблюдения, то рекомендуем ознакомиться с материалом.