Посилення стільникового зв'язку та 4G сигналу інтернету за допомогою антени, репітера та роутера

1 Жовтня, 2023

164

Незважаючи на бурхливий розвиток технологій, якість сигналу на модемах і телефонах часом не влаштовує користувачів. Щоб це виправити, в місцях з поганим сигналом від мобільних операторів стабільний прийом і передачу даних забезпечує грамотно обраний підсилювач стільникового зв'язку. Які характеристики відіграють важливу роль при виборі обладнання, у яких випадках використовувати репітер, а коли антену з роутером, розповідають інженери компанії «Сітком».

Комплект для посилення стільникового сигналу

Зміст статті [приховати] [показати]

Причини низької якості сигналу та способи його покращення
- Розставляємо пріоритети – інтернет чи голосовий зв'язок
Частоти, на яких працюють стандарти 2G, 3G та 4G
- Визначаємо частоту сигналу
- Абсолютний номер каналу
Рішення для посилення інтернету
- Детальніше про LTE
- Переваги використання MIMO
Репітер – підсилювач сигналу мобільного зв'язку активного типу
Порівняння варіантів посилення 4G сигналу у заміському будинку
Висновок

Причини низької якості сигналу та способи його покращення

На якість сигналу впливає багато факторів. Основними з них є:

географічні особливості місцевості;
якість обладнання, встановленого на базовій станції;
марка телефону чи планшета;
наявність різних перешкод сигналу;
провайдер, який надає послуги.

Одним із способів покращити якість зв'язку, якщо телефон не ловить мережу, є звернення безпосередньо до оператора з офіційною скаргою. Варіант цей малоперспективний, оскільки ніхто ще не міг похвалитися тим, що отримав конкретну відповідь, коли буде виправлено поганий стільниковий зв'язок.

p align="justify"> Більш раціональний підхід до вирішення цієї проблеми - взяти все в свої руки і встановити підсилювач стільникового сигналу. З технічної точки зору існує кілька варіантів:

фемтосота;
GSM репітер;
антена для роутера;
антена для модему.

Перший варіант - це портативний GSM ретранслятор, по суті - невелика базова станція, що встановлюється в приміщенні. Для неї потрібно мати кабельне підключення до мережі. Про інші рішення ми розповімо нижче.

Розставляємо пріоритети – інтернет чи голосовий зв'язок

Щоб правильно вибрати підсилювач стільникового зв'язку, необхідно вирішити, що важливіше для користувачів - підвищити якість інтернету або голосового зв'язку. Якщо потрібно забезпечити найкращий прийом в Інтернеті, то підійдуть варіації з модемом і роутером. У випадку, коли важливіша якість голосового зв'язку, потрібно встановити репітер стільникового зв'язку. Можна поєднати обидва варіанти, проте таке рішення є більш витратним.

Частоти, на яких працюють стандарти 2G, 3G та 4G

Кожен із сучасних стандартів стільникового зв'язку використовує для роботи певну частоту. Для більш повного розуміння наводимо таблицю цих частот:

Частотна таблиця відповідно до стандартів стільникового зв'язку

Варто зазначити, що використовувати частоту 2100 МГц, для стандарту 4G, можуть лише оператори, які отримали відповідний дозвіл. У вересні 2019 року ТЕЛЕ2 запустив у Москві LTE на частоті 2100 МГц. Для того, щоб покращити сигнал, стільниковий підсилювач купується виходячи з того діапазону частот, в якому йде обмін даними на телефоні або модемі.

Визначаємо частоту сигналу

Як говорилося вище – оптимальний підсилювач зв'язку або комплект устаткування підвищення якості сигналу, купується виходячи з частотного діапазону. Для його оцінки необхідно виконати два кроки:

визначити рівень сигналу з базової станції;
визначити діапазон та стандарт зв'язку – GSM, UMTS, LTE.

Тут слід розвіяти один із міфів, який існує серед рядових користувачів стільникового зв'язку. Вважається, що чим більше паличок показує телефон або модем, тим сигнал сильніший. Це не зовсім так, оскільки ця шкала відображає лише рівень сигналу, що передається базовою станцією.

При цьому не враховується рівень завантаженості каналу. Наприклад, на Новий Рік буде складно додзвонитися родичам, стоячи під громадською ялинкою на площі. Однак телефон може видавати всі п'ять паличок, тому повністю покладатися на цей показник не варто.

Так будується стільниковий зв'язок – замість телефонів, вежі

У більшості моделей сучасних телефонів є можливість включення налаштування – «Інженерного меню». З її допомогою стає доступним більш точне визначення рівня сигналу та частотної смуги для 3G/4G чи GSM. Необхідна інформація надходить безпосередньо на сам пристрій. З її допомогою можна купити стільниковий підсилювач, що оптимально підходить під конкретні умови.

Одиниці вимірювання сигналу

Трохи відвернемося, і розглянемо одиниці виміру стільникового сигналу, а також той рівень, який вважається достатнім для впевненого прийому. Вимірюється сигнал у децибелах, та його середні показники перебувають у межах від -50 до -110 децибел.

Ця шкала є логарифмічною, отже кожне збільшення на 3 дБ дає підвищення потужності в 2 рази. Також із підвищенням потужності йде збільшення зони покриття антеною або базовою вежею. Вона подвоюється приблизно кожні 6 дБ.

Що стосується мінусових значень, то вони показують наскільки отримуваний сигнал слабший за еталонний, який дорівнює нулю. Це можна порівняти з градусником на вулиці, де за зразок прийнято нульову температуру. Чим сильніший мороз, тим гірші показники, так і з сигналом – чим вище мінусове значення, тим він слабший.

iPhone 11, iPhone 11 Pro, iPhone 11 Pro Max

Вимірювання сигналу на iPhone

На пристроях iPhone інформацію про силу сигналу отримують за допомогою Інженерного меню. Для цього необхідно вирішити, яку мережу слід перевірити - 2G, 3G або 4G і підключитися до неї. Після цього відключається Wi-Fi і перевіряється значок біля смуг, що показують рівень сигналу. Він може приймати такі значення:

Символ біля смуги рівня сигналу	Тип мережі
Символ відсутній або показує E	2G (голос)
3G або Н або Н+	3G (голос, дані)
4G або LТЕ	4G (дані)

Якщо необхідно перевірити лише 2G чи 3G, то 4G слід обов'язково вимкнути. Далі запускається «Інженерне меню», на клавіатурі телефону набирається USSD-команда – *3001#12345#* та натискається кнопка виклику.

Як це виглядає на екрані пристрою наочно показано на наведених нижче зображеннях.

Перевірка сигналу та частоти для 2G/GSM/DCS :

Перевірка сигналу та частоти для 3G/UMTS/WCDMA :

Перевірка сигналу та частоти для 4G/LTE :

Вимірювання сигналу на Android

Інженерне меню на Android, призначене для тестування, доступне шляхом – «Налаштування», далі – «Система», далі – «Про телефон». Залежно від моделі пристрою всі необхідні дані будуть відображені в мережі або статусі.

Також можна скористатися іншими програмами, завантаженими з Google Play. З їх допомогою можна отримати інформацію не тільки про рівень сигналу та частоту, але й безліч інших корисних даних, у тому числі про відстань до найближчих базових вишок. Як приклад, наведемо програму – «Стільникові Вишки Локатор». Після її встановлення пристрій видає на своєму екрані таку картину:

Екран програми – «Стільникові Вишки Локатор»

Як видно, у зручному графічному відображенні є вся необхідна інформація.

Абсолютний номер каналу

Якщо знати абсолютний номер каналу або по-іншому – ARFCN, то можна легко визначити діапазон частот, в якому працює стандарт, що використовується. Нижче наведена таблиця дає можливість такого пошуку.

Таблиця для визначення частотного діапазону за значенням ARFCN :

Назва стандарту	Частотні діапазони	Значок на телефоні	Позначення діапазонів у телефонах та програмах	Діапазон значень ARFCN, ARFCN чи EARFCN
GSM-900 (2G)	900 МГц (Band 8)	E, G, немає значка	GSM-900, EGSM-900, Band 8	0 ... 124
GSM-1800 (2G)	1800 МГц (Band 3)	E, G немає значка	GSM-1800, DCS, DCS-1800, Band 3, Band 4	512 ... 885
UMTS-900 (3G)	900 МГц (Band 8)	3G, H, H+	UMTS-900, Band 8, Band 1	2937 ... 3088
UMTS-2100(3G)	2100 МГц (Band 1)	3G, H, H+	Band 1, UMTS-2100, WCDMA-2100	10562...10838
LTE-800 (4G, LTE)	800 МГц (Band 20)	4G, LTE	800 MHz, Band 20	6150 ... 6449
LTE-1800 (4G, LTE)	1800 МГц (Band 3)	4G, LTE	LTE-1800, DCS, DCS-1800, Band 3, Band 4	1200 ... 1949
LTE-2600 FDD (4G, LTE)	2600 МГц (Band 7)	4G, LTE	LTE-2600, Band 7	2750 ... 3449
LTE-2600 TDD (4G, LTE) *	2600 МГц (Band 38)	4G, LTE	LTE-2600, Band 38	37750 ... 38249

Зверніть увагу на слово "band" у таблиці. Воно означає специфікацію на частотні смуги. На території Росії використовуються п'ять основних «бендів»:

« Band 3 » – найбільш поширений «бенд», що повністю покриває Підмосков'я.
" Band 7 " - застосовується, як правило, у великих мегаполісах, для забезпечення обслуговування великого потоку абонентів.
« Band 20 » – застосовується на територіях з відкритим ландшафтом та нечисленним населенням. Має великий радіус покриття і здатний добре проникати у будинки.
" Band 31 " - застосовується стільниковим оператором "Теле2". Цей діапазон характеризується найбільшим радіусом охоплення. Він відмінно підходить для малонаселених районів, проте здатний працювати лише з модемами та роутерами, оскільки не підтримує інші мобільні пристрої.
« Band 38 » - застосовується виключно в Москві та Московській області. З цим діапазоном працюють такі оператори як – «Мегафон» та «МТС».

Частотних діапазонів, звичайно, набагато більше, ми привели найбільш поширені на нашій території.

Рішення для посилення інтернету

На даний момент для забезпечення якісного стільникового зв'язку використовується дві технології – LTE та МІМО. З них основною є LTE – що приваблює користувачів не лише чудовою швидкістю, а й широким вибором обладнання. Однак навантаження на мережі постійно зростає, і для плавного розширення можливостей операторів було розроблено технологію МІМО. Підсилювач сигналу стільникового зв'язку та інтернету, що працює з цими стандартами, дає оптимальний результат збільшення швидкості при використанні зв'язки – роутер-антена.

Детальніше про LTE

Розглянемо докладніше можливості технології LTE:

Висока пропускна здатність та продуктивність. Це одна з головних вимог до технології, яка повинна забезпечувати швидкість зворотного каналу не менше 100 Мбіт на секунду.
Зараз LTE здатна підтримувати обмін даними на швидкості, що перевищує 300 Мбіт на секунду. Проте вже готові прототипи обладнання, що працює на швидкості близько 1,2 Гбіт на секунду.
Гнучкість використання широкої смуги частот від 1,4 МГц до 20 МГц.
Дуплексна робота з даними за частотами - FDD або по таймінгу TDD *.

Сучасні смартфони вже кілька років «дружать» із LTE

Затримка в передачі даних у LTE набагато нижча, ніж у застарілій технології 3G. Це позитивно позначається швидкості передачі великих обсягів медіа-даних, і навіть на роботу інтерактивних середовищ, де необхідно забезпечити ефект присутності. Яскравим прикладом є розраховані на багато користувачів ігри онлайн.
Широкий вибір обладнання та пристроїв. Крім мобільних гаджетів, LTE-модулями стали оснащувати відеокамери, ігрові приставки та багато інших портативних пристроїв.

* Технологія FDD більш краща з точки зору підвищення швидкості, оскільки вхідний та вихідний трафік йдуть на різних частотах одночасно і не заважають один одному. TDD поперемінно перемикається для розвантаження та завантаження даних, що знижує швидкість обробки інформації.

Для довідки :

для того, щоб створити 1 мільярд телефонних ліній, стандартного розміщення, пішло більше 100 років;
за 20 років розвитку мобільного зв'язку, її абонентами стало понад 5 мільярдів осіб;
2010 року передача мобільних даних за своїми обсягами перевищила голосовий трафік;
2008 року було створено перший мобільний додаток, через 3 роки абонентами було здійснено 17 мільярдів завантажень.

І це лише початок. Варто відзначити, що роутери підтримують таку функцію як агрегація частот. Це дозволяє оперативно перемикатися між доступними каналами, якщо один з них втрачає пропускну здатність. В результаті значно збільшується швидкість з'єднання з мережею.

Переваги використання MIMO

Дана технологія дозволяє ефективно збільшити пропускну здатність каналу та його стійкість до перешкод. Для цього використовуються системи, з декількома антенами, які працюють на прийом і передачу імпульсу.

Існує два рішення для цієї технології – МU-МІМО та SU-МІМО. Перший варіант дозволяє працювати кінцевого пристрою в розрахованому на багато користувачів режимі. Дані приймаються та надсилаються відразу кільком користувачам.

Старіша технологія SU-МІМО давала роутеру можливість працювати тільки з одним клієнтом на поточний момент часу. Усі сучасні кінцеві пристрої підтримують технологію МU-МІМО, що набагато випереджає за швидкістю SU-МІМО.

Антени із вбудованим модемом

Це технічне рішення, що забезпечує посилення сигналу стільникового зв'язку та інтернету на дачі та в заміському будинку, з'явилося на початку 2010 року. Саме тоді бурхливо розвивалися мережі 3G та супутниковий зв'язок. Устаткування дозволяє посилити 2G/3G/4G сигнал від усіх провідних операторів :

МТС;
Yota;
Білайн;
мегафон;
Tele2.

До переваг належать :

висока швидкість Інтернет-з'єднання;
демократична вартість – трохи більше 7 тисяч рублів;
комутація за допомогою гнучкого кабелю.

Однак є і мінуси :

довжина USB-кабелю не повинна перевищувати 10 метрів;
неможливість використання тонкого кабелю понад 4 метри через «втрату» модему роутером;
необхідність ретельної пароізоляції корпусу, оскільки конденсат швидко виводить обладнання з ладу.

Антени з вбудованим роутером та модемом

Даний підсилювач стільникового зв'язку та Інтернету для дачі або іншого об'єкта є більш удосконаленим варіантом попереднього рішення. Роутер розміщується в основному корпусі і це дозволяє використовувати для комутації виту пару замість кабелю USB.

Переваги :

можливість використання кабелю завдовжки до 100 метрів;
повна підтримка всіх стандартів зв'язку;
зручність заводки крученої пари в приміщення через її гнучкість і малий переріз.

Недоліки :

висока чутливість до температурних перепадів;
досить велика вага;
відчутна ціна – від 15 тисяч карбованців і від.

Комутація антени та роутера за допомогою коаксіального кабелю

Це рішення дозволяє розмістити модем і роутер безпосередньо в приміщенні. Комутація з антеною відбувається по коаксіальному кабелю.

Переваги :

обладнання залежить від погодних умов;
інтернет високої швидкості за дотримання технології монтажу.

Недоліки :

досить висока ціна - до 14 тисяч рублів;
кабель має великий переріз і низьку гнучкість, що ускладнює його приховану прокладку;
не можна використовувати кабель довжиною понад 15 метрів;
під роз'єми необхідно висвердлювати отвори великого діаметра – понад 20 мм.

Перехідники під коаксіальний кабель на роутері

Інтеграція LTE-роутера заводського виконання у зовнішню антену

Цей підсилювач стільникового зв'язку для дачі або приватного будинку на сьогоднішній день є найбільш високотехнологічним рішенням.

Переваги :

робота на всіх можливих частотах;
Широкий діапазон робочих температур від –40 до +60 градусів;
Підтримка технології МU-МІМО в режимі 2х2 та забезпечення максимальної швидкості сигналу в каналі;
В якості комутації використовується кручена пара дозволяє використовувати кабель до 100 метрів і забезпечує харчування;
Можливість налаштування на конкретну базову станцію, канал чи частоту;
Два слоти під SIM-картки, що резервують додатковий канал зв'язку;

Мабуть, єдиний недолік такого комплекту – зміна SIM-карток. У разі закріплення обладнання на щоглі, і відсутність можливості до нього дотягнутися, необхідно його опускати на землю.

Mikrotik SXT LTE kit та LHG LTE kit - відгуки

Чудово, все працює і функціонує на кшталт - налаштував і забув. Але якраз із початковим налаштуванням довелося повозитися - це ж Мікротик.
Олександр

Відмінне співвідношення ціна/комплектуючі, невеликі габарити. Одразу ж отримуєте і антену, і модем, і це вже зібрано. Втрати від антени до модему мінімальні і про це можна забути. Перевіряв лише на кабелях 3 м та 20 м, швидкість однакова.
Дмитро

Забезпечує відмінний зв'язок. Коли телефону сигналу взагалі немає, а модем видає швидкість 10 Мб і більше.
Андрій Лапутін

Для віддалених сільських місць із стільниковими вежами на відстані 5-7 км, де ловить час від часу - ідеальний варіант... Працює як годинник з роутером.
Жаль немає кріплення на стіну.
Олексій Маслов

Антена якісна, сигнал стабільний. Хоча, для простого користувача налаштування може бути скрутним.
Микола

Репітер – підсилювач сигналу мобільного зв'язку активного типу

Даний пристрій призначений не тільки для посилення сигналу, але й розширює зону покриття, а також забезпечує стабільність прийому. Це необхідно в локаціях, де він погано вловлюється або зовсім відсутній. Досить часто репітер називають синонімами:

підсилювач 4G;
підсилювач 3G;
підсилювач стільникового зв'язку 4G.

Безперечно, при поширенні нових технологій, з'явиться і підсилювач 5G. Також використовують слово – ретранслятор. У принципі, це не спотворює суті пристрою, проте правильніше його все ж таки називати репітером.

Принцип роботи репітера

Репітер сам по собі не працюватиме – для цього необхідний повний 4G або 3G комплект, до якого входить антена 3G 4G та кабелі комутації. Це мінімальний набір, який розширюється за допомогою роутера або інших допоміжних пристроїв.

Сама схема роботи репітера виглядає так:

сигнал, що йде з базової вежі, посилює 3G антена або 4G антена і подає на репітер;
пройшов посилення 4G/3G імпульс обробляється репітером, додатково посилюється та коригується;
сигнал, що пройшов обробку, подається з репітера на внутрішню антену;
ця антена відправляє сигнал на мобільний або стаціонарний приймальний пристрій;
коли надходять вихідні дані, сигнал обробляється у зворотному порядку.

Схема посилення стільникового зв'язку у приватному будинку

З цього випливає що репітер обробляє не тільки вхідний стільниковий сигнал, посилення якого необхідно виконати, але і вихідний, що забезпечує високу якість прийому-передачі даних.

Важливо провести монтаж обладнання таким чином, щоб між зовнішньою та внутрішньою антеною не виникало ефекту взаємного збудження. Подібну ситуацію можна порівняти з мікрофоном, піднесеним до увімкненої колонки, яка миттєво «заводиться».

Який потужності вибрати репітер

Провівши інтернет у приватний будинок і встановлюючи при необхідності посилююче сигнал обладнання необхідно заздалегідь визначитися з потужністю репітера. Вона виявляється у здатності пристрою створити зону впевненого прийому заданої площі.

Пристрій, що має вихідну потужність 100 мВт, без проблем охоплює ділянку площею до 300 квадратних метрів. Цього цілком достатньо для забезпечення якісного зв'язку в будинках з невеликою ділянкою або середніми за площею офіси.

При потужності репітера 300 мВт зона покриття досягає 1 тисячі квадратних метрів. Обладнання з такими показниками рекомендується встановлювати у великих офісах або будинках, що мають велику ділянку землі.

Підключений до роутера та модему репітер

Це важливо! Купуючи репітер, слід робити невеликий запас на площу охоплення – близько 10-15 відсотків. Однак надмірно потужний апарат купувати не варто. Підвищена потужність обладнання може створити сильні перешкоди, що йдуть на найближчий ретранслятор. У свою чергу, це призведе до штрафних санкцій з боку контролюючих органів.

Розраховуючи необхідну потужність репітера, враховують такі параметри:

коефіцієнт посилення зовнішньої антени;
коефіцієнт посилення від внутрішньої антени;
втрати сигналу на кабелі між зовнішньою антеною та пристроєм;
рівень сигналу мережі.

Далі проводиться проста арифметична операція. Коефіцієнти антен сумуються, та якщо з отриманої суми віднімаються показники втрат кабелю і рівень сигналу мережі.

Встановлення та налаштування репітера

3G/4G модем, антена, кабелі, репітер та інше є повним комплектом обладнання для посилення сигналу. До нього обов'язково додається інструкція з монтажу та налаштування всіх компонентів системи. Цим рекомендаціям виробника слід дотримуватися. Далі, ми наведемо кілька порад універсальних для будь-якого комплекту обладнання.

Які антени, тип кабелю та роз'єми використовувати для монтажу

При виборі антени для репітера необхідно враховувати такі показники, як:

тип;
коефіціент посилення;
Частотний діапазон.

Перший пункт відповідає за те, яка антена планується до монтажу – кругова чи вузькоспрямована. Другий тип антен більш чутливий, але вимагає точного позиціонування щодо базової станції. Що стосується другого та третього пункту, то вони розраховуються після оцінки якості та частоти сигналу, який необхідно посилити.

Для комунікацій великої довжини можна використовувати коаксіальний кабель RFA 1/2 дюйми. Для систем з комутаціями близько 10 метрів кабель TZC 500 32 RG-8 або аналогічний за параметрами. В обох кабелів опір становить 50 Ом.

Рознімання для коаксіального кабелю існує досить широкий вибір і кожен з них призначений для конкретного виду комутації. Це тема окремої статті, головне при виборі ознайомитись з інформацією на упаковці. Як правило, там вказується для якого кабелю підходить роз'єм.

Спрямована антена для посилення стільникового сигналу

Порівняння варіантів посилення 4G сигналу у заміському будинку

Тепер за допомогою таблиці проведемо невеликий порівняльний аналіз різних варіантів посилення 4G сигналу, на дачі або в заміському будинку.

Таблиця варіантів посилення 4G сигналу в заміському будинку

Споживчі властивості	Вулична антена з виносним модемом/роутером	Вулична антена з інтегрованим модемом/роутером	Посилення 3G/4G за допомогою репітера
Підтримка 2х2 MIMO (Швидкісний інтернет)	Так	Так	Ні
Збільшення швидкості у вихідному каналі (Uplink)	Так	Так	Так
Збільшення швидкості у вхідному каналі (Downlink)	Так	Так	Ні
Можливість посилення голосового зв'язку	Ні	Ні	Так
Коефіцієнт посилення комплекту	0-17 дБ	9-21 дБ	60-80 дБ
Можливість бездротової роздачі інтернету *	Та ні	Та ні	Так
Необхідність придбання окремої сім-картки	Так	Так	Ні
Можливість прийому осінь слабкого вуличного сигналу	Так	Так	Так
Необхідність «розв'язування» між антенами	Ні	Ні	Так
Необхідність вимірювання частоти сигналу	Та ні	Та ні	Так
Самостійний монтаж	Так	Так	Ні

* Цей режим підтримується при підключеній Wi-Fi-точці доступу. Рекомендується одразу виконати інсталяцію W-Fi-роумінгу безшовного типу.

З наведеної таблиці видно, що оптимальним варіантом, що допомагає суттєво збільшити швидкість з'єднання з Інтернетом, стане зовнішня антена з інтеграцією LTE-роутера. Більш доступним кроком стане комутація роутера з антеною за допомогою коаксіального кабелю.

Встановлення приймаючої антени має бути виконане на максимально доступній висоті. Кабель набувається найбільшого перерізу з опором, що не перевищує 50 Ом. Телевізійний кабель для цього не підходить!

Висновок

Насамкінець, хочемо звернути вашу увагу, що компанія «Сітком» займається встановленням обладнання, що покращує сигнал стільникового зв'язку, більше 12 років. Наші співробітники мають величезний досвід та найвищу кваліфікацію у своїй справі. Якщо у вас є будинок або дача, інтернет на яких вимагає посилення – звертайтесь до нашої компанії. Зрозуміло, можна пошукати в ютуб - як вибрати підсилювач стільникового зв'язку, але треба враховувати, що справа ця не проста і завжди краще проконсультуватися у професіоналів.