Как выбрать 4G антенну?

В этом материале пойдет речь о том, как выбрать 4G антенну для модема или роутера, с помощью которой можно усилить сигнал и самое главное увеличить скорость приёма и передачи данных в зонах неуверенного радиопокрытия, вдалеке от базовых станций.

Связь четвертого поколения 4G LTE в Украине функционирует достаточно давно. За это время операторы значительно расширили зону покрытия своих сетей LTE и она теперь доступна не только жителям крупных городов, но и не больших населенных пунктов, находящихся в сельской местности.  Но не смотря на то, что покрытия постоянно расширяются и улучшаются у многих пользователей как крупных городов, так и отдаленных населенных пунктов наблюдаются проблемы со связью и часто возникает потребность в усилении слабого сигнала и установке внешней антенны. 

Это может происходить по причине плотной городской застройки, конструкции помещения и материалам из которых оно изготовлено (для города) или значительного удаления многих населенных пунктов от базовых станций (далее - БС) этих самых операторов связи, наличию различного рода препятствий в виде густых высоких лесопосадок, рельефа местности и т.п. которые мешают распространению радиоволн (в условиях сельской местности, в загородных домах, дачах и т.д.).

С помощью дополнительной внешней антенны можно в разы усилить слабый сигнал и увеличить скорость приёма и передачи мобильных данных. Но какую же антенну нужно купить для усиления связи 3G и 4G LTE в тех или иных условиях? Как правильно подобрать 4G антенну для модема или роутера? На каких расстояниях от БС стоит бороться за качественный сигнал и хорошую скорость передачи данных, а на каких нет? Какая антенна лучше для города, а какая для дома в деревне или на даче? На все эти и другие вопросы мы постараемся ответить в данном материале.

Каталог 3G/4G антенн для модемов и роутеров →

Стандарты и частоты

Для начала немного о стандартах связи и частотных диапазонах, которые используются операторами мобильной связи. В Украине работает 5 сотовых операторов. Это национальные операторы Киевстар, Водафон Украина и Лайфселл, которые предоставляют услуги в стандартах GSM 900/1800 МГц (голосовая связь), UMTS 2100 МГц (3G интернет) и LTE 1800/2600 МГц (4G интернет). Еще одним оператором с национальным покрытием является Интертелеком, который предоставляет услуги связи в стандарте CDMA на частоте 800 МГц (голосовая связь и 3G интернет). И наконец Тримоб, с покрытием только в крупных городах и их окрестностях - GSM 900/1800 МГц (голосовая связь), UMTS 2100 МГц (3G интернет).

Немного теории

Антенна преобразует энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Как известно, чем ниже частота - тем больше длинна волны и тем дальше она может распространятся от источника (БС). И соответственно чем больше частота, тем меньше длинна волны и тем меньше дальность распространения таких волн и меньше способность такого сигнала преодолевать препятствия.

Так например на частотах 800 МГц и 900 МГц длинна волны составляет примерно 33-34 см, а на частоте 1800 МГц - порядка 16 см.

Максимальная дальность распространения радиоволн зависит от мощности передатчика, рельефа местности и наличия или отсутствия различных преград. Так например на частоте 800 МГц дальность составляет 35-37 км от базовой станции, а на частоте 1800 МГц - 10-12 км. На частоте 2600 МГц и того меньше - около 7 км. 

Чем меньше частота, тем больше длинна волны, тем легче волны огибают/преодолевают различные препятствия, но тем меньше ёмкость БС и ниже теоретическая скорость передачи данных. И наоборот, чем выше частота, тем меньше длинна волны, тем хуже она преодолевает препятствия и меньше дальность распространения радиоволн, но больше емкость БС и выше теоретическая скорость передачи данных. Поэтому базовые станции 4G LTE на частоте 2600 МГц установлены преимущественно в крупных городах в местах с большой концентрацией активных пользователей. В таких зонах теоретически можно получить скорость мобильного интернета выше, чем в местах работы вышек на частоте 1800 МГц. В мелких населенных пунктах, в сельской местности, между городами, где концентрация населения меньше (а соответственно и меньше активных пользователей) устанавливаются базовые станции, работающие на частоте 1800 МГц. Они имеют ёмкость меньше и ниже теоретическую скорость передачи данных, зато покрывают больше территории.

На каких расстояниях от БС можно использовать антенны?

Теоретически, в сети Интертелеком можно использовать антенны для усиления сигнала на расстояниях 35-36 км от вышки. В сетях Киевстар, Vodafone, Lifecell и Тримоб - около 10 км от БС (в стандарте 3G UMTS) и порядка 10-12 км от БС в стандарте 4G LTE на частоте 1800 МГц (Киевстар, Vodafone, Lifecell).

2G GSM

  • Киевстар, Vodafone, Lifecell и Тримоб - до 35 км (голосовая связь, частота 900 МГц)
  • Киевстар, Vodafone, Lifecell - 10-12 км (голосовая связь, частота 1800 МГц)

3G CDMA

  • Интертелеком - 35-36 км (голосовая связь и 3G интернет, частота 800 МГц) 

3G UMTS

  • Киевстар, Vodafone, Lifecell и Тримоб - до 10 км (3G интернет частота 2100 МГц)

4G LTE

  • Киевстар, Vodafone, Lifecell - 10-12 км (4G интернет, частота 1800 МГц)
  • Киевстар, Vodafone, Lifecell - 5-7 км (4G интернет, частота 2600 МГц)

Как показала практика, в отдельных случаях эти расстояния могут быть меньше или немного больше, что обусловлено настройками базовых станций, а также углами наклона их передающих секторальных антенн.

Почему такие расстояния, а не больше спросите Вы? Все достаточно просто. Сигнал он конечно может распространятся и дальше указанных расстояний, но для работы абонентского устройства в сети мобильного оператора нужно чтобы сигнал от БС пришел на абонентское устройство (например модем), а затем вернулся обратно на БС. Для этого выделено определенное время в миллисекундах. Так вот сигнал распространяется туда и обратно за отведенное время как раз на указанные расстояния. Это называется time slot. Если время прохождения сигнала превышено - базовая станция отключает абонентское устройство и могут наблюдаться такие явления, как наличие даже хорошего сигнала на шкале модема, роутера или телефона, но отсутствие передачи данных и не возможность совершить или принять звонок.

Прежде чем купить 3G или 4G антенну выясните на каком расстоянии от места, где Вы планируете пользоваться интернетом находится передающая вышка оператора. Если это укладывается в перечисленные расстояния - можно смело подбирать антенну, если расстояния значительно превышают указанные (например 50 км до ближайшей БС), то скорее всего не поможет не только усиливающая антенна, но и усилитель сигнала.

Выбор антенны для 3G/4G модема или роутера

Антенны для 3G и 4G LTE сетей имеют существенные отличия, обусловленные прежде всего распространением радиоволн в указанных стандартах связи. Так в стандарте 3G UMTS радиоволны распространяются в вертикальной поляризации и следовательно антенны для таких сетей имеют также вертикальную поляризацию. В стандарте 4G LTE передающая базовая станция ретранслирует волны как в вертикальной, так и в горизонтальной поляризации, а для приёма сигнала используются специальные антенны, которые поддерживают технологию MIMO (MIMO - англ. Multiple Input Multiple Output) — метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, в котором передача данных и прием данных осуществляются системами из нескольких антенн).

Направленные антенны типа "Волновой канал"

Антенна 3G/4G LTE YUST 1700-2170 МГц усилением 21Дб Антенна направленная 3G/4G LTE Стрела 1700-2170 МГц усилением 20Дб Антенна направленная 4G LTE MIMO
Антенна 3G/4G LTE YUST 1700-2170 МГц усилением 21Дб Антенна направленная 3G/4G LTE Стрела 1700-2170 МГц усилением 20Дб Антенна направленная 4G LTE MIMO "Пушка" усилением 15 dBi 1700-2170 МГц

MIMO антенны, которые используются для усиления сигнала в сетях 4G LTE - это как правило панельные антенны разных видов и коэффициентов усиления. Они имеют в своей конструкции две антенны, одна из которых имеет вертикальную поляризацию, а вторая - горизонтальную. За счет этого такие антенны лучше усиливают и стабилизируют сигнал, тем самым увеличивая скорость передачи данных. В MIMO антеннах есть два выхода, к которым через коаксиальный кабель можно подключить два антенных разъема в модеме или роутере (для полноценной работы в сетях 4G LTE с антенной абонентское устройство модем или роутер должно поддерживать технологию MIMO и иметь два антенных разъема). 

Панельные MIMO антенны

Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная 3G/4G LTE Сарма усилением 19 dBi 1700-2600 МГц Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 22dBi
Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная 3G/4G LTE Сарма усилением 19 dBi 1700-2600 МГц Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 22dBi

Также для 4G сетей используются и обычные антенны типа "Волновой канал" без поддержки MIMO. Такие антенны имеют достаточно большие коэффициенты усиления (в среднем от 15 до 21 Дб) и узкие диаграммы направленности, могут улавливать сигнал на расстояниях до 20 км (а в отдельных случаях и больше) от базовой станции, но за счет того, что в направленных антеннах "Волновой канал" нет поддержки MIMO (а для сетей LTE это имеет большое значение) они хорошо усиливают сигнал, но не дают значительного прироста скорости передачи данных. Другими словами, если установить направленную антенну типа "Волновой канал" и подключить ее к модему, то в некоторых случаях можно получить полную шкалу уровня сигнала на устройстве, но при этом скорость интернета будет не очень высокая.

Если Вы хотите усилить сигнал именно 4G LTE, и не просто увеличить его мощность, но и улучшить скорость передачи данных используйте специализированные 4G LTE антенны с поддержкой технологии MIMO.

Конечно, можно взять две направленные антенны "Волновой канал" и установить их на мачте одну в вертикальной поляризации, а другую - в горизонтальной. Это будет таким себе аналогом MIMO, будет работать лучше и выдавать большую скорость, нежели одна антенна, но ориентировать и настраивать такой комплекс сложнее чем панельную MIMO-антенну (прежде всего за счет того, что антенны "Волновой канал" имеют очень узкую диаграмму направленности их нужно максимально точно направлять на базовую станцию). К тому же стоит помнить, что антенны волновой канал следует устанавливать на расстоянии не менее 70 см друг от друга.

MIMO антенна состоящая из двух направленных антенн Волновой канал MIMO антенна состоящая из двух направленных антенн Волновой канал
MIMO антенна состоящая из двух направленных антенн "Волновой канал" с Х-поляризацией MIMO антенна состоящая из двух направленных антенн "Волновой канал" с вертикальной и горизонтальной поляризацией

Коэффициент усиления антенн

Чем больше коэффициент усиления антенны, тем меньше угол отклонения от базовой станции. Антенна усилением 9 dBi имеет угол отклонения порядка 40 градусов, а антенна на 20 dBi - уже меньше 20 градусов.

Так например панельные антенны с усилением например 9 dBi работают не только в пределах прямой видимости БС, но и хорошо ловят отраженный сигнал. Поэтому их можно применять в условиях городской застройки, когда не возможно поймать прямой сигнал от передающей вышки. Такая антенна сможет улавливать отраженный сигнал от стоящих рядом зданий или других объектов. 

В условиях города, где концентрация базовых станций операторов достаточно высока и не всегда возможно поймать прямой сигнал от вышки, для его усиления в стандарте 4G LTE можно применять панельные MIMO антенны не большого усиления (от 9 до 15 dBi). Такая антенна должна быть установлена снаружи помещения и направлена в сторону БС либо в сторону объекта (здания) от которого будет улавливать отраженный сигнал.

Панельные MIMO антенны для города

Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi Антенна панельная всенаправленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 9dBi Антенна панельная всенаправленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 9dBi
Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi Антенна панельная всенаправленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 9dBi Антенна панельная всенаправленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 9dBi

В условиях сельской местности, в загородных домах, на дачах, производственных или складских помещениях, находящихся за пределами городов на значительном удалении от передающих станций сотовых операторов следует использовать антенны большего усиления - от 15 до 24 dBi. Такие антенны имеют более узкие диаграммы направленности, но позволяют усилить сигнал и улучшить скорость мобильного интернета на больших расстояниях.

При дальности от БС до 10 км можно использовать MIMO антенны усилением от 15 до 20 dBi, на расстояниях 10-15 км - антенны усилением от 20 до 24 dBi. Устанавливать такую антенну нужно снаружи помещения (на крышу, балкон и т.п.) и направлять в сторону ближайшей БС оператора.

MIMO антенны для пригорода и сельской местности

Антенна направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 20dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 22dBi Антенна направленная Дуплекс 4G LTE MIMO усилением 2 х 15 dBi 1700-2700 МГц Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi
Антенна направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 20dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 1800-2600 МГц усилением 2 × 24dBi Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 22dBi Антенна направленная Дуплекс 4G LTE MIMO усилением 2 х 15 dBi 1700-2700 МГц Антенна панельная направленная 4G LTE MIMO 800-2600 МГц усилением 2 × 17dBi

Если до передающей станции более 15 км (например 20), то для усиления сигнала LTE можно использовать две антенны "Волновой канал" установленные в паре - одна в вертикальной, другая в горизонтальной поляризации. Это позволит сымитировать антенну MIMO и не только усилить сигнал, но и увеличить пропускную способность канала передачи данных.

На расстояниях свыше 20 км хорошо себя зарекомендовали параболические MIMO антенны. Во время испытаний с помощью такой антенны скорость интернета увеличилась в несколько раз (с 2 Мбит/сек до почти 18 Мбит/сек) на расстоянии примерно 23-24 км до вышки. Стоимость такой антенны как минимум в два раза выше, чем у панельной MIMO антенны, но чего не сделаешь ради интернета в доме, находящемся "на отшибе". 

Антенна параболическая Ольхон 4G LTE MIMO усилением 2 х 30 dBi 1700 - 2700 МГц
Антенна параболическая Ольхон 4G LTE MIMO усилением 2 х 30 dBi 1700 - 2700 МГц

MIMO антенна или усилитель сигнала?

Чтобы улучшить скорость передачи данных в сети 4G LTE по нашему мнению лучше использовать MIMO антенну, нежели усилитель сигнала. И этому есть объяснение. Как указывалось ранее технология LTE использует волны разной поляризации, как вертикальной, так и горизонтальной. Это способствует расширению канала передачи данных и увеличению скорости. А усилители сигнала в большинстве своем технологию MIMO не поддерживают. Поэтому на выходе можно получить сигнал большой мощности, но скорость интернета будет как минимум в два раза меньше, чем при использовании MIMO антенны. А устанавливать две внешние антенны и два усилителя экономически не целесообразно по причине высокой стоимости такого оборудования для обычных потребителей интернета.

Подводя итоги

  • Направленные антенны типа "Волновой канал" улавливают сигнал на больших расстояниях, усиливают его, но дают скорость передачи данных в два раза меньше, чем MIMO антенны.
  • Направленные антенны "Волновой канал" лучше работают в сетях 3G UMTS чем в сетях 4G LTE
  • Для усиления сигнала 4G LTE в условиях города лучше использовать панельные MIMO антенны не большой мощности (от 9 до 15 dBi). Они улавливают не только прямой, но и отраженный сигнал. Всенаправленные коллинеарные либо автомобильные антенны также способны усилить сигнал в таких условиях, но скорость передачи данных будет ниже, чем при использовании MIMO антенны.  
  • Для усиления сигнала 4G LTE в автомобиле лучше использовать всенаправленные антенны, т.к. при движении авто его положение относительно БС операторов постоянно меняется и от направленной антенны (обычной или MIMO) толку будет мало.
  • Для усиления сигнала 4G LTE в загородном доме на расстоянии до 10 км от вышки оператора лучше использовать MIMO антенну усилением 15-20 dBi.
  • В сельской местности, где до передающей станции оператора 10-15 км для усиления сигнала и увеличения скорости мобильного интернета 4G LTE лучше использовать MIMO антенну усилением 20-24 dBi. Также поможет пара направленных антенн "Волновой канал", установленных в разных поляризациях (вертикальной и горизонтальной) на расстоянии от 70 см друг от друга.
  • На расстоянии свыше 20 км от БС оператора связи лучше всего в работе себя показали параболические антенны, усилением порядка 30 dBi.
  • Если до вышки более 25 км нужно эксперементировать. Возможность улучшения качества связи в таких случаях зависит не только от антенн, но и от настроек каждой конкретной базовой станции сотового оператора. Такую проверку и возможность реализации проекта может осуществить профильный специалист после выезда на объект и проведения тестирования с различными типами антенн.

Остались вопросы по выбору 4G антенны? Звоните! Специалисты интернет-магазина Мобитек ответят на все интересующие вопросы и помогут выбрать антенну для 4G модема или роутера, а также с оформлением заказа в нашем магазине.

Выбрать и купить 4G антенну для модема или роутера →

Комментарии

Пока нет ни одного отзыва. Оставьте отзыв первым
Написать отзыв
Имя
E-mail
Отзыв
Рейтинг
Код
captcha
Введите символы с картинки.