Як вибрати 4G антену?
У цьому матеріалі піде мова про те, як вибрати 4G антену для модему або роутера, за допомогою якої можна посилити сигнал і найголовніше збільшити швидкість прийому та передачі в зонах невпевненого радіопокриття, далеко від базових станцій.
Зв'язок четвертого покоління 4G LTE в Україні функціонує досить давно. За цей час оператори значно розширили зону покриття своїх мереж LTE і тепер доступна не тільки жителям великих міст, а й невеликих населених пунктів, що знаходяться в сільській місцевості. Але незважаючи на те, що покриття постійно розширюються і покращуються у багатьох користувачів як великих міст, так і віддалених населених пунктів спостерігаються проблеми зі зв'язком і часто виникає потреба у посиленні слабкого сигналу та встановлення зовнішньої антени.
Це може відбуватися через щільну міську забудову, конструкцію приміщення та матеріали з яких воно виготовлено (для міста) або значного видалення багатьох населених пунктів від базових станцій (далі - БС) ) цих самих операторів зв'язку, наявності різноманітних перешкод як густих високих лісопосадок, рельєфу місцевості тощо. які заважають поширенню радіохвиль (в умовах сільської місцевості, у заміських будинках, дачах тощо).
За допомогою додаткової зовнішньої антени можна в рази посилити слабкий сигнал і збільшити швидкість прийому та передачі мобільних даних. Але яку ж антену потрібно купити для посилення зв'язку 3G і 4G LTE в тих чи інших умовах? Як правильно підібрати 4G антену для модему чи роутера? На яких відстанях від БС варто виборювати якісний сигнал і хорошу швидкість передачі, але в яких немає? Яка антена краща для міста, а яка для дому в селі чи на дачі? На всі ці та інші питання ми намагатимемося відповісти у цьому матеріалі.
Каталог 3G/4G антен для модемів та роутерів →
Стандарти та частоти
Для початку трохи про стандарти зв'язку та частотні діапазони, які використовуються операторами мобільного зв'язку. В Україні працює 5 стільникових операторів. Це національні оператори Київстар, Водафон Україна та Лайфселл, які надають послуги у стандартах GSM 900/1800 МГц (голосовий зв'язок), UMTS 2100 МГц (3G інтернет) та LTE 1800/2600 МГц (4G інтернет). Ще одним оператором із національним покриттям є Інтертелеком, який надає послуги зв'язку у стандарті CDMA на частоті 800 МГц (голосовий зв'язок та 3G інтернет). І нарешті Тримоб, з покриттям тільки у великих містах та їх околицях - GSM 900/1800 МГц (голосовий зв'язок), UMTS 2100 МГц (3G інтернет).
Трохи теорії
Антенна перетворює енергію високочастотного коливання від передавача в електромагнітну хвилю, здатну поширюватися у просторі. Або у разі прийому, здійснює зворотне перетворення — електромагнітну хвилю, у ВЧ коливання.
Як відомо, чим нижча частота - тим більша довжина хвилі і тим далі вона може поширюватися від джерела (БС). І відповідно чим більша частота, тим менша довжина хвилі і тим менша дальність поширення таких хвиль і менша здатність такого сигналу долати перешкоди.
Так наприклад на частотах 800 МГц і 900 МГц довжина хвилі становить приблизно 33-34 см, а на частоті 1800 МГц - близько 16 см.
Максимальна дальність розповсюдження радіохвиль залежить від потужності передавача, рельєфу місцевості та наявності або відсутності різних перешкод. Приміром на частоті 800 МГц дальність становить 35-37 км від базової станції, але в частоті 1800 МГц - 10-12 км. На частоті 2600 МГц того менше - близько 7 км.
На яких відстанях від БС можна використовувати антени?
Теоретично, в мережі Інтертелеком можна використовувати антени для посилення сигналу на відстанях 35-36 км від вежі. У мережах Київстар, Vodafone, Lifecell і Тримоб - близько 10 км від БС (у стандарті 3G UMTS) і близько 10-12 км від БС у стандарті 4G LTE на частоті 1800 МГц (Київстар, Vodafone, Lifecell).
2G GSM
- Київстар, Vodafone, Lifecell та Тримоб - до 35 км (голосовий зв'язок, частота 900 МГц)
- Київстар, Vodafone, Lifecell - 10-12 км (голосовий зв'язок, частота 1800 МГц)
3G CDMA
- Інтертелеком - 35-36 км (голосовий зв'язок та 3G інтернет, частота 800 МГц)
3G UMTS
- Київстар, Vodafone, Lifecell та Тримоб - до 10 км (3G інтернет, частота 2100 МГц)
4G LTE
- Київстар, Vodafone, Lifecell - 20-25 км (4G інтернет, частота 900 МГц)
- Київстар, Vodafone, Lifecell - 10-12 км (4G інтернет, частота 1800 МГц)
- Київстар, Vodafone, Lifecell - 5-7 км (4G інтернет, частота 2600 МГц)
Як показала практика, в окремих випадках ці відстані можуть бути меншими або трохи більшими, що обумовлено налаштуваннями базових станцій, а також кутами нахилу їх передаючих секторальних антен.
Чому такі відстані, а не більше запитаєте Ви? Все досить просто. Сигнал він звичайно може поширюватись і далі зазначених відстаней, але для роботи абонентського пристрою в мережі мобільного оператора потрібно щоб сигнал від БС прийшов на абонентський пристрій (наприклад, модем), а потім повернувся назад на БС. Для цього виділено певний час у мілісекундах. Так от сигнал поширюється туди і назад за відведений час якраз на вказані відстані. Це називається time slot. Якщо час проходження сигналу перевищено - базова станція відключає абонентський пристрій і можуть спостерігатися такі явища, як наявність навіть хорошого сигналу на шкалі модему, роутера або телефону, але відсутність передачі даних і не можливість здійснити або прийняти дзвінок.
| Перш ніж купити 3G або 4G антену з'ясуйте на на якій відстані від місця, де Ви плануєте користуватися інтернетом, знаходиться передача вишки оператора. Якщо це вкладається в перелічені відстані - можна сміливо підбирати антену, якщо відстані значно перевищують зазначені (наприклад 50 км до найближчої БС), то швидше за все не допоможе не тільки підсилювальна антена, але й підсилювач сигналу.td> |
Вибір антени для 3G/4G модему або роутера
Антени для 3G і 4G LTE мереж мають суттєві відмінності, зумовлені насамперед поширенням радіохвиль у зазначених стандартах зв'язку. Так у стандарті 3G UMTS радіохвилі поширюються у вертикальній поляризації і отже антени для таких мереж мають вертикальну поляризацію. У стандарті 4G LTE передавальна базова станція ретранслює хвилі як у вертикальній, так і горизонтальній поляризації, а для прийому сигналу використовуються спеціальні антени, які підтримують технологію MIMO (MIMO - англ. Multiple Input Multiple Output) — метод просторового кодування сигналу, що дозволяє збільшити смугу пропускання каналу, в якому передача даних та прийом даних здійснюються системами з кількох антен).
Направлені антени типу "Хвильовий канал"
Панельні MIMO антени
| Якщо Ви хочете посилити сигнал саме 4G LTE, і не просто збільшити його потужність, а й покращити швидкість передачі даних використовуйте спеціалізовані 4G LTE антени з підтримкою технології MIMO. |
Звичайно, можна взяти дві спрямовані антени "Хвильовий канал" і встановити їх на щоглі одну у вертикальній поляризації, а іншу - у горизонтальній. Це буде таким собі аналогом MIMO, працюватиме краще і видаватиме більшу швидкість, ніж одна антена, але орієнтувати і налаштовувати такий комплекс складніше ніж панельну MIMO-антену (передусім за рахунок того, що антени "Хвильовий канал" мають дуже вузьку діаграму спрямованості їх необхідно максимально точно направляти на базову станцію). До того ж варто пам'ятати, що антени хвильового каналу слід встановлювати на відстані не менше 70 см один від одного.
 |  |
| MIMO антена складається з двох спрямованих антен "Хвильовий канал" з Х-поляризацією | MIMO антена складається з двох спрямованих антен "Хвильовий канал" з вертикальною та горизонтальною поляризацією |
Коефіцієнт посилення антен
Чим більший коефіцієнт посилення антени, тим менший кут відхилення від базової станції. Антена посиленням 9 dBi має кут відхилення близько 40 градусів, а антена на 20 dBi - менше 20 градусів.
Так наприклад панельні антени з посиленням 9 dBi працюють не тільки в межах прямої видимості БС, а й добре ловлять відбитий сигнал. Тому їх можна застосовувати в умовах міської забудови, коли неможливо зловити прямий сигнал від вишки, що передає. Така антена зможе вловлювати відбитий сигнал від будівель або інших об'єктів, що стоять поруч.
| В умовах міста, де концентрація базових станцій операторів досить висока і не завжди можливо зловити прямий сигнал від вишки, для його посилення в стандарті 4G LTE можна застосовувати панельні MIMO антени невеликого посилення (від 9 до 15 dBi). Така антена повинна бути встановлена зовні приміщення і спрямована у бік БС або у бік об'єкта (будівлі) від якого вловлюватиме відбитий сигнал. |
Панельні MIMO антени для міста
| При дальності від БС до 10 км можна використовувати MIMO антени посиленням від 15 до 20 dBi, на відстанях 10-15 км – антени посиленням від 20 до 24 dBi. Встановлювати таку антену потрібно зовні приміщення (на дах, балкон тощо) і спрямовувати у бік найближчої БС оператора. |
MIMO антени для передмістя та сільської місцевості
На відстанях понад 20 км добре себе зарекомендували параболічні MIMO антени. Під час випробувань за допомогою такої антени швидкість інтернету збільшилася в кілька разів (з 2 Мбіт/сек майже до 18 Мбіт/сек) на відстані приблизно 23-24 км до вежі. Вартість такої антени як мінімум вдвічі вища, ніж у панельної, але чого не зробиш заради інтернету в будинку, що знаходиться "на відшибі".
 |
| Антена параболічна Ольхон 4G LTE MIMO посиленням 2 х 30 dBi 1700 - 2700 МГц |
MIMO антена або підсилювач сигналу?
Щоб поліпшити швидкість передачі даних у мережі 4G LTE на нашу думку краще використовувати MIMO антену, ніж підсилювач сигналу. І цьому є пояснення. Як зазначалося раніше, технологія LTE використовує хвилі різної поляризації, як вертикальної, так і горизонтальної. Це сприяє розширенню каналу передачі даних та збільшенню швидкості. А підсилювачі сигналу здебільшого технологію MIMO не підтримують. Тому на виході можна отримати сигнал великої потужності, але швидкість інтернету буде як мінімум удвічі меншою, ніж при використанні MIMO антени. А встановлювати дві зовнішні антени та два підсилювачі економічно не доцільно через високу вартість такого обладнання для звичайних споживачів інтернету.
Підбиваючи підсумки
Дивіться також:
Комплекти обладнання для 4G інтернету за доступними цінами →