Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Выбор и настройка 4G антенны по частоте базовой станции с помощью программы Network Cell Info для «чайников»

В прошлой статье мы уже рассматривали принципы и особенности подключения интернета через 4G модем. В этой статье мы рассмотрим особенности подключения внешней антенны к модему, что весьма актуально для зон неуверенного и слабого приёма 4G сигнала.

На самом деле установка внешней (наружной) антенны рекомендуется даже если сигнал и без того достаточный, но стоит задача получения максимальной скорости 4G интернета. Внешняя антенна может существенно улучшить показатель сигнал/шум (SINR), который в основном и влияет на скорость соединения с интернетом.

Итак, для начала рассмотрим, какие же бывают 4G антенны. Различают антенны следующим образом:

По форме и типу:

  • Всенаправленные (штырьевые) 4G антенны
  • Параболические 4G антенны
  • Панельные 4G антенны
  • 4G антенны типа «волновой канал» (Яги)

По частотам работы:

  • узкочастотные (заточенные под какую-то конкретную несущую частоты)
  • мультичастотные (широкополосные), т.е. работающие с широким спектром частот

По поддержки технологии MIMO:

  • 4G LTE MIMO антенны (с двумя антенными выходами)
  • 4G антенны без поддержки MIMO (с одним антенным выходом

4gantenni-jpg1576227258.jpg

Всенаправеленные 4G антенны используются крайне редко в силу их слабого усиления, обычно не превышающего 6-8 dBi. Если Вы встретите всенаправленную 4G антенну с усилением 12-15 dBi, стоит хорошенько насторожиться, ибо такая антенна должна иметь внушительные размеры — 1,5-2 метра в длину, что делает её крайне неудобной в использовании. Если такая антенна будет иметь существенно меньшую длину, скорее всего, что и усиление у неё далеко от заявленных показателей. Установка всенаправленных (круговых) антенна целесообразна, если нет необходимости в усилении сигнала, а есть необходимость просто вынести приёмник из помещения. Т.е. сигнал 4G должен быть хорошим уже на улице.

Параболические 4G антенны часто используются для получения сигнала на удалённых объектах на расстоянии 10-20 км от базовой станции оператора. Такие антенны могут быть как узкочастотными, так и широкополосными. Параболическая антенна состоит из двух частей: облучателя и рефлектора (зеркала). Сборка параболической антенны, как правило, производится на месте установки, и лучше доверить эту процедуру профессионалам, т.к. даже малейшее несоблюдение инструкций может существенно повлиять на качество получения сигнала. Кроме того, параболические 4G антенны достаточно сложны в установке, т.к. требуют точной настройки (юстировки) на базовую станцию оператора. Обуславливается это узким углом охвата от 5° до 20°. Причём чем больше зеркало, тем меньше угол и тем сложнее настройка антенны. Зеркало, кстати, может быть как сплошным, так и сетчатым, что существенно снижает массу антенны и ветровую нагрузку.

Панельные 4G антенны наоборот достаточно просты в установке, т.к. имеют широкий угол охвата. Это с одной стороны и преимущество, но с другой и недостаток тоже. Широкий угол позволяем пренебречь точностью настройки, т.к. антенна всё равно будет ловить сигнал. Однако, в условиях наличия большого количества базовых станций антенна панельного типа может переключаться между ними не цепляясь к какой-то конкретной базовой станции. Так же стоит отметить, что панельные 4G антенны лучше других работают с отраженным сигналом, когда нет прямой видимости БС, а сигнал отражается от поверхностей крыш и стен домов, от гор и холмов и т.д. К относительным недостаткам панельных антенн стоит отнести достаточно большую ветровую нагрузку, так что стоит уделить внимание качеству установки и крепежа.

Антенны типа «волновой канал» достаточно просты в использовании, имеют самую низкую ветровую нагрузку, однако усиление редко превышает 17-18 dBi. В прочем, чаще всего такого показателя достаточно. 4G антенны данного типа имеют так же достаточно узкий угол охвата сигнала, не превышающий 12-15°.

Антенны с поддержкой технологии 4G LTE MIMO характеризуются поддержкой одновременно горизонтальной и вертикальной поляризации, что даёт прирост 10-20% в качестве сигнала. Такие антенны имеют два антенных входа, соответственно требуют два кабеля и два пигтейла (антенных адаптера) для соединения с модемом.

Рассмотрим подробнее подключение внешней антенны к 4G модему.

Наружная антенна устанавливается с помощью выносного кронштейна на стене или фасаде здания. К альтернативным вариантам установки относятся разного рода трубы и мачты, дымоходы, коньки крыш или иные места, где возможно закрепить антенну.

4G антенна направляется на базовую станцию оператора или в направлении её, если нет прямой видимости. В некоторых случаях для получения отраженного сигнала антенна может направляться в другие стороны, в любом случае основным ориентиром выступают показатели модема:

  • RSSI (Received Signal Strength Indicator) — индикатор силы (мощности) принимаемого сигнала. В беспроводных сетях RSSI — это индикатор уровня мощности принимаемого антенной сигнала, выраженный в абстрактных единицах, выбираемых производителем беспроводного оборудования. Практически в любом современном потребительском оборудовании мощность сигнала отображается именно в dBm (дБм). Чем выше число RSSI, т.е. чем оно менее отрицательное, тем сильнее сигнал.
  • RSRP (Reference Signal Received Power) — среднее значение мощности принятых пилотных сигналов (Reference Signal) или уровень принимаемого сигнала с Базовой Станции. Значение RSRP измеряется в дБм (dBm). Чем оно ближе к 0, тем лучше, и однозначно должно быть выше −100 дБ, иначе сигнал оказывается на грани срыва.
  • RSRQ (Reference Signal Received Quality) — характеризует качество принятых пилотных сигналов. Значение RSRQ измеряется в дБ (dB). Хорошие значения в диапазоне от −5 до −10.
  • SINR (Signal to Interference + Noise Ratio) — отношение полезного сигнала к интерферирующему и шуму. Устоявшийся русский термин — соотношение сигнал-шум. Измеряется в dB (дБ). Величина 0 dB означает, что сигнал и шум равны, положительное число — что сигнал сильнее шума, отрицательное — что слабее. Конечно лучше, когда сигнал заметно сильнее шума. Хорошим показателем является значение больше 10.

rssirsrprsrqsinr-png1576227629.png

Внешняя 4G антенна (1), установленная на кронштейн (2), подключается к модему (5) посредством кабельной сборки (3) и антенных адаптеров, или пигтейлов (4). Важным требованием является длина кабеля не более 10 метров, а так же его качество, прежде всего медный сердечник (центральная жила). Обращаем внимание, что для MIMO антенн используются 2 кабельные сборки и 2 пигтейла.

Для профессиональной установки и настройки 4G антенн рекомендуем обратиться к профессионалам, т.к. несоблюдение правил и техники не даст ожидаемого улучшения 4G сигнала и увеличение скорости 4G интернета.

Компания БИТ.ОНЛАЙН занимается установкой, настройкой и подключением 4G интернета с 2014 года. Наши специалисты всегда помогут найти оптимальное решение для усиления 4G сигнала с помощью профессиональной установки антенны и настройки модема. Оставьте заявку по бесплатному телефону <nobr>8-800-707-62-44.</nobr>

Купить 4G LTE антенну в интернет-магазине с доставкой.

Чем выше, тем лучше.

    2) затуханию из-за расстояния, чем дальше (вышка оператора), тем слабее сигнал и как следствие ниже скорость Интернета;

Определение направления 3G/ 4G антенны.

   Что бы определить в какую сторону должна «смотреть» антенна, необходимо подключить ее к модему, его подключить к ноутбуку и с антенной подняться на самую высокую точку дома (желательно на крышу).

Если ноутбука нет, то попросите, какого либо из родственников/ знаковых вам помочь. Вы с антенной поднимитесь как можно выше, а второй человек будет находиться возле компьютера и смотреть уровень сигнала на компьютере.  Для связи между собой можно перекрикиваться или использовать сотовые телефоны.

Поворачивая антенну на 10-15 градусов останавливайтесь на несколько секунд и смотрите/ интересуйтесь у помощника, какой уровень 3G/ 4G сигнала (как определить уровень сигнала, можно узнать в статье — Измерить уровень сигнала 3G/ 4G). Таким образом, повернув антенну на 360 градусов, вы узнаете в каком направлении/ направлениях у вас хороший уровень 3G/ 4G сигнала. Если у вас несколько положений антенны с хорошим уровнем сигнала, в каждом из этих положений измерьте скорость Интернета (как измерить скорость интернета, описано в статье — Как узнать/ измерить скорость Интернета) и определите в каком направлении у вас вышка оператора с максимально быстрым Интернетом. Не всегда та вышка, с которой более уверенный уровень сигнала показывает более высокую скорость 3G/ 4G Интернета!!!

Помимо уровня сигнала (RSSI- Received Signal Strength Indication), существую другие параметры, по которым можно более точно настроить 3G/ 4G антенну: RSRQ, RSRP, SINR. Эти параметры доступны в настройках универсальных 3G/ 4G модемов, что позволяет добиться более точной настройки направления антенны.

Предлагаю разобрать, что каждый из этих параметров значит:RSRQ (Reference Signal Received Quality) – характеризует качество принятых пилотных сигналов. Измеряется в дБм (dBm). RSRQ связанно с уровнем сигнала RSSI, поэтому достаточно будет наблюдения за уровнем сигнала RSSI.RSRP (Reference Signal Received Power) – среднее значение мощности принятых пилотных сигналов (Reference Signal) или уровень принимаемого сигнала с Базовой Станции. Значение RSRP измеряется в дБм (dBm). RSRP напрямую связан с уровнем сигнала RSSI, поэтому будет достаточно ориентироваться на RSSI.Для 4G: SINR (Signal to Interference + Noise Ratio) или CINR (Carrier to Interference + Noise Ratio); для 3GECIO (Ec/Io) или Ec/No— отношение (полезного) сигнала к шуму. Другими словами – соотношение сигнал- шум. Значение SINR измеряется в дБм (dBm). Величина 0 dBm означает, что сигнал и шум равны, положительное число – что сигнал сильнее шума, отрицательное – что слабее. На значения SINR стоит обратить внимание при настройки 3G/ 4G антенны. Как вы понимаете, чем выше это значение, тем большую скорость можно добиться от 3G/ 4G антенны.

Тестируйте всех операторов (МТС, Билайн, Мегафон, Yota, Теле2 и т.д.).

   Очень часто мы слышим о том, что в том или ином регионе определенный оператор лучше, нежели другие и показывает более высокую скорость, а некоторые так вообще утверждают, что определенный оператор лидирует в скорости Интернета по всей России. Все эти высказывания зачастую не проверяются и голословны. Мы не раз развеивали подобные домыслы, предлагая протестировать всех операторов и выяснить на практике какой из них показывает более высокую скорость. Для этого вовсе не нужно покупать модемы и сим карты всех операторов (МТС, Билайн, Мегафон, Йота, Теле2 и прочие), достаточно иметь один универсальный (прошитый) модем и сим карты нескольких операторов (сим карты можно взять у родных, друзей, знакомых) они вам понадобятся на 20-40 мин на время теста. Следует учесть, что 3G/4G антенну при этом настраивать нужно под каждого оператора, т.е. вставили сим карту оператора, повернули антенну на 360 градусов (останавливаясь через каждые 10-15 градусов) и выяснили где лучше сигнал и замерили скорость. Да, это увеличит время настройки, но потратив дополнительно час, вы сможете в дальнейшем наслаждать высокоскоростным 3G или 4G Интернетом

Проверьте ограничение скорости на модеме и тарифе.

   Что бы добиться максимальной скорости 3G/ 4G Интернета, следует обратить внимание на модем. Особенно это касается 3G модемов, если вы его приобретали несколько лет назад, то, скорее всего скорость на нем ограничена технически (например, 7Мбит/ с или 14 Мбит/с) и как вы сами понимаете большей этой скорости вы не сможете добиться. Узнать его технические характеристики можно в Интернете (Яндекс, Google в помощь). Если ваш модем не поддерживает скорости больше 20 Мбит/с, рекомендуем приобрести Huawei e3372, на сегодняшний день он поддерживает максимальную скорость Интернета (до 150 Мбит/с).

   Так же следует убедиться в том, ваш мобильный оператор не «режет» скорость Интернета. Узнать это можно позвонив в техническую поддержку вашего оператора.

Установка 3G/ 4G антенны.

2) на настенный кронштейн;

   Первый способ подойдет для тех, у кого уже установлена мачта для приема телевизионного сигнала, на нее же закрепляется 3G/ 4G антенна или если у вас с уровнем сигнала совсем плохо и требуется установить антенну выше крыши дома.

   Второй способ наиболее предпочтителен, если у вас двух и более этажный дом. На максимально возможной высоте необходимо закрепить кронштейн (можно использовать кронштейн для установки спутниковых тарелок). Сторону дома на которой будет устанавливаться кронштейн нужно выбирать исходя из стороны направления 3G/ 4G антенны.

   После того как вы закрепили антенну на мачту или кронштейн, не спишите затягивать болты, настройте антенну более точно, поворачивайте антенну по миллиметру и следите за уровнем 3G/ 4G сигнала, что бы более точно определить направление антенны. После этого можно затянуть болты.

Видео установки и настройки 3G/ 4G антенны.

Для решения проблем с уровнем приема сигнала интернета и мобильной связи можно сделать своими руками MIMO антенну 4g LTE. Технология MIMO позволяет повысить пропускную способность и передавать больше данных, тем самым увеличить скорость работы. Этот эффект достигается за счет использования нескольких устройств для приема сигнала. Не зря название MIMO, или Multiple Input Multiple Output, переводится как множественные входы, множественные выходы. Используя эту технологию, можно обеспечить значительный прирост в скорости передачи данных у конечного потребителя.

Антенна МИМОАнтенна МИМО

Проведя распараллеливание потока на несколько каналов на входе, можно пустить сигнал по нескольким направлениям и также принять все эти данные на выходе. Двух-, трех- и даже восьмикратное увеличение достигается за счет использования определенных конфигураций и количества антенн MIMO 3G или 4G. Более того, можно пускать закодированную информацию с задержкой и восстанавливать данные при приеме. Для того чтобы понять, как работают такие устройства, рассмотрим принципиальную схему передачи радиосигнала.

Прием и отправка информации в линиях беспроводной связи

Радиоволны при перемещении в пространстве наталкиваются на разные препятствия в виде домов, деревьев и других сооружений. Препятствия на пути могут отражать или поглощать волну, а также делать это частично. Иногда сигнал разбивается на несколько составных частей. На характер взаимодействий волны и преград на пути оказывают влияние материал поверхности, частота сигнала и множество других факторов. Отражение в процессе передачи приводит к тому, что появляются временные задержки. Кроме того, из-за всех этих взаимодействий до конечного потребителя доходит только часть отправленных от приемника волн. Поэтому одной из главных проблем беспроводных сетей является многолучевое распространение сигнала.

Проблемы передачи и приема сигнала мобильного интернетаПроблемы передачи и приема сигнала мобильного интернета

Для ее решения используются следующие технологии:

  • Разнесенный прием (Receive Diversity) позволяет принимать сигнал сразу несколькими, а не одним устройством. Таким образом, непринятые одной антенной волны принимаются другой. Используется принцип одного выхода и нескольких входов, или SIMO (Single Input Multiple Output);
  • Разнесенная передача (Tx Diversity) основана на том, что сигнал отправляется с нескольких антенн, а принимается одной, то есть множественный выход и одни вход, или MISO (Multiple Input Single Output), как панельная антенна 3G;
  • Пространственное уплотнение (Spatial Multiplexing) – разбивание выходного потока на несколько составляющих и прием через несколько устройств, или MIMO. Антенна получает сигнал, предназначенный и для других приемных устройств тоже. Используя матрицу передачи и всю полученную информацию, сигнал максимально восстанавливается.

Чтобы определить максимальную пропускную способность – С, используется формула:

С= M B log2(1 + S/N), где:

  • C – пропускная способность канала;
  • M – количество независимых потоков данных;
  • B – ширина канала;
  • S/N – соотношение сигнал/шум.

Для сотовой связи 4G, а именно LTE MIMO, возможно использование 8Х8, что позволяет добиться скорости до 300 Мбит/сек. Даже на значительном удалении от станции сигнал будет устойчивым. Сегодня больше распространены MIMO 2Х2. Всегда для 4G количество каналов должно быть четным.

Как работают антенны на передаче и приеме сигналаКак работают антенны на передаче и приеме сигнала

Антенны могут располагаться в одной поверхности или быть вертикально разнесены. Во втором случае важно точно выдерживать расхождения по градусам, указанные в схеме.

Антенна MIMO

Как сделать антенну проще всего? Рассмотрим оборудование для получения сигнала 4G лте 800, в основе которого лежит антенна Харченко – синфазная решетка из ромбов. Эта конструкция была придумана К.П. Харченко еще в шестидесятых годах прошлого года. Основное достоинство этого оборудования состоит в том, что собрать антенну просто, а все параметры можно посчитать по многочисленным онлайн-калькуляторам в сети. За счет необычной схемы устройство редко нуждается в настройке. Если необходимо сделать оборудование для улучшения сигнала 3g своими руками, можно использовать одну антенну Харченко.

Антенна ХарченкоАнтенна ХарченкоАнтенна для цифрового тв своими руками

В MIMO технологии используется четное число антенн, у нас их будет 2 антенны МИМО своими руками: Downlink – от спутника до приемного устройства, и для отправки – Uplink. Если смотреть на усредненные показатели, что можно использовать 2 антенны на 802 и 843 мГц, подключение будет идти 50-омным коаксиальным кабелем.

Для 802 мГц длина в миллиметрах составляет:

  • L1 – 93,5,
  • L2 – 90,
  • L3 – 250,
  • L4 – 136,5,
  • L5 – 4,8,
  • H – 373,
  • В – 373,
  • D 45,5.

Для 843 мГц длина в миллиметрах составляет:

  • L1 – 90,
  • L2 – 96,
  • L3 – 238,
  • L4 – 129,5,
  • L5 – 4,6,
  • H – 373,
  • В – 355,
  • D 43.

Важно! Количество потоков равно либо меньше минимального числа антенн на приеме или на выходе. При использовании MIMO 4×4 можно работать в диапазоне от 1 до 4 потоков, если же речь идет о MIMO 4×2, то потоков может быть только 1 или 2.

Частоты LTE в РоссииЧастоты LTE в России

Для работы потребуются:

  • решетка или кусок фанеры, обклеенной фольгой либо фольгированным скотчем, или оцинкованная сталь (у нас используется последний вариант):
  • проволока сечением 4 мм2;
  • кабель;
  • деревянная доска длиной не менее 1,90 м;
  • полипропиленовые трубы;
  • нейлоновые хомуты;
  • баллончик автоэмали;
  • F-коннектор – 2 штуки;
  • пигтейл кабель F-CRC9 – 2 штуки;
  • клей Поксипол;
  • дрель;
  • пассатижи;
  • рулетка и линейка.

Последовательность действий:

</ul>

  1. Выполняем каркас в форме буквы П. Для этого распиливаем доску на три части. Самая длинная доска (верхняя часть буквы) должна составлять 1 м 20 см, а боковые – по 35 см. Можно выпилить все части каркаса из разных досок;
  2. Вырезаем 2 куска из листа оцинкованной стали размерам 375х375 см. Фиксируем основания с помощью дюбелей на каркасе строго под углом 45 градусов;
  3. В центре каждого основания высверливаем отверстия для кабеля, которые будут идти к модему. Диаметр отверстий – 7 мм. Делаем разметки для крепления антенны;
  4. Разрезаем полипропиленовую трубу на несколько частей: 3 части – 44,5 мм и 3 – 42 мм. Эти размеры напрямую связаны с центром проволоки;

Общий вид устройстваОбщий вид устройства

Обратите внимание! Для устойчивого и качественного приема важно, чтобы технология пространственного уплотнения поддерживалась на передающей станции, а антенна использовалась для 4G модема.

  1. Начнем со сборки антенны на 802 мГц;
  2. Согласно чертежу, располагаем трубы на куски оцинкованных листов и приклеиваем Поксиполом. Полипропиленовые трубки и клей являются диэлектриками, поэтому при контакте антенны и этих частей сигнал не будет искажаться;
  3. Теперь выполняем саму антенну из проволоки по размерам, указанным в чертеже. Делаем загибы, используя пассатижи. В полученных параметрах надо убавить по 4 мм, из которых 1 мм идет на погрешность по центру, а 3 мм – при загибе пассатижами;
  4. Далее зачищаем кабель и центральную жилу, припаиваем к концам проволоки, а оплетку – к изгибу;
  5. Протаскиваем кабель через полипропиленовую трубу в отверстие, которое мы просверлили заранее;
  6. Теперь проверяем все размеры, а при необходимости выравниваем антенну;
  7. Углы ромбов фиксируем на полипропиленовых держателях с помощью Поксипола. Для того чтобы проволока закрепилась, следует поставить сверху какой-либо груз;

Сборка самодельной антенны для приема 4GСборка самодельной антенны для приема 4G

  1. Замеряем расстояние между концами антенны и изгибом проволоки в середине конструкции, оно должно быть 4,8-5 мм. 4,5 мм – зазор между проволокой и изгибом, подогнать его сложно, но это можно сделать маникюрными ножницами, разместив их в середине. Теперь крепим середину антенны с помощью клея;
  2. Последовательность сборки антенны MIMO своими руками на 843 мГц точно такая же. Важно учесть, что антенны должны располагаться под углом в 90 градусов друг к другу. Х-поляризация дает больший эффект, чем вертикальная. Расположение антенн подобным образом создает для них равные условия;
  3. Чтобы кабели не гуляли в отверстиях, затягиваем их с обратно стороны нейлоновыми хомутами и приклеиваем;
  4. Теперь выполняем контрольные замеры по схеме и при необходимости корректируем;
  5. Чтобы избежать окисления, покрываем проволоку и оцинкованные листы сверху эмалью;
  6. Кабели через F-коннекторы выводим на пигтейл и уже затем на модем;
  7. Проводим тестирование системы. Создание антенны МИМО 4G своими руками окончено.

Для того чтобы отладить работу устройства, следует правильно расположить конструкцию. Общие правила говорят, что антенну лучше вывести на улицу и поднять как можно выше. Кроме того, антенна должна быть направлена строго в сторону раздающей станции. Однако не всегда эти советы срабатывают. Чем выше будет поднята антенна MIMO, тем больше кабеля потребуется проложить до соединения модема своими руками, но в этом случае часть сигнала будет гаситься помехами, вызванными этим самым кабелем. Не всегда установка на улице благоприятна для устройства. Если от окисления можно избавиться с помощью покраски, то нельзя не учитывать, что геометрию конструкции могут нарушить порывы ветра. Кроме того, по направлению в сторону станции могут быть различные препятствия, которые будут гасить сигнал.

Для отладки антенны иногда приходится попробовать несколько вариантов установки, но потом это оборудование будет работать и в 3G 4G LTE.

Видео

Антенна для телефонаИспользуемые источники:

  • https://bitconnect.ru/blog/antenna-4g-modem.html
  • https://net-well.ru/stati-o-3g-4g-internete/kak-pravilno-ustanovit-i-nastroit-3g-4g-antennu-video
  • https://amperof.ru/elektropribory/mimo-antenna-4g-lte.html

</ol>

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Андрей Ульянов
Наш эксперт
Написано статей
168
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации