СПОСОБЫ УСИЛЕНИЯ СИГНАЛА СОТОВОЙ СВЯЗИ

АНТЕННА — КАК ВЫБРАТЬ — УСИЛИТЕЛЬ

Ситуация, когда в некоторых районах сельской местности или дачах, расположенных за пределами городской черты, сигнал сотовой связи имеет низкий уровень не так уж редки. Решение этой проблемы для пользователей мобильной связи проводящих определенное время в таких местах является весьма актуальным и заставляет искать способы усиления GSM сигнала.

Вариантов для этого существует несколько и для того, чтобы выбрать наиболее эффективный следует определиться с тем, какие задачи должны быть решены:

• обеспечение голосовой связи с помощью телефона и передачи (получения) СМС сообщений;
• работа в сетях мобильного 3G или 4G интернета.

Стоит заметить, что первый вариант менее требователен к уровню сотового сигнала, а, соответственно, и его решение может потребовать значительно меньших аппаратных (и финансовых) затрат.

Начнем с того, что пусть чрезвычайно слабый, но сигнал быть должен — невозможно усилить то, чего нет. Другой вопрос, что для проверки его наличия может понадобиться специальная аппаратура, которой у рядового пользователя нет. В этом случае можно походить с телефоном по участку, залезть на крышу, чтобы убедиться, что хоть иногда можно «зацепиться» за базовую станцию.

Кстати, для выбора и установки сотового усилителя не лишним будет знать в каком направлении находится вышка, а также расстояние до нее и оператора мобильной связи.

Хочу сразу предупредить, что расстояние до «базы» для выбора оборудования не является надежным критерием. Если производитель указывает в описании что, например, антенна обеспечивает надежный прием до 10 км — не факт что это будет так. Не забывайте про рельеф местности, наличие естественных (растительность) и искусственных (здания и сооружения) препятствий.

В зависимости от перечисленных факторов подбирается нужный состав оборудования:

• антенна;
• усилитель (репитер);
• модем — при необходимости.

АНТЕННА ДЛЯ СОТОВОЙ СВЯЗИ

Существует два основных вида этих устройств:

• направленные;
• ненаправленные или всенаправленные.

Всенаправленная антенна представляет собой обычный штырь, а в самом кустарном варианте — кусок провода. Излучает (принимает) она во все стороны равномерно. Если вдруг соберетесь делать ее своими руками — имейте ввиду, что ее размер зависит от длины волны принимаемого (излучаемого) сигнала (λ). Как правило, штыревые антенны имеют длину 1/4, 1/2, или 1 λ.

Каким либо значимым коэффициентом усиления они не обладают и используются, большей частью, для раздачи внутри помещения сигналов WiFi роутера или GSM репитера. Еще один возможный вариант применения такой антенны — в качестве выносной в системах GSM сигнализации, установленных в зоне неуверенного приема сотовой связи, например, на даче или в загородном доме.

Следующий вид антенн — направленные. Они уже могут применяться для усиления сигнала сотовой связи. Характеризуются коэффициентом усиления, указываемом в dB (децибелах). Для любознательных — чуть-чуть теории.

Децибел — величина, характеризующая логарифмическую зависимость от уровня относительного увеличения сигнала (по-простому — в разы). KdB=10*lg(Kразы). То есть, если сигнал усилен в 100 раз, то в децибелах это будет KdB=10*lg100=10*2=20dB. Кстати — это очень хорошее значение для антенн.

В характеристиках антенны вы можете встретить коэффициент усиления, указанный в dBi (дБи). Сильно не напрягайтесь — i обозначает эталонную антенну, равномерно излучающую во всех направлениях. Это мифическое устройство, в реалии не существующее, а поэтому не забивайте себе голову и считайте, что в нашем случае dBi тождественно dB.

Направленные антенны требуют ориентации на источник сигнала. Поскольку усиление здесь достигается формированием соответствующего лепестка диаграммы направленности (рис.1), то чем KdB больше, тем диаграмма уже и направление на базовую станцию сотовой связи надо выставлять точнее (разговор может идти о точности до единиц градусов).

В начало

КАК ВЫБРАТЬ АНТЕННУ ДЛЯ СОТОВОГО ТЕЛЕФОНА ИЛИ 3G МОДЕМА

Начнем с того, что кратко рассмотрим типы направленных антенн. Я остановлюсь только на двух как наиболее популярных, востребованных и широко представленных на рынке.

Волновой канал, они же директорные, они же Яги (Yagi).

«Классика жанра». Имеют хорошую диаграмму направленности, соответственно, неплохой коэффициент усиления, который, к слову, зависит от количества директоров (длины). Габаритна, соответственно критична к ветровой нагрузке, обмерзанию (обледенению) в зимнее время. Требует точной настройки на базовую станцию.

Панельные (синфазные) антенны.

Более компактны, соответственно проще в установке. В целом усиление будет поменьше, хотя сравнивать здесь не совсем корректно. Скажем так, на директорной можно достичь больших значений, если задаться такой целью. Позиционируются как антенны для 3G и (или) 4G интернета. Менее критичны в настройке ориентации.

Предпочтение отдать какому либо типу трудно, лично я поставил себе Яги — все-таки вещь проверенная временем.

На что еще следует обратить внимание:

• диапазон частот — это важно, смотрите в каком сотовом стандарте собираетесь работать;
• наличие в комплектации и длина соединительных кабелей;
• типы разъемов и их совместимость с другим планируемым к использованию оборудованием.

Установка.

Подразумевается, что размещать нашу антенну мы будем на улице — там условия для усиления GSM сигнала лучше и свободы маневра больше. Далее несколько общих, но тем не менее, действенных правил по установке.

1. Чем выше — тем лучше. Конечно, если имеем устойчивый сигнал на высоте 3 метра за облака лезть не стоит.
2. Направление на вышку должно быть максимально «чистым». Уж во всяком случае собственный дом не должен «тенить» сигнал.
3. Максимально удобное крепление для настройки направления. Крутить антенну должно быть удобно.

Все это очевидно, равно как и то, что закрепить устройство на доме будет, скорее всего, проще и удобнее чем устанавливать специальную мачту или шест.

В большинстве случаев одной антенны будет недостаточно, поэтому понадобится усилитель (репитер), а в некоторых случаях модем. Идем дальше.

В начало

УСИЛИТЕЛЬ СИГНАЛА СОТОВОЙ СВЯЗИ

Итак, антенна выбрана, установлена, сигнал найден и получен — самое время подумать что делать с ним дальше. У нас есть три возможности:

• подключить антенну непосредственно к сотовому телефону;
• соединить ее с модемом;
• использовать репитер GSM сигнала.

Первый вариант достаточно бредовый, я его упомянул просто потому что он есть и больше обсуждать его не буду. Теперь что касается модема. Этим способом мы получаем на даче или в загородном доме мобильный 3 или 4G интернет. Вроде бы все хорошо.

Однако, нам нужен модем с антенным разъемом. С одной стороны этот модем будет привязан к антенному кабелю, с другой стороны к компьютеру. Таким образом наш ПК (или ноутбук) оказывается на поводке. Выход есть, берем модем с WiFi. Приобретаем достаточную мобильность в перемещениях и устойчивый интернет канал.

Но если до того сотовая связь на вашей даче была неустойчива, то по телефону вы звонить все равно не сможете. Поэтому лучше решить проблему в комплексе.

Приобретаем репитер — устройство, представляющее собой сотовый и 3G усилитель, к которому с одной стороны подключается внешняя антенна, о которых мы уже говорили, а к выходу — внутренняя штыревая. Таким образом, слабый сигнал принят, усилен и роздан в помещении вашей дачи или дома. Repeat — значит повторять. Теперь вы можете с ним делать все что угодно, как будто вышка «базы» видна вам их окна.

Приемная и излучающая антенны репитера обязательно должны быть разнесены в пространстве. При их непосредственном соседстве за счет положительной обратной связи ваш усилитель попросту «захлебнется». Это примерно то же самое что микрофон поднести к колонкам, если кто сталкивался.

Конечно, вариант этот более накладный. Модем придется приобретать отдельно, но удобства того стоят. Кроме того:

• у вас может иметься встроенный модем, например, в планшете;
• можно на раздачу WiFi включить ваш смартфон.

В завершение — пара практических советов.

Все оборудование для усиления сотового сигнала лучше покупать готовым комплектом. Это гарантирует вам его совместимость как по электрическим параметрам, так и по совместимости кабелей, проводов и соединителей.

Что касается конкретного производителя — не навязываюсь, но у меня успешно работает комплект от VEGATEL (это не скрытая реклама, а на самом деле так). Кстати, на момент моей покупки техническая поддержка у них присутствовала и работала неплохо.

На этой странице размещена похожая статья про усиление wifi и gsm сигнала. Рассмотрены некоторые организационные и аппаратные способы.

В начало

Антенны в сотовой связи

Радиоантенны играют очень важную роль в сотовой связи. Одно из самых важных отличительных свойств сотовой связи заключается в возможности абонентов свободно перемещаться по всей территории обслуживания сети и получать непрерывное обслуживание. Это оказывается возможным благодаря тому, что последняя миля, т.е. участок между абонентским оборудованием и базовой станцией (БС) организован с помощью радио соединения. Также при строительстве объектов сотовой связи немаловажным является возможность быстро организовать транспорт с помощью радиорелейных линий (РРЛ) связи до удаленных БС и организовывать покрытие в самых труднодоступных местах.

В системах сотовой связи используются следующие типы антенн:

1. Панельные секторные антенны БС

2. Всенаправленные антенны БС

3. Параболические антенны для РРЛ пролетов и спутниковой связи

4. Логопериодические антенны для репитеров

Все типы представленных антенн имеют ряд отличительных характеристик, которые определяют область их применения и используются при разработке систем. Рассмотрим основные из них:

1. Рабочий частотный диапазон – определяет какие частоты данная антенна может пропускать и принимать. В зависимости от типа антенны этот диапазон может быть от нескольких килогерц до сотен мегагерц.

2. Диаграмма направленности – отражает в каких направлениях будет излучаться сигнал, и с какой силой. Так всенаправленная антенна имеет круговую диаграмму направленности, т.к. сигнал излучается во всех направлениях с одинаковой мощностью.

Диаграмма направленности

3. Поляризация – определяет в какой плоскости (плоскостях) будет излучаться сигнал.

4. Коэффициент направленного действия – отношение мощности излучаемого сигнала в заданном направлении к мощности сигнала, если бы антенна излучала по всем направлениям. Эта характеристика описывает способность антенны излучать энергию сигнала в заданном направлении.

5. Коэффициент усиления – также характеризует способность антенны излучать энергию сигнала в определенном направлении, но при этом еще учитывает ослабление сигнала в элементах антенны. Обычно при описании характеристик используют именно этот параметр.

6. Эффективная изотропно-излучаемая мощность – показывает мощность, которую должна излучать всенаправленная антенна вместо данной антенны, чтобы в направлении основного лепестка направленности при приеме уровень сигнала был бы таким же.

Кроме этих существуют еще множество других характеристик, некоторые из которых могут быть применены только к определенному типу антенн, а некоторые ко всем без исключения.

1.1 Виды и классификация антенн систем сотовой связи

Также принимаются во внимание различные физические характеристики: вес, габариты, форма антенны, от которой зависит парусность. В настоящее время существует целый ряд крупных компаний, которые выпускают множество модификаций антенн, что дает широкий выбор во время проектирования системы связи.

На сегодняшний день сотовый телефон стал важной частью нашей жизни. С помощью него мы переписываемся, созваниваемся и пользуемся мобильным интернетом. Но даже сейчас, когда операторы сотовой связи делают все для улучшения связи, бывают сбои, а иногда связь пропадает или вообще отсутствует. Не все знают, как работает сотовая связь и от чего зависит ее качество. Для охвата территории и высокого качества сотовой связи, компании-операторы все больше строят (устанавливают) базовые станции. Карта базовых станций поможет вам оставаться на связи. Каждый оператор имеет широкую сеть базовых станций 3G (третье поколение) и 4G LTE (четвертое поколение). Если вы еще не определились с выбором оператора или хотите перейти к другому, вам может быть интересна карта базовых станций сотовой связи нужного вам оператора, которая подробно покажет территорию покрытия. Радиус действия одной станции зависит от места положения и диапазона частоты. Станции 3G в мегаполисах достигают — 500м, на открытых участках – до 35км. Станции 4G LTE – радиус может быть различным, оптимально — это порядка 5 км, но при необходимости он может составлять до 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).

Операторы мобильной связи научились сочетать низкие и высокие частоты. Для местности, где проживает малое количество абонентов, при этом они занимают большую территорию, идеально подойдут сети, работающие в низких диапазонах. А в больших и густонаселенных городах строятся сети в высоких диапазонах. За двухдиапазонными сетями LTE и стоит будущее мобильной связи.

Посмотреть карту и узнать координаты базовых станций сотовых операторов, а также понять зоны покрытия операторов сотовой связи в зависимости от региона можно на различных сайтах.

Антенна для телефона или усилитель сигнала для смартфона

Примерами таких сайтов могут служить следующие ресурсы:

Качество сотовой связи у компаний-операторов разное. На сайте Госуслуги запущен народный проект – «Качество связи» (создание карты качества сотовой связи с помощью мобильного приложения «Качество связи»). https://www.gosuslugi.ru/555666/1/

На проекте «Сердитый гражданин» вы можете пожаловаться на плохое качество связи.

Если покрытие неудовлетворительно, и есть неохваченные участки («белые пятна»), то соединение неустойчиво и может прерваться. Наш ресурс создан для решения этих проблем.

У нас вы можете посмотреть схему расположения базовых станций на интерактивной

Как правильно подобрать приемный комплект для интернета.

Для того чтобы подобрать оптимальный комплект для надежной работы интернета необходимо знать ответы на несколько вопросов.

1. Где и на каком удалении находиться ближайшая базовая станция на которой есть интернет?
2. Есть ли прямая видимость на базовую станцию с места предполагаемой установки антенны?
3. Какова длинна ВЧ кабеля снижения необходимого для подключения антенны?

Для ответа на первый вопрос есть два варианта.

Первый вариант:

Самый простой способ это воспользоваться картами покрытия которые публикуют операторы сотовой связи на своих сайтах.

Ниже приведен список ссылок на карты покрытия основных операторов сотовой связи.

Поставим себе задачу определить возможность приема 3G интернета в п. Нагиши Рязанской области. По карте покрытия оператора МТС определяем что ближайшая базовая станция находиться в п.Горлово Рязанской обл.

Находим более или менее точное расположение базовой станции. Как правило диаграмма направленности антенн базовой станции похожа на трехлистник т.к на базе применяются три секторные антенны с диаграммой направленности в 120°, в центре этой фигуры и будет находиться база.

Далее используя карту Яндекса находим расстояния между клиентом и базовой станцией. Это нужно чтобы не проделывать лишнюю работу т.к если расстояние окажется более 30 км то скорее всего установить подключение по 3G скорее всего не получиться

Используя инструмент «Получить информацию» определяем координаты базовой станции 3G и места предполагаемой установки антенны.

У нас получились такие координаты:

База 53°49′37.35″N 39°2′30.3″E

Клиент 53°50′20.41″N 38°55′7.82″E

Первый сервис очень простой и понятный, надо просто ввести координаты базы и клиента указать высоту от поверхности земли для базы это обычно от 50 до 120м, для клиента 10-15м.

Есть одно ограничение данный сервис на сможет построить трассу если координаты места будут более 60° С.Ш или 60° Ю.Ш.т.е рассчитать трассу в районе г.Архангельск уже не получиться.

Вот что получилось в нашем случае.

По графику трассы видно что получить уверенный прием в месте установки антенны ничто не мешает, даже если высота базы окажется меньше (50м) всё равно будет обеспечена прямая видимость между антеннами.

При заходе на ресурс сразу переходим на вкладку Tower

Удаляем списки базовых станций нажимая на «крестик» справа от таблицы и заполняем данные нашей базы для сохранения нажимаемRefresh

Переходим на вкладку Map

уменьшаем размер карты и переносим «крестик» в место нахождения приемной антенны ориентируясь по названиям на карте и координатам внизу карты.

Нажав на вкладку Profiles можно посмотреть профиль трассы.

Как видно и правого рисунка трасса открытая и сможет обеспечить уверенный прием 3G.

прокручиваем страницу вниз до заголовка «Производительность системы»

Будем исходить из того что, чтобы получить уровень сигнала на приемной стороне не менее -85дбм, и запас по усилению «на плохую погоду» не менее 10дб.

Заполняем свободные поля исходя из того что приемная антенна имеет усиление 14дб, передающая 12дб, мощность передатчика базы 3вт, потери в кабеле снижения базы 2дб, в кабеле снижения приемной антенны 5дб. Нажимаем вычислить и получаем результат выше. Исходя из расчетных данных получается что запас по усилению 24дб, т.е работать будет в любую погоду Уровень сигнала на приемной стороне будет около -64дб, что позволит иметь уверенный устойчивый прием интернета с максимально возможной скоростью.

Второй вариант:

Для того чтобы выяснить местоположение базовой станции необходимо взять телефон с поддержкой 3G (сейчас это уже не редкость), и ориентируясь по показаниям индикатора уровня сигнала на телефоне перемещаться в сторону усиления сигнала пока не появиться в поле зрения конструкция похожая на изображенные ниже:

Отметив местоположение станции с помощью карт http://maps.yandex.ru определяем расстояние до места установки и координаты.

Антенна должна быть установлена на открытом пространстве, как можно выше от поверхности грунта и сориентирована в сторону источника сигнала. Закреплять антенну лучше на отдельной, заземлённой мачте или стене дома обращенной в сторону базовой станции. Антенну в направлении на базовую станцию не должна загораживать растительность и высокие предметы даже на значительном удалении и в радиусе около 8 метров от оси трассы -это сильно ослабит возможность приема 3G интернета. Помните что для работы антенны необходима прямая видимость на базовую станцию! Также нельзя устанавливать антенну под крышей дома, даже из неметаллических деталей (шифер, резина, рубероид и др.) Также не стоит устанавливать антенну вблизи от дымохода чрезмерный неравномерный нагрев выведет антенну из строя.

Обнаружение вышек связи — это не криминальная деятельность, а довольно распространенная задача в отдаленных регионах и деревнях, где качество покрытия оставляет желать лучшего. Как понять, почему у этого столба берет лучше, чем от той калитки? Сориентироваться тебе могут помочь следующие инструменты и сайты.

Из англоязычных сервисов, пожалуй, лучше всего opensignal.com, где можно выбрать оператора и необходимое местоположение. Карта не отображает вышки, но показывает области покрытия. Из русских могу порекомендовать netmonitor.ru — в его базе содержится немало информации о вышках операторов.

Интересны и некоторые приложения для Android. К примеру, OpenSignal отображает карту сотовых вышек и точек Wi-Fi (еще на карте помечены места с плохой связью), имеет встроенный компас и средство проверки скорости.

Еще интересна утилита Netmonitor. Она умеет мониторить сети GSM и CDMA, показывает информацию об уровне сигнала, содержит базу данных сотовых вышек, поддерживает устройства с несколькими SIM-картами, а также умеет вести лог в формате CLF или KLM.

Обрати внимание, у Netmonitor есть ограничения при работе на устройствах некоторых производителей. На смартфонах Motorola, LG, Samsung, Acer и Huawei список соседей может быть пуст, а на устройствах Samsung к тому же может не отображаться уровень сигнала.

Также порекомендую приложение GSM Signal Monitoring, которое позволяет работать с сетями GSM, UMTS и LTE. Оно на графике отображает изменение уровня сигнала и показывает соседние соты (только в сетях GSM). Есть монитор скорости передачи данных и возможность отслеживать статус соединения, стандарт подключения, идентификаторы соты и текущей зоны (LAC/RNC/TAC) и уровень мощности принимаемого сигнала (RSSI, а также RSRP для LTE).

Зная данные базовой станции, можно пробить ее через сайт xinit.ru и получить информацию о ее местонахождении. В крупных городах не помешает попробовать найти народные карты с расположением вышек, но стоит понимать, что вышки принадлежат разным операторам. Плюс базовые станции ставят не только на столбы, но и на крыши домов.