Характеристики антен для мобільного інтернету
Інтернет нині став одним із головних досягнень цивілізації, без якого неможливо уявити сучасне життя. За його допомогою більша частина населення планети працює, спілкується, обмінюється інформацією, розважається та займається шопінгом. На жаль, не завжди й не всюди глобальна мережа є у вільному доступі. Кабельний варіант підключення в сільській місцевості нерентабельний і в більшості випадків технічно неможливий. Альтернативою може бути бездротовий зв’язок, але не в усіх регіонах він однаково якісний. У такому разі доводиться застосовувати спеціальне мережеве обладнання та пристрої, що підсилюють стільниковий сигнал.
З якими пристроями працюють зовнішні антени
Склад комплекту мережевого обладнання для організації повноцінної точки доступу до 3G/4G інтернету напряму залежить від завдань, які необхідно розв’язувати користувачу. Він може включати перелічені прилади:
- 3G/4G модем для отримання сигналу від базової станції та перетворення його в цифрову форму для подальшого використання.
- 3G/4G маршрутизатор або модем із вбудованим Wi-Fi роутером для роздачі інтернету іншим абонентам бездротовим каналом.
- Репітер — прилад для підсилення сигналу стільникового зв’язку.
- Антена для збільшення потужності сигналу від БС стільникового оператора.
Антена для мобільного інтернету не знадобиться користувачам зі стабільним високошвидкісним інтернет-з’єднанням. Це пристрій стане єдиним правильним рішенням для абонентів, що проживають у регіонах зі слабким сигналом або його повною відсутністю. Виробники пропонують широкий вибір підсилювальних пристроїв різних типів і конструкцій. Під час купівлі антени слід врахувати всі нюанси, визначити, з яким постачальником послуг планується співпраця. В українських мережах LTE працюють три компанії: Vodafone, Київстар і lifecell. Вибір полягає у визначенні місцезнаходження найближчої базової станції одного з операторів. З’ясувати цю інформацію можна в режимі реального часу за допомогою карт провайдерів або мобільного застосунку.
Українські провідні мобільні провайдери підтримують комунікаційні технології всіх поколінь:
- 2G підтримує голосове спілкування та мобільний інтернет по одному каналу зі швидкістю до 256 Кбіт/с на частотах 900 і 1800 МГц;
- 3G має два різні канали для голосу та інтернету зі швидкістю до 42 Мбіт/с і дозволяє їх одночасне використання в частотному діапазоні 2100 МГц;
- 4G або LTE гарантує високошвидкісний інтернет зі швидкістю до 150–300 Мбіт/с на частотах 900 МГц поза містом, 1800 МГц у селищах і райцентрах та 2600 МГц у великих мегаполісах.
Велике значення в забезпеченні якісного інтернет-з’єднання має відстань між модемом і найближчою станцією мобільного оператора, специфіка рельєфу, наявність перешкод на шляху проходження сигналу. В умовах прямої видимості допустима дистанція для забезпечення потужного сигналу для 3G на частоті 2100 МГц становить до 15 км. Сучасні технології LTE дозволяють отримати підсилений сигнал у частотному діапазоні 900 МГц на відстані до 30 км, 1800 МГц — до 20 км і 2600 МГц — до 10 км. За більшого віддалення користувача від БС мати стійке з’єднання на високій швидкості навряд чи вдасться. Розташування приймально-передавального пристрою в низині або наявність природних перешкод у вигляді висотних будівель, великих дерев істотно скорочує відстань для стабільного з’єднання.
Типи антен для мобільного інтернету
Ретельно вивчивши всі супровідні критерії, можна переходити до безпосереднього вибору антени. Виробники пропонують кілька видів диполів, призначених для мобільного 3G/4G інтернету:
- Термінальні антени використовують для стабілізації з’єднання в місцях упевненого 3G/4G сигналу. Вирізняються компактними розмірами, невисоким КУ та нескладним встановленням.
- «Хвильовий канал» дозволяє працювати в районах зі слабким 3G/4G сигналом або за його повної відсутності. Високий КУ до 21 dBi гарантує стійке з’єднання та високошвидкісний інтернет. Антени мають значні габарити, встановлюються зовні будівлі на даху або на окремій щоглі на висоті не нижче 4 м і орієнтуються строго на БС.
- Панельні антени для мобільного інтернету застосовують за поганого або відсутнього 3G/4G сигналу, створюючи стабільний і високошвидкісний прийом і передавання даних завдяки підвищеному КУ 24 dBi. Антена користується загальновизнаною популярністю. Серед недоліків — великі габарити, висока парусність, складність монтажу.
- Параболічні 4G антени визнані найпотужнішими з наявних, що дозволяє підсилювати 3G/4G сигнал на відстанях до 30 км. Пристрої мають прогресивну конструкцію, що складається з випромінювача та відбивача, і високий коефіцієнт підсилення 35 dBi. Диполь габаритний і складний в установленні через великі розміри та значну парусність. Труднощі викликає юстування антени на БС. Проблему парусності розв’язують застосуванням решітчастих відбивачів, у зв’язку з чим і без того висока ціна додатково зростає.
Ширина смуги пропускання мобільної антени
Антени поділяються на вузько- та широкосмугові. Перші відрізняються конкретно заданою частотою та чітко визначеним коефіцієнтом підсилення, мають значно менші габарити. Широкосмугові диполі працюють у доволі великому частотному діапазоні. Коефіцієнт підсилення «плаває»: він збільшується внаслідок вибору вищої частоти в заданому інтервалі. Високий потенціал підсилення як 3G, так і 4G сигналу без зміни працездатності диполя.
Діаграма спрямованості 4G антени
За діаграмою спрямованості антени поділяються на диполі спрямованої дії та всеспрямовані. До першого розряду належать практично всі типи підсилювальних диполів: «хвильовий канал», панель і парабола. Ефективність пристроїв безпосередньо залежить від точності наведення на передавальну станцію. У другому розряді представлені кімнатні й автомобільні антени. Попри відносно невисокий коефіцієнт підсилення, вони стабілізують будь-який сигнал.
4G антени MIMO: нові можливості
4G антени для мобільного інтернету з упровадженою технологією MIMO відрізняються можливістю не лише підсилення сигналу, а й збільшення швидкості приймання-передавання. Метод просторового кодування підвищує пропускну здатність каналу шляхом задіяння додаткового каналу. Диполь оснащений двома виходами для під’єднання фідерних ліній. Відповідно, мережевий пристрій має підтримувати MIMO та мати два антенні виходи. Наведена технологія у форматі 3G не використовується.
Кабель для з’єднання мережевого пристрою із зовнішньою антеною
Для якісної передачі 4G сигналу антени оснащують коаксіальними кабелями з хвильовим опором 50 Ом. З огляду на те, що всі модеми стандарту четвертого покоління мають імпеданс 50 Ом, застосування фідерних ліній із хвильовим опором 75 Ом недоцільне. Через невідповідність показників зростає коефіцієнт стоячої хвилі, що призводить до погіршення сигналу.
На підставі проведеного аналізу доведено, що найбільш придатним варіантом з’єднання 4G модема та 4G антени є коаксіальний кабель із маркуванням 3D-FB з хвильовим опором 50 Ом. Цей фідер вирізняється найнижчим коефіцієнтом загасання сигналу, що позитивно позначається на стабільності передавання та швидкості інтернету.
