Усилитель сотовой связи что это такое

02.01.202412.12.2022 admin 0 Comments

Усилители сигнала сотовой связи – разновидности, описание, рекомендации

В данной статье мы опишем виды усилителей сотовой связи, основные характеристики, критерии выбора и возможные трудности установки.

Усилители бывают пассивные и активные.

Пассивные усилители сигнала для 3G/4G интернета

Рассмотрим основные схемы подключения:

Антенна + 4G модем (самая простая схема), включенный в компьютер или ноутбук. Такой вариант подходит, если у вас одно рабочее стационарное место для выхода в интернет.

Антенна + 4G модем + Wi-Fi роутер. Всё то же самое, но чтобы не быть привязанным к одному месту кабелем добавляется Wi-Fi роутер, который позволяет раздать Wi-Fi интернет на нескольких пользователей.

Самый практичный вариант, когда 4G модем и роутер являются одним устройством. Работает стабильнее и надежнее, SMA разъёмы прочнее, чем те, которые установлены на модемах. Сколько случаев было, когда легким движением руки вырываются разъёмы из 4G модема.

3G/4G роутер Huawei

Антенна со встроенным модемом и роутером

На рынке большое количество подобных предложений, собираются они, что называется, на коленке. Реальный минус таких решений заключается в том, что модемы и роутеры работают в диапазонах температур 0…+40 °C, при этом летом в герметичном боксе температура достигает до 70 градусов. Такие решения живут недолго, обычно 1-1,5 года. Подробно, можно почитать тут.

Усилитель интернета RF-Link R832 работает даже вдали от цивилизации

Решения для усиления интернета

Универсальный 3G/4G

Универсальный КОМПЛЕКТ для интернета 3G/4G!

Максимальный 4G

Универсальный комплект для 4G интернета

Основные характеристики выбора антенны

Поддержка технологии MIMO наиболее актуальна, если вы загружаете в интернет большие потоки данных, например, для удаленного видеонаблюдения и видеоконференций. Если вам нужен интернет, чтобы почитать новости, отправить письмо, посидеть в ВК, то тратиться на MIMO-решение, возможно, и нет смысла.

Выбор диапазона частот антенны

Таблица соответствия диапазонов частот и стандартов связи

По нашему большому практическому опыту в 97% случаев достаточно выбрать мультидиапазонную антенну на 3, а лучше на все 5 диапазонов. При этом коэффициент усиления мультидиапазонной антенны будет немного ниже, чем однодиапазонной.

Антенна для 3G/4G роутера

Антенна 11 дБ, Кронштейн, Кабельная сборка 10м 3DFB, Переходник

Антенна для 3G/4G модема

Антенна MIMO 14 дБ, Кронштейн, Кабельная сборка 10м 3DFB x 2, Переходник x 2

Невысокий коэффициент усиления не является проблемой по двум причинам:

Еще один плюс в пользу мультидиапазонной антенны — агрегация частот в стандарте 4G/LTE, т.е. сложение скоростей интернета с разных частот. Например, мы часто наблюдаем, что устройства, поддерживающие LTE cat.6 (категорию 6), работают одновременно с частотами 1800+2600 МГц или 800+1800 МГц, тем самым увеличивая скорость! Почти все современные стационарные роутеры Huawei поддерживают LTE cat.6, например, Huawei B315.

Но если вы находитесь далеко от цивилизации, ближе чем в 15 километрах нет крупных населенных пунктов, федеральных дорог и сделать интернет – это уже решение задачи в принципе, то необходимо провести простые измерения вашим телефоном для подбора наиболее эффективной антенны именно в вашем случае. А как определить диапазон частот, можно почитать тут:

Сделать замер необходимо на улице (в идеале – с крыши дома), где на телефоне рядом со шкалой приёма покажутся знаки 3G, H, H+, 4G, LTE.

Диаграмма направленности антенны

Приведем пример диаграммы направленности антенны с максимальным коэффициентом усиления 16 дБ:

Из диаграммы видно, что при отклонении от направления в сторону БС оператора на 30 градусов КУ падает в 2 раза, т.е. 8 дБ. А если неудачно направить под углом 25 градусов, то КУ станет всего 2 дБ.

Чем выше заявленный коэффициент усиления антенны, тем уже диаграмма направленности. Такова физика. В большинстве случаев, кто покупает антенны от 15 дБ, крайне редко точно ориентирует их в сторону БС! Поэтому не гонитесь за коэффициентом усиления, тем более не от него скорость зависит, как уже писалось выше. Также надо знать, что если 3G/4G сигнал является отраженным от рельефа местности, то антенна с более широкой диаграммой направленности поймает его лучше, чем с узкой. Да и недобросовестные продавцы всегда стараются продать антенну с бОльшим КУ дороже, хотя цена себестоимости практически та же.

Как ориентировать усилитель для интернета

Много информации и рекомендаций в интернете, как направлять антенны по таким параметрам, как мощность сигнала, RSSI, RSRQ, SINR CQI. Но в итоге нужно что? Максимальная скорость интернета. Ну и крутить, значит, надо по сервису www.speedtest.net с шагом 20-30 градусов, пока не найдёте то направление, при котором скорость будет максимальна. А если антенна с высоким коэффициентом усиления, то шаг необходимо будет уменьшить.

Неэффективные решения с пассивной антенной

Обзор одного из вариантов неудачного решения можно почитать тут. Скажем честно, вот так, как на фото ниже, будет работать лучше. А если вы находитесь в загородном доме, то поднимите свой 4G роутер на второй этаж и поставьте на подоконник. Возможно, и без различных усилителей обойдетесь.

Примеры работ из интернета: без слёз не взглянешь.

Выводы по выбору железа для усиления интернета

Репитер, ретранслятор, бустер — это синонимы для одного вида устройства, которое является двухсторонним линейным усилителем сотового сигнала. Сам репитер является частью системы усиления сотовой связи. Его конструкция:

Схема подключения репитера

У каждого поставщика подобных устройств в нашей стране достаточно большая линейка моделей, которая может исчисляться десятками, а иногда даже сотней штук. Техническая сторона подбора репитеров сотовой связи детально описана тут. Если же хотите, чтобы вам помогли с подбором оборудования, то ответьте на простые вопросы на этой странице.

Усиление сотовой связи для дачи и загородного дома

На следующем видео можно посмотреть, что из себя представляет усилитель и как он устанавливается.

Вот некоторые фотографии работ:

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в загородном доме

Основные ошибки при установке усилителей в загородных домах

Любую внутреннюю антенну надо прятать как можно дальше от внешней антенны, чтобы не происходило самовозбуждение усилителя связи. Самовозбуждение усилителя – это когда внешняя антенна принимает свой собственный, уже усиленный сигнал, вместо сигнала от базовой станции.

Усилитель сотовой связи для офиса

Тут практически всё то же самое, что и в загородных домах, но только в большинстве случаев донорная антенна устанавливается уже на фасаде.

Фотографии из жизни:

Пример установки системы усиления сотовой связи в офисе

Решения для голосовой мобильной связи и интернета в офисе

Ошибки при установке усилителей сотовой связи в офисе

Вот так выглядит анализатор спектра:

Беспроводные усилители связи

Не будем подробно рассказывать про такое решение, можно посмотреть видео от производителя этих устройств:

Усилители для торговых/бизнес-центров

Тут уже речи о самостоятельной установке идти не может.

Фотографии установок на крупных объектах:

Оптические усилители сотового сигнала

Оптическая система обычно состоит из 2-х блоков – главного и удаленного, которые соединяются оптическим кабелем. Такие усилители используются для передачи сотового сигнала на большие расстояния до 20 км. В некоторых случаях можно использовать несколько удаленных блоков. Пример такой системы с фотографиями можно посмотреть тут.

Фемтосота

Также если интересно, то можно почитать про отечественных производителей усилителей сотовой связи и необходимости сертифицировать данное устройство.

А если в обозримом будущем планируете купить камеры видеонаблюдения, то рекомендуем ознакомиться с материалом.

Источник

Как выбрать усилитель сотовой связи и интернета (репитер) для дачи, квартиры или офиса в 2021 году

Качество мобильной связи у любого оператора зависит от зоны покрытия сотовой сети и нагрузки на базовую станцию. В городе связь может ухудшаться из-за перегрузки ретранслятора за счет большого количества абонентов. Прохождению сотового сигнала мешает и высокая плотность окружающих застроек. А в области рельеф местности (нахождение в низине и густая растительность) создает «мертвые зоны» для прохождения радиоволн.

Для обеспечения уверенного приема радиосигнала мобильной сети устанавливается усилитель сотовой связи. Подробнее про принцип работы системы усиления сотовой связи.

Подобрать оборудование для усиления сотовой связи и интернета по параметрам помогут ответы на следующие вопросы:

Для полноценного охвата всех абонентов голосовой связью и интернетом операторы используют разные диапазоны и стандарты связи.

Стандарты сотовой связи 2G, 3G, 4G LTE и их распределение по полосам частот

Краткая справка по каждой технологии.

5G: пятое поколение в России общедоступным станет еще не скоро, все упирается в частотный дефицит. Самые популярные на западе и удобные в плане эффективности частоты 3,4-3,8 ГГц заняты военными. Тем не менее, вполне вероятно, что у нас 5G будет работать с сигналами «миллиметровой волны» на более высоких частотах 25-29 ГГц. Или мы пойдем своим «эксклюзивным» путем развития 5G в диапазоне 4,4—4,99 ГГц.

На 2021 год в России базовые станции сотовых операторов работают в 6 частотных диапазонах: 450, 800, 900, 1800, 2100 и 2600 МГц.

Частотное распределение каналов сотовой связи в России на 2021 год

Для усиления 3G и 4G Интернета на даче существуют различные решения от самодельной антенны из жестяной банки до сложных и дорогих устройств стоимостью порядка 50000 рублей. Кроме того, покупателей пугают технические характеристики оборудования – 2G, 3G, UMTS, 4G, LTE.

Узнайте что такое LTE в телефоне и как расшифровывается этот термин.

Стандарты 2G, 3G и 4G встречаются в разных частотных диапазонах:

Частота, МГц	Стандарт
Частота, МГц	2G	3G	4G
450	➕
800	➕
900	➕	➕	➕
1800	➕	➕
2100	➕	±
2600	➕

С начала 2019 года сотовые операторы запустили услугу VoLTE – передачу голосовых данных через пакетную сеть 4G. Переключение каналов передачи голоса между 4G и 2G/3G происходит автоматически, незаметно для абонента.

За городом и в сельской местности, а также в населенных пунктах с низким уровнем населения чаще всего используется частота 900 МГц (как самая дальнобойная). В крупных же городах и мегаполисах операторы в большей степени применяют стандарты GSM1800, 3G и 4G.

Понятно, что за городской чертой можно увидеть в основном только ретрансляторы, работающие в диапазоне частот 900 МГц. Поэтому, если вас не устраивает качество сигнала сотовой связи в загородном или сельском доме, вам потребуется усилитель сигнала для стандарта GSM900. Подробнее в статье: Как усилить сотовую связь за городом?

Для складских и офисных помещений в черте города рекомендуется устанавливать усилители частотного диапазона 2100 и 1800 МГц. Подробнее в статье: Как улучшить качество сотовой связи в офисе?

Смартфон всегда стремится подключиться к наиболее высокой частоте из тех, что заходят в помещение. Например, при наличии сигнала 3G в частотах 900 и 2100 МГц телефон выберет верхний диапазон. Поэтому при подборе оборудования акцент делается на верхние «рабочие» частоты.

Важно понимать, что бюджетный репитер усиливает одну конкретную частоту, а не стандарт! И если вам нужна стабильная голосовая связь и интернет-соединение одновременно, лучше купить комбинированные мультидиапазонные устройства. Для них так же необходим предварительный замер сигнала. Если Вы не хотите вызывать для этого специалиста, то можно самостоятельно определить частоту и уровень сигнала с помощью обычного мобильного телефона.

Что означают столбики на шкале телефона?

Параметр качества может ограничивать количество баров так же сильно, как и уровень сигнала. Понимание этого факта действительно важно для правильной установки усилителя.

Как мы упоминали выше, большинство сотовых сетей используют LTE как для вызовов, так и для передачи данных. В сетях LTE уровень и качество сигнала обычно называются «RSRP» и «SINR».

Соотношение сигнал/шум (SINR): является мерой качества сигнала LTE. Хорошим считается значение SINR больше 10 дБ, в то время как SINR менее 5 дБ это уже слабый сигнал. Чем меньше это значение, тем ниже будет скорость соединения.

Сила и качество 4G LTE сигнала

Четыре основные причины ослабления сигнала на телефоне и ухудшения приема

Есть четыре причины, которые приводят к перебоям связи и низкой скорости передачи данных. Часто это не просто один из этих факторов, а их комбинация.

1. Помехи между соседними базовыми станциями (Inter-cell Interference или межсотовая интерференция)

Современные сотовые технологии, такие как 4G LTE, используют одинаковые полосы частот для передачи сигнала от всех базовых станций. Если ваш телефон расположен между двумя или более БС и ловит сигналы от них примерно одинакового уровня, остальные вышки будут выступать в качестве «помех» для базовой станций, к которой вы пытаетесь подключиться. Это приведет к снижению качества сигнала (в LTE это измеряется как RSRQ и SINR). Межсотовая интерференция является одной из самых распространенных причин слабого сигнала в городских и пригородных районах. Чаще всего она возникает, когда абоненты находятся на краях сот.

2. Расстояние от ближайшей вышки сотовой связи

Радиоволны затухают при распространении в пространстве. Если вы находитесь очень далеко от ближайшей БС, сигнал будет слабым. Смартфон с трудом будет улавливать сигнал от базовой станции, и аналогичным образом сотовая вышка будет плохо «слышать» сотовый телефон.

3. Строительные материалы / конструкция транспортных средств

Даже если сигнал снаружи здания или транспортного средства сильный, такие материалы, как гипсокартон, дерево, бетон, металл и низкоэмиссионные энергоэффективные стекла, могут ослаблять сигнал, делая его слабее в доме, офисе и в транспортных средствах.

4. Ландшафт и близлежащие здания

Деревья, кусты и любая другая растительность состоят из воды, которая в различной степени блокирует сотовый сигнал. Дом может находится в низменности, что затрудняет прохождение радиоволн. В городских районах большое количество высотных железобетонных зданий препятствуют распространению сигнала.

Узнайте как работает усилитель сотовой связи

При исходящем звонке или передачи данных схема повторяется в обратном порядке.

Схема работы системы усиления сотового сигнала

Разновидности и классификация сотовых усилителей

На территории Российской Федерации распределение радиочастот между операторами связи осуществляется государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ). Под каждый из существующих стандартов связи сотовым операторам выделяется определенный частотный диапазон. Он, в свою очередь, делится на определенные, более узкие отрезки, которые называются полосами канала. Данный набор полос уникален для каждого стандарта.

Широкополосные, однополосные, мультидиапазонные и селективные репитеры

Широкополосный репитер поддерживает все полосы частотного диапазона (стандарта). Такой тип репитеров является самым востребованным и популярным. Например, GSM-усилитель на 900 МГц будет обрабатывать данные в диапазонах частот 880–915 МГц (передача сигнала) и 925–960 МГц (прием сигнала) не зависимо от оператора.

Однополосные репитеры способны усиливать только одну конкретную полосу канала и только для какого-либо одного сотового оператора. Так, например, устройство усиливающее сигнал провайдера МТС, абсолютно бесполезно для применения в сети Билайн и Мегафон. Из-за такой ограниченности использования в продаже данные устройства найти достаточно сложно.

Селективные репитеры – это более современные и дорогие модели широкополосных устройств с программным управлением. В них есть возможность ручной настройки параметров рабочей полосы канала. Приобретается селективный репитер для работы с определенным оператором. А сигналы других провайдеров, в результате калибровки канала, не воспринимаются (отсекаются).

Аналоговые, цифровые и оптические репитеры

Цифровые репитеры — большинство из них относится к селективному виду усилителей, поддерживая работу выбранной рабочей полосы канала. Это более сложное оборудование, с функцией удаленного управления. С помощью компьютера возможно изменение большого количества параметров усиления или управление группой репитеров, объединенных в единую систему. Цифровые модели более дорогие, зато очень удобны для использования в крупных торговых комплексах, на промышленных складах или производствах.

Оптические репитеры — очень дорогие профессиональные усилители, способные передавать высокочастотные сигналы по оптоволоконному кабелю. Расстояние между внешней и внутренней антеннами при этом может составлять до 20 км. Предназначены они для использования на специальных государственных или военных объектах и производятся на заказ. Работают в составе распределенных антенных систем DAS.

Бустеры – магистральные усилители, служат для компенсации потерь мощности сигнала в протяженных кабельных трассах. Бустер устанавливается в систему усиления сотового сигнала между репитером и сервисными антеннами. Основное предназначение – усиление сигнала внутри зданий большой площади:

Как установить и настроить усилитель сигнала сотовой связи

В комплекте всегда идет инструкция производителя, где подробно описан процесс инсталляции и ввода устройства в эксплуатацию. Следуйте ей, а мы дадим свои рекомендации.

Выходная мощность усилителя и площадь покрытия

Мощности 100 мВт достаточно для участка в 200-300 кв. метров, что вполне приемлемо для жилых помещений или небольших офисов. При мощности усилителя сотового сигнала в 250-300 мВт зона охвата достигает 500-1000 кв. метров. Оборудование такого уровня мощности прекрасно подходит для загородных домов с большим участком земли или для крупных офисов.

Следует сделать небольшой запас по площади покрытия при покупке усилителя, но важно помнить, слишком мощное для данной территории оборудование может создать сильнейшие помехи на ближайшем ретрансляторе, что обязательно приведёт к административному взысканию со стороны государственных структур.

При расчете мощности учитывают следующие параметры:

Собственно, для нахождения КУ репитера нужно сложить коэффициенты усиления обеих антенн и вычесть из них потери сигнала на проводе, а также значения качества сигнала сотовой сети.

Схема расчета энергетического баланса линии связи

Существует и более простой способ. Измерьте уровень сигнала в том месте, где вы будете находиться и в открытом месте, где будет установлена внешняя антенна. Например: в доме и на улице. Если в доме сигнал слабый, в одно-два деления, а на улице показывает полный охват — выбирайте репитер с КУ в 65 дБ. В случае, когда сигнал на улице не сильно отличается от домашнего, либо поднимается на одно деление — покупайте устройство с КУ от 75 дБ и выше.

Ручная или автоматическая регулировка усиления (АРУ)

Работая в штатном режиме, ретранслятор генерирует минимум собственных шумов (не является помехой для базовой станции) и обеспечивает максимальную зону покрытия согласно своим техническим характеристикам.

Если принимаемый сигнал слишком сильный, модуль автоматической регулировки усиления позволяет скорректировать работу оборудования, а слабый сигнал сделать достаточным. АРУ выполняет защитную функцию БС сотовой сети от помех в каналах uplink и downlink, предупреждая осцилляции (самовозбуждение) ретранслятора.

Большинство проблем с сотовыми усилителями вызваны обратной связью, которая возникает между внутренней и внешней антеннами.

При слабой связи самовозбуждение не наступит, но вырастит общий шум всей системы. Связь будет неустойчивой, хотя телефон покажет 4-5 бар.

Самовозбуждение может возникнуть как на внутренней антенне, так и на внешней. В первом случае на мобильном телефоне будет полная шкала, но связь при этом будет неустойчивой, и разговаривать вы не сможете.

Почему опасно самовозбуждение именно в канале uplink

Когда осцилляция возникает на внешней антенне. Вы даже может об этом и не знать, пока вам не укажет на это служба радиочастотного контроля. В этом случае ваш репитер превращается в мощный излучатель, который своим шумом снижает соотношение сигнал/шум (SNR). При этом базовая станция становится менее чувствительной и хуже слышит своих абонентов.

Коэффициент усиления репитера (КУ)

КУ – это величина, показывающая на сколько децибел вырастет сигнал на выходе из усилителя относительно входа.

Рассмотрим репитер Everstream ES900 с коэффициентом усиления 60дБ и максимальным выходным уровнем 19дБм. В идеальном случае, когда нет никаких других входящих сигналов в диапазоне усиления, ретранслятор усилит ОДИН входящий канал с коэффициентом 60дБ. В реальности на входе всегда несколько каналов, а так же присутствуют шумы и помехи.

При большом количестве одновременно разговаривающих абонентов происходит падение мощности на выходном каскаде усилителя вследствие того, что репитер начинает использовать большее количество несущих для обслуживания всех абонентов. Поэтому зона покрытия будет сильно ограничена, а в некоторых случаях сигнал вообще может временами пропадать.

Каждый дополнительный канал уменьшает коэффициент усиления на величину 10Lg(N/2). Например, для 4 каналов на входе усиление устройства упадет примерно на 3дБ, а для 16 входящих каналов эта величина уже составит 9дБ. И соответственно, максимальный выходной уровень будет уже 19-9 = 10дБм. Важно знать, что коэффициент усиления репитера зависит от количества усиливаемых каналов и это надо учесть при установке оборудования в местах с большим количеством абонентов: в офисах, магазинах, торговых центрах. В ночное время из-за малого количества абонентов КУ будет максимальным, а днем он существенно снизится. Присутствие помех также уменьшает КУ.

Усилители с КУ меньше 60Дб эффективны только для установки в квартирах находящихся в непосредственной близости от ретранслятора и при условии отсутствия мертвых зон.

Начиная с КУ от 60 до 75, усилители сотового сигнала считаются оптимальными для коммерческих объектов, таких как офисы, рестораны, магазины и т.д. Примером могут быть усилители Everstream ES1800P и Everstream ES2100L.

Для загородных домов и дач сильно удалённых от ближайших ретрансляторов необходимо оборудование с КУ от 75 до 80дБ, например: Everstream ES900Х и Everstream ES2100X.

АЧХ репитеров

Самые дешевые китайские модели не могут обеспечить хорошего усиления сигнала для всех мобильных операторов в виду большой неравномерности АЧХ. Потому что в приграничных диапазонах слабый сигнал будет подавлен более сильным.

Антенны и кабели

В комплекте с усилителем устанавливаются антенны и кабель с разъемами для соединения. Минимальное количество антенн две:

Антенны подразделяются на:

При установке антенн надо помнить, что пересечение их сигналов приводит к появлению радиопомех и ухудшению работы усилителя. Поэтому:

От качества кабеля напрямую зависят потери сигнала на участке антенна – репитер, чем больше сечение проводника, тем меньше затухание сигнала.