Антенна для мобильного роутера mimo

Время на прочтение
6 мин

Количество просмотров 156K

Недавно я проводил сравнительное тестирование LTE роутеров и вполне ожидаемо оказалось, что производительность и чувствительность радиомодулей у них существенно отличается. Когда же я подключил к роутерам антенну, прирост скорости увеличился кратно. Это натолкнуло меня на мысль провести сравнительное тестирование антенн, которые позволят не просто обеспечить связь в частном доме, но и сделать ее не хуже, чем в городской квартире, с подключением по кабелю. Ну а чем закончилось это тестирование можно узнать ниже. Традиционно, для желающих смотреть, а не читать, сделал видеоролик.

Методика тестирования

Без нормального структурного подхода не получить качественных результатов, а целью этого теста я поставил выбор лучшей антенны для максимально скоростного доступа в Интернет. В качестве эталона измерения был выбран роутер Zyxel LTE3316-M604, который в предыдущем тесте вполне оправданно занял первое место. Этот девайс может работать как с обычным проводным провайдером, задействуя резервный канал связи по 3G/4G в случае необходимости, так и работать полностью автономно, используя сотовые сети 3G и 4G. В моем тесте используется только сеть 4G, так как через нее передаются только данные и нагрузка голосового трафика не влияет на этот канал связи.

Для теста я выбрал три различных антенны, относящиеся к разным типам: первым тестом, для получения чистых значений, роутер работал без внешних антенн, используя только встроенные антенны. Вторым тестом была подключена антенна с круговой диаграммой направленности. В третьем тесте была задействована панельная антенна, имеющая более узкую диаграмму направленности, которая использовалась в прошлом тесте. Ну а четвертым этапом шло испытание узконаправленной сетчатой параболической антенны.

Все замеры скорости проводились в будний день в дневное время, чтобы нагрузка на базовую станцию была минимальна, а скорость закачки максимальна. На каждом этапе тест проводился три раза и вычислялось среднее значение скорости скачивания и отдачи. Роутер подключался к одной и той же БС, юстировка антенн производилась по показаниям сигнала в web-интерфейсе роутера.
Также я сделал суточный график значений скорости скачивания и отдачи данных в моей местности, что прекрасно демонстрирует работу пользователей с Интернетом. Полагаю, что у провайдера будет примерно та же картина нагрузки на БС. Что интересно, график скорости скачивания существенно скачет, а вот график отдачи практически неизменен — это говорит о том, что пользователи больше качают, нежели отдают данные.

GSM/3G/4G FREGAT MIMO
Цена: 4800 р

ТТХ:
Частотные диапазоны, МГц: 700–960, 1700–2700
Коэффициент усиления, дБ: 2 x 6
Допустимая мощность передачи: 10 Вт
Размер, см: 37 x Ø6,5
Масса, грамм: 840

Начнем с испытания антенны, которая имеет круговую диаграмму направленности. Эта антенна не может похвастаться каким-то запредельным коэффициентом усиления, но зато она поддерживает технологию MIMO, то есть это две антенны в одном корпусе. Кроме того, она герметична и имеет сразу смонтированные кабельные сборки длиной 5 метров. Частотный диапазон захватывает все сегменты от GSM до LTE, то есть поддерживаются сети 2G/3G/4G. В комплект входит крепление на штангу или сразу к стене. А теперь рассмотрим, в каких ситуациях она может применяться, если обладает таким размером и КУ. Первое, что приходит на ум, это экранированные помещения: полуподвал или подвал, металлический склад или ангар, корабль или катер. Во всех этих случаях железобетон и металл отлично экранируют внешний сигнал, и если снаружи радиотехника может работать отлично, то внутри приема может не быть вовсе. В этом случае, такая антенна решит проблему связи. Ее можно использовать не только для роутера, но и для репитера. Но именно для роутера она раскроет весь свой потенциал, а круговая диаграмма направленности хорошо работает на движущихся объектах, позволяя не настраивать антенну на какую-то одну вышку. В моем случае, скорость с антенной оказалась несколько ниже, чем без нее, поскольку КУ антенны схож с КУ встроенных антенн в роутер, а вот на 5-метровых кабелях происходят потери.

Готовый комплект с крепежом и смонтированным кабелем, подходит для экранированных помещений, герметична

Обладает небольшим КУ

OMEGA 3G/4G MIMO
Цена: 4500 р

ТТХ:
Диапазон частот, МГц: 1700-2700
Коэффициент усиления, дБ: 2×16-18
Допустимая мощность передачи: 50 Вт
Габариты, см: 45 х 45 х 6
Масса, грамм: 2900

Вторая антенна проработала у меня уже несколько лет и участвовала в предыдущем тесте. Зарекомендовала себя очень хорошо при работе как напрямую с вышкой, так и с отраженным сигналом. Так как диаграмма направленности у нее уже, чем у всенаправленной антенны, то и коэффициент усиления вырос до 16-18 dBi, в зависимости от частоты сигнала. Кроме того, работает она в режиме MIMO, а это уже дает прирост в скорости. Стандартное крепление на штангу обеспечивает возможность настройки как по горизонту, так и по вертикали. Кроме того, крепление позволяет повернуть антенну на 45 градусов, чтобы сменить поляризацию — иногда это дает выигрыш в несколько мегабит. Большая, герметичная и эффективная! И если без этой антенны показатели RSRP/SINR были -106/10, то с панельной антенной выросли до -98/11. Это дало прирост в скорости на скачивание с 13 до 28 Мбит/с, а на отдачу с 12 до 16 Мбит/с. То есть двукратный прирост на скачивание на той же БС — отличный результат. Кроме того, антенна, благодаря небольшому углу, позволяет отсечь ближние, но более загруженные базовые станции и переключиться на другие, менее загруженные. Стоит только учесть, что кабельную сборку желательно делать покорочее, чтобы не терять сигнал в проводах.

+

Усиление сигнала позволяет поднять скорость вдвое, диаграмма направленности дает возможность выбрать менее нагруженную БС, удобный крепежный комплект, за несколько лет не потеряла своих качеств

—

При размере 45х45 сантиметров обладает парусностью, что требует качественного основания для крепления

PRISMA 3G/4G MIMO
Цена: 6000 р

ТТХ:
Диапазон частот, МГц: 1700–2700
Коэффициент усиления: 25 дБ на частоте 1700–1880 МГц, 26 дБ на частоте 1900–2175 МГц, 27 дБ на частоте 2600–2700 МГц
Максимальная подводимая мощность: 100 Вт
Размер, см: 90 x 81 x 36
Масса, грамм: 3200

Параболическая сетчатая антенна примечательна сама по себе — она обладает впечатляющими размерами 90х81 сантиметр. Она не круглая, как это принято у спутниковых антенн, что даже положительно сказывается на диаграмме направленности. Кроме того, сетчатое исполнение очень заметно снижает парусность — ветер просто проходит сквозь нее, а на фокусировке сигнала это практически не сказывается. Антенна работает в диапазоне частот от 1700 до 2700 МГц. Есть три положения облучателя: по одному для каждой частоты. В инструкции доступно показано, как надо расположить облучатель относительно антенны, чтобы получить максимальное усиление при нужной частоте, то есть для начала надо знать, на каких частотах работает ваш провайдер. Тут на помощь приходит web-интерфейс роутера, в котором вполне доступно демонстрируется рабочая частота. С этой антенной работать несколько сложнее, требуется точная юстировка, так как угол направленности очень мал. Очевидный плюс такого решения — это возможность точного направления на нужную БС, даже если несколько станций расположены почти по прямой. Минусы тоже есть: время отстройки на БС заметно увеличивается, а работать с отраженным сигналом становится сложнее. Но самое главное — это коэффициент усиления. Он колеблется от 25 до 27 dBi. В моем случае, это позволило усилить сигнал с изначальных RSRP/SINR -106/10 до -90/19 dBi, а скорость приема выросла с 13 до 41 Мбит/с, передачи с 12 до 21 Мбит/с. То есть скорость приема возросла более, чем в три раза! Ну а в глухой местности, где сотовая связь может вообще не ловить, вполне реально поймать как 3G, так и 4G сигнал за несколько десятков километров!

+

Отличный коэффициент усиления, сетчатое исполнение снижает парусность, возможность подстройки облучателя на нужную частоту

—

Габариты

Подведение итогов

Сравнительное тестирование показало, что даже без антенны, при хорошем возвышении (10 м от земли), роутер Zyxel LTE3316-M604 может обеспечить приемлемую скорость работы с Интернетом. Но роутер не оставишь на улице, поэтому данный вариант подходит в квартире, офисе, но не там, где вышку даже с биноклем не разглядеть.

Антенна FREGAT MIMO подойдет тем, кто по ряду причин не может получить радиосигнал в месте установки роутера. Это могут быть экранированные стены, низкое расположение, иные помехи. А две антенны в едином корпусе обеспечат поддержку технологии MIMO, что должно увеличить скорость работы.

Что касается панельной антенны OMEGA 3G/4G MIMO, то она себя показала очень достойно. Работа как с прямым, так и с отраженным сигналом, масса вариантов монтажа, хороший коэффициент усиления. Небольшие габариты не дают большой парусности, а выигрыш в скорости заметный. Можно брать смело, если сигнал 3G/4G есть, но крайне слабый или его нет вообще.
Ну а параболическая сетчатая антенна PRISMA 3G/4G MIMO подойдет для самых отчаявшихся, потому что с таким усилением и возможностью точной настройки на БС можно получить связь даже в самой отдаленной деревне, если в радиусе нескольких десятков километров есть базовая станция сотового оператора.

Заключение

На данный момент я оставил работать антенну OMEGA 3G/4G MIMO. Пришлось несколько переместить штангу крепления на стене, так как габариты антенны диктуют свои условия. При кабеле длиной 3 метра и выбранном роутере я видел скорости до 50 Мбит/с, когда БС была наименее загружена. Это стремится к теоретическому пределу скорости в 75 Мбит/с при имеющихся условиях работы БС: частота Band3 -1800 МГц, ширина канала 10 МГц. Но главное, что при удалении более 8 км от базовой станции, мне удалось получить скорости близкие к тем, которые можно иметь в непосредственной близости от вышки. Приведу для примера картинку покрытия радиосигнала при использовании различных частот.

В заключении скажу, что обеспечить себя хорошим интернетом на даче или в частном доме можно всегда. Не стоит опасаться незнакомого оборудования: для выбора 3G/4G роутера просто прочитайте мою предыдущую статью. А при выборе антенны обращайтесь к тем, кто ими занимается всерьез — там подберут оптимальное решение и даже подготовят все кабельные сборки. Вам на месте останется только всё подключить. Удачи, хорошего пинга и стабильной скорости!

Антенна MIMO – это устройство, в основе работы которого лежит использование современной технологии кодирования сигнала. Использование таких приборов существенно увеличивает скорость передачи данных при использовании беспроводного Интернета.

Название технологии «MIMO» переводится как «больше входов, больше выходов». Принцип заключается в увеличении пропускной способности. Это достигается за счет увеличения количества излучающих элементов. Эти элементы называются патчами. Один вид антенн MIMO содержит в себе два набора патчей. Каждый из наборов подсоединен к своему гнезду. Другой тип устройств содержит один набор. Увеличение пропускной способности достигается за счет подключения этого набора к двум портам. Это дает возможность патчам работать как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

Преимущество использования таких антенн заключается в увеличении качества сигнала и увеличении скорости передачи данных. Устройства, которые работают по технологии MIMO, на одной стороне кодируют данные, а на приемной – восстанавливают их.

Использование таких антенн улучшают качество спектра при использовании Wi-Fi, 3G, а также 4G. Это достигается за счет применения двух пар сходов и выходов.

К созданию технологии MIMO привела возросшая популярность беспроводного Интернета и необходимость в увеличении скорости. Благодаря использованию таких антенн можно ускорить передачу данных в два или даже три раза. Приборы чаще всего представляют собой панельные конструкции. Они состоят из двух антенн: с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Чтобы подключить такой прибор к модему или роутеру, устройство должно иметь два антенных разъема и поддерживать эту технологию.

В качестве замены MIMO антенн иногда используют две обычных направленных антенны в разных поляризациях. Однако такую конструкцию значительно сложнее настраивать.

Антенна предназначена для работы в беспроводных сетях связи с оборудованием стандартов:
4G (LTE1800, LTE2100, LTE2300, LTE2600);
3G (UMTS2100);
Wi-Fi 2400 (IEEE 802.11b, g, n).

Широкий диапазон рабочих частот антенны позволяет 4G/3G роутерам эффективно работать на границах зон обслуживания 4G. Модем будет автоматически переключаться на стандарт 3G в случае отсутствия 4G сигнала, а антенна обеспечит ему качественный сигнал в обоих диапазонах. Высокий коэффициент усиления (15 дБ) позволяет уверенно работать на значительном удалении от базовой станции оператора сотовой связи  Антенна работает как на прием, так и на передачу сигнала.

MIMO (Multiple Input Multiple Output) — метод пространственного кодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, при котором для передачи и приема данных используются системы из нескольких антенн. Технология MIMO используется в беспроводных системах связи (Wi-Fi, 4G) для увеличения  пропускной способности и более эффективного использования диапазона частот. Использование технологии MIMO позволяет в одном частотном диапазоне передавать больше данных, тем самым увеличивая скорость передачи.

В антенне размещены две  излучающие системы с ортогональной поляризацией, позволяющие работать в режиме MIMO 2х2.

Герметичный корпус антенны выполнен из высококачественного ABS-пластика, устойчивого к воздействию ультрафиолетового излучения и атмосферных осадков, что позволяет использовать антенну как внутри, так и вне помещений.

Входы антенны замкнуты накоротко по постоянному току между внешним и внутренним проводниками, что снижает вероятность накопления статического электричества на входе активного оборудования (модема, роутера). Тем самым, снижается вероятность выхода из строя  подключенного оборудования (модем, роутер) от статического электричества и становится необязательным применение грозоразрядника.

Крепление антенны предназначено для установки антенны на мачту с диаметром трубы 32-40 мм или на стену, с использованием стеновых кронштейнов. Данное крепление позволяет производить изменение направления (азимут), угол наклона и поляризацию антенны.

Габариты