Антенны в мобильных телефонах: виды и особенности – Mobcompany.info

Антенны 3g/4g для усиления интернета: виды, особенности, рекомендации по выбору

Оставьте заявку на бесплатную консультацию. Мы свяжемся с вами и ответим на все Ваши вопросы

Базовые станции сотовой связи, как всё устроено

Коль уж получилось, что работаю в сфере связи решил поделиться как эта сфера устроена, но на этот раз разговор будет не об обнаглевших “Опсосах”, а о технической стороне ваших разговоров, может для кого то и не будет ничего нового и интересного, но парочку мифов постараюсь опровергнуть =) поехали,

Что такое базовые станции или в простонародье антенны представляют себе многие, вы можете их видеть во многих местах, но парочку примеров приведу, самые популярные варианты размещения антенн это на 1) на столбе (если рядом нет достаточно высоких строений или размещение вообще происходит в поле), высота столба обычно не больше 20-30 метров

2) На зданиях, чаще всего так происходит размещение в городах, обычно выбирается самое высокое здание в округе, но бывают и исключения, если застройка в округе низко этажная то пойдет любое 2/3-х этажное здание:

и третий вариант размещения применяется когда нужно охватить как можно большую площадь это АМС (Антенно-мачтовые сооружения), высотой от 30 до 250-300 метров (недавно было пару постов о самой высокой АМС в России)

с таких вышек обычно открываются самые завораживающие виды:

Но в целом это значительно удорожает процесс строительства и ухудшает возможности базовой станции, поэтому к сожалению такую маскировку применяют редко

Все базовые станции связываются между собой с помощью системы оптоволоконных кабелей (в городе) и РРЛ антенн (если расстояние между станциями большое)

Такие антенны должны быть очень точно настроены друг на друга на разных БС, отклонение даже в градус может разорвать связь, потому что иногда РРЛ антенны “стреляют” на десятки и даже сотню километров и приходится ехать заново их настраивать

Ну а теперь развеем парочку мифов =)

1) БС очень вредны, постоянно излучают и жить рядом с ними опасно

На самом деле БС конечно оказывают воздействие электромагнитным излучением, но даже если БС находится прямо у вас на крыше излучение от нее будет лишь немногим более чем излучение от вашей микроволновки/роутера, и уж точно не будет превышать допустимые значения по СЭС, за этим очень строго следят и постоянно производят измерения. А уж если БС установлена на соседней крыше обращать на нее внимание в принципе бесполезно.

К слову людей с шапочками из фольги я видел в живую, они забавные и злые =) если будет интересно опубликую пост с “клиническими случаями” .

2) Вражда операторов сотовой связи

Она если и существует то на уровне салонов сотовой связи/продажников

У строителей же все проще, есть множество мест где несколько операторов стоят одновременно и более того на АМС принадлежащей одному ОСС часто и за чисто символическую плату размещаются другие операторы, а строители разных операторов хорошо общаются между собой напрямую.

3) Операторы почти ничего не тратят а зарабатывают триллиарды денег.

Опять мимо, конечно глупо спорить что операторы зарабатывают приличное количество, но затраты все же есть:
– лицензия на частоты, существенная статья расходов, есть интересный момент лицензия на частоты 2G стоят в разы дороже лицензий на 4G за счет чего государство стимулирует развитие сетей нового поколения и нас на демонтаж БС 2G =)

– арендная плата, естественно никто не будет бесплатно размещать у себя антенны, поэтому арендная плата варьируется от 1,5 рубля/ месяц за аренду 20-ти квадратов в поле в далеком районе, до 200 000/ месяц в центре Москвы.

На этом у меня все буду рад вопросам и комментариям =)

Базовые станции. общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам.

Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже “маскируют” под пальмы.

Подключение базовой станции к  сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с “прямоугольными” антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС.

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера.

Читайте про операторов:  АНАЛИЗ ДАННЫХ СОТОВЫХ СЕТЕЙ ПРИ ИЗУЧЕНИИ НАСЕЛЕНИЯ – тема научной статьи по компьютерным и информационным наукам читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Внутренние

Как правило, внутренние антенны являются встраиваемыми в мобильное устройство, а именно внутрь его корпуса.

Телефоны, оборудованные внутренними антеннами, не имеют выступающих частей. Ранее модели телефоном часто имели выступающие из корпуса части, в которых находились антенны, и их владельцы постоянно жаловались на неудобство пользования подобными девайсами. Сейчас такой проблемы нет.

Некоторые специалисты сомневаются в эффективности работы внутренних антенн. Бытует мнение, что эффективность лучших моделей встроенных антенн не превышает и 70 процентов, но в действительности достаточно трудно это проверить.

Основной недостаток таких антенн заключается в том, что производителю приходится разрабатывать подобный девайс под каждый гаджет индивидуально. Одна и та же антенна не будет пригодна для работы в других устройствах. Зачастую производители создают целую группу гаджетов, поддерживающих один тип антенн.

При разработке гаджета производители должны учитывать местонахождение деталей внутри мобильного телефона, а также особенности конструкции его корпуса.

Антенны для смартфонов – устройства сложные, но интересные. Как и другая техника, антенны не остаются на одном и том же месте, их чисто постоянно пополняется новыми моделями, хотя последние несколько лет данные устройства явно обделены вниманием потребителя. Однако их значимость остается прежней.

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

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

, 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.

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.

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.

Читайте про операторов:  Теле2 замена сим карты: микро, нано

GSM/3G/4G FREGAT MIMOЦена: 4800 р

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

Готовый комплект с крепежом и смонтированным кабелем, подходит для экранированных помещений, герметична- Обладает небольшим КУ

OMEGA 3G/4G MIMOЦена: 4500 р

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

Особенности и виды мобильных антенн

Их можно смело разделить на две главные категории – подключаемые мобильные антенны и встроенные. Последние в свою очередь делятся на внутренние устройства и внешние. Существует только два вида внешних антенн – они бывают либо штыревыми, либо выдвижными.

Существует отдельный вид антенн – репитеры. Они представляют собой конструкцию из двух антенн и более, а также усилителя сигнала.

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.

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.
Читайте про операторов:  Что делать, если смартфон постоянно теряет сеть?

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.

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.

Штыревые

Еще несколько лет назад данный тип антенн являлся одним из самых распространенных, на сегодняшний день встретить антенну данного типа весьма затруднительно.

Эффективность штыревых антенн достигает 90%, что значит о практически полном задействовании подводимой к ней энергии. Простыми словами, если эффективность антенны составляет 50%, то половина мощности используется, а вторая попросту теряется.

Еще одной немаловажной характеристикой является коэффициент усиления. Зачастую он измеряется в изотропных децибелах. Лучшим показателем считается более высокий коэффициент усиления.

Следует знать! Усиливать сигнал способны лишь устройства, что были оборудованы усилителем. Остальные антенны могут только его перераспределять.

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!

И в заключении немного о вреде бс

Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают “рожать кошки”, а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо “вниз” базовая станция не излучает.

Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в “развитых” странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них.

Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.

https://www.youtube.com/watch?v=6I5266HyNgo

Оригинал статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector