Jak posílit mobilní signál?

První možnost pro posílení internetu 3G/4G/5G nezlepšuje hlasovou komunikaci v pro nás obvyklém formátu (můžete ale využít volání přes instant messenger: WhatsApp, Viber, Skype, Telegram).

Druhá možnost je univerzální – vylepšuje internetovou a hlasovou komunikaci, má však řadu omezení (o omezeních více níže).

Posílení 3G/4G internetu pomocí antény, modemu a Wi-Fi routeru

Systém se skládá ze dvou uzlů: antény na ulici a modemu + Wi-Fi routeru v interiéru.

Externí anténa pro 3G/4G modem/router

4G modem připojený pomocí adaptérů k venkovní anténě a vložený do Wi-Fi routeru

Jak to funguje? Anténa je nasměrována k navrhované základnové stanici mobilního operátora. Poté jde signál do 4G modemu s routerem, který distribuuje internet šířením signálu Wi-Fi. Tato možnost je oblíbená mezi soukromými instalátory internetu v zemi. Levně a funguje!

Wi-Fi router s vestavěným 3G/4G modemem

Pokud vezmete modem a router samostatně, pak se kabel z pouliční antény dostane k modemu přes adaptéry s tenkým kabelem a velmi malými mikrovlnnými konektory TS-9 nebo CRC-9. Zaprvé jde o poměrně znatelnou ztrátu úrovně a kvality signálu a zadruhé není mechanicky spolehlivý. Například utíráním prachu můžete snadno poškodit konektor na modemu a v důsledku toho si budete muset koupit nové zařízení.

Řešení je jednoduché – stačí si zpočátku koupit router s vestavěným 4G modemem. Na našem trhu se například prodává několik modelů routerů Huawei. Žádná reklama: fungují perfektně a jejich konektor je spolehlivější – SMA.

Router Huawei s vestavěným 4G modemem

Proč soukromí technici nabízejí modem a router samostatně? Odpověď je jednoduchá: cenová marže je vyšší.

Co je MIMO anténa a proč je potřeba?

MIMO anténa pro 3G/4G internet

MIMO anténa je zařízení, které má dva paralelní koaxiální kabely vedoucí k modemu/routeru. Z praxe to znamená, že zvýšení rychlosti internetu pro příjem bude od 0 do 20% a pro výstup – 50-100%. Nezbytné pro ty, kteří používají video komunikaci nebo vzdálený video dohled, tzn. aktivně využívá odchozí internetový kanál. V ostatních případech to nemá praktický přínos.

Parabolické antény a antény s vysokým ziskem

Parabolická anténa má vysoký zisk – obvykle 25 dB nebo více. Mnoho spotřebitelů se při výběru antény dívá na tento parametr. To je však špatně, vysvětlím proč.

Parabolická 4G anténa s vysokým ziskem

Za prvé, anténa s tak vysokým ziskem má extrémně úzký vyzařovací diagram a směrová odchylka 1-2 stupně již snižuje zisk na 0-3 dB! To znamená, že už nemluvíme o samostatné instalaci na střechu a zejména na stožár.

Anténní diagram se ziskem = 16 dB:

Vyzařovací diagram panelové antény se ziskem = 16 dB

Je vidět, že při odchylce 5-10 stupňů se zisk moc nemění, ale při odchylce např. 25 stupňů je zisk antény téměř 2 dB.

Anténní diagram se ziskem = 27 dB:

Vyzařovací diagram parabolické antény

Je vidět, že při odchylce 2-3 stupně je zisk prakticky nulový.

Za druhé, antény s úzkým vyzařovacím diagramem (tedy s vysokým ziskem) špatně zachycují odražené a rozptýlené signály, což výrazně snižuje takový parametr, jako je kvalita signálu (poměr signálu k šumu). Například les rozptyluje signál poměrně silně.

Šíření buněčného signálu ve vesmíru

U směrovačů a modemů je kvalita signálu označena jako RSRQ a SINR. A internet primárně závisí na kvalitě signálu, a ne na jeho výkonu (RSRP nebo RSSI).

Úroveň přijetí	RSRP (dBi)	RSRQ (dB)	SINR
Velký	>=-80	>=-10	> = 20
Dobře	-80 až -90	-10 až -15	Od 13 po 20
průměrný	-90 až -100	-15 až -20	Od 0 po 13
Slabé

V praxi je lepší zachytit rozptýlený a odražený signál anténou s širším vyzařovacím diagramem s koeficientem 5-12 dB.

Parabolická anténa funguje perfektně v zorném poli základnové stanice, pokud by existovala tato přímka, nebyly by žádné problémy s komunikací a internetem. To je takový začarovaný kruh.

Náš trh je strukturován tak, že čím vyšší je zisk antény, tím dráž se prodává. Buďte opatrní! Mimochodem, další populární „peněžní podvod“ je, když nabízejí vložení aktivního zesilovače (aka repeater) mezi anténu a modem/router pro posílení signálu! Toto zařízení zvyšuje sílu signálu, ale zhoršuje jeho kvalitu, na které závisí rychlost internetu! Zhoršuje kvalitu kvůli nedokonalým konektorům, mikrovlnným filtrům, tepelnému šumu tranzistorů a dalším nedokonalostem prvků zesilovače. Cena takových opakovačů odpovídá ceně několika dobrých antén.

Frekvenční rozsahy

Jednou z nejdůležitějších vlastností antény je její frekvenční rozsah (FR). Mobilní operátoři mají 5 hlavních frekvenčních rozsahů – 800, 900, 1800, 2100 a 2600 MHz. A ve všech těchto oblastech je internet.

Distribuce standardů mobilní komunikace ve frekvenčních rozsazích

Z bohatých zkušeností doporučuji vzít anténu na 3 nebo dokonce všech 5 černých děr. Ano, čím širší černá díra, tím menší koeficient dopadu, ale o tom jsme již mluvili. Příklad amplitudově-frekvenční odezvy (AFC) antén s různými šířkami BH:

Kmitočtová charakteristika antén s různým počtem pásem

Je vidět, že čím méně černé díry anténa podporuje, tím vyšší je její zisk.

Dalším argumentem ve prospěch použití vícepásmových antén je frekvenční agregace na modemu/routeru. Agregace frekvencí je součtem signálu a v důsledku toho přenosových rychlostí internetu z různých černých děr. Například 800+1800 MHz nebo 1800+2600 MHz. Agregace zvyšuje rychlost internetu a mírně snižuje ping, což je velmi dobré pro hry. Aby došlo k agregaci frekvencí, musí mít modem/router modul LTE minimálně kategorie 6. Označováno jako LTE cat.6.

Antény s vestavěným modemem/routerem

Na trhu je oblíbená nabídka, kdy je modem/router již ukryt uvnitř venkovní antény. Z antény vede jeden tenký kabel – kroucený dvoulinkový kabel, prakticky neomezený na délku v měřítku venkovského domu.

Anténa s vestavěným routerem Zyxel a 4G modemem Huawei

Je tu však jedna věc: tyto modemy a routery nejsou určeny pro venkovní použití. Podle pasových údajů fungují od 0 do +40 stupňů. V zimě se při stálém provozu ještě vytopí samy, ale v létě v uzavřeném prostoru na slunci může teplota dosáhnout 80 stupňů. Obvykle taková zařízení fungují jednu sezónu, možná dvě.

Existují alternativní řešení – tzv. venkovní externí routery. Jedná se o sériové tovární produkty, které byly původně vyrobeny pro práci v drsných klimatických podmínkách. Příkladem takových řešení jsou ZyXEL LTE 6101 a RF-Link R850.

Možnosti internetových řešení přes modem/router

V zásadě máme tři možnosti:

1. Domácí router Huawei s vícepásmovou anténou (technologie MIMO – volitelně). Můžete použít jakýkoli router Huawei, ale neměli byste si brát přenosné routery s baterií. Výhodou této možnosti je, že SIM karta je umístěna uvnitř. Na druhou stranu není potřeba ho tak často měnit.
2. Venkovní tovární řešení jako ZyXEL LTE 6101 a RF-Link R850. Nejpohodlnější možností instalace je jeden flexibilní kabel, a to i pomocí technologie MIMO.
3. Pokud jste uprostřed ničeho a na ulici kolem domu o poloměru 100 metrů není ani náznak internetu, je potřeba na střechu nebo fasádu nainstalovat stožár cca 6 metrů, změřit frekvenční rozsah a připojte jednopásmovou anténu.

Ve všech případech je instalační výška antény velmi důležitým faktorem, který může velmi ovlivnit rychlost bezdrátového internetu. V praxi se vyskytly případy, kdy rychlost na střeše byla 10 Mbit/s a po zvednutí antény o dalších pár metrů se rychlost internetu zvýšila jeden a půl až dvakrát! Závěry si tedy udělejte sami. Mimochodem, pokud jde o svědomitost většiny montérů: antény často „pumpují“ s velkým ziskem a montují je na úroveň okna, aby se vyhnuli šplhání na střechu nebo instalaci stožáru.

Aktivní celulární zesilovač – opakovač

Zásadní výhoda opakovače oproti routeru: zlepšuje hlasovou komunikaci a internet – tak říkajíc zařízení 2 v 1.

Schéma instalace je jednoduché:

1. Anténa na střeše, která je nasměrována k základní stanici mobilního operátora nebo operátorů.
2. Opakovač (aka zesilovač) uvnitř, který zesiluje samotný signál. Toto je jediný prvek, který potřebuje zásuvku 220 V.
3. Interní (předplatitelská) anténa, která distribuuje celulární signál do telefonu a dalších účastnických zařízení.
4. Všechny prvky jsou propojeny koaxiálním (jednožilovým) kabelem s charakteristickou impedancí 50 Ohmů.

Schéma zapojení pro GSM/3G/4G komunikační opakovač

Fotky ze života:

Externí anténa namontovaná na stožáru

Mobilní opakovač

Interní účastnická anténa

Jak vybrat opakovač

Hlavní parametry opakovačů:

1. Faktor zisku (GC).
2. Kmitočtový rozsah a jejich počet (BH).

Obecně je téma dostatečně rozsáhlé, že by se dalo obsáhnout v jednom článku, ale pro měřítko malého venkovského domu nebo stavební kůlny se jej pokusím přizpůsobit na prstech.

Zisk je obvykle 70-75 dB. Čím slabší signál na ulici, tím vyšší by měl být zisk. Pokud je i na ulici před domem signál pro běžnou konverzaci nedostatečný, pak přesně KU = 75 dB. Navíc budete muset nainstalovat externí anténu na stožár vysoký 4-6 metrů. Mimochodem, cena opakovače je úměrná CG.

BH se vybírá v každém případě individuálně. Pomocí telefonu Android byste měli měřit signál. Chcete-li to provést, musíte si stáhnout program „Cell Tower Locator“ a spustit jej na ulici před domem. V každém komunikačním standardu proveďte jedno měření, tzn. v sítích GSM, 3G a 4G. Jak to udělat, je ukázáno zde:

Pokud telefon při měření vždy ukazuje 1 BH, pak můžete vzít jednopásmový opakovač. A pokud 2, pak podle toho dvoupásmové. Cena opět velmi závisí na počtu černých děr v opakovači.

Při výběru opakovače existuje další bod – cenový segment. Existuje úroveň Aliexpress a existuje „trochu“ dražší. Jak poznat rozdíl? To je cena a další nepřímý ukazatel – velikost pouzdra!

Na fotografii níže jsou absolutně dva opakovače identické v technických vlastnostech (podle údajů v pasu):

v čem se liší? Ten, který je menší (a levnější), vyzařuje více rádiového šumu směrem k základnové stanici mobilního operátora a černý opakovač vydává méně šumu. Více podrobností na odkazu. Rádiový šum narušuje provoz základnových stanic mobilních operátorů a může vést k pokutě a příkazu k demontáži takového mobilního zesilovače. Jde o toto: hlučnější opakovač lze použít ve venkovském domě daleko od základnových stanic vzdálených několik kilometrů nebo více, zejména proto, že lesy a terén mohou tyto zvuky značně tlumit. Opakovač „vyšší úrovně“ by měl být instalován, když jsou základnové stanice blízko, například přímo ve vesnici. BS vypadá takto:

Základnové stanice mobilních operátorů

V některých případech mohou být kompaktnější, například:

Základní stanice mobilního operátora na sloupu

Pokud tedy poblíž najdete BS operátora, je lepší zavolat specialistu, aby vybral správný zesilovač.

Některé nuance týkající se buněčných opakovačů:

1. Dosah vnitřní antény závisí lineárně na skutečném výkonu repeateru (a ne na maximu dle pasu zase skutečný výkon repeateru závisí na výkonu příchozího signálu); Výkon příchozího signálu závisí na zisku antény a výšce jejího umístění. To znamená, že dojdeme k závěru, že čím výše anténu zavěsíme, tím větší akční rádius získáme uvnitř domu. Ve skutečnosti, pokud připojení na ulici před domem není příliš dobré, bude dosah od antény 2-4 metry k nejbližší hlavní zdi. Což většinou umožňuje pokrýt přípojkou obývací pokoj a kuchyň v přízemí.
2. Pokud je možné kolem domu natáhnout kabel pro instalaci několika účastnických antén, poskytne to lepší výsledek, než osvětlit celý dům jednou anténou a výkonnějším zesilovačem. Finanční úspora bude znatelná: jedna anténa včetně kabelů, konektorů, děličů výkonu stojí 3-5 tisíc a za výkonnější zesilovač si můžete připlatit 20-40 tisíc rublů!
3. Instalační výška pouliční antény má obrovský vliv na konečný výsledek, pokud jsou v blízkosti vysoké sousední domy nebo les. Z rozsáhlé praxe bylo více než jednou zaznamenáno, že při zvednutí antény o dva metry se rychlost internetu znatelně zvýšila až na 100% a akční rádius se zvýšil o několik metrů, což je velmi patrné na měřítko domu.
4. Jak vybrat směr venkovní antény? Buď pomocí programu “Cell Tower Locator” (po spuštění ihned ukáže směr antény), nebo pomocí služby speedtest.net. (mají program nebo to můžete udělat z prohlížeče). No, nebo jiný měřič rychlosti. Logika je jednoduchá: natočíme anténu v 30stupňových krocích a určíme směr, kterým bude rychlost internetu maximální. Když najdeme 1-2 směry s nejlepším výsledkem, upravíme polohu antény v krocích 5-10 stupňů. Rychlost internetu se doporučuje testovat v první polovině dne, kdy síť ještě není přetížená.
5. Pokud je úroveň signálu RSSI v místě instalace pouliční antény -95 nebo horší (například -105), pak je prakticky nemožné extrahovat takový signál pomocí opakovače. A pokud se to podaří, pak bude dosah signálu z interní antény i s instalací výkonných zesilovačů menší než jeden metr. Jako poslední možnost musíte silně zvednout externí anténu!
6. Stává se, že úroveň signálu GSM je přijatelná, například -80 – (-85) dB a úroveň internetu 3G/4G je -95 dB nebo horší, pak je v tomto případě instalován opakovač pro hlasovou komunikaci a router pro internet!

Zdroje autora článku:

• https://vk.com/usileniesvyazi
• https://dzen.ru/usilenie4g5g6g

• opakovače
• posílení mobilního telefonu
• zesílení internetového signálu