Антенна для дачи

В предыдущей статье я затронул тему удаленного интернета и устройств для получения этого интернета. Вот только не у всех вышка сотовой сети находится в пределах видимости, а модем-свисток сотового оператора может оказаться просто бесполезным. И тут на помощь приходят специальные роутеры, усилители и направленные антенны. В этом материале я расскажу, как можно добиться уровня комфорта работы в Интернете, сравнимого с городским.

Для начала, пройдемся по типам антенн, которые используются для организации радиосвязи. Различают три типа и различные их модификации.

Волновой канал или YAGI
Плюсы: простота в изготовлении, дешевизна
Минусы: плохо ловит отраженный сигнал, подверженая деформациям (если не в защитном кожухе)
Объекты применения: В основном, стационарная связь в относительно узком диапазоне частот

Круговые или OMNI-антенны
Плюсы: повесил и забыл
Минусы: малый КУ в расчете на затраченные материалы, ловля шумов со всех сторон
Объекты применения: обычно, круговая антенна применяется для раздачи сигнала, а не приема. Исключение — подвижные объекты — авто, яхты. Или когда нет возможности поймать сигнал (плотная городская застройка, несколько разных сигналов вокруг)

Панельные антенны
Плюсы: малый объем в пространстве, большая площадь приема сигнала (особенно сильно помогает, когда сигнал на грани или отражается с кучи мест). Большая вариативность исполнения, как и по частотам, так и по характеристикам КУ и Диаграммы направленности
Минусы: цена, большая парусность
Объекты применения: от операторских антенн до самоделок, зачастую антенны расположены прямо на плате

Когда я начал искать решения для улучшение скорости интернета, я общался со многими специалистами. В результате, получился краткий список вещей, на которые однозначно нужно стоить обратить внимание:

0. Вспомнить школьную физику о волнах и руководствоваться логикой
1. Прежде чем что-либо прикидывать и усиливать, необходимо измерить скорость Интернета рано утром, днем, в прайм-тайм вечером (около 20 часов), поздно ночью. Если колебания более 30% — значит, загружена базовая станция. Исправит только поиск менее загруженной БС. И то не факт.
2. Тщательно рассмотреть возможные решения — плюсы и минусы кардинальные
3. Не жадничать. Да, первоначальные затраты кажутся дико высокими. Тут встает во главе стола принцип «необходимо и достаточно»
4. Не стоит завязываться на залоченные устройства. Программы могут быть криво написаны, другой оператор может начать работать лучше, чем выбранный. Поэтому только оригиналы или разблокированные + однозначно оригинальный софт
5. Тщательность. Стоит проверить всех операторов — один из них зачастую может принести сюрприз (были случаи, когда Мегафон и МТС были загружены подчистую, а Билайн спокойно давал по 15+ Мбит на закачкуотдачу.
6. Терпение. Установка системы — дело не трех минут, особенно, если не делать это каждый день. Каждый градус, каждый сантиметр выше/ниже — могут дать различия в пару мегабит. Опытные инженеры железно держат антенну, когда затягивают крепления — иначе может немного сбиться направление, что негативно скажется на скорости.
7. Если есть возможность доверить профи — лучше доверить профи. Можно споткнуться при составлении совместимости оборудования (софтварно, по питанию, по разъемам и т.д.), можно ошибиться при обжиме кабеля, подборе пигтейлов для модемов, юстировке антенны.
8. Время. От и до может занять от одного дня до недели времени

Напитавшись теорией, я перешел к практике. Условия таковы: ближайшая вышка с поддержкой LTE находится по прямой на расстоянии 3-4 км, но путь сигналу преграждают деревья. И если зимой отсутствие листвы положительно сказывается на сигнале, то летом, качество связи заметно падает, а поднимать мачту с антенной и заниматься молниеотводом мне пока совсем не хочется. Никаких иных препятствий, кроме деревьев, на пути сигнала нет. Лесополоса короткая, около 100 метров.

Вид на БС

Первым моим шагом на пути к хорошему интернету стала антенна
LTE MiMo INDOOR

ТТХ:
Исполнение антенны: Комнатная 
Тип антенны: волновой канал
Поддерживаемые стандарты связи: LTE, HSPA, HSPA+ 
Рабочие частоты, МГц: 790-2700 
Коэффициент усиления, макс., дБи: 11 
Коэффициент стоячей волны по напряжению, не более: 1.25 
Волновое сопротивление, Ом: 50 
Размеры в сборе (без узла крепления), мм: 160x150x150 
Масса, не более, кг: 0.6

Компания-производитель находится в Саратове и предлагает довольно широкий ассортимент устройств. Меня привлек широкий диапазон рабочих частот, поддержка 3G4G и наличие сразу двух антенн, что подходило для моего роутера Huawei E5372. Имея явную направленность, можно было поставить ее на подоконник, направить на БС и наслаждаться связью. Надо сказать, что прием стал заметно увереннее, а уровень сигнала выше. Итог, которого удалось добиться: 3G ловится отлично, 4G ловится и даже есть связь, но сигнал приема крайне низкий. Годится для работы только в 3G или пока нет листвы на деревьях. Также меня не устроило отсутствие Ethernet разъема, так как была необходимость в подключении аппаратного VoIP телефона. 

Плюсы: компактная, есть удлинитель USB для подключения USB-модемов, хороший уровень усиления, направленная
Минусы: Требуется установка у окна, коэффициент усиления не соответствует заявленному.

Цена: 1590 руб+ роутер 5700 (Huawei E5372)

3G/4G OMEGA MIMO

ТТХ:
Исполнение антенны: уличная 
Тип антенны: панельная
Поддерживаемые стандарты связи: LTE, WCDMA, HSPA, HSPA+, DC-HSPA
Рабочие частоты, МГц: 1700-2700 
Коэффициент усиления, макс., дБи: 15-18
Коэффициент стоячей волны по напряжению, не более: 1,5
Волновое сопротивление, Ом: 50 
Размеры в сборе (без узла крепления), мм: 450х450х60
Масса, не более, кг: 3,2 кг

Это не антенна, а фантастика. Когда я увидел коробку, я подумал, что это очень большая пицца, когда взял в руки, понял, что она еще и довольно тяжелая. Герметичный корпус квадратной антенны со стороной в 45 сантиметров выполнен из пластика, устойчивого к ультрафиалету. Антенна предполагает монтаж на мачту и наклон по вертикали, а также смену угла поляризации на 45 градусов — и все это со стандартным креплением. Так как парусность такой антенны довольно серьезная, а вес превышает 3 кг, то и крепеж внушительный. Антенна работает в сетях 3G и 4G с поддержкой MIMO. Серьезные размеры позволяют получать вполне правдоподобный коэффициент усиления, а значит стабильную связь. Про скорость я напишу ниже, сравнивая два комплекта, которые оказались у меня в руках. Работает у меня эта антенна совместно с роутером Zyxel Keenetic LTE. В целом, очень доволен устройством.

Плюсы: Высокий коэффициент усиления, удобное крепление, герметичное уличное исполнение
Минусы: большой вес, высокая парусность

Цена: 4200 руб + роутер 7000р (Zyxel Keenetic LTE) (в эту цену не входят кабельные сборки. Я взял кабельную сборку N-male — 3 метра 5D-FB — N-male)+2400 р

Zyxel LTE 6101 vs Zyxel Keenetic LTE+3G/4G OMEGA MIMO

Zyxel LTE 6101

Раз уж у меня появилась возможность сравнить два комплекта оборудования, причем один самосборный, а второй готовый, то хотелось понять, стоит ли отдавать 25 тысяч рублей за готовое устройство Zyxel LTE 6101 или потратить немного времени и сил, чтобы собрать комплект из роутера, проводов и антенны самому за 11200 рублей. 
Я разобрал внешний блок Zyxel LTE 6101, в котором таится LTE модем с антенной. Такое расположение позволяет максимально сократить длину кабелей от антенны до модема, а значит, и уменьшить потери сигнала в кабеле. Внешний блок имеет герметизацию по стандарту IP65 и выдерживает проливной дождь, благодаря резиновым прокладкам по всем местам примыкания, включая заглушки и ввод кабеля. Питание модема во внешнем блоке происходит по технологии POE, а значит, от внешнего блока будет идти только один кабель- Ethernet. Длина его может быть до 100 метров, но мне довелось испытывать 30 метровый кабель, которого хватило с запасом, чтобы комфортно расставить технику в большом доме. Второй блок, роутер, несколько необычен. Подключить другой роутер для работы с внешним блоком не получится, поэтому надо быть готовым к тому, что устройство продается комплексно. Сам по себе он выглядит неплохо, имеет пару гигабитных Ethernet-разъемов и отдельный разъем синего цвета для подключения внешнего блока. Внешний и внутренний блоки имеют болты для подключения заземления, что убережет технику от наводок и скачков во время грозы. Удобство настройки и комфорт работы на высоте. Устройство из разряда — достал и работает. Естественно, я не удержался от того, чтобы не разобрать внешний блок. Фото под катом.

Zyxel Keenetic LTE

Вторым этапом стала самостоятельная сборка аналогичного комплекта на базе Zyxel Keenetic LTE. Это единственный Keenetic в серии, имеющий встроенный 4G модем, все остальные требуют подключения внешнего USB-модема. Источником доступа в Интернет также может являться сетевой провайдер, раздающий доступ по Ethernet или Wi-Fi. В моем случае используется только выход в Интернет по LTE, поэтому вставляем SIM-карту в соответствующий слот и включаем роутер. В обычном случае, где покрытие сети хорошее, уровень сигнала отобразится на передней панели, а доступ в сеть появится сразу или после короткой настройки через web-интерфейс. В моем случае сила сигнала слишком мала, поэтому понадобилось задействовать внешнюю антенну. На задней панели роутера есть пара разъемов для подключения MIMO-антенны и переключатель с внутренней антенны на внешнюю. Подключив антенну 3G/4G OMEGA MIMO, я получил связь даже на приличном удалении от базы и через препятствие в виде лесополосы. Но стоит учесть, что в случае с этой связкой необходимо роутер размещать как можно ближе к антенне, так как даже в самом хорошем кабеле все равно будет происходить затухание, а значит, скорость будет ниже. В этом основное отличие между Zyxel LTE 6101 и Zyxel Keenetic LTE+внешняя антенна. 
Я также не удержался и вскрыл Zyxel Keenetic LTE для осмотра. Фотографии под катом

Поляризация
Если присмотреться к фотографии разобранного внешнего блока от Zyxel LTE 6101, то можно заметить, как антенна повернута на 45 градусов относительно корпуса. Для того, чтобы получить хороший уровень сигнала и максимальную скорость, требуется чтобы поляризация принимающей антенны совпадала с поляризацией антенны БС. На самой антенне обязательно указывается стрелкой направление поляризации. К примеру, скорость связи у меня возросла на треть, когда я повернул антенну на 45 градусов. Заранее предугадать это сложно, поэтому при монтаже этот факт стоит учитывать и пробовать разные варианты установки.

А теперь вполне закономерным будет сравнение трех комплектов за 7290, 11200 и 25000 рублей.

Выводы
Как видно из скриншота, лидирует в скорости Zyxel LTE 6101. Сказывается расположение модема рядом с антенной и минимальная длина кабелей между ними. Устройство интересное, толковое, но не бюджетное. Годится для тех, кто готов платить за стабильную и надежную связь. 
Вторым идет Zyxel Keenetic LTE с внешней антенной. Связка, безусловно, очень достойная и по скорости приема и передачи близка к Zyxel LTE 6101. Поэтому для тех, кому не критична скорость и кто готов потратить время на прокладку кабелей и юстировку антенны (это же надо будет делать и с Zyxel LTE 6101), то этот комплект будет заметно бюджетнее и функционально насыщеннее. Хотя бы потому, что Zyxel Keenetic LTE имеет встроенный адаптер SIP-телефонии и 5 гигабитных портов.
Последний же комплект (LTE MiMo INDOOR+Huawei E5372) обладает существенным недостатком ввиду отсутствия портов Ethernet. Кроме того, в текущих условиях, когда листвой перекрыт путь сигналу, 4G не ловился даже с внешней антенной, а вот связь по 3G была вполне достойной. Правда пинги довольно существенные и говорить по VoIP не очень комфортно. Такая связь подойдет тем, кому нужен интернет просто для серфинга.

BONUS

SOTA-5

ТТХ:
Исполнение антенны: уличная 
Тип антенны: панельная
Поддерживаемые стандарты связи: LTE, WCDMA, HSPA, HSPA+, DC-HSPA
Рабочие частоты, МГц: 790-960, 1700-2700 
Коэффициент усиления, макс., дБи: 10-15 
Коэффициент стоячей волны по напряжению, не более: 1,5 
Волновое сопротивление, Ом: 50 
Размеры в сборе (без узла крепления), мм: 310х270х90
Масса, не более, кг: 1,5 кг

Ко мне как-то обратился человек с просьбой помочь раздать Wi-Fi на даче. Участок в полгектара и удаленность бани с беседкой от дома не давали шанса простому роутеру обеспечить сигналом весь участок. В этой ситуации спасает либо второй роутер в нужной точке, куда протягивается Ethernet кабель, либо репитер, который сможет поймать сигнал от роутера и усилить его на месте. Но есть вариант проще и надежнее — внешняя антенна для покрытия участка сигналом Wi-Fi. У меня оказалась антенна SOTA-5 и благодаря ее мультидиапазонности оказалось возможным использовать ее не только для связи с БС сотовых операторов, но и для приема и передачи Wi-Fi сигнала. Площадь покрытия достаточно велика, а диаграмма направленности позволяет более-менее четко ограничить зону покрытия сигналом и не забивать соседские Wi-Fi точки. Полностью герметичное исполнение, удобный и надежный крепеж, российское производство — всё, что можно пожелать от такой техники. 

Плюсы: Герметично, просто, надежно
Минусы: Поставил и забыл, где поставил

Также вам может быть интересна статья:

Усиление Wi-Fi сигнала с помощью биквадратных антен.

Мобильный интернет на дальнее растояние.

Вардрайвинг для чайников