Когда нужна внешняя антенна
Роутер или модем с сим-картой берёт сигнал встроенными антеннами — маленькими и спрятанными в корпусе. В городе этого хватает, за городом, в подвале, в металлическом ангаре или в доме с энергосберегающими окнами — нет: скорость падает, связь рвётся. Внешняя антенна решает задачу двумя путями: её выносят туда, где сигнал сильнее, — на крышу или мачту, — и её усиление добавляет несколько децибел.
Прирост скорости даёт не столько уровень сигнала, сколько его качество — отношение сигнала к шуму и помехам. Направленная антенна, повёрнутая на нужную базовую станцию, поднимает уровень и одновременно ослабляет помехи с других направлений, поэтому за городом она выигрывает у всенаправленной.
Ориентиры для LTE: наводите антенну по максимуму SINR, а не только по уровню RSRP. Отметки — типичный пример.
Диапазоны операторов
Антенна должна перекрывать диапазоны, на которых работает ваша сота. Узнать их можно в веб-интерфейсе роутера или в приложении модема — там указан номер диапазона (band). Основные диапазоны в России:
| Диапазон | Частоты, МГц | Где работает |
|---|---|---|
| B20 (800) | 791–862 | далеко от вышек, за городом — лучше проходит сквозь стены |
| B8 (900) | 880–960 | 3G/4G, дальняя зона |
| B3 (1800) | 1710–1880 | основной LTE в городе и пригороде |
| B1 (2100) | 1920–2170 | 3G и LTE |
| B7 (2600) | 2500–2690 | высокая скорость на небольшом расстоянии |
| B38 (2600 TDD) | 2570–2620 | дополнительная ёмкость в городах |
| 5G n78 | 3300–3800 | новые сети 5G, небольшая дальность |
Широкополосные антенны 698–2700 МГц покрывают все диапазоны LTE; для 5G нужна антенна, работающая и на 3300–3800 МГц. Узкополосная антенна под один диапазон даёт чуть больше усиления, но при смене соты оператором может оказаться бесполезной.
Агрегация частот
Современные роутеры объединяют несколько диапазонов одновременно — например, 800 и 1800 МГц. Скорость при этом складывается, но только если антенна хорошо работает на всех этих диапазонах. Поэтому для роутеров с агрегацией выбирают широкополосные антенны, а не узкополосные под один диапазон.
Направленная или всенаправленная
| Условия | Антенна | Почему |
|---|---|---|
| город, вышек много в разных сторонах | всенаправленная | не нужно наводить, роутер выберет лучшую соту |
| пригород, вышка видна в одной стороне | направленная панель 10–15 дБи | выигрыш по уровню и по помехам |
| дальняя деревня, 10–20 км до вышки | направленная с узким лучом 15–20 дБи | максимальное усиление |
| автомобиль, катер, спецтехника | автомобильная 4G | устойчива к вибрации, крепление на кузов |
Направленная антенна с узким лучом требует точного наведения и устойчивого крепления: ветер, поворачивающий антенну на несколько градусов, снижает скорость. Для узкого луча — жёсткая мачта и хомуты.
MIMO: два кабеля, а не один
Сети LTE и 5G передают данные несколькими потоками одновременно — MIMO. У роутера два или четыре антенных входа, и скорость зависит от того, насколько независимы сигналы на них. Антенна MIMO внутри содержит два излучателя с разными поляризациями (±45° или вертикальная и горизонтальная) и два разъёма. Её подключают двумя кабелями одинаковой длины к двум входам роутера.
Не соединяйте входы. Одна антенна на два входа через разветвитель не даёт MIMO: оба потока получают один и тот же сигнал, а потери в разветвителе съедают выигрыш. Для MIMO нужны два независимых канала.
Кабель: чем короче, тем лучше
Кабель от антенны до роутера — главный враг внешней антенны: на частотах LTE он теряет заметную часть сигнала. Потери растут с частотой и длиной. Сравнение для 2 ГГц по данным кабелей KADAMM:
| Кабель | Затухание на 2 ГГц, дБ/м | 5 м | 10 м | 20 м |
|---|---|---|---|---|
| КАДАММ КС-360-2 | 0,55 | 2,8 дБ | 5,5 дБ | 11,0 дБ |
| КАДАММ КС-500-2 | 0,34 | 1,7 дБ | 3,4 дБ | 6,9 дБ |
Двадцать метров тонкого кабеля съедают всё усиление хорошей направленной антенны. Поэтому роутер ставят как можно ближе к антенне — на чердаке или в герметичном боксе на мачте, — а до компьютеров тянут витую пару или используют Wi-Fi. Если кабель длинный, берут более толстый: разница в несколько децибел — это разница в скорости.
Сколько даёт усиление антенны
Каждые 3 дБ — это вдвое больший уровень сигнала на входе роутера. Направленная панель на 15 дБи по сравнению со встроенными антеннами роутера в комнате даёт выигрыш в 20–30 дБ: к её усилению добавляется то, что она стоит на улице выше крыши, а не за стеной. Именно поэтому даже простая антенна снаружи помогает больше, чем мощный роутер внутри дома.
Но у высокого усиления есть обратная сторона: чем оно выше, тем уже луч и тем точнее нужно наводить. Антенна на 20 дБи с лучом в пятнадцать градусов при сбитом на десять градусов направлении проигрывает антенне на 12 дБи, повёрнутой точно. Для первого подключения за городом разумный выбор — панель на 12–17 дБи.
Разъёмы и переходники
На антеннах обычно стоит разъём N — он надёжен и держит влагу. На роутерах и модемах — SMA или миниатюрные гнёзда TS-9 и CRC-9 для переходников-пигтейлов. Переходник выбирают по разъёму устройства; пигтейл делают коротким, а основной кабель — толстым. Каждое соединение на улице закрывают гидроизоляцией.
Наведение по уровню и качеству
Направленную антенну наводят не по количеству «палок» на значке, а по цифрам из интерфейса роутера. Главные показатели — RSRP (уровень сигнала) и SINR (отношение сигнала к шуму и помехам). Ориентиры для LTE:
| Показатель | Отлично | Хорошо | Удовлетворительно | Плохо |
|---|---|---|---|---|
| RSRP, дБм | выше −80 | −80…−90 | −90…−100 | ниже −100 |
| SINR, дБ | выше 20 | 13…20 | 0…13 | ниже 0 |
- Поверните антенну примерно на вышку оператора (карты покрытия, приложения с картами базовых станций).
- Поворачивайте по 5–10° и после каждого шага ждите обновления показателей 10–20 секунд.
- Ищите максимум SINR, а не RSRP: сильная, но зашумлённая сота даёт меньшую скорость.
- Проверьте наклон: антенну на высокой мачте иногда нужно наклонить вниз.
- После наведения закрепите хомуты и проверьте показатели ещё раз.
Как найти направление на вышку
Проще всего — по картам покрытия операторов и по открытым картам базовых станций: на них видно, где стоят вышки и какие диапазоны на них работают. Приложения для смартфона показывают номер соты и уровень сигнала — с ними можно пройти по участку и найти точку и высоту, где сигнал лучше. Ближайшая вышка не всегда лучшая: если к ней нет прямой видимости, а к дальней есть, дальняя даст выше SINR.
Роутер на мачте
Если кабель выходит длинным, выгоднее поднять к антенне сам роутер — в герметичном боксе или всепогодном исполнении. Тогда между антенной и роутером полметра кабеля, а в дом идёт витая пара, по которой можно подать и питание. Потери исчезают, и направленная антенна отрабатывает всё своё усиление.
Антенна или репитер
Внешняя антенна для роутера улучшает интернет, но не голосовую связь телефонов в доме. Если нужно, чтобы в здании уверенно работали телефоны, ставят репитер сотовой связи: донорская антенна на крыше, усилитель и внутренние антенны. Это другая система со своими требованиями к развязке антенн; подробнее — в статье об антеннах для усилителя сотовой связи.
Питание и защита
Антенна питания не требует: это пассивное устройство. Питание нужно роутеру на мачте — его подают по витой паре через инжектор. Мачту заземляют отдельным проводником, а на кабеле у ввода в дом ставят грозоразрядник, чтобы наведённый разряд не ушёл в роутер и компьютеры.
Где ставить
Выше — лучше: антенна над коньком крыши, над деревьями и соседними постройками. Металлическая кровля за антенной не мешает направленной антенне, но стоящая перед ней — закрывает сигнал. Мачту и антенну заземляют, а в кабель у ввода в дом ставят грозоразрядник.
Типовые ошибки
- Антенна 698–2700 МГц для сети 5G n78 — на 3,5 ГГц она не работает.
- Один кабель на MIMO-антенну — второй поток не используется, скорость вдвое ниже возможной.
- Двадцать метров тонкого кабеля — усиление антенны полностью потеряно.
- Наведение по «палкам» уровня, а не по SINR.
- Антенна ниже конька крыши или за деревьями — сигнал затенён.
- Разъёмы без гидроизоляции — через полгода потери выросли из-за воды в кабеле.
Роутер, модем или смартфон
К внешней антенне подключают роутеры и модемы с антенными разъёмами. У смартфона разъёма нет, и подключить антенну напрямую нельзя — для телефонов нужен репитер. Если модем подключается к компьютеру по USB, его выносят ближе к антенне на удлинителе USB с усилением, а не удлиняют антенный кабель: так потери меньше.
Что уточнить перед выбором
- Оператора и диапазоны вашей соты — по интерфейсу роутера.
- Нужен ли 5G или достаточно LTE.
- Расстояние и направление до вышки, есть ли прямая видимость.
- Модель роутера или модема и тип его разъёмов, сколько антенных входов.
- Где можно поставить антенну и какой длины получится кабель.
Модели KADAMM
Антенны 4G/5G — в разделах внешних, всенаправленных и автомобильных антенн.
| Частоты | 3300–3800 МГц |
| Усиление | 17 дБи |
| Частоты | 617–960 / 1710–2690 / 3300–4200 / 4900–7 |
| Усиление | 6 дБи |
| Частоты | 617–960 / 1400–2700 / 3300–6000 МГц |
| Усиление | 1,5–3 дБи |
| Частоты | 600–960 / 1710–6000 МГц |
| Усиление | 2,5 дБи |