Усилитель мобильной сети своими руками

Многие ценят дачную тишь да гладь именно за отсутствие всяческой связи с миром, кроме экстренной голосовой. Однако куда больше таких, кто, уезжая за город на выходные или в отпуск, желает иметь возможность не только достучаться до соцсетей, но и фильмы поскачивать, и фотки с видосиками народу показать. Про тех, кто убыл на ПМЖ в Дальнее Замкадье, и говорить не приходится. А меж тем сигнал в доме и окрестностях уныло колеблется между «60% packet loss» и «server not found». Всё пропало, шеф, ждём пришествия Святого Маска? Или так-таки есть варианты?

Если широкополосного проводного интернета в вашем загородном доме нет, а сигнал мобильной связи слишком слабый, чтобы выходить в Сеть, есть два варианта решения проблемы.

Первый вариант — это спутниковый интернет. Он достаточно быстрый, но стоит немалых денег. Даже б/у оборудование обойдется от 15 до 25 тысяч. Абонентская плата за приемлемую скорость (от 20 Мбит/с downlink) и с вменяемым лимитом трафика (от 20 ГБ в месяц + ночной анлим) составит от трёх до пяти тысяч рублей.

Второй вариант — установить антенну, которая усиливает сигнал 3G/4G-сети. Такое решение доступнее и по цене за оборудование и по абонентской плате. Однако выбрать, установить и настроить его вовсе не так просто, как тарелку какого-нибудь «Триколор ТВ». Вам понадобятся предварительные изыскания на местности, некоторые знания о типах антенн, кабелей и схемах подключения. В статье мы по шагам расскажем, как оценить условия приема сигнала, как выбрать подходящее для этих условий оборудование, как его установить. И не проделать при этом дыру в бюджете.

Содержание

Какую скорость можно получить?
1. Предварительные изыскания
2. Антенна, кабель, модем… Железо — наше всё
Антенны для усиления сотовой связи
Из каких элементов состоит система усиления сигнала
Принцип действия репитера
Как сделать усилитель сотовой связи своими руками
Что нужно для сборки
Выбор места установки репитера
Настройка усилителя
Антенны для усиления сотовой связи
Из каких элементов состоит система усиления сигнала
Принцип действия репитера
Как сделать усилитель сотовой связи своими руками
Что нужно для сборки
Выбор места установки репитера
Настройка усилителя

Какую скорость можно получить?

В рамках умеренного бюджета (от 5-6 до 12 тысяч рублей) мы получаем достаточно скоростной коннект. Достаточно — это сколько? Ну, хватает для онлайн-видео, торрентов больше часа ждать не приходится, танчики без фризов. В общем, от 2-3 до 20-30 Мбит/с. Иногда — больше, но это уже редкость, максимальные скорости доступны не у всех операторов и не везде. Но даже имеющихся, согласитесь, немало!

Скорость, полученная автором статьи

Принципиальная разница с городским кабельным подключением тут не только в скорости. «Воздух» чувствителен к погоде, и ещё надо учесть: в густонаселённых дачных местностях очень вероятны трудности со связью по выходным и праздникам, когда многочисленные дачники загружают не столь уж широкие каналы местных базовых станций. Происходит это не всегда и не везде, но морально стоит быть готовым к ухудшению.

1. Предварительные изыскания

1. 1. Выбор оператора

Начать стоит с выяснения, какой именно оператор обеспечивает лучшее покрытие в окрестностях вашей фазенды. Карты на сайтах дают лишь общее представление, помогая отсечь тех, к кому заведомо не стоит обращаться. Скорее всего, дом окажется в зоне покрытия нескольких сетей. Прикиньте ещё раз по картам, у какой из них может быть наилучший сигнал. Это несложно: грузим Google или Yandex карты, находим свой дом, сопоставляем с картами оператора. Если дом накрыт цветным полем с запасом — значит, это и будет нужная сеть. Если он на краю означенного поля — готовимся к приключениям, начинается разведка на местности. Впрочем, её в любом раскладе не избежать.

Определение зоны покрытия 4G+. Подробно методика поиска базовых станций о писана на форуме 4PDA

Что касается цен, они в регионах могут ощутимо различаться, но для общего представления о нынешних расценках на трафик рассмотрим некоторые подходящие для наших целей тарифы операторов в Москве и Московской области.

7 ГБ трафика включено; сверх абонентской платы 1,80 руб. за МБ; дополнительные пакеты: 15 ГБ за 499 руб.; 30 ГБ за 699 руб.; 50 ГБ за 999 руб.

30 ГБ дневного трафика, сверх абонентской 2 руб. за 1 МБ, услуга «Автопродление скорости» (5 ГБ за 150 руб.)

4 Мбит/с; безлимитный трафик; в P2P-сетях скорость снижается до 512 кбит/с

От 4,1 Мбит/с; безлимитный

40 ГБ трафика включено, услуга «Автопродление XL» (4 ГБ за 300 руб.)

Также придётся экономить трафик — пока что лишь Yota даёт реальный безлимит на 16 мегабитах. У МТС на «безразмерном» тарифе канал всего-то 4 Мбит/c. У «БиЛайна», «Мегафона» и Tele2 максимальная скорость не ограничена, а вот анлим бывает лишь по ночам, дневной же трафик лимитирован (20-30 ГБ в месяц в зависимости от региона и оператора). Абонентская вполне посильная — от 500 до 1300 рублей в месяц, опять же в зависимости от потребляемого трафика.

1.2. Поиск базовой станции с наилучшим приёмом

На качество соединения влияет рельеф, лесные массивы, застройка, паразитные наводки от ЛЭП, расстояние от базовой станции — короче, уйма факторов. На форуме описаны случаи, когда человек устанавливал антенну с отличными значениями усиления в полукилометре от БС, получал совершенно фантастический уровень сигнала. и никакого прироста скорости! Редко, но бывает. Именно эту часть пути вам придётся одолевать наугад, как ночью по тайге. Научный и шаманский тык в помощь.

По панорамам на картах Google можно даже узнать как базовая станция подключена к интернету: по оптоволокну или по радиоканалу (на это указывают круглые антенны)

Общая методика расписана в соответствующей теме на форуме. Добавить к ней можно некоторые грабли из личного опыта. Сразу: даже программы трассировки не дают полноценной картины того, как именно будет работать конкретная антенна, смонтированная на конкретной высоте и сориентированная на конкретную БС. Поэтому все эти поиски и выяснения баз, простройка азимутов с учётом рельефа, вычисление требуемой высоты мачты — лишь пристрелка. Откроем страшную тайну: и она не обязательна! Автор этих строк, будучи по натуре человеком ленивым, никуда не ходил и никаких БС на местности не искал. Я просто залез на крышу дома своего, прикрутил на черенок от лопаты старую антенну Connect Street (которую всё равно надо было менять на более мощную, её категорически не хватало), сам черенок — к коньку крыши. Подключил антенну к модему (искомый оператор — Tele2, симка куплена заранее), а модем к ноутбуку — и принялся медленно крутить девайс на 360 градусов, отслеживая колебания сигнала в программе MDMA.

Интерфейс программы MDMA

Через час в моём распоряжении оказался список направлений на все мало-мальски перспективные базы. Выяснилось, что Tele2 в нашей местности сеть 4G разворачивают на вышках 3G (номера БС были, понятно, разные, а вот азимуты совпали до градуса). Из списка я выбрал станцию с наилучшими значениями качества сигнала — SINR/RSRP (подробнее о них ниже). Исходя из направления на неё, смонтировал кронштейн под новую антенну и распланировал прокладку кабеля по дому.

Те, у кого нет лишней антенны, могут сделать финт ушами: купите любой аналогичный по частотам узконаправленный девайс небольшой мощности в конторе, где практикуют возврат того, что не подошло. Главное — не вносите правок в комплект, иначе назад не примут. Вот с этой тестовой антенной в обнимку повторите описанные выше действия. Помните, ваша задача — определить наилучшую БС, с которой уже будете работать в дальнейшем. Для этого сгодится и маломощная антенна. Заодно сможете прикинуть, насколько вообще перспективной будет ваша затея. Сравните коэффициент усиления тестовой антенны и планируемой. Может оказаться, что и девайс с могучим коэффициентом 25 дБи даст на выходе очень условную прибавку. И да: в любом раскладе стоит помнить, что ваш случай — уникальный. Даже в доме через улицу аналогичный комплект, сориентированный на ту же БС, может дать абсолютно иной результат. Многие, начитавшись тематических форумов, где люди честно вывешивают скриншоты, демонстрирующие чуть ли не 100 Мбит/с на downlink, ужасно расстраиваются, получив у себя «жалкие» 5-10 Мбит/c. И мало кто задумывается, что произошло это в местности, где обычный USB-свисток даже 256 Кбит/с вытянуть не может…

1.3. Рельеф, перепад высот и препятствия

Зная координаты БС, высчитать оптимальную высоты антенны можно на «Эйрлинке» или «Линктесте». Насколько оно нужно, решайте сами. Когда я проводил интернет в свой дом, ради интереса провёл и расчёты. Оба сайта заверили, что дом расположен в глубокой радиотени (святая правда!), и получить сносный интернет в нём можно, лишь подняв антенну на высоту около 30 метров. Фото антенны, прекрасно работающей на высоте 6,5 метров от земли, прилагается.

Главное же, почему стоит выяснять максимум информации про конкретную БС, с которой вы планируете сотрудничать — желание избежать лишних трат и телодвижений. Рекламные завлекаловки «в нашей сети доступны скорости до 300 Мбит/с» справедливы, если не вспоминать, что это скорость одной базовой станции на всю сеть. И что даже 100 Мбит/с обычно бывает в крупных городах и ближайших пригородах. Дачникам же можно рассчитывать максимум на 30-40 Мбит/с. Бессмысленно пытаться «раскачать» канал, изобретая и монтируя на доме антенну «Квазар-КВО».

Именно поэтому при организации кампании «Интернет — в любимый дом» следует руководствоваться принципом разумной достаточности. Скажем, долго отбирая комплектующие, провозившись с пайкой схемы, собственноручно изладив супер-антенну с коэффициентом 30+ дБи, водрузив её на мачту в 15 метров, идеально отстроившись на БС, вы, скорее всего, получите если не 100, то 98% возможного в данном раскладе. А купив готовую MIMO-антенну на 20 дБи, смонтировав её на коньке крыши и примерно сориентировав, обретёте 80%-ное улучшение. При этом потратите сил, времени, а то и средств в разы меньше, чем в первом случае.

Собственноручно изготовленная пользователем dmitriy031979 антенна обеспечивает скорость загрузки 67,8 Мбит/c на расстоянии 10 км от базовой станции

2. Антенна, кабель, модем… Железо — наше всё

Нашли желанную БС — пора выбирать антенну? Неверно: антенну надо выбирать на этапе полевых изысканий. А ещё лучше — не только антенну, но и весь комплект: кабельную сборку, кронштейн/штангу/мачту, модем, роутер. Причины? Да полно! Например, уяснить, сколько дБи вы сможете прибавить к дефолтному сигналу, получится, лишь зная КУ антенны, длину антенного кабеля и его качество (иначе говоря — потери сигнала на метр кабеля). Или, скажем, возьмёте антенну с одной рабочей частотой, а БС окажется в другой. И не всегда можно узнать её у оператора. Автору, например, в абонентской службе его оператора категорически отказались сообщить рабочие частоты (хотя вопрос был не о конкретных полосах, а о диапазоне вообще). Закрытая информация, дескать. Впрочем, подозреваю, барышни в колл-центре этого просто не знали, а честно сказать постеснялись. Конечно, можно страховки ради взять широкополосный девайс, поддерживающий весь спектр частот от 1700 до 2600 МГц. Кстати, это наиболее разумный вариант для мест, где развёрнуты сети нескольких операторов, и есть шансы миграции от одного к другому.

Готовые комплекты для усиления 3G/4G-сигнала существуют для любых условий и любого бюджета

2.1. Форм-фактор антенны

На сегодня не имеет принципиального значения, потому что всерьёз не влияет на главное — качество сигнала. Одинаковое усиление можно получить и от «панельки», и от Yagi, и от «тарелки». Поэтому выбор здесь зависит от бюджета и доступности: если поблизости от вас есть фирма, продающая «тарелки», не обязательно стучаться в дальние края к тем, кто делает панельные антенны. Берите то, что под рукою.

Единственное, что хоть как-то влияет на выбор — диаграмма направленности. У антенн типа «волновой канал» она почти лучевая, поэтому их необходимо очень точно ориентировать на БС. Зато они и мощнее остальных. Панельные антенны в целом немного слабее (но отнюдь не фатально), зато из-за более широкого «луча» не столь требовательны к точности ориентирования. Кроме того, у них, как правило, шире рабочий диапазон, что позволяет, например, переключаться между 3G и 4G по требованию. Конечно, обе БС должны стоять на одной вышке). В районе обитания автора 4G-коннект лучше работает при web-сёрфинге, а вот закачивать большие массивы данных быстрее получается на 3G. Вот и приходится тасовать.

Слева направо: панельная антенна, антенна типа «волновой канал» (Yagi), параболическая антенна с 3G/4G-облучателем

2.2. Расчёт антенны

По идее, эта табличка должна быть и здесь, и в начале текста. Потому что ею стоит пользоваться при определении самой перспективной БС (см. выше). Однако при выборе антенны она не менее важна.

Нужно ли приобретать дорогой гаджет, когда имеется возможность обойтись устройством, собранным из подручных средств?

Те, кто имеет хотя бы начальный уровень знаний в сфере сотовой связи смогут справиться сами. Для этого необходимы комплектующие и инструмент, а также схема прибора.

И можно собирать простейший усилитель сотовой связи своими силами. О том, что для этого потребуется будет рассказано ниже.

Антенны для усиления сотовой связи

Они являются одними из самых простых устройств, позволяющих добиться качественного сигнала на любом объекте.

Различают две основные группы антенн:

Первые обычно устанавливаются на крыше здания и способны обеспечить покрытие на объектах большой площади. Принятый от базовой станции сигнал антенна передает по кабелю к усилителю. Это гарантирует хорошее качество связи даже в зонах, где она была ранее невозможна.

Из каких элементов состоит система усиления сигнала

Обеспечить надежную связь в труднодоступных для радиосигнала местах можно, но для этого потребуется специальное оборудование. Собранные в единую систему различные приборы позволяют добиваться высокого качества сигнала и навсегда забыть о его внезапном пропадании. Часто ее называют усилителем сотовой связи. Однако на самом деле это комплекс, состоящий из следующих элементов:

Репитера или двустороннего усилителя, являющего промежуточным звеном;
Внешней и внутренней антенн, которые улавливают сигнал станции и распространяют его в помещении;
Делителя мощности или разветвителя провода;
N-разъемов;
Коаксиального кабеля сопротивлением 50 Ом.

Все, включенные в систему приборы подразделяются на две группы:

К первой относятся устройства для работы которых требуется подключение к источнику питания – это репитер, разъемы. Пассивными называют антенны, делитель и кабель. Каждая система рассчитывается под определенный объект и поэтому может иметь различное количество усилителей и внутренних антенн. Оптимальным вариантом считается такая, в которой используется кабель минимальной длины, так как каждый его лишний метр – это потери в качестве сигнала. Это необходимо учитывать, собирая усилитель сигнала сотовой связи своими руками.

Поскольку все элементы соединяются между собой, то монтаж оборудования рекомендуется выполнять до чистовой отделки, чтобы не портить интерьер.

Принцип действия репитера

Оборудование этого класса в каком-то роде является ретранслятором. Оно обрабатывает, поступившие сигналы и направляет их на вышку базовой станции, если это исходящий звонок. Когда идет дозвон абоненту, то репитер выполняет ту же функцию, только связь осуществляется с гаджетом пользователя.

Смотрим видео, простейший способ усилить сигнал:

Прием и передачу сигнала осуществляют антенны. Самый простой усилитель сигнала сотовой сети может быть собран своими руками. Наружная антенна получает или отправляет его на станцию, а внутренняя отвечает за расширение зоны покрытия в помещении.

Как сделать усилитель сотовой связи своими руками

Использование такого прибора позволяет добиться качественной связи практически в любом уголке объекта. Особенно необходим репитер в зонах с плохим сигналом или там, где он отсутствует. К преимуществам использования системы можно отнести такие возможности, как:

Усиление сигнала в местах, где часты перебои с мобильной связью;
Устранение помех;
Повышение четкости сообщения;
Снижение уровня излучения;
Более длительный срок службы аккумуляторов телефона.

Но так как стоит такое оборудование не дешево, то многие решаются сделать его самостоятельно.

Смотрим видео, этапы изготовления своими руками:

Для того, чтобы собрать усилитель сотовой связи своими силами потребуются компоненты, которые нужно соединить в единую систему. Как это сделать будет рассмотрено далее.

Что нужно для сборки

Если вы решили сделать самый простой прибор, а именно антенну, то вам потребуются:

Проволока, но только не медная (длина 30-40 см);
Соединительный блок;
Кабель (до 10 м);
Крепеж (для монтажа соединительных блоков);
Труба полимерная (20 см);
Пластик.

Поскольку в процессе работы придется выполнять соединение отдельных элементов, то стоит иметь под руками изоленту. После того, как все комплектующие найдены и подготовлены можно приступать к сборке усилителя сотового сигнала своими руками.

Отрезок проволоки необходимо согнуть по середине на 90°, так, чтобы в итоге получился ромб. Для этого от центра отступают по 9 см в обе стороны. Затем в месте отметки проволока опять сгибается на такой же по величине угол. В результате произведенных манипуляций вы получаете ромб. Концы загибаются внутрь и к ним подсоединяется блок. Устанавливают его так, чтобы в дальнейшем через него можно было выполнить подключение. Для этого разрезают вдоль одну сторону полимерной трубы и напротив выполняется отверстие.

Смотрим видео, делаем усилитель из банок:

После того, как пройден этап сборки антенны приступают к подключению коаксиального кабеля. На одном из его концов удаляется внешняя изоляция и внешний и внутренний проводники подключают к контактам соединительного блока. В итоге кабель становится продолжением антенны.

После этого остается установить устройство на крыше доме или прикрепить к столбу и направьте ее в сторону базовой станции сотового оператора. Последним этапом в изготовлении простейшего усилителя собственными руками является подсоединение другого конца кабеля к пластине из пластика. И можно приступать к тестированию.

Если все было сделано правильно, то, как только вы поднесете мобильный телефон к усилителю, индикатор сигнала увеличится на 2 или 3 деления.

Выбор места установки репитера

Но мало только собрать усилитель сотовой связи, необходимо еще и правильно выполнить его монтаж. Эффективность работы такого оборудования находится в прямой зависимости от места его расположения, а также входящих в систему антенн. Поэтому прежде, чем приступать к монтажу необходимо убедиться в том, что уровень сигнала достаточный. Проще всего узнать это выполнив звонок с телефона там, где планируется установка антенны. Можно определить уровень сигнала и по индикатору на дисплее гаджета.

Но кроме этого имеются и другие ограничения. Например, место для установки усилителя не должно быть ближе метра к отопительным приборам.

После того как выполнено планирование расположения всех компонентов приступают к прокладке коаксиального кабеля. Но прежде, чем включить репитер необходимо убедиться в целостности и чистоте всех разъемов. Нельзя включать прибор, если он не соединен с внешней антенной, так как он может выйти из строя. Если необходимо выполнить отсоединение радиочастотных кабелей, то необходимо обязательно отключить питание.

Имеются ограничения и в температурном режиме. Если для внешней антенны он составляет от -40 до +50°C, то для самого репитера ограничивается только положительными температурами. Кроме того, репитер может быть установлен только в отапливаемом помещении.

Нужно помнить! Некорректно собранная система способна излучать помехи, что сказывается на работе ближайших станций. Поэтому не стоит устанавливать ее без обследования объекта и определения места для размещения всех блоков.

Настройка усилителя

Чтобы получить стабильный и имеющий достаточный уровень сигнал связи на конкретном объекте необходимо правильно выполнить все пуско-наладочные работы. Они заключатся в настройке качества голосовых сообщений и исключении самовозбуждения прибора.

Смотрим видео, что делать если плохой сигнал, смотрим решения:

Первое с чего следует начинать – это убедиться в целостности всех соединений. К высокочастотным разъемам подключают адаптер питания и антенны. Если в сети часто случаются скачки напряжения, то необходимо использовать сетевой фильтр.

Следующий шаг – это регулировка коэффициента усиления. Он должен быть не менее 15 Дб. Настройка репитера может осуществляться в ручном или автоматическом управлении. В первом случае регулировка осуществляется при помощи ручки потенциометра и изменения положения внешней и внутренней антенн.

Автоматическая настройка предполагает установку уровня коэффициента усиления таким образом, чтобы была получена максимальная мощность на выходе. В этом случае прибор самостоятельно будет подстраиваться под трафик базовой станции оператора.