Сразу оговорюсь - не профессионал в области сотовой связи и антенных устройств для этого диапазона частот. Телеприём - да, тут маленько опыт есть. Спутниковый приём - тоже есть опыт. Поэтому с точки зрения опытного установщика антенн для обеспечения интернетом домовладений многое будет смешно и не правильно. Сильно не смеёмся - лучше в комментариях поправьте автора.
Постановка задачи: в населённом пункте, еле заметном из космоса и отмеченном только на японских картах времён Русско-японской войны стоит домовладение тёщи (не маленькая такая бревенчатая изба с просторным таким чердаком). В связи с цифровизацией общества, проявлению интеллекта у всяких там железяк, и потерей оного у многих чиновников (имеется ввиду: "Бабушка! На госуслуги зайди и там запишись туда-то..."), да и вообще погоду посмотреть на завтра - нужен доступ в великую паутину, и не просто доступ - желательно побыстрее, чем EDGE. Сознательно не хочу называть населённые пункты вокруг, где расположены базовые станции - сохранить в тайне местоположение фазенды тёщи. Скажу только - в Новгородской области.
Что имеем (дислокация базовых станций):
- в одном направлении - 14 км, операторы (по мере снижения уровня сигнала в диапазоне 900 МГц, проверено опытным путём): Мегафон, МТС, Билайн (назовём его первым направлением);
- в другом - 12 км, операторы (по мере снижения уровня сигнала в диапазоне 900 МГц, проверено опытным путём): Мегафон, Билайн, МТС (вторым направлением);
- в третьем - 19 км, , операторы (по мере снижения уровня сигнала в диапазоне 900 МГц, проверено опытным путём): Билайн, МТС (и третьим направлением).
Направления распределены примерно равномерно по кругу. Но есть один нюанс.... по всем направлениям, если смотреть трассу прохождения сигнала рельеф местности совсем не радует, даже при подъёме 15 метров нет прямой видимости - мешает лес в лучшем случае. Хотя деревенька и на горочке стоит.
В диапазоне EGSM (900МГц band 8, если не ошибаюсь) голосовой сервис GSM присутствует после шаманства с "большой" яги антенной в 14 элементов (ожидаемые примерно16 dBi, Рисунок 1), даже EDGE более менее работает (от погоды зависит). Причём с первого и второго направления примерно одинакового качества от Мегафона, ну и соответственно в первом случае от МТС, во втором от Билайна, в третьем - только Билайн.
Расположение на чердаке - не самое лучшее решение, антенна смотрит в фронтон (доска 25 мм, около 2-4 дБ потери) - но в данном случае обосновано исторически сложившимся опасением за сохранность оборудования в зимний период. Антенну ставил еще в 2006 году (тогда приём был только с первого направления).
Далее, рассуждения дилетанта. Можно смело пропустить.
К сожалению, не у одного из операторов в диапазоне 900 МГц нет сервиса UMTS (я так понимаю или UMTS, или GSM?), так же все забили болт на LTE в диапазоне 800МГц (band 20) (это я об "областных" базовых станциях, там где деревенька). В Санкт-Петербурге и в 50 км. пригорода сигнал LTE800 стоит временами как новогодняя ёлка и оно там совсем не нужно (только мешает бедным дачникам с усилителями на ДМВ антеннах), хватает LTE в других диапазонах частот с большей пропускной способностью - а вот там, где нужно большое покрытие LTE800 нет от слова совсем. Всё понятно, никто не будет вкладывать деньги в оборудование ради сотни, двух сотен абонентов. LTE в диапазоне 1800МГц (band 3), UMTS в диапазоне 2100МГц (band 1), ну может ещё LTE в диапазоне 2600 МГц (band7, частотный разнос Up и Down, 38 - временной). Ну и родной GSM на диапазоне 900 МГц. Это региональный максимум на базовых станциях. Не говорим о band 31 (LTE в диапазоне 450МГц). Базовые станции с аппаратурой этого диапазона стоят только в крупных (!) населённых пунктах (оператор Скайлинк, дочка Теле2, которая сама у Ростелекома в собственности). Ой, как в крупных городах нужен LTE450, нужна большая зона покрытия, от слова совсем не нужно. Только, если верить интернетовским слухам, использовать данный диапазон в интересах госорганов. В 15 км. от местного районного центра, где расположена базовая станция LTE450 услуги связи в этом диапазоне уже нет..... а мне ехать еще 40 км.
Рассуждения дилетанта окончены.
Контролировать радиоэфир буду анализатором (индикатором) спектра китайского производства "SA6", "корни" разработки из Воронежа, от фирмы "Крокс" (Рисунок 2).
В первую очередь решил посмотреть, что у соседей - года два назад потащили дачники китайские наборы - "наружная" антенна, двунаправленный усилитель (обычно на диапазоны GSM (900МГц), DCS (1800МГц), 3G (2100МГц) - "внутренняя" антенна, ну и кабельные сборки. Догадайтесь, что получается при паразитной связи входа и выхода усилителя? Правильно, генератор, такой хороший. А чтобы развязка входа и выхода была достаточной нужно правильно установить, как минимум, антенны, кабельные сборки и усилитель должны быть "рабочими". В тот год, пока все не выключили свои супер устройства, связи в деревне даже с "правильными" антеннами не было. "Волна" прошла - кто поставил антенну на 900 МГц и телефоны типа "настольных" с антенным входом, кто отказался от идеи наличия коммуникаций на отдыхе (в деревне есть таксофон от "Ростелекома", кстати совершенно бесплатный, и умеет принимать звонки), а вот сосед упорно решал техническую задачу и более менее её решил - диапазон 900 МГц заработал с усилителем. Правда антенну поставил такую же как и у меня, заменил кабель, блок питания на нормальный, разнёс антенны в пространстве. А в этом году жаловался мне - временами "шумит", не поймёт в чём дело. Двунаправленный усилитель на Рисунке 2.
При этом мигают светодиоды "Signal". Вроде зависит от погоды..... На Рисунке 3 результат измерений в 5 метрах от внутренней антенны у соседа дома при наличии возбуждения усилителя.
Измерения проводились на кусочек провода длиной 40 см. (набор простеньких диапазонных антенн тривиально забыл в городе). Хорошо видно основную частоту возбуждения - 935.7 МГц. Изменение положения внутренней антенны
и протяжка (пере подключение) разъёмов устранило возбуждение - или при "настройке недоделали", или ещё что-нибудь придумать можно в своё оправдание.... После "профилактики", как мы не пытались, вызвать возбуждение не удалось.
Ну не просто так же я заходил к соседу - забрал у него китайскую логопериодическую антенну (Рисунок 4). Именно такая шла в качестве наружной в наборе с усилителем.
Сколько элементов в этой антенне, не разбирал, не знаю. Диапазоны частот на Рисунке 5. Обещанный коэффициент усиления 9/10/10 dBi по диапазонам соответственно.
Скажу сразу - ничего путного на эту антенну поймать в моём случае не получилось - маловато усиление, или надо здорово поднимать антенну, или антенна "дохлая". На Рисунке 6 результат наблюдения в диапазоне 900 МГц с первого направления.
На Рисунке 7 результат наблюдения с волнового канала 14 элементов. При сборе результатов антенны устанавливались на одно и то же место, кабель снижения был один и тот же.
Понятно, что данное сравнение не совсем корректно, и так антенны не сравнивают, но такое ощущение, что китайскую антенну нужно разобрать, что то видимо отвалилось - ну не могли китайцы так её испортить.... там портить то нечего! В связи с небольшим временем выделенным на занятие антеннами (есть и другие более важные дела, такие как заливка фундамента) переборку китайской антенны отложил на лучшие времена.
С давних времён завалялась у меня офсетная антенна - "Супрал" 90 см. К ней друзья одолжили "покрутить" облучатель "Антекс UMO-3f" с выходом 75 Ом, рабочие частоты 1.7 ГГц - 2.7 ГГц.
Итого получилась "сборка" примерно так, как на Рисунке 9. Если верить документации на облучатель коэффициент усиления с зеркалом 90 см. должен быть от 23 дБ (LTE1800) до 25 дБ (LTE2600), ширина диаграммы направленности по уровню -3 дБ от 13° до 9°. Углы достаточно малы, конечно не так, как при настройке на спутник, но поворачивать приходится очень аккуратно и медленно. Так же надо обратить внимание на угол наклона зеркала относительно горизонтали - у меня получился правильный наклон, когда штанга держателя конвертора (первая часть от зеркала до изгиба) параллельна горизонту. Ну и поляризацию никто не отменял.
Для того, что бы не морочится с качественным креплением решено было опыты ставить на чердаке - конечно, потери есть, крыша - обрешётка из досок плюс "ондулин", но если даже "зацепим" сигнал - тогда можно думать и о подъёме антенны повыше и о хорошем креплении, и не обязательно "тарелку" на крышу тащить - можно определиться с более "лёгкой" антенной.
В процессе поиска контроль вёлся за тремя диапазонами частот GSM900, LTE1800, UMTS2100. На Рисунке 10 показана "склейка" диапазонов для наблюдения (удобная функция ПО анализатора).
Контроль за уровнем сигнала вёлся анализатором спектра, а вот непосредственно проверка связи производилась с использованием роутера с встроенным модемом "Olax AX9 Pro".
Ну и краткие результаты.
Наличие сигнала оператора "Мегафон" 3G на частотах UMTS2100 (band 1) с первого направления (Рисунок 12).
Проверка на роутере - подключение есть, низкий уровень сигнала - RSSI около -100 дБм, толком передачи данных нет. Результат, можно сказать, обнадёживающий.
Во втором направлении, как ни странно, в диапазоне UMTS2100 тихо. Зато в диапазоне 1800 МГц (band3) наблюдалось присутствие сигнала (Рисунок 14).
При этом установить соединение и определить наличие сервисов не удалось ни у одного оператора сотовой связи. Видимо сигнал "слабоват" для LTE.
С третьего направления сигнал в диапазонах 1800 МГц и 2100 МГц отсутствовал.
Краткие выводы:
Вполне возможно организовать доступ в интернет с базовой станции, расположенной на расстоянии 14 км. (первое направление), с учётом сложного рельефа трассы сигнала, при использовании антенны с высокими параметрами усиления.
И конечно в первую очередь нужно поднимать более лёгкую антенну на мачту (волновой канал или панельную), и повторять эксперименты. Уж очень не хочется поднимать офсетное зеркало 90 см.
Вот, в принципе, и всё по этому эпизоду около радиолюбительской практики на фазенде у тёщи. Спасибо за внимание и уделённое время.
С уважением.
P.S. По затуханию в строительных материалах можно посмотреть эту статью.
P.S.S. Статья о анализаторе спектра "SA6" и его "болячках" и лечении обязательно будет.