MIMO 2×2 или 4×4: как выбрать 4G-антенну под частоты LTE (Band 20, 3, 7)
Band 1, 3, 7, 8, 20 в мегагерцах, MIMO 2×2 и 4×4, панель 1700–2700 и антенна 800–2700. Как подобрать 4G-антенну под частоту вышки и возможности модема.
У 4G-антенны два параметра, которые определяют результат: какие частоты она принимает и сколько пространственных потоков может использовать модем. Первое — LTE Band. Второе — MIMO. Усиление в децибелах без этих двух характеристик почти ничего не говорит.
Большинство панельных MIMO-антенн Kroks, Antex и готовых комплектов рассчитаны на 1700–2700 МГц. Этот диапазон закрывает Band 3, 1, 7 и 38. Антенны 800–2700 МГц дополнительно принимают Band 20 и часто Band 8; в каталогах они чаще параболические — тяжелее и сложнее в монтаже.
Короткий ответ
- Если Band 3 (около 1800 МГц) принимается уверенно, широкополосная панель 1700–2700 МГц обычно самый удобный вариант: легче, проще в установке, закрывает 1800, 2100 и 2600 МГц.
- Если основной рабочий диапазон — 800 МГц или нужна агрегация с Band 20, потребуется антенна с поддержкой этих частот. Наличие Band 3 само по себе ещё не значит, что панель 1700–2700 будет лучшим выбором: канал может быть узким, сектор перегружен, а Band 20 — давать лучший SINR.
- MIMO 2×2 — две антенные цепи, два кабеля, два входа модема. Это базовая схема большинства комплектов.
- MIMO 4×4 требует, чтобы конкретный модем поддерживал 4×4 на нужных диапазонах и имел четыре антенных входа. Номера категории LTE для этого недостаточно.
- Категория модема задаёт верхнюю границу скорости, агрегации и модуляции. Антенна эту границу не поднимает.
Что такое LTE Band
Band — стандартизированное обозначение диапазона LTE. Например, Band 3 работает в диапазоне около 1800 МГц, поэтому его часто называют просто «1800». В интерфейсе модема обычно виден номер Band, в описании антенн — мегагерцы.
Ниже частота — лучше огибает рельеф и растительность. Выше — как правило шире канал и выше потенциальная скорость. Поэтому 800 МГц долетает дальше, 2600 МГц быстрее ослабевает за препятствиями, а 1800 МГц часто оказывается компромиссом: ещё принимается за городом и уже закрывается панелью 1700–2700 МГц.
FDD — приём и передача идут на разных частотах одновременно. TDD — одна полоса делится по времени. Для выбора панели 1700–2700 это вторично: и Band 7, и Band 38 лежат около 2,6 ГГц и этой панелью принимаются.
Один оператор на соседних вышках может держать разные Band. Смотрите частоту в точке антенны, а не логотип на SIM.
Как узнать Band на участке
Карта покрытия показывает наличие сети. Рабочую частоту и качество канала нужно смотреть в точке монтажа.
В интерфейсе модема или в приложениях вроде NetMonster и CellMapper запишите:
- Band и EARFCN. По EARFCN можно определить используемый LTE Band и рабочую частоту;
- PCI — идентификатор соты;
- RSRP — уровень сигнала. Условно −80 дБм и выше считается хорошим уровнем, около −100 дБм — рабочим, ниже −110 дБм — слабым. Один RSRP качество соединения не описывает;
- RSRQ — качество принимаемого сигнала с учётом загрузки и помех. Его смотрят вместе с RSRP;
- SINR — отношение сигнала к шуму и помехам. Чем выше, тем лучше условия для высоких модуляций и эффективной работы MIMO. При значениях около 0 дБ скорость обычно заметно снижается, а преимущества 4×4 MIMO и 256QAM могут практически не проявляться;
- ширину канала: 5, 10, 15 или 20 МГц;
- все несущие в агрегации, не только основную.
Замер модемом точнее телефона: видно то устройство, которое останется в комплекте. Телефон удобен, чтобы обойти крышу и мачту. Имеет смысл проверить канал и вечером: состав агрегации и качество могут отличаться от дневных.
Сравнивайте не только факт «Band 3 есть», а RSRP, RSRQ, SINR, ширину канала и скорость. Слабый или узкий Band 3 может уступать уверенному Band 20.
Панель 1700–2700 или антенна 800–2700
Антенна принимает свой диапазон. Усиление «20 дБи» относится к конкретной частоте.
1700–2700 МГц закрывает Band 3, 1, 7 и 38. Одна кроссполяризационная панель даёт MIMO 2×2, два коротких кабеля и умеренный вес. Её ставят на фасад, конёк или невысокую мачту. Такая схема широко используется в готовых LTE-комплектах для загородного интернета.
800–2700 МГц дополнительно принимает Band 20 и часто Band 8. Такие антенны чаще параболические: больше площадь, вес и ветровая нагрузка, нужен более серьёзный кронштейн и точное наведение. Зато они позволяют использовать 800 МГц и агрегацию с Band 20.
Если Band 3 уверенный по уровню, качеству и ширине канала, панель 1700–2700 обычно практичнее. Если лучше работает 800 МГц, канал Band 3 узкий или перегружен, либо модем собирает агрегацию B20+B3, выгоднее антенна с поддержкой 800 МГц.
Два разъёма на панели 2×2 соответствуют двухпортовому модему. Четыре порта на антенне 4×4 имеют смысл, только если модем поддерживает 4×4 и имеет четыре антенных входа.
Что такое MIMO
MIMO — несколько пространственных потоков между базовой станцией и модемом. В панельной 4G-антенне это элементы с разной поляризацией, обычно +45° и −45°, а не два одинаковых излучателя. Схема 2×2: одна панель, два выхода, два кабеля.
При хорошем качестве канала LTE может использовать несколько пространственных потоков для увеличения скорости. При ухудшении условий сеть может снизить ранг передачи и перейти на более устойчивую схему, поэтому прирост скорости от MIMO становится меньше. 4×4 в слабом канале не означает удвоение скорости относительно 2×2.
MIMO в Wi‑Fi-роутере к наружной LTE-антенне не относится.
MIMO 2×2 и 4×4
2×2 — два пространственных слоя, два кабеля, два антенных входа модема. Базовая схема большинства комплектов.
4×4 — четыре слоя. Нужны антенна с четырьмя независимыми портами, четыре тракта, модем с поддержкой 4×4 MIMO на используемых диапазонах и четыре антенных входа, а также базовая станция, которая в этом секторе отдаёт 4×4. Если одно из этих условий не выполняется, режим 4×4 использоваться не будет, а фактическое число пространственных слоёв определит сеть и качество радиоканала.
В потребительских LTE-комплектах наиболее распространены схемы MIMO 2×2 и 4×4.
В плохих условиях прирост от 4×4 может быть минимальным. При хорошем SINR, широкой полосе и поддержке 4×4 со стороны базовой станции прирост может быть заметным, но заранее гарантировать конкретный процент нельзя: результат зависит от ранга, Band, конфигурации станции, ширины канала, загрузки сети, агрегации и самого устройства.
Длинные коаксиальные кабели на высоких частотах дают заметное затухание независимо от числа трактов. Поэтому при MIMO 4×4 приходится прокладывать четыре RF-линии, что усложняет монтаж и увеличивает требования к качеству кабеля. Модем лучше располагать ближе к антенне, а в дом вести Ethernet.
Двухпортовый модем работает как 2×2. 4×4 имеет смысл, если в документации модема явно указана поддержка 4×4 MIMO, есть четыре антенных входа, канал достаточно качественный и вышка этот режим отдаёт.
Категория модема
Категория LTE описывает верхние возможности чипа: пиковые скорости, допустимое число слоёв MIMO, модуляцию и агрегацию несущих. Конкретный модем может быть ниже этого максимума. Антенна категорию не повышает.
Цифры в таблице — теоретический пик 3GPP, не замер на участке.
- Cat.4 — как правило MIMO 2×2, пик 150 Мбит/с на приём.
- Cat.6 / Cat.7 — агрегация двух несущих. Возможности MIMO зависят от реализации модема и диапазона: это не автоматически 4×4. Cat.7 обычно сильнее в выгрузке.
- Cat.9 — агрегация трёх несущих; MIMO снова смотрите в паспорте устройства.
- Cat.12 — около 600 Мбит/с в пике, часто появляется 256QAM.
- Cat.16 / Cat.18 / Cat.20 — более высокая верхняя граница за счёт агрегации и 256QAM. На узком канале Band 20 пиковые значения категории недоступны. На широком Band 3 и в агрегации нескольких несущих разница с младшими категориями уже заметна.
64QAM и 256QAM требуют достаточно высокого SINR. При низком качестве канала сеть снижает модуляцию, и паспортная категория перестаёт быть решающим фактором.
Часть тарифов ограничивает работу модемов выше Cat.4. Это ограничение SIM, не антенны.
MIMO и агрегация частот
MIMO — несколько антенных путей на одной несущей. Нужны дополнительные порты и кабели.
Агрегация частот — несколько Band в одном логическом канале. Число коаксиальных кабелей от этого не растёт. Cat.6 обычно поддерживает агрегацию двух несущих, Cat.9 — трёх, более высокие категории — больше, если это умеет и вышка.
Два Band не требуют четырёх кабелей. Панель 1700–2700 принимает 1800 и 2600 МГц и может участвовать в их агрегации. Band 20 попадёт в агрегацию только если антенна его принимает.
Итог
Если Band 3 принимается уверенно, панель 1700–2700 и MIMO 2×2 — практичная схема для большинства участков. Если лучше работает 800 МГц или нужна агрегация с Band 20, берите антенну с этим диапазоном. 4×4 добавляйте только к модему, в котором эта функция и четыре антенных входа подтверждены документацией.
Читайте также:
