Antennes 4G-LTE privilégier l’Ethernet plutôt que le coaxial

Que faire lorsque les antennes GSM-4G doivent être installées à une distance importante du routeur.

 

Directionnelles ou panneau, lorsque l’on installe des antennes pour sa réception cellulaire data 3G ou 4G, c’est avec un objectif précis, améliorer son niveau de réception.

Cet article à pour simple objectif de vous évoquer l’alternative de l’utilisation de câble Ethernet en lieu et place de câbles coaxiaux, tout en restant accessible au lecteur lambda. Ce n’est donc pas un article technique basé sur la physique des conducteurs.

 

 

Les données en entrée

 

La plupart du temps, vous avez 3 éléments dans la chaîne, les antennes, les câbles, l’équipement réseau en général un routeur.

Pour les antennes, nous évoquons le mot au pluriel car aujourd’hui avec la 4G LTE MIMO les antennes sont en général par 2 (voire plus), vous aurez probablement fait votre meilleur choix, en fonction de votre environnement, de la distance des émetteurs de votre opérateur et des obstacles à franchir.

Pour le routeur, vous aurez également choisi un matériel adapté à votre besoin, en fonction des fréquences, de la vitesse et de vos besoins.

C’est là qu’intervient éventuellement le soucis. Il va falloir relier ces antennes et ce routeur ensemble.

Pour cela, on utilise des câbles dits «coaxiaux», équipés de connecteurs permettant de relier le tout.

 

Le problème

 

Vous faites tout votre possible, en fonction de votre budget, pour obtenir les meilleurs débits que l’antenne de votre opérateur peut vous proposer en download et en upload.

Parmi la liste de vos ennemis (alignement des antennes, réglages du routeur..) se trouvent 2 assaillants qui ne demandent qu’à vous voler votre débit; les connecteurs et les câbles coaxiaux.

 

Les connecteurs

Les plus répandus sont de type SMA car ils sont plus adaptés aux hautes fréquences (on parle de 4G).

La mise en place d’un connecteur est une source d’atténuation du signal, d’abord due à la rupture de géométrie par rapport à l’âme du câble et par ailleurs à la résistance du contact (d’où l’utilisation de l’or sur les contacts).

A minima, les antennes vous sont livrées avec un connecteur par câbles (2 sorties MIMO).

Si vos cables sont suffisamment longs, vous n’aurez donc qu’un seul connecteur relié à votre routeur.

Si vous devez rallonger votre liaison, vous allez devoir mettre en place une rallonge coaxiale entre ce connecteur et votre routeur, c’est donc 2 connecteurs supplémentaires dans la chaîne (on part du principe que votre rallonger coaxiale est d’un seul tenant).

 

 

Les câbles coaxiaux

Là, la recette est simple: Plus c’est long, plus c’est mauvais (pas comme dans la vie).

Les 3 facteurs qui engendrent des pertes sont:

Plus le diamètre du conducteur est petit, plus la résistance augmente

Plus la fréquence augmente, plus on génère de pertes

Plus on augmente la longueur du câble, plus il y a de pertes en chemin

Bien entendu, vous trouverez sur le marché différentes qualités de câble coaxial avec des niveaux de perte au mètre très variables. Ces qualités sont directement liées au tarif du câble bien entendu.

 

 

Jusqu’à 15 mètres de coaxial de bonne qualité, vous pouvez considérer que l’atténuation restera limitée, au-delà, lisez la suite.

 
Les solutions

 

Il n’y en a pas cinquante, soit vous pouvez faire au plus court entre vos antennes et votre routeur, soit vous minimisez la longueur de coaxial au profit de l’Ethernet, qui lui ne perd pratiquement rien en route (mais pour lui c’est plus simple).

1) Faire au plus court

Cela va dépendre directement de votre situation technique.

Il est bien évident que si vous pouvez placer vos antennes près d’une fenêtre à l’extérieur, qu’elles ont une vue directe vers l’antenne opérateur, que vous pouvez faire entrer 2 câbles coaxiaux près de la fenêtre et que pour finir vous pouvez placer votre routeur non loin de cette fenêtre, alors la solution technique est bonne.

Idem si vous pouvez placer vos antennes sur le toit et votre routeur dans le grenier à proximité, la liaison se faisant ensuite en WiFi ou Ethernet.

Car dans ces situations, ou équivalents, vous pourrez limiter la longueur de câble à 4-5 mètres. Vous voyez un peu l’idée.

 

Quelle est la bonne longueur maximale ?

Trop de paramètres à prendre en compte pour répondre avec précisions, car cela va dépendre en premier lieu de la qualité du coaxial et des connecteurs utilisés, ainsi que du montage de l’ensemble.

Ensuite, la fréquence utilisée va également impacter les résultats.

Si vous voulez vous faire une petite idée de l’atténuation, vous pouvez tester des situations avec le simulateur de la Sté TIMES MICROWAVE SYSTEMS à cette adresse http://www.timesmicrowave.com/calculator/

Certains produits de cette Sté sont distribués en France par MHzshop

La saisie se fait en pieds (longueur) et s’applique bien entendu aux produits distribués par cette Société. Bien sur, plus les câbles sont de bonne qualité plus faible est la perte.

Notez également que plus on monte en fréquence, plus l’atténuation augmente.

 

Diagramme fourni par TIMES MICROWAVE SYSTEMS © pour le câble LMR-400-UF

 

Le prix d’un bon câble peut grimper assez vite, c’est à prendre en compte.

 

2) Passer à l’Ethernet

La seconde solution consiste à utiliser du câble Ethernet sur la plus grande distance possible entre le routeur et les « clients ».

Le câble Ethernet dans ses caractéristiques modernes actuelles permet de ne pas se poser trop de questions inutiles sur son atténuation, disons jusqu’à 100 mètres de distance, s’il est utilisé pour l’alimentation du routeur (PoE) 80m est plus raisonnable (mais on peut dépasser avec du bon matériel).

Au-delà de ces chiffres, il faudra en principe ré-amplifier, par exemple avec un switch (PoE le cas échéant).

Il faudra par contre privilégier un câble de bonne qualité, idéalement de catégorie 6a ou 7 et parfaitement assemblé au niveau des connecteurs. Et bien entendu, si vous devez passer en extérieur, votre câble devra passer par un fourreau de protection.

 

Câble Ethernet 15m catégorie 7

 

Le principe

Dans cette configuration Ethernet, le principe consiste à placer le routeur au plus prêt des antennes, afin de minimiser la longueur de coaxial utilisé et donc les pertes.

Là encore, votre environnement va influer sur les choix.

Si votre routeur est abrité, se trouve à proximité des antennes et dispose d’une alimentation électrique (l’exemple de la fenêtre plus avant), on part du principe que ce sont les postes clients qui sont éloignés, par exemple dans un bâtiment voisin, et la liaison se fera donc via câble Ethernet.

Si votre routeur doit « vivre » à l’extérieur, la solution sera de le placer au plus prêt des antennes dans un boîtier étanche , le cas échéant fixé sur le mât.

Ensuite, la liaison entre le mât et les « clients » se fait à nouveau via le câble Ethernet.

Cette solution nécessite d’utiliser un routeur qui peut être alimenté via un port Ethernet, ce que l’on appelle le PoE ou « Power over Ethernet ». Pour faire simple, le principe est d’amener le courant électrique nécessaire au routeur, via le câble réseau.

Pour cela, on place à l’autre extrémité du câble un injecteur PoE ou plus simplement un switch PoE, qui envoie le courant nécessaire, tout en gérant les données réseau (Attention, le RUT950 n’accepte pas au-delà de 30 volts PoE).

 

Pour schématiser un peu l’ensemble, il se décompose ainsi.

 

 

 

 

Vos antennes sur votre mât, un boîtier étanche fixé sur le mât qui permet d’abriter un routeur 4G alimenté en PoE, votre câble Ethernet qui rejoint à l’intérieur du bâtiment l’alimentation ou le switch PoE, délivrant le signal.

Cette solution peut paraître un peu complexe au profane, mais si vous regardez bien, un seul câble chemine entre l’ensemble antennes-routeur et votre réseau local ou votre ordinateur.

Ce seul câble Ethernet assure la transmission des données et l’alimentation du routeur, tout en ne provoquant qu’une perte infime de flux, voire nulle en dessous de 100 mètres.

 

Le matériel est les coûts

 

Le choix des matériels est vaste, mais devra avant tout répondre à votre besoin et votre budget.

En réalité et sauf situation complexe, les surcoûts en rapport à une installation classique en coaxial, sont essentiellement liés au boîtier étanche et à l’alimentation PoE, qui en l’occurrence ne sont pas des éléments très coûteux.

 

Pour les antennes, vous pouvez vous orienter vers des antennes Yagi ou une antenne directionnelle type panneau, selon la distance qui vous sépare de votre antenne opérateur.

Des antennes Yagi ou des antennes panneaux directionnelles sont décrites dans nos pages, vous favoriserez des antennes livrées avec des câbles coaxiaux courts.

Attention toutefois à pouvoir rentrer dans le boîtier vers les connecteurs du routeur, tout en assurant la distance requise entre les antennes yagi.

 

 

 

Pour le boîtier étanche, il devra bien entendu proposer des dimensions intérieures suffisantes pour votre routeur.

Un boîtier de ce style par exemple chez Mhzshop propose des dimensions de 203x203x65mm ainsi que 2 entrées étanches (une seule étant suffisante à priori) et une fixation sur le mât pour environ 18€.

 

Image MHzshop©

 

Si on regarde les dimensions d’un routeur Teltonika RUT950, par exemple, elles sont de (H x W x D) 80 mm x 106 mm x 46 mm et il rentre donc sans soucis.

Vous trouverez différents modèles dans cette boutique spécialisée.

 

Au niveau du routeur, il devra répondre à vos besoins 4G bien entendu, mais surtout pouvoir être alimenté via le câble Erthernet (PoE).

Un modèle tel que le RUT950 répond à ce critère, mais également un routeur Netgear LB1110-100EUS Modem 4G LTE Cat – 4, par exemple.

 

 

Qui présente des dimensions de 8,1 x 13,7 x 8,2 centimètres.

 

Attention, ce modèle requiert des cordons d’adaptation SMA vers TS9 (pigtail).

 

Coté câble Ethernet, ne lésinez pas sur la qualité et partez de préférence sur du catégorie 7, surtout pour une grande longueur.

Ne perdez pas de vue qu’une paire de bon câbles coaxiaux de 15 mètres montés, c’est un budget d’environ 150€.

Si vous devez passer en extérieur enterré , prévoyez des goulottes de protection.

 

Enfin, pour l’alimentation Poe, vous devez choisir entre un injecteur simple avec sortie data ou un switch multi-ports PoE si vous souhaitez servir plusieurs équipements.

Assurez-vous d’obtenir la puissance électrique requise pour votre routeur et privilégiez la norme IEE 802.3at qui délivre jusqu’à 30W (ce qui est large).

Attention, le Teltonika RUT950 n’accepte pas plus de 30 Volts en alimentation PoE, les alimentations 802.3at ou 802.3af ne sont pas compatibles, une alimentation PoE passive 24 volts peut être utilisée.

Un injecteur tel que le Zyxel PoE-12-HP Injecteur PoE 802.3at 30 W fera l’affaire pour environ 52€ ou encore un switch tel le TRENDnet – Switch Gigabit POE + Greennet à 8 Ports, TPE-TG44G qui propose 8 ports donc 4 PoE pour environ 85€.

 

Zyxel PoE-12-HP

 

 

TRENDnet  TPE-TG44G

 
 
Voila pour les liaisons Ethernet, et si vous voulez constater jusqu’où on peut déployer le concept, n’hésitez pas à consulter la mise en œuvre de l’un de nos lecteurs avertis, « Erik ».
 
Les commentaires sont ouverts pour discussion.
 
 
 

28 Comments

  1. bozo

    Dans le cas de l’installation du routeur poe dans une boite étanche, si le routeur plante il faut aller sur le toit pour le rebooter j’imagine.
    J’ai un peu peur de ce cas de figure !
    Une solution ?

    1. Guy (sur place)

      Bonjour,
      votre alimentation PoE depuis votre switch ou votre alim PoE n’est pas sensée être sur le toit, mais à l’intérieur.

      Donc une coupure de cette dernière, puis la mise sous tension à nouveau, redémarrera votre routeur.
      Cordialement

  2. Arnaud P

    Bonjour,

    Super article qui me reconforte dans ma démarche.
    Question concernant le Netgear LB1110 ou 2110 maintenant .. est il possible de la passer en mode bridge ?

    En effet je possède un routeur multi WAN (TL -ER5120) qui gérerait le fail over et workload balancing neanmoins il faut que les entrées WAN soient en bridges)
    MErci de votre retour et merci pour l’expertise de cet article

      1. Arnaud P

        Bonsoir Guy,

        Merci pour votre célérité.
        Par contre afin de faire le bon choix de le materiel « routeur » quel model prendriez vous avec les infos suivantes:
        – pas de Wifi
        – mode bridge obligatoire
        – Poe idealement sinon je passe par du passif ..

        option qui serait un plus:
        – possibilité de bloquer le débit si supérieur a la quantité DATA de l’abonnement !

        Pour info j’ai souscris un abonnement Redby SFR à 7€ a vie pour 100Go / mois …
        (offre Showroomprivé à 5€ a vie pour 30Go + option a 2 € pour aller jusqu’a 100Go) => des réception de la SIM envoyer un SMS « oui « au 809 = mode boost a 100Go 🙂

        Merci pour votre retour

        1. Guy

          – pas de Wifi
          – mode bridge obligatoire
          – Poe idéalement sinon je passe par du passif ..
          – possibilité de bloquer le débit si supérieur a la quantité DATA de l’abonnement !

          L’idéal pour votre demande, c’est le Zyxel 7460, il répond à tous ces points.

  3. Arnaud P

    Bonjour Guy,

    Merci pour votre retour.

    La solution Zyxel 7460 me parait intéressante sur la technique.

    Avant nos échanges j’avais plutôt en tête le configuration suivante:
    – 2 antennes YAGI 4G LTE + WiFi LOG YAGI MIMO 11dbi (polarisation circulaire) en 70cm de longueur de cable RF
    – 1 routeur NETGEAR LB2110 (en mode bridge) version POE
    – 1 boite type mat étanche IP65

    Sachant que je suis à 2.8Km à vol d’oiseau de l’antenne que je souhaite accrocher quelle solution vous semble la plus efficace ?

    Cdt

  4. Bernard B

    Bonjour,

    La notice du modem RUT950 précise que l’alimentation est comprise entre 9v et 30V.
    Page 16, au paragraphe 5-Powering options, il est précisé qu’en cas d’alimentation par câble Ethernet il y avait un risque de détérioration du routeur, celui-ci n’étant pas compatible avec la norme IEEE 802.3af. Cette norme précise que les appareils (injecteurs) délivrent une tension de 48V sur les câbles Ethernet, donc au-delà des 30V supportés par le RUT950.
    Dans votre installation, les 2 injecteurs que vous proposez délivrent une tension de 48V, peuvent-ils être quand même utilisés pour alimenter le RUT950 sans le détériorer ?
    Est-il préférable d’utiliser l’alimentation fournie avec le modem RUT950 ? Mais dans ce cas il faut rajouter un câble d’alimentation sur le mât de l’antenne qui supporte le modem (en boitier étanche).

    Bernard.

    1. Guy

      Bonjour Bernard,

      vous avez raison, c’est un point que nous n’avons pas vérifié, il est probable qu’un injecteur PoE passif 24 volts serait adapté. Nous avons demandé leurs recommandations au service technique de Teltonika. Il est probable qu’il faille du 802.3af Mode B

      Mode A utilizes data pairs 1-2 and 3-6 to deliver power. Data signals cannot interfere with power signals since both signals are at opposite ends of the electromagnetic spectrum.

      Mode B on the other hand, utilizes its “spare pairs” to supply power. The power sourcing equipment applies a positive voltage to pins 4- 5 and a negative voltage to pins 7-8.

      Le mode B correspond à la documentation du RUT950.

      Bien sur, vous pouvez amener une alimentation 220v ou même 12 volts (plus sécure) dans le fourreau.

      On revient vers vous après réponse de Teltonika.

    2. Guy

      Bonjour, Teltonika nous a confirmé le besoin en passif de 30 volts maximum.
      Donc pour se conformer à la documentation du RUT950, il faut être en mode B avec un voltage positif sur les pins 4-5 et en négatif sur 7-8 du RJ45.

      Donc à priori, un 24Volts avec 1 ampère (24w) sur ce schéma devrait suffire.

      Un produit de ce type nous semble suffisant, à 13€ à cet instant. C’est un exemple, mais on voit bien dans les specs (traduites du Chinois) -POWER PIN feet: 4578-

      Il est également possible de trouver des convertisseurs d’alimentation 802.3af vers du mode B PoE-convertor

      Un excellent spécialiste du sujet PoE en Grande Bretagne

      Si vous testez d’autres modèles, n’hésitez pas à partager.

      1. Arnaud P

        Bonjour installation faite aujourd’hui, déçu par la performance global en dwld …
        Quelqu’un peut il m’aider a interpreter les infos données du routeur ci dessous :

        JE ne comprend pas le RS-SINR à 0 d’apres les infos glanées sur le web c’est mauvais (?)

        Pourtant reception visuelle du routeur 5 LED allumé sur 5 et les datas suivants :

        Données 4G

        Statut Connecté
        Type de service PS LTE
        Réseau F SFR
        Itinérance Désactivé

        RSRP -77
        RSRQ -7
        RS-SINR 0

        PLMN 208 10
        LAC 64304
        RAC 0
        PSC -1
        Identifiant de la cellule 154829572
        TX Power 429496727
        Adresse IP (masqué par sécurité)
        Qualité 72
        Canal UL 19501

        Merci pour votre retour
        Cdt
        Arnaud

        1. Guy

          Le signal semble correct, mais il y a clairement du bruit.
          Ca peut être interne au système ou externe.
          Il faut bien vérifier toute la connectique, est-ce que les 2 yagi sont bien éloignées.
          Il y a quoi dans le champ vers la cellule ? Pas de ligne hautes tension ou dans le genre ?

          1. Arnaud P

            Bonsoir

            Antennes éloignées de 96cm exactement comme préconisé.

            Pas de ligne haute tension, lignes 380v à 4m (alimentation aérienne de ma maison )

            Sinon j’ ai un ampli tnt à proximité du routeur, possible qu il perturbe

            J ai des performances mauvaise 15 mbts en dwld et 3 en upload …

            Si vous avez des idées…
            Cdt

          2. Arnaud P

            Bonsoir

            Antennes éloignées de 96cm exactement comme préconisé.

            Pas de ligne haute tension, lignes 380v à 4m (alimentation aérienne de ma maison )

            Sinon j’ ai un ampli tnt à proximité du routeur, possible qu il perturbe

            J ai des performances mauvaise 15 mbts en dwld et 3 en upload …

            Si vous avez des idées…
            Cdt

    1. Guy

      Bonjour,

      non, sans importance, par contre, avez-vous essayé d’intervertir les antennes sur le routeur (prise main et aux), en prenant soin d’éteindre le routeur et de le rallumer après reconnexion des câbles.

      A quelle distance se trouve la cellule opérateur ? Avez-vous la possibilité de tester une autre cellule, car le problème peut venir de cette dernière.

  5. Arnaud P

    Ce qui me semble étrange c est que le signal est nettement plus fort(je passe de 2 barres à full barres (respectivement sans et avec antennes) mais que lors de mes essais à la cave j avais un débit à 20mbts (identique à l ADSL )
    Avec les antennes je suis très péniblement à 15 Mbts…

    Pour info ma config:

    2 antennes yagi avec 5m de coaxial, routeur netgear lb 2120, et module Poe Tplink

    Mes 2 questions

    Est ce qu un ampli Tnt peux influencer ?(le routeur est à 50cm sous le toit)

    Est ce possible d endommager le routeur en débranchant les antennes alors que le routeur est encore allumé (suis pas certain d avoir toujours respecté lors de mes essais) ?

    1. Guy

      Bonjour,

      nous dirons qu’il est simple de couper quelques instants un ampli TNT pour faire le test, mais il y a peu de chance que cela perturbe.

      Non, débrancher les antennes sur un routeur allumé a peu de chance de l’endommager, les puissances sont trop faibles, par contre nombre de routeurs ne prennent en compte la situation d’antenne que lors du démarrage, ce n’est pas forcément plug & play.

  6. Arnaud P

    Bonjour Guy,

    Alors pour donner ton contexte aux personnes qui liront l’historique, la solution a mon problème etait lié a la connexion des antennes .
    En effet j’ai simplement inversé le connecteur droite du gauche pour trouver les performance attendu : 95Mbs en Dw et 5Mbs en UP

    Merci pour les conseils

    Bonne journée
    Arnaud

    1. Guy

      Merci pour le retour,

      techniquement, il n’y a pas de règle pour le branchement des 2 antennes sur les 2 ports d’un routeur, il faut les 2 pour assurer le mode MIMO et l’inclinaison à 45° pour mieux gérer le mode diversity.

      Cependant, il y a parfois de meilleurs résultats en les inversant et nous avons également constaté que le fait que les 2 antennes soient parallèle au sol pour l’une et perpendiculaire pour l’autre (soit à90°) donne de meilleurs résultats pour les antennes éloignées et à vue.

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