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.

 

 
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.

 

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).

 

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 ».
 
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