Як вибрати систему посилення стільникового сигналу правильно. Характеристики основних технічних параметрів та їх значення при виборі GSM репітера. Чому падає якість стільникового зв'язку
02 Грудень, 2014
Олексій
Стільниковий зв'язок сьогодні використовується повсюдно. Складно уявити собі людину, яка не мала б мобільного телефону. Але, незважаючи на широке поширення такого зв'язку, якість її далека від ідеалу. І не лише різні перешкоди заважають проходженню сигналу, є й інші аспекти, наприклад, проживання у населеному пункті з горбистим рельєфом.
Оператори мобільного зв'язкунамагаються вирішувати ці питання. Але все одно у метрополітені, паркінгах та навіть нижніх поверхах великих торгових центрів доводиться використовувати репітер GSM.
Складний пристрій для гарного зв'язку
Репітер називають по-різному - повторювач чи підсилювач, але від цього його суть не змінюється. Він призначений для поліпшення якості сигналу, що передається і приймається мобільним телефоном і являє собою прилад, який працює тільки в комплексі з двома антенами.
Вони найчастіше використовуються для покращення якості зв'язку в населених пунктах зі слабким або поганим сигналом. У першому випадку досягти хороших результатів дозволяє зовнішня антена. У другому – сервісна, яка перебуває у зоні видимості абонентами.
Однак слід враховувати, що репітери GSM сигналу зазвичай здатні функціонувати тільки на одному з діапазонів зв'язку.
Дивимося відео, сфера використання приладів:
Ще одним плюсом використання такого обладнання є зниження рівня електромагнітного випромінювання від апаратів. Це дозволяє зменшити негативний вплив на здоров'я та значне збільшення періоду безперебійної роботи без заряджання. Використання репітерів у літаках дозволяє знизити наведення.
Принцип роботи підсилювача
Для того щоб зрозуміти, як функціонує прилад, розберемося з його пристроєм. Зазвичай у комплект входять:
- Антени;
- Провід;
- Репітер.
Сам пристрій приймає радіохвилі в місці свого розташування і перенаправляє їх в іншу зону, крім цього є .
Принцип роботи такого пристрою полягає у встановленні зв'язку між антенами з можливістю зміни при цьому форми сигналу.
Отримавши посилення, він повертається на базу мобільного оператора. Однак для правильної роботи GSM 3G репітера потрібна хороша електромагнітна розв'язка між двома антенами. Це дозволить уникнути ефекту самозбудження, що призводить до глушіння сигналів всіх абонентів, що розташовані поруч. Цей ефект досягається рознесенням пристроїв на велику відстань.
Дивимося відео, комплект та принцип роботи:
Багато моделей даних приладів мають систему захисту від самозбудження, а простіші зразки сигналізують про необхідність рознесення антен за допомогою лампочок індикації.
Види повторювачів, їх особливості
Поділ репітерів GSM сигналу на класи здійснюється за різними ознаками. Виходячи з характерних рис, сфери використання розрізняють такі види:
- Абонентські;
- Смугові;
- Оптичні;
- Канальні.
При вирішенні складних завдань допускається використання одночасно кількох різних типівприладів. Це потрібно враховувати, вирішуючи який GSM репітер вибрати.
Крім того, існують відмінності і за:
- Зоні покриття
- Потужність;
- Коефіцієнт посилення сигналу;
- Стандартом стільникового зв'язку.
Сучасні моделі ретрансляторів можуть забезпечувати зону покриття від 50 до 300 м². Те саме стосується й потужності. На ринку прилади представлені моделями, у яких цей показник коливається від 40 до 100 мВт. Природно, що ефективність використання таких пристроїв також значно відрізняється.
Коефіцієнт посилення показує, на скільки повинна бути збільшена потужність на вході антени при її заміні ненаправленою. Він є одним з найбільш важливих параметрів, які враховують при виборі конкретної моделіі може бути від 40 до 90 дБ.
Стандарт стільникового зв'язку та діапазон частот у репітерів GSM різних модифікацій також суттєво відрізняються. Розрізняють такі пристрої:
- CDMA 450 (3G);
- UMTS (3G);
- GSM 1800900 (2G).
Однак не лише перелічені характеристики вносять відмінності в репітери сигналу GSM. Розрізняються ці пристрої за іншими параметрами:
- Ширині смуги пропускання;
- Умов експлуатації;
- Спосіб застосування;
- Надійності та якості.
Якість стільникового зв'язку залежить від вибору репітера
Широкий асортимент ретрансляторів на ринку дозволяє кожному вибрати потрібну модель. Вартість такого обладнання знаходиться в діапазоні від 10 до 100 тисяч рублів. Однак вирішуючи, як вибрати репітер, врахуйте, що дешевий прилад не може охоплювати більше 200 м² площі. Отже, застосовувати його можна лише у невеликих приміщеннях. Дорогі моделі здатні покривати набагато більші площі та призначені для використання у виробничих приміщеннях.
Оскільки система посилення стільникового зв'язку складається з кількох складових, всі вони повинні підбиратися відповідно до необхідної зоною охоплення. Тільки при вдалій їх комбінації можна досягти високої якості покриття.
Найкращі моделі
Використання цих пристроїв поки не знаходить широкого застосування і це найчастіше обумовлено незнанням користувачів про переваги приладу. Адже GSM репітер, встановлений у квартирі, дозволить не лише розширити зону покриття, а й заощадити заряд апарату, домогтися мінімізації шкідливого випромінювання.
Дивимося відео про модель Picocell 900 SXB:
Серед моделей, які мають найбільший попит, варто відзначити наступні прилади. Модель Picocell 900 SXB для мобільного телефону відноситься до широкосмуговим підсилювачамстільникового зв'язку, стандарту 900. Його застосовують для покращення якості дзвінків практично будь-яких мобільних операторів. Єдиною умовою є достатній рівень сигналу на місці передбачуваної установки зовнішньої антени.
Найчастіше такі прилади використовуються в невеликих офісахчи житлових приміщеннях. Вони здатні забезпечити площу покриття до 150 м ². Встановлення ретранслятора допускається тільки в приміщенні, що опалюється. Він має невеликі габарити та вагу, а також відрізняється низьким споживанням енергії, здатний обслуговувати одночасно до 15 абонентів.
Репітер відрізняється простотою в установці та має можливість регулювання посилення. Його застосування дозволяє отримати доступ до мобільного 2G інтернету.
Інша модель – підсилювач Telestone TS GSM 1800. Він призначений для використання у зонах дуже слабкого та поганого сигналута розрахований на встановлення у приміщеннях великої площі.
Робота активної системи, Створеної на базі цього приладу полягає в прийнятті сигналу від станції за допомогою зовнішньої антени. Потім він посилюється та лунає користувачам.
Аналогічний принцип передачі сигналу в інший бік – від телефону до станції. Репітер Telestone TS GSM 1800 зазвичай використовується у приміщеннях з великими майданами: від приватних будинків до підземних паркінгів та бункерів. Він оснащений індикаторами стану, вбудованою можливістю регулювання рівня сигналу та має захист від самозбудження.
Як настроїти репітер GSM своїми руками
Придбання пристрою передбачає його подальшу експлуатацію. Однак, щоб використовувати репітер, потрібно не тільки виконати монтажні роботи, а й правильно налаштувати прилад. Перше в чому доведеться переконатися – це відсутність пошкоджень на корпусі пристрою та правильне його розташування далеко від опалювального обладнання.
Далі переходять до підключення кабелів. Як зробити це правильно вказано на лицьовій стороні приладу. Щоб уникнути можливості спалити репітер, потрібно до підключення перевірити напругу. Тільки після цього можна переходити до з'єднання радіоблоку з адаптером живлення. Якщо всі операції були виконані правильно, на панелі світиться зелений індикатор.
Налаштовуючи обладнання, не можна проводити будь-які роботи з роз'ємами при увімкненому ретрансляторі. Це може призвести до поломки обладнання. отже, знадобиться ремонт GSM репітера. Щоб забезпечити максимальну зону покриття, необхідно змінити коефіцієнт посилення.
Фахівці рекомендують вибирати значення не більше 15 дБ. Виконуючи налаштування, звертайте увагу на світло індикатора, якщо воно стане червоним, отже потрібно зменшити КУ. Для цього виконується обертання проти годинникової стрілки. Якщо це не призвело до зміни світла на зелений, то доведеться змінити місце, де розташовані антени: внутрішня та зовнішня.
Після того, як всі перелічені процедури виконані, можете вмикати телефонний апарат та перевіряти роботу ретранслятора. При цьому не забудьте проконтролювати зону обслуговування, якщо вона мала, доведеться встановити додаткові антени. Ось і все, що потрібно виконати для налаштування та встановлення GSM репітера.
Для того щоб грамотно підібрати, необхідний за потужністю підсилювач стільникового зв'язку, Вам знадобиться:
- Мобільний телефон або планшет з підтримкою здійснення GSM дзвінків на ОС Android.
- Сім-карта операторів: МТС, Мегафон, Білайн, Теле2.
- Програма Netmonitor (Для iphone необхідно набрати код *3001#12345#* для відкриття Field Test)
900/1800 МГц (2G/GSM)
- Відкриваємо меню телефону:
- В налаштуваннях: Мережа-Мобільні мережі(ставимо галочку "тільки мережі 2G")
- Оператор 250 02 (MegaFon)
- Тип мережі EDGE
- LAC: 7604
- CID: 15030
Сигнал: -85 (dBm)необхідний показник.
Для вимірювання сигналу в діапазоні 2000 МГц (3G/WCDMA)
- Відкриваємо меню телефону:
- У налаштуваннях: Мережа-Мобільні мережі (прибираємо галочку «тільки мережі 2G»)
- Запускаємо додаток Netmonitor
- Бачимо на телефоні, наприклад такі показники:
- Оператор 250 02 (MegaFon)
- Тип мережі EDGE
- LAC: 7604
- CID: 14730
- RNC: 132
Сигнал: -96 (dBm)необхідний показник.
Для вимірювання сигналу в діапазоні 2500 МГц (4G/LTE)
Тільки для телефонів, які підтримують з'єднання LTE
- Відкриваємо меню телефону:
- У налаштуваннях: Мережа-Мобільні мережі (ставь галочку «тільки мережі 4G»)
- Запускаємо додаток Netmonitor
- Бачимо на телефоні, наприклад такі показники:
- Оператор 250 02 (MegaFon)
- Тип мережі EDGE
- LAC: 7604
- CID: 15463
- RNC: 132
Сигнал: -114 (dBm)необхідний показник.
Вибираємо підсилювач (репітер):
Для розрахунку хв. коеф. Підсилення репітера є проста формула.
мін. коеф. посилення репітера = Рівень сигналу (dBm) + Коеф. Посилення Антени (~10 dB)
Приклад: Ми отримали рівень сигналу -96 dBm + 10 dB Коеф. Посилення Антени, разом 86
dBm = мін. Коеф. Посилення репітера.
Для розрахунку вихідної потужності необхідно розрахувати площу покриття і взяти запас близько 10-20%.
Внутрішні антени вибираються із витрати 1 шт. на 100 м² за відсутності стін. За наявності стін із гіпсокартону, внутрішні антени беруться на 40-60 м², з цегли – 20-40 м², з бетону – антена береться окремо на кімнату.
Як виміряти рівень сигналу з допомогою IPhone
Щоб дізнатися, GSM репітер якої потужностінеобхідний посилення сигналу конкретного стільникового оператора, потрібно визначити частоту і рівень сигналу стільникового зв'язку, 3G сигналу. (Докладніше про те, як вибрати GSM підсилювач)Визначення рівня сигналу 3G за допомогою IPhone
Для вимірювання рівня сигналу 3G за допомогою IPhoneпотрібно активувати прихований інженерний режим TEST FAILED під назвою Netmonitor, що є у всіх мобільних телефонах(Для кожної моделі телефону ця програма активується своїм індивідуальним кодом). На iPhone в режимі набору потрібно ввести код *3001#12345#* та натиснути кнопку виклик. 17 ЛютЯк підібрати gsm репітер і не переплатити?
Той, хто стикається з проблемою зникнення gsm сигналу, «булькання» при розмові по мобільному приходять до рішення, що потрібно це якимось чином виправляти ситуацію. В наш час стало доброю традицією відкривати google або яндекс, ставити питання та обирати пропозиції щодо свого питання. І тут починається найскладніше — мільйон пропозицій, кожен продавець намагається нав'язати своє найкраще обладнання.
Ця статиська взята загалом по Україні. Якщо розглянути зокрема містами:
GSM-1800 — застосовується у містах із населенням понад 50 тисяч осіб (областні центри, районні центри);
GSM-900 - використовується в основному вздовж автомагістралей, у сільській та гірській місцевості, а також у лісових масивах.
Чим викликано такий розподіл?
Стандарт мобільного зв'язку GSM-900 має хворий радіус покриття (до 35 км від базової станції оператора), сигнал краще відбивається від будівель, рельєфу. Відповідно застосовується в організацію сигналу великих територіях лише однією базової станцією.
Стандарт стільникового зв'язку GSM-1800 використовується для збільшення кількості абонентів, що обслуговуються. У порівнянні з GSM900 дозволяє обслуговувати два або більше разів абонентів від однієї базової станції оператора. Але з мінусів є робота на невеликій території.
Три "кита", на які необхідно ґрунтуватися при виборі gsm підсилювача.
а) Стандарт мобільного зв'язку.
б) Коефіцієнт посилення мобільного сигналу.
Цей параметр грає велику роль роботі репітера. Коефіцієнт посилення - це здатність репітера прийняти сигнал, виділити корисний сигнал із шумів та посилити його до необхідного рівня. Чим вище значення цього параметра, тим краще. Коли рівень сигналу від оператора слабкий (відсутня або 1-2 поділки на мобільному телефоні в місці встановлення приймальної антени), то потрібно підбирати репітер по-потужніше – не менше 75-85 дБ. Якщо в місцях встановлення приймальної антени рівень сигналу 3-5 поділів можна підбирати підсилювачі з посиленням 55-65 дБ.
в) Вихідна потужність репітера.
Потужність репітера безпосередньо пов'язана з площею gsm сигналу сигналу. Для прикладу, якщо Вам необхідно посилити сигнал gsm в приміщенні площею до 70 кв.м, тоді підійдуть моделі з потужністю 5 мВт. У приміщення площею 150 кв. потрібно як мінімум 10 мВт. Відповідно для площ 400, 700 квадратів вже необхідно 100 мВт (20 дБм) та 300 мВт (27 дБм).
Як визначити кількість gsm антен, які потрібно встановити?
Ретранслятори мобільного зв'язку, які використовуються абонентами для посилення слабкого сигналу, є малопотужними приймачами. Відповідно, щоб підсилити сигнал gsm по всьому приміщенню, необхідно підібрати необхідну кількість сервісних gsm антен, а також правильно їх розмістити.
Приклад екрануючих властивостей приміщень:
| Тип конструкції | Величина згасання | Примітки |
| Дерев'яний зруб | ≤ 10 дБ | Суха деревина |
| Цегляна стіна в 1,5 цегли | ~ 30 дБ | Без арматурної сітки |
| Цегляна стіна в 2 цеглини | ~ 35 дБ | Без арматурної сітки |
| Залізобетонна стіна(панель) | 35…50 дБ | Залежить від товщини стіни та щільності арматури |
| Залізобетонне перекриття | ≥ 40 дБ | Залежить від арматури |
|
Суцільна металева покрівля даху |
60 ... 90 дБ | Залежить від стану та якості швів |
|
Металева сітка розміром 3×3 метри з осередком 3×3 см |
20 ... 40 дБ |
Залежить від розташування щодо антени |
Дані властивості, що екранують, також відносяться і до розміщення антени приймальної (зовнішньої). При монтажі вона має бути максимально рознесена щодо сервісної (внутрішньої) антени. Що стосується недостатнього рознесення цих антен gsm підсилювач буде самовозбуждаться, тобто. посилений сигналвід сервісної (внутрішньої) антени потраплятиме на приймальну (зовнішню) антену, таким чином, корисний сигнал від оператора зв'язку не зможе посилитися.
Внутрішні gsm антени зазвичай встановлюються в кімнатах, де необхідно забезпечити стійкий і якісний сигнал. Одна gsm антена покриває площу від 70 до 150 квадратних метрів, за умови, що це одна цільна кімната, або дещо із загальним відкритим коридором, або з гіпсокартонними/скляними перегородками. Важливу роль площі покриття відіграє потужність gsm репітера, який є необ'ємною частиною всієї системи посилення мобільного зв'язку.
Умовна шкала відповідності рівнів сигналу в дБ та поділках на мобільних телефонах.
Більш коректно підсилювач сигналу стільникового зв'язку називається репітером або ретранслятором, що по суті те саме. На ринку зараз занадто великий вибір подібних пристроївз різними характеристиками. Основні з них – частотний діапазон, коефіцієнт посилення та вихідна потужність. Розберемося для початку частотних діапазонах. У основних стільникових операторів 5 частотних діапазонів: 800, 900, 1800, 2100 та 2600 МГц.
Як бачимо з діаграми стандарти 2G, 3G та 4G зустрічаються в різних частотних діапазонах. Наприклад, 4G працює на 800, 1800 та 2600 МГц. Коротко про стандарти: 2G – лише голосовий зв'язок («голос»), 3G – голос + інтернет (розділити не можна, послуга 2 в 1), 4G – на Наразі(Весна 2017 року) тільки інтернет як WiFi. Всі стандартні телефони завжди вибирають вищу частоту, тобто якщо в приміщення заходить обидва 3G на 900 і 2100 МГц, то телефон завжди вибере верхній діапазон, тобто. 2100 МГц. З іншими стандартами, аналогічно все відбувається.
Пріоритетність частотних діапазонів
Загальна діаграма виглядає так:
Суть підбору частотного діапазону підсилювача - вибрати від кожного стандарту зв'язку пріоритетний діапазон, який потрапляє всередину приміщення та посилить саме його.
Які діапазони вибрати для міста?
Якщо стоїть завдання якомога дешевше, то варто брати підсилювач 2100 діапазону. Але іноді, щоб розвантажити трафік базової станції телефон викидають після 20 секунди примусово в 2G, таке найчастіше спостерігається у оператора МТС. Не завжди це критично, тому що 2G, як правило, краще проникає до приміщення. Але якщо фінансові кошти дозволяють, то беріть репітер 1800/2100, посиливши цим і 2G, і 3G, і 4G.
Якщо Ви знаходитесь в приміщенні, де зв'язку в принципі немає, наприклад, цоколь, то можна взяти репітер 900 або 1800, якщо потрібний ще 4G швидкісний інтернет.
Якщо Ви маєте великий офіс з великою кількістю людей, є сенс поставити систему 1800/2100/2600, т.к. стільникові операториу 2017-2018 роках збираються запустити «голос» у 4G. А при встановленої системипосилення 2G, 3G телефони будуть перекидатися автоматично в слабкий сигнал 4G, що заходить з вулиці природним шляхом.
У місті крім цоколів 900-й діапазон використовувати абсолютно безглуздо, т.к. телефони в 2G завжди виберуть 1800 діапазон, та й пропускна здатністьйого у 2-3 рази вище, ніж у 900-го. Це видно по ширині діапазону на діаграмі.
Які діапазони вибрати для заміського будинку?
Якщо всередині приміщення з'являється знак поряд із шкалою прийому – 3G, H, H+, то обов'язково треба перевірити телефоном який це частотний діапазон 900 або 2100 та встановити відповідний підсилювач.
Якщо всередині завжди 2G, E або G. То ставити в 99% випадків треба 900 підсилювач, вкрай рідко 1800 підсилювач. Перевірити знову варто телефоном. Зв'язку 900/2100 ставити немає сенсу, тому що, якщо всередину заходить 2100, то телефон у 3G сидітиме на 2100. А якщо всередину зайшла 2100, то і 1800 зайшла також і, відповідно, у 2G телефон вибере саме 1800 МГц.
Основне правило установника: ставити телефон примусово в кожний стандарт по черзі, і дивитися, які частоти заходять всередину. А репітер підбиратиме за вищою частотою для кожного стандарту.
Якої потужності потрібний підсилювач?
По суті необхідно заміряти рівень сигналу відповідного діапазону в точці передбачуваної установки зовнішньої антени і зробити розрахунок.
Рівень сигналу + коефіцієнт посилення антени + коефіцієнт посилення репітера = вихідна потужність репітера в дБм (не теоретична, а реальна для цього випадку). Знаючи потужність мВт можна приблизно розрахувати площу покриття.
Наприклад: -70 (вхідний сигнал від БС у точці установки антени) + 11 (коефіцієнт посилення антени) + 75 (КУ репітера) = +16 дБм.
Дивимося таблицю перекладу дБм у мВт:
| дБм | Вт | дБм | мВт |
|---|---|---|---|
| 40 | 10 | 19 | 80 |
| 39 | 8 | 18 | 64 |
| 38 | 6,4 | 17 | 50 |
| 37 | 5 | 16 | 40 |
| 36 | 4 | 15 | 32 |
| 35 | 3,2 | 14 | 25 |
| 34 | 2,5 | 13 | 20 |
| 33 | 2 | 12 | 16 |
| 32 | 1,6 | 11 | 12,5 |
| 31 | 1,25 | 10 | 10 |
| 30 | 1 | 9 | 8 |
| 29 | 0,8 | 8 | 6,4 |
| 28 | 0,64 | 7 | 5 |
| 27 | 0,5 | 6 | 4 |
| 26 | 0,4 | 5 | 3,2 |
| 25 | 0,32 | 4 | 2,5 |
| 24 | 0,25 | 3 | 2 |
| 23 | 0,2 | 2 | 1,6 |
| 22 | 0,16 | 1 | 1,25 |
| 21 | 0,125 | 0 | 1 |
| 20 | 0,1 | -1 | 0,8 |
У разі 16 дБм = 40 мВт.
Далі помножимо цю цифру на 6, якщо це частоти 800 чи 900 і 5 якщо це 1800 чи 2100 Мгц. 40*6 = 240 кв.м. – це приблизна площа покриття даному випадкудля репітера з КУ = 75 дБ у 900-му діапазоні.
Важливо! Це дуже приблизний підрахунок площі покриття за умови необхідної кількості внутрішніх антен! Якщо перекриття або стіни між приміщеннями є капітальними, необхідно ставити антени практично в кожну кімнату! Від кожної антени радіус дії менший, ніж від будь-якого Wifi роутеразазвичай становить 3-6 метрів на високих частотах. Для порівняння потужність стандартної WiFi точкиблизько 80 мВт. Останнім часом до нас дуже часто звертаються клієнти, яким колись поставили систему і розставили антени коридором між кімнатами. Доводиться або розкривати стелі та доставляти антени, або використовувати дорогі потужні підсилювачі.
Вітчизняне виробництво та якість підсилювачів
Буквально 2 слова про вітчизняне виробництво репітерів його просто немає. На жаль немає. Всі підсилювачі без будь-якої викрутки завозяться з Китаю. І якщо хтось стверджує, що є виробником даного продукту– Вас дурять.
Щодо дешевих моделей – вони навіть якщо працюють, то зазвичай дають шуми у бік базової станції. А коли це відбувається – приїжджає ДКРЧ та виписує штраф із приписом про демонтаж системи. Проблема масова:
Якщо надумаєте самостійно встановлювати підсилювач сигналу стільникового зв'язку, перед покупкою настійно рекомендуємо отримати детальну консультацію з налаштування підсилювача.
Оператори стільникового зв'язку використовують два частотні діапазони: 900 і 1800 МГц. У населених пунктах з багатоповерховою забудовою стільниковий зв'язок найчастіше працює в діапазоні 1800 МГц, а за містом та в місцях малоповерхової забудови – у діапазоні 900 МГц. Це з особливостями поширення радіохвиль і кількістю вільних каналів.
Чим нижче частота (900 МГц), краще і далі поширюються радіохвилі за умов пересіченої місцевості. Завдяки цьому базові станції можуть бути розташовані далеко одна від одної. Ще однією важливою властивістю радіосигналу низьких частотє те, що вони проникають у будівлі краще, ніж сигнали вищих частот.
Радіохвилі високих частот (1800 МГц) швидко згасають на великих відстанях і гірше проникають у будівлі та приміщення. Однак ці, здавалося б, негативні властивості стають перевагою при використанні вищих частот у містах: у кожній точці міста кожен абонентський пристрій, грубо кажучи, "бачить" лише невелику кількість базових станцій. Таким чином, базові станції майже не заважають одна одній.
У стандарті GSM-1800 кількість каналів значно більша, ніж у стандарті GSM-900, що дозволяє одночасно працювати більшій кількостіабонентів. Це ще одна причина, чому в містах використовується стандарт GSM-1800, а малонаселених районах - в основному, GSM-900.
|
Діапазон |
Uplink, МГц |
Downlink, МГц |
Кількість каналів |
Номери каналів, що використовуються |
Ширина смуги каналу зв'язку, кГц |
|---|---|---|---|---|---|
|
Е-GSM |
880-915 |
925-960 |
174 |
1-124, 974-1024 |
200 |
|
GSM-900 |
890-915 |
935-960 |
124 |
1-124 |
200 |
|
GSM-1800 |
1710-1785 |
1805-1880 |
374 |
512-886 |
200 |
Обстеження об'єкту.
Спочатку необхідно з'ясувати у замовника, які саме проблеми стільникового зв'язку хоче вирішити. У цій статті ми розглянемо лише посилення голосового зв'язку і не розглядатимемо посилення мобільного інтернету(проте встановлення репітерів для мобільного інтернету відрізняється від установки репітерів для мобільного зв'язку лише в невеликих деталях).
Замовник може захотіти посилити сигнал як одного оператора, так і сигнали декількох або відразу всіх операторів.
Розподіл смуг радіочастот (тобто каналів) між операторами різниться між регіонами, цю інформацію можна побачити в наступних таблицях: 900 МГц і 1800 МГц.
З цих таблиць можна побачити, на яких частотах можуть працювати цікаві для нас оператори. Тому вже на цьому етапі виконання робіт можна приблизно оцінити їхню складність і вартість.
Обстеження об'єкта має здійснюватися з допомогою аналізатора спектра. Netmonitor на телефоні можна використовувати лише як допоміжний інструмент, оскільки Netmonitor не є засобом вимірювання і його показання не можуть бути підставою для прийняття будь-яких рішень. Однак Netmonitor все ж таки може бути корисним, так як він, на відміну від аналізатора спектру, показує номер каналу та назву оператора. За допомогою Netmonitor'а добре контролювати правильність вимірювань, які проводять аналізатор спектру.
Перед виїздом на об'єкт інженер повинен ознайомитись із картою розташування базових станцій. В основному ці карти створені аматорами і не є офіційним джерелом інформації. Але вони можуть допомогти хоча б приблизно зорієнтуватись у ситуації. Ці картки легко доступні в інтернеті та постійно оновлюються.
При прибутті на об'єкт інженер повинен оглянути його та визначити місця, де буде можливо поставити зовнішні та внутрішні антени.
Визначення можливих місць встановлення антен має відбуватися з урахуванням кількох факторів:
- направлення на необхідні базові станції для зовнішніх антен;
- необхідні зони охоплення усередині приміщень для внутрішніх антен;
- взаємне розташування внутрішніх та зовнішніх антен (для недопущення самозбудження);
- зручність монтажу;
- розташування антен, підсилювачів, кабелів має влаштовувати замовника.
Визначення радіочастотного стану.
На наступному етапі необхідно зробити вимірювання рівнів сигналів Downlink (тобто з базових станцій) у кожній точці можливої установкизовнішніх антен. Виміри необхідно проводити за допомогою аналізатора спектра та вимірювальної зовнішньої антени. Необхідно скласти таблиці залежностей рівня сигналу від частоти прийому.
Наприклад, стоїть завдання посилити трьох операторів (Білайн, Мегафон та МТС) у Воронезькій області. На малюнку (це вид зверху на дах будинку) показані три точки, де є доступ на дах і тому існує можливість встановити зовнішні антени (точки А1, А2 і А3).
Порядок дій такий:
1. У таблиці розподілу радіочастот знаходимо, що у Воронезькій області оператори працюють на таких частотах:
2. За допомогою Netmonitor у кожного оператора в кожному частотному діапазоні вибираємо канал, на якому знаходяться канали downlink. Канали слід вибирати так, щоб частоти від різних операторів були якнайбільше рознесені один від одного (хоча б на 5-10 МГц). Слід врахувати, що базова станція може працювати всього на кількох каналах, і ці канали іноді можуть змінюватися.
3. За допомогою наведених формул розраховуємо частоти, які відповідають кожному вибраному каналу (n - номер каналу).
| E-GSM | f(DownLink)=925+0.2*(n-973) | f(UpLink)=880+0.2*(n-973) |
| GSM-900 | f(DownLink)=935+0.2*n | f(UpLink)=890+0.2*n |
| GSM-1800 | f(DownLink)=1805+0.2*(n-511) | f(UpLink)=1710+0.2*(n-511) |
4. Записуємо отримані дані до таблиці. Наприклад, можуть вийти такі значення:
| Оператор | Downlink, МГц | Вибрані номери каналів | |
|---|---|---|---|
| Білайн | 940,9-948,9
1805,1-1819,9 |
42
|
941,2
|
| Мегафон | 949,1-950,3
951,1-956,3 957,7-959,5 1842,9-1857,9 |
73
|
949,6
|
| МТС | 935,1-940,7
950,5-950,9 956,5-957,5 959,7-959,9 1858,1-1872,5 |
124
|
959,8
|
5. Вийшло шість частот, на яких ми проводитимемо вимірювання. У кожній точці можливої установки зовнішньої антени необхідно знайти, по-перше, напрями, з яких рівні сигналів на кожній із шести частот мають максимуми, і, по-друге, записати значення цих максимумів. Усі отримані дані необхідно занести до таблиці та нанести на малюнок. На наступному малюнку стрілками показані напрямки, у яких сигнали мають максимуми. Для наочності довжини стрілок пропорційні рівням сигналів, що приймаються.
| Оператор | Downlink, МГц | Вибрані номери каналів | Частоти, що відповідають вибраним каналам, МГЦ | Рівні сигналів у точці А1, дБм | Рівні сигналів у точці А2, дБм | Рівні сигналів у точці А3, дБм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Білайн | 940,9-948,9
1805,1-1819,9 |
42
|
941,2
|
75
|
82
|
101
|
| Мегафон | 949,1-950,3
951,1-956,3 957,7-959,5 1842,9-1857,9 |
73
|
949,6
|
100
|
90
|
78
|
| МТС | 935,1-940,7
950,5-950,9 956,5-957,5 959,7-959,9 1858,1-1872,5 |
124
|
959,8
|
78
|
76
|
93
|
6. З таблиці та малюнка стало видно, що зовнішні антени для посилення сигналів Білайна та МТС можна ставити в точці А1 або А2, для посилення Мегафону - тільки в точці А3.
У розглянутому нами прикладі всі базові станції працюють як у діапазоні 900 МГц, і у діапазоні 1800 МГц. На практиці такого, швидше за все, ніколи не буде, оскільки кожна БС працює у якомусь одному діапазоні.
Вибір розташування внутрішніх антен
Ми вирішили перше завдання – визначили для зовнішніх антен напрями на потрібні базові станції.
Наступне завдання – це визначити для внутрішніх антен необхідні зони охоплення всередині приміщень:
- розташування внутрішніх антен залежить від зміни внутрішніх приміщень та від того, в яких приміщеннях замовник хоче посилити сигнал;
- Необхідно враховувати з яких матеріалів зроблені зовнішні стіни будівлі, перекриття та внутрішні перегородки. Суцільна металева покрівля послаблює сигнал на 40-60 дБ; товсті цегляні, залізобетонні стіни та перекриття послаблюють сигнал на 20-40 дБ; гіпсокартонні, дерев'яні перегородки послаблюють сигнал на 10-20 дБ. При цьому слід враховувати, що вищі частоти діапазону 1800 МГц послаблюються сильніше, ніж частоти діапазону 900 МГц.
- взаємне розташування внутрішніх та зовнішніх антен має бути таким, щоб не було самозбудження підсилювача, тобто. такої ситуації, в якій сигнал із внутрішньої антени вловлюється зовнішньою антеною, посилюється, подається на внутрішню антену, і так далі.
Якщо грамотно та надійно посилити сигнал Downlink (тобто від БС до телефону), то проблем із сигналом Uplink (тобто від телефону до БС) не повинно бути. При використанні такий сигнал також посилиться. Зазвичай канал посилення Uplink у репітері роблять із посиленням на 5...10 дБ меншим, ніж посилення каналу Downlink. Щоб телефон надійно приймав сигнал Downlink, він повинен бути не меншим за -80 дБм (у точці простору, де знаходиться телефон). Щоб базова станція надійно приймала сигнал Uplink, він повинен бути не менше -95 дБм (у точці простору, де знаходиться приймальна антена базової станції). Це пов'язано з тим, що на базових станціяхвикористовуються малошумливі канальні фільтри та підсилювачі, які можуть посилювати дуже слабкі сигналивід телефонів. Такий підсилювач звужує смугу прийому сигналу до 100 разів, зменшуючи до 10...20 дБ свій рівень шумів приймача базової станції.
Однак телефони можуть приймати лише відносно потужні сигнали, оскільки в телефонах існує низка технічних обмежень на можливість прийому сигналу з більшою чутливістю. Це зумовлено технічною складністю реалізації в розмірах телефону приймальної антени високим посиленнямта вхідного фільтра - преселектора приймача.
Режими роботи телефонів при прийомі сигналів Downlink різної потужності:
| Рівень сигналу Downlink, дБм | Режим роботи телефону |
|---|---|
| <-100 | Немає зв'язку |
| -100 … -90 | Немає зв'язку або одна “палиця”, іноді приходять СМС |
| -80 … -90 | Одна-дві “палиці”, може бути можлива розмова |
| -80 … -70 | Три-чотири "палиці", впевнений прийом |
| -70 … -50 | Усі “палиці”, ідеальний прийом на вулиці у зоні прямої дії базової станції, без перешкод та перешкод |
Розрахунок сигналу Downlink
Проведемо розрахунок сигналу Downlink для кожної точки можливої установки зовнішніх та внутрішніх антен. Для цього необхідно скласти:
- рівень сигналу в точці встановлення зовнішньої антени;
- посилення зовнішньої антени;
- втрати в роз'ємах та кабелі;
- посилення репітера;
- втрати в роз'ємах та кабелі;
- втрати у розгалужувачах сигналів (за їх наявності);
- посилення внутрішньої антени;
- згасання сигналу всередині приміщення.
Необхідно зробити так, щоб у тому приміщенні, де ми хочемо посилити стільниковий зв'язок, рівень сигналу Downlink не був нижчим від -80 ... -75 дБм.
У таблиці нижче наведено загасання сигналу у вільному просторі залежно від відстані до антени. З використанням цієї таблиці необхідно внести поправку на загасання всередині приміщення (береться максимальна відстань від внутрішньої антени до далекого кута приміщення).
| Діапазон | Відстань | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 м | 2 м | 3 м | 4 м | 5 м | 10 м | 20 м | 30 м | 40 м | 50 м | |
| 900 | 32 дБ | 38 дБ | 41 дБ | 44 дБ | 46 дБ | 52 дБ | 58 дБ | 61 дБ | 64 дБ | 66 дБ |
| 1800 | 3 дБ | 44 дБ | 47 дБ | 50 дБ | 50 дБ | 58 дБ | 64 дБ | 67 дБ | 70 дБ | 72 дБ |
Приклад розрахунку сигналу Downlink з БС Білайна в діапазоні 1800 МГц із встановленням антени в точці А2:
-81 дБм(сигнал Downlink з БС Білайн у точці А2 в діапазоні 1800 МГц)
+14 дБ(посилення зовнішньої антени)
-4 дБ(зовнішня антена в точці А2, можливо, буде спрямована між базовими станціями Білайна та МТСа, тому посилення антени буде дещо меншим за номінальне)
-7 дБ(Зразкові втрати в роз'ємах та кабелі довжиною 10 м між зовнішньою антеною та репітером)
+Кр(Коефіцієнт посилення репітера, ми його якраз і повинні знайти)
-7 дБ(Зразкові втрати в роз'ємах та кабелі довжиною 10 м між репітером та внутрішньою антеною)
+8 дБ(посилення внутрішньої антени)
-58 дБ(Зразкове загасання сигналу в кімнаті на відстані 10 метрів від антени до далекого кута кімнати)
Розрахуємо: -81+14-4-7+Кр-7+8-58
Вийшло (Кр-135) дБ.
Як уже говорилося, рівень сигналу Downlink повинен бути не нижче -80...-75 дБм. Тому Кр = 135-75 = 60 дБ. Таким чином, мінімальне посилення репітера має бути не менше ніж 60 дБ. Так як у кожного репітера є похибка у вказівці коефіцієнта посилення (приблизно 3 дБ), нерівномірність АЧХ (приблизно 3 дБ) та коефіцієнт шуму (приблизно 6 дБ), то в результаті необхідно вибрати репітер із засвоєнням приблизно 70 дБ. Конкретні характеристики кожного репітера необхідно дивитися в його паспорті, але не варто забувати, що репітери від незнайомих або ненадійних виробників можуть мати дуже завищений коефіцієнт посилення за паспортом, нерівномірну АЧХ та коефіцієнт шуму.
Таким чином, при встановленні репітера з посиленням 70 дБ всередині приміщення в дальньому його кутку сигнал Downlink від Білайна дорівнюватиме -65 дБм.
- рівень синалу від БС МТС = -55 дБм
- рівень сигналу БС від Мегафона = -87 дБм (ми відняли ще 10 дБ, оскільки зовнішня антена посиленням 14 дБ у точці А2 прийматиме сигнал від БС Мегафона з посиленням приблизно 0 дБ, оскільки буде спрямована убік від напрямку максимуму).
Розрахунок розв'язки зовнішньої антени щодо внутрішньої
Вибір репітера з урахуванням радіочастотного стану
Таким чином, після вивчення радіочастотного стану на об'єкті ми отримали інформацію про сигнали Downlink від різних операторів, а саме рівні каналів кожного оператора. Залежно від цього, який оператор, яких каналах і з якими рівнями передає сигнали, слід вибір тієї чи іншої схеми посилення.
Коротко про посилення репітера
Розглянемо репітер із коефіцієнтом посилення 50 дБ. Тут все просто: подавши на його вхід сигнал із рівнем -83 дБм, ми отримаємо на виході -83+50=-33 дБм. Однак у кожного репітера, крім коефіцієнта посилення, вказують максимальну вихідну потужність (ще цю величину називають “точка компресії”). Це максимально можливий вихідний сигнал підсилювача, вище якого починають зростати спотворення та падає загальне посилення репітера. До цієї величини посилення вважатимуться лінійним.
Але річ у тому, що всі без винятку виробники репітерів лукавлять, вказуючи посилення та амплітудно-частотну характеристику для одного каналу. А нам треба посилити безліч каналів. При посиленні кількох каналів коефіцієнт посилення репітера зменшується у перерахунку однією канал.
Але про це трохи згодом.
Репітер не повинен працювати в режимі, близькому до точки компресії (для репітера, що розглядається, це 20 дБм - ця величина вказується в паспорті репітера і називається максимальною вихідною потужністю), так як будуть зростати інтермодуляційні спотворення.
Тому репітер повинен працювати в режимі, в якому потужність на виході менша від точки компресії на 10-15 дБ.
Тобто в репітері на вхід можна подати максимум -40 дБм. Тоді на виході репітера буде 10 дБм, що на 10 дБ менше точки компресії для цього репітера.
Як виявляються інтермодуляційні спотворення
Отже, повторимо ще раз: репітер не повинен працювати в режимі, близькому до максимальної вихідної потужності.
Що означає "коефіцієнт посилення репітера"
Розглянемо репітер з коефіцієнтом посилення 50 дБ та максимальним вихідним рівнем 20 дБм. Це означає, що репітер посилить ОДИН вхідний канал з коефіцієнтом 50 дБ за умови, що більше немає інших вхідних сигналів в діапазоні посилення репітера. Це ідеальний випадок, і такого майже ніколи не буває. Завжди є кілька каналів на вході та якісь шуми та перешкоди. Кожен додатковий канал зменшує коефіцієнт посилення величину 10Lg(N/2). Ця формула справедлива, коли рівні сигналів приблизно однакові і відрізняються лише на 1 дб. Наприклад, для 10 каналів на вході посилення репітера впаде приблизно на 7 дБ. І, відповідно, максимальний вихідний рівень буде вже 20-7 = 13 дБм.
Якщо на вході репітера присутні не тільки корисні сигнали, а й перешкоди, то вони також зменшуватимуть коефіцієнт посилення в перерахунку на корисні канали.
Таким чином, коефіцієнт посилення репітера залежить від кількості каналів, що посилюються. Важливо знати, що вночі базова станція може працювати лише на одному-двох каналах, оскільки кількість дзвінків невелика. Відповідно коефіцієнт посилення репітера буде великий. Вдень кількість активних абонентів збільшується, базові станції автоматично збільшують кількість каналів, і коефіцієнт посилення репітера закономірно знижується.
АЧХ репітерів
АЧХ – амплітудно-частотна характеристика – залежність коефіцієнта посилення репітера від частоти. АЧХ репітер завжди нелінійна, має завали на межах діапазонів по 3-8 дБ. Крім того, АЧХ кожного конкретного репітера відрізняється від АЧХ іншого репітера.
АЧХ ідеального репітера діапазону GSM-900 з коефіцієнтом посилення 50 дБ має виглядати так:
Але світ електроніки неідеальний, і у справжнього репітера АЧХ виглядає так (на малюнку показаний АЧХ репітера VECTOR R-610):
Як бачимо, репітер посилюватиме якісь канали краще, а якісь гірші. Особливо уважними треба бути під час посилення каналів, що знаходяться на межах діапазонів.
З огляду на особливості схемотехніки дешевих репітерів, що вище посилення репітера, то більше нерівномірну АЧХ він має. Авторам цієї статті траплялися китайські та російські екземпляри репітерів, що мають нерівномірність АЧХ у робочому діапазоні до 18 дБ. Це також треба враховувати під час встановлення.
Необхідно звернути увагу
- Якщо різниця частот вхідних каналів становить 5-10 МГц за різниці їх рівнів 10 дБм, всі ці канали посиляться без спотворень.
- Якщо різниця частот вхідних каналів становить близько 1 МГц при різниці їх рівнів 10 дБ, слабкий сигнал може бути пригнічений сильнішим. У разі необхідно або посилювати канали окремо з допомогою різних репітерів, або намагатися знайти інші канали, сильніше рознесені друг від друга.
Способи покращення якості посилення
- Можна використовувати канальні репітери. Вони посилюють лише вузьку смугу із потрібними каналами. Такі репітери дещо дорожчі за звичайні, але іноді тільки їх застосування зможе посилити сигнал у складній радіочастотній обстановці.
- Необхідно купувати обладнання (репітери, кабелі, роз'єми, фільтри тощо) тільки у надійних постачальників і бажано у тих, які самі займаються встановленням репітерів, оскільки тільки тоді ризик нарватися на ліве обладнання з незрозумілими характеристиками буде мінімальним.
- Можна використовувати фільтри сигналів Uplink та Downlink на частоти, які ми хочемо посилити. Це спосіб, які здатні використовувати тільки дуже досвідчені установники, що безпосередньо взаємодіють з виробниками репітерів.
