Установка сотовых антенн – Руководство по эксплуатации и установке ретранслятора (репитера, усилителя сотовой связи) — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Выбираем усилитель сотовой связи

Несмотря на глобальное развитие сотовых технологий и повсеместное распространение мобильной связи, на картах городов, поселков и дачных обществ по-прежнему остается множество «белых пятен» — областей со слабым покрытием станциями мобильных операторов.

В свободной продаже можно встретить системы усиления сотовой связи и мобильного интернета различного конструктивного исполнения, цены и заявленных возможностей. В этой статье мы попробуем разобраться, какие характеристики определяют производительность оборудования и какие дополнительные функции и аксессуары способны упростить процесс эксплуатации системы и обеспечить наиболее качественную и стабильную связь.

При выборе системы усиления сотовой связи необходимо помнить, что для корректной работы репитера необходим хотя бы минимальный уровень сигнала в месте монтажа уличной антенны. При полном отсутствии сигнала репитеру попросту нечего будет усиливать.

В общем случае комплект для усиления сотовой связи состоит из следующих элементов:

Репитер
Внешняя антенна (уличная)
Внутренняя антенна (комнатная)
Кабельные сборки

К каждому компоненту системы усиления предъявляются строгие требования по совместимости и обеспечению требуемых технических характеристик. Процесс установки усилителя связи требует строгого соблюдения правил, изложенных в комплектных паспортах и руководствах пользователя.

Репитер

Репитером называют активный усилитель сигнала сотовой связи и мобильного интернета. Разнообразие моделей, представленных сегодня на рынке, поражает воображение. Технические характеристики существенно разнятся в зависимости от стоимости аппарата, и бывает сложно разобраться, чем один усилитель отличается от другого. Для четкого понимания, подойдет ли тот или иной репитер для решения определенной практической задачи, необходимо глубокое понимание вопроса.

Репитер BS-DCS/3G-70 — одна из базовых моделей в ассортименте компании Baltic Signal

Широкополосные, однополосные и селективные репитеры

Под каждый стандарт связи выделен определенный частотный диапазон, разделенный на более узкие промежутки, — так называемые полосы канала.

Широкополосный репитер — наиболее распространенный тип усилителя, поддерживающий все полосы в обозначенном стандарте связи. Например, 3G-усилитель, в описании которого указана поддержка стандарта UMTS-2100, будет обрабатывать данные в диапазонах частот 1920–1980 МГц (передача сигнала) и 2110–2170 МГц (прием сигнала). Набор полос уникален для каждого стандарта связи и строго регламентируется действующим законодательством в области радиовещания.

Однополосные репитеры усиливают лишь определенные полосы и подходят для приема сигнала только определенных операторов связи. Однополосный репитер может качественно усилить сигнал оператора МегаФон и быть непригодным для использования в сетях Билайн. Сегодня такие устройства встречаются в продаже достаточно редко.

Селективные репитеры представляют собой широкополосные устройства с возможностью ручной калибровки и выделения определенной рабочей полосы. Данный тип репитеров эффективен для настройки работы с каким-либо одним оператором (на выбор пользователя): сигналы прочих (не выбранных) операторов при этом отсекаются и игнорируются усиливающим оборудованием. Селективные репитеры дороже обычных широкополосных и имеют цифровой или программный интерфейс управления.

Аналоговые, цифровые и оптические репитеры

Аналоговые репитеры — наиболее распространенный тип усилителей сотовой связи. Они просты, надежны и содержат минимум настроек для нормальной работы системы усиления. Управление осуществляется с помощью расположенных на корпусе устройства органов управления. Аналоговые репитеры не поддерживают функции удаленного управления и не оснащены встроенным цифровым или программным интерфейсом, что может затруднить управлением сложных систем на основе большого количества усилителей.

Цифровые репитеры — более сложные устройства, поддерживающие настройку с помощью компьютера и удаленное управление. С помощью программного интерфейса доступна настройка большого числа параметров усиления, а также управление группами репитеров, работающих в единой системе усиления (например, системе крупного ТРЦ или промышленного предприятия). Многие цифровые репитеры относятся к селективным, то есть поддерживают выбор определенной рабочей полосы частот.

Оптические репитеры — разновидность усилителей, способных передавать высокочастотный сигнал по оптоволоконной линии. В отличие от обычных репитеров, передающих сигнал по коаксиальным кабелям, оптические репитеры позволяют обеспечить расстояние между принимающей и раздающей антеннами до 20 км. Столь специфические требования к схеме установки антенн встречаются редко, поэтому оптические репитеры используются только на специальных объектах. Репитеры такого типа сложны в производстве, относятся к верхнему ценовому сегменту устройств и применяются лишь в профессиональной сфере.

Оптический промышленный репитер

Поддерживаемые диапазоны и стандарты

Однодиапазонные усилители — репитеры, предназначенные для работы в одном частотном диапазоне. Такой тип усилителей является наиболее базовым, поскольку ограничивает пользователя в наборе поддерживаемых стандартов сотовой связи. Однодиапазонные репитеры можно рекомендовать лишь как бюджетное решение для улучшения качества сигнала заведомо известного стандарта c определенной частотой.

Мультидиапазонные усилители — репитеры, усиливающие сигнал нескольких стандартов связи в нескольких частотных диапазонах. В таблице ниже приведены частотные диапазоны и стандарты, используемые крупными операторами связи в России.

Частотный диапазон	Усиливаемые стандарты связи
800 МГц	4G (LTE)	LTE-800 (Band 20)
900 МГц	2G	GSM-900
900 МГц	3G	UMTS-900
1800 МГц	2G	GSM-1800
1800 МГц	4G (LTE)	LTE-1800 (Band 3)
2100 МГц	3G	UMTS-2100
2600 МГц	4G (LTE)	LTE-2600 (Band 7)

В России сотовые операторы могут использовать все вышеперечисленные частотные диапазоны. Но для решения проблем с качеством сотовой связи и мобильного интернета, как правило, достаточно усилить 2–3 наиболее востребованных диапазона, поскольку усиление остальных или невозможно (нет исходного сигнала в текущем местоположении) или нецелесообразно (клиент не будет использовать все стандарты). Также следует помнить, что цена репитера возрастает пропорционально числу усиливаемых частотных диапазонов, и универсальный 5-диапазонный репитер будет стоить в 5 раз дороже однодиапазонного.

Дело в том, по конструктивному исполнению мультидиапазонные репитеры представляют собой несколько однодиапазонных модулей, размещенных в одном корпусе и работающих с одними и теми же принимающими и раздающими антеннами (антенны должны поддерживать стандарты связи, усиливаемые репитером)

На данный момент наибольшее распространение получили двухдиапазонные репитеры, усиливающие пары стандартов GSM+3G и 3G+4G. С помощью таких мультидиапазонных репитеров можно одновременно повысить качество голосовой связи и мобильного интернета, что позволит одной группе абонентов общаться по телефону с высоким качеством связи, а другой — пользоваться высокоскоростным беспроводным интернетом со смартфонов, планшетов и ноутбуков.

Репитер Baltic Signal BS-3G/4G-75 — двухдиапазонный усилитель сотовой связи и мобильного интернета

Коэффициент усиления и выходная мощность

Представленные на сегодняшний день в продаже репитеры можно условно разделить на три класса по уровню усиления и на три класса по обеспечиваемой выходной мощности.

Одна из ключевых характеристик, фигурирующая в описании репитеров любого производителя, — коэффициент усиления (КУ). Это величина, измеряемая в логарифмических единицах — децибелах (дБ). Чем выше коэффициент усиления, тем более слабый сигнал может обработать и усилить до приемлемого уровня репитер.

Начальный уровень усиления — от 60 до 65 дБ. Репитеры с заявленным коэффициентом усиления 60–65 дБ используются на объектах небольшой площади при наличии уверенного сигнала в точке установки уличной антенны. Такие репитеры рассчитаны на подключение 1–2 комнатных антенн и обеспечивают связь на площади 100–200 м².
Средний уровень усиления — от 70 до 75 дБ. Репитеры со средним уровнем усиления используются при слабом входном сигнале в помещениях с большой площадью. Возможно подключение 3–4 комнатных антенн. Ориентировочная площадь покрытия — 200–400 м².
Высокий уровень усиления — от 80 дБ. Устройства этого класса позволяют усилить очень слабый входящий сигнал и обеспечивают высокое качество связи на объектах площадью свыше 400 м². Возможно подключение большого числа комнатных антенн (6–8) для создания равномерного покрытия в нескольких помещениях.
Промышленные репитеры — 90 дБ. Индустриальные решения для усиления сигнала в целом здании или на промышленных объектах площадью 10000 м²и более. Обычно используются с разветвленной сетью раздающих антенн и вспомогательных усилителей.

Репитер BS-DCS/3G/4G-80 — универсальность и высокая производительность

Выходная мощность — характеристика репитера, измеряемая в милливаттах (мВт), напрямую влияющая на площадь покрытия устройства. Усилители с низкой мощностью способны обеспечить уверенный прием сигнала в квартире, дачном доме или небольшом офисе. Мощным репитерам по силам справиться с объемом ангара или подземного паркинга бизнес-центра.

Иногда выходная мощность указывается в дБм (децибел-милливатты): в отличие от мВт, данная величина является логарифмической. Для перевода дБм в мВт рекомендуется воспользоваться специальными калькуляторами.

По мощности репитеры можно условно разделить на три класса:

50–100 мВт (17–20 дБм) — репитеры низкой мощности, которые рекомендуется использовать в небольших дачных домах, коттеджах и квартирах;
100–320 мВт (20–25 дБм) — репитеры средней выходной мощности. Оптимальный вариант для небольших предприятий, офисов и складов;
500–2000 мВт (27–33 дБм) — репитеры высокой мощности, используемые в помещениях большой площади со сложной планировкой;
5000–10000 мВт (37–40 дБм) — промышленные репитеры для усиления сигнала в целом здании или на крупных производственных объектах.

Сопротивление (импеданс)

50 Ом — наиболее распространенный показатель сопротивления в современных системах усиления сотовой связи. Помимо репитера, такое же сопротивление имеют подключаемые антенны, кабельные сборки, переходники и разъемы. Использование единого сопротивления позволяет избежать рассогласования электротехнических параметров цепи, снизить потери передаваемого сигнала (по мощности и качеству) и обеспечить легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы усиления.

75 Ом — исходно телевизионный стандарт, который изредка используются в системах усиления сотовой связи. Основное преимущество — более доступные по цене разъемы, кабель и переходники (иногда используются телевизионные комплектующие).

Регулировка усиления сигнала и управление

В зависимости от модели и ценовой категории, репитер может быть оснащен системой ручной регулировки усиления. Необходимость снижения номинального усиления диктуется условиями радиочастотной обстановки в том или ином месте установки оборудования. Чрезмерная мощность в канале Uplink (от репитера в сторону базовой станции) может отрицательно сказываться на оборудовании операторов сотовой связи. Завышенный показатель усиления в сторону устройств-абонентов (Downlink) также нежелателен, поскольку иногда может привести к «закольцовке» (самовозбуждению репитера) или переусилению (при очень сильном входном сигнале).

Модели начального уровня, как правило, не имеют ручной регулировки усиления. Для изменения их выходной мощности рекомендуется использовать отдельные устройства — аттенюаторы.

Более дорогие модели репитеров оснащаются системами ручной регулировки (РРУ), позволяющей добиться оптимальной производительности устройств. Помимо ручной регулировки, большинство современных моделей (даже бюджетных) имеют автоматическую регулировку усиления (АРУ), что позволяет избежать перегрузки сигнала и «закольцовки» (ситуация, когда сигнал комнатной антенны настолько силен, что улавливается уличной, и наоборот).

Ручное управление может осуществлять как с помощью клавиш, реле или переключателей на корпусе репитера, так и с помощью кнопок (в зависимости от модели усилителя). Более дорогие модели оснащены экраном или дисплеем для отображения текущих параметров усиления, бюджетные — светодиодными индикаторами. Основное назначение индикаторов — отразить текущий режим работы устройства и предупредить опасность возникновения закольцовки.

Что такое бустер?

Бустер представляет собой дополнительный (дочерний) усилитель, используемый совместно с основным репитером. Основной репитер осуществляет прием сигнала от базовых станций, усиление и ретрансляцию на заданной территории. Бустер может быть подключен с помощью кабеля к репитеру для создания дополнительной зоны трансляции усиленного сигнала. Бустеры имеют малую мощность в направлении репитера и большую — в сторону абонентских устройств для обеспечения заявленной площади покрытия. Производители нередко называют свои бустеры линейными и магистральными усилителями.

Пример промышленного бустера Baltic Signal

Приобретение и установка бустера обходится гораздо дешевле, чем задействование на объекте второй полноценной системы усиления на базе репитера. Обратите внимание, что бустер не может заменить полноценный репитер и эксплуатируется лишь в паре с основным усилителем.

Индивидуальный проект или готовое решение?

Производители репитеров и комплектующих для систем усиления сотовой связи нередко предлагают готовые решения — подобранные под те или иные задачи комплекты, включающие в себя все необходимое для подключения и эксплуатации системы усиления. Основное преимущество готовых решений — полная совместимость оборудования. Установка комплекта не требует от пользователя глубоких познаний в области радиосвязи и мобильных технологий. Готовые решения находят широкое применение на дачах, в пригородных домах и квартирах. Комплекты усиления связи можно рекомендовать как рентабельное и эффективное решение для типовых проектов.

Индивидуальные проекты подразумевают наличие специфических требований к системе усиления или нетиповых условий эксплуатации. К таким случаям относится оснащение крупных коммерческих объектов, необходимость применения бустеров или разработка проектной документации. Неравномерная радиообстановка (более мощный сигнал одних операторов на фоне других) также заставляет обратиться к специалистам.

Привлечение высококвалифицированного персонала при подборе оборудования и монтаже системы усиления позволяет добиться высокой эффективности усиления. Специалисты производят монтаж и настройку антенн и прочего оборудования в строгом соответствии с правилами установки и с учетом специфики объекта.

Цена репитера

Ценообразование репитеров достаточно демократично: как правило, более дорогие модели имеют лучшие технические характеристики и гибкую систему настройки параметров усиления. Универсальные репитеры поддерживают все используемые частотные диапазоны и способны усилить сигнал всех стандартов сотовой связи и мобильного интернета.

Бюджетные решения оснащаются минимумом возможности настройки и, как правило, обладают невысоким коэффициентом усиления и скромной выходной мощностью.

Внешняя (уличная) антенна

Эксплуатация репитера подразумевает обязательное подключение внешней антенны, монтируемой на улице и направляемой в сторону базовой вышки оператора. При подборе антенны необходимо учитывать совместимость частотных характеристик антенны и репитера, а также доступные по месту установки стандарты сотовой связи.

Для монтажа уличных антенн используются кронштейны и метизы, обеспечивающие надежную фиксацию антенн на крышах зданий, стенах и мачтах. При помощи кронштейнов обеспечивается правильное позиционирование антенны в пространстве относительно базовой станции сотовой связи.

Конструктивное исполнение и диаграмма направленности

По диаграмме направленности антенны можно разделить на круговые и направленные. Круговые обеспечивают равномерную приемопередачу сигнала на 360°. Такие антенны чаще используются на нестационарных объектах (на транспорте, вендорных аппаратах), и это связано с тем, что объект может менять свое местоположение относительно базовых станций оператора.

Направленные антенны имеют индивидуальную для каждой модели диаграмму направленности. Такие антенны помогают более точно «сфокусироваться» на приеме сигнала со стороны базовой станции. Для стационарных объектов рекомендуются именно направленные антенны.

Конструктивные исполнения уличных антенн разнообразны. При достаточной мощности сигнала (в черте города) могут использоваться простейшие штыревые антенны с круговой диаграммой направленности. Более эффективны антенны типа «волновой канал» («елочка»), используемые для приема одного диапазона. Волновые каналы могут поставляться как в открытом исполнении (когда пользователь видит металлическую антенну), так и в закрытом — в кожухе, предохраняющем антенну от погодных явлений и птиц.

Классический «волновой канал» BS-2000-17

Панельные антенны представляют собой скрытую под кожухом синфазную решетку, позволяющую обеспечить высокое качество приемопередачи сигнала. В зависимости от модели могут использоваться решетки различных конфигураций с большим или меньшим коэффициентом усиления и рабочим углом.

Мощная панельная антенна OMEGA 3G/4G

Наконец, параболические антенны — наиболее эффективные решения, представляющие собой (упрощенно) спутниковую «тарелку», направляемую на вышку сотового оператора.

Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления — один из основных показателей производительности антенн, логарифмическая величина, измеряемая в дБи (изотропный децибел). Чем выше коэффициент усиления, тем более слабый сигнал способна «уловить» антенна. Антенны с высоким коэффициентом усиления используются на значительном удалении от базовой станции оператора.

Например, круговая антенна FREGAT с коэффициентом 6 дБи отлично подойдет для использования на транспорте, свободно перемещающемуся по городу. Небольшого коэффициента усиления достаточно для приема сигнала станций оператора. В свою очередь, антенна SOTA-6 с коэффициентом усиления до 15 дБи рекомендуется для установки на даче: она прекрасно принимает сигнал от удаленной базовой станции.

Внутренняя (комнатная) антенна

Внутренняя антенна отвечает за трансляцию усиленного репитером сигнала до конечных устройств-абонентов (мобильных телефонов, смартфонов, модемов). Устанавливаются такие антенны в помещениях. Как и внешние, комнатные антенны могут быть направленными или круговыми. Круговые рационально монтировать в центре помещения для равномерной трансляции сигнала. Направленные панельные антенны устанавливаются на стене помещения и транслируют сигнал согласно заявленной производителем диаграмме направленности.

Комнатная панельная антенна Vita-5

Потолочная антенна BS-700/2700-4

Конструктивное исполнение внутренних антенн в целом аналогично исполнению внешних, однако первые не оснащаются защитой от погодных условий и не предназначены для размещения на улице.

Кабельные сборки

Соединение репитера с внешней и внутренней антеннами осуществляется с помощью кабельных сборок. При выборе сборок необходимо выбрать длину, обеспечивающую достаточный разнос антенн друг от друга.

Кабельная сборка 5D-FB с разъемами N-male и SMA-male

На качество транспортировки сигнала влияет качество используемого кабеля и разъемов. Рекомендуется выбирать сборки на основе кабеля диаметром от 7 мм, например, 5D-FB или 8D-FB. В качестве бюджетной замены можно использовать кабель RG-58. Оптимальная длина кабельной сборки — 10–20 м в зависимости от мощности репитера.

Итоги

При покупке усилителя сотовой связи рекомендуем остановить ваш выбор на готовом комплекте. Комплект подбирается исходя из того, сигнал каких стандартов вам нужно усилить. Это может быть GSM, DCS, 3G, 4G или их сочетание.

Второй основной параметр — это коэффициент усиления репитера.

Для 100 м² — 65 дБ, для 200 м² — 70 дБ, для 300 м² — 75 дБ, для 400 м² — 80 дБ.

Примеры комплектов:

BS-GSM-65-kit — базовый набор для усиления голосовой связи GSM для квартир, домов в деревне.
BS-3G-65-kit — универсальное решение для городской среды, где функционируют сети третьего поколения (3G).
BS-3G-75-kit — также универсальный (3G) усилитель, но рассчитанный на
большую площадь покрытия. Справится за городом при слабом входном сигнале.
BS-DCS/3G-70-kit — двухдиапазонное решение для города, поддерживающее голосовую связь и мобильный интернет в канале 3G, а также сети второго поколения GSM-1800 и скоростной интернет 4G (LTE-1800). Площадь покрытия до 300 м².
BS-DCS/3G/4G-80-kit — сверхмощный комплект для усиления всех актуальных стандартов связи.

Как самостоятельно установить систему усиления

Руководство для подбора и установки репитера и антенн для системы усиления сотовой связи

Решили своими руками улучшить сигнал сотовых операторов для связи или интернета? Данная статья поможет это сделать.

Первое что нужно сделать это правильно подобрать оборудование для системы усиления:

Усилитель мощности сигнала (репитер)
Антенну внешнюю
Антенну внутреннюю, одну или несколько
Кабель высокочастотный
Разъемы и переходники

Это основные элементы любой системы усиления сотовой связи.

Если площадь покрытия большая, от 300 квадратных метров, для системы усиления может понадобится:

Делители сигнала и Направленные ответвители
Линейный усилитель мощности (бустер), один или несколько, по необходимости
Комбайнеры

Для правильного выбора основного компонента системы — усилителя мощности (репитера) надо знать в каких частотах работают все операторы сотовой связи. Это важно, так как сейчас операторы могут работать в пяти диапазонах — 800, 900, 1800, 2100 и 2600 МГц и в трех стандартах связи GSM, 3G UMTS и 4G LTE.

Важно знать!
Телефон выбирает для связи более высокую частоту и более высокий стандарт. Например 4G в приоритете перед 3G и GSM, 3G 2100 может быть в приоритете перед 3G 900. Это не главный критерий, есть еще другие факторы. Но это вынуждает устанавливать двух или трех диапазонные системы для нормальной работы современных смартфонов.

И так, чтобы правильно выбрать репитер, надо замерить сигнал всех операторов во всех стандартах связи — 4G, 3G, 2G, или хотя бы замерить сигнал используемых операторов. Определить какой частотный диапазон использует оператор связи можно с помощью телефона. Инструкцию можно посмотреть здесь на нашем сайте. Проще всего это делать телефоном на ОС android (не Самсунг).

Замеры сигнала следует проводить в месте установки внешней антенны или хотя бы под антенной на улице.

Подбор репитера для системы усиления.

Определив частоту и уровень входящего сигнала подбираем репитер. Чем хуже сигнал в месте установки внешней антенны, тем более мощный репитер необходимо устанавливать.

Опираясь на данные вышеуказанных скриншотов (основной оператор, которого использует клиент, — МТС) выбираем усилитель двухдиапазонный DS-900/1800-17.

Если возникли сложности с выбором оборудования, обратитесь в нашу компанию! Менеджеры, на основе замеров сигнала, размеров и сложности помещения, помогут подобрать комплект оборудования.

Выбор антенн для системы усиления

Антенны используемые для систем усиления в основном мультидиапазонные и подходят для любых усилителей мощности (репитеров). Различаются местом установки и направленностью действия.

Чаще всего в качестве внешней используются направленные антенны, а в качестве внутренних — панельные секторные или/и потолочные. Панельные секторные устанавливаются на стену или в угол помещения (редко на потолок или за подвесной потолок). Потолочные антенны предназначены для установки на подвесной потолок “армстронг” или на бетонный потолок с анкерным типом крепления и устанавливаются в центре помещения.

Подбор кабеля и разъемов для системы усиления сотовой связи.

Чем выше частота репитера в которой он работает, тем больше потери сигнала в кабеле. По-этому количество кабеля, которое может использоваться в системе ограничено. Не вдаваясь в сложные расчеты можно рекомендовать следующее количество кабеля для систем усиления:

Длина кабеля в системе усиления может быть больше или меньше в зависимости от модели кабеля — 5D-FB, 8D-FB, 10D-FB, фидер ½”. Какой кабель лучше подходит для системы усиления — уточняйте у наших менеджеров.

Разъемы подбираются по типу кабеля в системе усиления (кабель разных моделей имеет разный диаметр внешней оболочки и разный диаметр центральной жилы). Проще всего самостоятельно монтировать разъемы с прижимным типом крепления и цанговым механизмом крепления центрального контакта (пина) разъема. Разъем закрепляется на кабеле подходящими по размеру гаечными ключами.

Установка антенн

Внешнюю антенну следует установить на максимально возможную высоту, желательно на мачту, на стену или крышу здания, и направить ее в сторону наилучшего сигнала от базовой станции сотового оператора. В некоторых случаях, если входящий сигнал очень сильный, антенну следует отворачивать от базы.

Внутреннюю антенну или антенны устанавливают в помещении, где необходимо усилить связь.

Разнос внешней и внутренней антенны по вертикали должно быть не менее 5 метров, желательно от 10 метров. Для мощных моделей репитеров — от 25 дБм (300мВт) внешнюю антенну поднимают на высоту от 15~20 метров относительно внутренней антенны.

У антенн нет понятия — точный радиус действия. В зависимости от типа антенны, коэффициента усиления и мощности сигнала поданного на антенну — зона покрытия может быть, как с радиусом 30 метров, так и 1 метр.

Важно знать!
Главный принцип установки антенн — усиленный сигнал от внутренней антенны не должен попадать на внешнюю антенну. В противном случае возникнет закольцовка сигнала, и как следствие помеха на базовую станцию сотового оператора. Это может нарушить работу базовой станции и послужить поводом для претензий служб радиочастотного контроля в адрес конечного пользователя.

Регулировка усилителя мощности (репитера) и настройка работы всей системы усиления сотовой связи

Регулировка усилителя заключается в снижение коэффициента усиления на репитере. Обычно на репитере присутствуют индикаторы режима работы усилителя:

штатный режим — нет взаимного влияния антенн системы друг на друга и нет избыточного сигнала от усилителя на базовую станцию оператора, ЗЕЛЕНЫЙ индикатор
режим АРУ (автоматическая регулировка усиления), штатный режим — зоны действия антенн — внешней и внутренней пересекаются, но АРУ достаточно для штатной работы усилителя (репитера), ОРАНЖЕВЫЙ индикатор
режим ПЕРЕГРУЗКИ — возбуждение усилителя из-за закольцовки сигнала или избыточного сигнала на базовую станцию, КРАСНЫЙ индикатор.

Идеальный режим работы репитера — штатный (ЗЕЛЕНЫЙ), настраивается путем разнесения антенн внешней и внутренней относительно друг друга по высоте и регулировкой (уменьшением коэффициента усиления) репитера. Для этого на репитере есть DIP аттенюаторы или цифровая регулировка с дисплеем. Подстройка качества работы системы усиления делается так же регулировкой угла направления внешней антенны в горизонтальной плоскости.

Система усиления сотовой связи для больших помещений — более 200-300 квадратных метров.

Для такой системы могут понадобится от 2 и более внутренних антенн, возможно большое количество кабеля, и как следствие — делители сигнала, линейные усилители (бустеры), комбайнеры.

По вопросам подбора оборудования для сложных систем рекомендуем обратится в наш монтажный отдел. Наши специалисты квалифицированно подберут, смонтируют и настроят оборудование.

Успешного монтажа!

Как установить антенну GSM

Спутниковое телевидение
Цифровое ТВ (DVB-T2)
Интернет и сотовая связь
Системы видеонаблюдения
Домофоны
(СКУД) Системы контроля и управления доступом
Сигнализация (ОПС)
Умный дом
Средства оповещения, музыкальной трансляции
Средства пожаротушения
Дымоудаление
Диспетчеризация
Конференц связь
Радиофикация
Структурированная кабельная система
Сетевое оборудование Ethernet
Источники питания
Жесткие диски, карты памяти, USB накопители
Кабели, провода
Шнуры, переходники
Кронштейны для ТВ
Мачты, кронштейны, опоры
Приборы, измерительное оборудование, радиостанции, инструменты
HDMI оборудование, передача сигнала

Описание установки направленных антенн для сотовой связи стандарта GSM-900

Измерения проводились в селе Светлогорское Криничанского района Днепропетровской области. Трасса Днепропетровск — Кривой Рог находится в зоне покрытия двух операторов сотовой связи — UMC и Kyivstar (единственный провал в связи наблюдается в низине около села Долинское). Два телефона Motorola cd930 переключались с канала на канал по ходу движения автомобиля (все-таки инженерное меню мобильного телефона — это великая вещь!). В одних местах поле было сильнее у UMC, в других — у Kyivstar. На участке, который мы проехали, больше базовых станций было у Kyivstar. UMC покрывал трассу несколькими мощными лучами из низкочастотной части разрешенного диапазона каналов, особенно сильным был уровень RxLev канала номер три — 60-70 дБ. Поэтому при пересечении низких участков уровень поля быстро падал — до 100 дБ. У Kyivstar поле было более равномерным, с уровнем сигнала 75-85 дБ. Интересно, что сами базовые станции, установленные вдоль трассы, обнаружить не удалось, хотя местность была в основном открытая.

Село Светлогорское расположено между высокими холмами в долине маленького ручья с названием Мокрая Сура. Перепад высот в радиусе 3 км составляет более 60 метров. Один из холмов закрывает направление на Днепропетровск, другой — на Днепродзержинск. До Запорожья, направление на которое открыто, около 100 км. До Днепродзержинска чуть более 20 км через холмы по прямой, там находится базовая станция Kyivstar. До окраин Днепропетровска по прямой — 30-35 км. Сразу же после начала спуска в долину Мокрой Суры «умирают» сначала UMC, затем (через сотню метров) Kyivstar. Отъезжаем от трассы в противоположную Днепродзержинску сторону на 3 км.

Первой испытания проходит логопериодическая широкополосная (800-960 МГц) антенна усилением 10 дБ. Подключаю кабель RG-6/U 75 Ом длиной 15 метров. По лестнице поднимаюсь к месту крепления антенны с мачтой в 8 метрах над землей. На время подключения антенного адаптера к телефону и кабелю антенны вешаю последнюю на лестницу. Таким образом, антенна направлена прямо в землю. Первым подключаю телефон с сим-картой Kyivstar. Высвечивается логотип Motorola cd930, потом надпись «Поиск сети» и через пару секунд… «UA Kyivstar» и один кубик индикатора поля! Я от удивления чуть не падаю с лестницы. Первая мысль: «Вот что значит высота! Вот это антенна!» Сразу же, однако, закрадываются сомнения: все-таки 15 метров кабеля, телефон на земле не работал, антенна направлена в землю — что-то здесь не то. Пока пытаюсь направить антенну параллельно земле, надпись исчезает. Поиск сети ничего не дает даже в положении «антенна в землю». Закрепляю антенну в вертикальной поляризации и направляю в сторону Днепродзержинска. Признаки сети отсутствуют. Включаю инженерное меню и выбираю опцию «Активный канал». Медленно, секторами по 2-3 градуса, двигаю антенну в направлении от Днепродзержинска к Днепропетровску. За 15 градусов до Днепропетровска выскакивает 24-й канал с RxLev -107, потом -105 дБ. Включаю поиск сети. Обнаруживается сеть Kyivstar. Регистрируюсь, дисплей очищается — нет регистрации, сеть к себе «не пускает». Двигаю антенну дальше, уровень 24-го канала падает до -118 и исчезает. Выскакивает 31-й канал с уровнем -114 дБ. Проверяю уровни шести альтернативных каналов. Вот тут начинается самое интересное! Уровни были от -67 до -114 дБ, причем во время просмотра каналы менялись местами, соответственно этому менялся и условный номер от 1 до 6. Первый альтернативный канал самый сильный, 6-й — самый слабый. Но активным канал с высоким уровнем -67 дБ НЕ СТАНОВИЛСЯ! Во многих отображающих параметры канала пунктах инженерного меню СТОЯЛИ ВОПРОСИТЕЛЬНЫЕ ЗНАКИ. Определялся лишь параметр RxLev, фиксирующий уровень сигнала на данном канале. Машинный перевод описания инженерного меню телефона Motorola cd930 можно увидеть здесь, исходный текст на английском языке не прилагается, но понять можно все.

Я направил антенну еще правее, градусов 10 от условной прямой, соединяющей центр Днепропетровска с местом проведения испытаний. «Поиск сети» показал наличие обоих операторов сотовой связи. Конечно, с сим-картой одного оператора невозможно зарегистрироваться в сети другого, но посмотреть параметры его каналов можно при условии, что каналов родного оператора будет немного. Поэтому я подключил другой телефон с сим-картой UMC. Сеть UMC определялась только в одном направлении правее Днепропетровска, но регистрация также не происходила. Снова взяв в руки телефон Kyivstar, я изменил поляризацию антенны на горизонтальную, при этом RxLev 24-го канала увеличился со -105 до -103 дБ. При таком уровне, например, в подземном переходе или шахте лифта индикатор телефона показывает одно-два деления, позволяющие вести разговор, особенно если не крутить головой вместе с аппаратом во все стороны, иначе связь может начать прерываться, или появится характерное «бульканье». Подобный уровень (105-103 дБ) на стационарной внешней антенне предполагает вполне приличное качество речи, но сначала необходима регистрация в сети.

Было понятно, что базовая станция в Днепродзержинске недоступна из-за высокого холма и неизвестно куда направленных передающих антенн, ведь часто бывает, что на расстоянии нескольких километров от трассы сигнал пропадает полностью, так как максимум диаграммы направленности передающей антенны направлен вдоль трассы. Со стороны Днепродзержинска не было даже следов поля.

Днепропетровские городские базы находятся на расстоянии, превышающем 35 км, и время задержки сигнала не укладывается в тайм-слот, отведенный стандартом GSM-900. Самый сильный сигнал с распознаваемыми телефоном параметрами (24 канала) шел с базовой станции, расположенной где-то в направлении на ж/м Западный. Временные параметры других каналов (даже намного более сильных по уровню) не распознавались телефоном из-за большого расстояния.

После того как я укоротил кабель до 10 метров, уровень сигнала активного 24-го канала поднялся до 99-100 дБ при горизонтальной поляризации антенны.

Далее проводились испытания антенны типа «волновой канал» с усилением по паспорту -13,5 дБ и 10-метровым качественным финским кабелем h255 с волновым сопротивлением 50 Ом (затухание — 3 дБ на 10 метров при частоте 900 МГц) и петлей согласования 120 мм. Эксперименты убедительно доказали, что паспортным данным «волновых каналов» сильно доверять не стоит. Уровень сигнала не поднимался выше -107 дБ при самой тщательной юстировке и смене поляризации.

Таким образом, при RxLev 24-го канала 99-100 дБ (приемлемый для регистрации уровень) телефон в сети не регистрировался или из-за превышающего положенные 35 км расстояния до доступной базовой станции или из-за отсутствия доступа в сеть по неизвестной нам причине. Можно попытаться использовать антенну усилением не менее -16 дБ или антенную решетку из нескольких антенн для связи с базовой станцией в Днепродзержинске, находящейся на расстоянии 20-25 км, но закрытой рельефом местности. Возможно также использование двунаправленного антенного усилителя, но это приведет к удорожанию антенной системы на 260-300 долларов.

22 июня 2001 г. в районе с. Светлогорское Днепропетровской области в том же самом месте я устанавливал антенну усилением -16,5 дБ (длина стрелы 1,7 метра) на границе покрытия (результатом поиска доступных сетей телефона без внешней антенны на высоте 12 м над землей является сообщение «сети не найдены»). В процессе настройки проверялась возможность приема с помощью направленной антенны усилением -16,5 дБ с 10-метровым кабелем типа RG6-U и волновым сопротивлением 75 Ом сигналов с разных баз обоих операторов. Телефон с внешней антенной регистрировался при RxLev, равном -108 дБ, но звонить все равно не получалось. Уже после 30 минут юстировки антенны обе сим-карты с телефоном (Motorola cd 930 с крышкой для двух сим-карт) были внесены базами обоих операторов в какой-то особый список, и в сетях не регистрировались вообще. По-видимому, это связано с тем, что телефон в процессе настройки многократно пытался регистрироваться в сети базовых станций разных зон обслуживания с очень низким уровнем передачи, и для входа в сеть ему был установлен более высокий уровень сигнала приема базовой станции. Kyivstar пускает в сеть при уровне приема сигнала базы более RxLev -110 дБ, UMC — при уровне более -108 дБ (но есть базы с 103-104 дБ). Эти значения RxLev телефон сообщает базе при попытке регистрации в сети, работая на максимальной мощности, а базовая станция устанавливает необходимый уровень мощности телефона (для экономии батареи). После занесения в особый список телефон не допускается в сеть, пока уровень приема базовой станции не поднимется до -85 дБ. Критерием занесения в этот список, видимо, является несколько десятков неудачных попыток зарегистрироваться в сети за короткое время и, возможно, в разных зонах.

В такой ситуации единственный выход — подъехать ближе к базе (на возвышенность) и сделать хотя бы один звонок (проверить счет, например), после чего вернуться назад, к месту установки, и подключить телефон к уже отъюстированной направленной антенне — сразу все заработает. В результате были найдены самые сильные каналы: UMC (12-й канал -90 дБ, 34 км из Верхнеднепровска) и Kyivstar (24-й канал — 95-98 дБ из Таромского, 26 км). При установке антенны в ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ поляризации уровень приема базы для Kyivstar был на 6 дБ сильнее, чем в вертикальной, и крепление антенны пришлось переделывать. Контрольные звонки прошли нормально в обоих направлениях. В UMC дозвониться труднее: сеть перегружена.

Отсюда вывод: юстировку направленной антенны необходимо делать по инженерному меню в горизонтальной или вертикальной поляризации с ВЫКЛЮЧЕННЫМ режимом автоматической регистрации в сети телефона, иначе придется ездить к базовой станции. Эти рекомендации даны для зон границ покрытия, где без внешней антенны телефон сеть вообще не находит.

Базовые станции сотовой связи и их антенная часть

И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.

Базовые станции. Общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.

Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Зона обслуживания базовых станций

Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:

Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:

Микросота – это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От «большой» базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентом и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия — до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию:

И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.

Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.

Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.

В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.

За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.

Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.

Антенны базовых станций. Заглянем внутрь

В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:

А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.

Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.

Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.

В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.

Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.

На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.

Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.

Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.

А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:

С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.

Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:

С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.

Многодиапазонные антенны

С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.

В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.

Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.

Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:

Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.

Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.

Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.

Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.

Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.

И в заключении немного о вреде БС

Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.

Как выбрать усилитель сотовой связи и 3G/4G интернета 💻

В загородных домах и в «запрятанных» офисных помещениях в городе могут быть проблемы с приёмом сигнала от мобильного оператора. Для обеспечения уверенного приема сотового сигнала устанавливается усилитель сотовой связи. На какие характеристики обратить внимание при выборе усилителя сотовой связи https://www.sit-com.ru/kak-vybrat-repiter-sotovoi-sviazi.html, когда отдать предпочтение антенне с роутером, а когда установить репитер – рассказывают инженеры компании «Ситком».

Каковы причины низкого уровня сигнала и как его можно улучшить?

Проблему можно разделить на два уровня:

Удалённость от вышки и препятствия на пути сигнала;
Загруженность базовой станции (БС) большим количеством абонентов.

В первом случае всё понятно — чем дальше ваш телефон или модем от БС, и чем больше сооружений и растительности, тем хуже приём сигнала. Тем же страдают обитатели в низинах, в этом случае препятствием выступает земля. Мы можем усилить сигнал с помощью антенны с усилителем.

Во втором случае, бесполезно усиливать сигнал, но если проблема постоянная, то можно попробовать настроиться на более удалённую и менее загруженную БС со слабым сигналом и усилить его.

На помощь спешат репитеры и антенны с модемом и роутером. Репитеры принимают плохой сигнал на внешнюю антенну, повышают уровень до номинального и затем раздают сигнал в помещении через внутреннюю антенну, выступая в роли локальной базовой станции. Репитеры – отличный вариант для усиления голосовой сотовой связи на большое количество абонентов.

Для приёма 3G и 4G-сигнала интернета больше подойдёт антенна с модемом. Ещё более удобный вариант – это антенна с модемом и встроенным роутером для раздачи Wi-Fi.

Определяемся, что важнее интернет или голосовая связь

Репитер – это устройство, заточенное на простое усиление плохого сигнала, и получаемый результат отлично подходит для передачи голоса. Стандарты передачи голоса GSM просты и занимают немного «места» в канале связи, поэтому не сильно требовательны к характеристикам сигнал/шум. Репитер хорошо усилит сигнал, но также внесёт дополнительные шумы, которые критичны для сигнала высокоскоростного интернета. Также, репитеры не поддерживают технологию высокоскоростного интернета MIMO, а значит работают только на одном канале (об этом ниже).

Если ещё проще, то репитер подойдёт и для голоса, и для интернета, но не ждите высоких скоростей. Скорей всего, не получится смотреть видео в режиме онлайн, но на серфинг и почту хватит. Антенны с модемом предназначены именно для интернета 3G и 4G, и совсем плохой выбор для голосовой связи. Т.е, это как обычный 3G/4G-роутер-модем, который принимает слабый сигнал.

Можно установить только антенну на крыше дома и соединить её со своим модемом коаксиальным кабелем. Но такой кабель также не рекомендуется брать больше 15м, иначе затухание сигнала приведёт к ухудшению характеристики «сигнал/шум». К тому же, кабель должен быть толстым, и его трудно незаметно проложить в помещении.

Бескомпромиссный вариант – это выбрать репитер для голоса, а для интернета — антенну с модемом. Недостатком станет необходимость в дополнительной SIM-карте для модема.

На каких частотах работает стандарт 2G, 3G и 4G

Важно понимать с какими частотами мы будем работать, т.к. оборудование рассчитано на определённые стандарты.

2G: 900/1800 МГц, используется для передачи голоса и медленного интернета до 60 Кб/с;
3G: 900/2100 МГц, предназначен для голоса и скоростного интернета до 40 Мб/с;
4G/LTE: 800/900/1800/2600 МГц, идеален для высокоскоростного интернета с возможностью просмотра видео в высоком разрешении, загрузки больших файлов. Теоретически возможная скорость до 300 Мб/с.

Чем ниже частота, тем большее расстояние может пройти сигнал, но меньше скорость интернета. Если есть сигнал 4G, то лучше на нём и остановиться. В городах используются 3G/UMTS и 4G/LTE сети на частотах 900/1800/2600 МГц, за городом чаще можно встретить только 800/900 МГц для охвата максимального числа смартфонов и модемов.

Как определить частоту, на которой приходит сигнал

Чтобы выбрать оптимальный усилитель сотового сигнала для офиса, дачи или квартиры, нужно определить:

Уровень сигнала в точке установки антенны;
Частоту сигнала и стандарт связи: GSM/UMTS/LTE.

Уровень сигнала можно прикинуть «на глаз», просто по столбикам в строке статуса мобильного телефона. Это самый простой и неинформативный способ. Куда интереснее зайти в инженерное меню телефона и посмотреть там более точные технические характеристики: уровень сигнала в децибелах и рабочую частоту. Более продвинутый способ – это использование специализированного оборудования с приглашением специалиста.

Как измерить сигнал на Android

На смартфонах под управлением операционной системы Андроид нужно войти в инженерное меню и зайти в раздел с информацией о сети. У разных производителей: Samsung, Huawei, Lenovo, BlackView, HTC и др., меню настроек отличаются. Ищите в интернете инструкцию по входу в инженерное меню именно для своего телефона.

Есть ещё один способ, нужно зайти в (на Xiaomi).

Либо используйте любое приложение по запросу «частота сигнала сети», например «Network Cell Info» или «Сотовые Вышки Локатор». Последнее, кстати, определяет и показывает где и на каком расстоянии расположена сотовая вышка.

Как измерить сигнал на iPhone

На айфонах уровень сигнала смотрят в инженерном меню. Чтобы туда попасть, наберите в телефоне *3001#12345#* и нажмите кнопку вызова. Далее выберите тип сети: LTE/UMTS/GSM.

На следующем шаге заходите в пункт, соответствующий выбранному типу сети, в данном случае UMTS/3G:

И в итоге получаем необходимую информацию: качество, уровень и частоту сигнала.

Частотный диапазон можно определить по номеру канала ARFCN из этой таблицы:

Есть ещё важные условия для получения нужных результатов на iPhone. Убедитесь, что айфон подключён к сети нужного стандарта. Это можно узнать в строке статуса, но сначала выключите Wi-Fi. Затем обратите внимание на обозначение:

Символ E или ничего	2G
3G,H, H+	3G
4G, LTE	4G

Есть ещё один нюанс, чтобы проверить 2G или 3G сначала нужно отключить 4G. Для этого зайдите в и переключите LTE в положение «Выкл».

Технологии высоких скоростей

Вернёмся к вопросу выбора между репитером и антенной с роутером, когда нужен быстрый интернет. Большая разница в наличии поддержки технологий MIMO и LTE.

Что такое LTE

LTE (Long Term Evolution) это стандарт для беспроводной мобильной связи 4-го поколения (4G). LTE не просто улучшенная версия 3G, а стандарт, работающий по другим физическим принципам. Был произведён переход от кодового разделения каналов (CDMA) к частотному (OFDMA и SC-FDMA), а также коммутация каналов перешла в коммутацию пакетов.

Но для нас важно то, что стандарт LTE обеспечивает действительно высокую скорость передачи данных 100-300 Мб/с и даже вплоть до экспериментальных 1.2 Гб/с с минимальными задержками. Правда, реальная скорость упирается в возможность оператора связи, LTE не причём 😊.

Для увеличения скорости в LTE применяется технология агрегации частот. Изначально, передача данных ведётся не на одной конкретной частоте, а в диапазоне 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 МГц. Например, 900-910 МГц. Это делается для того, чтобы разделить частотное пространство между всеми операторами. Чем шире диапазон, тем больше скорость. Поэтому, чтобы увеличить пропускную способность применяется агрегация (объединение) частот в один канал. Например, два диапазона по 10 МГц объединяются в один широкий канал общим диапазоном в 20 МГц.

Репитеры не поддерживают данную технологию, в отличии от модемов и смартфонов (не все модели).

Что дает использование MIMO

MIMO (multi input – multi output) означает многопользовательский входящий и исходящий потоки данных. Эта технология увеличивает пропускную способность беспроводной сети, когда ей пользуются одновременно несколько устройств. Суть в том, что сигнал передаётся с помощью нескольких антенн одновременно. Для поддержки MIMO, абонент также должен иметь на борту несколько антенн.

Работа многопользовательского МИМО начинается с 802.11ax, 802.11ac Wave2. Старшие стандарты, такие как 802.11b, g и n его не поддерживают. Как вы уже могли догадаться, репитеры не работают с MIMO, это прерогатива роутеров.

Какой выбрать усилитель для интернета

Антенна со встроенным модемом 2G/3G/4G

В одном корпусе размещается антенна, которая подключается напрямую к модему. Если у вас свой роутер в помещении, то его нужно подключить к усилителю с помощью USB-кабеля, и тут всплывает недостаток: нужен длинный и качественный USB-кабель, длина которого ограничена 10 метров. А если кабель не очень качественный, то и при 4м начинаются проблемы с «пропаданием» модема. Проблема усугубляется тем, что антенна устанавливается на высокой мачте.

Подходит для всех провайдеров мобильной связи: МТС, Билайн, Теле2, Мегафон, Yota, Киевстар, Vodafone. Модем стандартов 3G и 4G даёт хорошую скорость и стоит такой «комплект» недорого. Также стоит учитывать, что в уличных условиях модем может выйти из строя, если в коробке образуется конденсат.

Антенны со встроенным роутером и модемом

Для таких случаев есть антенна с встроенным модемом и роутером. Очень удобно, т.к. роутер подключается витой парой, длина которой допустима до 100м.

В коробку положили полноценный роутер и получилось универсальное устройство, которое можно подключать витой парой. А это значит, что больше нет ограничения длины кабеля в 10м, витая пара может быть протянута на 100м. Питается роутер по технологии POE, т.е. питание подаётся по витой паре. Но антенны со встроенным роутером ещё более чувствительны к погодным условиям, потому что роутер, неплохо так, греется. Летом температура в корпусе может доходить до критических значений в 60 и более градусов.

Подключение антенны и роутера по коаксиальному кабелю

Очевидно, что модем и роутер нужно установить в помещении, когда антенну нужно установить на улице на высокой мачте. В таком случае антенна подключается к модему коаксиальным кабелем. Длина коаксиального кабеля не должна превышать 15м, и чем меньше – тем лучше, и тем большую скорость вы получите. Из недостатков: довольно толстый и негибкий кабель.

Внешняя антенна с интегрированным LTE роутером заводского исполнения

Чтобы обеспечить загородный дом быстрым интернетом на любой частоте: 450,800,900,1800,2600 МГц без компромиссов, выбирайте высокотехнологичные заводские устройства, например такие как Mikrotik SXT LTE KIT и Mikrotik LHG LTE kit.

Из очевидных плюсов можно отметить:

Работа на всех частотах, а также LTE FDD и LTE TDD;
рабочая температура от -40 до +60 градусов;
большой коэффициент усиления антенны 15-21 dBi;
поддержка MIMO 2×2;
поддержка двух СИМ-карт.

Репитеры — активные усилители сигнала сотовой связи GSM/3G/4G

Как уже было сказано, репитеры больше предназначены для усиления голосовой связи. По ссылке подробная статья с описанием какой репитер лучше выбрать, как правильно установить и на что обращать внимание при подключении и настройке. Чтобы окончательно определиться с выбором в пользу репитера или антенны с модемом и роутером, мы приводим сравнительную таблицу:

Потребительское свойство	Уличная антенна с выносным модемом/роутером	Уличная антенна с интегрированным модемом/роутером	Усиление 3G/4G с помощью репитера
Поддержка 2х2 MIMO (Скоростной интернет)	Да	Да	Нет
Увеличение скорости в исходящем канале (Uplink)	Да	Да	Да
Увеличение скорости во входящем канале (Downlink)	Да	Да	Нет
Возможность усиления голосовой связи	Нет	Нет	Да
Коэффициент усиления комплекта	0 – 17 дБ	9 – 21 дБ	60 – 80 дБ
Необходимость приобретения отдельной сим-карты	Да	Да	Нет
Возможность приёма очень слабого уличного сигнала	Да	Да	Да
Необходимость «развязки» между антеннами	Нет	Нет	Да
Необходимость замера частоты сигнала	Да / Нет	Да / Нет	Да
Самостоятельный монтаж	Да	Да	Нет

Заключение

Слабый сигнал в офисе или на даче не означает, что придётся бегать на улицу или лезть на крышу чтобы поговорить или отправить почту 😊. Современные технологии позволяют усиливать сигнал:

Репитеры для голоса и немного для интернета;
Антенна с роутером – для интернета на высоких скоростях.

Перед выбором того или иного оборудования важно знать, что нужно конкретно вам, учитывая расположение дома, оператора связи и характеристик сигнала. Быстрее и проще, когда подбором и установкой оборудования занимаются специалисты. Рекомендую поискать специализирующиеся компании в своём регионе. В свою очередь, отмечу надёжного партнёра, компанию «Ситком», которая на рынке с 2007 года. Кроме усиления сотового сигнала, инженеры компании занимаются построением бесшовных Wi-Fi сетей и подключением к интернету загородных домов.

При самостоятельной установке репитера, особенное внимание нужно уделить мощности исходящего сигнала. Неправильная установка и настройка антенны может привести к большим штрафам со стороны контролирующих органов.

О базовых станциях, излучении и шапочках из фольги / ВымпелКом (Билайн) corporate blog / Habr

Очень часто случается, что как только на крышу жилого дома будет установлена антенна сотовой сети, тут же начинаются жалобы от жильцов. Бывают стандартные вроде «Начала болеть голова!», а бывают такие интересные как «Перестали рожать кошки», «Вымерли все тараканы» и даже «За мной начали следить!».

Ясное дело, во всём виновата новая штука. В ряде случаев из-за таких жалоб до непосредственного включения базовой станции не доходит, и смонтированные, но ещё не запущенные в работу антенны, приходится снимать и переносить.

Ниже я расскажу как излучает базовая станция и приложу расчёты.

Что опасно

Опасность радиоволн для организма человека исследована в данный момент не до конца, но исследования проводятся, прочитать про них можно, например, здесь в разделе «Как действует ЭМП на здоровье». В целом, если проанализировать исследования, становится понятно, что таки да, опасно!

Что делается для того, чтобы этой опасности избежать? В нашей стране есть стандарт, по которому, в частности, производится строительство базовых станций. В СаНПиН 2.1.8/2.2.4 написано, что предельно допустимая плотность потока энергии для частот, на которых работают наши БС (900, 1800, 2100 МГц) равна 10 мкВт/см², или же 0,1 Вт/м². Вот от этого числа и будем дальше отталкиваться при оценке.

Справедливости ради, стоит сказать, что во многих западных странах подобные нормы позволяют облучать местное народонаселение плотностью потока энергии на пару порядков выше, примерно по 1мВт/см², то есть 10Вт/м².

Оценка реального облучения

Итак, у нас есть число, выше которого прыгать нельзя ни в коем случае. Каким образом можно понять, будет ли излучение конкретно в вашей квартире/офисе выше или ниже этой величины?
Во-первых, что такое эта самая плотность потока энергии? Это сколько излучённой антенной энергии будет проходить через определённую площадь (см² в СаНПиНе). Если бы антенна излучала во все стороны одинаково, то вся энергия бы размазывалась по сфере вокруг антенны. Ну, такие антенны оператору сотовой связи особо не нужны, у нас чаще всего используются направленные секторные панельные антенны, которые излучают в определённом направлении (диаграммы направленности можно посмотреть в каталогах антенн производителей, например, здесь).

Вот типовая диаграмма направленности:

^{Горизонтальная (слева) и вертикальная диаграммы направленности в логарифмическом масштабе.}

^{Горизонтальная (слева) и вертикальная диаграммы направленности в обычном линейном масштабе.}

Ну а саму плотность потока энергии можно посчитать, если заглянуть в любую книжку по радиотехнике.

А теперь на примерах

Первым делом самый простой вариант – антенну поставили на доме напротив, что будет, если она смотрит прямо на вас, незащищённого ничем (даже шапочкой из фольги)?

У обычных антенн усиление в главном лепестке диаграммы направленности составляет, например, 18dBi (это 63 раза). На вход антенны, предположим, с БС идёт целых 40 Вт (редко такое используется, обычно не выше 20 Вт, но для оценки можно и преувеличить).

Тогда плотность потока энергии с расстоянием будет падать как на картинке:

Здесь синим – ограничения по СаНПиН. Получается, что на расстоянии 45 метров от антенны уже можно находиться хоть круглые сутки и, согласно санитарным нормам, это будет абсолютно безвредно для нашего здоровья.

Возьмём более реальный случай, когда БС устанавливается на доме напротив, но на пути между вами и антенной есть оконное стекло (в нём сигнал затухает на 4dB, то есть в 2,5 раза). Даже конкретизируем, возьму свой пример – дом через дорогу, на котором стоит БС, согласно Google Earth между ним и моими окнами 110 метров. В этом случае, получим, что ужиная, я получаю 0,0066 мВт/м². Это в 15 раз меньше, чем предельный уровень – можно смело есть, не прячась за холодильником!

Чаще бывает, что вас и антенну разделяет не стекло, а стена. В железобетонных стенах сигнал затухает ещё сильнее, чаще всего это примерно 15dB (почти 32 раза).

Это мы посмотрели, что будет, если антенну направили прямо на вас, то есть специально целились в вашу квартиру/офис.

Ещё чаще вы находитесь не в главном лепестке диаграммы направленности, где излучение максимально, а где-нибудь сбоку, там коэффициент усиления антенны уже заметно ниже 18dBi. В этих случаях, естественно, излучение будет ещё ниже, например:

Здесь проиллюстрирована довольно частая ситуация, когда антенна светит выше абонента, а он обслуживается нижними лепестками диаграммы направленности. В показанном направлении усиление антенны на 24dB (250 раз) ниже, чем по уровню главного лепестка.

Ну а теперь вернёмся к нашему примеру из самого начала: что если антенну установили на крыше вашего дома?

Тогда коэффициент усиления антенны в направлении квартиры на верхнем этаже будет равен примерно -5dBi (затухание в 3 раза), потолок даст затухание на 15dB (32 раза). Если посчитать, то получим, что кошки, которые перестали рожать и умирающие тараканы на расстоянии 2х метров от антенны получают по 0.0078 Вт/м², то есть немногим больше меня, ужинающего в 110 метрах от антенны.

Что это значит, кэп?

Если базовая станция у вас над головой на крыше — к вам не попадает почти ничего. С другой стороны, если вы решите полазить по крыше и повернуть на себя секторную антенну, а потом позагорать под ней, вас ждёт очень неприятный сюрприз.

Аааа! У меня фемтоточка на столе, что делать?

Если говорить о фемтосотах, про которые был разговор в одном из предыдущих постов, то их мощность не превышает 0.1Вт, что на 23dB ниже мощности рассмотренного нами примера. Также их характеризует омни-антенна, коэффициент усиления которой много меньше панельных антенн (порядка 2-3dBi). При таких расчётных значениях уже в 1м от фемтосоты уровень сигнала в 10 раз ниже норм по СаНПиН.

Параноикам на заметку

Не стоит обниматься со включённой базовой станцией. По крайней мере, продолжительное время — точно.
Не держите фемтосоту у себя на коленях и на рабочем столе. Гарантированно безопасное расстояние от неё до вас — 1 метр с любой стороны.
Категорически не стоит попадать в фокус РЛС на различных военных объектах: мощности там в разы выше.
Излучение от БС на соседнем доме в разы менее опасно сказывается на здоровье в сравнении с периодическим излучением китайской микроволновки (где бьёт изо всех щелей). Сравнимые по мощности факторы с излучением БС прямо на крыше над вами — это обычный домашний Wi-Fi и Bluetooth-гарнитуры.

О наших сотрудниках

Что касается наших сотрудников, то при плановых работах, когда они подходят непосредственно к антеннам и могут получить уже ощутимый вред — у нас принято отключать БС на время работ.

Выводы

Из изложенного выше можно понять, что практически любой реально осуществимый вариант установки антенн базовых станций является безвредным для человека (если верить СаНПиН). Если вспомнить о том, что 40 Вт мощности на антенну подаются очень редко, то на душе становится ещё легче. Плюс стоит вспомнить о нормах в большинстве западных стран, где опасный уровень начинается значительно выше.

P.S.: Могу рассказать в комментариях, как измерить плотность излучения у себя дома или в офисе.
Upd.: обещанное рассказал

Установка сотовых антенн – Руководство по эксплуатации и установке ретранслятора (репитера, усилителя сотовой связи)