Как своими руками установить GSM-репитер

netmonВ этой статье мы рассмотрим различные вопросы по практике выбора и установки усилителей сотового сигнала

Как измерить уровень сигнала и определить частоты базовых станций

Чтобы измерить уровень сигнала, необходимо воспользоваться функцией Netmonitor. Присутствует она в любом телефоне. Мы для примера взяли телефон Samsung. Набрав код *#9999*0#, вы увидите экран с технической информацией. Стрелками влево/вправо необходимо выбрать страничку, пример которой вы видите на фото.

Колонка слева показывает номер радиоканалов. По ним мы определяем частоту и GSM-диапазон. Телефон показывает частоты только того оператора, чья sim-карта установлена в аппарат. В нашем случае – это МегаФон, московский регион.

Выглядит это так:

Частота канала Диапазон Примечание
1-124 GSM 900
512-886 GSM 1800 374 канала, втрое больше GSM 900
974-1024 E-GSM дополнительные 10 МГц слева от GSM 900

Для последнего диапазона не существует GSM-репитеров, однако почти все модели Picocell охватывают каналы 1016-1024 с чуть меньшим коэффициентов усиления. Мы подробно остановимся на этом ниже.

DownLink – канал связи от базовой станции к абонентам
UpLink – канал связи от абонентов к базовой станции

GSM 900 – UpLink 890-915 МГц, DownLink 935-960 МГц
Е-GSM — UpLink 880-890 МГц, DownLink 925-935 МГц
GSM 1800 – UpLink 1710-1785 МГц, DownLink 1805-1880 МГц

Таким образом, на нашем примере, видно, что телефон принимает сигналы от Мегафоновских базовых станций следующих стандартов: GSM 1800 (636, 632, 648 и 642 каналы) и E-GSM (1023 и 1015 каналы).

На рисунке ниже мы видим распределение сотовых операторов по GSM-каналам в Московском регионе:kanal

На рисунке хорошо видно – Мегафон имеет достаточно малый ресурс на частотах GSM 900 и самый большой на GSM 1800. Отсюда следует, что если в Москве в офисе Мегафон используется как корпоративный оператор, то лучше выбрать GSM-репитер диапазона 1800.

Ниже представлем формулы, по которым идет расчет частоты. По всей России частоты соответствуют номерам каналов, а принадлежность каналов сотовому оператору – рассчитывается индивидуально в каждой области.

GSM 900:
f(Uplink)=890+0.2*n, где n — номер канала
f(DownLink)=935+0.2*n

E-GSM:
f(Uplink)=880+0.2*(n-973),
f(DownLink)=925+0.2*(n-973)

GSM 1800:
f(Uplink)=1710+0.2*(n-511),
f(DownLink)=1805+0.2*(n-511)

В нашем случае данные формулы не несут никакого применения на практике.

Обслуживание одновременно семи разговаривающих абонентов производится одним GSM-каналом. Например, диапазон GSM 1800 преобладает в густонаселенных городах. Это связано с тем, что он может обслуживать наибольшее количество абонентов. Диапазон же GSM 900 используется везде. Его главный плюс – это радиус действия. В прямой видимости он достигает 35 км. В диапазоне 1800 – только до 8 км.

Сейчас рассмотрим данные из второй колонки на экране нашего телефона. Цифры из этой колонки показывается уровень сигналов, которые измеряются в дБм. Значения являются отрицательными, т. ч. значение -60 дБм, больше значения в -65 дБм.

dB

В нашем примере только 1023-ий канал находится в зоне «Уверенный прием на 4-5 палочек». Поэтому, если мы говорим об установке GSM-репитер, например, в загородном доме, то лучше выбрать репитер 1800. Ниже рассмотрим вопрос «Какую именно модель репитер нужно выбрать?».

1023 085
636 098
632 100
1015 100
648 101
642 101

Сразу уже можно определить, исходя из этих данных – какой необходим репитер: 900 или 1800. Для этого мы делаем замеры всех операторов, используя sim-карты каждого по очереди.

Улучшенный способ измерения уровня сигнала

Главное преимущество направленных антенн – большой коэффициент усиления, однако обычно базовые станции операторов оказываются в разных направлениях. Для точного измерения лучше использовать телефон с подключённой к нему внешней антенной. Переходник для внешней антенны без проблем можно приобрести на любом радиорынке. Обычно используется переходник для модема Yota Samsung SWC-U200.

Как ориентировать внешнюю антенну?

В случае, когда вам необходим только один оператор, к примеру, МТС, постарайтесь охватить несколько каналов. Т.е. в этом случае лучше охватить 2-3 канала с уровнем сигнала -60, нежели 1 канал с уровнем -50 и остальными -70. Если же есть необходимость в сигнале всех операторов, то требуется установка внешней антенны таким образом, чтобы сигнал на репитер шел примерно одинаковый со всех операторов. В ином случае радиус действия от внутренних антенн станет пропорциональным входящим сигналам.

То есть, если на вход идут сигналы от Мегафона -50, от Билайна -60 и от МТС -70, то на выходе внутренних антенн мы увидим примерно то, что показано на рисунке далее:range

Приступаем к выбору нужной модели GSM-репитера

Пример № 1:

rep

  1. Измерив уровень сигнала в точке, где предварительно принято решение об установке внешней антенны, выбираем самый мощны канал, к примеру, 72 дБм, а коэффициент усиления антенны – 11 дБм. Т.е. на выходе будем иметь сигнал (-72+11=+61 дБм). Однако лучше измерить сигнал с выхода антенны сразу, через переходник к сотовому телефону.
  2. Подсчитать потери сигнала в кабеле довольно просто. Любой кабель имеет радиочастотные характеристики, которые можно узнать на сайте производителя. Для примера, на кабеле 5D-FB длиной 100 метров теряется 20 дБ на частоте 900 МГц. Потери в кабеле больше, если частота сигнала выше. Наш случай – длина кабеля от репитера до внешней антенны – 10 метров. Считаем потери сигнала: если на 100 м = потери 20 дБ, то на наших 10 метрах потери сигнала составят 2 дБ.
  3. На вход репитера приходит сигнал -61 – 2 = -63 дБ.
  4. Проверяем коэффициент усиления репитера в технических характеристиках (у нас это Ку=70). Получается на выходе усилителя -63 + 70 = 7 дБм.
  5. На выходе антенны получается с выхода репитера 7, потери в кабеле = 2, Ку антенны = 7. То есть +7-2+7 = +12 дБм.

ВАЖНО!!! Не забывайте, что для каждого канала необходимо производить расчёты отдельно (если вы посчитали один канал, остальные считаются очень быстро).

Приблизительная площадь покрытия от внутренней антенны оценивается с помощью таблицы соответствия ватт и децибел при пятидесяти-омной нагрузке:

дБм Вт   дБм Вт
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

Мы получили +12 дБм, что соответствует 16 мВт. Для упрощения умножаем данные на коэффициент 4 и получается приблизительная площадь покрытия (16*4=64 м2) в открытом пространстве. В случае, если на месте установки присутствуют стены или перегородки, площадь может быть значительно меньше.

Например, GSM-репитер Picocell 900 SXA имеет по паспорту коэффициент усиления 70 дБ и мощность 100 мВт. Однако у нас выходная мощность получилась всего 5 мВт из возможных 100.

В системах GSM 1800 и UMTS2100/3G чтобы определить ориентировочную площадь покрытия, необходимо выходную мощность умножить на 3, так как в среде распространения при более высоких частотах происходит высокое затухание сигнала.
Вариант расчета получается довольно простым: имея на руках данные изначальной площади помещения, которую необходимо покрыть и сигналы базовых станций операторов, мы легко рассчитаем энергетический баланс системы и можем правильно выбрать нужную нам модель GSM-репитера.

Пример № 2: использование делителя неравномерного распределения мощности

rep2

В этой системе задействованы две внутренние антенны. Первая из них охватывает площадь 100 м2 (25*4), вторая – 200 м2 (50*4). Чтобы распределить сигнал, был выбран несимметричный делитель с боковым затуханием в 10 дБ, по прямой – 1 дБ.

Применяется это в двух случаях:

  1. Компенсация потерь на кабеле до дальней антенны в помещениях одинаковой площади;
  2. Рациональное распределение мощности сигнала в помещениях разных по площади.

Как усилить сигнал в E-GSM диапазоне

Изначально абсолютно все GSM-репитеры Picocell 900 не рассчитаны на E-GSM частоты. Однако частично его затрагивают в силу несовершенства фильтров. Примерно, как это может выглядеть, видно на рисунке ниже. У каждого репитера свой коэффициент усиления. На схеме представлена характеристика модель Picocell SXA 900.

graph

При значении Ку GSM-репитера равным 70:

1024-ый канал усиливается на 70 дБ;
1023-ий – на 69 дБ;
1022-ой – на 68 дБ;
и т. д.
Прочие каналы, вплоть до 1014-го, во внимание мы не берем.

Наши рекомендации

Когда будете выбирать репитер – главное не экономить на оборудовании. Антенны лучше брать с большими коэффициентами усиления, кабель – с большим сечением. Следуя этим нехитрым советам, можно самостоятельно выбрать и установить себе GSM-репитер.