Все-симки.ру 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)
А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.
https://www.youtube.com/watch?v=jGto6bfS94M
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.
Вредны ли для здоровья вышки сотовой связи
Давно доказан вред радиационного излучения для здоровья человека. Надо только разобраться, насколько высок риск получить облучение, находясь вблизи вышки и каковы его последствия.
По видам разрушительного действия радиации для организма выделяют два типа нарушения – физиологические и психологические.
Психологические – быстрая утомляемость, снижение уровня самоконтроля, неконтролируемые вспышки гнева.Физиологические – доказано влияние на все органы организма.
Со стороны сердечно-сосудистой системы – нарушения в работе сердечной мышцы, риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и как следствие возможность инфарктов и инсультов.
Со стороны центральной нервной системы – угнетение всех функций. Как следствие – беспричинные головные боли, упадок сил, постоянное желание спать, раздражительность.
Со стороны мочеполовой системы. У мужчин наблюдается развитие импотенции, ослабевают репродуктивные функции. У женщин нередко случаются выкидыши на ранней стадии беременности. У тех и других различные заболевания органов мочеполовой системы.
Появление или резкое обострение до этого вялотекущих, различных болезней хронического характера. У людей с аллергией, возможно, развитие бронхиальной астмы. Со стороны эндокринной системы возможен резкий гормональный сбой, заболевание щитовидной железы или обострение сахарного диабета.
Особой опасности подвержены беременные женщины и маленькие дети. Ребенок на ранней стадии развития восприимчив к радиации.
Вследствие облучения возможно развитие тяжелых патологий или спровоцированный выкидыш. У кормящих матерей излучение может спровоцировать изменения в составе грудного молока. А у малышей, потребляющих такое молоко, наблюдаются изменения в органах пищеварительной системы, нарушения нервной системы. Ребенок становится беспокойным, плохо спит.https://www.youtube.com/watch?v=WDKwSnThq7s
Все выше рассмотренные примеры касаются непосредственно людей, получивших большую дозу радиации. Относительно влияния баз сотовой связи нет единого мнения.
По крайней мере, Всемирной Организацией Здравоохранения не найдено каких-либо убедительных доказательств их вреда.
«На сегодняшний день нет каких-либо убедительных научных данных, подтверждающих, что слабые РЧ-сигналы, испускаемые базовыми станциями, приводят к неблагоприятным последствиям для здоровья», – таков последний вывод ВОЗ.
Не последнюю роль играет возраст. У молодых здоровых людей риск получить облучения ниже нежели, у пенсионеров или младенцев.
Как перестать бояться станций сотовой связи? бытовая физика в 8 карточках | юга.ру
Что делать, если доводы вас не убедили?
Если вы считаете, что базовые станции поблизости установлены неверно и их излучение вредит здоровью, надо обращаться в Роспотребнадзор. В случае, если ведомство обнаружит превышение допустимого уровня излучения и/или нарушения в установке, от операторов в судебном порядке потребуют изменений вплоть до демонтажа станций.
Если проверка обнаружит, что все нормы соблюдены, а электромагнитное излучение все равно вселяет страх, на ум приходит вариант с переездом подальше от базовых станций, где покрытие сигналом крайне слабое или отсутствует вовсе. Впрочем, каждый оператор («Билайн», «Мегафон», МТС, Tele2, Yota) показывает карты покрытий, которые говорят о том, что спрятаться от полей можно только в горах.
Но и это, скорее всего, не выход: практически весь земной шар покрывается сигналами гражданской спутниковой связи. От нее можно укрыться только в Антарктиде и в тех частях океанов, где наименее интенсивны судоходные маршруты (почитать об этом и посмотреть на карты можно здесь и здесь). К слову, речь только о коммерческой связи — о покрытии военных спутников можно только догадываться.
В совокупности источников излучения на планете так много, что скрыться от них вряд ли возможно, причем количество техники только растет. Ее влияние на здоровье изучается постоянно, но ученым недостаточно данных для статистики и вынесения каких-либо суждений. Дело в том, что многие технологии либо только появляются, либо прямо сейчас активно развиваются. Пока нет окончательных выводов, стороны могут трактовать данные в своих интересах: поставщики технологий будут уверять в их безопасности, тогда как зеленые не перестанут убеждать во вреде. Важно то, что доказательств нет ни у одной из сторон. Возможно, когда хотя бы два поколения проживет при развитой мобильной связи, о ее влиянии на здоровье появятся однозначные исследования.
Поскольку радиофобия имеет психическое происхождение, она не имеет прямой связи с реальным воздействием излучения. Наиболее сильный страх вызывают аварии на атомных электростанциях или применение ядерного оружия (почитать о преувеличении этих страхов можно здесь и здесь). Но часто радиофобию порождает боязнь и повседневной техники: телефонов, микроволновок, холодильников и, конечно же, станций сотовой связи.
В ответ на запрос Юга.ру Роспотребнадзор по Краснодарскому краю сообщил, что за 2022 год «поступило 193 обращения на неудовлетворительные условия проживания из-за негативного воздействия электромагнитного излучения <…> из них 21 обращение было обосновано». О действиях, предпринятых по обоснованным жалобам, в ответе Роспотребнадзора не сообщается.
В 2022 году московский Роспотребнадзор получил 629 жалоб на расположение сотовых вышек (в 2022 году — 502 жалобы, в 2022-м — 1123). За эти годы ведомство провело 924 проверки, по которым завели всего 184 дела, в их результате эксплуатация станций была приостановлена лишь в 20 случаях (около 10% от всех судопроизводств).
В отчете Роспотребнадзора отмечается: «По результатам замеров <…> только в 1-2% случаев поступивших жалоб на базовые станции устанавливаются превышения электромагнитного поля». Это позволило ведомству диагностировать у населения так называемую радиофобию и среди ее причин назвать слабую информированность: отсутствие открытых данных о размещении станций в городе и противоречивые данные о воздействии излучения от станций на человека.
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.
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).
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).
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;
Сотовая связь в самолете – топномер.ру
Прошли времена, когда в самолетах запрещали пользоваться мобильными устройствами на протяжении всего полета. Сейчас отключать гаджеты просят только во время взлета и посадки, и то далеко не на всех рейсах.
А многие авиакомпании и вовсе предлагают использовать услуги связи на борту! Они дают возможность звонить, отправлять СМС и даже выходить в интернет.
Разберемся, как работает сотовая связь в самолете. Рассмотрим, действительно ли она может повлиять на оборудование, какие авиакомпании предлагают такие услуги и во сколько вам обойдется доступ в сеть на борту.
Мобильная связь на борту самолета была запрещена в 1991 году, когда сотовые телефоны только начали распространение. С запретом выступила Федеральная комиссия по связи США.
Причиной этой инициативы стало то, что и сотовая сеть, и бортовые системы самолета работают при помощи радиосвязи. А значит, есть вероятность, что они начнут влиять друг на друга и создавать помехи в работе.
Если радиосигнал самолета начнет сбоить, могут возникнуть неполадки с радиосвязью с диспетчерской службой, с бортовым радаром и с другими внутренними системами самолета. Такие сбои могут поставить под угрозу безопасность полета.
Мнения специалистов по поводу этого запрета были неоднозначными. Бортовые системы хорошо защищены от внешних радиоустройств, и они работают на других частотах, которые не совпадают с частотными диапазонами телефонов.
Многие авиакомпании проводили свои тестирования, в результате которых при использовании сети в самолетах бортовые сервисы продолжали работать так же, как и с выключенными телефонами.
Несмотря на позитивные результаты исследований, в реальности сотовая связь все же оказалась опасной для полета.
В 2000 году произошла авиакатастрофа, которая была вызвана телефонным разговором во время перелета. Из-за простого звонка навигационные приборы и система управления начали сбоить, и в результате произошло крушение самолета.
С того дня и до сих пор на различных рейсах регистрируют инциденты, причинами которых становится сотовая связь. Но как тогда работает мобильная связь на борту самолета?
Обычно сотовая связь в самолете перестает ловить на высоте 3 км и выше. Это связано с тем, что радиосигнал, который передается антеннами, распространяется по местности горизонтально.
Излучение вверх ограничивается принудительно, потому что в воздухе нет постоянной потребности в мобильном соединении. Такой подход позволяет операторам получить более устойчивый сигнал на земле.
Чтобы обеспечить стандартную GSM-связь, в самолетах устанавливают компактные базовые станции. Они соединяются с наземными сетями с помощью антенн, вынесенных наружу. В результате в салоне ловит связь.
Такие станции помогают избавиться от главной проблемы сотовой связи в самолете — они сокращают расстояние до антенны. Чем дальше находится антенна, тем выше мощность сигнала, а значит, тем сильнее помехи для бортовых систем.
Когда антенна находится совсем рядом, риск сбоев исчезает.
GSM-станции работают на радиочастотах, которые никак не могут помешать функционированию полетных систем.
Главный недостаток этого метода заключается в стоимости. Чтобы оборудовать один лайнер такой системой, нужно потратить около миллиона долларов.
В 2009 году такой способ подключения предлагал МегаФон совместно с Аэрофлотом. Проект был закрыт спустя несколько лет из-за низкой рентабельности: оборудование стоило дорого, а пользовались услугами связи на борту нечасто.
Другой способ, который позволяет использовать услуги связи во время полета — это спутниковые сети. Самолет ловит сигнал и раздает его внутри салона при помощи Wi-Fi.
Этот метод позволяет выходить в интернет и звонить, хотя скорость подключения невысокая. На сегодня это самый распространенный способ, позволяющий использовать пассажирам услуги связи во время перелетов.
Первопроходцем по части связи на борту самолета стала компания Gogo. Она запустила раздачу интернета со скоростью 3 Мб/с, которая к тому же делилась на всех подключившихся к сети.
Смотреть видео с таким подключением было невозможно, интернет-серфинг тоже оказался некомфортным. Однако для проверки почты и мессенджеров такой скорости было достаточно.
Сейчас скорость подключения Gogo выросла до 10 Мб/с.
На данный момент этот сервис работает на борту авиакомпаний:
- Delta;
- United;
- Alaska;
- Virgin;
- Air Canada;
- American Airlines.
Летая их рейсами, вы можете подключить безлимитную месячную подписку за 60 долларов. Она рассчитана на людей, которые часто летают и нуждаются в услугах связи на время полета.
Еще один интересный вариант может предложить авиакомпания Emirates. Она дает в подарок 20 Мб на первые 2 часа подключения. Этого вполне достаточно, чтобы проверить почту или соцсети. А за следующие 500 Мб вам нужно будет заплатить всего 1 доллар.
Быстрый спутниковый интернет предлагают компании ViaSat и Global Eagle Entertainment. Здесь скорость подключения достигает 12 Мб/с на человека, и за него берется фиксированная оплата — 9 долларов в час. Цена трафика частично входит в стоимость билета, поэтому цены такие невысокие.
Впрочем, есть еще более выгодные предложения. Например, авиакомпании Norwegian и JetBlue предоставляют полностью бесплатный интернет на время полета.
Среди российских авиакомпаний доступ в сеть во время полета на данный момент предлагают только Аэрофлот.
Функцией связи оснащены лайнеры Airbus 330, Boeing 777, а также Boeing 747. Подключение происходит через Wi-Fi и появляется после набора высоты — от 3 км и выше.
Обратите внимание, что доступность связи во время полета у всех авиакомпаний в мире обеспечивается только после набора высоты авиалайнером.
Теперь вы знаете, от чего зависит, есть ли связь в самолете. Но какие действия нужно выполнить, чтобы выйти в интернет или позвонить во время полета?
Разберемся, как воспользоваться услугами связи на рейсах авиакомпаний, которые предлагают доступ в сеть.
Для того, чтобы воспользоваться интернетом во время полета, вам нужно подождать набора нужной высоты.
Обычно доступ к Wi-Fi появляется при достижении 3 км, но иногда самолету нужно подняться до 5 км или выше. Вы всегда можете уточнить у стюардессы, на какой высоте появится связь.
Когда необходимая высота будет набрана, вам нужно активировать на своем устройстве доступ к Wi-Fi. Оно автоматически найдет точку доступа в салоне и подключится к ней. Пароль не нужен.
После активации подключения вам нужно будет выбрать тарифный план, если выход в интернет платный.
Здесь вам могут предлагаться:
- Пакеты трафика с различным объемом;
- Безлимитный доступ на ограниченный отрезок времени;
- Ограниченный трафик на несколько часов.
Оплата услуги производится непосредственно на борту при помощи банковской карты.
Если вам выделяется пакет трафика, в большинстве случаев при его исчерпании доступ в интернет не ограничивается. Однако все потраченные Мб нужно будет оплатить отдельно при выходе.
Чтобы позвонить во время перелета, вам придется подключиться к спутниковой сети. Эта опция доступна у небольшого количества авиакомпаний и оплачивается по высоким ценникам, потому что звонок в полете всегда считается роумингом.
Также можно воспользоваться GSM-связью, если на борту лайнера установлена базовая станция. К сожалению, не все они поддерживают возможность звонков — часть настроена исключительно на раздачу интернета.
Третий вариант совершения звонков — вызов при помощи Wi-Fi. Для этого вам нужно оплатить доступ в интернет, а после разрешить звонки в меню настроек.
- Откройте настройки вашего устройства.
- Выберите пункт “Звонки” или “Вызовы”.
- Нажмите на раздел “Звонки по Wi-Fi”, поставьте галочку или потяните переключатель.
Если вы не нашли такой раздел в ваших настройках, скорее всего, ваше устройство не поддерживает эту возможность.
Последний способ, который позволит вам позвонить с телефона на борту самолета — это вызов при помощи мессенджеров. Для такого звонка используется только интернет-подключение.
Просто оплатите выход в интернет и смело звоните любым вашим контактам. Но имейте в виду — связь может пропадать, потому что аудиозвонки требовательны к скорости подключения.
Использование своего номера для звонков и интернета во время международных перелетов предлагают все операторы “большой четверки”. Преимуществом использования услуги от своего оператора в том, что оплата производится непосредственно с баланса сотового.
Однако стоит учесть, что доступность связи в полете зависит от доступности роумингового партнера, и соответственно авиакомпании. Именно поэтому рекомендуется уточнить доступность услуги перед путешествием.
Несмотря на доступность разных роуминговых партнеров, стоимость звонков отличается несущественно. В среднем стоимость минуты любого голосового звонка составляет порядка двухсот рублей, а дороже обойдутся звонки на номера операторов спутниковой связи.
Доступ к интернету предоставляется безлимитный, однако условия зависят от используемого оператора. Стоимость составит от 700 (билайн) до 1500 (МТС) рублей на сутки, и может быть доступен как полностью нелимитированный доступ (МегаФон), так и со скоростным ограничением после использования определенного лимита — до 200 МБ (Tele2).
Во время большинства перелетов вас попросят выключить свои мобильные устройства на время взлета и посадки.
Такое требование связано с тем, что в эти моменты бортовые системы максимально уязвимы, и даже малейшие помехи могут поставить под угрозу безопасность перелета.
Некоторые авиакомпании пошли дальше: они запрещают включать смартфоны и планшеты даже после того, как самолет наберет безопасную высоту. Чаще всего это связано с угрозой террористических актов. Так как взрывные устройства часто активируют дистанционно при помощи отправки сигнала на мобильное устройство, для перевозчика это лишь способ перестраховаться.
Тем не менее, ни одна авиакомпания не может запретить вам пользоваться мобильным устройством. Единственное, чего от вас вправе потребовать — активировать авиарежим на все время полета.
Все современные гаджеты оснащены этим режимом. Он может называться “В полете”, “В самолете” и так далее. Эта функция отключает радиочасть и делает ваш смартфон или планшет полностью безопасным на все время перелета.
С этим режимом вы можете пользоваться телефоном в самолете без ограничений — смотреть фильмы, слушать музыку, играть или делать записи в заметках.
Если же у вас старый телефон, который не поддерживает авиарежим, его в самолете придется отключить.
Ответ на вопрос, есть ли связь в самолете, когда ты летишь, во многом зависит от оборудования лайнера. Если в нем установлены базовые станции GPS или система спутниковой связи, во время полета вы сможете выходить в интернет и даже звонить.
Услуги связи на борту предлагаются далеко не всеми авиакомпаниями и стоят дорого.
Некоторые перевозчики предлагают выход в интернет бесплатно или по низким ценникам, но тогда стоимость подключения автоматически включается в цену вашего билета.
Использование спутниковой или GSM-связи, которую предлагает авиакомпания официально, не может навредить бортовым системам самолета. Если же такие услуги не предлагаются, лучше оставить устройство в авиарежиме на все время полета.
Физические особенности излучения сотовых вышек
Согласно нормам СаНПиН условно безопасным считается излучение при плотности потока энергии 0,1Вт на квадратный метр. Плотность потока – это количество энергии, проходящей через определенную площадь. Если бы антенны излучали по кругу, риск был бы минимален. Но подобное оборудование имеет направленность излучения.
У обычных антенн сотовой связи усиление с базовой станции (БС) до 20Вт.
С увеличением расстояния плотность падает, то есть, произведя все расчеты, получим безопасное расстояние от 45 метров.
Как вариант – антенна, установленная на крыше соседнего здания. Расстояние между домами по нормам не меньше 110 метров. Если учесть все факторы:
- расстояние больше безопасных 45 метров почти в 3 раза;
- препятствия в виде оконных стекол (гасит сигнал в 2,5 раза);
- бетонные стены зданий (затухание сигнала в 30 раз).
Еще один вариант – антенна на крыше вашего дома. Излучение от такого оборудования происходит только в стороны, а не вверх или вниз. Бетонные перекрытия прекрасно гасят сигнал.
А значит и жильцам дома не грозит получить облучение, если только они не гуляют по крыше вблизи антенны. Но для этого необходимо ограничить свободный доступ на крыши зданий, на которых размещено такое оборудование.Есть и плюс от размещения базовых станций – высокий уровень сигнала и высокое качество связи.
Высокочастотное магнитное излучение самих сотовых вышек намного больше, чем у передающих антенн. Именно поэтому не рекомендуется располагать такие объекты внутри жилых районов.
Обычно они выносятся за пределы населенных пунктов. Вокруг вышек образуется зона электромагнитного поля с высокочастотным магнитным излучением.
Концентрация сигнала происходит на верхней части конструкции и площадь покрытия находится высоко над землей. До поверхности доходит только малая доля радиационных частиц.
Не стоит забывать и о законах физики – рассеивание энергии прямо пропорционально площади квадрата. Чем больше площадь покрытия, тем меньше излучение на этой площади. В регламенте по установке вышек указано, что защитная зона вокруг базовой станции не должна быть меньше 25 метров плюс до 3 метров положенной зоны отчуждения.
Так что находиться за пределами тридцатиметрового рубежа безопасно для человека. И все-таки ученые настаивают на неуместности строительства таких установок вблизи многоэтажных зданий.
Шаг 1. выбор оператора
Выбор оператора в общем случае производится по многим критериям, в частности – стоимость услуг, наличие безлимитных тарифов, мощность сигнала и т. д. Здесь для простоты мы будем следовать только одному критерию – качество сигнала. Наиболее доступное описание параметров качества сигнала я нашел в статье на сайте известного производителя недорогого сетевого оборудования ZyXEL.
Для предварительного выбора оператора рекомендую пользоваться картами покрытия, представленными на официальных сайтах операторов большой тройки (3) (возможно, четверки или пятерки). Для удобства можно воспользоваться картой покрытия, ссылка на которую приведена на форуме.
Здесь приведены зоны покрытия четырех операторов на одной карте. Похоже, что этот сервис регулярно обновляется для поддержки в актуальном состоянии. Иногда можно найти карты отдельных регионов с зонами покрытия, которые составлены энтузиастами самостоятельно. Такие карты имеются, например, для Тульской области, для Северо-Запада России и ряда других регионов.
Итак, вы отметили координаты своей дачи на карте и сравнили с зонами покрытия всех операторов. Приведу реальный пример с форума.
Здесь использовалась карта с зонами покрытия четырех операторов, ссылка на которую есть на форуме. Примерное положение вышек можно оценить по зоне покрытия (см. рис.), расстояние до этого положения вычисляется с помощью сервиса, предоставляемого картой – на полной карте справа внизу есть кнопка с линейкой, она и позволяет определить расстояние до заданной точки. БС находится примерно в центре пятна.
Возможны пять вариантов расстояния от предполагаемого положения вышки 3G или 4G до вашей дачи:
1. Расстояние свыше 35-40 км. Вам нужно использовать спутниковый интернет.
- Расстояние в пределах 10-35 км. Как показывает опыт специалистов Антэкс, при наличии несложного рельефа удавалось установить интернет 3G на расстояниях в 30-33 км (тарелка диаметром 60-90 см с облучателем типа AX-2000 Offset, скорость до 6 Mb/s) и 23-25 км (4G LTE2600 с тарелкой 1,2 метра и облучателем AX-2600 Offset mimo, скорость около 10 Mb/s). Если рельеф не слишком благоприятный (от зоны Френеля остается 60%), то можно попытаться использовать сложные конструкции антенн (например, «кракозябру» от Р. Литвинова) или репитер и поймать 3G ближайшего оператора. О применении репитеров и увеличении дальности приема есть неплохая обзорная статья на сайте РИПИ.
- Расстояние от 5 до 10 км. Возможен уверенный прием 3G, если позволит рельеф.
- Расстояние менее 5 км до одного оператора. Возможен уверенный прием 3G и, возможно, 4G.
- Вы находитесь в зоне покрытия нескольких операторов. Выбор оператора определяется той сотовой вышкой, которая дает наиболее мощный сигнал.
Не будем рассматривать случаи 1 и 2, это достаточно экзотическая ситуация. Рассмотрим остальные случаи в следующем шаге.
Об ограничении дальности. Вот цитата из статьи на сайте РИПИ.
Что касается максимальной дальности до БС, которую можно достичь с помощью репитера или внешней антенны, то здесь все не так просто. Теоретически радиосвязь на высоких и ультравысоких частотах в условиях прямой видимости ограничивается кривизной земли, и при использовании возвышения или антенны установленной на мачте, можно достичь дальности 100 км.
Но практически дальность специально ограничивается аппаратурой БС. Как мы уже говорили, максимальная дальность GSM-голосовой связи ограничивается значением 35 км.
Шаг 5. усиление антенны
Наша цель – устойчивый прием интернет-сигнала желательно на достаточно высокой скорости. Для этого сигнал должен обладать некоторыми характеристиками, которые определяют это качество. В следующей таблице показаны различные значения параметров, которые соответствуют очень плохому (Cell Edge)
RSRP – это уровень (мощность) сигнала от базовой станции. Чем ближе значение этого параметра к нулю, тем более мощный сигнал ловит аппарат.
RSRQ – характеризует качество принятых пилотных сигналов. Чем этот параметр меньше по абсолютной величине, тем лучше сигнал.
SINR – это соотношение сигнал-шум. Т.е., если значение этого параметра 0 dB, значит уровень сигнала равен уровню шума, если же это значение положительное – то сигнал выше шума. Соответственно, отрицательное значение – сигнал ниже шума.
На этом шаге мы должны подобрать такой коэффициент усиления антенны, чтобы наш сигнал на клеммах модема попадал в зону хорошего или очень хорошего сигнала, т.е. чтобы параметры сигнала попадали в первые две строки таблицы.
Необходимо учесть, что измерять параметры сигнала нужно на высоте, на которой будет установлена антенна. Проще всего провести измерения методом “палки-веревки”, прикрепив к длинному шесту модем, соединенный с компьютером USB-удлинителем и подняв его на максимально возможную высоту (на какую получится по условиям вашей безопасности). Значения параметров наблюдаем в интерфейсе модема или в программе MDMA.
Получив данные о параметрах, мы прикидываем – сколько dbm и db нужно прибавить, чтобы попасть в заветную область. Число, которое нужно прибавить к RSRP для достижения нужного результата и будет отражать примерную оценку усиления вашей антенны. Следует прибавить к этому числу потери в кабеле (в зависимости от марки кабеля потери различаются).
Например, модем, поднятый на высоту 5 м показывает RSRQ -90 dbm. Мы предполагаем установить антенну на высоте 10 м и выполнить кабельный вход на второй этаж нашей дачи. По нашим прикидкам потребуется кабель длиной 5 м. Если выбрать кабель 5D-FB, то согласно таблице, потери в кабеле составят 1,5-1,6 db.
Добавим предполагаемые потери на разъемах и получим общие потери порядка 3 db. Мы хотим попасть на первую строчку таблицы, следовательно -75 (наше желание) = -90 (то, что мы имеем) -3 (потери) усиление антенны. Таким образом, КУ=-75 90 3=18 db. Учитывая, что антенна будет установлена в два раза выше, чем модем, что добавляет мощность сигналу, вполне можем остановить свой выбор на антенне с КУ=14 Дби.
Высота установки антенны в основном диктуется рельефом местности и препятствиями на пути сигнала. Если вы вернетесь к шагу 2, то можете уточнить высоту установки.
Теперь мы готовы выбрать антенну, исходя из требуемого усиления и диапазона частот.