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. 

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.

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.

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.

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 м² и более. Обычно используются с разветвленной сетью раздающих антенн и вспомогательных усилителей.

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.

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.

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.

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.

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.

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.