Еще пару лет назад об интернете у себя на даче никто и не мечтал, а сейчас благодаря сотовым операторам и технологии 3G это уже повседневная реальность. Но, к сожалению, беспроводные технологии имеют некоторые недостатки, такие как сложность прохождения радиосигнала через лесную полосу, сложный рельеф местности и другие препятствия. Как решить эту проблему?

Для начала мы по тестируем 3G модем и выясним - при каком уровне сигнала получим какую скорость интернета. В нашем примере будет рассмотрен самый быстрый 3G модем на момент написания статьи (февраль 2013 г.) - это модель Huawei E392.

При -75 дБм мы получили скорость:

При -81 дБм:

При -91 дБм:

При - 100 дБм:

А при уровне сигнала -105 модем вовсе отказался подключаться к сети!

В этом опыте мы наглядно видим, что скорость интернета явно зависит от уровня сигнала.

Также надо понимать, что при одних и тех же исходных условиях - уровень сигнала и модель 3G модема у всех абонентов в разных местах будет разная скорость! Скорость интернета также зависит от пропускной способности базовой станции сотового оператора, т.е. каким образом она подключена: по радиоканалу или оптическому волокну. Еще скорость зависит от количества абонентов. Например, БС оператора на выходе выдает 100 Мбит/сек. В какой то момент времени интернетом пользуются 20 человек и соответственно скорость будет 100/20= 5 Мбит/сек на одного абонента. В свою очередь, если интернетом будут пользоваться 50 абонентов в округе, то скорость каждому будет не более 2 Мбит/сек. В большинстве случаев многие замечают, что скорость 3G интернета после обеда начинает медленно падать и пик падения наблюдается вечером, когда нагрузка интернет трафика на сотовые сети является максимальной.

Антенна 3G

Любая антенна - это пассивный усилитель сигнала!

Рассмотрим самый распространенный случай - подключение 3G модема через антенну, которая ставится на крышу загородного дома. Далее от этой антенны сигнал ведется по коаксиальному кабелю 50 Ом в помещение к модему, который в свою очередь включается в компьютер, ноутбук или WiFi роутер.

В целом схема выглядит таким образом:

Частым явлением бывает, что 3G сигнал на крыше дома есть, а в помещение из-за сложности распространения радиоволн вовсе не попадает.

Рассмотрим обычный случай - на крыше дома от базовой станции приходит сигнал с уровнем -97 дБм. Если мы поставим антенну AL-800/2700-8 с коэффициентом усиления 8 дБ, то на вход модема придет сигнал с уровнем - 92 дБм, т.к. на кабеле и переходнике к модему теряется приблизительно 3 дБ (потери в кабеле зависят от его длины и от маркировки). Исходя из нашего предыдущего опыта по замеру скорости интернета, получаем скорость 1.8 Мбит/сек. А если мы поставим в качестве антенны AP-1900/2700-17 с коэффициентом усиления 17 дБ!, то на вход модема придется сигнал -83 дБм, что соответствует скорости 7.7 Мбит/сек.

Если на крыше дома сигнал от -85 дБ и выше, то достаточно будет антенны с КУ = 7 -10 дБ. При этом надо помнить, что при плохих погодных условиях надо иметь некий запас.

Еще раз напоминаю, что в каждом случае скорость будет индивидуальная. И может оказаться гораздо меньшей, из-за низкой пропускной способности базовой станции сотового оператора.

Активный усилитель 3G сигнала

Теперь рассмотрим применение активного усилителя ТАУ-2000. Схема подключения выглядит так:

Описание

DB (дБ) - децибел (русское обозначение: дБ; международное: dB) выражает отношение двух значений энергетической величины выраженное в десятичным логарифмом этого отношения.

Децибелы принято использовать для измерения или выражения отношения одноимённых энергетических величин, таких как мощность, энергия, интенсивность, плотность потока мощности, спектральная плотность мощности и т. п., а также силовых величин, таких как напряжение, сила тока, напряженность поля, звуковое давление и т. п. Часто в качестве одной из величин отношения (в знаменателе) выступает общепринятая исходная (или опорная) величина. Тогда отношение, выраженное в децибелах, принято называть уровнем соответствующей физической величины (например, уровень мощности, уровень напряжения и т. д.)

P(dB) = 10 lg (P1/P2)

Применение такой единицы измерения отношений, позволяет заменить умножение/деление на сложение/вычитание при подсчете усиления/ослабления.

DBm (дБм). Иногда удобно какую либо величину принять за эталон (нулевой уровень) и относительно ее измерять уровень уже в децибелах. Так, если принять за нулевой уровень - 1мВт и относительно его измерять, то появляется такая единица измерения как дБм (1мВт = 0 дБм). Она уже имеет вполне весомый физический смысл, в отличии от безличных децибелов, dBm - это мера мощности. В ней измеряют уровень слабых сигналов, чувствительность приемников, мощность передатчиков и т.п. Например уровень мощности 5·10-8 мВт соответствует -73 дБм.

DBi (дБи). dBi (русское дБи) - изотропный децибел (децибел относительно изотропного излучателя). Характеризует коэффициент направленного действия (а также коэффициент усиления) антенны относительно коэффициента направленного действия изотропного излучателя. Как правило, если не оговорено специально, характеристики усиления реальных антенн даются именно относительно усиления изотропного излучателя. Эталонная антенна, так называемый изотропный излучатель - идеальная антенна, диаграмма направленности которой представляет собой сферу, коэффициент усиления которой равен единице и КПД которой равен 100%. Излучение сигнала таким излучателем происходит с равномерной интенсивностью во все стороны. Такой антенны в природе не существует, это виртуальный объект, однако, очень удобный в качестве эталона для измерения параметров реальных антенн. Существует еще одна единица: dBd - здесь за эталон принят полуволновой диполь. Однако, использование dBi предпочтительнее (и чаще всего именно его и используют, иногда даже пишут дБ, но подразумевают дБи), т.к. в этом случае проще расчет энергетического баланса трассы радиосвязи. dBi - это относительная единица, ничем по сути от простого децибела не отличима, кроме определения эталона, относительно которого и идет отсчет.

Коэффициент усиления антенны определяет, насколько децибел плотность потока энергии, излучаемого антенной в определенном направлении, больше плотности потока энергии, который был бы зафиксирован в случае использования изотропной антенны. Коэффициент усиления антенны измеряется в так называемых изотропных децибелах (дБи или dBi).
Так, если коэффициент усиления антенны в заданном направлении составляет 5 dBi, то это означает, что в этом направлении мощность излучения на 5 дБ (в 3,16 раза) больше, чем мощность излучения идеальной изотропной антенны. Естественно, увеличение мощности сигнала в одном направлении влечет за собой уменьшение мощности в других направлениях. Конечно, когда говорят, что коэффициент усиления антенны составляет 5 dBi, то имеется в виду направление, в котором достигается максимальная мощность излучения (главный лепесток диаграммы направленности).

Зная коэффициент усиления антенны и мощность передатчика, нетрудно рассчитать мощность сигнала в направлении главного лепестка диаграммы направленности. Так, при использовании беспроводной точкой доступа с мощностью передатчика 20 dBm (100 мВт) и направленной антенны с коэффициентом усиления 10 dBi мощность сигнала в направлении максимального усиления составит 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm (1000 мВт), то есть в 10 раз больше, чем в случае применения изотропной антенны.

При самостоятельном выборе усилителей сотовой связи и антенн - одними из первых встают вопросы об уровне сотового сигнала , принимаемого в Вашем помещении и об используемом стандарте сотовой связи

Современные смартфоны на базе самых популярных ОС IOS (iPhone) и Android (Samsung, HTC) - помогут Вам ответить на них!

1. Как измерить сигнал GSM

1.1 Как измерить сигнал GSM на iPhone?

*3001#12345#*

Шаг 2. - числовое значение -86 в верхнем левом углу показывает уровень сигнала GSMв дБм (децибел на миливатт)

Значок E (EDGE) или G (GPRS) - говорит о том, что Ваш телефон находится в сети GSM, а не в сети 3G

Шаг 3. - нажимаем меню GSM Cell Environment -> GSM Cell info -> Neighboring Cell -> выбираем 0-й канал. Запишите или сделайте скриншот цифры напротив ARFCN (это номер рабочей частоты)

Частоты с 1 по 124 GSM 900

Частоты с 512 по 885 - это диапазон частот стандарта GSM 1800

Частоты с 974 по 1023 - это диапазон частот стандарта E-GSM 900

*3001#12345#* .

1.2 Как измерить сигнал GSM на Samsung с OC Android?

Шаг 1. Фиксируем телефон в сети GSM - зайдите в меню "Настройки/Беспроводные сети/ Мобильные сети" и отключите поддержку 3G выбрав пункт "Только сети 2G"

*#0011#

Если Ваш телефон Samsung Galaxy

Шаг 3. Проверяем уровень сигнала GSM - числовое значение -94 в строке RxPwr показывает уровень сигнала GSMв дБм (децибел на миливатт).

Шаг 4. Проверяем диапазон GSM 900 или 1800 - в верхней строке указан стандарт GSM - в данном случае GSM1800. Напротив параметра T будет указан номер рабочей частоты GSM - в данном случае 549 частота

Частоты с 1 по 124 - это диапазон частот стандарта GSM 900 . Выбирайте репитеры GSM900 и антенны GSM900

Частоты с 512 по 885 - это диапазон частот стандарта GSM 1800 . Выбирайте репитеры GSM1800 и антенны GSM1800

Частоты с 974 по 1023 - это диапазон частот стандарта E-GSM 900 . Выбирайте репитеры E-GSM900 и антенны E-GSM900

2. Как измерить сигнал 3G?

2.1 Как измерить сигнал 3G на iPhone?

Шаг 1. Открываем скрытое инженерное меню iPhone - наберите номер телефона *3001#12345#*

Шаг 2. Проверяем уровень сигнала 3G - числовое значение -95 в верхнем левом углу показывает уровень сигнала 3Gв дБм (децибел на миливатт)

Значок 3G (UMTS) или H (HSDPA) - говорит о том, что Ваш телефон находится в сети 3G, а не в сети GSM

Шаг 3. - нажимаем меню UMTS Cell Environment -> Neighbor Cells -> UMTS Set -> выбираем 0-й канал. Запишите или сделайте скриншот цифры напротив Downlink Frequency (это номер рабочей частоты)

Частоты с 2937 по 3088 - это диапазон частот стандарта 3G-UMTS 900 . Выбирайте репитеры GSM900 и антенны GSM900

Частоты с 10562 по 10838 - это диапазон частот стандарта 3G-UMTS 2100

Как отключить режим инженерного меню на iPhone?

Повторно набираем номер телефона *3001#12345#* .

Далее нажимаем пальцем на цифры уровня сотового сигнала в левом верхнем углу и переключаемся в режим стандартного показа уровня сотового сигнала. После чего нажимаем кнопку Home и выходим из инженерного меню.

2.2 Как измерить сигнал 3G на Samsung с OC Android ?

Шаг 1. Фиксируем телефон в сети 3G - зайдите в меню "Настройки/Другие сети/Мобильные сети/Режим сети" и включите поддержку 3G выбрав пункт "Только WCDMA"

Шаг 2. Открываем скрытое инженерное меню Android - наберите номер телефона *#0011#

Если Ваш телефон Samsung Galaxy и не удается зайти в меню - попробуйте варианты: вариант 1 - *#32489# ; вариант 2 - *#*#7262626#*#* ; вариант 3 - *#*#4636#*#* .

Шаг 3. Проверяем уровень сигнала 3G - числовое значение -86 параметра R показывает уровень сигнала 3Gв дБм (децибел на миливатт).

Шаг 4. Проверяем диапазон 3G 2100 или 900 - напротив параметра Rx CH будет указан номер рабочей частоты 3G - в данном случае 10638 частота, что говорит о том, что это стандарт 3G-UMTS 2100

Частоты с 2937 по 3088 - это диапазон частот стандарта 3G-UMTS 900 . Выбирайте репитеры GSM900 и антенны GSM900

Частоты с 10562 по 10838 - это диапазон частот стандарта 3G-UMTS 2100 . Выбирайте репитеры 3G 2100 и антенны 3G 2100

Шаг 5. Проверяем уровень сигнала 4G (LTE)

Если ранее был выбран режим сети LTE и телефон автоматически работает в режиме LTE

Телефон отобразит номер полосы частот, на которой он работает, в данном случае Band7 (2600МГц) Уровень сигнала -78дБ

Band 3 (1800 МГц)

Band 7 (2600 МГц)

Band 20 (800 МГц)

Band 38 (2600 МГц)

По сути, для измерения уровня шума нужен микрофон и специальная программа-анализатор. На ноутбуке, планшете или смартфоне есть микрофон. К стационарному компьютеру можно подключить внешний микрофон. Осталось скачать программу-анализатор.

На компьютере можно измерить уровень шума бесплатной программой Decibel Reader. Также шумомеры есть во многих звукозаписывающих программах. Например, Audacity.

На смартфоне или планшете микрофон, как правило, хуже, чем внешний микрофон, подключенный к компьютеру. Но и с ним можно провести достаточно точный замер уровня шума. Калибровка с профессиональными приборами показывает, что точность измерений на смартфоне может отличаться от профессионального оборудования всего на 5 децибел. Так что мобильными приложениями для оперативной работы пользуются даже специалисты по шумовой диагностике.

– одно из приложений с функцией шумомера. Обратите внимание, что измерения не в дБА, а в дБ.

«Обычный» децибел – это дБ, единица звукового давления. Но наше ухо по-разному воспринимает давление звуков разной частоты. Чтобы шумомер показывал реальный уровень шума, который слышит человек, в нем должен быть так называемый частотный фильтр А. С ним дБ превращается в тот самые дБА.

В приложении Smart Tools нет частотного фильтра, но и без него можно получить общее представление об уровне шума.

Другие приложения для измерения уровня шума:

• MacOS : Decibel 10th, Decibel Meter Pro, dB Meter, Sound Level Meter
• Android : Sound Meter, Decibel Meter, Noise Meter, deciBel
• Windows : Decibel Meter Free, Cyberx Decibel Meter, Decibel Meter Pro

Важный момент:

в специализированных шумомерах (даже самых простых) параметры микрофона и обработчика сигнала согласованы. В смартфоне этого нет, поэтому точность измерения мобильным приложением всегда будет ниже, чем специальным прибором.