Начало исследования

Итак. Все мы знаем, что существует достаточное количество стандартов как мобильных, так и локальных сетей. Самым распространенным стандартом локальных сетей является стандарт IEEE 802.11 (а, b, g, n и другие). У мобильных сетей- стандарт GSM-900 или GSM-1800 для Европы и Азии; GSM-850 и GSM-1900 для Африки и Америки. В этих стандартах используется показатель уровня принимаемого сигнала RSSI (received signal strength indicator ). Он измеряется приемником по логарифмической шкале в децибелах (dBm). Однако в большинстве смартфонов на платформе Android используется другая система показателя уровня принимаемого сигнала - ASU. Если смотреть на градацию ASU и привычную всем RSSI, то получаем следующее соответствие:

0-1 ASU соответствует менее -110dBm RSSI , то есть возможно даже отключение сигнала.
2-3 ASU соответствует отрезку от -110 до -105 dBm RSSI , то есть очень слабый сигнал, так сказать «на грани отключения».
4-5 ASU соответствует отрезку от -105 до -95 dBm RSSI , то есть слабый сигнал, так сказать «пограничная зона».
6-7 ASU соответствует отрезку от -95 до -85 dBm RSSI , то есть уверенная связь на улице и транспорте.
Более 13 ASU соответствует нормальной связи в зданиях, то есть менее -75 dBm RSSI.

Однако, как оказалось, разные смартфоны по-разному определяют уровень сигнала в одном и том же помещении. Постараюсь сейчас это доказать.

Эксперимент и результаты

Все результаты полученных данных в dBm. По полученным данным я постаралась сделать диаграмму покрытия, с обозначением точек проведения измерений.

Смартфон участвующий в исследовании: Alcatel onetouch idol 3, версия Android 5.0.

Все результаты полученных данных измеряются в dBm.

Смартфон участвующий в исследовании: Nexus 5, версия Android 6.0.

Проверка уровня сигнала проходила с помощью одной и той же программы.

Выводы

В итоге посмотрев на диаграмму покрытия, я поняла, что да: и лифтовые шахты, и разводка розеток повлияли на мои сигналы. Правда кроме этого, нет нигде базовых станций, что тоже негативно сказалось на уровне сигнала.

В ходе данного эксперимента было доказано, что разные смартфоны с разными версиями Android по-разному воспринимает уровень передаваемого сигнала в одних и тех же условиях. И хотя количество опытов, проведенных с Nexus 5, было меньше, чем с Idol 3, полученный результат подтверждает различный уровень приема сигнала.

Вспомогательные материалы

В деревнях до настоящего момента времени выделенной линии интернета в большинстве случаев нет. Бывает, интернет можно подключить через ADSL линию, у кого есть подключенный стационарный телефон.

В большинстве случаев все деревенские жители России подключаются к интернету с помощью модемов 3G. И чем дальше деревня, тем хуже не только интернет 3G , но и обычная сотовая связь.

Для улучшения качества связи используются следующие принципы усиления:

1. С помощью антенны.
2. С помощью антенны и усилителей.
3. С помощью нескольких антенн и нескольких усилителей.

Существуют готовые комплекты, но, прежде чем их покупать, необходимо определить что усиливать и каким образом. Иногда достаточно одной антенны, а иногда нет.

Нужно точно знать, в каком диапазоне передается 3G сигнал выбранного оператора связи, и где границы этого сигнала. Для проверки уровня сигнала подойдет обычный сотовый телефон или анализатор спектра.

Проверяем уровень сигнала

Прежде чем что-либо усиливать необходимо что-то поймать. Определяем диапазон рабочих частот голосовой связи и интернета. На изображении выше проиллюстрирован весь спектр задействованных частот: телевизионного сигнала, wi-fi, DECT, GSM, LTE и др. Важно понять в каком диапазоне базовая станция в проверяемой точке передается интернет. Он может передаваться в стандарте UMTS 900 и UMST 2100.

В России 3G сигнал имеет свой стандарт: UMTS 900 и UMST 2100.

Все смартфоны и 3G модемы работают используя оба данных стандарта. В городах из-за малого радиуса покрытия, но более высокой скорости передачи сигнала и стабильности работы при большом количестве подключений, используют стандарт UMTS 2100.

Портативный анализатор спектра SPECTRAN HF-6060 V4, с помощью которого определяют направление антенны

Если вы не монтажная организация, специализирующаяся на установке 3G бустеров для разового подключения можно воспользоваться телефоном с поддержкой 3G. Активируем в нем встроенную функцию Netmonitor.

Как это сделать на вашем телефоне поищите в интернете. Приведу наиболее распространенные коды.

Когда входим в инженерное меню появляется различная информация, например, уровень громкости, зарядки АКБ, IMEI, wi-fi, статистики использования телефона. Не рекомендую менять значения.

Не можете найти нужные параметры, воспользуйтесь другим телефоном. В итоге вам нужно определить параметр Rx CH. Первое значение обведенное красной рамкой показывает в каком диапазоне принимается сигнал. Если значение в пределах 10562-10838 – это UMTS 2100, если в пределах 2937-3088 – UMTS 900. Определив диапазон работы, можно безошибочно выбирать усилитель 3G-сигнала, например, качественные Picocell 900 или Picocell 2000.

Желтая рамка показывает уровень приема 3G сигнала. Имея постоянно изменяющиеся динамические параметры уровня сигнала, ищем точку лучшего приема. Чем меньше, тем лучше. В идеале антенну лучше ставить повыше на крышу, но можно найти точки уверенного приема внутри дома.

Подбор оборудования

Если вы находитесь в зоне приема, возможно достаточно установки хорошей антенны с большим коэффициентом усиления. Например, антенна AP-1900/2700-17 с коэффициентом усиления 17 дБ, но узкой диаграммой направленности. Подойдет в том случае, если рядом с вами установлена одна базовая станция и других потребителей сигнала рядом нет.

Направленная антенна AP-1900/2700-17 для усиления сигнала сотовой связи

Фантастический результат показывает антенна марки AO-2000-11 — с высоким КУ=11 дБ и круговой диаграммой направленности. Работает по принципу поставил и забыл. Преимущество ее заключается в принципе работы. Она может ловить сигнал сразу от нескольких базовых станций, что значительно сказывается на скорости работы интернета. Не нужно искать направление сигнала.

Всенаправленная антенна, модель AО-2000-11 для усиления 3G сигнала

Практически в 80-95% случаев, когда 3G сигнал хоть как то ловиться, достаточно к антенне прикрутить 3G усилитель-ретранслятор ТАУ-2000 производителя Picocell, и вы будете ловить стабильный 3G/4G сигнал.

Для предотвращения потери сигнала между антенной и усилителем рекомендую использовать кабель с большим поперечным сечением, наконечники которого обжаты промышленным способом или специальным инструментом.

Кабель 5D/FB PVC с разъемом N-типа (вилка)

Готовые комплекты

Когда вы точно будете знать какого типа усилитель вам приобретать и нужен ли он вообще можно приступать к покупке оборудования. Если в вашем городе нет розничных точек продаж, купите в интернет-магазинах или у производителя оборудования напрямую.

Комплекты могут быть нескольких видов:

• без усилителя;
• с усилителем;

Схема подключения оборудования для усиления 3G сигнала по всему дому

Рассмотрим комплекты без усилителей. В состав таких комплектов входит антенна, провод. Удобно, если у вас есть модем или роутер, тогда затраты на усиление 3G/4G сигнала будут минимальны. Комплект из провода и антенна вам обойдется от 5 000 рублей.

Антенны подбираются исходя из местности, количества и расстояния до базовых станций. Всегда этот комплект можно нарастить усилителем, итоговая цена оборудования вырастет, как и качество принимаемого сигнала.

Схема подключения комплекта антенны с усилителем ТАУ-2000 и wi-fi роутером

Антенну можно использовать любую, в том числе и приведенные при подборе оборудования, а вот модем лучше купить Huawei E392, правда цена его начинается от 3200 рублей.

Посмотрите краткое видео всего изложенного в статье, если кому интересны тонкости переходите на сайт, указанный в видео-ролике.

И напоследок поделюсь наблюдением: покупайте антенну и оборудование в специализированных магазинах, а не в салонах сотовой связи то, что там продают не работает.

Антенна Connect сделана для красоты интерьера. Полезность этого устройства сомнительно. Использовать можно лишь в качестве удлинителя для модема

Задавайте вопросы, если что-либо непонятно. Удачи с покупками.

Вы хотите приобрести телефон с наилучшим уровнем приема?

Возможно, вы живете в районе с низким уровнем сигнала мобильной сети и хотите быть уверенными в том, что вы приобретаете телефон, наилучшим образом поддерживающий прием сигнала? Ваши опасения не беспочвенны, поскольку многие приобретают телефоны и заключают долговременные контракты с операторами и только потом выясняется, что у их оператора нет зоны покрытия мобильной сети там, где они живут.

В данной заметке мы расскажем вам, что делать.

Важно ли наличие у телефона антенны для обеспечения наилучшего приема?

Уверенный прием сигнала сети на вашем мобильном зависит от многих факторов. Наиболее важным является размер антенны, установленной на вашем телефоне. Старые телефоны стандарта GSM снабжались длинной антенной, установленной на одном из торцов. Это позволяло обеспечить прекрасный прием, поскольку длинная приемная антенна возвышалась над головой владельца. Однако по мере того, как телефоны становились меньше, производителям пришлось сократить и размеры их антенн. Разумеется, это привело к проблемам с приемом сигнала, и им пришлось изобретать что-то для того, чтобы бороться с этим. Инженерам успешно удалось разработать технологии цифровой обработки сигнала для обработки сигналов с целью достижения уверенной связи между базовыми станциями операторов и мобильными телефонами, при этом постоянно повышая скорости передачи. Однако сигнал по-прежнему сначала должен достичь телефона, а маленькие антенны в современных смартфонах этому не очень способствуют.

Так у какого телефона самая большая антенна?

Эффективность антенны у разных моделей современных смартфонов не сильно различается. Они не предназначены для жителей деревень и тех, кому не повезло оказаться в "мертвой зоне" приема. При покупке телефона следует учитывать другие факторы.
В первую очередь, следует посмотреть, какие операторы сотовой связи располагают базовыми станциями неподалеку от вас: http://www.netmonitor.ru . Не следует подключать услуги случайного оператора в надежде, что их зона покрытия охватывает ваше расположение. На веб-сайтах всех операторов приводятся области их зон покрытия и даже карты расположения базовых станций в каждой стране.
Кроме того, выясните у своих соседей, довольны ли они уровнем обслуживания, и выясните наличие зоны покрытия в вашем районе у ближайшего оператора. Иногда они даже могут предложить вам пробное бесплатное пользование их услугами.
Выбирать желаемую модель мобильного телефона следует только выяснив, что в вашем регионе существует зона покрытия мобильной связи определенного оператора.

Если ваш телефон ловит сигнал только во дворе или на крыше, можно использовать наши ретрансляторы , которые усиливают все доступные сигналы у вас дома, обеспечивая наилучший прием.

Замечания и примечания:
В Дании был (некоторое время назад) проведен эксперимент, в ходе которого тестировалась работа нескольких сотен мобильных телефонов стандарта 900 МГц в сельской местности (исходя из предположения, что в сельской местности чаще всего будет доступен сигнал стандарта 900 МГц, как самый распространенный). Результаты, показанные мобильными, были расположены в зависимости от среднего качества приема и передачи.

В салонах мобильной связи, а также на многочисленных форумах в Интернете достаточно часто обсуждается вопрос о выборе наиболее чувствительной модели сотового телефона. Участники спора, отстаивая преимущества их любимой модели, делятся на несколько лагерей. В дискуссии они опираются на результаты своих личных наблюдений и на собственный опыт.

Разные модификации телефона имеют разную чувствительность приемников. Способность устойчиво принимать сигнал при довольно низком его уровне на входе приемника у них разная. Причина состоит в отличающих друг от друга допусках на размеры деталей, параметрах комплектующих, качестве сырья. Даже разные экземпляры одной модели, использующие одинаковые микросхемы, могут разниться, хотя не существенно.

Определенные в сотовой связи стандарты задают уровни сигнала на входе приемника, при которой связь с телефоном является устойчивой. При более низких уровнях сигнала качество приема телефона не гарантируется. Понятно, что при пониженной мощности передатчика телефона приемник базовой станции не может обеспечить качественный прием и обработку сигнала. Поэтому предъявляются определенные требования и к выходной мощности передатчика, а также допустимые отклонения ее значения от нормы.

Антенна является важным элементом прямого и обратного канала связи.

Некоторые пользователи, не уделяя должного внимания антенне, заменяют ее антенной телескопической, меньшего размера, украшенной различными, декоративными элементами, мерцающей огоньками. При этом упускаются из виду ее функциональные характеристики. Много информации и отзывы по этому поводу можно найти на всевозможных форумах Интернета и интернет-магазинах тарифов сотовой связи, например www.corporacia.ru. Кстати, здесь же, на сайте www.corporacia.ru вы можете прочитать и об интересных предложениях, в частности, о красивых номерах Билайн, Мегафон, МТС и советы тех абонентов, кто успешно ими пользуется.

За последнее время антенны сильно видоизменились. Их делают в виде небольшого выступа на корпусе или встраивают внутрь. Нужно ознакомиться с инструкцией, выяснить, где расположена антенна, иначе она может сыграть с вами злую шутку. Нередко случается видеть, как говорящий по телефону держит аппарат таким образом, что антенна оказывается закрытой пальцами. Рука способна ослабить принимаемый и передаваемый сигнал в 10 раз путем его поглощения. Чтобы снизить поглощающее влияние рук, туловища и головы можно использовать гарнитуру hands free, которая позволяет держать аппарат на расстоянии. Наблюдая за индикатором, можно найти и поддерживать положение телефона для наилучшей связи.

Чтобы автоматически управлять работой телефона в сотовой связи, нужна информация об уровнях сигналов базовых станций, которые способен принимать аппарат в месте его нахождения. Телефон находится в состоянии ожидания вызова и выбирает ту базовую станцию, с которой в данный момент у него оптимальные условия связи. Во время разговора есть возможность переключиться на станцию с лучшей связью.

Телефон способен измерять уровень мощности входного сигнала на частотах, указанных в системе. При этом стандарты предусматривают ошибку измерения в условиях жары, мороза.

Трудно назвать комфортными реальные условия работы телефона. В результате влияния различных факторов сигнал, принимаемый аппаратом, представляет собой совокупность множества отраженных от различных предметов сигналов. Они достигают антенны со случайными значениями фазы и амплитуды, которые трудно спрогнозировать. Так как условия распространения для разных составляющих изменяются, соответственно изменяются амплитуда и фаза результирующего сигнала. Это явление называется замиранием. В диапазонах частот, которые используются в сотовой связи, даже весьма незначительное перемещение антенны может с течением времени привести к значительному изменению уровня сигнала. Мы могли наблюдать это явление, когда во время разговора мы говорим и слышим друг друга параллельно.

Одновременно должны работать оба канала радиосвязи в прямом и обратном направлениях. К некоторым проблемам технического плана приводит одновременное использование двух разных частотных полос прямого и обратного каналов. До установления связи телефон не располагает информацией об условиях связи на обратном канале, он может только измерить уровень сигнала.

Понимая эту проблему, разработчики стандартов GSM в правилах выбора канала для настройки аппарата на частоту передатчика базовой станции, указывают, что телефон настраивается на ту базовую станцию, с которой вероятность установления связи на обратном канале выше.

Находясь в режиме ожидания, телефон не излучает сигнал постоянно, что не позволяет станции непрерывно отслеживать условия связи. Передатчик телефона включается на короткое время при пересечении границ областей, определенных при проектировании сети, чтобы сообщить системе информацию о перемещении.

Итак, мы выяснили, что означает понятие “чувствительность” мобильного телефона. Исходя из вышесказанного, можно сделать следующий вывод - чем качественнее собрана ваша трубка и лучше ее элементарная база, тем легче вам будет общаться в зонах слабого приема сигнала. Вы можете также попробовать использовать выносные антенны с узкой диаграммой направленности, которые помогут вам также решить проблемы со связью.

Для начала вкратце давайте разберемся в основных понятиях, что бы ни у кого не было вопросов. Итак, упрощенно говоря, сотовый телефон представляет собой дуплексную радиостанцию, ведущую радиообмен на разных частотах. Таких частот, по стандарту GSM может быть 124. На какой именно частоте идет работа, определяет оператор. Базовая станция — Base Station (BS) передает, а телефон — Mobile Station (MS) принимает на частотах 935.2-959.8 МГц. Мобильный телефон передает, а базовая станция принимает на частотах 890.2-914.8 МГц. К слову, канал от BS к MS называется DOWN LINK, от MS к BS называется UP LINK. По стандарту GSM максимальная удаленность MS от BS составляет 35 км. Больше никак, это связано с установленным в стандарте максимальным временем приема сигнала от MS. Для автоматического управления работой телефона в цифровой сети сотовой связи необходима информация об уровнях сигналов базовых станций, которые может принимать телефон в месте его нахождения. Эта информация используется телефоном в режиме ожидания вызова для выбора той базовой станции, с которой в конкретный период времени условия связи считаются оптимальными, а во время разговора используется системой для принятия решения о переключении разговора на ту базовую станцию, с которой условия связи будут лучше. Для получения информации телефон должен «уметь» измерять уровень мощности входного сигнала на частотах, указанных системой, причем стандарты предусматривают допустимую ошибку измерения при работе в обычных условиях в 6,3 раза (+/-4 дБ), а в критических (жара, мороз и т.п.) — даже в 15,8 раза (+/-6 дБ). (Подчеркиваю, что речь идет о допусках для исправных аппаратов, и предусмотрены они для удешевления производства телефонов.) Предположим, что в месте расположения телефона реальный уровень сигнала базовой станции равен -103 дБм, а система сообщает ему, что доступ к ней разрешен при уровне -105 дБм. Если измеритель в приемнике телефона настроен так, что уровень сигнала занижается на 4 дБ (это, как мы уже говорили, вполне допустимо), то телефон справедливо решит, что уровень принимаемого сигнала (-107 дБм) слишком низок, и он не имеет права обращаться к системе. В результате аппарат не сможет зарегистрироваться в сети и название сети на его дисплее не появится. Другой телефон, у которого настройка измерителя уровня сигнала смещена на те же 4 дБ, но в другую сторону, в этом же месте и даже там, где реальный уровень сигнала будет не -103, а, например, -108 дБ, может зарегистрироваться в сети и покажет на своем дисплее ее название. Абонент, наверняка, будет очень горд за свой сверхчувствительный телефон. Но прав ли он? Вероятнее всего, реальную связь установить его телефон также не сможет. Вышеизложенное позволяет понять, почему из двух телефонов, находящихся, казалось бы, в равных условиях, один «видит» сеть, а другой нет. Как видим, причина этого может заключаться лишь в том, что у этих телефонов по-разному настроены измерители уровней принимаемого сигнала, а вовсе не в том, что у одного чувствительность выше. Надо заметить, что исследования показывают, что в диапазонах частот, используемых в сотовой связи, даже при небольшом, всего на несколько сантиметров или десятков сантиметров, перемещении антенны или с течением времени уровень сигнала может изменяться в 100 и даже в 1000 раз (на 20 — 30 дБ). Для лучшего охвата предметной области, приведу отрывки статей из некоторых авторитетных Российских источников: http://www.mobilenews.ru Понятие «чувствительность» к сотовому телефону не применимо вообще — оно относится только к приемнику сотового аппарата. Каждый производитель идет на компромисс — или высокая чувствительность приемника, или высокая мощность передатчика, поскольку именно их приходится коммутировать в одной антенне. http://www.mobile-review.com Если вы прикрываете во время разговора антенну рукой, то мощность также увеличивается, так как идет ослабление сигнала. Учитывая, что телефоны стали небольшими по размерам, прикрыть антенну рукой очень легко. Это изменяет чувствительность аппарата минимум на 4-5 дБ. А как показывают испытания всех современных телефонов различия между ними как раз и укладываются в те самые 4-5 дБ. В свою очередь на испытаниях 4-5 дБ вписываются в статистическую погрешность, термин чувствительности перестает быть объективным и переходит в субъективную плоскость. http://www.ixbt.com Чувствительность, как и характеристика аппарата — понятие совершенно условное. Аппараты из одной партии могут обладать различной чувствительностью. Все зависит от настройки. По инструкции разброс значений для одной и той же модели может достигать 4Дб. http://www.onliner.by Находимся почти в центре соты. Телефон держим правильно. Не закрываем рукой место с антенной сверху. И что мы видим? А то, что уровень -51..-53dB. Теперь расположим телефон на мягкую поверхность дивана практически там же, где держал в руке. ЧТО ЭТО??! у нас уже -44..-45dB!!! Здорово. Берем тел в руку. Полностью закрываем ладонью антенну, уже -60! -62! Ко всему вышесказанному надо добавить, что обсуждаемые параметры для конкретной модели телефона найти весьма сложно. Подобная информация может просто отсутствовать в инструкции по эксплуатации, да и коэффициент доверия к ней достаточно низок. Производители телефонов часто завышают характеристики, объясняя это своими «более достоверными» методами измерения. Добавьте к этому, предусмотренный стандартом, значительных разброс характеристик даже в телефонах одной серии. Вот так обстоят дела. После всего этого можно доверять субъективным оценкам из различных источников или нет? Итак, стандарт GSM, сейчас им занимается 3GPP. Есть документ под названием 3GPP TR. Там все подробно (чрезвычайно) описано по поводу технической стороны стандарта. (Кто не боится попортить голову, из-за перегрева мозга прошу читать). Поехали, кратко и в тему… GSM использует множественный доступ с разделением по времени (TDMA). Сильно упрощая, по этой самой технологии TDMA каждой мобильной станции выделяются 8 тайм-слотов по 0.577 миллисекунд. Т.е. за это время MS должна успеть переслать тайм-слот пакет. А тайм-слот пакет это 2х57бит, передаются тайм-слот пакеты по очереди, образуя фреймы и мультифреймы, но это уже «дебри». Скорость радиоволны весьма не большая — всего 300000км/сек. Учитывая временные затраты из-за ряда нежелательных факторов, для частот 900мгц — максимальная дальность 35км, а для 1800км — 10км. Правда, возможны некоторые хитрости, которые позволяют увеличить время отклика мобильной станции. В GSM действительно предусмотрена нестандартная конфигурация соты, при которой дальность связи увеличивается на 70 — 100 км (Extended Cell). Но при такой конфигурации количество разговорных каналов уменьшается до 2 — 3. Использование Extended Cell — это хорошо для покрытия «пустынных» районов, где людей нет, а также хороша для некоторых жадных операторов. Опционально контроллер базовых станций позволяет активизировать режим, при котором возможно пользоваться терминалом на расстоянии 120 км. от БС, но при это количество трафиковых каналов на одной несущей уменьшается до четырех. Этот режим называется расширенная сота (Extended Cell). На территории нашей области его применение не эффективно, что обусловлено сложным рельефом местности. Например, Астрахань — GSM успешно применяет расширенные соты на равнинных участках и для покрытия р. Волги. Так как же выбрать модель телефона, которая наилучшим образом будет работать в зоне неустойчивой связи? Думаю, что прежде всего нужно обращать внимание на функциональные возможности телефона, удобство пользования, дизайн и, наконец, цену. А дальше — как повезет. В зоне с нормальным уровнем сигнала особенности параметров и настройки телефона никак не проявятся. В зоне же неустойчивой связи, слабого сигнала, если повезет и попадется телефон с более благоприятным вариантом настройки, он будет работать чуть лучше, если не повезет, связь будет чуть хуже или ее не будет вообще. В любом случае в зоне неустойчивой связи полезно помочь своему телефону, подключив внешнюю направленную антенну или хотя бы гарнитуру hands free. Ведь нельзя же требовать компенсации всех недостатков, которые имеет зона обслуживания оператора сотовой связи, только от маленького телефона. Для справки: Децибелы (дБ) — логарифмические единицы, широко используемые в радиотехнике для выражения отношения двух величин. Отношение напряжений (U) и мощностей (P) двух сигналов в децибелах можно выразить так: N = 20 log (U1/U2) = 10 log (P1/P2) Если в качестве одной из величин в отношении используется некое эталонное абсолютное значение, то появляется возможность выражать уже абсолютные значения в логарифмических единицах. Например, если принять за эталонное значение мощность 1 мВт, то другие абсолютные значения мощности можно будет выражать в логарифмических единицах (децибел к милливатту), которые часто используются в радиотехнике. При этом положительные значения соответствуют уровням, превышающим эталонное значение, а отрицательные — уровням ниже эталонного значения.