الإشارة الخارجية ضعيفة؟ كيف تصمّم نظام هوائي مانح لمسافات طويلة

تختلف مشكلة ضعف الإشارة الخارجية عن مشكلة المبنى المحجوب. ففي المبنى المحجوب تكون الشبكة موجودة في الخارج فتحجبها الجدران. أما في موقع ضعيف الإشارة، فالشبكة نفسها هامشية قبل أن يكون للمبنى دور أصلًا. ولا يستطيع مكبر داخلي أكبر حلّ ذلك، لأنه لا توجد إشارة قوية عند منفذ المانح لتضخيمها.

الإجابة العملية هي التعامل مع جانب المانح كمشروع تصميم قائم بذاته. ويعني ذلك هوائيًا اتجاهيًا بكسب كافٍ، وارتفاع تركيب يوفّر مسارًا واضحًا، ومسار كابل قصير منخفض الفقد، وتوقعات واقعية لما يستطيع النظام تسليمه في الداخل.

ما الفرق بين شبكة ضعيفة ومبنى محجوب؟

ينشأ التمييز من قراءتين: RSRP الخارجية عند موضع المانح المقترح، وRSRP الداخلية في المنطقة المتأثرة. فإذا كانت القراءة الخارجية جيدة والداخلية ضعيفة، فالمشكلة في المبنى. وإذا كانت كلتاهما ضعيفة، فالمشكلة في وصلة المانح.

يقع معظم أخطاء المشاريع في الصفين الأوسطين. فيقدّم المورّد عرضًا لطقم قياسي، ويركّب الفني هوائي مانح صغيرًا على سور السطح، ثم يكون أداء النظام أقل من المتوقع أو يبدأ في التذبذب. ولم تكن الخطوة الناقصة هي مكرر الإشارة، بل كانت وصلة المانح.

كم من الكسب يضيفه هوائي المانح عالي الكسب؟

كسب الهوائي مقياس لمدى تركيز الهوائي للطاقة في اتجاه ما، لا لمدى توليده لها. ويمكن للهوائي الاتجاهي أن يضيف 10-20 dB مقارنةً بهوائي شامل صغير، لكن ضمن حزمته الرئيسية فقط، وفقط إذا وُجّه توجيهًا صحيحًا.

يأتي الكسب الأعلى بحزمة أضيق. فالهوائي الشبكي بقيمة 20 dBi إذا وُجّه إلى القطاع الخطأ قد يكون أداؤه أسوأ من هوائي لوغاريتمي دوري بقيمة 10 dBi وُجّه توجيهًا صحيحًا. فالتوجيه جزء من الكسب.

استخدم معرّف الخلية والنطاق اللذين سجّلتهما أثناء مسح الموقع. فإذا التقط الهاتف قطاعًا ضعيفًا مع وجود قطاع مجاور أقوى، فقد يغيّر تدوير هوائي المانح بمقدار 20-30 درجة النتيجة. سجّل القراءة عند كل اتجاه بدلًا من التخمين.

على أي ارتفاع ينبغي تركيب هوائي المانح؟

يساعد الارتفاع لأنه يحسّن احتمال وجود مسار واضح فوق الأسطح والأشجار والتلال والهياكل المعدنية. لكنه لا يضيف كسبًا بحد ذاته، والتحسّن ليس خطيًا. فزيادة 5 m في موقع بمسار محجوب قد تكون أهم من زيادة 20 m في موقع لديه خط رؤية بالفعل.

كإرشاد تخطيطي:

يحتاج كل صارٍ إلى تصميم ميكانيكي وتأريض وحماية من الصواعق. وفي دول كثيرة تحتاج المنشأة العالية أيضًا إلى تصريح. فالارتفاع قرار مدني وسلامة بالقدر نفسه الذي هو قرار ترددات راديوية؛ لا تدع محادثة التغطية تتجاوزه.

كيف توجّه هوائي المانح وتثبّته؟

وجّه بالبيانات، لا باتجاه البوصلة وحده. ابدأ بمعرّف الخلية الخادمة والنطاق اللذين سجّلتهما أثناء مسح الموقع، ووجّه الهوائي تقريبًا نحو ذلك القطاع، ثم دوّره بخطوات من 10-20 درجة. وعند كل خطوة، انتظر حتى يحدّث الهاتف أو التطبيق القراءة وسجّل RSRP وSINR. اختر الاتجاه الذي يحقق أفضل توليفة من الاثنين، لا أعلى RSRP وحده؛ فالإشارة الأضعف قليلًا لكن الأنقى كثيرًا ما تقدّم بيانات أفضل.

أحكم تثبيت الحامل، وعلّم الاتجاه النهائي على الصاري أو الحامل، وأعد التحقق من القراءة بعد الإحكام. ففي الهوائي ضيق الحزمة، قد تكلف بضع درجات عدة dB. اعزل كل موصل خارجي ضد العوامل الجوية، وأرّض الصاري والهوائي، واترك حلقة خدمة في الكابل، وصوّر التركيب النهائي لملف التسليم. وإذا تغيّرت الإشارة لاحقًا، أتاح الاتجاه المعلَّم والقيم المسجّلة معرفة ما إذا كان الهوائي قد تحرّك أم أن الشبكة قد تغيّرت.

كم تفقد من الإشارة في الكابل المحوري؟

فقد الكابل هو السبب الصامت لفشل تصميم ضعيف الإشارة. فقد يضيف هوائي المانح 15 dB، ثم يسلب 80 m من الكابل الرفيع 10 dB قبل أن تصل الإشارة إلى الوحدة الرئيسية. والمال نفسه إذا أُنفق على مسار أقصر أو كابل أكبر كثيرًا ما ينتج خرجًا صالحًا للاستخدام أكثر من هوائي أعلى كسبًا.

فقد الإدخال النموذجي للكابل المحوري بعازل رغوي عند ترددات الهاتف المحمول:

هذه نطاقات تخطيطية؛ فالرقم الفعلي يعتمد على الكابل والموصلات والتركيب. أضف فقد الموصلات وأي فقد للمقسّم. فمسار بطول 30 m من كابل 1/2 بوصة عند 2100 MHz قد يكلف نحو 2.5 dB، وهو مقبول. أما مسار بطول 100 m فيكلف نحو 8 dB، وقد يطمس فائدة هوائي أكبر.

أبقِ كابل المانح قصيرًا قدر ما يسمح به الموقع. ضع الوحدة الرئيسية قرب نقطة دخول المانح، ثم وزّع في الداخل على جانب الخدمة، حيث يمكن أن تكون مسارات الكابل أقصر وفقدها أسهل في الإدارة.

متى ينبغي استخدام مكرر إشارة ليفي بدلًا من ذلك؟

يصبح مكرر الإشارة الليفي جذابًا عندما تكون المسافة بين نقطة المانح ومنطقة التغطية طويلة جدًا بالنسبة إلى الكابل المحوري، أو عندما ينقسم الموقع إلى مبانٍ أو مناطق لا يمكنها مشاركة عمود فقري محوري واحد.

تشمل الحالات النموذجية:

• نقطة مانح على تل أو سطح بعيد عن المبنى المراد تغطيته.
• مبانٍ متعددة في مجمع يحتاج كل منها إلى وحدة بعيدة.
• نفق أو قبو أو منطقة مصنع يكون فيها المسار المحوري طويلًا وعالي الفقد.
• موقع لا يستطيع فيه هوائي المانح وهوائي الخدمة تحقيق عزل كافٍ داخل حيز واحد.

تحوّل الوحدة الرئيسية الليفية إشارة الترددات الراديوية إلى ضوء، وترسلها عبر الألياف، ثم تحوّلها مرة أخرى في وحدة بعيدة قرب هوائيات الخدمة. والفقد على مئات الأمتار من الألياف منخفض مقارنةً بالكابل المحوري، ويمكن وضع الوحدة البعيدة حيث تكون الهوائيات مطلوبة.

الألياف ليست أفضل تلقائيًا. فهي تضيف تكلفة، وتحتاج إلى طاقة عند الطرف البعيد، وتتطلب مسار ألياف. استخدمها عندما يكون البديل المحوري أسوأ تقنيًا أو اقتصاديًا، لا كترقية افتراضية.

ما النتائج الواقعية عند -95 إلى -110 dBm؟

لنأخذ موقعًا بقراءة خارجية مقدارها -100 dBm عند موضع المانح المقترح على 2100 MHz. فالهوائي اللوغاريتمي الدوري بقيمة 12 dBi ومسار بطول 30 m من كابل 1/2 بوصة ينتجان:

على مسافة 20 m في بيئة داخلية نموذجية، قد يبلغ فقد المسار مع فاصل نحو 70 dB. ويكون المستوى المستقبَل عندئذٍ نحو -78 dBm، وهو صالح للاستخدام. وعلى مسافة 40 m عبر جدارين، قد ينخفض إلى -95 dBm أو أقل.

ولهذا قد يعمل نظام ضعيف الإشارة جيدًا في مساحة محدودة لكنه يخيب في مبنى كبير. فالوحدة الرئيسية لا تسلّم قدرتها المقننة الكاملة لأن الدخل منخفض. والإصلاح هو مزيد من إشارة المانح، لا مكبر داخلي أكبر.

وإذا كانت القراءة الخارجية -110 dBm، فالسلسلة نفسها تسلّم نحو 10 dB أقل عند هوائي الخدمة. وينكمش نصف قطر التغطية. وعند تلك النقطة، قد يلزم صارٍ أعلى أو هوائي أكبر أو كابل أقصر أو وحدة بعيدة ليفية؛ وإلا فإن الإجابة الصادقة هي أن الموقع على حافة ما يستطيعه النظام السلبي.

ما الذي ينبغي التحقق منه قبل شراء هوائي عالي الكسب؟

تحقق من أربعة أمور قبل إنفاق المال على الكسب:

1. هل يوجد قطاع خدمة مستقر؟ سجّل معرّف الخلية وRSRP عند عدة اتجاهات. فالقطاع المستقر مرشح؛ أما مجموعة الخلايا الضعيفة المتقلبة فليست كذلك.
2. هل المسار واضح؟ ابحث عن التلال والمباني والأشجار والأسطح المعدنية بين الهوائي والبرج. فالارتفاع والاتجاه أهم من بضع dB من الكسب.
3. كم يبلغ طول مسار الكابل؟ قد يكون هوائي عالي الكسب موصولًا بكابل رفيع طويل أسوأ من هوائي متوسط موصول بكابل سميك قصير.
4. ما هدف التغطية الداخلية الواقعي؟ لن يسلّم موقع بمانح ضعيف التغطية نفسها التي يسلّمها موقع حضري قوي. اتفق على الغرف المستهدفة والمستوى المتوقع قبل الطلب.

إذا أرسلت القراءات الخارجية وموضع التركيب المقترح ومسار الكابل، يستطيع المورّد حساب وصلة المانح وإخبارك بما إذا كان المشروع مجديًا. وإذا كانت الإجابة «نحتاج إلى صارٍ أعلى ووحدة بعيدة ليفية»، فهي أنفع من طقم يصل أداؤه أقل من المتوقع.