Tín hiệu ngoài trời yếu? Cách thiết kế hệ thống anten donor đường dài

Tín hiệu ngoài trời yếu là một vấn đề khác với tòa nhà bị che chắn. Trong một tòa nhà bị che chắn, mạng vẫn hiện diện bên ngoài và các bức tường làm mất tín hiệu. Tại một vị trí có tín hiệu yếu, bản thân mạng đã ở mức giới hạn trước khi tòa nhà can dự vào. Một bộ khuếch đại trong nhà lớn hơn không thể khắc phục điều đó, vì không có tín hiệu mạnh tại cổng donor để khuếch đại.

Câu trả lời thực tế là coi phía donor như một dự án thiết kế riêng. Điều đó có nghĩa là một anten định hướng có đủ độ lợi, một độ cao lắp đặt có đường truyền thông thoáng, một tuyến cáp ngắn tổn hao thấp và những kỳ vọng thực tế về mức hệ thống có thể cung cấp trong nhà.

Sự khác biệt giữa mạng yếu và tòa nhà bị chắn sóng là gì?

Sự khác biệt đến từ hai số đọc: RSRP ngoài trời tại vị trí donor dự kiến và RSRP trong nhà tại khu vực bị ảnh hưởng. Nếu số đọc ngoài trời tốt và số đọc trong nhà kém, tòa nhà là vấn đề. Nếu cả hai đều kém, tuyến donor là vấn đề.

Hai hàng giữa là nơi xảy ra phần lớn sai sót của dự án. Nhà cung cấp báo giá một bộ kit tiêu chuẩn, người lắp đặt gắn một anten donor nhỏ lên lan can mái, và hệ thống hoặc hoạt động dưới mức mong đợi hoặc tự dao động. Bước còn thiếu không phải là bộ khuếch đại tín hiệu; mà là tuyến donor.

Anten donor độ lợi cao bổ sung được bao nhiêu độ lợi?

Độ lợi anten là thước đo mức độ anten tập trung năng lượng theo một hướng, không phải lượng năng lượng mà nó tạo ra. Một anten định hướng có thể bổ sung 10–20 dB so với một anten omni nhỏ, nhưng chỉ trong búp sóng chính và chỉ khi được nhắm đúng.

Độ lợi cao hơn đi kèm búp sóng hẹp hơn. Một anten grid 20 dBi nhắm vào sai sector có thể hoạt động kém hơn một anten log-periodic 10 dBi được nhắm đúng. Việc nhắm hướng là một phần của độ lợi.

Hãy dùng cell ID và băng tần bạn đã ghi lại trong quá trình khảo sát hiện trường. Nếu điện thoại bám vào một sector yếu trong khi tồn tại sector lân cận mạnh hơn, việc xoay anten donor 20–30 độ có thể thay đổi kết quả. Ghi lại số đọc tại từng hướng thay vì phỏng đoán.

Nên lắp anten donor ở độ cao bao nhiêu?

Độ cao giúp ích vì nó cải thiện khả năng có đường truyền thông thoáng qua mái nhà, cây cối, đồi và kết cấu kim loại. Bản thân độ cao không làm tăng độ lợi, và mức cải thiện không tuyến tính. Tăng 5 m tại một vị trí bị chặn đường có thể quan trọng hơn tăng 20 m tại một vị trí vốn đã có đường ngắm thẳng.

Như một hướng dẫn quy hoạch:

Mỗi cột anten đều cần thiết kế cơ khí, nối đất và bảo vệ chống sét. Ở nhiều quốc gia, một kết cấu cao còn cần giấy phép. Chiều cao là một quyết định về xây dựng và an toàn cũng như về RF; đừng để cuộc trao đổi về vùng phủ sóng bỏ qua yếu tố này.

Làm thế nào để nhắm hướng và cố định anten donor?

Hãy nhắm hướng bằng dữ liệu, không chỉ bằng phương vị la bàn. Bắt đầu với cell ID và băng tần đang phục vụ mà bạn đã ghi trong quá trình khảo sát, hướng anten đại khái về phía sector đó, rồi xoay theo từng bước 10–20 độ. Tại mỗi bước, chờ điện thoại hoặc ứng dụng cập nhật và ghi lại RSRP và SINR. Chọn hướng có sự kết hợp tốt nhất của cả hai, không chỉ RSRP cao nhất; một tín hiệu yếu hơn một chút nhưng sạch hơn thường mang lại dữ liệu tốt hơn.

Khóa giá đỡ, đánh dấu hướng cuối cùng trên cột hoặc bát đỡ, và kiểm tra lại số đọc sau khi siết chặt. Với anten búp sóng hẹp, vài độ có thể tiêu tốn vài dB. Chống thấm nước cho mọi đầu nối ngoài trời, nối đất cho cột và anten, để một vòng cáp dự phòng cho bảo trì và chụp ảnh lắp đặt hoàn thiện cho hồ sơ bàn giao. Nếu tín hiệu thay đổi sau này, hướng đã đánh dấu và các giá trị đã ghi giúp xác định liệu anten có bị xê dịch hay mạng đã thay đổi.

Tín hiệu bị mất bao nhiêu trên cáp đồng trục?

Tổn hao cáp là lý do âm thầm khiến một thiết kế cho tín hiệu yếu thất bại. Anten donor có thể bổ sung 15 dB, rồi 80 m cáp mảnh làm mất 10 dB trước khi bộ chủ nhận được tín hiệu. Cùng số tiền đó nếu dùng cho một tuyến ngắn hơn hoặc loại cáp lớn hơn thường tạo ra công suất đầu ra sử dụng được nhiều hơn so với một anten độ lợi cao hơn.

Tổn hao chèn điển hình của cáp đồng trục điện môi xốp ở các tần số di động:

Đây là các khoảng giá trị dùng cho quy hoạch; con số thực tế phụ thuộc vào cáp, đầu nối và cách lắp đặt. Cộng thêm tổn hao đầu nối và tổn hao bộ chia nếu có. Một tuyến 30 m cáp 1/2 inch ở 2100 MHz có thể tốn khoảng 2.5 dB, mức có thể chấp nhận được. Một tuyến 100 m tốn khoảng 8 dB, có thể xóa bỏ lợi ích của một anten lớn hơn.

Giữ cáp donor ngắn nhất trong khả năng của hiện trường. Đặt bộ chủ gần điểm vào của donor, sau đó phân phối trong nhà ở phía phục vụ, nơi các tuyến cáp có thể ngắn hơn và tổn hao dễ quản lý hơn.

Khi nào nên dùng bộ lặp quang thay thế?

Bộ lặp quang trở nên hấp dẫn khi khoảng cách giữa điểm donor và khu vực phủ sóng quá dài đối với cáp đồng trục, hoặc khi hiện trường được chia thành các tòa nhà hay khu vực không thể dùng chung một tuyến trục cáp đồng trục.

Các trường hợp điển hình bao gồm:

• Một điểm donor trên đồi hoặc trên mái cách xa tòa nhà cần phủ sóng.
• Nhiều tòa nhà trong một khuôn viên, mỗi tòa cần một đơn vị từ xa.
• Đường hầm, tầng hầm hoặc khu vực nhà máy nơi tuyến cáp đồng trục dài và tổn hao lớn.
• Một vị trí mà anten donor và anten phục vụ không thể đạt đủ cách ly trong cùng một không gian kín.

Bộ chủ quang chuyển đổi tín hiệu RF thành ánh sáng, truyền qua sợi quang và chuyển đổi trở lại tại một đơn vị từ xa gần các anten phục vụ. Tổn hao trên hàng trăm mét sợi quang thấp so với cáp đồng trục, và đơn vị từ xa có thể được đặt tại nơi cần anten.

Sợi quang không tự động tốt hơn. Nó làm tăng chi phí, cần nguồn điện ở đầu xa và yêu cầu một tuyến sợi quang. Hãy dùng khi phương án cáp đồng trục kém hơn về kỹ thuật hoặc kinh tế, không phải như một nâng cấp mặc định.

Kết quả thực tế nào là hợp lý ở mức -95 đến -110 dBm?

Xét một vị trí có số đọc ngoài trời -100 dBm tại vị trí donor dự kiến trên băng tần 2100 MHz. Một anten log-periodic 12 dBi và tuyến cáp 1/2 inch dài 30 m cho kết quả:

Ở khoảng cách 20 m trong một môi trường trong nhà điển hình, tổn hao đường truyền cộng thêm một vách ngăn có thể vào khoảng 70 dB. Mức thu được sẽ khoảng -78 dBm, tức là sử dụng được. Ở 40 m qua hai bức tường, mức này có thể giảm xuống -95 dBm hoặc thấp hơn.

Đây là lý do một hệ thống cho tín hiệu yếu có thể hoạt động tốt trong một khu vực nhỏ gọn nhưng gây thất vọng trong một tòa nhà lớn. Bộ chủ không cung cấp đủ công suất danh định vì đầu vào thấp. Cách khắc phục là tăng tín hiệu donor, không phải dùng một bộ khuếch đại trong nhà lớn hơn.

Nếu số đọc ngoài trời là -110 dBm, cùng chuỗi này cung cấp ít hơn khoảng 10 dB tại anten phục vụ. Bán kính phủ sóng bị thu hẹp. Tại thời điểm đó, có thể cần một cột cao hơn, một anten lớn hơn, một tuyến cáp ngắn hơn hoặc một đơn vị từ xa quang; nếu không, câu trả lời trung thực là vị trí này nằm ở ranh giới của những gì một hệ thống thụ động có thể làm được.

Cần kiểm tra gì trước khi mua anten độ lợi cao?

Hãy kiểm tra bốn điều trước khi chi tiền cho độ lợi:

1. Có một sector phục vụ ổn định không? Ghi lại cell ID và RSRP tại nhiều hướng. Một sector ổn định là ứng viên; một tập cell yếu dao động thì không.
2. Đường truyền có thông thoáng không? Tìm đồi, tòa nhà, cây cối và mái kim loại giữa anten và trạm. Độ cao và hướng quan trọng hơn vài dB độ lợi.
3. Tuyến cáp dài bao nhiêu? Một anten độ lợi cao nối bằng cáp mảnh dài có thể kém hơn một anten vừa phải đi với cáp dày ngắn.
4. Mục tiêu trong nhà thực tế là gì? Một vị trí donor yếu sẽ không cung cấp vùng phủ sóng như một vị trí đô thị mạnh. Thống nhất các phòng mục tiêu và mức kỳ vọng trước khi đặt hàng.

Nếu bạn gửi các số đọc ngoài trời, vị trí lắp đặt dự kiến và tuyến cáp, nhà cung cấp có thể tính toán tuyến donor và cho bạn biết dự án có khả thi hay không. Nếu câu trả lời là “chúng ta cần một cột cao hơn và một đơn vị từ xa quang”, điều đó hữu ích hơn một bộ kit đến nơi rồi hoạt động kém.