КУЛЬТУРА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СТРОИТЕЛЬСТВА, И ИЗМЕРЕНИЯ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ ПРЕДАЧИ ДАННЫХ

Наша статья будет посвящена не столько сетям передачи данных, сколько вопросу измерений и проверки беспроводных сетей передачи данных при проектировании, строительстве и в дальнейшем эксплуатации.

Мы попробуем построить статью в большей степени на примерах, которые были накоплены нами в процессе строительства и эксплуатации систем беспроводной передачи данных. Уделяя больше внимания практики но, не забывая и об основе на которой основана практика – теория. В статье будут описаны вопросы фиксированной цифровой беспроводной связи.

Как правило, практически большая часть операторов, приступающие к строительству беспроводной сети передачи данных в последующем БСПД, делает это хаотически. Зачастую не идет просчета самой сети, зоны покрытия, перераспределения по частотным каналам и.т.д. Более 90% операторов Украины все еще используют технологию, для которой критично именно частотное планирование и этим нельзя пренебрегать. Если у вас нет специалистов, рекомендуем вам обратиться к организациям, умеющим это делать. Это залог вашего будущего успеха. Например, Укрчастотнадзор на договорных основах прекрасно выполнит вам эти работы, при этом, имея базу всех часто-то присвоений по Украине сможет вам просчитать ЭМС (электромагнитную совместимость) вашей будущей БСПД.

Что же происходит у нас. Будущий оператор находит в своем городке самое высокое здание и ставит там свою БС (базовую станцию). Когда ресурс данной станции переполняется по абонентам, ищется или новое место, или место где-то сбоку здания и прикручивается еще одна антенна. И так до тех пор, пока крыша высотки не превратится в лесс антенн. Начинающее жить своей жизнью. Со временем сам оператор начинает испытывать проблемы у него начинает падать производительность его БСПД. Абоненты начинают жаловаться, оператор начинает поиск «нелегалов» подозревая всех и вся. Пишет письма в Укрчастотнадзор мучая их, на каком основании, мы вам платим деньги и почему они не «мониторят» их радиочастоты, ссылаясь на нормативные акты и инструкции. Укрчастотнадзор организация большая, но не всемогущая конечно пытается помочь оператору в поисках этого самого «нелегала». И на все это уходит, какое то время. Время в результате, которого страдает абонент, оператор, и в конце концов качество предоставляемого сервиса.

Давайте, детализируем данную проблему. И попробуем понять, что ж происходит на самом деле.

Первое, что хочется отметить, это то, что при выдаче лицензий на использование РЧР Украины, НКРЗ только формально проверяет лицензиата на предмет квалифицированного персонала в штате будущего лицензиата. Руководство предприятия имеющего лицензию на использование РЧР Украины, как правило, пренебрегает иметь в штате дипломированного, сертифицированного специалиста в области систем построения БСПРД и непосредственно образования радиоинженер.

Второе не каждый оператор стремится использовать оборудование, которое будет удовлетворять техническим стандартам. Основным критерием для нашего удаленного (не в городах миллиониках) оператора есть цена. Потому, как правило, идет закупка дешевого зачастую несертифицированного оборудования. Передающий радиотракт которого, оставляет желать лучшего.

Третье, нет, четкой технической политики при строительстве БСПД, сети строятся хаотически. Большинство предприятий не имеет, плана развития сети, плана проведения регламентных работ в сети и.т.д. Достаточно использовать программный продукт Ekahau Secures и можно сделать примерное проектирование своей БСПД.

И четвертое, обязательное наличие у оператора минимального набора измерительного оборудования для проведения измерительных работ в БСПД. Оборудование умеющего «понимать», как сам стандарт, в котором работает ваша сеть, так анализировать и сам радиоэфир в котором работает ваша БСПД. А так же измерительного оборудования для оценки и проверки оборудования (антенны, кабеля, разъемы, переходники) используемого в вашей сети.

Выходя на этот рынок «оператор» не выполнивший указанные пункты становится опасным, как для самого себя, так и для тех операторов, которые уже есть на этом рынке, и оказывают качественные услуги.

Упускаем организационно правовые вопросы, пусть ответы на них будут на совести тех. органов которые занимаются выдачей разрешительных документов.

Остановимся сначала на оборудовании и выборе для построения и работы БСПД. С чего начнем, это антенны используемые в БСПД. На базовых станциях мы рекомендуем использовать оборудование зарубежных производителей. Из отечественных производителей практически нет производителя, которые могут реализовать в одном устройстве сразу два параметра. Соблюдения ТТХ и климатики антенны. Из опробованных нами отечественных антенн практически ни одна не смогла проработать более одного года сохранив при этом ТТХ (заводские параметры).

Оборудование, выбирается, как говорилось выше по критерию цены. Из проверенного в нашей измерительной лаборатории оборудования стоимостью до 200 долларов ни одно устройство не отвечало заявленным ТТХ (мощность, чувствительность, гармоники). Собственно говоря, оно и не должно отвечать таким жестким критериям, по которым мы их тестировали, так как это оборудование не операторского класса.

Параметры критичные для антенны это КСВ (коэффициент стоячей волны)

(коэффициент стоячей волны - мера согласования. Бывает от 1 (идеал) до 3 (плохо, но работать можно), 4...5 - работать не рекомендуется, может оказаться и больше. Меряется специальным прибором - КСВ-метром. Пользуются им так: Прибор включить между антенной и станцией, потери мощности при значении КСВ: 0% - 1; 2% - 1,3; 3% - 1,5; 6% - 1,7; 11% -2; 25% - 3; 38% - 4; 70% - 10.) это коэффициент, который отвечает за согласованность выхода передатчика и антенны, чем он ниже, тем лучше ваша антенна излучает, и чем он выше, тем хуже она излучает.

Ку (коэффициент усиления) измеряется в децибелах, и пишется, например 12дБ.

Коэффициент усиления является мерой направленности антенны. Данный параметр определяется как отношение мощности сигнала, излучённого в определённом направлении, к мощности сигнала, излучаемого идеальной ненаправленной (изотропной) антенной в любом направлении. Если, например, коэффициент усиления антенны равен 3 дБи, это означает, что её сигнал сильнее сигнала изотропной антенны в данном направлении на 3 дБ (в 2 раза). Увеличение мощности сигнала в одном направлении влечёт за собой уменьшение мощности в других направлениях. Необходимо отметить, что коэффициент усиления характеризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной (как это может показаться из названия), поэтому данный параметр часто ещё называют коэффициентом направленного действия. Этот параметр напрямую связан с диаграммой направленности антенны.

Диаграмма направленности антенны.

Диаграмма направленности (ДН) передающей (приемной) антенны характеризует интенсивность излучения (приема) антенной в различных направлениях. Для передающей антенны используют ДН по напряженности поля в электрической составляющей электромагнитного поля или по уровню его мощности. Обычно диаграмма направленности антенны строится в полярной системе координат. Направление максимального излучения называется главным лепестком антенны. Остальные лепестки ДН антенны являются побочными. Лепесток излучения в сторону обратную главному направлению называется задним лепестком ДН антенны. Диаграммы направленности строят в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Обычно используют нормированные диаграммы направленности, которые показывают способность антенны работать на передачу (прием) в заданном направлении, независимо от мощности, подводимой к ней. В нормированной диаграмме направленности величина лепестка главного направления излучения принимается за единицу, боковые лепестки строятся в масштабе относительно главного.

Для оборудования, которое вы хотите использовать при строительстве БСПД важным критерием является, чувствительность приемника, выходная мощность передатчика, ширина полосы излучения передатчика. Гармоники по уровню – 30дБ. Вопросы маршрутизации можно реализовать, применив уже иной тип оборудования.

Если вы не готовы иметь дорогостоящее измерительное оборудование я рекомендую воспользоваться услугами измерительных лабораторий. Например, в г. Киев их есть такие лаборатории, Укрчастотнадзор, Гратис, Омнис, ИМК. Специалисты, которых смогут произвести измерения указанных выше параметров.

Что же будет, если вы проигнорируете и эти рекомендации. Вы можете заявить, что у вас все как работало, так и работает, и вы все прекрасно определяете на глазок. А что же будет, если все ж включив новое устройство у вас перестало работать запущенная ранее БС (базовая станция). Или подключив нового абонента, у вас начались проблемы со всеми абонентами, подключенными к вашей БС.

Мы опишем одни из часто встречаемых измерительных работ производимых нашей лабораторией.

И так, в г. Киев небезызвестный оператор (в целях рекламы мы умолчим, как он называется) и назовем его «потерпевший»силами своих «специалистов» «определил», что на его абоненте начались проблемы. «Специалист» из «потерпевшей» компании доложил руководству, что рядом есть антенна иного оператора (другой оператор, назовем его «непричастным») и она глушит их абонента. Руководство «потерпевшего» тут же написало гневное письмо в Укрчастотнадзор с просьбой устранить помеху. По приезду Укрчастотнадзора на точку измерений «потерпевшего» оператора, помехи на данных частотах не было обнаружено и определило, что «непричастный» работает на законно выделенных радиочастотах. Но проблема все равно осталась, и кто-то ее должен решать.

Абонент оператора «потерпевший» надоели, простои которые не может устранить оператор «потерпевший» и обращается в нашу измерительную лабораторию с просьбой разобраться и помочь локализовать проблему. Прибыв на место проведения измерений, нашими специалистами с использованием анализатора спектра LFM-700 было произведено проверка выделенного радиодиапазона для оператора «потерпевший» на предмет присутствия радиопомех, а также определения КСВ антенна фидерного тракта. После выдано заключение. Помех в выделенном РЧР оператора «потерпевший» не обнаружено, а вот КСВ антенна фидерного тракта более 10!. При более детальном разбирательстве было найдено повреждение ВЧ кабеля, куда просто попала вода, соответственно была нарушена изоляция кабеля, что повлияло на параметры самого сигнала. Заменив ВЧ кабель, проверив его измерителем NRT-Z43 и анализатором АЧХ, на новое АФУ, нашей лабораторией был выдан паспорт качества. Таким образом, проблема была локализована.

Рассмотрим, пример установки «оператором» оборудования не операторского класса. И так, все те же действующие лица «потерпевший», «непричастный», Укрчастотнадзор. Сразу хочу отметить, что Укрчастотнадзор наверняка сможет помочь вам решить вашу проблему, при условии заключения с ними соответствующего договора, и оплаты отнюдь не маленькой суммы. У всех легальных операторов заключен с Укрчастотнадзором договор на мониторинг только выделенного РЧР для оператора. Работал оператор «потерпевший» в небольшом городке, хорошо работал до тех пор, пока не решил он расширить емкость своей сети и установить дополнительное радиоизлучающее оборудование. В результате та же история, письмо в Укрчастотнадзор на предмет помехи. В данном случае причина банальна и примерно на 75% присуща всем «операторам» использующим оборудование, не предназначенное для построения БСПД операторского класса. Установленный дополнительный передатчик имел ширину полосы излучения не в нормах стандарта, а практически больше в два раза. К сожалению, этот параметр можно определить, только анализатором спектра. В результате происходило наложение сигнала новой станции на сигнал старой, возникала «Интермодуляция».

это процесс смешивания нескольких различных сигналов с различными частотами передачи, в результате которого возникают новые составляющие спектра, проявляющиеся в качестве не существующих на самом деле частот, либо в целом снижающие качество приема. Интермодуляция может иметь естественное происхождении. Для предотвращения интермодуляции используются внешние полосовые и режекторные фильтры.

Данная проблема решается только одним методом, это замена оборудования.

Ну и последний пример, на наш взгляд достаточно распространенная болезнь большей части «операторов». На отвесной стене вашему клиенту вы установили направленную антенну. Но при этом клиент практически не работает. Вы ставите дополнительный усилитель, но клиенту становится еще хуже. Вроде и уровни хорошие показывает ваше оборудование, а «цифра», как не ходила так и не ходит. Ваш системный администратор выдает вам справку, что много переприемов. Что же происходит в этом случае. Установив направленную антенну, которая имеет излучения, как по направлению направленности к БС, так и обратно вы не просчитали расстояние удаления антенны от стенки здания кратное длины волны в том диапазоне, в котором работает ваша БСПД. Таким образом, здание послужило вам как рефлектор, только не согласованный. Возникает эффект «Интерференция радиоволн»

Сложение в пространстве двух (или нескольких) радиоволн, при котором в разных точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Интерференция возникает прежде всего из-за отражения волн от поверхности Земли и различных объектов, в результате чего в каждую точку приходят несколько волн - пришедшая прямо и отражённые. Выражается в снижении качества приема.

Не менее интересный на наш взгляд проблема, которая возникает у операторов работающих в городах с большим скоплением промышленности или электроустановок. Это так называемые «Индустриальные или электромагнитные радиопомехи».

Электромагнитные возмущения, создаваемые непреднамеренно во время работы электрических и радиоустройств, воздействующие на цепи радиоприёмника и мешающие радиоприёму. Источниками помех могут быть любые электроприборы, электродвигатели, аппаратура электросвязи, высоковольтные линии электропередачи и т.д. И.р. попадая на чувствительные элементы радиоэлектронной аппаратуры (через общую электрическую сеть питания либо через антенну), мешают её нормальной работе: вызывают искажение получаемой информации или её полный сбой. Сигналы таких радиопомех выглядят как пустые несущие частоты.

Немного коснемся вопроса совместимости оборудования и устойчивости БСПД при использовании на одной территории и в одном РЧ диапазоне различного оборудования.

Сразу оговорюсь, если оператор не производит модернизацию своего активного беспроводного оборудования он может оказаться в заложниках, по качеству предоставляемого сервиса у нового оператора. В свою очередь использующего, уже более прогрессивное оборудование в своей БСПД. Тем самым технически вытесняя из РЧ диапазона старого оператора. Многие заметят, что это вопрос ЭМС (электромагнитной совместимости) и это напрямую нужно идти в Укрчастотнадзор, и они будут полностью правы. Но думаю административными методами не остановить проникновение на наш рынок, нового оборудования. Которое работает в том же РЧР, что и старое но использует более современные типы модуляций и протоколов.

Поэтому при планировании БСПД вопрос, модернизации оборудования использующего в БСПД должен быть учтен заранее.

И так вы оператор, работающий в городе «НСКЕ» на рынке БСПД уже много лет, в этом же городе появляется новый оператор, использующий тот же РЧР, но при этом иной тип оборудования и новые типы модуляций.

В результате возникает определенная правовая коллизия, новый оператор, выполняя условия ЭМС Укрчастотнадзора «мешает» работе старого оператора, оборудование которого морально устарело. С точки зрения закона и условий выполнения ЭМС на радиочастотном уровне оба оператора выполняют условия ЭМС, а вот на протокольном уровне в радиоэфире возникают проблемы.

Выбор сделает абонент, отдав предпочтение качеству сервиса того оператора, которое его удовлетворяет.

Этих неприятностей можно избежать, имея в штате квалифицированный персонал, который сможет сначала классифицировать правильно «помеху», после чего только принимать решение, как ее устранять и какие методики необходимо применить.

Все примеры были взяты из работы измерительной лаборатории ИМК. Более детально, о методиках и измерениях можно прочесть на сайте компании ИМК в разделе лаборатория.