Есть сигнал но нет качества. Теория:Беспроводные сети:Измерение сигнала

Какие существуют уровни сигнала LTE и какие оптимальные значения должны быть?

В веб-конфигураторе модема LTE на странице Системный монитор > Статус LTE можно посмотреть текущее состояние LTE-подключения. Для определения качества сигнала обратите внимание на следующие поля:

- Мощность сигнала

В следующей таблице показаны различные значения этих параметров, которые соответствуют очень плохому (Cell Edge), плохому (Mid Cell), хорошему (Good) и очень хорошему (Excellent) качеству сигнала LTE:

Мощность сигнала

Значение мощности сигнала показывает уровень принимаемого модемом сигнала LTE. Данные значения соответствуют показаниям RSSI (Received Signal Strength Indication) LTE-подключения. Значение измеряется в дБм (dBm). Дополнительную информацию о показателе RSSI можно найти в статье:

RSRP (Reference Signal Received Power) – среднее значение мощности принятых пилотных сигналов (Reference Signal) или уровень принимаемого сигнала с Базовой Станции. Значение RSRP измеряется в дБм (dBm). Мощность сигнала модема LTE также можно определить с помощью индикаторов SIGNAL STRENGTH на верхней панели устройства. Максимальному уровню соответствуют три горящих индикатора. Если ни один индикатор не горит, значит, уровень сигнала недостаточен для соединения с сетью LTE. При значениях RSRP= -120 dBm и ниже LTE-подключение может быть нестабильным или вообще не устанавливаться.

RSRQ (Reference Signal Received Quality) – характеризует качество принятых пилотных сигналов. Значение RSRQ измеряется в дБ (dB).

SINR (Signal Interference + Noise Ratio) также называемый CINR (Carrier to Interference + Noise Ratio) – отношение уровня полезного сигнала к уровню шума (или просто соотношение сигнал/шум). Значение SINR измеряется в дБ (dB). Здесь всё просто: чем выше данное значение, тем лучше качество сигнала. При значениях SINR ниже 0 скорость подключения будет очень низкой, т.к. это означает, что в принимаемом сигнале шума больше, чем полезной части, при этом вероятность потери LTE-соединения также существует.

CQI (Channel Quality Indicator)

Для каждой абонентской станции UE (User Equipment) и каждого частотного блока несущей формируются индикаторы качества канала CQI (Channel Quality Indicator). В зависимости от требуемой для UE скорости передачи данных базовой станцией принимается решение о количестве ресурсных блоков, выделяемых тому или иному пользователю, а какие именно частотные блоки выделять пользователям, зависит от индикатора CQI. Пользователям выделяются те ресурсные блоки, которые обладают наивысшим CQI, а значит, наилучшим соотношением сигнал/шум. Этот параметр может принимать значения от 0 до 15. Чем выше значение, тем лучше (тем выше скорость, которую может выделить базовая станция оператора LTE).

Многих интересует зависимость уровня сигнала от скорости. Из нашего опыта работы видно, что скорость снижается и пропадает стабильность только при очень низком уровне сигнала. А при среднем и высоком уровне скорость доступа в интернет практически не меняется и напрямую зависит от загрузки базовой станции. Многие фирмы, которые занимаются установкой 3G интернета, "разводят" своих клиентов на деньги, предлагая установить мощную антенну практически рядом с базовой станцией, обещая при этом более высокую скорость и стабильность. На деле это просто обман ради денег. Мы заинтересованы в хорошей репутации и в честности установки. Поэтому никогда Вам не предложим ставить мощную антенну, когда в этом нет необходимости. Попробуем разобраться с разными ситуациями при разном удалении от базовой станции и определимся, какого же уровня сигнала достаточно.

Уровень сигнала можно отследить в программе MDMA. Его число показывается в графе RSSI. Также большое значение имеет не только уровень сигнала, но и уровень шума. На это тоже стоит обратить внимание. Теперь рассмотрим шкалу уровня. Самый худший сигнал - это -113 дБ (практически его отсутствие) и самый лучший -51 дБ (и выше). Заметим, что числа со знаком минус. Чем он ближе к нулю (меньше его значение), тем лучше.

Уровень шума тоже можно отследить в этой же программе в графе SNR, второе значение после запятой. Он колеблется от 0 (лучше) до -20 и ниже (хуже). При значении -5...-3 уровень шума очень низкий, и это крайне положительно сказывается на скорость и стабильность. Значение -8...-12 средний уровень, скорость будет заметно ниже. И ниже -12...-15 шум высокий, помех много, базовая станция сильно загружена возможны разрывы и т.п.

Очень важно знать номер базовой станции (номер соты), к которой Вы присоединились. Одна сота может быть гораздо менее загруженной, чем другая и наоборот. Соответственно, скорости будут тоже разные. Очень часто более удаленная сота оказывается наиболее лучшей по скорости, несмотря на низкий уровень сигнала. Например, 3G модем без внешней направленной антенны подключается к первой попавшейся соте, которая лучшая по уровню сигнала, но не всегда лучшая по скорости. Направленная антенна помогает подсоединиться модему к наилучшей соте по скорости. Также она увеличивает исходящую скорость и повышает стабильность.

Перейдем к значениям уровня сигнала и примерной скорости (при низком уровне шума -5...-3):

-113...-110 дБ. 0 палочек. Связь нестабильна, постоянные разрывы соединения, скорость в районе 1 мбит/сек.

-109...-101 дБ. 0 палочек. Но связь все же есть и держится уверенно (при наличии направленной антенны). Скорость 1...3 мбит/сек прием, 0,2...0,3 мбит/сек передача.

-100...-96 дБ. 1 палочка. Стабильная связь. Скорость 3-5 мбит/сек прием, 0,3...0,5 мбит/сек передача.

-95...-92 дБ. 2 палочки. Скорость 5-10 мбит/сек прием, 0,7...1 мбит/сек передача.

-91...-87 дБ. 3 палочки. Скорость 10-15 мбит/сек прием, 1-2 мбит/сек передача.

-86...-83 дБ. 4 палочки. Скорость 10-20 мбит/сек прием, 2-3 мбит/сек передача.

-82...-50 дБ. 5 палочек. Скорость 10-25 мбит/сек прием, 3-4 мбит/сек передача.

Как видим, при 2-х "палочках" и выше, входящая скорость меняется незначительно. Гораздо больше уровень сигнала влияет на исходящую скорость. Все результаты примерны и получены опытным путем из реальных условий работы. Т.е. если Вам удается получить уровень сигнала выше, чем -95 дБ, то сильных отличий по скорости Вы просто не заметите. Очень сильно скорость зависит от загрузки базовой станции, и для 3G находится в районе 10 мбит\сек. Все результаты приведены для 3G интернета. Для 4G интернета уровень сигнала ощутимо больше влияет на скорость. И для его стабильной работы нужен сигнал -90 дБ и выше.

Также отметим, что для некоторых базовых станций Мегафона, для стабильной работы 3G уровень сигнала должен быть выше -100 дБ. Были случаи, когда при уровне сигнала у Мегафона -102 дБ, была слишком маленькая исходящая скорость - в районе 0,02 мбит/сек, и постоянно разрывалось соединение. А у МТС при уровне -107 дБ входящая скорость была 5-6 мбит/сек, а исходящая - 0,5 мбит/сек. На практике очень многое зависит от загрузки базовой станции, а также от качества оборудования на базовой станции.

Как же расстояние от базовой станции влияет на уровень сигнала? При удалении от базовой станции на 5...10 км и при наличии прямой видимости возможно получить 3G интернет напрямую с модема без внешней антенны при уровне сигнала выше -100 дБ. Однако, если нет прямой видимости, и расстояние превышает 10 км, то Вам помогут направленные антенны. Если у Вас на модеме уровень сигнала составляет -109 дБ, то с направленной антенной 14 дБ он будет равен -109 + 14 = -95 дБ, что уже вполне достаточно для стабильной работы. И даже если Вы живете в глуши при удалении на 35 км от базовой станции, то Вы все равно можете получить высокоскоростной интернет! Только в этом случае потребуется высокая мачта (возможно, даже выше 10 метров) и тарелка 0,9 м с офсетным облучателем и честным усилением в районе 21...24 дБ. Мы беремся даже за самые сложные случаи! Специалист подберет индивидуально для Вас нужный комплект оборудования и антенну.

Для предварительного замера сигнала у нас есть специальный квадрокоптер, который позволяет быстро и эффективно замерить уровни сигнала без построения мачтовых конструкций и без вызова автовышки (в сложных условиях). Возможен подъем на высоту до 100 метров для оценки уровня сигнала, а также для сбора информации о рельефе и пр. Для этого используется встроенная видео камера. Это позволяет очень точно оценить все работы по построению мачтовых конструкций и выбор подходящей антенны.

Обязательное условие для его полета - скорость ветра не более 2-3 м/с и отсутствие дождя или снегопада. В случае отсутствия этих условий замер сигнала выполняется традиционным способом с развертыванием временной мачты. Время полета составляет около 15 мин - этого времени вполне достаточно для замера сигнала и оценки местности. Также использование квадрокоптера позволяет прокидывать тонкую веревку в сложно доступные места. Например, на крышу дома или на дерево. Для последующей протяжки тослтой веревки и ее закрепление с целью выполнения высотных работ по монтажу сетевого оборудования. Это позволяет сильно сэкономить на работе и ускоряет ее. Теперь установить интернет можно абсолютно в любой глуши. Заметим, что использование квадрокоптера для замера сигнала абсолютно бесплатно и уже включено в стоимость установки!

Начало исследования

Для начала, хотела бы спросить читателей. Когда Вы в последний раз при покупке нового смартфона, задумывались о качестве связи, предоставляемым вашим смартфоном? Этот критерий как-нибудь влияет на выбор телефона или версию Android при покупке нового гаджета? Правильно- нет. Я тоже на это не смотрела, пока не столкнулась с очень интересной ситуацией, о которой сейчас расскажу.

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

Итак. Вооружившись телефоном я походила по квартире и с помощью программ (GSM SIgnal Monitoring, Netmonitor и др., мне вот понравилась эта программа: www.kaibits-software.com/product_netwotksignaldonate.htm) измеряла сигнал в разных точках квартиры. (Большое спасибо разработчикам программ, которые сразу перевели получаемый сигнал в всем знакомую RSSI). Показываю на следующей картинке результаты моих замеров.

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 типичном случае распространения мобильно сигнала в жилом районе (к примеру), на распространение сигнала влияет множество факторов. Например: земная поверхность в зоне прямой видимости антенн, городская застройка, подвижные объекты (машины, строительные краны), высота нахождения приёмника (мобильного телефона), лифтовые шахты или разводка розеток… (Какие же непостоянные, эти сигналы!)

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.

Для доступа в Интернет используется интернет-центр серии Keenetic c подключенным USB-модемом 4G LTE. Как определить качество LTE-подключения?

Практически все интернет-центры серии Keenetic (кроме Lite, Lite II, Lite III и Start) оснащены разъемом USB и возможностью подключения 4G LTE USB-модема для доступа к сети Интернет.

Рассмотрим пример подключения USB-модема Yota 4G LTE к интернет-центру серии Keenetic.

В интернет-центра на странице Системный монитор > Система можно посмотреть текущее состояние LTE-подключения. В подразделе USB-устройства щелкните мышкой по записи подключенного модема.

Появится окно с состоянием LTE-подключения.

Для определения качества сигнала обратите внимание на поле Уровни сигнала (CINR / RSSI) . По значениям CINR и RSSI можно оценить качество сигнала 4G LTE.

CINR (Carrier to Interference + Noise Ratio) также называемый SINR (Signal to Interference + Noise Ratio) - отношение уровня полезного сигнала к уровню шума (или просто соотношение сигнал/шум). Значение CINR измеряется в дБ (dB).

Положительное значение CINR означает, что полезного сигнала больше, чем шума. Минимальное значение, приемлемое для стабильной работы в сети: CINR = 10 дБ. Чем выше данное значение, тем лучше качество сигнала .

Отрицательное значение CINR будет означать, что в принимаемом сигнале шума больше, чем полезного сигнала. При отрицательных или близких к нулю значениях LTE-подключение установить невозможно или оно будет крайне низким по скорости и качеству.

RSSI (Received Signal Strength Indicator) - индикатор уровня мощности принимаемого модемом сигнала. Значение измеряется в дБм (dBm). Минимальное значение, приемлемое для работы в сети: RSSI = -85 дБм. Чем выше число RSSI, или чем оно менее отрицательное, тем сильнее уровень сигнала (например, значение -48 больше, чем -78).
Обращаем ваше внимание, что RSSI показывает уровень мощности принимаемого модемом сигнала, а не уровень мощности сигнала Базовой станции.

В нашем примере (на скриншоте выше) показаны значения CINR 30 дБ и RSSI -44 дБм - это практически идеальные значения, с которыми можно достичь теоретической максимальной скорости LTE-подключения.

Далее приведены примерные значения параметров CINR / RSSI и их оценка.
Внимание! Данные значения не являются абсолютными. Определение точных значений в данном случае невозможно, т.к. качество LTE-подключения зависит не только от рассматриваемых показателей, но и от ряда других факторов (от загруженности Базовой станции, от качества оборудования на БС, от погоды и др.). Оценка параметров носит условный (субъективный) характер и основан на нашем практическом опыте и данных, полученных от пользователей.
Также обращаем ваше внимание, что параметры CINR и RSSI не связаны между собой напрямую, т.е. возможны случаи, когда одно из значений будет высоким, а другое крайне низким.

Отличные показатели: CINR от 30 и выше / RSSI от -30 до -50

Хорошие показатели: CINR от 20 до 30 / RSSI от -50 до -70

Удовлетворительные показатели: CINR от 10 до 20 / RSSI от -70 до -85

Плохие показатели: CINR от 10 и меньше / RSSI от -85 до -110

Какие же существуют варианты повысить уровень принимаемого сигнала и улучшить качество LTE-подключения?

1. Расположите USB-модем как можно ближе к окну (например, на подоконнике). Для подключения USB-модема к интернет-центру серии Keenetic используйте USB-удлинитель (существуют USB-удлинители с присоской для крепления на оконном стекле внутри помещения).

Рекомендуем приобрести качественный (экранированный) USB-удлинитель. Как правило, качественные кабели и удлинители USB имеют сечение провода не меньше толщины стандартного Ethernet-кабеля. Руководствуйтесь следующим принципом - "чем кабель толще, тем лучше", а также обращайте внимание на характеристики кабеля или удлинителя, в которых должно быть указано о наличии экранировки провода и разъема для снижения высокочастотных помех. Но, не используйте слишком длинный USB-удлинитель (более 2 метров), т.к. может произойти падение напряжения в кабеле, что негативно отразится на работе модема.

2. Как вариант, попробуйте подключить USB-модем через концентратор USB c собственным блоком питания (активный хаб). Особенно это актуально, если качество принимаемого сигнала 4G/LTE очень низкое.

Некоторые USB-модемы, когда находятся в зоне неуверенного приема, при поиске сигнала начинают потреблять значительно больше питания, чем это установлено стандартом. Во избежание такой ситуации можно подключить USB-модем через активный хаб.

3. Разместите USB-модем подальше от возможных источников высокочастотных помех для улучшения полезного сигнала и ослабления шумов. На модем 4G/LTE могут оказывать негативное влияние помехи от других устройств поблизости. Например, возможным источником помех может стать внешний жесткий диск, работающий по стандарту USB 3.0.

4. Некоторые модемы (например, Yota 4G LTE, LU156, WLTUBA-107), помимо стандартного разъема/штекера USB, бывают оснащены дублирующим гнездом Micro/Mini USB, с помощью которого также можно подключить модем через удлинительный провод к интернет-центру. В этом случае, попробуйте подключить USB-модем к интернет-центру кабелем через гнездо Micro/Mini USB.