Проблема первых этажей, выражающаяся в том, что на нижних этажах здания, условно говоря на первом или втором, плохой прием сигнала мобильной связи, в принципе, существовала всегда. Суть этого явления вполне соответствует теории распространения волн и связана в немалой степени хотя бы с тем, что на малой высоте от поверхности земли сигнал чисто статистически встречает намного больше препятствий чем наверху. То есть чем выше (в разумных пределах) мы поднимемся по отношению к источнику сигнала, а в нашем случае это базовая станция оператора, тем меньше препятствий этот сигнал встретит, в чем легко убедиться эмпирическим путем. Конечно, существует и обратная сторона медали – так называемая проблема верхних этажей, но сейчас не о ней – это отдельная тема, поскольку там проблемы со связью происходят совсем не из-за преград.
Конечно, идеальным в таком случае местом где, как кажется, можно было бы на низкой высоте принимать сигнал, были бы море или река, но и там можно убедиться как раз в том же – чем выше мы поднимаем антенну, находясь на корабле или яхте, тем большей мощности сигнал на нее приходит. В данном примере видна уже другая проблема – GSM сигнал попадая в воду, как это ни комично звучит, в основном“растворяется” в ней, затухает и не приносит никакой, естественно, пользы для того, кто хочет воспользоваться услугами мобильной связи, поскольку отражение от воды на тех частотах на которых работают операторы – 900, 1800, 2100 МГц и т. д. очень мало.
Наименьшие потери (затухание) сигнал мобильной связи несет в воздухе. При встрече с различными преградами — здания, лес, возвышенности, его мощность резко ослабляется.
Итак, резюмируя вышесказанное мы видим 2 основных причины плохого сигнала у поверхности земли, то есть там где и находятся первые этажи – это большое количество препятствий и то что, GSM (3G, 4G) сигнал, попадая на поверхность, отражается, идя далее более ослабленным, поскольку значительная часть его мощности, грубо говоря, уходит в грунт. Кроме того, поскольку поверхность земли отнюдь не является зеркалом, а имеет довольно хаотический рельеф относительно длины волны мобильного сигнала, а она напомни – приблизительно от 30 см и ниже, отражение происходит точно так же довольно хаотично, внося дополнительные сложности, такие, как появление противофазы, в результате чего сигнал как бы сам себя ослабляет.
Схема демонстрирующая принципы отражения сигнала от поверхности и также его поглощения, при этом поверхность условно принята как идеальная. В реальности сигнал от базовой станции GSM попадая на поверхность не только отражается от не с ослабленной мощностью, но также ввиду ее неровностей продолжает распространяться совсем не в том же направлении, что изначально, при этом меняя фазу. Последний фактор дополнительно ослабляет сигнал.
Что же, теория нам ясно дает понять, что первые этажи – не самое лучшее место для приема сигнала от базовых станций, расположенных в основном на уровне от 4 до 6 этажей здания. Но от теории перейдем к практике и зададимся другим актуальным вопросом: Почему в последнее время на этих же самых первых этажах, где когда то была более менее сносная связь, вдруг начали появляться проблемы и чем дальше, тем чаще? Иногда на этот вопрос можно услышать совсем простой ответ – мол, раньше GSM телефоны были лучше, а нынешние смартфоны 3G/4G никуда не годятся по приему. Действительно, многие наверное помнят как на заре мобильной связи были кнопочные Nokia , Motorola с выдвигающимися антенками, ясно дающие понять, что такой радиостанцией всегда можно словить сигнал, даже находясь вне покрытия.
Традиционно в наших городах базовые станции расположены на крышах небольших зданий (в среднем — 5 этаж). Соответственно на этой высоте лучше всего и осуществляется прием GSM/3G/4G сигнала, конечно если при этом нет каких то других препятствий.
Однако если вспомнить, каких размеров сейчас смартфоны, некоторые не помещающиеся даже в кармане, можно догадаться, что уж что-что, а нормальную антенну, ни чем не хуже чем в тех Nokia, в них вместить можно. И это действительно так. Более того, антенные системы в современных смартфонах гораздо эффективнее для приема сигнала, чем те самые 2-х децибельные “штырьки”. Так в чем же дело? А дело, как ни странно, в том, что все мы и правда ушли от тех кнопочных мобилок и пользуемся смартфонами, но эти современные устройства используют для своей работы, в основном, другие частоты, или, если хотите, совсем другое покрытие.
Популярная некогда модель Nokia 5510, работающая в стандарте GSM 900 МГц имеет достаточно скромные размеры, по сравнению с современными смартфонами — всего 132 мм в длину и 47 мм в ширину. Кроме того, для приема сигнала 3G и 4G на частотах 1800 и 2100 МГц, размеры смартфонов больше соответствуют длине волны (порядка 15 см), чем старые мобильные телефоны своим частотам — длина волны на частоте 900 МГц около 30 см.
То есть, если обычный кнопочный GSM телефон работает на частоте 900 МГц, то смартфону в городских условиях, чтобы нормально функционировать как средству голосовой связи, необходим диапазон 3G – 2100 МГц. Как видим, частота почти в два с половиной раза выше и это объясняет многое то, о чем говорилось выше, но с существенной поправкой, что уже на этой частоте гораздо большее затухание сигнала, гораздо ниже способность обходить препятствия и ниже мощность сигнала отражаемого от поверхности. В связи с этим мы имеем странный эффект, когда покрытие операторов Киевстар, Vodafone и Lifecell, давно отрапортовавших о том, что оно имеет общенациональные масштабы, местами неожиданно становится хуже.
К тому же такие неожиданности непосредственно связаны и с внедрением передовой технологии 4G, покрытие которой с каждым месяцем возрастает. И вот как раз там, где на телефоне радостно начинает светиться значек 4G или LTE и возрастает в несколько раз скорость мобильного Интернета, точно в той же степени ухудшается качество обычных телефонных звонков. И чаще всего это происходит именно на первых этажах.
Проблема эта уже описана нами ранее, в предыдущих статьях, но вкратце напомним ее суть. Дело в том, что кроме диапазона GSM 900 МГц давно уже существовал GSM 1800, или как его еще называют DCS. Именно этот диапазон был приоритетным для работы голосовой связи. Ныне же, когда на этой частоте, так называемом Band 3, строится та самая сеть 4G (LTE), его значимость с точки зрения обслуживания голосового трафика сошла на нет и его место занимает GSM 900 и в особенности HSPA (WCDMA, он же 3G) 2100 МГц. Итак, как только в вашем районе начинает исправно работать 4G, смартфон начинает “искать“ каналы 3G, при этом, зачастую, практически игнорируя покрытие 900 МГц, с которыми в большинстве ситуаций никаких проблем нет.
Как видим на вполне известные сложности прохождения сигнала на поверхности наложились проблемы, связанные с модернизацией сети. Из опыта можем сказать, что в подавляющем большинстве случаев при тестировании покрытия на улице, там, где есть плотная городская застройка, сигнал 2100 МГц находится на уровне -90 dBm. На улице разговаривать на таком сигнале обычно можно без проблем. Но, естественно, зайдя в здание, мы сразу получим ослабление уровня на 10-15 dBm, а то и больше, и уже в таких условиях нормально связь работать не будет.
Резкое улучшение сигнала при включении репитера 3G. Как видим, несмотря на то, что базовая станция находится в считанных метрах от объекта, уровень сигнала 2100 МГц (B1) изначально находится на уровне -100 dBm
Что же остается делать? Метод все тот же. Довольно простой, надежный и относительно недорогой. Поставить GSM репитер, причем чаще всего это будет репитер 3G, вместе с внешней и внутренней (внутренними) антеннами, и продолжать получать удовольствие от общения, но уже не выбегая на улицу и тем более не высовываясь из окон.