Почему на стадионе пропадает связь
На стадионе сигнал есть — базовые станции стоят рядом, — но во время матча десятки тысяч зрителей одновременно звонят, отправляют фото и видео, смотрят повторы. Базовая станция рассчитана на сотни активных пользователей в секторе, а здесь их тысячи на небольшом пятачке. Сеть перегружается: вызовы не проходят, скорость падает до нуля. То же происходит в концертных залах, на выставках, вокзалах, в аэропортах — везде, где собирается много людей.
Поэтому задача покрытия крупного объекта — не столько уровень сигнала, сколько ёмкость. Её получают, разбивая объект на много маленьких секторов, каждый со своей ёмкостью оператора, и следя, чтобы секторы не мешали друг другу.
Чашу делят на секторы по трибунам; направленные антенны под козырьком светят на свои ряды.
Секторизация
Каждый сектор — отдельная зона со своими ресурсами базовой станции каждого оператора. Чем больше секторов, тем больше суммарная ёмкость, но тем сложнее не допустить перекрытия: на границах секторов телефон видит два одинаковых по силе сигнала, и они мешают друг другу. Поэтому на стадионах используют направленные антенны с узким лучом, развёрнутые на трибуны сверху вниз, чтобы сигнал сектора падал на свои ряды и быстро затухал за их пределами.
Сколько людей на одну антенну
Посчитаем зону одной направленной панели под козырьком. По таблице серии её ширина луча по горизонтали 90° на нижних и 54° на верхних частотах. Пусть центр зоны на расстоянии 30 м, трибуна глубиной 30 м, на квадратном метре 2,5 места:
| Диапазон | Ширина луча | Ширина пятна, м | Зрителей в пятне | Антенн на кольцо 800 м |
|---|---|---|---|---|
| 700–960 МГц | 90° | 60 | 4500 | 14 |
| 3300–3800 МГц | 54° | 31 | 2300 | 27 |
На верхних частотах луч уже, пятно меньше, и на то же кольцо трибун нужно почти вдвое больше антенн.
На одну антенну нижнего диапазона приходится около 4500 зрителей, верхнего — около 2300. Даже если активна десятая часть, это сотни одновременных пользователей на одну антенну — поэтому антенны группируют в секторы, а число секторов и ёмкость согласуют с операторами.
Какие антенны ставят
- Направленные панели под козырьком и на балконах — основной инструмент покрытия трибун.
- Узконаправленные антенны для дальних рядов верхнего яруса.
- Потолочные антенны в подтрибунных помещениях, кулуарах, фудкортах, ложах.
- Антенны на входных группах и площадях перед стадионом: там люди стоят в очередях до матча.
- Отдельные антенны в раздевалках, медиацентре и служебных помещениях.
- Антенны на парковках стадиона и у остановок транспорта — туда люди выходят после матча.
Во внутренних антеннах каталога направленные панели имеют усиление 8–11,5 дБи и ширину луча 54–95° по горизонтали в зависимости от диапазона. У направленных панелей нормирована пассивная интермодуляция −150…−153 дБн — для многооператорных систем это обязательно.
Несколько операторов в одном тракте
Все операторы делят одну систему антенн. Их базовые станции подключают к точке объединения, а затем сигналы распределяют по секторам. Чтобы каждая антенна получала сигналы всех операторов и при этом входы разных операторов не мешали друг другу, используют гибридные мосты 4×4: четыре входа, четыре выхода, развязка входов 20–25 дБ, пассивная интермодуляция −160 дБн. Каждый выход получает четверть мощности каждого входа, то есть потери деления 6 дБ.
Большие мощности. Точка объединения и гибридные мосты на стадионе пропускают мощность нескольких операторов сразу — сотни ватт. Их выбирают с запасом по мощности и PIM.
Активная или пассивная система
На больших объектах часто строят активную или гибридную DAS: сигнал от базовых станций передают по оптике к удалённым блокам, которые стоят рядом с антеннами в каждой зоне. Это снимает ограничение по длине кабеля и потерям, упрощает изменение секторизации. Пассивная часть при этом никуда не девается: от удалённого блока к антеннам сигнал идёт по кабелю через делители и тапперы. Для компактных залов и арен обходятся пассивной системой целиком, а для стадионов на десятки тысяч мест почти всегда выбирают гибридную схему.
Особенности крупных залов
В концертных залах и на аренах антенны часто нельзя ставить на виду — их прячут в конструкциях потолка, балконах, подсветке. Зал может быть заполнен наполовину или полностью, сцена меняется, в зале работают беспроводные микрофоны и системы видеотрансляции. Покрытие должно выдерживать и пустой зал на репетиции, и аншлаг, поэтому систему проектируют на максимальную нагрузку.
Развязка секторов
Сектор работает, только если соседние не «заливают» его своим сигналом. Поэтому важен не только луч антенны вперёд, но и то, что она излучает назад и в стороны. У направленных панелей каталога отношение вперёд-назад не хуже 15 дБ: антенна, развёрнутая на свою трибуну, почти не светит на противоположную. Дополнительно помогают наклон антенн вниз — чтобы луч упирался в ряды, а не уходил через поле, — и сама конструкция стадиона: козырьки и бетон трибун экранируют секторы друг от друга.
На границах секторов перекрытие неизбежно, и его делают узким: чем меньше площадь, где телефон видит два сектора одинаково, тем больше полезной ёмкости. Перекрытие проверяют моделированием, а после монтажа — замерами на пустом стадионе.
Вход, площади и подтрибунные помещения
Самый напряжённый момент для сети — не сам матч, а час до него: люди стоят в очередях на входе, показывают электронные билеты с телефона, списываются с друзьями. Если антенны закрывают только трибуны, входные группы остаются в зоне уличной сети, которая не рассчитана на такую нагрузку. Поэтому площади перед стадионом, турникеты и кассы включают в систему отдельными секторами. То же относится к кулуарам и фудкортам в перерыве.
Вокзалы, аэропорты, выставки
Те же принципы работают на любом объекте с большой плотностью людей. В аэропорту и на вокзале нагрузка распределена по времени, зато объект огромный и работает круглосуточно; секторы делают по залам и терминалам. Выставочный центр в дни выставки заполнен, а в остальное время пуст; его покрытие рассчитывают на пиковую нагрузку, а секторизацию иногда меняют под конкретное мероприятие.
Служебная связь и безопасность
На стадионе работает не только сотовая связь. Службы безопасности, полиция, медики и организаторы используют служебную радиосвязь в диапазонах 150 и 450 МГц, а экстренные вызовы зрителей должны проходить всегда. Систему покрытия удобно строить широкополосной — от 340 МГц до 3,8 ГГц, — чтобы в тот же тракт включить служебную радиосвязь.
Wi-Fi и сотовая сеть вместе
Многие стадионы строят и общественный Wi-Fi. Он разгружает сотовую сеть от видео и соцсетей, но не заменяет её: не все зрители подключаются, голосовые вызовы и платёжные сервисы идут через операторов. Точки доступа Wi-Fi и антенны сотовой сети часто стоят рядом под одним козырьком, поэтому их разносят так, чтобы они не мешали друг другу, а трассы кабеля планируют общими.
Каждый матч — нагрузочный тест
После запуска система проходит проверку каждым заполненным матчем. Операторы смотрят статистику секторов: где не хватает ресурсов, где много обрывов на границах секторов, где уровень сигнала ниже ожидаемого. По этим данным корректируют наклоны антенн, мощность секторов и иногда перестраивают секторизацию. Пассивная часть системы должна это позволять: запасные отводы, доступ к антеннам, возможность поменять номинал делителя без разборки тракта.
Уровни на антеннах
На стадионе антенны близко к зрителям — десятки метров, — поэтому большая мощность не нужна. Важнее равномерность: если одна антенна сектора получает на несколько дБ больше соседних, её зона «съедает» чужие ряды и перекрытие растёт. Уровни выравнивают номиналами делителей и тапперов, а мощность сектора задаёт оператор на своём оборудовании в соответствии с проектом и согласованными уровнями.
Как проектируют
- Определяют вместимость, зоны и ожидаемую нагрузку по операторам.
- Согласуют с операторами число секторов и ёмкость.
- Выбирают места антенн под козырьком и в помещениях, моделируют пятна и перекрытия секторов.
- Рассчитывают тракт: точка объединения, гибридные мосты, делители, тапперы, уровни на антеннах.
- После монтажа проверяют покрытие и перекрытие секторов на пустом стадионе и на первом матче.
- Передают эксплуатации схему секторов, места антенн и номиналы делителей для последующей настройки.
Типичные ошибки
- Ставят широкие антенны, и соседние секторы перекрываются — ёмкость не растёт.
- Забывают про площади перед входами, где люди скапливаются до матча.
- Считают только нижний диапазон — на верхнем антенн нужно почти вдвое больше.
- Берут оборудование без запаса по мощности и PIM для многооператорной системы.
- Не закладывают служебную радиосвязь в общий тракт.
- Прячут антенны в конструкциях, которые экранируют сигнал, — например, в металлических коробах подсветки.
- Не оставляют доступа к антеннам под козырьком для последующей настройки наклонов.
Модели KADAMM
Направленные антенны, мосты и точки объединения — в разделах DAS KADAMM.
| Диапазон | 698–960 / 1710–2700 / 3300–3800 МГц |
| Диапазон | 698–960 / 1710–2700 / 3300–3800 МГц |
| Диапазон | 698–3800 МГц |
| Диапазон | 617–3800 МГц |