PREMIERA: Skąd się biorą i jak rozwiązać problemy z zasięgiem w budynkach? Kompleksowy przewodnik

Problemy z zasiÄ™giem w budynkach to dziÅ› jedno z najczęściej zgÅ‚aszanych utrudnieÅ„ w nowoczesnych biurowcach, apartamentowcach i obiektach komercyjnych. Brak zasiÄ™gu w budynku przekÅ‚ada siÄ™ bezpoÅ›rednio na komfort pracy, bezpieczeÅ„stwo użytkowników i wartość samej nieruchomoÅ›ci – najemca, który nie może odebrać telefonu w sali konferencyjnej, szybko zaczyna szukać innego adresu.

Reklama		Czytaj dalej

Słaby zasięg sieci komórkowej wewnątrz obiektów jest szczególnie odczuwalny w energooszczędnych konstrukcjach, gdzie zaawansowane materiały budowlane skutecznie blokują fale radiowe. Dla zarządców nieruchomości, deweloperów i działów IT wzmocnienie zasięgu GSM/LTE/5G stało się więc nie luksusem, lecz elementem standardowego wyposażenia technicznego budynku. Poniżej omówiono przyczyny zjawiska, metody diagnostyki oraz dostępne technologie poprawy in-building coverage.

Dlaczego w nowoczesnych biurowcach i apartamentowcach zanika zasięg?

Sygnał komórkowy to fala elektromagnetyczna o częstotliwościach od ok. 700 MHz (zasięgowe pasma LTE) przez 1800–2600 MHz (rdzeń LTE) aż po 3,5 GHz i wyżej (5G). Im wyższa częstotliwość, tym krótsza długość fali i tym silniejsze tłumienie sygnału przez materiały budowlane. To zasadnicza przyczyna, dla której obiekty zaprojektowane z myślą o efektywności energetycznej często mają fatalne pokrycie sygnałem GSM/LTE/5G wewnątrz.

TÅ‚umienie przez materiaÅ‚y – konkretne wartoÅ›ci

Każda przegroda na drodze fali radiowej obniża jej moc. Orientacyjne wartości tłumienia (dla pasm 800–2600 MHz) wyglądają następująco:

• cegÅ‚a ceramiczna peÅ‚na (25 cm) – ok. 6–8 dB,
• beton zwykÅ‚y (20 cm) – ok. 10–15 dB,
• żelbet (20–30 cm) – 15–25 dB, lokalnie nawet powyżej 30 dB,
• szkÅ‚o zwykÅ‚e – 2–4 dB,
• szyby niskoemisyjne (low-e) z powÅ‚okÄ… metalicznÄ… – 25–40 dB,
• blacha trapezowa, panele warstwowe z rdzeniem metalowym – 30–40 dB,
• folie aluminiowe paroizolacyjne, izolacje z aluminium – 20–30 dB.

Każde 10 dB to dziesięciokrotny spadek mocy sygnału. Dwie warstwy szyb niskoemisyjnych w fasadzie potrafią zatem stłumić sygnał o czynnik 1000–10 000, co w praktyce oznacza całkowity brak zasięgu w pomieszczeniach od strony elewacji.

Efekt klatki Faradaya i inne zjawiska

W konstrukcjach żelbetowych z gÄ™stym zbrojeniem, fasadach z aluminium i szybach pokrytych powÅ‚okami metalicznymi powstaje efekt klatki Faradaya – przewodzÄ…ca obudowa, która ekranuje wnÄ™trze przed polem elektromagnetycznym. Do tego dochodzÄ… odbicia od Å›cian generujÄ…ce zaniki wielodrogowe, dyfrakcja na krawÄ™dziach przegród, a także rosnÄ…ca odlegÅ‚ość od stacji bazowej (BTS/eNodeB/gNodeB) w przypadku obiektów na obrzeżach miast. Zakłócenia od urzÄ…dzeÅ„ elektronicznych, oÅ›wietlenia LED czy systemów BMS dodatkowo pogarszajÄ… stosunek sygnaÅ‚u do szumu.

Paradoksalnie, im lepiej zaprojektowany energooszczÄ™dny budynek – z grubymi izolacjami, szczelnÄ… stolarkÄ…, fasadami strukturalnymi – tym gorsza propagacja fal radiowych. Architekt projektuje termos, a użytkownik dostaje obiekt, w którym smartfon traci sieć już za drzwiami wejÅ›ciowymi.

Jak zmierzyć i zdiagnozować problem ze słabym zasięgiem GSM/LTE/5G w budynku

Zanim padnie decyzja o inwestycji, niezbÄ™dny jest audyt radiowy budynku. Bez rzetelnych pomiarów dobór rozwiÄ…zania jest loteriÄ… – dobre wzmocnienie sygnaÅ‚u komórkowego wymaga twardych danych liczbowych, nie intuicji.

Kluczowe parametry pomiarowe

W sieciach LTE i 5G NR diagnostykę opiera się na trzech wskaźnikach:

• RSRP (Reference Signal Received Power) – moc sygnaÅ‚u referencyjnego w dBm. WartoÅ›ci powyżej −85 dBm to bardzo dobry zasiÄ™g, −85 do −100 dBm – dobry, −100 do −110 dBm – sÅ‚aby, poniżej −110 dBm – graniczny lub brak usÅ‚ugi.
• RSRQ (Reference Signal Received Quality) – jakość sygnaÅ‚u w dB, uwzglÄ™dniajÄ…ca interferencje. WartoÅ›ci powyżej −10 dB Å›wiadczÄ… o dobrym warunku odbioru.
• SINR (Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio) – kluczowy dla osiÄ…ganych przepÅ‚ywnoÅ›ci; powyżej 20 dB to Å›wietna jakość, poniżej 0 dB – sieć jest praktycznie bezużyteczna.

Dla 2G/3G analogicznymi miarami sÄ… RxLevel/RSCP i Ec/No.

Metodyka audytu

Pomiary tłumienia sygnału w budynku prowadzi się dwoma uzupełniającymi się sposobami:

• drive test – pomiar zasiÄ™gu na zewnÄ…trz obiektu z poziomu pojazdu, który pozwala okreÅ›lić sygnaÅ‚ makro dostÄ™pny przy elewacji,
• walk test – pomiar wewnÄ…trz, kondygnacja po kondygnacji, z urzÄ…dzeniem pomiarowym (np. skaner radiowy, telefon testowy z dedykowanym oprogramowaniem typu TEMS, Nemo, G-NetTrack) oraz mapÄ… rzutu budynku.

Wyniki nakÅ‚ada siÄ™ na plany kondygnacji, identyfikujÄ…c martwe strefy – pomieszczenia, w których wartoÅ›ci RSRP spadajÄ… poniżej akceptowalnego progu (typowo −105 dBm dla zapewnienia stabilnej transmisji danych). UzupeÅ‚nieniem sÄ… analizy map zasiÄ™gu operatorów (Plus, Orange, T-Mobile, Play) oraz baz UKE, choć dane te dotyczÄ… zasiÄ™gu zewnÄ™trznego i nie zastÄ™pujÄ… pomiarów wewnÄ™trznych.

Diagnostyka jest niezbędna, gdy planowane jest wdrożenie systemu DAS, instalacja repeatera lub inwestycja w infrastrukturę neutral host. Profesjonalny raport zawiera również propozycję rozmieszczenia anten z symulacją propagacyjną w narzędziach typu iBwave czy Ranplan.

System DAS, repeatery, small cells czy Wi-Fi calling – porównanie rozwiązań poprawiających zasięg wewnątrz budynków

Rynek oferuje kilka technologii poprawy in-building coverage. Każda ma inny profil kosztowy, inne wymagania formalne i inny zakres skalowalności.

Repeater GSM/LTE/5G (wzmacniacz sygnału komórkowego)

Zasada działania: urządzenie odbiera sygnał z zewnętrznej anteny donorowej skierowanej na stację bazową, wzmacnia go elektronicznie i emituje wewnątrz budynku przez antenę serwisową.

Mocne strony: stosunkowo niski koszt (od kilku do kilkunastu tysięcy złotych za prosty system jednopasmowy), szybka instalacja, brak ingerencji w infrastrukturę operatora.

Ograniczenia: wzmacnia sygnał konkretnego operatora w konkretnym paśmie; przy złym sygnale donorowym powiela też szum; źle dobrany lub nielegalnie zainstalowany generuje interferencje w sieci publicznej.

Aspekt prawny w Polsce: używanie repeaterów wymaga zgody operatora, którego sygnał jest wzmacniany. Urządzenie musi spełniać wymagania UKE (Urząd Komunikacji Elektronicznej) i normy ETSI. Instalacja repeatera bez zgody jest naruszeniem prawa telekomunikacyjnego i grozi karami oraz odpowiedzialnością za zakłócenia. Profesjonalne repeatery klasy operatorskiej (smart repeater, channel-selective) są w wielu przypadkach instalowane bezpośrednio przez operatora.

Typowe zastosowania: mniejsze biura, lokale usÅ‚ugowe, domy jednorodzinne, niewielkie magazyny – powierzchnie do ok. 1000–2000 m².

System DAS (Distributed Antenna System)

Zasada działania: infrastruktura rozproszonych anten zasilanych ze wspólnego źródła sygnału, dystrybuujących pokrycie po całym obiekcie.

Wyróżnia się trzy odmiany:

• DAS pasywny – sygnaÅ‚ z repeatera lub stacji BTS rozprowadzany kablami koncentrycznymi i dzielnikami; taÅ„szy, ale podatny na straty kablowe na wiÄ™kszych dystansach,
• DAS aktywny – sygnaÅ‚ konwertowany na postać cyfrowÄ… i transportowany Å›wiatÅ‚owodami do zdalnych jednostek radiowych (RU); skalowalny, idealny do dużych obiektów,
• DAS hybrydowy – Å‚Ä…czy Å›wiatÅ‚owody z lokalnymi pÄ™tlami koncentrycznymi.

Mocne strony: obsługa wielu operatorów i pasm (multi-operator, multi-band), pełna kontrola nad pokryciem, wysoka pojemność sieci.

Ograniczenia: wysokie koszty (od kilkuset tysięcy do kilku milionów złotych), długi proces wdrożenia, wymóg uzgodnień z operatorami.

Typowe zastosowania: biurowce klasy A, galerie handlowe, hotele, szpitale, lotniska, stadiony, obiekty powyżej 5000 m².

Small cells (femto, pico, micro)

Zasada dziaÅ‚ania: miniaturowe stacje bazowe operatora podÅ‚Ä…czone do jego sieci szkieletowej przez backhaul IP (femtocell – domowy, picocell – maÅ‚y biurowy, microcell – Å›rednia powierzchnia).

Mocne strony: dedykowana pojemność dla użytkowników, integracja z siecią operatora, wsparcie 5G.

Ograniczenia: dotyczą tylko jednego operatora; wymagają zgody i często wsparcia operatora przy uruchomieniu; potrzebują stabilnego łącza internetowego.

Typowe zastosowania: lokalizacje o dużej gęstości użytkowników (open space, sale konferencyjne, centra handlowe), uzupełnienie DAS w obszarach hot-spot.

Wi-Fi calling (VoWiFi)

Zasada działania: połączenia głosowe i SMS przesyłane przez sieć Wi-Fi zamiast sieci radiowej operatora. Funkcja wbudowana w smartfony, wymaga aktywacji u operatora.

Mocne strony: brak kosztów infrastruktury radiowej; działa wszędzie tam, gdzie jest dobre Wi-Fi.

Ograniczenia: wymaga konta u operatora wspierającego VoWiFi, kompatybilnego telefonu i wydajnej sieci Wi-Fi z dobrym roamingiem między AP; nie obsługuje wszystkich numerów alarmowych w pełni; nie rozwiązuje problemu transmisji danych komórkowych dla urządzeń bez Wi-Fi.

Typowe zastosowania: uzupełnienie dla pracowników biurowych, mieszkania, małe lokale.

Neutral host i 5G in-building

Najnowsze podejÅ›cie to neutral host – niezależna platforma, do której podÅ‚Ä…czajÄ… siÄ™ wszyscy operatorzy na równych zasadach. W modelu tym wÅ‚aÅ›ciciel budynku lub wyspecjalizowany integrator buduje wspólnÄ… infrastrukturÄ™ DAS lub small cells, a operatorzy jÄ… wynajmujÄ…. RozwiÄ…zanie szczególnie atrakcyjne dla dużych obiektów wielonajemczych. Dla pasm 5G w zakresie 3,4–3,8 GHz (a tym bardziej mmWave) systemy in-building stajÄ… siÄ™ wrÄ™cz koniecznoÅ›ciÄ… – fale tych czÄ™stotliwoÅ›ci praktycznie nie penetrujÄ… nowoczesnych elewacji.

Wdrożenie systemu poprawy zasięgu w praktyce – koszty, formalności z operatorami i obowiązki zarządcy nieruchomości

Wybór technologii musi wynikać z charakterystyki obiektu, a nie z preferencji wykonawcy. Kluczowe kryteria doboru:

• powierzchnia i kubatura – do 1000 m² zwykle wystarczy repeater; 1000–5000 m² – rozbudowany repeater wielopasmowy lub maÅ‚y DAS; powyżej 5000 m² – system DAS,
• liczba jednoczesnych użytkowników – od niej zależy wymagana pojemność (capacity), nie tylko zasiÄ™g (coverage); 500 osób w open space wymaga innej architektury niż magazyn z 20 pracownikami,
• typ obiektu – biurowiec wymaga równomiernego pokrycia każdego piÄ™tra; hotel – zasiÄ™gu w pokojach i częściach wspólnych; szpital – niezawodnoÅ›ci i kompatybilnoÅ›ci z aparaturÄ… medycznÄ…; magazyn wysokiego skÅ‚adowania – pokrycia w wÄ…skich alejkach; parking podziemny – penetracji przez stropy żelbetowe,
• budżet i skalowalność – system DAS aktywny jest droższy w starcie, ale Å‚atwiej go rozbudować o kolejne pasma i operatorów.

Formalności i regulacje

Każde aktywne urządzenie nadawcze emitujące w pasmach licencjonowanych operatorów wymaga uzgodnień. W praktyce oznacza to:

• pisemnÄ… zgodÄ™ operatora (lub operatorów) na wzmacnianie ich sygnaÅ‚u,
• zgodność urzÄ…dzeÅ„ z wymogami UKE i normami ETSI EN,
• przy systemach wiÄ™kszej skali – formalnÄ… umowÄ™ z operatorami okreÅ›lajÄ…cÄ… warunki techniczne, odpowiedzialność i utrzymanie,
• speÅ‚nienie wymogów BHP i ochrony przeciwpożarowej dla okablowania (np. kable LSOH).

Zarządca nieruchomości pełni rolę gospodarza projektu: zapewnia dostęp do szachtów instalacyjnych, koordynuje prace, podpisuje umowy z integratorem i operatorami, a po wdrożeniu odpowiada za utrzymanie systemu (zasilanie, monitoring, serwis). W przypadku najmu komercyjnego coraz częściej jakość zasięgu jest elementem umów najmu i certyfikatów budynkowych (WiredScore, SmartScore).

Rola profesjonalnego projektu

Solidna realizacja obejmuje:

1. audyt i pomiary sygnału zewnętrznego oraz wewnątrz obiektu,
2. symulację propagacyjną w specjalistycznym oprogramowaniu na podstawie modelu BIM lub rzutów,
3. projekt techniczny z rozmieszczeniem anten, trasami kablowymi i bilansem mocy,
4. uzgodnienia z operatorami i UKE,
5. instalacjÄ™ i uruchomienie,
6. pomiary odbiorcze potwierdzające zakładane wartości RSRP/RSRQ/SINR,
7. dokumentacjÄ™ powykonawczÄ… i plan utrzymania.

Pominięcie któregokolwiek z tych etapów to najczęstsza przyczyna inwestycji, które po roku trzeba poprawiać.

(fot. My mobile)

–

Lokowanie produktu: Remer

–