Чем стадион сложнее любого здания

Оборудование в примерах — линейка КАДАММ (KADAMM). На обычном объекте задача — доставить сигнал сквозь стены. На стадионе стен почти нет, зато есть две другие проблемы: плотность людей и открытая чаша. В час пик на трибунах находятся десятки тысяч абонентов на площади, где обычная сотовая сота рассчитана на сотни. Все они одновременно снимают видео и выкладывают его в сеть, то есть грузят не приём, а передачу.

Вторая особенность — отсутствие естественных границ. В здании стены сами разделяют зоны, а в чаше сигнал одной антенны долетает до противоположной трибуны и мешает соседнему сектору. Поэтому покрытие стадиона строится не на мощности, а на геометрии: чем точнее антенны разделяют трибуны, тем больше суммарная ёмкость.

Секторизация: главный инструмент

С1С2С3С4С5С6С7С8полеКаждый сектор трибун закрывает своя направленная антенна: узкий луч, малое перекрытие, своя ёмкость.Секторизация: восемь секторов вместо одной зоны
Чаша делится на секторы, у каждого своя направленная антенна и своя ёмкость. Перекрытие между секторами держат минимальным.

Чашу делят на секторы: от четырёх на небольшой арене до нескольких десятков на крупном стадионе. Каждый сектор обслуживает своя антенна с узким лучом, направленная сверху вниз на конкретную группу трибун. Логика простая: чем меньше абонентов в одном секторе, тем больше ресурса достаётся каждому.

Отсюда требования к антеннам: узкая диаграмма, чтобы луч ложился на свою трибуну и не «переливался» через край; управляемый наклон, чтобы точно накрыть ряды; малое обратное излучение, чтобы не мешать противоположному сектору. Панельные модели с усилением 9,5–11,5 дБи и сектором 54–66° в верхнем диапазоне подходят для этой задачи; на компактных площадках берут более широкий луч.

Тип площадкиСекторовАнтенныЧто критично
Спортзал, каток до 3 тыс. мест2–4Потолочные и панельныеПростота, равномерность
Арена 5–15 тыс. мест4–8Панельные направленныеРазделение секторов, наклон
Стадион 20–50 тыс. мест8–24Панельные с узким лучомЁмкость, минимальное перекрытие
Открытые площадки, фан-зоныпо зонамПанельные уличныеПогода, механическая защита
Подтрибунные помещенияпо зонамПотолочныеОтдельные ветви, как в здании

Ёмкость и плотность абонентов

Ёмкость определяется активным оборудованием, но пассивная часть либо позволяет её реализовать, либо нет. Три момента, которые упираются именно в тракт.

  • Число независимых секторов. Каждый сектор — отдельная ветвь от источника, а не ответвление от общей магистрали. Делить сектор пополам делителем нельзя: это уже одна сота на две трибуны.
  • Разнос по поляризациям. Двухпортовые антенны дают MIMO 2×2 и удваивают скорость в секторе; тракт при этом строится двойным, включая узлы объединения.
  • Запас по мощности. Передатчики на стадионе работают на пределе, суммарная мощность в тракте измеряется сотнями ватт, и компоненты берут с соответствующим запасом.

Много операторов и низкая интермодуляция

Стадион — классический многооператорный объект: три-четыре оператора, у каждого по четыре-пять диапазонов, и всё это идёт по общим трактам к общим антеннам. Узел объединения строят на POI с развязкой между операторами до 110 дБ, а диапазоны одного оператора сводит частотный комбайнер.

Интермодуляция на стадионе критична как нигде. Высокая мощность, множество несущих и металлоконструкции рядом с антеннами дают идеальные условия для помех. Все компоненты тракта берут с уровнем −155…−160 дБн, а конструкции в ближней зоне антенн проверяют на ржавые стыки, см. статью про PIM.

Погода, надёжность и обслуживание

Антенны и часть узлов на стадионе стоят под открытым небом или под козырьком: солнце, дождь, обледенение, ветровая нагрузка. Требования к пассивной части те же, что для мачтовых трактов: класс защиты IP65–IP67, климатическое исполнение УХЛ1 по ГОСТ 15150-69, рабочий диапазон от −40 до +65 °C, крепление хомутами на трубу или ферму.

Обслуживание планируют заранее: доступ к антеннам на трибунах возможен только между мероприятиями, поэтому контрольные точки выводят вниз. Ответвитель со связью 30–40 дБ в начале каждой ветви позволяет измерять уровень, не поднимаясь к антеннам.

Что заложить в проект

ЧтоПочемуОриентир
Отдельная ветвь на секторЁмкость на трибунахБез деления секторов делителями
Двойной тракт под MIMOСкорость в час пикДва порта на антенну, парные узлы
Low-PIM во всём трактеМного несущих и высокая мощность−155…−160 дБн
Уличное исполнениеОткрытая чашаIP65–IP67, УХЛ1, −40…+65 °C
Контрольные точки внизуОбслуживание между матчамиОтветвители 30–40 дБ
Резерв входов узлаНовый оператор или диапазонЗакрыты нагрузками
Подтрибунные зоны отдельноРаздевалки, ложи, галереиСхема как в здании

Подтрибунные помещения и фан-зоны

Чаша — только половина объекта. Под трибунами находятся галереи, точки питания, раздевалки, ложи, медпункты и служебные коридоры, и там действуют обычные правила покрытия зданий: потолочные антенны в открытых галереях, магистраль с ответвителями вдоль коридоров, отдельные ветви на технические зоны. Ошибка типичная: чашу считают тщательно, а подтрибунные зоны добавляют по остаточному принципу, и в час пик именно там образуется провал, потому что там же скапливаются люди в перерыве.

Фан-зоны и прилегающая территория — третья часть задачи. Там ставят уличные панельные антенны с широким лучом, а тракт ведут в уличном исполнении с герметизацией стыков. Для площадок с временными мероприятиями удобно закладывать разъёмные узлы: систему разворачивают на сезон и снимают, а пассивные компоненты переживают такие циклы без потери параметров.

Отдельно считают вход и выход зрителей: в момент, когда десятки тысяч человек одновременно достают телефоны у турникетов, нагрузка на сектор выше, чем во время матча. Эти зоны выделяют в отдельные секторы, не объединяя их с трибунами.

Пример: как считают сектор

Возьмём сектор на 2500 зрителей: одна антенна на верхнем ярусе, направленная вниз на группу трибун, источник отдаёт 33 дБм в полосе 1800 МГц, кабельная трасса до антенны 90 метров.

ЭлементЧто отнимаетСколько
Узел объединения операторовПотери POIоколо 8 дБ
Кабель 90 м на 1800 МГцПогонное затуханиеоколо 4,5 дБ
Ответвитель контрольной точкиСвязь 30 дБ0,3 дБ
Разъёмы по трактуЧетыре соединения0,3 дБ
Итого потерьоколо 13 дБ
На входе антенны33 дБм минус потери20 дБм
Излучаемая мощностьС усилением 11,5 дБиоколо 31,5 дБм

Дальше проверяют, что на дальнем ряду сектора уровень с запасом перекрывает порог, а на границе с соседним сектором падает достаточно, чтобы абонент не «прыгал» между сотами. Именно баланс этих двух требований и определяет ширину луча антенны и её наклон.

Отдельно считают обратное направление: телефон отдаёт около 23 дБм, и после тех же 13 дБ потерь на вход приёмника приходит 10 дБм. Запас есть, но только если тракт чистый: продукты интермодуляции от плохого соединения складываются с полезным сигналом и съедают чувствительность.

Этапы работ на арене

Порядок обычно такой. Сначала по чертежам чаши определяют число секторов и точки установки антенн: верхний ярус, козырёк, мачты освещения. Затем считают тракты до каждой точки и подбирают узлы объединения под состав операторов. Монтаж ведут в межсезонье или между мероприятиями, потому что работы идут на высоте и в зоне зрительских мест.

Приёмка включает три вещи: измерение согласования по каждой ветви, проверку интермодуляции при работающих передатчиках всех операторов и снятие профиля уровня по трибунам сканером. Последнее делают при пустой чаше и повторяют на первом мероприятии: заполненные трибуны меняют картину, тела зрителей поглощают сигнал, и запас, заложенный в расчёте, проверяется на практике.

Оборудование для арены

Общее устройство систем разобрано в статье о DAS и IBS, а зонирование подтрибунных помещений устроено так же, как в бизнес-центрах и паркингах.