O problematice GSM opakovačů (repeaterů) a jak se jim zcela vyhnout

GSM repeatery (opakovače) jsou tu už od dob, co je GSM na světě. Zpočátku je používali především samotní operátoři, protože repeater vyšel na pořízení (i na spotřebu) mnohem levněji, než celá základnová stanice (=BS, Base Station). Postupně je ale měnili za plnohodnotné BS a repeatery tak z jejich výbavy postupně mizí. O to více se ale začínají objevovat ve firmách a u soukromých osob. Dokrývají vnitřky plechových hal, nebo třeba vnitřky chalup s kamennými zdmi, kde už i venku před chalupou je problém si zavolat.

Komu se nechce celý článek číst, podotýkám, že pasáž „jak se jim zcela vyhnout“ je až na konci článku.

K napsání článku a osvětlení problematiky mne přivedlo stále stoupající číslo nalezených repeaterů, které rušily základnovou stanici. Jejich uživatelé zpravidla nic netušili, protože přes GSM už nevolají, většinou (aniž by to věděli) volají přes sítě 4G a 5G (vždyť většina z nás už má alespoň 4G LTE telefon). Že u nich díky rušení od repeateru GSM vůbec nefunguje, neměli tedy jak poznat. Telefon si totiž vybírá od toho nejlepšího, tedy zkusí 5G, pokud není, pak 4G, pokud není, pak 2G (3G už bylo v ČR zrušeno v roce 2023). Ještě upřesním, že 2G a GSM je z našeho hlediska totéž, stejně jako 4G a LTE.

Co říká legislativa? Provoz GSM repeaterů řeší ČTÚ v dokumentu VO-R/24/11.2008-16, kde uvádí, že provoz je možný jen tehdy, pokud má provozovatel souhlas operátora, který v GSM pásmu působí. Lišácky tam není napsáno, že logicky je třeba souhlas všech oprátorů v pásmu GSM, protože GSM repeater pracuje s celým GSM pásmem a tudíž pracuje se všemi signály všech operátorů. Povězme si, že takový souhlas žádný operátor jen tak nedá někomu, kdo si repeater nainstaloval sám, obzvlášťě pro konkurenčního operátora. Proč by to dělal, že?

Souhlas operátorů ale získat lze, ovšem tak, že požádám svého operátora o instalaci repeateru a jsem – li alespoň trochu významný zákazník (a operátorovi se chce mnou zabývat), pak mi operátor zajistí souhlas ostatních a odbornou instalaci repeateru s garancí, že nedojde k největšímu neduhu, který může při provozu repeateru nastat – zpětné vazbě. Ta je právě příčinou, že se u domu najednou začnou hemžit lidé s anténami a spektrálními analyzátory. První parta je zpravidla od operátora (to jsem třeba já) a druhá už je ČTÚ, protože dostali můj protokol se zaměřením místa a pouze potvrdí konkrétní zdroj. Oni mohou požadovat třeba přístup do budovy, to já ne.

Proč dochází ke zpětné vazbě? Je třeba si uvědomit, že GSM repeater je pouze oboustranný (duplexní) zesilovač. To, co přijme na frekvencích 825-960 MHz od základnové stanice operátora venkovní anténou, to zesílí a pošle na interní anténu (uvnitř objektu). Stejně tak to, co uslyší uvnitř objektu na 880 – 915 MHz, zesílí a odešle anténou venku směrem k základnové stanici.

Nutno podotknout, že GSM repeatery v cenách v řádů stokorun až tisíců rozhodně nedisponují pásmovými filtry na vstupech vlastních zesilovačů. Pak už stačí jen málo – intermodulace, nebo příliš těsná vazba antén (venkovní a vnitřní) a zpětná vazba je na světě. Stejně tak u nich většinou nelze nastavit zisk (=gain). V uplinkovém pásmu GSM (tedy 880-915 MHz) se objeví krásný peak (=špička). Tak, jako ukazuje obrázek. Je to většinou trvalá nosná vlna bez nějaké smysluplné modulace.

Tento signál se samozřejmě objeví i na přijímači základnové stanice. Protože ho BS detekuje jako trvalý a nepatřičný, zpravidla to vyústí alarmem z technologie, ať už díky přítomnosti signálu, nebo díky zhoršeným statistikám na přijímači. Operátor si pak tento signál (už lidským mozkem) analyzuje a zpravidla vysílá do terénu někoho, kdo rušení dohledá. V závislosti na vzdálenosti od BS a členitosti terénu se může hledání protáhnout z hodin i na dny a desítky až nižší stovky projetých kilometrů. Zrádné je úplně všechno – terén, odrazy od lesů, nebo neočekávaně slabý nebo naopak silný signál.

Spektrum z obrázku výše je jedno z těch „hezčích“. Občas, když dojde k nějaké opravdu hodně nepovedené instalaci repeateru, se může na spektru objevit i několik peaků (vrcholů, špiček), mnohdy je zarušené celé pásmo. Díky tomu se může stát, že na BS je vidět pouze nejsilnější signál, ale u zdroje je najednou celé spektrum signálů.

Obrázek výše je výsledkem instalace, kdy si provozovatel repeateru nezjistil vůbec žádné informace a do obýváku si nad televizi (na dřevěnou polici) nainstaloval dvě (magnetické) antény a mezi ně repeater. Antény samozřejmě okamžitě chytily vzájemnou vazbu a repeater celé pásmo GSM zcela zarušil (začal oboustranně zesilovat svůj vlastní, značně zkreslený signál). Protože dotyčný stále volal přes LTE, vůbec ho nenapadlo, že pásmo GSM díky jeho repeateru zcela nefunguje, naopak měl pocit, že se „to o moc zlepšilo“. Takto zarušené pásmo samozřejmě žádné zlepšení nepřináší, naopak – je to jen pocit. Repeater se dokonce nezdráhá vysílat i mimo pásmo, v jednom z případů si jeho provozovatel stěžoval, že mu nefunguje v okolí domu GPS. To proto, že levné repeatery neobsahují kvalitní pásmové filtry, které umožňují zpětné vazbě zabránit. Takový filtr stojí několik tisíc korun, potřeba jsou dvě dvojice. Samotní operátoři provozují pouze repeatery s kvalitními filtry, schválené pro provoz v ČR.

Kdo nezná smysl spektrální analýzy, připomínám, že svislá osa všech obrázků zobrazuje sílu signálu a vodorovná pak frekvenci.

Repeatery nejsou ovšem jen v pásmu GSM. Existují i pro pásma LTE (těchto pásem je nespočet) i třeba pro GPS. Samozřejmě i v případě LTE repeaterů se jedná o občasné nálezy, ovšem v případě GSM je jich jednoznačně drtivá většina. Před deseti lety by mělo ještě používání GSM repeaterů nějaký smysl, ale dnes už jsou spíše na škodu. Proč?

Jak jsem už zmínil, naše telefony dnes volají zpravidla přes LTE (4G) nebo 5G. Až když to jinak nejde (pozná se to tak, že telefon u ukazatele signálu zobrazuje buď G, nebo E), použije se GSM (tedy 2G). To je i důvod, proč se u zarušeného místa GSM repeaterem stále jde dovolat. Telefon se GSM pásma vůbec nevšímá, protože má k dispozici lepší pásma a preferuje je. I když budu mít doma tisíckrát silnější GSM signál, než signál LTE / 5G, telefon stále bude volat přes LTE / 5G, pokud mu to v menu nezakážu.

GSM repeater se tedy stává naprosto zbytečným. A to dokonce i tehdy, když by v místě nebyl ani 2G signál, a to díky funkci, kterou už má velká většina telefonů snad už déle než pět let. Stačí si zapnout „Volání přes WiFi„, případně VoWiFi a telefon v případě, že nemá dostatečný mobilní signál, využije WiFi, kterou snad už doma mají úplně všichni. A kdo ne, rozhodně bych mu ji doporučoval instalovat raději, než aby instaloval GSM / LTE repeater. Většina telefonů dokonce nabízí volbu priority, tedy zda se použije přednostně WiFi, nebo přednostně mobilní signál. Já jsem si oblíbil volbu „Přednostně mobilní signál“. Technicky se mění pouze cesta, kudy data s naším hlasem projdou do telefonní sítě. Výhodou je, že v okamžiku opuštění WiFi (například chci odjet z chalupy autem) se telefon (má – li WiFi dostatečné pokrytí až před chalupu) vcelku plynule přihlásí do mobilní sítě a hovor pokračuje. Kdo si dá pozor, lehké přerušení uslyší, ale je to méně než jedna slabika. Navíc zapnutí volby v menu je přece zdarma – není třeba nic kupovat. Repeater stojí peníze.

Pokud někdo opravdu nutně potřebuje instalovat GSM repeater, měl by se přesvědčit, že není možné nad problematikou zvítězit pomocí výše uvedeného „Volání přes WiFi“. Není – li zbytí a není li strach z pokuty od ČTÚ (podnikatel až 20 milionů, fyzická osoba až 100 000 Kč), pak je třeba u instalace repeateru zejména přemýšlet a nejlépe také trochu měřit. Outdoor (donor, venkovní) anténa musí mít od indoor (coverage, vnitřní) antény dostatečnou izolaci. To znamená, že tyto dvě (indoor antén může být i více) antény na sebe v žádném případě nesmí vidět. Nesmí být v jednom prostoru. Musí být mezi nimi minimálně několik zdí, oplechovaná stěna, plechová střecha, nebo nějaká jiná dobře stínící překážka. Vzdálenost pět metrů je zcela nedostatečná, pokud tam nejsou tři kamenné zdi. Má – li repeater uvedený zisk (gain) cca 35 dB, pak by dalších přibližně 50 dB mělo být v rezervě. Sečtením těchto hodnot dostáváme 85 dB, což je opravdu minimální izolace mezi těmito anténami. (V případě soustavy vnitřních antén je samozřejmě potřeba měřit celou soustavu.) Kdo chce měřit, měl by to udělat alespoň pomocí nanoVNA, nebo lépe pomocí nějakého spektrálního analyzátoru s tracking generátorem, který má co nejvyšší dynamiku. V případě nanoVNA nesmí být znát ani náznak přechodu signálu mezi anténami. Měřit je potřeba v celém uplinkovém pásmu 880 – 915 MHz. Důležité jsou i kvalitní koaxiální kabely (pozor na RG-58).

Smutné je, že instalace repeaterů provádějí přímo specializované firmy (nemyslím, že by byly specializované na odbornou instalaci, spíše se specializují na dobré odůvodnění, že zákazník repeater potřebuje). Inzerují na internetu, přestože patrně moc dobře ví, že jejich zákazník díky nim bude provozovat něco, co se provozovat nesmí (nedostane totiž souhlas operátorů). Kdyby zákazníkovi raději řekli, že si má zapnout volání přes WiFi, bylo by to určitě ve všem jednodušší, ale samozřejmě by nebyl kšeft.

Jirka Velíšek, OK1ZJV