RSRP, RSRQ, SINR: comprendere e monitorare la qualità del segnale 4G dei vostri dispositivi IoT

· 11 minuti di lettura
11 min read
Team Eziwan
Team Eziwan
Infrastruttura IoT

Il vostro gateway IoT indica "connesso" in 4G, ma i dati arrivano a intermittenza, la VPN si disconnette ogni ora e gli avvisi sul campo arrivano con 30 minuti di ritardo. La rete “funziona”, ma non come dovrebbe. La chiave sta nel comprendere i parametri di qualità del segnale LTE e sapere quando attivare l’allarme.

Le 4 metriche chiave del segnale LTE​

1. RSRP — Potenza del segnale di riferimento ricevuto​

L'RSRP misura la potenza ricevuta da un segnale di riferimento su una sottoportante LTE specifica. È la misura della potenza del segnale più utilizzata.

Unità: dBm (decibel-milliwatt)
Intervallo tipico: da -44 dBm (ottimo) a -140 dBm (nessun segnale)

RSRPQualitàImpatto sul campo
> -80 dBmEccellenteNessun problema prevedibile
da -80 a -90 dBmBuonoConnessione stabile, velocità ottimale
da -90 a -100 dBmDiscretoVelocità ridotta, possibili riconnessioni
da -100 a -110 dBmScarsaInstabilità, ritardi significativi
< -110 dBmCriticaInterruzioni frequenti, perdita di dati

Attenzione alla trappola: un RSRP di -85 dBm non è sempre sinonimo di una buona connessione. In una zona densamente popolata, con molti utenti collegati alla stessa antenna, il segnale può essere forte ma la qualità mediocre: è qui che entra in gioco l'RSRQ.

2. RSRQ — Qualità del segnale di riferimento ricevuto​

L'RSRQ misura il rapporto qualità/interferenze del segnale. Tiene conto dell'RSRP, ma anche del rumore di fondo e delle interferenze provenienti dalle celle vicine.

Formula: RSRQ = (N × RSRP) / RSSI
dove N = numero di sottoportanti, RSSI = potenza totale ricevuta

Unità: dB (decibel)
Intervallo tipico: da -3 dB (eccellente) a -19,5 dB (critico)

RSRQQualitàRaccomandazione
> -9 dBEccellente—
da -9 a -12 dBBuonoMonitorare
da -12 a -15 dBDiscretoAvvisare, controllare l'antenna
< -15 dBScadenteIntervento necessario

Caso concreto: un sito industriale in zona periurbana con RSRP = -82 dBm (buono) e RSRQ = -16 dB (critico). Questo sito si trova su un'antenna sovraccarica nelle ore di punta: le sue VPN si disconnettono ogni giorno tra le 12:00 e le 14:00. La soluzione: passare all'operatore secondario (SIM2) in queste fasce orarie.

3. SINR — Rapporto segnale/interferenza più rumore​

Il SINR misura il rapporto segnale/interferenze + rumore. È l'indicatore più preciso della qualità della demodulazione.

Unità: dB
Intervallo tipico: da > 20 dB (eccellente) a < -6 dB (fuori servizio)

SINRModulazione utilizzataVelocità teorica
> 20 dB64-QAMMassimo (Cat. 4: 150 Mbps in download)
10–20 dB16-QAM60–100 Mbps in download
0–10 dBQPSK10–30 Mbps in download
< 0 dBBPSK< 5 Mbps, instabile

Per le applicazioni IoT (telemetria, supervisione SCADA, VPN leggera), è sufficiente una velocità di trasmissione compresa tra 1 e 5 Mbps. Il SINR critico si attesta intorno a -3 dB: al di sotto di tale valore, è probabile che si verifichino frequenti ritrasmissioni che aumentano la latenza.

4. RSSI — Indicatore di potenza del segnale ricevuto​

L'RSSI è la potenza totale ricevuta sull'intero canale, considerando tutte le sottoportanti. Include il rumore e le interferenze. È meno preciso dell'RSRP per valutare la qualità, ma utile per una prima selezione.

Unità: dBm
Intervallo tipico: da -50 dBm a -120 dBm

Insidie comuni negli ambienti industriali​

La trappola delle gabbie di Faraday​

Gli armadi elettrici metallici, gli edifici con struttura metallica e le sale schermate creano effetti di gabbia di Faraday. Un RSRP di -105 dBm misurato dall'interno di un armadio può diventare -75 dBm con un'antenna esterna posizionata a 2 metri di distanza.

Regola pratica: in un ambiente industriale, prevedere sempre un'antenna esterna magnetica o con piedistallo, posizionata all'esterno dell'armadio.

Il progressivo deterioramento del cavo dell'antenna​

Un cavo coassiale da 3 metri di tipo RG-174 (il cavo sottile spesso fornito con i modem) attenua il segnale da 3 a 5 dBm a 800 MHz. In LTE B20 (800 MHz, utilizzato per la copertura rurale estesa), ciò corrisponde alla differenza tra -100 e -105 dBm, ovvero un calo di una categoria di qualità.

Raccomandazione: utilizzare cavi LMR-200 o H155 per lunghezze > 2 m. Per lunghezze > 5 m, preferire l'LMR-400.

Le interferenze industriali​

I variatori di velocità, la saldatura ad arco, i motori elettrici e i caricabatterie generano armoniche RF nelle bande LTE. Se il vostro RSRQ o SINR peggiora regolarmente durante la fase di produzione, probabilmente si tratta di interferenze locali.

Diagnosi: confrontare il SINR nelle ore di minor traffico (notte) con quello nelle ore di picco. Se la differenza supera i 10 dB, individuare la fonte di interferenza.

Configurazione degli avvisi in Eziwan​

Soglie raccomandate per i siti critici​

alertes_signal:
  rsrp:
    warning: -100  # dBm — surveiller
    critical: -107  # dBm — basculer SIM
  rsrq:
    warning: -13   # dB — surveiller
    critical: -16   # dB — basculer SIM
  sinr:
    warning: 3     # dB — surveiller
    critical: -1   # dB — basculer SIM

Politica di failover intelligente​

La piattaforma Eziwan monitora costantemente i parametri delle due SIM. Il passaggio all'altra SIM viene attivato se due dei tre criteri si trovano contemporaneamente in zona critica:

Si (RSRP_SIM1 < -107) ET (RSRQ_SIM1 < -16)
   → Basculer vers SIM2
   → Informare il team di manutenzione
   → Registrare l'evento con le metriche
   → Tornare alla SIM1 se RSRP_SIM1 è maggiore di -100 per 5 minuti

Il criterio “per 5 minuti” evita le oscillazioni (effetto ping-pong) tra le due SIM quando il segnale è al limite.

Pannello di controllo per il monitoraggio dei segnali​

Sulla piattaforma Eziwan, ogni Gateway dispone di un grafico storico delle proprie metriche:

  • RSRP su 24 ore / 7 giorni / 30 giorni
  • RSRQ negli stessi intervalli
  • Numero di cambi di SIM
  • Correlazione segnale/latenza VPN

Questi dati consentono di individuare:

  • I deterioramenti progressivi (antenna che si scollega, cavo che si usura)
  • I problemi ciclici (ore di punta, produzione)
  • Gli incidenti occasionali (interruzione del servizio da parte dell'operatore, lavori sulla rete)

Buone pratiche per le implementazioni IoT industriali​

1. Misurare sempre prima di procedere all'installazione​

Prima di fissare definitivamente il vostro Gateway, misurate il segnale da diverse posizioni. In un ambiente industriale densamente popolato, 50 cm possono comportare una variazione da -85 a -95 dBm.

2. Documentare il segnale nominale​

Al momento dell'installazione, registrare i valori di riferimento in Eziwan:

  • RSRP nominale SIM1 / SIM2
  • RSRQ nominale
  • Latenza VPN di riferimento

Questi valori fungeranno da riferimento per individuare eventuali deterioramenti futuri.

3. Testare il failover in condizioni reali​

Simulare un'interruzione della SIM1 e verificare:

  • Tempo effettivo di failover (obiettivo: < 8 secondi)
  • Continuità delle sessioni VPN
  • Ricezione degli avvisi di failover
  • Ritorno automatico alla SIM1

4. Verificare la copertura dei due operatori​

Non scegliete due operatori a caso. Utilizzate le mappe di copertura degli operatori e, soprattutto, effettuate un test sul campo con entrambe le SIM sul posto. Le prestazioni dei diversi operatori possono variare notevolmente a seconda della banda di frequenza e della densità delle antenne locali.

Caso pratico: diagnosi di un sito problematico​

Situazione: stazione di pompaggio in zona rurale, dati telemetrici mancanti per 3-4 ore al giorno.

Dati rilevati:

SIM1 (Orange) — RSRP: -104 dBm, RSRQ: -14 dB, SINR: 2 dB
SIM2 (SFR)    — RSRP: -88 dBm,  RSRQ: -10 dB, SINR: 12 dB
Failover attivo: 0 volte negli ultimi 30 giorni

Diagnosi: la SIM1 è configurata come principale con soglie di failover troppo permissive (-110 dBm). Il sito funziona con un segnale al limite sulla SIM1, mentre la SIM2 sarebbe decisamente migliore.

Soluzione:

  1. Invertire l'ordine di priorità (SIM2 come principale)
  2. Abbassare la soglia di failover RSRP a -98 dBm
  3. Spostare l'antenna esterna di 40 cm (passaggio da -104 a -96 dBm su SIM1)

Risultato: 0 dati mancanti nei 30 giorni successivi.

Scegliere la banda LTE giusta per le vostre implementazioni industriali​

Il LTE utilizza diverse bande di frequenza, ciascuna con le proprie caratteristiche. In Francia, le bande principali sono:

Banda LTEFrequenzaOperatorePunti di forzaLimiti
Banda 20 (B20)800 MHzOrange, SFR, BouyguesMassima copertura rurale, eccellente penetrazione all'interno degli edificiVelocità limitata (max 20 MHz di larghezza di banda)
Banda 28 (B28)700 MHzBouygues (in fase di implementazione)Simile alla B20, buona coperturaMeno disponibile
Banda 3 (B3)1800 MHzTuttiBuon equilibrio tra velocità e coperturaPenetrazione negli edifici media
Banda 1 (B1)2100 MHzOrange, SFRVelocità elevata nelle aree densamente popolateScarsa penetrazione, portata limitata
Banda 7 (B7)2600 MHzOrange, SFR, BouyguesVelocità molto elevata (4G+)Portata molto ridotta, penetrazione nulla

Per l'IoT industriale: la Banda 20 (800 MHz) è lo standard di riferimento in ambito industriale. La sua propagazione a lungo raggio e la sua capacità di penetrazione negli edifici metallici (attenuazione ~5 dB rispetto a ~15 dB per la Banda 7) la rendono la scelta migliore per i quadri elettrici e i siti rurali.

Impostazione forzata della banda LTE sul gateway Eziwan:

AT+QCFG="band",F,80000,0      # Force Band 20 uniquement
AT+QCFG="band",F,840000,0    # Force Band 20 + Band 3
AT+QCFG="band",F,0,0          # Auto (toutes bandes)

Impostare la banda 20 in un'area rurale in cui l'RSRP della banda 20 è pari a -95 dBm, mentre quello della banda 3 è pari a -102 dBm, può eliminare le instabilità causate dall'oscillazione automatica tra le bande.

Guida alla scelta delle antenne LTE per il settore industriale​

L'antenna è spesso l'anello debole di un impianto LTE industriale. Una scelta sbagliata o un cablaggio errato possono comportare una perdita di guadagno compresa tra 10 e 20 dBm: la differenza tra una connessione stabile e una al limite della copertura.

Tipi di antenne e casi d'uso​

TipoGuadagnoMontaggioUso consigliato
Omnidirezionale magnetica2–5 dBiTetto dell'armadioSiti standard, segnale adeguato, installazione rapida
Omnidirezionale con base5–7 dBiPalo o fissaggio a pareteSiti con segnale medio, esposizione diretta desiderata
Direzionale a pannello (patch)9–14 dBiOrientata verso l’antenna BTSSiti rurali al limite della copertura, direzione nota
Yagi14–20 dBiPalo, orientamento precisoSiti molto isolati, connessione a lunga distanza >5 km
Interna (sul dispositivo)0–2 dBiIntegrataFuori da armadio metallico, segnale eccellente

Cavi coassiali: attenuazione in funzione della lunghezza​

Il cavo tra l'antenna e il gateway comporta una perdita in dBm che si somma all'attenuazione del mezzo. Scegliere in base alla lunghezza del cavo necessaria:

Tipo di cavoAttenuazione a 800 MHzLunghezza massima consigliata
RG-174 (cavo sottile standard)1,8 dB/m<1 m (solo prolunga di collegamento)
RG-580,7 dB/m<3 m
LMR-200 / H1550,35 dB/m<8 m
LMR-400 / H5000,15 dB/m<20 m

Regola empirica: per ogni metro di RG-174, si perde 1,8 dBm. Un cavo RG-174 di 5 m comporta una perdita di 9 dBm — il che può far scendere l'RSRP da -95 a -104 dBm, ovvero due categorie di qualità in meno.

Il monitoraggio delle metriche di segnale non è un lusso: è la base di un'infrastruttura IoT industriale affidabile. La piattaforma Eziwan raccoglie questi dati in modo continuo e li rende disponibili per analisi proattive anziché reattive.

Domande frequenti​

Qual è la differenza tra RSRP e RSSI? Quale dei due va monitorato con priorità? L'RSSI (Received Signal Strength Indicator) indica la potenza totale ricevuta, comprese tutte le interferenze — è meno preciso. L'RSRP (Reference Signal Received Power) misura esclusivamente i segnali di riferimento LTE, filtrando le interferenze — riflette in modo più fedele la qualità effettiva del segnale LTE. In un ambiente industriale con numerose fonti di interferenze RF, l’RSRP è di gran lunga l’indicatore migliore. Monitorate innanzitutto l’RSRP, poi l’RSRQ per la qualità del canale.

Il mio gateway mostra un valore RSRP di -85 dBm: è sufficiente per il monitoraggio industriale? Sì. -85 dBm è un segnale LTE eccellente. Ecco una scala di riferimento pratica: > -90 dBm = eccellente (nessun problema), da -90 a -100 dBm = accettabile (rischi minimi), da -100 a -107 dBm = degradato (valutare l’uso di un’antenna esterna), < -107 dBm = critico (necessario intervenire). Per un sito di monitoraggio industriale con VPN e MQTT, un RSRP > -100 dBm è generalmente sufficiente.

L'antenna interna del gateway è sufficiente o è sempre necessaria un'antenna esterna? L'antenna interna è sufficiente se il gateway si trova in un involucro non metallico con una buona visuale libera. In un armadio elettrico metallico (gabbia di Faraday), un'antenna esterna è praticamente indispensabile: l'involucro attenua il segnale da 10 a 20 dB. È consigliabile investire in un'antenna esterna magnetica o da avvitare per tutte le installazioni in armadio.

Per approfondire​

Hai bisogno di una verifica dei segnali sui tuoi siti IoT esistenti? Contatta il nostro team tecnico.

Risorse aggiuntive​