RSRP, RSRQ, SINR: de 4G-signaalkwaliteit van uw IoT-apparatuur begrijpen en controleren

· 11 minuten leestijd
11 min read
Eziwan-team
Eziwan-team
IoT-infrastructuur

Uw IoT-gateway geeft aan dat er een 4G-verbinding is, maar uw gegevens komen met horten en stoten binnen, uw VPN-verbinding wordt elk uur verbroken en uw meldingen vanuit het veld komen met een vertraging van 30 minuten binnen. Het netwerk „werkt“ — maar het werkt niet goed. De sleutel: inzicht krijgen in de kwaliteitsstatistieken van het LTE-signaal en weten wanneer u alarm moet slaan.

De 4 belangrijkste meetwaarden van het LTE-signaal​

1. RSRP — Ontvangstvermogen van het referentiesignaal​

De RSRP meet het ontvangen vermogen van een referentiesignaal op een specifieke LTE-subdraaggolf. Dit is de meest gebruikte meting van de signaalsterkte.

Eenheid: dBm (decibel-milliwatt)
Typisch bereik: -44 dBm (uitstekend) tot -140 dBm (geen signaal)

RSRPKwaliteitImpact op de grond
> -80 dBmUitstekendGeen problemen te verwachten
-80 tot -90 dBmGoedStabiele verbinding, optimale snelheid
-90 tot -100 dBmMatigLagere snelheid, mogelijk herverbinden
-100 tot -110 dBmZwakInstabiliteit, aanzienlijke vertragingen
< -110 dBmKritiekFrequente onderbrekingen, gegevensverlies

Pas op voor de valkuil: een RSRP van -85 dBm betekent niet altijd dat de verbinding goed is. In een dichtbevolkt gebied met veel gebruikers op dezelfde antenne kan het signaal weliswaar sterk zijn, maar de kwaliteit matig — en daar komt de RSRQ om de hoek kijken.

2. RSRQ — Kwaliteit van het ontvangen referentiesignaal​

De RSRQ meet de verhouding tussen kwaliteit en interferentie van het signaal. Hierbij wordt niet alleen rekening gehouden met de RSRP, maar ook met de achtergrondruis en interferentie van naburige cellen.

Formule: RSRQ = (N × RSRP) / RSSI
waarbij N = aantal subdragers, RSSI = totaal ontvangen vermogen

Eenheid: dB (decibel)
Typisch bereik: -3 dB (uitstekend) tot -19,5 dB (kritiek)

RSRQKwaliteitAanbeveling
> -9 dBUitstekend—
-9 tot -12 dBGoedIn de gaten houden
-12 tot -15 dBMatigWaarschuwen, antenne controleren
< -15 dBZwakActie vereist

Concreet voorbeeld: een industrieterrein in een voorstedelijk gebied met RSRP = -82 dBm (goed) en RSRQ = -16 dB (kritiek). Deze locatie maakt gebruik van een antenne die tijdens de piekuren overbelast raakt — de VPN-verbindingen worden elke dag tussen 12.00 en 14.00 uur verbroken. De oplossing: tijdens deze tijdvakken overschakelen naar de secundaire provider (SIM2).

3. SINR — Signaal-interferentie-ruisverhouding​

De SINR meet de verhouding tussen het signaal en de interferentie plus ruis. Dit is de meest nauwkeurige indicator voor de kwaliteit van de demodulatie.

Eenheid: dB
Typisch bereik: > 20 dB (uitstekend) tot < -6 dB (buiten gebruik)

SINRGebruikte modulatieTheoretische snelheid
> 20 dB64-QAMMaximaal (Cat. 4: 150 Mbps DL)
10–20 dB16-QAM60–100 Mbps DL
0–10 dBQPSK10–30 Mbps DL
< 0 dBBPSK< 5 Mbps, onstabiel

Voor IoT-toepassingen (telemetrie, SCADA-bewaking, light VPN) is een bandbreedte van 1–5 Mbps voldoende. De kritische SINR ligt rond de -3 dB — bij een lagere waarde moet u rekening houden met frequente hertransmissies, wat de latentie verhoogt.

4. RSSI — Indicator voor de sterkte van het ontvangen signaal​

De RSSI is het totale ontvangen vermogen over het gehele kanaal, over alle subdragers heen. Hierin zijn ruis en interferentie meegerekend. Minder nauwkeurig dan de RSRP om de kwaliteit te beoordelen, maar nuttig voor een eerste selectie.

Eenheid: dBm
Typisch bereik: -50 dBm tot -120 dBm

Veelvoorkomende valkuilen in industriële omgevingen​

De valkuil van de kooien van Faraday​

Metalen schakelkasten, gebouwen met een metalen skelet en afgeschermde ruimtes zorgen voor een Faraday-kooieffect. Een RSRP van -105 dBm, gemeten vanuit de binnenkant van een schakelkast, kan -75 dBm worden bij een externe antenne op 2 meter afstand.

Praktische tip: zorg er in een industriële omgeving altijd voor dat er een externe magnetische of staande antenne wordt gebruikt, die buiten de schakelkast is geplaatst.

De geleidelijke slijtage van de antennekabel​

Een coaxkabel van 3 meter van het type RG-174 (de dunne kabel die vaak bij modems wordt geleverd) verzwakt het signaal met 3 tot 5 dBm bij 800 MHz. Bij LTE B20 (800 MHz, gebruikt voor uitgebreide dekking op het platteland) is dat het verschil tussen -100 en -105 dBm — oftewel een daling van één kwaliteitscategorie.

Aanbeveling: gebruik LMR-200- of H155-kabel voor lengtes > 2 m. Bij > 5 m verdient LMR-400 de voorkeur.

Industriële storingen​

Frequentieregelaars, booglassen, elektromotoren en acculaders veroorzaken RF-harmonischen in de LTE-banden. Als uw RSRQ of SINR tijdens de productie regelmatig verslechtert, is er waarschijnlijk sprake van lokale interferentie.

Diagnose: vergelijk de SINR tijdens daluren (’s nachts) met die tijdens piekuren. Als het verschil groter is dan 10 dB, zoek dan de bron van de storing.

Waarschuwingen instellen in Eziwan​

Aanbevolen drempelwaarden voor kritieke locaties​

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

Beleid inzake intelligente failover​

Het Eziwan-platform evalueert voortdurend de statistieken van beide simkaarten. De overschakeling wordt geactiveerd als twee van de drie criteria tegelijkertijd in de kritieke zone liggen:

Si (RSRP_SIM1 < -107) ET (RSRQ_SIM1 < -16)
   → Basculer vers SIM2
   → Het onderhoudsteam op de hoogte brengen
   → De gebeurtenis registreren met statistieken
   → Schakel terug naar SIM1 als RSRP_SIM1 gedurende 5 minuten groter is dan -100

Het criterium „gedurende 5 minuten“ voorkomt schommelingen (ping-pong) tussen de twee simkaarten wanneer het signaal op de grens ligt.

Dashboard voor signaalbewaking​

Op het Eziwan-platform beschikt elke gateway over een grafiek met de historische gegevens van zijn statistieken:

  • RSRP over 24 uur / 7 dagen / 30 dagen
  • RSRQ over dezelfde periodes
  • Aantal SIM-wisselingen
  • Correlatie tussen signaal en VPN-latentie

Aan de hand van deze gegevens kunnen de volgende zaken worden vastgesteld:

  • Geleidelijke verslechteringen (antenne die losraakt, verouderde kabel)
  • Cyclische problemen (spitsuren, productie)
  • Eenmalige incidenten (storing bij de provider, werkzaamheden aan het netwerk)

Best practices voor industriële IoT-implementaties​

1. Meet altijd eerst voordat je iets installeert​

Voordat u uw Gateway definitief vastzet, moet u het signaal op verschillende locaties meten. In een drukke industriële omgeving kan het signaal over een afstand van 50 cm variëren van -85 tot -95 dBm.

2. Het nominale signaal vastleggen​

Sla bij de installatie de referentiewaarden op in Eziwan:

  • Nominale RSRP SIM1 / SIM2
  • Nominale RSRQ
  • Referentielatentie VPN

Deze waarden zullen als uitgangspunt dienen om toekomstige verslechteringen op te sporen.

3. De failover in praktijkomstandigheden testen​

Simuleer een uitval van SIM1 en controleer het volgende:

  • Daadwerkelijke overschakeltijd (doel: < 8 seconden)
  • Continuïteit van de VPN-sessies
  • Ontvangst van overschakelwaarschuwingen
  • Automatische terugkeer naar SIM1

4. Controleer de dekking van beide providers​

Kies niet zomaar twee providers. Gebruik de dekkingskaarten van de providers en voer vooral een praktijktest uit met beide simkaarten op de locatie. De prestaties van verschillende providers kunnen sterk variëren, afhankelijk van de frequentieband en de dichtheid van de lokale zendmasten.

Praktijkvoorbeeld: diagnose van een problematische website​

Situatie: pompstation in een landelijk gebied, waarbij 3 tot 4 uur per dag telemetriegegevens ontbreken.

Gemeten waarden:

SIM1 (Orange) — RSRP: -104 dBm, RSRQ: -14 dB, SINR: 2 dB
SIM2 (SFR)    — RSRP: -88 dBm,  RSRQ: -10 dB, SINR: 12 dB
Actieve failover: 0 keer in 30 dagen

Diagnose: SIM1 is ingesteld als primaire kaart met te ruime drempelwaarden voor failover (-110 dBm). De locatie werkt op de grens van het signaal op SIM1, terwijl SIM2 aanzienlijk beter zou zijn.

Oplossing:

  1. De prioriteitsvolgorde omdraaien (SIM2 als primaire kaart)
  2. De RSRP-drempel voor failover verlagen naar -98 dBm
  3. De externe antenne 40 cm verplaatsen (verandering van -104 naar -96 dBm op SIM1)

Resultaat: 0 ontbrekende gegevens in de daaropvolgende 30 dagen.

De juiste LTE-band kiezen voor uw industriële implementaties​

LTE maakt gebruik van verschillende frequentiebanden, die elk hun eigen kenmerken hebben. In Frankrijk zijn de belangrijkste banden:

LTE-bandFrequentieProviderSterke puntenBeperkingen
Band 20 (B20)800 MHzOrange, SFR, BouyguesMaximale dekking op het platteland, uitstekende doordringing in gebouwenBeperkte snelheid (max. 20 MHz bandbreedte)
Band 28 (B28)700 MHzBouygues (uitrol)Vergelijkbaar met B20, goede dekkingMinder beschikbaar
Band 3 (B3)1800 MHzAlle providersGoede balans tussen snelheid en dekkingGemiddelde doordringing in gebouwen
Band 1 (B1)2100 MHzOrange, SFRHoge snelheid in dichtbevolkte gebiedenZwakke doordringing, beperkt bereik
Band 7 (B7)2600 MHzOrange, SFR, BouyguesZeer hoge snelheid (4G+)Zeer kort bereik, geen doordringing

Voor het industriële IoT: Band 20 (800 MHz) is de standaard in industriële omgevingen. Dankzij het grote bereik en de goede doordringing in metalen gebouwen (demping ~5 dB versus ~15 dB voor B7) is dit de beste keuze voor schakelkasten en locaties op het platteland.

De LTE-band op de Eziwan-gateway forceren:

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)

Door Band 20 te forceren op een landelijke locatie waar de RSRP van Band 20 -95 dBm bedraagt, maar die van Band 3 -102 dBm, kunnen instabiliteiten worden verholpen die worden veroorzaakt door het automatisch schakelen tussen banden.

Gids voor het kiezen van een LTE-antenne voor de industrie​

De antenne is vaak het verwaarloosde onderdeel van een industriële LTE-installatie. Een verkeerde keuze of een verkeerde bekabeling kan 10 tot 20 dBm aan versterking kosten — het verschil tussen een stabiele verbinding en een verbinding aan de rand van het dekkingsgebied.

Soorten antennes en toepassingen​

TypeVersterkingMontageAanbevolen gebruik
Magnetische omnidirectionele antenne2–5 dBiOp het dak van een kastStandaardlocaties, goed signaal, snelle installatie
Omnidirectionele antenne met voet5–7 dBiMast of wandbevestigingLocaties met gemiddeld signaal, directe blootstelling gewenst
Richtpaneel (patch)9–14 dBiGericht op BTS-antenneLandelijke locaties aan de rand van het dekkingsgebied, richting bekend
Yagi14–20 dBiMast, nauwkeurige uitrichtingZeer afgelegen locaties, langeafstandsverbinding >5 km
Binnen (op behuizing)0–2 dBiGeïntegreerdBuiten metalen kast, uitstekend signaal

Coaxkabels: signaalverlies afhankelijk van de lengte​

De kabel tussen de antenne en de gateway veroorzaakt een verlies in dBm dat bovenop de demping door het medium komt. Kies op basis van de benodigde kabellengte:

KabeltypeDemping bij 800 MHzAanbevolen maximale lengte
RG-174 (standaard dunne kabel)1,8 dB/m<1 m (alleen aansluitverlengstuk)
RG-580,7 dB/m<3 m
LMR-200 / H1550,35 dB/m<8 m
LMR-400 / H5000,15 dB/m<20 m

Vuistregel: voor elke meter RG-174 verlies je 1,8 dBm. Een RG-174-kabel van 5 m kost 9 dBm — waardoor een RSRP kan dalen van -95 naar -104 dBm, oftewel twee kwaliteitscategorieën lager.

Het monitoren van signaalstatistieken is geen luxe — het vormt de basis van een betrouwbare industriële IoT-infrastructuur. Het Eziwan-platform verzamelt deze gegevens continu en stelt ze beschikbaar voor proactieve in plaats van reactieve analyses.

Veelgestelde vragen​

Wat is het verschil tussen RSRP en RSSI? Welke moet je het eerst in de gaten houden? RSSI (Received Signal Strength Indicator) is het totale ontvangen vermogen, inclusief alle interferentie — minder nauwkeurig. RSRP (Reference Signal Received Power) meet uitsluitend de LTE-referentiesignalen en filtert interferentie weg — geeft een beter beeld van de werkelijke kwaliteit van het LTE-signaal. In een industriële omgeving met veel bronnen van RF-storingen is de RSRP veruit de beste indicator. Houd eerst de RSRP in de gaten en daarna de RSRQ voor de kanaalkwaliteit.

Mijn gateway geeft -85 dBm RSRP aan — is dat voldoende voor industriële monitoring? Ja. -85 dBm is een uitstekend LTE-signaal. Hieronder volgt een handige referentieschaal: > -90 dBm = uitstekend (geen problemen), -90 tot -100 dBm = acceptabel (geringe risico's), -100 tot -107 dBm = verslechterd (overweeg een externe antenne), < -107 dBm = kritiek (maatregelen vereist). Voor een industriële monitoringlocatie met VPN en MQTT is een RSRP > -100 dBm doorgaans voldoende.

Is de interne antenne van de gateway voldoende of is er altijd een externe antenne nodig? De interne antenne is voldoende als de gateway zich in een niet-metalen behuizing bevindt met een goed vrij uitzicht. In een metalen schakelkast (Faraday-kooi) is een externe antenne vrijwel noodzakelijk — de behuizing dempt het signaal met 10 tot 20 dB. Investeer in een magnetische of schroefbare externe antenne voor alle installaties in schakelkasten.

Meer informatie​

Wilt u een signaalaudit laten uitvoeren op uw bestaande IoT-locaties? Neem contact op met ons technisch team.

Aanvullende bronnen​