LTE: где мои 100 Мбит-с?

в 8:04, , рубрики: LTE, Мобильный веб, передача данных, скорость

Доброго времени суток, уважаемые читатели!
Хочу поделиться своими соображениями о скорости в сетях LTE. Думаю, что многие из вас видели красочную рекламу операторов о том, как же классно пользоваться современным мобильным интернетом с огромной скоростью — 100 Мбит в секунду. Вот только это число 100 должно быть со звездочкой.

Почему со звездочкой? Давайте разберемся. Итак, как вообще рассчитать максимальную скорость в сети LTE? Давайте сначала немного копнем вглубь. Как же устроена передача данных в сети? Во временной области структура LTE состоит из кадров (radio frames) длиной 10 мс. Каждый кадр состоит из 10 подкадров (subframes), длиной 1 мс каждый. Каждый же кадр состоит из двух слотов (slots) по 0.5 мс. В каждом слоте может содержаться либо 7 (что чаще), либо 6 (что реже) OFDM символов.

image

Теперь перейдем к частотной области. Тут все проще. Один OFDM символ занимает 15 кГц. Таким образом, число этих символов ограничивается лишь размером полосы частот, выделенной для оператора.

image

Итак, как же рассчитать максимальную скорость в сети LTE? Да очень просто. Один OFDM символ (или один ресурсный элемент, РЭ) может содержать в себе 2, 4 или 6 информационных бит, в зависимости от вида модуляции. Мы уже знаем, что в одном временном слоте (0.5 мс) содержится 7 РЭ, соответственно, в одной секунде таких элементов 14, в секунде — 14000.

Идем дальше. В частотной области РЭ занимает 15 кГц. Пусть будем считать, что оператору повезло и ему выделили максимально возможный частотный диапазон — 20 МГц. Учитывая, что 10% этого диапазона необходимо оставить под защитные интервалы, имеет полезными 18000 кГц, в которые можно уместить 1200 OFDM символов. Перемножаем 1200*14000 и получаем 16.8 Мегасимволов в секунду. Каждый из этих символов модулируется либо двумя (QPSK), либо четырьмя (QAM-16), либо шестью (QAM-64) битами. Таким образом, при лучшем раскладе, применяя модуляцию QAM-64, получаем: 16.8 Мсимволов*6=100.8 Мбитс. Вот они, те самые, рекламные, 100 Мегабит. Однако, что же мы имеем на практике?

Операторам «Большой тройки» выделены два частотные диапазона: 10 МГц в области 2.5-2.6 ГГц и 7.5 МГц в полосе 800 МГц. Насколько я знаю, полоса 7.5 МГц сейчас практически не используется нашими операторами. Какой из этого вывод? Одно это условие уже режет максимальную скорость в сети LTE в два раза, до 50 Мбитс. Для ее получения нужны идеальные условия: антенна базовой станции в прямой видимости, отсутствие помех, смартфон, способный работать на такой скорости. К тому же, кроме вас в этот момент никто не должен пользоваться интернетом. К сожалению, даже при выполнении всех этих условий добиться скорости в 50 Мбитс не получится, ведь, кроме полезной для вас информации базовая станция обменивается также и служебными сигналами (сигнализация).

Давайте теперь спустимся с небес и представим, что вы сидите не рядом с базовой станцией, а у себя в гостиной или офисе. О прямой видимости антенны речи быть не может, соответственно, уровень сигнала, поступающий на смартфон, низкий. В таких условиях часть принятых данных будет приходить с ошибками и, чтобы этого избежать, сеть LTE будет вынуждена понизить модуляционную схему до QAM-16 или даже до QPSK. Также нельзя забывать, что из-за помех в радиоканале, используется избыточное кодирование.

Так какую же скорость можно ждать на своем смартфоне? Вполне реальна ситуация, когда, сидя дома на диване, для вас будет работать схема с модуляцией КАМ-16 (напомню, при этом условии один ресурсный элемент содержит 4, а не 6 информационных бит, как в QAM-64) и скорость кода R примет значение 12. Давайте посчитаем: за счет помехоустойчивого кодирования максимальная скорость снизится с 50 до 25 Мбитс. Учитывая, что модуляционная схема изменилась на QAM-16, скорость упадет еще в 23 раза, до 16.6 Мбитс. И это при условии, что базовая станция обслуживает только одного абонента — вас. Конечно, для мобильных устройств этих скоростей более, чем достаточно, но это далеко не те 100 Мегабит в секунду, которые красуются на плакатах.

Автор: maxhiphop

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля