Расчет скорости передачи данных в LTE

Калькулятор для расчета скорости передачи данных в LTE

Общая информация

Перед тем как расчитывать скорость передачи данных в сети LTE рассмотрим основные параметры, которые на нее влияют. К таким параметрам относятся следующие:

• Ширина канала (bandwidth)
• Качество канала, то есть в каких радиоусловиях находится абонент
• Загрузка сети (то есть сколько активных пользователей в сети и сколько данных они передают).

Теперь рассмотрим каждый из этих параметров подробнее.

• Ширина канала. Согласно 3GPP спецификациям ширина канала в сети LTE может быть 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 МГц. Чем больше ширина канала, тем более высокие скорости передачи данных можно достичь. Весь доступный диапазон разбивается на ресурсные блоки (Resource Blocks, RB). Ниже приводится таблица для определения количества доступных ресурсных блоков в зависимости от ширины канала.
  
  
  
  
• Качество канала. Радиоусловия, в которых находится абонент, существенным образом влияют на скорости передачи данных. Чем лучше радиоусловия, тем более высокие скорости передачи. Базовая станция (БС) выбирает кодово-модуляционную схему (MCS - Modulation and Coding Scheme) в зависимости от текущих радиоусловий. Чем выше кодово-модуляционная схема, тем больше данных (бит) может быть передано в единицу времени. Мобильная станция (МС) измеряет качество канала и отправляет CQI (Channel Quality Indicator) базовой станции. Используя эту информацию, БС выбирает кодово-модуляционную схему для передачи согласно следующей таблице.
  
  
  
  Так же в зависимости от радиоусловий могут использоваться различные многоантенные технологии (MIMO - Miltiple Input Multiple Output), например, MIMO 2x2 или MIMO 4x4. Эти технологии позволяют увеличить скорости передачи данных практически в два раза или в четыре, соответственно.
• Загрузка сети. Все доступные радиоресурсы разделяются между пользователями, которые находятся в сети. Соответственно чем больше в сети активных пользователей, тем меньше радиоресурсов достается одному пользователю. Следует отметить, что распределение ресурсов также зависит от приоритета пользователей и текущих соединений.

Расчет пропускной способности в LTE

Для расчета пропускной способности сети LTE необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определяем/задаем ширину канала. Это может быть 1.4, 3, 5, 10, 15 или 20 МГц. Затем, используя это число, определяем количество ресурсных блоков по таблице выше.
2. Определяем/задаем качество радиоканала. Для расчета пропускной способности нам нужно определить номер модуляционно-кодовой схемы (MCS Index). Номер модуляционно-кодовой схемы зависит от состояния радиоканала. В LTE обычно этот номер определяется значением CQI (Channel Quality Indicator). Однако, таблица для пересчета CQI в номер модуляционно-кодовой схемы задается производителем оборудования и является закрытой информацией. Так как в нашем расчете мы расчитываем максимальную скорость передачи данных, предполагаем наилучшие радиоусловия. Далее используем следующую таблицу.
   
   
   
   где TBS означает Transport Block Size, то есть размер транспортного блока. Этот размер определяет какое количество данных (в битах) может быть передано в одном TTI (=1 мсек).
3. И последний шаг это посмотреть в таблицу с размерами транспортных блоков, чтобы определить сколько бит может быть передано в одном 1 TTI (для этого нужно будет также количество ресурсных блоков), и умножить число из таблицы на 1000, чтобы получить бит/с.

Калькулятор для расчета скорости передачи данных в LTE

Пример

Предполагаем, что в нашей сети находится только один абонент, ширина канала у нас 20 МГц и идеальные радиоусловия (такие предположения позволяют получить максимальную скорост передачи данных в сети LTE), далее
Количество ресурсных блоков при нашей ширине канала = 100
MCS Index = 28 и TBS Index = 26

Используя эти числа, получаем TBS = 75376 бит. Скорость передачи = 75376 * 1000 = 75.376 Мбит/с. Предположим, что также используется MIMO 2x2. Отсюда получаем 75.376*2 = 150.752 Мбит/с. Следует отметить, что в стандарте 3GPP есть отдельные таблицы размеров транспортных блоков для случаев с использованием MIMO.





Если вы не нашли интересующую вас информацию по LTE/LTE-A в этой статье, напишите мне об этом письмо на alexey.anisimov86@gmail.com. Я постараюсь ее добавить в кратчайшие сроки.