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Wi-Fi vs.工作循环LTE-U:家庭测试揭示共存挑战

詹妮弗Andreoli-Fang

詹妮弗Andreoli-Fang
杰出的无线技术专家

2015年11月5日

cabllabs技术政策副总裁Rob Alderfer和cabllabs金宝搏188BET无线架构实习生Nadia Yoza-Mitsuishi也对本文做出了贡献。

在我们最后的博客在Wi-Fi / LTE共存的情况下,我们列出了一些大型运营商显然决定在共享频谱中部署非标准形式的未经许可的LTE的危险。这一次,我们将回顾cabllabs最近进行的一些测试,以解释我们为什么担心。金宝搏188BET我们在最近的一个关于LTE-U共存的Wi-Fi联盟研讨会上讨论了这一材料,以及我们认为需要得到广泛支持的解决方案的更广泛的研究路线图。

在我们开始之前,让我们回顾一下:在未经许可的频段中启用LTE有不同的方法:LAA-LTE和LTE- u。LAA是手机行业标准组织(3GPP)在过去一年中一直在研究的版本,它的共存措施似乎与Wi-Fi中使用的“先听后说”(LBT)类似。相比之下,为美国市场开发的LTE-U技术则采取了完全不同的方式。LTE-U还没有提交给3GPP等合作标准制定机构考虑,而是由少数公司通过封闭程序开发。LTE- u使用一个由运营商控制的开/关开关来“占空比”LTE信号。由无线运营商决定,它开启传输一段时间,然后关闭(同样,由运营商决定),以允许其他技术(如Wi-Fi)访问该通道。

金宝搏188BETCableLabs已经在我们的实验室、我们的办公环境和最近的住宅环境(测试房)中测试了负载循环的LTE-U,以研究消费者如何体验技术。到目前为止,我们的研究已经对LTE-U对Wi-Fi服务的影响提出了重大担忧。今天我们将回顾我们最近的研究,这是在我们的试验室进行的。

我们是怎么做家庭测试的

LTE-U的支持者声称这项技术将会“对Wi-Fi比Wi-Fi本身更友好。”所以我们决定测试这个说法,使用我们的测试室来模拟真实世界的环境,使用符合的技术LTE-U论坛共存规范v1.2

(请注意,就在本周,LTE-U论坛发布了共存规范的新版本。我们仍在和其他Wi-Fi社区一起关注它,因为这又是他们封闭过程的产物,但我们不认为它对我们的目的有多大改变。从本周Wi-Fi联盟研讨会上的讨论来看,要实现可靠的共存还有很多工作要做。)

为了进行测试,我们去百思买买了两个相同的现成Wi-Fi ap,我们有一个LTE信号发生器,我们可以编程来开启和关闭信号循环——用LTE- u论坛的话说就是“值班循环”。

我们首先建立了Wi-Fi自身公平程度的基线。我们让现成的AP向下行发送完整的缓冲区流量(即AP到Wi-Fi设备),并测量吞吐量、延迟和包丢失。我们发现,这两个ap共享的频谱大致相同——例如,吞吐量大约是50:50。

接下来,我们用LTE- u替换其中一个ap,并使用各种占空比配置(LTE“开启”时间)重复我们的测试。为了简单起见,我们确保所有的测量都是在相对较强的信号电平(-62 dBm)进行的,这是LTE-U论坛用于检测Wi-Fi的电平。

我们的研究发现

如果我们的Wi-Fi AP在LTE-U存在的情况下表现更好,那就证实了它是一个更好的邻居的说法。

但是,不幸的是,我们没有发现。事实上,恰恰相反。我们的结果显示,Wi-Fi性能在LTE-U存在时受到了不成比例的影响。例如,当LTE-U只使用50%的时间时,Wi-Fi吞吐量(“速度”)会下降70%。更激进的LTE-U配置(更长的“开启”时间)会造成更大的破坏,如图1所示。

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图1

为什么LTE-U对Wi-Fi造成不成比例的损害?最主要的原因是它会中断Wi-Fi的中间流,而不是等待轮到它。这会导致Wi-Fi传输出现错误,降低其性能。我们在一系列占空比中进行了测试,以探索这种影响。在我们两个相互共享的网络的测试案例中,为了保持Wi-Fi 50%的吞吐量,LTE-U打开的时间不能超过35%,如图2所示。

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图2

这是否意味着如果LTE-U将其占空比限制在35%,Wi-Fi的性能就可以接受?不幸的是,事情没有那么简单。无可否认,我们的测试案例是有限的:我们这里只显示了两个共享频谱的网络,但实际上,有时可能有数百个Wi-Fi ap在彼此的范围内。如果LTE-U在与5个Wi-Fi网络共享时占用35%的通话时间,或者50个,那么Wi-Fi体验肯定会受到严重影响。如果有多个LTE-U网络,问题就会变得更糟,这似乎是有可能的。

坦率地说,LTE-U在一系列真实世界环境中的影响是未知的。没有人对此进行过研究。根据我们在这里的工作,我们知道的是,当两个网络共享时,LTE-U论坛考虑的50% LTE-U“启用”时间(见6.2.1节它们的共存规格)不会产生成比例的吞吐量结果。

这就是LTE-U对吞吐量的影响,这一点很重要。但同样重要的是延迟,或网络上的延迟量,这可能对实时应用程序(如语音和视频会议)产生巨大的影响。我们测试了不同负载周期下的Wi-Fi延迟,结果如下图3所示。值得注意的是,虽然我们测试的两个Wi-Fi ap可以共存,同时提供流畅的实时通信操作,但如果有LTE-U,情况似乎并非如此。即使LTE-U只有50%的时间在使用,它也会降低实时Wi-Fi通信的质量,这可能会让Wi-Fi用户感到不快。如果LTE-U在70%的时间内运行,那么延迟将会达到即使是耐受延迟的应用程序(如网页加载)也可能变得令人恼火的水平。

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图3

因此,我们在研究中发现,LTE-U对Wi-Fi造成了不成比例的伤害,即使它被配置为大约50:50的时间共享——这不是给定的,正如我们以前所注意到的.这是因为LTE-U会中断Wi-Fi信号,而不是通过Wi-Fi使用的先听后谈的方式等待轮到自己。我们在上一篇博客中讨论了先听后说的重要性,现在你可以看到为什么我们认为它对LTE-U很重要。

这项研究表明,LTE-U实际上并不是Wi-Fi的邻居,而Wi-Fi是它自己的邻居,就像它的支持者所宣称的那样。我们应该如何看待这些相互竞争的结果?一个主张是对的,另一个是错的吗?这并不是真的那么简单——答案取决于LTE-U是如何配置和部署的,以及它实际上采用了哪些共存特性。

这突出了我们长期以来一直敦促的开放和协作研发的必要性,这样我们才能找到真正适用于每个人的解决方案。这种情况一直发生在LAA上。LAA是一种3GPP标准形式的无授权LTE,人们对其与Wi-Fi良好共存的能力持谨慎乐观的态度。希望LTE-U的支持者能够实现实际的合作。

詹妮弗Andreoli-Fang是有线实验室网络技术组的首席架构师。金宝搏188BET

Rob Alderfer是cabllabs的技术政策副总裁,Nadia Yoza-Mitsuishi是无线架构实习生,也对本文做出了贡献。金宝搏188BET

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