Factori ce influențează viteza de net a operatorilor telecom

Cred că toată lumea știe că viteza maximă anunțată de un operator telecom pentru rețeaua lor reprezintă de fapt limita maximă în condiții optime a tehnologiei utilizate. În practică, pentru clientul din stradă ce are un telefon mobil în mână, vitezele disponibile vor fi mici, ceea ce este foarte normal.

Nimeni nu ascunde acest lucru. Chiar și operatorii publică din când în când informații despre viteza medie obținută de clienții lor, iar astfel de date sunt oricum disponibile public pe Netograf și (dacă plătești) pe Ookla, site-uri de pe care se pot trage concluzii bune având în vedere numărul mare de teste făcute de clienți în diverse situații.

De exemplu, recent Orange a făcut publice aceste cifre într-un comunicat de presă. După 746.575 de teste realizate pe speedtest.net de pe mai mult de 125.000 de telefoane în primul semestru din 2018, Orange a obținut o viteză medie de transfer de 41,09 Mbps download și 15,78 Mbps upload, rezultate mai bune decât ale oricărui alt operator telecom din România.

Ookla chiar le-a dat certificat pentru “cea mai rapidă rețea mobilă din România” în respectiva perioadă.

Nu știu cât au obținut ceilalți operatori, dar în semestrul anterior titlul mersese la Vodafone.

Cum ar fi, e ca la mașini. Ți se spune viteza maximă pe care o pot atinge, dar în practică mergi cu mai puțin, că mai dai de trafic, mai cotește drumul, mai e câte o groapă șamd. Sau, dacă vreți, situația este foarte asemănătoare cu routerele wireless, unde pe ele poate că scrie 1700 Mbps, dar în practică ai noroc dacă prinzi 400 Mbps cu laptopul pus la un metru de ele.

De ce se așteaptă cineva ca situația să stea altfel cu un mic telefon mobil aflat la sute de metri de antenă, nu știu, dar mi s-a părut un moment bun pentru  o listă de factori ce influențează viteza reală, ca să vedem mai clar diferența între teorie și practică.

Distanța față de antenă. În testele de routere, fiecare metru influențează rezultatele finale. În telefonia mobilă, tehnologia utilizată nu-i la fel de sensibilă, dar în același timp vorbim de distanțe de sute de metri între telefon și antena prin care acesta este conectat la rețea.

E o invenție bună smartphone-ul, dar nu funcționează prin magie. Are o antenă foarte mică în interiorul său, iar aceasta trebuie să comunice bidirecțional cu o antenă aflată la sute de metri, într-un mediu plin de interferențe de toate felurile. Faptul că totuși reușește să facă asta sună un pic a magie.

Când semnalul este slab, stația de bază recurge la diverse trucuri pentru a menține comunicația, dar toate micșorează rata de bit totală. Sunt multe trucuri posibile: se trece la o modulație mai slabă, de exemplu de la 256QAM la 64QAM și poate chiar la 16QAM (ceea ce, dacă nu greșesc calculul puterilor, înseamnă o înjumătățire a ratei finale de bit, dar vine cu avantajul transmiterii fără erori a semnalului), iar dacă treci de la agregarea pe două frecvențe la una singură, mai pierzi jumătate din rata de bit. E ca atunci când vorbești cu o persoană care nu aude bine și atunci pronunți și tu cuvintele mai rar, mai clar

Probleme la propagare. Nu doar că puterea semnalului scade cu distanța, dar apar și obstacole pe drum. Spectrul este foarte aglomerat, există mulți operatori, multe telefoane conectate în jur, există mereu niște suprapuneri de semnal ce diminuează calitatea acestuia.

Mai mult, semnalul destinat telefonului tău se reflectă din clădiri și alte obstacole și ajunge repetat în telefon sub forma a multe ecouri. Treaba asta, problemă cunoscută drept multipath propagation, scade raportul semnal-zgomot, adică, în limbaj uzual, e un fenomen nedorit, dar des întâlnit în special în orașe, printre clădiri.

Problemele acestea au diverse efecte. Pachetele fie trebuie repetate, fie întregul proces de comunicație face un pas înapoi spre transmisiuni mai lente, dar cu erori mai puține.

Caz special: o atenuare puternică apare în interiorul clădirilor, atât de puternică încât uneori operatorii fac clar distincția între acoperire outdoor și indoor, existând și termeni precum “deep indoor coverage”. Așa sunt frecvențele utilizate, așa trec undele electromagnetice prin pereți.

Numărul oamenilor din aceeași zonă. Stațiile de bază au un număr limitat de canale pe care pot transmite datele și de fluxuri de date ce se pot transmite simultan. Dacă sunt puțini oameni într-o zonă, fiecare dintre ei comunică prin mai multe fluxuri și pe mai multe frecvențe. Când numărul persoanelor conectate crește, resursele disponibile se împart între aceștia.

Când resursele fizice se epuizează, probabil intră în acțiune un paralelism ceva mai avansat. Stația de bază comunică pe rând cu fiecare persoană, alocându-le câte un pic din “atenția” ei, transmițând pe rând câte un calup de date. Dacă în loc să primești câte 1 megabit de date la fiecare 20 de milisecunde, îl primești la fiecare 60 de milisecunde, viteza a scăzut de trei ori.

Am folosit un exemplu mai degrabă ușor de înțeles decât ce se întâmplă în realitate. Alocarea din timpul și capacitatea stației pentru fiecare utilizator se face prin alte metode, vorbim de niște PRB (Physical Resource Block), dar analogia sper că a fost înțeleasă.

Tipul telefonului utilizat. Dacă mai țineți minte detalii din ultimele articole despre upgrade-uri de rețea, scriam pe acolo că astfel de viteze mai mari se utilizează prin comunicarea simultană cu telefonul pe 3 frecvențe, trecerea la mai multe fluxuri de date, modulație mai bună șamd.

Tot acolo spuneam că, în acel moment, doar 9 telefoane au hardware-ul pentru acele specificații, toate fiind modele flagship scumpe. Flagship-urile anului trecut n-ar fi putut atinge acele viteze nici în condiții ideale. Telefoanele din clasa medie sau mai jos nici atât.

Uneori rețelele sunt upgradate la specificații încă nesuportate de nici un telefon. De ce? Pentru că operatorii gândesc în avans, cu câțiva ani, și au semnale bune privind direcția în care se îndreaptă telefonia. Qualcomm, Samsung și alții anunță cu ani înainte un soi de roadmap în care scrie “și în 2018 vom face modemuri cu agregare pe cinci frecvențe”.

Acum adunați toate acestea. Oameni mulți (zeci? sute?) la care se împart resursele turnului de comunicație, atenuarea naturală a semnalului odată cu distanța, plus problemele la propagare sau cine știe ce interferențe. Fiecare reduce semnificativ acea limită teoretică a rețelei, uneori chiar prin înjumătățiri succesive. Reiau ideea de la început, mie mi se pare un fel de magie că un dispozitiv așa mic precum telefonul mobil poate avea, fără fir, viteze pe care acum câțiva ani nu le aveam nici pe Internetul fix din casă.

Și atunci de ce operatorii anunță vitezele maxime ale rețelei? Păi ce-ar putea să anunțe altceva? Cea medie? Ok, dar medie pentru cine? Pentru București, pentru Cluj-Napoca, pentru Fierbinți pentru exterior sau pentru interior, pentru weekend sau timpul săptămânii, pentru telefonul X sau Y?

Orange face acest lucru, găsiți pe site-ul lor la Termeni și Condiții și viteze medii pentru fiecare tip de conexiune, dar cu următoarele mențiuni:

(3) Pentru obtinerea Vitezelor maxime estimate de transfer al datelor este necesara respectarea cumulativa a urmatoarelor cerinte standard, indiferent de tehnologia utilizata:

• achizitionarea unui serviciu mobil care sa permita accesul la Viteza maxima estimata de transfer al datelor;
• utilizarea serverului de test Netograf disponibil pe www.netograf.ro;
• evitarea realizarii masuratorilor in apropierea unor spatii aglomerate cu multi utilizatori simultani;
• oprirea tuturor aplicatiilor in terminalul mobil cu exceptia celei cu care se realizeaza testul de viteza;
• echipamentul mobil trebuie sa fie pozitionat astfel incat sa aiba vizibilitate directa cu echipamentul radio/antena Orange Romania la o distanta maxima de 150-200m.

In cazul utilizarii tehnologiei mobile 4G pentru efectuarea testelor, suplimentar cerintelor standard de mai sus, este necesara indeplinirea si a urmatoarelor cerinte:

• testele trebuie realizate la un moment de timp in care resursele celulei sunt disponibile astfel incat echipamentul mobil sa dispuna de numarul maxim de PRB ce pot fi alocate sesiunii de test;
• un nivel de receptor al semnalului (RSRP) >-85dBm si un nivel de calitate (RSRQ) a semnalului: (RSRQ) > -13.

In cazul utilizarii tehnologiei mobile 3G pentru efectuarea testelor, suplimentar cerintelor standard de mai sus, este necesara indeplinirea si a urmatoarelor cerinte:

• testele trebuie realizate la un moment de timp in care resursele celulei sunt disponibile astfel incat sa se poate aloca echipamentului mobil un grup complet de coduri HSPA (15 coduri) si un TTI (transmission time interval) in mod continuu si constant;
• nivelul de receptor (RSCP) si calitate (ECNO) sunt simultan: RSCP>-85dBm, ECNO>-3.

PRB = physical resource block, un fel de “câtă atenție îți poate da antena”. Cu alte cuvinte în limbaj normal, în condiții bune spre foarte bune.

Important este ca rețeaua să fie îmbunătățită și ca viteză maximă teoretică să crească pentru că asta înseamnă că și cea medie crește. Dacă stațiile de bază sunt upgradate, înseamnă că au la dispoziție mai multe fluxuri, mai multe frecvențe și modulații mai bune pe care să le împartă între cei conectați la ele. Poate că pe persoana X, aflată la distanță, nu pare să o ajute acest lucru, dar persoana Y este mai aproape de stație, se conectează la viteză mare, descarcă mai repede pagina de Facebook sau fotografiile din Instagram, resursele stației sunt deci eliberate mai rapid și pot fi alocate altei persoane Z sau poate chiar lui X, deci per total media transferului a crescut.

Comunicatul Orange vorbește și despre 4G Megahunt, o vânătoare-concurs unde în realitate augmentată puteți vâna prin oraș diverse bonusuri în trafic de net sau discount-uri. Clienții Orange pot găsi detaliile prin linkul anterior.