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Wi-Fi vs. Duty - cycling LTE:一个平衡之举

Wi-Fi vs. Duty - cycling LTE:一个平衡之举乔伊·帕登

乔伊Padden
尊敬的技术专家,无线技术公司

2014年12月3日

在讨论LAA-LTE和Wi-Fi共存方案的第二部分中,我将讨论负载循环解决方案。

让我们来回顾一下:我们知道这项用于未授权频谱的新技术将只对移动运营商开放,因为移动行业标准机构(3GPP)已经决定不追求“独立”版本的lte - unlicence。(因此才有了LAA这个首字母缩写,它代表许可辅助访问。)因此,我们主要关注的是确保这种新的专有技术不会对其他未授权频谱(如Wi-Fi)的用户不利。在我的上一篇文章中,我探讨了LAA-LTE采用“先听后说”的礼貌标准的影响,并发现它们并不是共存的灵丹妙药。现在让我们来看看其他的礼貌方式。

不同于LBT方法上次讨论过,占空比配置在传输前不感知信道。相反,它们打开和关闭LTE信号,占用信道一段时间,然后腾出信道以允许其他网络(例如Wi-Fi)访问一段时间。如图1所示,可以直观地看到占空比的工作原理。

占空比图1

图1

各种来源都提出了这种方法。我们找到的第一个参考资料来自诺基亚研究白皮书,但最近高通也提出一种自适应版本,他们称之为载波感知自适应传输(CSAT),具有灵活的占空比,而其他版本包括中兴在其最近的3GPP中做出了贡献提出了时域多路复用“TDM”(占空比的另一种名称)方法。

占空比%

占空比配置有两个主要旋钮来定义开和关行为,占空比百分比和占空比周期。从本质上讲,占空比是一个重复的开/关模式,周期定义了模式重复的频率(在我们的讨论中,通常以毫秒为单位),而占空比百分比是LTE开启周期的百分比。请参见图1了解这两者之间的关系。

让我们先看看占空比百分比。这个配置旋钮对共存有一个很容易理解的因果关系。

让我们以Wi-Fi和LTE共享一个频道为例。一般来说,LTE的占空比将定义两个网络之间的时间分割,因为Wi-Fi是一种礼貌的协议,它执行先听后说(LBT)。因此,如果只有Wi-Fi在频道上,它将获得100%的通话时间。如果LTE以50%的占空比加入同一个信道,Wi-Fi现在将获得50%的通话时间,因为它将感知LTE并停止传输。一般来说,这意味着Wi-Fi将获得在100%通话时间情况下大约50%的吞吐量。

现在,注意上面我说的“一般”是在谈论占空比百分比时?如果占空比周期变得非常小,所描述的可预测关系就开始失效。让我们更仔细地看看占空比周期。

占空比周期

在上述占空比建议中,一个主要的区别是所提议的占空比周期的尺度。诺基亚研究院的论文研究了在LTE标准帧结构中使用几乎空白子帧(ABS)或空白上行子帧来产生占空比LTE信号。在这两种情况下,诺基亚论文的占空比周期都是10毫秒。

相比之下,高通和中兴的论文都提出占空比周期为数百毫秒。这种大小的占空比周期可能由称为Scell激活/去激活的LTE特性支持这里描述(警告:这个链接是相当技术性的)或新发布的12个小单元的开/关功能。

亚博yabo888vip网页版CableLabs测试Wi-Fi产品

为了更好地理解负载循环LTE信号对Wi-Fi的影响,我们在CableLabs用现成的Wi-Fi产品做了一些测试。亚博yabo888vip网页版

首先我们测试了Wi-Fi的吞吐量。为此,我们使用了有线测试配置,其中LTE信号电平高于Wi-Fi客户端的LBT阈值,即当LTE打开时,Wi-Fi客户端应该感知到它们的存在而不传输。然后,我们通过Wi-Fi网络传输数据,并观察在我们对LTE信号进行负载循环时发生了什么。下面的图2显示了结果。

占空比图2

图2

在图2中可以看到,占空比周期对上述讨论的占空比百分比的良好可预测行为有影响。对于小周期的情况(例如10毫秒),吞吐量性能比预测的要差。

在10ms的周期内,留给Wi-Fi的间隙太小,无法有效使用。

此外,由于工作周期LTE不进行LBT,许多在间隙内开始传输的Wi-Fi帧在Wi-Fi完成传输之前就开始传输时被损坏。

接下来,我们在消声室中进行了一些空中测试,同样使用与Wi-Fi网络相同频道的占空循环LTE信号。这一次,我们测量了Wi-Fi链路上数据包的延迟,也称为延迟。

作为一个快速的题外话,为什么延迟很重要,看看Greg White的博客文章关于DOCSIS 3.1项目在减少有线互联网服务延迟方面的最新努力。Greg在他的文章中指出,各种用户应用(游戏,VoIP,网页浏览)的用户体验都受到延迟增加的严重影响。

所以我们观察了相同占空比百分比和周期的延迟。图3显示了结果。

占空比图3

图3

如图3所示,随着LTE信号占空比周期的增加,Wi-Fi网络的延迟也随之增加。

当占空比周期为几百毫秒时,共享同一信道的Wi-Fi用户将看到他们的延迟也会增加几百毫秒。这听起来可能不多,但正如Greg指出的那样,几百毫秒的眨眼延迟可能意味着加载一个典型网页时需要等待数秒。

平衡之法

根据我们的测试,很明显,在LTE和Wi-Fi共存时使用占空比方法是吞吐量和延迟之间的谨慎平衡。

如果占空比周期配置过低,将会影响共享该信道的Wi-Fi网络的吞吐量。另一方面,如果占空比周期过高,则会对共享同一信道的Wi-Fi网络的延迟造成负面影响。

这与我们的结论相似LBT帖子.虽然现有的选项似乎在Wi-Fi和LTE之间提供了某种程度的信道共享,但在我们看到Wi-Fi用户想要的公平友好的共存解决方案之前,还有很多工作要做。此外,在最近的论文和贡献中提出的占空比解决方案似乎并没有缩小这一差距。

请继续关注我的下一篇文章,看看基于信道选择的解决方案和今天和明天对5GHz频谱的占用。

乔伊·帕登著-

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