Tips

DL/UL Throughput และวิธีคำนวณความเร็วสูงสุดของ LTE (ในไทย)

สำหรับวันนี้ผมจะมาแสดงวิธีคำนวณความเร็วสูงสุดของ LTE แต่ผมจะพูดถึง LTE ในแบบ FDD-LTE ที่ใช้ในประเทศไทยและส่วนใหญ่ในโลกเท่านั้น ส่วน TDD-LTE นั้นจะมีวิธีการคำนวณที่ไม่เหมือนกัน(แต่ใกล้เคียง) เนื่องจาก Radio frame structure และการ Modulation นั้นแตกต่างกันครับ

ว่าด้วยเรื่องความเร็ว(สูงสุด)ของ LTE นั้น เราเรียกเป็นภาษาทาง Technical ว่า Throughput หรือ Data rate ซึ่งก็คือ “อัตราการรับส่งข้อมูล” นั่นเอง โดยอัตราการรับส่งข้อมูลนี้จะแบ่งออกเป็นของฝั่ง Download และ Upload และเราเรียกว่า Downlink Throughput และ Uplink Throughput

ทีนี้ผมขอท้าวความมาที่ข่าวเรื่องการประมูล 4G ในไทยก่อน ซึ่งทาง กสทช. จะเปิดประมูลความถี่ LTE ที่ 1800 MHz และ 900 MHz ปลายปี 2558 นี้ โดยที่ 1800 MHz จะมี Bandwidth อยู่ที่ 12.5 MHz แต่ในความเป็นจริงเราสามารถนำมาใช้ได้เพียง 10 MHz เท่านั้นตาม Specification ของ LTE ส่วนเศษ 2.5 MHz ที่เหลือทาง Operator อาจจะนำไปใช้กับระบบ GSM (2G) ก็ได้ เพราะปัจจุบันยังมีผู้ใช้อยู่จำนวนไม่น้อย

เริ่มคำนวณ

1) สิ่งแรกที่ต้องทำ คือ หาจำนวน Resource element (RE) ต่อ 1 Subframe (ในส่วนนี้ถ้าใครที่อ่านโพสต์ของผมแล้วยังไม่เข้าใจ ผมแนะนำให้ไปศึกษาเรื่อง LTE air interface/LTE radio frame structure เพิ่มเติมครับ หรือถ้าพอมีเวลาผมจะมาเขียนเพิ่มเติมให้ในโพสต์ต่อไป) โดยที่ Bandwidth 10 MHz ที่ประเทศไทยใช้นั้นจะมีจำนวน Resource block (RB) = 50 RBs ซึ่งส่วนนี้เราสามารถดูจากตาราง LTE bandwidth หรือคำนวณจากความรู้ในเรื่อง Radio frame structure ก็ได้ ดังนี้

พื้นที่ 10% ของ Bandwidth จะถูกใช้เป็น Guard subcarrier ครับ (ยกเว้น Bandwidth 1.4 MHz)
ดังนั้นที่ Bandwidth 10 MHz จะถูกใช้สำหรับ Data transfer แค่ 10 x 0.9 = 9 MHz เท่านั้น

ต่อมานะครับ ใน 1 Resouce block (RB) มี 12 Subcarriers และใน 1 Subcarrier มี Spacing = 15 kHz

Resouce block (RB) spacing = [No. of subcarrier] x [Subcarrier spacing]
Resouce block (RB) spacing = 12 x 15 kHz
Resouce block (RB) spacing = 180 kHz

และเราจะสามารถหาจำนวน Resource block (RB) ที่ Bandwidth 10 MHz ได้เท่ากับ

9 MHz/180 kHz = 50 Resource blocks (RBs)

ดังนั้นใน 1 Resource block (RB) จะมี Resource element (RE) เท่ากับ

จำนวน RE ใน 1 RB = [No. of subcarriers] x [No. of OFDM symbol] x [No. of slot]
จำนวน RE ใน 1 RB = 12 x 7 x 2
จำนวน RE ใน 1 RB = 168 REs

และสุดท้ายใน 1 Subframe จึงมีจำนวน Resource element (RE) เท่ากับ

จำนวน RE ใน 1 Subframe = [No. of RE in RB] x [จำนวน RB]
จำนวน RE ใน 1 Subframe = 168 x 50
จำนวน RE ใน 1 Subframe = 8,400 REs

2) ต่อมาเป็นเรื่อง Modulation ครับ ซึ่ง Key technology ของ LTE (ในฝั่ง Downlink) นั้นเป็นการ Modulation แบบ 64 QAM ซึ่งไอ้เจ้า 64 QAM เนี่ย สามารถ Carry ข้อมูลได้ถึง 6 bits ต่อ 1 Resource element (RE) เพราะฉะนั้น

DL throughput = [No. of RE per subframe] x [No. of bit in modulation]
DL throughput = 8,400 x 6
DL throughput = 50,400/ms <— ส่งข้อมูลได้เท่านี้ใน 1 ms DL throughput = 50.4 Mbps <— แปลงเป็นหน่วย Mb/s ซึ่งเป็นหน่วยมาตรฐานที่คุ้นเคย3) แต่ทว่า DL throughput ที่ 50.4 Mbps นั้นคือความเร็วต่อ 1 Antenna (SISO) เท่านั้น แต่ LTE สามารถรองรับ MIMO Technology ได้ถึง 4×4 MIMO (4 Tx antenna/4 Rx antenna) เพราะฉะนั้นDL throughput = [Data rate per antenna] x [No. of antenna] DL throughput = 50.4 x 4 DL throughput = 201.6 Mbpsแต่ในฝั่ง Downlink ประมาณ 25% ของ Resource element (RE) จะถูกใช้สำหรับ Reference signal (RS) และ Signal อื่นๆที่เกี่ยวข้อง สรุปแล้ว DL throughput จะอยู่ที่ประมาณDL throughput = 201.6 x 0.75 DL throughput = 151.2 Mbps <— Ans.4) สำหรับในส่วนของ Uplink นั้นคำนวณเหมือน Downlink ทุกประการ ยกเว้นเรื่อง Modulation ที่ ณ ปัจจุบันรองรับแค่ 16 QAM ซึ่ง Carry ได้ 4 bits และ Antenna จะเป็น SISO เท่านั้น ส่วนในเรื่องของ Resource element (RE) แทบจะไม่มีการแบ่งไปใช้สำหรับ Signal อื่นๆเลย ดังนั้นUL throughput = 8,400 x 4 UL throughput = 33600/ms UL throughput = 33.6 Mbps <— Ans.สรุป) นี่คือความเร็วสูงสุดตามทฤษฎี หมายความว่า ในประเทศไทยเรา(ในช่วงแรกที่ยังใช้ LTE ธรรมดา) คุณจะไม่มีทางเห็นความเร็วมากกว่าตัวเลขข้างต้นอย่างแน่นอน เพราะในความเป็นจริงนั้นยังมี Parameters อีกหลายตัวที่มีผลต่อความเร็วของ LTE อีกมากมาย เช่น ค่า Loss ต่างๆ, ค่า Noise ต่างๆ, ความแรง(RSRP)และคุณภาพ(RSRQ/SINR)ของสัญญาณ, เทคนิคการ Modulation ที่ใช้, Antenna technology ที่ใช้, Load/Capacity จำนวนของผู้ใช้ รวมไปถึง Model ของ Base Station และของโทรศัพท์ที่เราใช้ด้วย และนอกจากนั้นยังมีประเด็นอื่นๆอีกมากมายซึ่งกล่าวไม่หมดครับ(ทั้งหมดนี้ก็อบเขามาครับ)source : http://nopnithi.com/knowledge/how-to-calculate-dl-ul-throughput-in-lte/

Leave a Reply

To Top