Jak vzniká zpoždění při přenosu dat v mobilních sítích

Operátoři a poskytovatelé připojení se předhánějí, kdo z nich nabídne koncovému uživateli větší rychlost přenosu dat. Ale samotná rychlost není vše. Svou roli tu hraje i zpoždění, tzv. latence. Zvláště pak v mobilních sítích.
Jak vzniká zpoždění při přenosu dat v mobilních sítích

Propustnost není vše

Dnes je na výběr velmi široká nabídka možností, jak se připojit k internetu. Stavějí na různých principech, ať už vezmeme v úvahu využití pevných telefonních linek, rozvodů kabelové televize, bezdrátové spoje Wi-Fi nebo přímo účelově vedené kabelové rozvody.

Ve vývoji datových technologií pochopitelně nezůstávají pozadu ani mobilní sítě. U GSM vše začalo technologií CSD s následným HSCSD, vedle něj přišlo jistě převratné GPRS, které operátoři nedávno doplnili technologií EDGE. Na obzoru se už ale stále ostřeji rýsují mobilní technologie třetí generace, jejichž předzvěstí je často diskutované CDMA 450 od Eurotelu.

Kdykoli dojde na vzájemné srovnávání přenosových technologií, jako první argument v rukou soupeřů je vždy propustnost sítě, tedy rychlost přenosu v kilobitech za sekundu. To je sice pochopitelné, každý chce být co nejrychlejší, ale z pohledu uživatele není rychlost přenosu jediným parametrem, který hraje roli při celkovém hodnocení rychlosti přenosu. Zvláště v mobilních sítích je neméně důležitým parametrem latence.

Co je latence

Latence je jednoduše řečeno definována jako zpoždění mezi vysláním požadavku a odpovědí na něj, které vzniká při průchodu zprávy prostředím sítě. S latencí velmi úzce souvisí také parametr, jenž se označuje jako Round Trip Time (RTT). Jeho význam si lze představit jako použití příkazu ping, pomocí něhož se systémem výzva–odezva testuje  mimo jiné čas putování paketů tam a zpět. U mobilních sítí je pojem latence zvláště důležitý.

Pokud totiž v některé datové síti využíváme službu, která pracuje na principu vysílání požadavků a přijímání odpovědí, je latence, tedy doba průchodu požadavku či odpovědi sítí, velmi vlivným faktorem. Čím déle půjde požadavek, tím později druhá strana zareaguje a tím déle také budeme čekat na odpověď. Příkladem služby, na níž má zpoždění znatelný vliv, je třeba prohlížení webových stránek. Vliv latence se projeví nejlépe u těch s velkým počtem málo objemných prvků, kdy je pro načtení třeba mnohokrát provést potvrzovací cyklus.

Ještě typičtějšími představiteli služeb, které jsou citlivé na zpoždění vzniklé na trase, a zvláště také pak na proměnlivost tohoto zpoždění (anglicky tzv. jitter), jsou aplikace pracující v reálném čase. Je to např. telefonování přes internet (VoIP) nebo streamování videa. Jako hranice přijatelné odezvy u VoIP bývá obvykle uváděno 150 ms. Jenže u mobilních sítí GSM, ať už se jedná o GPRS nebo o EDGE, dosahuje latence poměrně běžně 800 ms a může  krajních případech dokonce přesahovat hranici jedné sekundy. Lepší je to u sítí EV-DO, což je u nás CDMA 450, kde se latence běžně pohybuje v rozmezí 200 až 300 ms.

V čem to vězí a jak na to

Problém latence je rozložen po celé délce řetězce mobilní sítě a týká se tedy i mobilní stanice. V telefonu je zpoždění způsobeno jednak samotnou rychlostí zpracování dat a v případě propojení mobilního telefonu s PC je to také čas na režii tohoto spojení. Zpoždění v tomto bloku se pohybuje zhruba okolo 100 ms, ale může být i větší, samozřejmě také s ohledem na snadnost sestavení spojení.

Další zpoždění vzniká na straně mobilní sítě. Týká se především procedur okolo sestavení spojení a vytvoření komunikačního kanálu. To je také jeden z důvodů, proč je lépe provést jedno delší spojení a kontinuální přenos dat, než více dílčích samosatných přenosů. Doba sestavení spojení je např. pro uplink v průměru 500 ms. Zpoždění při spojení vzniká také na páteřní síti, která je např. v případě GPRS tvořena uzly GGSN a SGSN, které vystupují v roli směrovačů paketového provozu. Jejich vliv na celkové zpoždění není ale příliš velký a bývá obvykle několik desítek milisekund.

Zpoždění v síti vzniká samozřejmě také vlivem rádiového prostředí. Pokud je prostor šíření vln problematický, např. z hlediska rušení nebo odrazů, dochází k chybnému přenosu datových jednotek a tím pádem k opakovanému vysílání stejných dat. Na zpoždění má také vliv použité kódovací schéma a počet alokovaných timeslotů. Např. při alokaci jednoho timeslotu pro uplink je obvyklá hodnota zhruba 400 ms.

Problém s latencí odpadá obecně v případě, kdy přenášíme větší objem dat najednou. Ten se jednoduše sítí „protlačí“. Pokud jde o prohlížení webových stránek, je lépe přenášet např. jeden větší obrázek než mnoho malých. U služby wap se problém zkoušel řešit tak, že se kompletní prezentace zabalila do jednoho celistvého elementu, který se přenášel najednou. Problémy s latencí odpadají také u technologie Blackberry, kdy se celý e-mail stáhne a zpracovává se pak lokálně. Zvýšení kvality služeb z hlediska odezvy tudíž nevězí jen ve zvyšování propustnosti sítě např. sdružováním kanálů, ale v komplexním zlepšení a zefektivnění celé přenosové trasy a všech procesů v ní.

Témata článku: Ostatní, Zpoždění, Síť, Mobil, Obvyklá hodnota, Přenos

Určitě si přečtěte

10 let zpoždění, ale jsou tu. Vyzkoušeli jsme Nokie s Androidem

10 let zpoždění, ale jsou tu. Vyzkoušeli jsme Nokie s Androidem

** Vlastně nejsou ničím výjimečné, ale slavné jméno je stejně prodá ** Těšte se na elegantní design a solidní konstrukci ** Dostanou se i na český trh

28.  2.  2017 | Miksa Martin | 38

U Sony beze změny, novinky zase nabírají zpoždění

U Sony beze změny, novinky zase nabírají zpoždění

Odkládání začátku prodeje a protahování aktualizací na novou verzi systému. To jsou nešvary, kterých se Sony nedokáže zbavit.

24.  4.  2012 | Láska Jan | 28

Symbian Belle pro starší Nokie nabírá zpoždění

Symbian Belle pro starší Nokie nabírá zpoždění

Nokia N8, E7 a další finské smartphony sezóny 2010/11 si na nový Symbian Belle počkají po novém roce. Následovat budou verze Carla a Donna.

12.  12.  2011 | Měchura Milan | 63