Das Verständnis der Kapazität und des Durchsatzes von LTE- und 5G-Netzen ist für die Netzplanung und -optimierung von wesentlicher Bedeutung. Genaue Schätzungen helfen bei der Gestaltung von Netzen, die den Anforderungen der Nutzer entsprechen und die Qualität des Dienstes gewährleisten. Dieser Artikel bietet praktische Methoden zur Berechnung dieser Parameter.

Schlüsselkonzepte zur Netzwerkkapazität

Die Netzwerkkapazität bezieht sich auf die maximale Datenrate, die ein Netzwerk für alle Benutzer gleichzeitig unterstützen kann, hängt von Faktoren wie Bandbreite, Modulationsschemata und Benutzerdichte ab. Der Durchsatz hingegen gibt die tatsächliche Datenübertragungsrate an, die von Benutzern erfahren wird.

Berechnung der theoretischen Kapazität

Die theoretische maximale Kapazität kann mit dem Shannon-Hartley-Theorem geschätzt werden, das Bandbreite und Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) berücksichtigt.

C = B × log2(1 + SNR)

Wo C Kapazität in Bits pro Sekunde ist, B Bandbreite in Hz ist und SNR das Signal-Rausch-Verhältnis ist.

Praktische Durchsatzschätzung

In realen Szenarien wird der Durchsatz durch Faktoren wie Protokoll-Overhead, Benutzermobilität und Interferenz beeinflusst. Ein gängiger Ansatz ist die Anwendung eines Effizienzfaktors auf die theoretische Kapazität. Für LTE und 5G liegen die typischen Effizienzfaktoren zwischen 0,3 und 0,8.

Der praktische Durchsatz kann wie folgt geschätzt werden:

Durchsatz = Theoretische Kapazität × Effizienzfaktor

Berechnung der Stichprobe

Angenommen, ein LTE-Netz hat eine Bandbreite von 20 MHz und einen SNR von 20 dB. Umrechnen von SNR in linearen Maßstab:

SNR = 10^(20/10) = 100

Theoretische Kapazität:

C = 20.000.000 × log2(1 + 100) ≈ 20.000.000 × 6,66 ≈ 133 Mbps

Bei einem Wirkungsgrad von 0,7 ist der praktische Durchsatz:

Durchsatz ≈ 133 Mbps × 0,7 ≈ 93 Mbps