Entendiendo el «Interf Level»

En este artículo vamos a ver qué es el indicador del nivel de interferencia y cómo se relaciona con las otras medidas de señal disponibles en nuestros equipos.

Desde hace ya bastantes versiones de firmware, las estaciones base (BS) de Albentia muestran un indicador del nivel de interferencia,  Interf level , tanto en downlink como en uplink:

 

Medidas de nivel y calidad de la señal

Si tenemos en cuenta que además del Interf Level, tenemos otros 3 indicadores de señal; merece la pena que nos detengamos a explicar qué mide cada uno de ellos antes:

• RSSI: es el indicador de la cantidad de potencia recibida (Received Signal Strenght Indicator). Se mide en dBm y nos dice cuánta potencia se está recibiendo del otro extremo. Este valor no depende del ruido ni de la interferencia, sólo depende de la distancia entre BS y CPE, las antenas que tengamos puestas, cómo de bien esté el terminal apuntado y de que haya buena linea de vista (LoS). Entenderemos como valores buenos de RSSI a partir de -68/-65dBm, pero cuanto más de potencia tengamos: mejor.

OJO: ¡-50dBm es mayor que -60dBm, y -80dBm es menor que -70dBm!

 

• CINR: es el indicador de la calidad de la señal recibida. Mide, en media, cuánta potencia útil de señal hay por encima del ruido. Se mide en dB. Una CINR de 20dB significa que hay 100 veces más potencia útil que ruido, una CINR de 26dB indica que hay 400 veces más de potencia útil que de ruido. Este valor depende de la RSSI, del ruido del canal y de otros factores que degradan la calidad de la señal como las interferencias. Con valores de CINR por encima de 23-24dB conseguiremos la máxima capacidad de los equipos.

 

• Modulación: indica qué capacidad máxima va a tener un terminal. Los equipos pueden hacer uso de modulaciones desde BPSK-1/2 hasta 64QAM-3/4. Las modulaciones más robustas – como BPSK-1/2 o QPSK-1/2 – son más sencillas y requieren valores de calidad de señal (CINR) más bajos, pero transmiten menos tráfico por unidad de tiempo. Por el contrario, las modulaciones más complejas (como 64QAM-3/4) son menos robustas y requieren valores de calidad de señal más elevados, pero son capaces de transmitir mucha más información en el mismo tiempo. Lo ideal es tener siempre la máxima modulación: 64QAM-3/4 en todos los clientes, tanto en downlink como en uplink. De esta manera conseguiremos sacarle a las BS y a los terminales la máxima capacidad. Tampoco pasa nada si algún cliente está en una modulación peor, pero cuantos menos lo estén, mejor.

 

• Interf Level: si ya tenemos indicadores de nivel de potencia (RSSI) de calidad de señal (CINR) y la modulación en uso, ¿para qué necesitamos otro indicador más? Vamos a verlo calmadamente.

 

¿Por qué hace falta el Interf Level?

Las medidas que hemos visto, principalmente la medida de CINR (calidad de señal), son medidas promediadas a medio plazo, ¿qué significa esto? Significa que el equipo mide los valores que detecta y calcula un valor medio durante un tiempo moderadamente largo. Esto se hace de esta forma para poder mantener estables los enlaces.

El problema con estas medidas a promediadas a medio plazo es que no son capaces de detectar las interferencias habituales en la banda de 5GHz. Vamos a verlo con dos dibujos. Fíjate en primer lugar en este esquema:

 

 

En este dibujo tenemos un escenario libre de interferencias. Hay un fondo de ruido que es aproximadamente constante y un nivel de potencia recibido (RSSI) que varía también muy poco con el tiempo. En este caso la CINR se mantiene constante y el promediado a medio plazo funciona muy bien.

Ahora veamos un caso en el que además de la señal y el ruido, tenemos interferencias:

 

 

Fíjate que, aunque en media la CINR sigue siendo prácticamente igual que antes, hay momentos donde la interferencia nos reduce la calidad de señal muchísimo. Estos picos de interferencia ocurren de manera aleatoria y es necesario detectarlos de alguna manera mejor que simplemente haciendo una media de los valores de RSSI y de Ruido.

Para resolver este tema desarrollamos el sistema de medida de Interf Level.

 

¿Qué es el Interf Level?

El Interf Level es un valor numérico que nos da una idea del nivel de interferencias que tenemos, tanto en downlink como en uplink. Tiene un rango desde  0, ausencia total de interferencias hasta 9 – un nivel de interferencias del copón-. Como veis, no tiene una representación física directa, sino que simplemente se nos da una indicación de cuánta interferencia se está midiendo.

¿Cómo se mide el Interf Level?

Si alguna vez os habéis quedado mirando el valor de Interf, veréis que el número va cambiando poco a poco. Nunca veréis un salto de 0 a 9, si no que veréis cómo va poco a poco cambiando de 1 en 1. Esto es así por la manera en la que se mide el nivel de interferencia. Vamos a ver cómo se hace para hacernos una idea:

En primer lugar el equipo (BS o CPE) comienza siempre con un nivel de Interf de valor 0.

A partir de aquí, comienza a analizar el tráfico que le va llegando: mira el número de errores de CRC, el número de paquetes recuperados por el ARQ, el número de errores de secuencia, etc., y con estos y otros números calcula un valor llamado PER (Packet Error Rate o tasa de error de paquetes). El PER se mide en porcentaje y le indica al equipo qué tanto por ciento de los paquetes en el aire se han degradado hasta convertirse en erróneos.

Pasado un tiempo, unos 250ms, anota el resultado y vuelve a medir. Si después de varias veces el valor de PER se mantiene por encima de un umbral, entonces sube el nivel de interferencia al valor 1. A partir de aquí vuelve a repetir el procedimiento: si el valor de PER sube, se pasa al nivel 2, si el nivel de PER baja, se pasa al nivel 0.

De esta manera el equipo tiene siempre una idea del nivel de interferencia que existe y además se lo comunica al otro extremo. Por eso la BS tiene idea del nivel de interferencia para todos los CPEs tanto en subida como en bajada.

¿Por qué parece que afecta el Interf de bajada al de subida?

Muchas veces, aunque no siempre, os encontraréis que un CPE tiene un Interf Level en bajada muy elevado (5-6) y también lo tiene en subida, mientras que otros CPEs en el mismo color no tienen Interf en subida.

Os preguntaréis lo siguiente, yo al menos lo haría, ¿por qué hay un CPE que tiene mucha Interf en subida mientras que el resto están bien? Esto ocurre por la manera en la que se mide el Interf. Por un lado, si un terminal tiene la bajada hecha polvo, su Interf será elevado como es de esperar. Pero también ocurre lo siguiente: si la bajada está realmente hecha polvo, muchas veces el CPE no va a escuchar a la BS pedirle que transmita en la subida. La BS entonces no oirá al CPE y asumirá que todos los paquetes se han perdido en subida y lo anotará como un incremento de PER.

Por lo tanto, en estos casos un fuerte nivel de Interf en el lado del CPE puede hacer que aparezca también un nivel alto de Interf en la subida de ese CPE.

¿Cómo me ayuda el Interf Level?

De dos maneras.

La más evidente:

Si ves que el nivel de Interf está alto es que tienes mucha interferencia. Vale, parece tautológico, pero es que es lo que hay. Si te encuentras una BS en la que el Interf  tiene valores altos para todos los CPEs, es una indicación de que hay que tomar alguna medida correctora: buscar nuevos canales, mejorar los niveles de señal o activar el modo de «Low distortion«. O todo a la vez.

Si nos encontramos el valor de Interf muy alto en algún CPE aislado, entonces el problema lo tenemos en el lado del terminal. Activar el modo de «Low distortion» en el CPE es normalmente la solución más eficaz.

La más directa:

Aunque quizá no te des cuenta, la BS y los CPEs usan el valor de Interf que miden para tomar decisiones. En una configuración por defecto, si el valor de Interf es alto (pasa de 3-4) la BS pasará a elegir modulaciones más robustas de manera automática, para intentar reducir la tasa de pérdida de paquetes (PER).

Podemos configurar cómo de sensible queremos que sea este sistema en la página de «Radio Setup», aquí:

Es lo que llamamos PBIM (PER Based Intereference Mitigation o mitigación de interferencias basada en la pérdida de paquetes, para los amigos).

Si elegimos el modo Informative, simplemente indicamos al equipo que mida el Interf Level pero que no lo use para nada más que para informarnos. En el modo Strong, el equipo será más agresivo bajando las modulaciones. En modo «By PER«, el equipo va a bajar las modulaciones a la mínima detección de pérdida de paquetes.

En nuestras medidas de laboratorio, el modo Soft (por defecto), mejora el rendimiento de TCP en la mayor cantidad de condiciones de interferencias hasta en un 200%. Esto significa que el tráfico disponible con transmisiones TCP se puede llegar a multiplicar por 3 activando el modo Soft frente al modo Informative.