Od zawsze wokół Bezpłatnego Dostępu do Internetu realizowanego przez Aero2 pojawiają się plotki i opowieści, że użytkownicy BDI są traktowani jak piąta kula u nogi. O ile w przypadku początków ze spowolnionym wydawaniem kart SIM, problemami z zamawianiem i ograniczonym zasięgiem było to uzasadnione, o tyle w kwestiach technicznych nie można było wiele zarzucić operatorowi, może poza słynną blokadą TS-11 na poziomie karty SIM, z której ostatecznie Aero2 wycofało się poprzez wielką wymianę kart SIM.

Jednak sytuacja użytkowników usługi bezpłatna pogorszyła się znacząco w kwietniu 2014, gdy wprowadzone zostały kody CAPTCHA. Od tej chwili niepłacący faktycznie poczuli, że są gorsi. Popularność usługi spadła, jednak nadal wiele osób korzystało z BDI, zwłaszcza po rozwiązaniu problemów trapiących system CAPTCHA.

Jednak coś zaczęło się dziać na przełomie czerwca i lipca 2015, gdy niektórzy korzystający z BDI, zwłaszcza z wolniejszymi modemami niższych kategorii, zaczęła raportować dziwne przywieszenia transmisji. Po różnych próbach okazało się, że pomaga tutaj zastosowanie modemów spełniających wymagania techniczne operatora, czyli co najmniej kategorii 10, np. zalecanego często Huawei E3131s-2, który jest modemem kategorii 14. Jednak i to nie rozwiązywało całkiem problemu, gdyż pojawią się one także wśród użytkowników modemów wyższych kategorii (choć zauważalnie rzadziej).

Pod artykułem dotyczącym powyższego problemu pojawiły się przypuszczenia, że użytkownicy BDI są wyróżnianie przez operatora, jako użytkownicy gorzej traktowani od klientów płacących za usługi. Po uzyskaniu dostępu do informacji diagnostycznych związanych z zarządzaniem przepustowością i wydajnością sieci (QoS) udało mi się wreszcie precyzyjnie ustalić, w jaki sposób to się odbywa.

QoS – o co chodzi?

Zacznijmy od kilku wyjaśnień dotyczących zarządzania ruchem w sieciach (nie tylko komórkowych) i stosowanego często TLSu (Trzy Literowego Skrótu): QoS. Co to jest?

Problem opisywany w artykule dotyczy kwestii zarządzania jakością z punktu widzenia szybkości przesyłanych danych. Chodzi tutaj o dość ogólne pojęcie, jakim jest Quality of Service (w skrócie QoS). Czynności związane z QoS zapewniają, że nawet w sytuacji dużego obciążenia możemy korzystać dość niezawodnie (choć niekoniecznie z najwyższą szybkością) z usług realizowanych przez sieć komórkową. Jednocześnie usługi, które wymagają gwarancji co do minimalnych parametrów (np. rozmowy głosowe) będą mogły mieć zapewnione warunki do prawidłowego działania.

W skład szerokiego pojęcia, jakim jest QoS, wchodzi bardzo dużo różnych metod, algorytmów, technologii, parametrów i kolejnych pojęć. Jednym z najważniejszych jest priorytet. Ogólnie zasada jest prosta: przesyłanym przez sieć danym możemy przydzielić różne priorytety. W sieciach komórkowych przy transmisji danych typu internetowego stosuje się tutaj trzy tzw. klasy pierwszeństwa (ang. Precedence class): Wysoka, Normalna i Niska.

Znakomita większość urządzeń przy korzystaniu z Internetu ląduje w klasie normalnej i jest traktowana na równi z innymi użytkownikami. Jeżeli więc dwóch klientów chce ściągać dane z maksymalną szybkością, otrzymają mniej więcej po połowie dostępnego pasma. Niewielka grupa użytkowników/usług specjalnego znaczenia może otrzymać klasę wysoką i to oni zostaną obsłużeni jako pierwsi, a pozostali będą musieli poczekać. W Polsce nie można w normalnych warunkach wykupić wyższego priorytetu. Nie stosuje się prawie priorytetu niskiego, gdyż efektem tego przy większym obciążeniu sieci może być traktowanie takich urządzeń jak przysłowiowej piątego koła u wozu, o ile sieć nie będzie odpowiednio skonfigurowana.

W sieciach komórkowych 3G poza Precedence class wprowadzono dodatkowy priorytet o nazwie  Traffic handling priority, który umożliwia dodatkowe rozróżnienie poszczególnych klientów według tego, jak istotne dla danego użytkownika/usługi są opóźnienia. Na przykład przy oglądaniu obrazu wideo nagranego wcześniej opóźnienie nie ma takiego znaczenia, jak w przypadku obrazu z kamery podczas rozmowy na żywo.

W ramach QoS ustala się także (z pewnym przybliżeniem) maksymalną szybkość, z jaką pozwalamy danemu klientowi przesyłać dane. Prędkość ta może zależeć np. od wykupionego rodzaju usługi i może być niższa, niż maksymalna prędkość techniczna oferowana przez sieć komórkową i sprzęt klienta w danej chwili. I zasada jest dość prosta – wszystkie dane przesyłane powyżej tej prędkości mogą zostać po prostu odrzucone przez sieć.

Wszystkie te parametry zebrane razem nie mają żadnego znaczenia, gdy mamy do czynienia z całkowicie pustą siecią, z której korzysta tylko jeden użytkownik. Ale z takim scenariuszem oczywiście rzadko mamy do czynienia w praktyce i dlatego QoS jest tak wążną technologią zapewniającą sprawny rozdział zasobów pomiędzy użytkownikami, którzy jednocześnie chcą korzystać z tego samego segmentu sieci komórkowej.

Oczywiście należy pamiętać, że nie wchodzę tutaj zbyt dokładnie w szczegóły techniczne związane ze standardem GSM. Materiał znacząco upraszcza wiele spraw nie powinien być traktowany jako wyrocznia w sprawach technologii komórkowej. Zapraszam do komentowania także osoby lepiej zorientowane w szczegółach do komentowania i proponowania poprawek, jeżeli jakieś kwestie można lepiej opisać.

Jak odczytać parametry QoS w sieci komórkowej

Niestety tutaj pojawia się problem. Ogólnie parametry QoS są częścią tak zwanego kontekstu PDP danego, konkretnego połączenia i są negocjowane pomiędzy oprogramowaniem sterującym modemem i samym modemem, kartą SIM i siecią komórkową w danej lokalizacji. Na podstawie dostępnych technologii w danej lokalizacji sieci komórkowej (a więc także jakości sygnału), funkcjonalności modemu oraz wykupionych przez użytkownika usług: ustalane są parametry połączenia tworzące wspomniany kontekst PDP.

Każdy sprzęt komórkowy musi te parametry znać i obsługiwać podczas połączenia. Dla przeciętnego użytkownika nie mają one jednak znaczenia i są one zwykle głęboko ukryte. Czasem tak głęboko, że w ogóle trudno je odczytać.

Niektóre parametry tego końcowego, wynegocjowanego kontekstu PDP można sprawdzić za pomocą tak zwanych poleceń AT (np. za pomocą aplikacji Top NetInfo), jeżeli nasz modem obsługuje odpowiednie funkcje – a nie ma takiego obowiązku. Niestety oficjalnie dostępne polecenia (takie jak AT+CGEQNEG) dają nam tylko część informacji związanych z QoS.

Dopiero zastosowanie odpowiedniego oprogramowania diagnostycznego i odpowiednio dobranego do niego sprzętu pozwala na odczytanie prawie wszystkich parametrów połączenia w sieci komórkowej. Takich parametrów jest kilkaset. Dlatego w zastosowaniach profesjonalnych stosuje się specjalne stacje diagnostyczne, które mogą być stacjonarne, albo mobilne i montowane w pojazdach pelengacyjnych, które służą właśnie do badania sieci. Koszt takich instalacji potrafi być kosmiczny z punktu widzenia przeciętnego zjadacza modemów, dlatego mogłem najwyżej popatrzeć na nie w Internecie.

W ramach swoich skromnych możliwości musiałem ograniczyć się do posiadanych modemów. Na szczęście okazało się, że jednym z urządzeń, dla którego można znaleźć odpowiednie narzędzia jest jeden z pierwszych modemów LTE: Huawei E398. Za pomocą specjalnego oprogramowania o nazwie QXDM, które działa tylko z urządzeniami na chipsetach firmy Qualcomm, możliwe jest odczytanie wszystkich informacji, które są nam potrzebne. Aplikacja ta działa także z niektórymi innymi modemami i telefonami.

Stanowisko pomiarowe

Zastosowałem zwykły komputer przenośny, modem Huawei E398 w wersji z Cyfrowego Polsatu z ostatnim oprogramowaniem z sieci Plus oraz aplikację QXDM. Po poprawnej konfiguracji do nawiązywania połączenia użyłem dobrze znanej aplikacji Top NetInfo (analizowane parametry są ustalane dopiero po nawiązaniu połączenia internetowego). Testy przeprowadziłem w Warszawie, w okolicy Ronda Zgrupowania AK Radosław (dawniej zwanego rondem babka).

Do testów użyłem zestawu różnych kart SIM, dzięki czemu mogłem nie tylko porównać, jak działają karty Aero2 i Plus w tej samej sieci, ale także podejrzeć, co dzieje się u innych operatorów.

Wszystkie pomiary wykonałem w wymuszonym zasięgu technologii 3G, bez wymuszania konkretnego pasma.

Wyniki

Uzyskane wyniki w postaci zrzutów ekranu połączyłem w tabelkę, w której zaznaczyłem najważniejsze informacje.

Wynegocjowane parametry QoS dla różnych kart SIM, w tym Aero2 i Plus

Warto kliknąć i powiększyć obrazek. Na czerwono zaznaczyłem najważniejsze dla nas parametry. Sprawdziłem przy okazji, że wymuszenie UMTS 2100 MHz (macierzysta sieć Plus) oraz UMTS 900 MHz (dawna sieć własna Aero2) nie ma żadnego wpływu na uzyskane wyniki.

Poniżej w tabelce przepisałem wybrane informacje dla kart w powyższej tabeli dla Aero2 i komercyjnych usług sieci Plus, w celu bezpośredniego porównania:

Od razu widzimy, że są tutaj poważne różnice w sposobie, w jaki traktowane są karty SIM Aero2 i Plusa.

Nie mam uwag do ograniczenia maksymalnej prędkości transmisji do 512 kbit/s oraz 256 kbit/s dla Aero2 – to w końcu wartości dokładnie wskazane w koncesji Aero2. Poza tym w przypadku kart Plusa ten limit nie jest sztywno narzucony na tym poziomie, gdyż uzyskiwane prędkości są zwykle wyższe.

Jednak niepokój może budzić to, że karty Aero2 mają niższą klasę pierwszeństwa, niż domyślna dla kart usług komercyjnych. Z punktu widzenia definicji z dokumentacji UMTS oznacza to mniej więcej tyle, że najpierw obsłużone zostaną żądania o wyższym i normalnym priorytecie, a dopiero potem, o ile jak zostaną jakieś wolne zasoby, żądania o priorytecie niskim. W skrajnych przypadkach bardzo silnie obciążonych segmentów sieci może to przyczyniać się do tego, że karta Aero2 będzie uzyskiwać znacząco niższe prędkości, niż w przypadku kart komercyjnych, albo ruch zostanie całkiem wstrzymany. Być może wyjaśnia to po części problemy z opisywanym dość często zawieszaniem się transmisji, o których wspominałem na blogu w lipcu.

Nieco mniejszy problem stanowią parametry związane z obsługą ruchu pod względem opóźnień, choć zwykle oznacza to, że jako pierwsze i w większym stopniu będą wydłużały się czasu odpowiedzi (PING) właśnie u użytkowników Aero2, gdy obciążenie sieci komórkowej będzie rosło.

Warto wspomnieć, że gorsze parametry dla opcji związanych z częstotliwością występowania błędów w przesyłanych danych mogą także mieć negatywny wpływ na szybkość transmisji: aplikacje będą częściej trafiały na uszkodzone dane, a przez to często żądały ponownego ich przesłania, co dodatkowo spowolni przesył danych.

Inni operatorzy

Co ciekawe można zauważyć, że podobnie niską klasę pierwszeństwa stosuje Play. Dodatkowo mamy tutaj do czynienia z jeszcze głębszym spychaniem ruchu poprzez użycie ogólnej klasy ruchu (Traffic Class) najniższego możliwego poziomu. Jednak nie miałem okazji porównać różnych usług operatora Play pomiędzy sobą, w tym kart Play Online/Internet na kartę, abonamentowych itd., więc trudno ustalić, jakie to ma przełożenie na faktyczny priorytet różnych usług u tego samego operatora.

Możemy także zauważyć, że wszystkie opcje są identyczne dla sieci T-Mobile i Orange, co wynika prawie na pewno z tego, że dla tych operatorów infrastruktura jest w zasadzie jedna i ta sama, więc parametry pracy kart SIM powinny być bardzo podobne i faktycznie tak jest. Różnice dotyczą dość szczegółowych opcji związanych ze stopą błędów i maksymalnym sugerowanym czasem przesyłania danych (Transfer Delay).

Bardziej szczegółowa interpretacja wymaga dobrej znajomości standardu GSM. Natomiast wpływ tych opcji na działanie usług wykupionych u operatora wymaga testów umożliwiających porównanie działania różnych usług i ich ustawień QoS u jednego operatora.

Wnioski

Ponad wszelką wątpliwość widać tutaj, że karty Aero2 BDI w roamingu sieci Plus są traktowane gorzej, niż karty usług komercyjnych klientów operatora Plus. Wskazane parametry QoS wskazują, że priorytet ruchu dla użytkowników Aero2 jest niższy, jakość transmisji jest gorsza, a dodatkowo sieć pozwala na większe opóźnienia.

Jednocześnie nadal nie wiemy, czy faktycznie na potrzeby Aero2 rezerwowane jest 20% zasobów sieci, czy też  jest to tylko symulowane przez niższy priorytet dla kart SIM użytkowników BDI.

Niestety nie miałem możliwości przeprowadzić tych testów przed pojawieniem się problemów z zawieszającymi się połączeniami dla modemów niższych kategorii, które pojawiły się w czerwcu i lipcu tego roku, więc trudno mi powiedzieć, czy problem ten związany jest z obniżeniem priorytetu dla ruchu, czy też chodzi o inne zmiany w konfiguracji sieci operatora.

***

W najbliższym czasie wykonam podobne testy dla kart Aero2 z aktywnymi pakietami oraz postaram się zebrać więcej danych z różnych stacji bazowych oraz różnych kart SIM. Zapraszam do dyskusji na ten temat w komentarzach, a chętnych do zebrania danych, którzy posiadają odpowiedni sprzęt, do dzielenia się wynikami testów na forum.jdtech.pl.

1. Z powodu Aero2 użytkownicy negatywnie nastawieni do Plusa