ASU - Arbitrary Strength Unit

Was bedeutet der Begriff und wofür ist die Ermittlung des ASU wichtig?


Eine mögliche Variante, einen Empfangspegel (Signalstärke) darzustellen, ist der sogenannte ASU-Wert. Die freie Übersetzung "Universelle Signalstärke-Einheit" mach eigentlich schon klar, worum es im Kern geht: Eine halbwegs einheitliche Empfangsanzeige für Geräte, die mit mehreren Mobilfunkstandards arbeiten. Der Wert für die ASU wird ganzzahlig ausgegeben. Es ist in jedem Standard (z.B. UMTS oder LTE) möglich, aus dem ASU-Wert den Empfangspegel in dBm zu ermitteln. Dieser errechnete Wert entspricht dabei dem RSSI-Wert, allerdings nur mit einer maximalen Genauigkeit von ± 1 dB.


Die Formel für die Berechnung des RSSI aus der ASU ist aber für alle Mobilfunkstandards unterschiedlich und hängt von der minimalen Empfängerempfindlichkeit, wie sie in den Spezifikationen der 3GPP festgelegt wurde, ab. Zudem kann sich die Berechnung mit jedem neuen Release ändern, wenn zum Beispiel eine neue Technologie auf einem alten Standard einen besseren Empfänger voraussetzt. Beispielsweise bei einem neuen LTE-Release, bei denen es ja bekanntlich auch mehrere gibt.


Wichtig an dieser Stelle ist noch, dass das hier Geschriebene nichts mit dem Active Set Update zu tun hat, das ist eine (ebenfalls mit „ASU“ abgekürzte) Signalisierungsnachricht bei Handover-Prozeduren im CDMA und W-CDMA Mobilfunk-Standard.


1. ASU bei GSM / GPRS / EDGE

Der ASU-Wert in diesem Standard wird auch als RX-Class bezeichnet und mit den Werten 0 … 31 für den Empfangspegel sowie dem Wert 99 (für unbekannt oder nicht unterstützt) ausgegeben. In der ersten Spezifizierung dieses Mobilfunkstandards wurde die minimale Empfängerempfindlichkeit im Empfangszeitschlitz auf -102 dBm festgelegt. Ein Zeitschlitz hat bei diesem Standard eine Breite von 0,575 ms, der gesamte Frame hat eine Länge von 4,6 ms. In einen Frame passen also 8 Zeitschlitze. Bei der Messung des RSSI wird auch hier die gesamte Leistung im Frame bewertet. Wenn beispielsweise nur in einem Zeitschlitz ein Empfangssignal vorhanden ist, so beträgt die gemessene Gesamtleistung im Frame somit nur noch 1/8. Bei einer Mindestleistung von -102 dBm in einem Zeitschlitz, bedeutet das dann eine Mindestgesamtframeleistung von -111 dBm (1/8 = -9 dB). Und genau auf diese Mindestgesamtframeleistung bezieht sich auch die Umrechnungsformel von ASU in RSSI, sie lautet:

RSSI [dBm] = (2x ASU) – 111

Mit der Einführung von EDGE mussten die Empfänger qualitativ besser werden, somit wurde auch die minimale Empfindlichkeit optimiert. In der Spezifikation der 3GPP erfolgte vor diesem Hintergrund eine Absenkung des Wertes von -102 dBm auf -104 dBm. Damit sinkt natürlich auch der minimale RSSI auf -113 dBm (wieder -9 dB). Die Formel für aktuelle Mobiltelefone lautet demzufolge jetzt:


RSSI [dBm] = (2x ASU) – 113

In beiden Fällen erfolgt die Umrechnung in einen Prozentwert (wie bei MWconn) dann derart:

RSSI [%] = ASU / 31 x 100


2. ASU bei UMTS / HSDPA / HSPA+

In UMTS-Netzen ist der ASU-Wert eigentlich gleich der RSCP-Ebene (Received Signal Code Power) und wird im Wertebereich - 5 … 91 und 255 (für unbekannt oder nicht unterstützt) ausgegeben. Wenn das der Fall ist, kann der RSSI-Wert in dBm mit folgender Formel berechnet werden:


RSSI [dBm] = ASU – 116

Da es bei der Prozentberechnung mit negativen Zahlen auch zu negativen Prozentwerten kommen würde, wird bei einer Ausgabe nach dieser Skalierung folgende Formel verwendet:


RSSI [%] = (ASU+5) / 95 x 100

Allerdings halten sich viele Hersteller nicht an diese Skalierung bei der Anzeige des ASU-Wertes. So zum Beispiel erfolgt unter Android (auf Smartphones & Tablets), sowie bei den meisten Sticks / Modems zum Anschluss an den PC via USB-Schnittstelle, die Ausgabe des ASU-Wertes nach der alten 2G-Spezifikation. Dann kann die Berechnung des RSSI wieder mit der altbekannten Formel durchgeführt werden:


RSSI [dBm] = (2x ASU) – 113

Einige Modems vermischen auch diese beiden Spezifikationen. Sie beziehen sich auf die minimale Empfängerempfindlichkeit von UMTS (RSSI = -116 dBm) und nutzen trotzdem die alte 2G-Skalierung. Die Formel für die Berechnung lautet dann wie folgt:


RSSI [dBm] = (2x ASU) – 116

In beiden Fällen erfolgt die Umrechnung in einen Prozentwert dann wieder so durchzuführen:

RSSI [%] = ASU / 31 x 100

Letztendlich muss das UE (z.B. Router), welches den ASU-Wert ausgibt, etwas beobachtet werden, dann findet sich auch recht schnell die zu verwendende Formel für die Umrechnung in den RSSI.



ASU bei LTE

Bei LTE ist die Sache (derzeit) wieder etwas anders. Momentan gibt es noch einige Endgeräte, die bei Verwendung des LTE-Netzes keinen ASU anzeigen. In der Regel wird die 99 für „Status unbekannt“ gemeldet, dafür aber der korrekte Wert in „dBm“ angezeigt. Mit einem Update auf Android 4.x sollte dann auch bei LTE ein ASU angezeigt werden, der allerdings in der Skalierung komplett von den bisherigen Anzeigen abweicht.

Die größte Änderung ist die Tatsache, dass sich der ASU bei LTE nicht mehr auf den RSSI, sondern auf den RSRP bezieht. Somit ist die minimale Leistung, auf welche sich die Formel bezieht, auch deutlich niedriger. Bei einem RSSI von -120 dBm (minimale Empfängerempfindlichkeit gemäß 3GPP) und einem RSRQ von -3 dB ergibt sich ein RSRP von -140 dBm. Und genau dieser Wert ist auch die Bezugsformel für die Umrechnung.

Die Skalierung des ASU reicht von 0 … 95. Die 0 ergibt sich aus dem minimalen Wert, die 95 lässt sich auch aus der Netzspezifikation ablesen. Der maximale Leistungspegel (RSSI) am Antennenanschluss eines UE-Empfängers liegt bei -25 dBm. Bei einem RSRQ von -3 dB ergibt sich daraus dann ein maximaler RSRP von -45 dBm. Dieser Wert entspricht nun dem bestmöglichen Empfang. Die Formel zur Umwandlung des ASU bei LTE lautet also:

RSRP [dBm] = ASU – 140

Die Anzeigegenauigkeit beträgt hier ± 0,5 dB, ist natürlich auch von der Qualität des Empfängers selbst abhängig.


Leider wird auch hier von den Hardwareherstellern nicht immer der korrekte Wert angegeben. Die meisten Endgeräte zeigen bereits bei einem RSRP von -51 dBm (ASU = 89) den maximal möglichen Empfangspegel  (daher 100%) an. Übertragen auf eine Balkenanzeige, wird ab einem ASU von 65 bereits das Maximum suggeriert. Daher ist es durchaus möglich, dass Sie nicht die volle Datenübertragungsrate erreichen, obwohl der LTE-Router mit allen Balken "vollen Empfang" suggeriert.


Empfangspegel-Vergleichstabellen

Im Folgenden, haben wir für Sie noch einige nützliche Tabellen zusammengestellt, wo die eben beschriebenen Umrechnungen in die verschiedenen Werte anschaulich dargestellt werden. Die Bewertung mit den Farben, sowie die Kommentare zur Verfügbarkeit, stammen aus Erfahrungswerten der täglichen Arbeit in der Praxis und entstammen keiner Dokumentation. Sie dienen in erster Linie dazu, auf einfache Weise ermitteln zu können, bei welchen Werten theoretisch welche Datenübertragungsraten erreicht werden können. Also als erster Ansatz für möglicher Weise nötige (oder nicht nötige) Optimierungen. Nach den Tabellen für 4G LTE, folgen noch zwei weitere für 3G und 2G-Mobilfunkstandards.

Bei den Angaben zu möglichen Datenraten wurde nur der technische Aspekt betrachtet. Eine mögliche Zellaus- bzw. Überlastung durch andere Teilnehmer wurden nicht berücksichtigt.


LTE (ASU Ausgabeklassen 95 … 48)

ASU

RSRP

RSSI
(RSRQ: -3 dB)

RXL in Prozent

Bemerkung/Verfügbarkeit

3GPP

Mwconn

95

-45

dBm

-25

dBm

100%

100%

Nahezu perfekte Verbindung,

maximal mögliche Datenrate
kann erreicht werden. Beste
Voraussetzung für LTE und
LTE Advanced (in Zukunft)

Max. Download: 50 … 100 MBit/s;

Max. Upload: 20 … 50 MBit/s

94

-46

dBm

-26

dBm

99%

100%

93

-47

dBm

-27

dBm

98%

100%

92

-48

dBm

-28

dBm

97%

100%

91

-49

dBm

-29

dBm

96%

100%

90

-50

dBm

-30

dBm

95%

100%

89

-51

dBm

-31

dBm

94%

100%

88

-52

dBm

-32

dBm

93%

99%

87

-53

dBm

-33

dBm

92%

98%

86

-54

dBm

-34

dBm

91%

97%

85

-55

dBm

-35

dBm

89%

96%

84

-56

dBm

-36

dBm

88%

94%

83

-57

dBm

-37

dBm

87%

93%

82

-58

dBm

-38

dBm

86%

92%

81

-59

dBm

-39

dBm

85%

91%

80

-60

dBm

-40

dBm

84%

90%

79

-61

dBm

-41

dBm

83%

89%

78

-62

dBm

-42

dBm

82%

88%

77

-63

dBm

-43

dBm

81%

87%

76

-64

dBm

-44

dBm

80%

85%

75

-65

dBm

-45

dBm

79%

84%

74

-66

dBm

-46

dBm

78%

83%

73

-67

dBm

-47

dBm

77%

82%

72

-68

dBm

-48

dBm

76%

81%

71

-69

dBm

-49

dBm

75%

80%

70

-70

dBm

-50

dBm

74%

79%

Sehr stabile und witterungs-
beständige Verbindung möglich.

Maximale Datenraten können
erreicht werden.

Max. Download: 30 … 50 MBit/s;

Max. Upload: 7 … 15 MBit/s

69

-71

dBm

-51

dBm

73%

78%

68

-72

dBm

-52

dBm

72%

76%

67

-73

dBm

-53

dBm

71%

75%

66

-74

dBm

-54

dBm

69%

74%

65

-75

dBm

-55

dBm

68%

73%

64

-76

dBm

-56

dBm

67%

72%

63

-77

dBm

-57

dBm

66%

71%

62

-78

dBm

-58

dBm

65%

70%

61

-79

dBm

-59

dBm

64%

69%

60

-80

dBm

-60

dBm

63%

67%

59

-81

dBm

-61

dBm

62%

66%

58

-82

dBm

-62

dBm

61%

65%

57

-83

dBm

-63

dBm

60%

64%

56

-84

dBm

-64

dBm

59%

63%

55

-85

dBm

-65

dBm

58%

62%

54

-86

dBm

-66

dBm

57%

61%

53

-87

dBm

-67

dBm

56%

60%

52

-88

dBm

-68

dBm

55%

58%

51

-89

dBm

-69

dBm

54%

57%

50

-90

dBm

-70

dBm

53%

56%

49

-91

dBm

-71

dBm

52%

55%

48

-92

dBm

-72

dBm

51%

54%


LTE (ASU Ausgabeklassen 47 … 0)

ASU

RSRP

RSSI
(RSRQ: -3 dB)

RX in Prozent

Bemerkung/Verfügbarkeit

3GPP

Mwconn

47

-93

dBm

-73

dBm

49%

53%

Stabile und witterungsbeständige
Verbindung möglich, extrem schlechtes
Wetter kann die Datenrate

negativ beeinträchtigen.

Max. Download: 15 … 25 MBit/s;

Max. Upload: 4 … 7 MBit/s

46

-94

dBm

-74

dBm

48%

52%

45

-95

dBm

-75

dBm

47%

51%

44

-96

dBm

-76

dBm

46%

49%

43

-97

dBm

-77

dBm

45%

48%

42

-98

dBm

-78

dBm

44%

47%

41

-99

dBm

-79

dBm

43%

46%

40

-100

dBm

-80

dBm

42%

45%

Stabile und witterungsbeständige
Verbindung möglich, schlechtes Wetter
kann die Datenrate beeinträchtigen.

Max. Download: 10 … 15 MBit/s;

Max. Upload: 2 … 4 MBit/s

39

-101

dBm

-81

dBm

41%

44%

38

-102

dBm

-82

dBm

40%

43%

37

-103

dBm

-83

dBm

39%

42%

36

-104

dBm

-84

dBm

38%

40%

35

-105

dBm

-85

dBm

37%

39%

34

-106

dBm

-86

dBm

36%

38%

33

-107

dBm

-87

dBm

35%

37%

32

-108

dBm

-88

dBm

34%

36%

31

-109

dBm

-89

dBm

33%

35%

30

-110

dBm

-90

dBm

32%

34%

Stabile Verbindung möglich,
Witterungseinflüsse führen zu
starken Schwankungen,
gelegentliche Aussetzer sind hier
wahrscheinlich.

Max. Download: 1,5 … 10 MBit/s;

Max. Upload: 250 … 2.000 kBit/s

29

-111

dBm

-91

dBm

31%

33%

28

-112

dBm

-92

dBm

29%

31%

27

-113

dBm

-93

dBm

28%

30%

26

-114

dBm

-94

dBm

27%

29%

25

-115

dBm

-95

dBm

26%

28%

24

-116

dBm

-96

dBm

25%

27%

23

-117

dBm

-97

dBm

24%

26%

22

-118

dBm

-98

dBm

23%

25%

21

-119

dBm

-99

dBm

22%

24%

20

-120

dBm

-100

dBm

21%

22%

19

-121

dBm

-101

dBm

20%

21%

18

-122

dBm

-102

dBm

19%

20%

17

-123

dBm

-103

dBm

18%

19%

16

-124

dBm

-104

dBm

17%

18%

15

-125

dBm

-105

dBm

16%

17%

Stabile Verbindung nur unter günstigen
Bedingungen, sehr wetterempfindlich,
Abbrüche möglich.

Max. Download: 0 … 2.500 kBit/s;

Max. Upload: 0 … 500 kBit/s

14

-126

dBm

-106

dBm

15%

16%

13

-127

dBm

-107

dBm

14%

15%

12

-128

dBm

-108

dBm

13%

13%

11

-129

dBm

-109

dBm

12%

12%

10

-130

dBm

-110

dBm

11%

11%

9

-131

dBm

-111

dBm

9%

10%

Keine stabile Verbindung möglich,
Unterbrechungen, Aussetzer und
Abbrüche sind sehr wahrscheinlich!

Max. Download: 0 … 1.000 kBit/s;

Max. Upload: 0 … 200 kBit/s

8

-132

dBm

-112

dBm

8%

9%

7

-133

dBm

-113

dBm

7%

8%

6

-134

dBm

-114

dBm

6%

7%

5

-135

dBm

-115

dBm

5%

6%

4

-136

dBm

-116

dBm

4%

4%

3

-137

dBm

-117

dBm

3%

3%


ASU Tabelle für UMTS / HSDPA / HSPA+ (ASU Ausgabeklassen 0 … 31)


ASU Ausgabeklassen 0 bis 31 (3G)

ASU Tabelle für GSM GPRS und EDGE


ASU-Wertetabelle für 2G






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