Технология EDGE

Введение в область

Решая проблемы передачи данных в сети GSM, операторы обратили внимание на технологию EDGE, Enhanced Data for Global Evolution (E-GPRS) он же UWC-136 (Universal Wireless Communications - 136). EDGE позволяет во-многом снять ограничения по скорости и запустить целый ряд принципиально новых услуг, таких как мобильное телевидение, загрузка больших объемов информации на телефон, системы видеонаблюдения.

EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) представляет собой современную технологию, обеспечивающую передачу больших объемов информации в сети мобильной связи. Технология EDGE поддерживает скорость передачи данных в среднем в три раза выше, чем GPRS, кроме того, обеспечивается более эффективное использование частотных ресурсов и улучшение покрытия сети по сравнению с обычной сетью GSM. Максимально достижимая (в теории) скорость передачи информации в сети EDGE - 474.6 кбит/c.

Это означает, что технология EDGE открывает для оператора мобильной связи возможность предоставить абонентам услуги по передаче данных в существующем частотном спектре GSM со скоростями, характерными для сетей третьего поколения мобильной связи.

Впервые EDGE была представлена ESTI (Европейский институт стандартизации электросвязи) в начале 1997 года в качестве эволюции существующего стандарта GSM.

Основное эволюционное изменение при переходе от классической технологии GSM к EDGE заключается в применении нового метода модуляции и кодирования, который значительно расширяет возможности радио-интерфейса. Таким образом, технологию EDGE следует рассматривать как эволюционный шаг на пути к более высоким скоростям передачи данных при одновременном сохранении наиболее важных свойств радиоинтерфейса GSM, таких как, например, ширина полосы частот канала в 200 кГц и структура пакета (битовых последовательностей).

Актуальность

Основное применение EDGE – это высокоскоростной доступ в Интеренет, организация мобильного офиса – незаменимая вещь для деловых людей. А также, такие возможности как: обмен картинками, фотографиями и другой информацией посредством того же Интернет, просмотр потокового видео, Интернет-радио, пересылка факсов, почты, и много-много других интересных вещей. Исходя из его достоинств, можно сказать, что технология EDGE рассчитана на 2 разных класса населения: на бизнесменов, для которых важно быть всегда в курсе последних событий, и на подростков/тинэйджеров для которых Интернет – стиль жизни.

На вопрос что лучше GPRS или EDGE так же нельзя дать однозначный ответ, хотя на текущий момент использование GPRS более оправдано, нежели использование EDGE. В основном это связано с тем, что GPRS распространен повсеместно, а EDGE только начинает распространяться на территории России. Но у EDGE, в отличие от GPRS соединение которого очень нестабильно, а скорость в редких случаях поднимается выше 56 Кбит/с, есть два несравнимых преимущества: высокая скорость и качество связи. Поэтому, технология EDGE имеет все шансы прийти на смену морально устаревшей технологии GPRS.

Цели и задачи

         Целью данной работы является рассмотрение технологии EDGE, ее преимуществ по сравнению с другими технологиями и перспективы дальнейшего развития в мире и нашей стране.

         Для этого нам необходимо решить следующие задачи:

-       Рассмотреть сущность технологии EDGE

-       Изучить различные варианты внедрения технологии

-       Рассмотреть аппаратные средства и абонентские устройства

-       Разобрать готовые решения от производителей

-       Оценить перспективы развития технологии

1.Обзор технологии EDGE

1.1 Характеристики базовой станции EDGE.

Технология EDGE может внедряться двумя разными способами: как расширение GPRS, в этом случае ее следует называть EGPRS (enhanced GPRS) или как расширение CSD (ECSD). Учитывая, что GPRS распространена намного шире, чем HSCSD, остановимся на рассмотрении EGPRS.

EDGE не является новым стандартом сотовой связи. Однако, EDGE подразумевает дополнительный физический уровень, который может быть использован для увеличения пропускной способности сервисов GPRS или HSCSD. При этом, сами сервисы предоставляются точно так же, как и раньше. Теоретически, сервис GPRS способен обеспечивать пропускную способность до 160 Кбит/с (на физическом уровне, на практике же поддерживающие GPRS Class 10 или 4+1/3+2 аппараты обеспечивают лишь до 38-42 Кбит/с и то, если позволяет загруженность сети сотовой связи), а EGPRS — до 384-473,6 Кбит/с. Для этого необходимо использование новой модуляционной схемы, новых методов кодирования каналов и коррекции ошибок.

EDGE, по сути, является «надстройкой» (вернее, подстройкой, если считать, что физический уровень находится ниже остальных) к GPRS и не может существовать отдельно от GPRS. EDGE, как уже было сказано выше, подразумевает использование иных модуляционных и кодовых схем, сохраняя совместимость с CSD-сервисом голосовой связи.

BTS

Базовая станция

PCU

Блок управления пакетами

EGPRS

Усовершенствованный GPRS

SGSN

Обслуживающий узел поддержки GPRS

GGSN

Шлюзовый узел поддержки GPRS

TRU

Передающий модуль (трансивер)

MS

Мобильная станция

Рисунок 1. Схема изменения инфраструктуры базовой станции при переходе от GPRS к EGPRS.

Таким образом, с точки зрения клиентского терминала, с внедрением EDGE не должно измениться ничего. Однако, инфраструктура базовой станции претерпит некоторые изменения (см. рис. 1), хотя и не такие уж серьезные. Помимо увеличения пропускной способности для передачи данных, внедрение EDGE увеличивает емкость сети сотовой связи: в один и тот же тайм-слот можно теперь «упаковать» большее количество пользователей, соответственно, можно надеяться не получать сообщение «сеть занята» в самые неподходящие моменты.

GPRS

EDGE

Модуляционная схема

GMSK

8-PSK/GMSK

Скорость передачи символов

270 тыс. в секунду

270 тыс. в секунду

Пропускная способность

270 Кбит/с

810 Кбит/с

Пропускная способность на тайм-слот

22,8 Кбит/с

69,2 Кбит/с

Скорость передачи данных на тайм-слот

20 Кбит/с (CS4)

59,2 Кбит/с (MCS9)

Скорость передачи данных с использованием 8 тайм-слотов

160 (182,4) Кбит/с

473,6 (553,6) Кбит/с/s

Таблица 1. Сравнительные характеристики EDGE и GPRS

Таблица 1 иллюстрирует разные технические характеристики EDGE и GPRS. Хотя и в EDGE, и в GPRS в единицу времени отправляется одинаковой число символов, благодаря использованию другой модуляционной схемы, число бит данных в EDGE втрое больше. Сразу оговоримся здесь, что приведенные в таблице значения пропускной способности и скорости передачи данных отличаются друг от друга из-за того, что в первой также учитываются заголовки пакетов, пользователю ненужные. Ну, а максимальная скорость передачи данных в 384 Кбит/с (требуемая для соответствия спецификациям IMT-2000) получается в том случае, если используется восемь тайм-слотов, то есть, на каждый тайм-слот приходится по 48 Кбит/с.

1.2 Модуляционная схема EDGE.

В стандарте GSM применяется модуляционная схема GMSK (Gaussian minimum shift keying, кодирование по сдвигу Гауссового минимума), являющейся разновидностью фазовой модуляции сигнала. Для пояснения принципа схемы GMSK рассмотрим фазовую диаграмму рис. 2, на которой изображена действительная (I) и мнимая (Q) часть комплексного сигнала. Фаза передаваемых логических «0» и «1» отличаются друг от друга фазой p. Каждый передаваемый в единицу времени символ соответствует одному биту.

Рисунок 2. Разные модуляционные схемы в GPRS и EDGE.

В технологии EDGE применяется модуляционная схема 8PSK (8-phase shift keying, сдвиг фазы, как видно из рисунка, равен p/4), используя все те же спецификации структуры частотных каналов, кодирования и ширины полос, как в GSM/GPRS. Соответственно, соседние частотные каналы создают ровно те же взаимные помехи, как и в GSM/GPRS. Меньший сдвиг фазы между символами, в которые теперь кодируется не один бит, а три (символы соответствует комбинациям 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111), делает задачу детектирования сложнее, особенно если уровень сигнала невысок. Впрочем, в условиях хорошего уровня сигнала и стабильного приема, дискриминировать каждый символ не составляет большого труда.

1.3 Кодирование.

В GPRS возможно применение четырех разных схем кодирования: CS1, CS2, CS3 и CS4, в каждой из которых используется свой алгоритм коррекции ошибок. Для EGPRS разработано девять схем кодирования, MCS1..MCS9, соответственно, назначение которых также в обеспечении коррекции ошибок. Причем в «младших» MSC1..MSC4 используется модуляционная схема GMSK, в «старших» MSC5..MSC9 — модуляционная схема 8PSK. На рисунке 3 представлена зависимость скорости передачи данных от использования разных модуляционных схем вкупе с разными схемами кодирования (скорость передачи данных меняется в зависимости от того, как много требуемой для работы алгоритмов коррекции ошибок избыточной информации закладывается в каждый кодируемый пакет). Нетрудно догадаться, что чем хуже условия приема (отношение сигнал/шум), тем больше приходится закладывать избыточной информации в каждый пакет, а значит, тем меньше скорость передачи данных. Небольшое отличие в скорости передачи данных, наблюдаемое между CS1 и MCS1, CS2 и MCS2, и т. д., связано с разницей в величине заголовков пакетов.

Рисунок 3. Разные кодовые схемы в GPRS и EDGE.

Впрочем, если соотношение сигнал/шум невелико, не все потеряно: в старших модуляционно-кодовых схемах EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 предусмотрена процедура «наложения»: так как стандарт способен отправлять группы пакетов на разных несущих (внутри частотного диапазона), для каждой из которых условия (и прежде всего — «зашумленность») могут быть разными, в этом случае повторной передачи всего блока можно избежать, если знать, в какой группе произошел сбой и повторно транслировать именно эту группу. В отличие от старшей кодовой схемы GPRS CS4, где не используется аналогичный алгоритм коррекции ошибок, в EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 разные блоки данных «накладываются» друг на друга, поэтому при сбое в одной из групп (как показано на рисунке), повторной пересылке подлежит лишь половина пакетов (см. рис. 4).

Рисунок 4. Использование наложения групп пакетов в EDGE.

1.4 Обработка пакетов.

Если по каким-то причинам пакет, отправленный с использованием «старших» схем кодирования, не был корректно принят, EGPRS позволяет его ретранслировать заново с использованием «пониженной» кодировочной схемы. В GPRS такой возможности, названной «ресегментацией» (resegmentation), предусмотрено не было: некорректно принятый пакет отправляется вновь по той же модуляционно-кодировочной схеме, что и в предыдущий раз.

1.4.1 Окно адресации (addressing window).

Прежде чем последовательность кодированных (то есть, в которые закодированы «слова», состоящие из нескольких бит) пакетов (фрейм) может быть передана по радиочастотному интерфейсу, передатчик присваивает пакетам идентификационный номер, включенный в заголовок каждого пакета. Номера пакетов в GPRS составляют от 1 до 128. После того, как последовательность пакетов (например, 10 штук) отправлена адресату, передатчик ждет от приемника подтверждения того, что они были приняты. В отчете, который приемник отправляет обратно передатчику, содержатся номера пакетов, которые были успешно декодированы, и которые получатель декодировать не смог. Важный нюанс: номера пакетов принимают значения от 1 до 128, а ширина адресного окна — всего 64, вследствие чего вновь передаваемый пакет может получить такой же номер, как в предыдущем фрейме. В этом случае протокол вынужден повторно отправлять весь текущий фрейм, что отрицательно сказывается на скорости передачи данных в целом. Для снижения риска возникновения такой ситуации в EGPRS номер пакета может принимать значения от 1 до 2048, а адресное окно увеличено до 1024.

1.4.2 Точность измерения.

Для обеспечения корректного функционирования технологии GPRS в среде GSM приходится постоянно измерять радиоусловия: уровень сигнал/шум в канале, частоту появления ошибок и т. п. Эти измерения никак не сказываются на качестве голосовой связи, где достаточно постоянно использовать одну и ту же кодировочную схему. При передаче данных в GPRS измерение радиоусловий возможно лишь в «паузах» — дважды за период 240 мс. Для того, чтобы не ждать каждые 120 мс, EGPRS определяет такой параметр, как вероятность возникновения ошибки на бит (BEP, bit error probability), в каждом фрейме. На величину BEP влияет как отношение сигнал/шум, так и временная дисперсия сигнала и скорость перемещения терминала. Изменение BEP от фрейма к фрейму позволяет оценить скорость терминала и «дрожание» частоты, но для более точной оценки используется среднее значение вероятности ошибки на бит на каждые четыре фрейма и его выборочное стандартное отклонение. Благодаря этому, EGPRS быстрее реагирует на изменения условий: увеличивает скорость передачи данных при снижении BEP и наоборот.

1.4.3 Контроль за скоростью соединения в EGPRS.

В EGPRS используется комбинация двух подходов: подстройки скорости соединения и инкрементной избыточности. Подстройка скорости соединения, измеряемой либо мобильным терминалом по количеству принимаемых в единицу времени данных, либо базовой станцией по количеству, соответственно, передаваемых данных, позволяет выбрать оптимальную модуляционно-кодовую схему для последующих объемов данных. Обычно, использование новой модуляционно-кодовой схемы может быть назначено при передаче нового блока (по четыре группы) данных.

Инкрементная избыточность изначально применяется для самой старшей модуляционно-кодовой схемы, MCS9, с незначительным вниманием к коррекции ошибок и без учета условий радиосвязи. Если информация декодируется адресатом некорректно, по каналу связи передаются не сами данные, а некий контрольный код, который «добавляется» (используется для преобразования) к уже загруженным данным до тех пор, пока данные не будут декодированы успешно. Каждый такой «инкрементный кусочек» дополнительного кода увеличивает вероятность успешной расшифровки переданных данных — в этом и заключается избыточность. Главным преимуществом этого подхода является то, что здесь нет необходимости следить за качеством радиосвязи, поэтому инкрементная избыточность является обязательной в стандарте EGPRS для мобильных терминалов.

1.5 Интеграция EGPRS в существующие GSM/GPRS сети — UMTS.

Как уже было сказано выше, главное различие между GPRS и EGPRS— в использовании иной модуляционной схемы на физическом уровне. Поэтому для поддержки EGPRS достаточно установки на базовой станции поддерживающего новые модуляционные схемы трансивера и программного обеспечения для обработки пакетов. Для обеспечения совместимости с не поддерживающими EDGE мобильными телефонами, в стандарте прописано следующее:

-       Поддерживающие и не поддерживающие EDGE мобильные терминалы должны быть способны использовать один и тот же тайм-слот

-       Поддерживающие и не поддерживающие EDGE трансиверы должны использовать один и тот же частотный диапазон

-       Возможна частичная поддержка EDGE

Для облегчения процесса внедрения на рынок новых мобильных телефонов было решено подразделить EDGE-совместимые терминалы на два класса:

-       Поддерживающие модуляционную схему 8PSK только в приемном потоке данных (downlink) и

-       Поддерживающие 8PSK как в приемном, так и в передающем (uplink) потоке данных

Внедрение EGPRS, как уже говорилось выше, позволяет достичь пропускной способности, примерно втрое больше, чем в технологии GPRS. При этом используется в точности такие же профили QoS (quality of service, качество сервиса), как в GPRS, но с учетом увеличившейся пропускной способности. Помимо необходимости установки трансивера на базовой станции, для поддержки EGPRS требуется обновление программного обеспечения, которое должно будет обрабатывать измененный протокол передачи пакетов.

Следующим эволюционным шагом на пути систем сотовой связи GSM/EDGE к «полноценным» сетям третьего поколения будет дальнейшее улучшение сервисов пересылки пакетов (данных) для обеспечения их совместимости с UMTS/UTRAN (UMTS terrestrial radio access network). Эти улучшения в настоящее время проходят рассмотрение и, скорее всего, будут включены в будущий вариант спецификаций 3GPP (3G Partnership Project). Главное отличие GERAN(сеть радио доступа GSM/EDGE) от внедряемой в настоящий момент технологии EDGE будет поддержка QoS для интерактивных, фоновых, потоковых и переговорных классов. Поддержка этих QoS-классов уже есть в UMTS, благодаря чему в сетях UMTS (скажем, W-CDMA 2100 или 1900 МГц) наличествует возможность, например, видеосвязи. Кроме этого, в будущем поколении EDGE планируется обеспечить одновременную параллельную обработку потоков данных с разным приоритетом QoS.

2. Стратегия вывода технологии EDGE на рынок

2.1 Характеристики услуги EGPRS.

Расширенная услуга GPRS (EGPRS) помимо гауссовской модуляции использует новый метод модуляции (8-PSK) и обеспечивает пакетно-ориентированную передачу данных на скоростях до 474 кбит/с (при многослотовом (8 таймслотов) режиме передачи). Услуга EGPRS полностью

совместима с GPRS, при этом такой режим обеспечивает дополнительное одновременное уплотнение пользователей GPRS и EGPRS в одних и тех же временных интервалах (слотах).

Поскольку скорости передачи данных EGPRS значительно выше, чем в системе GPRS, EGPRS обеспечивает абонентам более удобный доступ к мобильному Интернету. Если в GPRS максимальная скорость передачи данных на один временной интервал на радиоинтерфейсе составляет 21.4 кбит/с (CS4), то в EGPRS максимальная скорость передачи данных достигает 59.2 кбит/с (MCS9) на выделенный радио-слот. В то же время, внедрение

технологии EDGE не только обеспечивает расширение сервисов существующего набора услуг GPRS, таких как, поиск (блуждание) в сети Интернет или электронная почта, но и открывает дорогу новым услугам, требующим большей ширины полосы пропускания, как, например,

мобильная видеоконференцсвязь или загрузка музыкальных файлов формата MP3. Возможности канала передачи данных в значительной степени зависят

от качества радио-интерфейса. Пиковые скорости передачи данных для EGPRS в значительной мере зависят от условий окружения и скорости перемещения пользователя. В таблице 1 приведены ожидаемые пиковые скорости для различных условий распространения

радиосигнала.

EGPRS

Внутри помещения/малая

зона действия вне

помещения

Город/пригород вне

помещения

Сельская местность вне

помещения

EGPRS

384 кбит/с(48 Кбитс/врем.

интервал)

384 kbps (48 Кбитс/врем.

интервал)

144 kbps (18 Кбитс/врем.

интервал)

Скорость передвижения

абонента

до 10 км/ч

до 100 км/ч

до 250 км/ч

Условия

распространения

сигнала

Внутри помещения, TU3

TU50

HT100

900 МГц: RA250

1800/1900 МГцz: RA130,

HT100

Таблица 1. Рабочие показатели системы EGPRS при различных условиях распространения радиосигнала.

2.2 Основные доводы в пользу внедрения систем EDGE.

-       Технология EDGE представляет собой логичный и естественный шаг в эволюции систем GSM/GPRS;

-       EDGE и WCDMA являются взаимодополняющими технологиями: компания SIEMENS и большинство других производителей не рассматривают EDGE и WCDMA как конкурирующие технологии

-       Возможность быстрого развертывания услуг третьего поколения

-       Повышение емкости сетей GPRS (более эффективное использование спектра в системах EGPRS) и HSCSD;

-       Подготовка к будущему внедрению адаптивных многоскоростных широкополосных кодеков (AMR-wideband codecs). Такие широкополосные кодеки смогут обеспечить качество передачи речи, равное качеству, обеспечиваемому современными проводными линиями связи;

-       Ясная стандартизационная стратегия перехода через сеть GERAN к общей опорной сети стандарта UMTS/GSM;

Эволюция сетей GSM второго поколения проходит в несколько этапов. На первом этапе вводится услуга GPRS, т.е. поддержка трафика с пакетной коммутацией данных для обеспечения более широкой полосы пропускания для передачи пакетов в услугах передачи данных. Поскольку услуги передачи данных постоянно развиваются и требуют непрерывного

повышения емкостей, то следующим шагом для приложений, работающих в режиме реального времени, должен быть переход от GPRS к EGPRS/UMTS. Внедрение технологии EDGE может проводиться различными путями и зависит от выбранной конкретными оператором стратегии

перехода к сетям третьего поколения.

2.3 Шаг 1: Внедрение услуги GPRS.

Внедрение услуг GPRS дает операторам следующие преимущества:

-       Высокоэффективное использование канала связи благодаря применению передачи данных с пакетной коммутацией. В результате абоненту не требуется выделение всего временного интервала.

-       Тарификация по объему трафика позволяет создать привлекательные для абонентов тарифные планы, рассчитанные на массового потребителя.

-       Дополнительные источники дохода благодаря возможности предложения многих новых приложений.

-       Минимальные инвестиционные потребности в системы BSS благодаря динамическому распределению ресурсов между канальной коммутацией и пакетной коммутацией (выделение каналов в зависимости от типа предоставляемой услуги).

-       Защита инвестиций благодаря вложениям в современные технологии, обеспечивающие плавный переход к сетям третьего поколения.

-       Прямой доступ к сетям пакетной передачи данных (например, Интернет, X.25).

-       Интеграция услуг, обслуживания и управления.

Преимущества для абонентов состоят в следующем:

-       Повышение скорости передачи до 170 кбит/с для услуг передачи данных (8 мультислотов с набором возможностей CS-4).

-       Тарификация по объему переданных данных (фактическое использование), а не за время соединения.

-       Мобильная станция находится в режиме «постоянного соединения», т.e. услуга GPRS подключена.

-       Дешевый прямой доступ к провайдеру услуг Интернет по протоколу IP.

-       Новые приложения делают возможным реальное использование технологических решений по принципу «plug and play» (включи и работай).

-       Абоненты получают возможность одновременного доступа к нескольким услугам, например, голосовая связь входе сеанса поиска в Интернете (только для мобильных станций класса A или станций, работающих в двойном режиме передачи).

-       Мобильные IP функции (Интернет, телеметрия, электронная почта, ит.п.) постоянно находятся в режиме подключения.

-       Биллинг по объему трафика.

Поскольку GPRS открывает доступ к совершенно новым приложениями, появляется возможность выхода на новые абонентские группы. Это позволяет операторам выйти на стремительно развивающийся рынок услуг на базе Интернет (доступ в Интернет, создание внутрикорпоративных информационных сетей Intranet). Более того, GPRS открывает дорогу

новым мобильным приложениям и услугам (например, телематика, электронная коммерция, и

т.п.). GPRS обеспечивает бизнес пользователям возможность установления канала обмена данными с их офисом из любой точки. Они получают возможность доступа к своей электронной почте, сети Интернет, своим электронным файлам, факсам и другим данным независимо от того, где они в данный момент находятся. Это обеспечивает пользователям безусловное конкурентное преимущество и ведет к формированию более гибкого стиля их

жизни.

2.4 Шаг 2: Миграция от GPRS к EDGE (EGPRS) / UMTS

GPRS следует рассматривать как первый шаг в проверке реакции рынка на предложение новых пакетно-ориентированных услуг. Эволюционный переход от GPRS к EDGE и EGPRS открывает операторам сетей второго поколения возможности предложить абонентам услуги

третьего поколения. Внедрение технологии EDGE может проводиться операторами по двум возможным сценариям:

Те операторы, которые не имеют лицензии на эксплуатацию сетей UMTS, могут предложить клиентам скоростные режимы для работы приложений третьего поколения на базе сетей второго поколения. Этот путь позволяет операторам при минимальных издержках и изменениях в конфигурации существующих сетей GSM GPRS предложить клиентам

привлекательный набор услуг.

Для тех операторов, которые имеют лицензию UMTS, EDGE обеспечивает значительное снижение издержек на развертывание сетей третьего поколения. Для таких операторов EDGE является экономичным методом предложения скоростных режимов третьего поколения на

базе существующих сетей второго поколения в сельской местности. Этот путь позволяет минимизировать издержки на приобретение оборудования третьего поколения, поскольку предложение новых услуг может осуществляться на базе существующих площадок и

оборудования второго поколения.

Оператор сети GSM, имеющий лицензию на эксплуатацию сети UMTS или сети третьего поколения:

У оператора сети GSM, имеющего лицензию UMTS, уже есть система GSM с большой зоной покрытия. Такой оператор начнет создание системы UMTS в городских районах. Сочетание технологий UMTS и EDGE дает ему существенные преимущества:

-       Применение технологии EDGE в пригородах и сельской местности в сочетании с технологией UMTS обеспечивает возможность быстрого развертывания услуг третьего поколения. Оператор способен предложить услуги высокоскоростной передачи данных на всей территории страны. Таким образом, те операторы, которые первыми начнут использовать UMTS, не окажутся «изолированными островками» с высокими скоростями передачи. Эта может послужить веским аргументом в конкурентной борьбе за абонентов бизнес сегмента. Также при использовании диапазона GSM 900 МГц, зона действия EDGE будет превышать зону действия частот третьего поколения. Применение EDGE в сельской местности позволит снизить потребности в новых аппаратных средствах (площадках) для предложения услуг третьего поколения.

-       Уже имеется положительный практический пример комбинированного использования технологий EDGE и UMTS. Безусловно, многое зависит от конкретной структуры имеющегося оборудования GSM в сети и соотношении зон покрытия в городской и сельской местностях. Данный пример получил хорошие отзывы не только у различных консалтинговых компаний (например, Northstream: “Позиционирование EDGE в мире сетей третьего поколения ” или PA consulting), но и у большинства конкурентов.

-       Поддержка handover (эстафетной передачи) между сетями GSM и UMTS для услуг с коммутацией каналов, а также поддержка процедуры повторного выбора сот при взаимодействии между сетями GPRS/EGPRS и UMTS.

Оператор сети GSM, не имеющий лицензии UMTS:

Оператор сети GSM, не имеющий лицензии на эксплуатацию сетей третьего поколения, имеет возможность создания конкурентоспособной сети GERAN и предложения услуг третьего поколения на базе своей существующей инфраструктуры сетей второго поколения и в имеющейся полосе частотного спектра GSM.

3. Предлагаемое решение по внедрению технологии EDGE от Siemens

3.1 Решение EDGE от Siemens.

Полноценное обеспечение стандартизированных скоростей передачи (в том числе 384кбит/с) в обоих направлениях;

-       Поддержка диапазонов частот 850 /900 / 1800 / 1900 МГц

-       Обеспечение полной GSM/GPRS совместимости оборудования, поддерживающего технологию EDGE;

-       Поддержка технологии EDGE на всех моделях семейства базовых станций BTSplus (BS240/241, BS40/41, BS240XL, BS240XS, BS82 II)

-       Реализация непосредственно на базовой станции путем добавления одного или нескольких блоков несущей EDGE (ECU) и модернизацией программного обеспечения. Следует особо отметить, что блоки ECU имеют тот же размер, что и стандартные блоки GSM-CU, и монтируются в те же слоты корпуса базовой станции.

-       Реализация на контроллере базовых станций (BSC) при условии применения контроллера HC BSC (аппаратное обеспечение НС BSC поддерживается начиная с версии ПО BR6.0) высокой емкости. Данный вариант реализации имеет ряд преимуществ с точки зрения числа ИКМ линий, коммутационной емкости и числа каналов GPRS/EGPRS.

-       Простота реализации: блока несущей EDGE + программное обеспечение позволяет обеспечить поддержку EDGE на базовой станции.

Рисунок 1. Решение EDGE от Siemens.

3.2 Влияние на подсистему базовых станций (BSS).

3.2.1 Контроллер базовых станций (BSC).

Согласно стандарту, определенному в SMG, сетевая структура GPRS/EGPRS требует введения нового интерфейса на контроллере BSC в сторону узлов поддержки SGSN/GGSN. В системе базовых станций SIEMENS такой новый интерфейс реализуется за счет установки так

называемых карт блока управления пакетами (PCU) на стойку контроллера BSC. Карты PPXX в BSC обеспечивают поддержку всех схем кодирования GPRS и EGPRS.

Блок процессора PPXU (рис.2) работает в холостом режиме и обеспечивает в зависимости от выбранной схемы резервирования полосу пропускания до 24 Мбит/с для передачи данных.

Рисунок 2. Вид стоек BSC (High capacity).

-       Для канала трафика PDTCH: нагрузка канала PDTCH распределяется между ‘n’ платами процессора PPXX + если n < 6, при возникновении сбоя на карте блока PPXU, дополнительная плата процессора PPXX, при необходимости, гарантирует требуемую полосу пропускания.         + если n=6, при возникновении сбоя на карте блока PPXU, нагрузка распределяется между оставшимися рабочими картами PPXU, а максимальная полоса пропускания снижается до 20 Мбит/с.

-       Для каналов LAPD и соединений общеканальной сигнализации CCS7: нагрузка распределяется между 2 платами PPXX + в случае возникновения сбой на одной плате, оставшаяся плата процессора PPXX принимает на себя всю нагрузку.

3.2.2 Базовая приемо-передающая станция (BTS).

На наших базовых станциях серии BTS+ для макросот (BS24x и BS4X) устанавливается новый блок, так называемый блок несущей EDGE (ECU). Он способен обрабатывать поток данных со скоростью до 60 кбит/с на один временной интервал на радио-интерфейсе. Блок ECU поддерживает оба метода модуляции: 8 PSK и GMSK. Обычные блоки несущей стандарта GSM на платформах станций BTS1 и BTS+ кроме того обеспечивают поддержку GPRS.

Для поддержки технологии EDGE предполагается подготовить следующие базовые станции семейства BTS+:

-       BS 4X

-       BS 24X

-       Emicro2

Блок ECU будет поставляться со следующими функциональными возможностями:

При наличии искажений блок EDGE CU обеспечивает ту же выходную мощность 8PSK, что и GMSK.

-       BS240/241 BS40/41, BS240XL, BS240XS способны обеспечить достаточно высокую выходную мощность как при использовании GMSK таки прииспользование8-PSK;

-       Блок EDGE-CU имеет те же габариты, что и GSM-CU. Для его монтажа в стойку базовой станции требуется всего один слот.

-       8 Мбайт памяти для нарастающей избыточности (IR) на блоке CU в целях совместного декодирования (1 Мбайт достаточен для до 512 блоков RLC на одну несущую).

Прекрасные показатели по амплитуде вектора ошибки EVM (Error Vector Magnitude).

Прекрасные радио характеристики, например, чувствительность приемного устройства, выходная мощность и маска спектрального излучения передающего устройства.

4. Абонентские устройства

На первом этапе внедрения технологии EDGE стандартными приложениями в сетях EGPRS будут такие услуги Интернет, как онлайновый доступ к электронной почте, Интернет страницам, загрузка аудио и видео файлов, публикация в сети и получение документов и информации. Предполагается, что на втором этапе внедрения технологии EDGE

терминальные устройства получат способность работать с такими приложениями режима реального времени, как высококачественная передача речи, мультимедийные услуги и стандартные услуги UMTS.

Мы видим, что операторы сетей GSM начинают проявлять к технологии EDGE все больший интерес. Те операторы, которые не получат лицензию на эксплуатацию сетей третьего поколения, смогут использовать EDGE для предложения на рынке аналогичных конкурентоспособных услуг. Более того, те операторы, которые получат лицензию для эксплуатации сетей третьего поколения, будут иметь возможность развернуть сети UMTS

только в районах с высокой плотностью населения, а для предложения высокоскоростных услуг в остальных районах покрытия своих сетей смогут воспользоваться технологией EDGE. Для этого им понадобятся терминальные устройства, поддерживающие работу в двух режимах

– UMTS и GSM EDGE. Следует отметить, что операторы сетей в США выбрали технологию EDGE для предоставления услуг передачи данных в существующих сетях стандарта IS-136. Это свидетельствует о том, что EDGE рассматривается в качестве идеального решения сближения стандартов TDMA (GSM и D-AMPS) и, следовательно, существует рынок для

терминальных устройств, способных работать в двух режимах – TDMA и GSM EDGE.

Если в сети не предполагается одновременное использование UMTS и GSM/EDGE, то обычных терминальных устройств стандарта GSM/EDGE будет вполне достаточно. По существу, эти устройства представляют собой модификацию обычных терминальных устройств стандарта GPRS.

Если предположить, что объем трафика по направлению вниз будет превышать объем трафика по направлению вверх, можно сделать вывод, что первые мобильные станции (класс А) будут способны работать с 8PSK модуляцией только по направлению вниз, а для работы по направлению вверх будет использоваться метод GMSK модуляции. Такая комбинация

позволит уменьшить стоимость данных аппаратов. Более дорогие терминальные устройства (класс Б) будут поддерживать 8PSK и GMSK модуляции в обоих направлениях, однако им понадобится более продвинутая радиочастотная часть, особенно в направлении на передачу.

Телефонные аппараты для голосовой связи будут иметь приблизительно такую же форму и такой же размер дисплея, что и современные телефоны стандарта GSM. Таким образом, они неизбежно должны будут выходить в Интернет по протоколу WAP. Большинство Интернет услуг являются асимметричными – низкий объем трафика по направлению вверх и высокий объем трафика от сети к терминальным устройствам. По сравнению со стандартом GSM/GPRS, EDGE способен удвоить или даже утроить пропускную способность трафика данных, а также удвоить скорость передачи данных. В результате, время передачи данных для

абонентов сократится, уменьшатся перегрузки в сети, а операторы смогут более гибко и эффективно использовать имеющиеся у них драгоценные частотные ресурсы.

Интеллектуальные телефоны /видеотелефоны будут иметь более крупный дисплей, чем аппараты для голосовой связи. Они, скорее всего, будут иметь функции передачи цветного изображения и видео, а также будут оснащены камерой. Данный тип терминального устройства будет более ориентирован на видео приложения, такие как загрузка видео файлов

и потоковое видео, захват и передача фотоизображения и видео клипов. Это потребует более высоких скоростей передачи данных по направлению вверх. Однако, поскольку такие устройства не будут работать в режиме реального времени, им будет вполне достаточно 2 временных интервалов сPSK модуляцией.

Мультимедийные телефоны будут по форме напоминать органайзер, иметь большой дисплей, встроенную камеру и отдельный акустический элемент (наушники с микрофоном) для одновременного ведения разговора и просмотра изображения на дисплее. Данный тип терминального устройства будет ориентирован на видео телефонию и потребует от устройства способности работать в режиме реального времени в обоих направлениях.

Заключение

На данный момент технология высокоскоростной передачи данных EDGE внедрена в 87 странах мира 154 сотовыми операторами с совокупной абонентской базой 250 млн пользователей. По данным 3G Americas, в Северной и Южной Америках эта технология внедрена сотовыми операторами в 16-ти странах. В Канаде EDGE применяется в сотовых сетях, работающих на территории, где проживает 93 % населения страны, в США - на территориях с населением 250 млн человек. В Латинской Америке технология EDGE внедрена в коммерческую эксплуатацию операторами в 8-ми странах.

В настоящее время, спустя 1,5 года после первого коммерческого внедрения EDGE, на мировом рынке представлено почти 70 моделей сотовых телефонов, поддерживающих эту технологию, производства более 10 компаний.

В России технология EDGE находится на разных стадиях внедрения сотовыми операторами "МегаФон", "ВымпелКом" (VIMP) (торговая марка "Би Лайн"), МТС, а также компаниями, принадлежащими ОАО "Уралсвязьинформ" (URSI) и ОАО "Сибирьтелеком" (ENCO).

Целесообразность внедрения EDGE на сетях российских операторов представляется более логичной, так как сроки внедрения WCDMA сетей в России пока не определены. Для внедрения EDGE потребуется сделать и много других важных шагов - доработать радиопланирование, оптимизировать системы передачи и IP-сегменты сетей - однако, первый этап - внедрение EDGE-передатчиков на сети - во многом завершен.

Сегодня мы с уверенностью можем можем констатировать, что технологию EDGE в России ожидают широкие перспективы. Так, операторы ВымпелКом и Мегафон запустили EDGE в коммерческую эксплуатацию в ряде регионов, тестовые зоны есть у МТС и у некоторых региональных операторов. Учитывая степень внедрения GSM сетей на территории страны, по-настоящему высокоскоростная передача данных станет для многих абонентов, не имеющих других способов доступа в Интернет, настоящей находкой. Для операторов же она сможет открыть реальный путь к предоставлению универсальной услуги связи, о которой часто упоминает Министерство информационных технологий и связи.

Таким образом, в настоящий момент есть все предпосылки для активного развития технологии EDGE как в России, так и во всем мире.

Список литературы:

1.     Невдяев Л.М., Мобильная связь 3-го поколения, М. "Эко-Трендз", 2001 г, 208 стр.

2.     www.mforum.ru, Кафедра MForum, MForum-ТВ Простыми словами о сложных технологиях_ Лекция 5_ EDGE.

3.     www.ericsson.com, EDGE Introduction of high-speed data in GSMGPRS networks.

4.     www.siemens.ru, Технология EDGE.

5.     www.ixbt.com iXBT Технология EDGE что это и зачем это нужно.php

5rik.ru

Материалы для учебы и работы

Технология EDGE

Введение

Введение в область

Актуальность

Цели и задачи

1.Обзор технологии EDGE

1.1 Характеристики базовой станции EDGE.

1.2 Модуляционная схема EDGE.

1.3 Кодирование.

1.4 Обработка пакетов.

1.4.1 Окно адресации (addressing window).

1.4.2 Точность измерения.

1.4.3 Контроль за скоростью соединения в EGPRS.

1.5 Интеграция EGPRS в существующие GSM/GPRS сети — UMTS.

2. Стратегия вывода технологии EDGE на рынок

2.1 Характеристики услуги EGPRS.

2.2 Основные доводы в пользу внедрения систем EDGE.

2.3 Шаг 1: Внедрение услуги GPRS.

2.4 Шаг 2: Миграция от GPRS к EDGE (EGPRS) / UMTS

3. Предлагаемое решение по внедрению технологии EDGE от Siemens

3.1 Решение EDGE от Siemens.

3.2 Влияние на подсистему базовых станций (BSS).

3.2.1 Контроллер базовых станций (BSC).

3.2.2 Базовая приемо-передающая станция (BTS).

4. Абонентские устройства

Заключение

Список литературы: