Повышенная скорость передачи данных для GSM Evolution

Знак EDGE отображается на панели уведомлений на смартфоне под управлением Android

Повышенная скорость передачи данных для GSM Evolution ( EDGE ), также известная как 2.75G , Enhanced GPRS ( EGPRS ), IMT Single Carrier ( IMT-SC ) и Enhanced Dataspeeds for Global Evolution , представляет собой 2G технологию цифровых мобильных телефонов для передачи данных. Это подмножество службы пакетной радиосвязи общего пользования (GPRS) в сети GSM , которая совершенствует ее, предлагая скорости, близкие к технологии 3G , отсюда и название 2.75G.

EDGE был развернут в сетях GSM начиная с 2003 года — первоначально компанией Cingular (сейчас AT&T ) в США. ^{[ 1 ]} Благодаря внедрению сложных методов кодирования и передачи данных EDGE обеспечивает более высокую скорость передачи данных на радиоканал, что приводит к трехкратному увеличению пропускной способности и производительности по сравнению с обычным соединением GSM/GPRS - первоначально максимальная скорость составляла 384 кбит/с. ^{[ 2 ]} EDGE можно использовать для любого приложения с коммутацией пакетов , например для подключения к Интернету .

EDGE также стандартизирован 3GPP как часть семейства GSM. Вариант, так называемый Compact-EDGE, был разработан для использования в части спектра сети Digital AMPS . ^{[ 3 ]} EDGE является частью определения 3G, принятого МСЭ . ^{[ 4 ]} Усовершенствованный EDGE продолжается в седьмой версии стандарта 3GPP, обеспечивая уменьшенную задержку и более чем удвоенную производительность, например, в дополнение к высокоскоростному пакетному доступу ( HSPA ). Можно ожидать пиковую скорость передачи данных до 1 Мбит/с и типичную скорость передачи данных до 400 кбит/с.

Технология

EDGE/EGPRS реализован как дополнительное усовершенствование сетей 2,5G GSM/GPRS, что упрощает переход на него существующим операторам связи GSM. EDGE является расширенной версией GPRS и может работать в любой сети, в которой развернут GPRS, при условии, что оператор связи осуществит необходимое обновление. EDGE не требует внесения изменений в аппаратное или программное обеспечение в базовых сетях GSM. Необходимо установить EDGE-совместимые приемопередатчики и обновить подсистему базовой станции для поддержки EDGE. Если у оператора это уже имеется, что сегодня часто бывает, сеть можно обновить до EDGE, активировав дополнительную функцию программного обеспечения. Сегодня EDGE поддерживается всеми основными поставщиками чипов как для GSM, так и для WCDMA / HSPA .

Методы передачи

В дополнение к гауссовской манипуляции с минимальным сдвигом (GMSK), EDGE использует фазовую манипуляцию PSK/8 более высокого порядка (8PSK) для верхних пяти из девяти схем модуляции и кодирования. EDGE создает 3-битное слово для каждого изменения фазы несущей. Это фактически утраивает общую скорость передачи данных, предлагаемую GSM. EDGE, как и GPRS , использует алгоритм адаптации скорости, который адаптирует схему модуляции и кодирования (MCS) в соответствии с качеством радиоканала и, следовательно, скоростью передачи данных и надежностью передачи данных. Он представляет новую технологию, отсутствующую в GPRS, — инкрементальную избыточность , которая вместо повторной передачи поврежденных пакетов отправляет больше избыточной информации для объединения в приемнике. Это увеличивает вероятность правильного декодирования.

EDGE может обеспечивать пропускную способность до 236 кбит/с (со сквозной задержкой менее 150 мс) для 4 временных интервалов (теоретический максимум составляет 473,6 кбит/с для 8 временных интервалов) в пакетном режиме. Это означает, что он может обрабатывать в четыре раза больше трафика, чем стандартный GPRS. EDGE соответствует Международного союза электросвязи требованиям к сети 3G и принят ITU как часть семейства стандартов 3G IMT-2000 . ^{[ 4 ]} Он также улучшает режим передачи данных по каналу, называемый HSCSD , увеличивая скорость передачи данных этой службы.

Схема модуляции и кодирования EDGE (MCS)

Процесс кодирования канала в GPRS, а также в EGPRS/EDGE состоит из двух этапов: сначала используется циклический код для добавления битов четности, которые также называются последовательностью проверки блока, после чего следует кодирование с использованием, возможно, проколотого сверточного кода . ^{[ 5 ]} В GPRS схемы кодирования от CS-1 до CS-4 определяют количество битов четности, генерируемых циклическим кодом, и скорость исключения сверточного кода. ^{[ 5 ]} В схемах кодирования GPRS с CS-1 по CS-3 сверточный код имеет скорость 1/2, т.е. каждый входной бит преобразуется в два кодированных бита. ^{[ 5 ]} В схемах кодирования CS-2 и CS-3 выходные данные сверточного кода прокалываются для достижения желаемой скорости кода. ^{[ 5 ]} В схеме кодирования GPRS CS-4 сверточное кодирование не применяется. ^{[ 5 ]}

В EGPRS/EDGE схемы модуляции и кодирования от MCS-1 до MCS-9 заменяют схемы кодирования GPRS и дополнительно определяют, какая схема модуляции используется: GMSK или 8PSK. ^{[ 5 ]} От MCS-1 до MCS-4 используется GMSK и производительность аналогична (но не равна) GPRS, тогда как от MCS-5 до MCS-9 используется 8PSK. ^{[ 5 ]} Во всех схемах модуляции и кодирования EGPRS используется сверточный код со скоростью 1/3, а для достижения желаемой скорости кода используется прокалывание. ^{[ 5 ]} В отличие от GPRS, заголовки управления радиоканалом (RLC) и управления доступом к среде (MAC), а также полезные данные в EGPRS кодируются отдельно. ^{[ 5 ]} Заголовки кодируются более надежно, чем данные. ^{[ 5 ]}

GPRS схема кодирования	Битрейт, включая служебные данные RLC/MAC ^{[ а ]}^{[ б ]} (кбит/с/слот)	Битрейт без учета служебных данных RLC/MAC ^{[ с ]} (кбит/с/слот)	Модуляция	Скорость кода
КС-1	9.20	8.00	ГМСК	1/2
КС-2	13.55	12.00	ГМСК	≈2/3
КС-3	15.75	14.40	ГМСК	≈3/4
CS-4	21.55	20.00	ГМСК	1

EDGE модуляция и кодирование схема (МКС)	Битрейт, включая служебные данные RLC/MAC ^{[ а ]} (кбит/с/слот)	Битрейт без учета служебных данных RLC/MAC ^{[ с ]} (кбит/с/слот)	Модуляция	Данные скорость кода	Заголовок скорость кода
МКС-1	9.20	8.00	ГМСК	≈0.53	≈0.53
МКС-2	11.60	10.40	ГМСК	≈0.66	≈0.53
МКС-3	15.20	14.80	ГМСК	≈0.85	≈0.53
МКС-4	18.00	16.80	ГМСК	1	≈0.53
МКС-5	22.80	21.60	8ПСК	≈0.37	1/3
МКС-6	30.00	28.80	8ПСК	≈0.49	1/3
МКС-7	45.20	44.00	8ПСК	≈0.76	≈0.39
МКС-8	54.80	53.60	8ПСК	≈0.92	≈0.39
МКС-9	59.60	58.40	8ПСК	1	≈0.39

^ Jump up to: ^а ^б Это скорость, с которой передается блок данных протокола уровня RLC/MAC (PDU) (называемый радиоблоком). Как показано в разделе 10.0a.1 TS 44.060, ^{[ 6 ]} Радиоблок состоит из заголовка MAC, заголовка RLC, блока данных RLC и запасных битов. Блок данных RLC представляет собой полезную нагрузку, остальное — служебные данные. Радиоблок кодируется сверточным кодом, указанным для конкретной схемы кодирования, что обеспечивает одинаковую скорость передачи данных уровня PHY для всех схем кодирования.
^ Цитируется в различных источниках, например, в таблице 1 TS 45.001. ^{[ 5 ]} — это скорость передачи данных, включая заголовки RLC/MAC, но исключая флаг состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC, ^{[ 7 ]} что дает битрейт на 0,15 кбит/с ниже.
^ Jump up to: ^а ^б Чистый битрейт здесь представляет собой скорость, с которой передается полезная нагрузка уровня RLC/MAC (блок данных RLC). По сути, эта скорость передачи данных исключает служебные данные заголовка из уровней RLC/MAC.

Развитый EDGE

Evolved EDGE , также называемый EDGE Evolution и 2.875G , представляет собой расширение стандарта мобильной телефонии GSM , которое улучшает EDGE во многих отношениях. Задержки сокращаются за счет уменьшения интервала времени передачи вдвое (с 20 мс до 10 мс). Пиковая скорость передачи данных увеличивается до 1 Мбит/с, а задержка снижается до 80 мс за счет использования двух несущих, более высокой скорости передачи символов и модуляции более высокого порядка (32QAM и 16QAM вместо 8PSK), а также турбокодов для улучшения коррекции ошибок. Это приводит к реальной скорости нисходящей линии связи до 600 кбит/с. ^{[ 8 ]} Кроме того, качество сигнала улучшается за счет использования двух антенн, улучшающих среднюю скорость передачи данных и эффективность использования спектра.

Основная цель увеличения существующей пропускной способности EDGE заключается в том, что многие операторы хотели бы модернизировать существующую инфраструктуру, а не инвестировать в новую сетевую инфраструктуру. Операторы мобильной связи вложили миллиарды долларов в сети GSM, многие из которых уже способны поддерживать скорость передачи данных EDGE до 236,8 кбит/с. Благодаря обновлению программного обеспечения и новому устройству, совместимому с Evolved EDGE (например, смартфону Evolved EDGE ), эти скорости передачи данных могут быть увеличены до скоростей, приближающихся к 1 Мбит/с (т. е. 98,6 кбит/с на временной интервал для 32QAM). Многие поставщики услуг могут не инвестировать в совершенно новую технологию, такую как сети 3G . ^{[ 9 ]}

Во всем мире проводились значительные исследования и разработки этой новой технологии. Успешное испытание компанией Nokia Siemens и «одним из ведущих операторов Китая» было проведено в реальных условиях. ^{[ 9 ]} С появлением более продвинутых беспроводных технологий, таких как UMTS и LTE, которые также ориентированы на уровень покрытия сети на низких частотах, а также предстоящим поэтапным отказом и отключением мобильных сетей 2G , очень маловероятно, что Evolved EDGE когда-либо увидит какое-либо внедрение на живые сети. На данный момент (по состоянию на 2016 год) не существует коммерческих сетей , поддерживающих стандарт Evolved EDGE (3GPP Rel-7).

Технология

Уменьшенная задержка

В Evolved EDGE реализованы три основные функции, предназначенные для уменьшения задержки при передаче по радиоинтерфейсу.

В EDGE один блок данных RLC (размером от 23 до 148 байт данных) передается в четырех кадрах с использованием одного временного интервала. В среднем для передачи в одну сторону требуется 20 мс. По схеме RTTI один блок данных передается двумя кадрами в двух таймслотах, что снижает задержку радиоинтерфейса до 10 мс.

Кроме того, уменьшенная задержка также подразумевает поддержку Piggy-backed ACK / NACK (PAN), при которой битовая карта неполученных блоков включается в обычные блоки данных. Используя поле PAN, получатель может немедленно сообщить об отсутствующих блоках данных, не дожидаясь отправки специального сообщения PAN.

Последним усовершенствованием является непостоянный режим RLC. При использовании EDGE интерфейс RLC может работать либо в режиме с подтверждением, либо в режиме без подтверждения. В неподтвержденном режиме повторная передача недостающих блоков данных не производится, поэтому один поврежденный блок приведет к потере всего IP-пакета верхнего уровня. В непостоянном режиме блок данных RLC может быть передан повторно, если его возраст меньше определенного возраста. По истечении этого времени оно считается потерянным, и последующие блоки данных могут быть перенаправлены на верхние уровни.

Схемы более высокой модуляции

Пропускная способность как восходящей, так и нисходящей линии связи повышается за счет использования 16 или 32 QAM (квадратурной амплитудной модуляции), а также турбокодов и более высоких скоростей передачи символов.

Расширенный CSD

Менее известная версия стандарта EDGE — Enhanced Circuit Switched Data (ECSD), которая обеспечивает коммутацию каналов . ^{[ 10 ]}

Сети

Глобальная ассоциация поставщиков мобильной связи (GSA) заявляет, что: ^{[ 11 ]} по состоянию на май 2013 года существовало 604 сети GSM/EDGE в 213 странах из общего числа 606 обязательств операторов сетей мобильной связи в 213 странах.

См. также

Ссылки

^ http://www.itu.int/ITU-D/imt-2000/MiscDocuments/IMT-Deployments-Rev3.pdf . Проверено 16 апреля 2008 г. {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь ) ^{[ мертвая ссылка ]}
^ https://tacs.eu/Analyses/Wireless%20Networks/edge1.pdf
^ ETSI SMG2 99/872
^ Jump up to: ^а ^б «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2009 г. Проверено 10 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Проект партнерства третьего поколения (сентябрь 2012 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; Физический уровень на радиотракте; Общее описание» . Проверено 20 июля 2013 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Проект партнерства «3-е поколение» (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управления доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.0a.1 — Блок GPRS RLC/MAC для передачи данных» . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ Проект партнерства «3-е поколение» (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управлением доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.2.1 — нисходящая линия связи Блок данных RLC» . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ «EDGE, HSPA и LTE: преимущество мобильного широкополосного доступа» (PDF) . Рысавы Research и 3G Americas. 01 сентября 2007 г. стр. 58–65. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г. Проверено 27 сентября 2010 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Йаху!» . www.engadgetmobile.com . Архивировано из оригинала 17 ноября 2018 г. Проверено 14 марта 2016 г.
^ https://dms-media.ccplatform.net/content/download/18420/98248 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь )
^ «GSA – Банк данных EDGE Глобальной ассоциации поставщиков мобильной связи» . Gsacom.com . Проверено 5 марта 2013 г.

Внешние ссылки

[gross-7] Jump up to: ^а ^б Это скорость, с которой передается блок данных протокола уровня RLC/MAC (PDU) (называемый радиоблоком). Как показано в разделе 10.0a.1 TS 44.060, ^{[ 6 ]} Радиоблок состоит из заголовка MAC, заголовка RLC, блока данных RLC и запасных битов. Блок данных RLC представляет собой полезную нагрузку, остальное — служебные данные. Радиоблок кодируется сверточным кодом, указанным для конкретной схемы кодирования, что обеспечивает одинаковую скорость передачи данных уровня PHY для всех схем кодирования.

[usf-9] Цитируется в различных источниках, например, в таблице 1 TS 45.001. ^{[ 5 ]} — это скорость передачи данных, включая заголовки RLC/MAC, но исключая флаг состояния восходящей линии связи (USF), который является частью заголовка MAC, ^{[ 7 ]} что дает битрейт на 0,15 кбит/с ниже.

[net-10] Jump up to: ^а ^б Чистый битрейт здесь представляет собой скорость, с которой передается полезная нагрузка уровня RLC/MAC (блок данных RLC). По сути, эта скорость передачи данных исключает служебные данные заголовка из уровней RLC/MAC.

[1] ttp://www.itu.int/ITU-D/imt-2000/MiscDocuments/IMT-Deployments-Rev3.pdf . Проверено 16 апреля 2008 г. {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь ) ^{[ мертвая ссылка ]}

[2] ttps://tacs.eu/Analyses/Wireless%20Networks/edge1.pdf

[3] ETSI SMG2 99/872

[ref1-4] Jump up to: ^а ^б «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 6 марта 2009 г. Проверено 10 мая 2011 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[TS45001-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Проект партнерства третьего поколения (сентябрь 2012 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; Физический уровень на радиотракте; Общее описание» . Проверено 20 июля 2013 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[TS44060-section-10.0a.1-6] Проект партнерства «3-е поколение» (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций сети радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управления доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.0a.1 — Блок GPRS RLC/MAC для передачи данных» . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[TS44060-section-10.2.1-8] Проект партнерства «3-е поколение» (июнь 2015 г.). «3GGP TS45.001: Группа технических спецификаций Сеть радиодоступа GSM/EDGE; интерфейс мобильной станции (MS) — системы базовой станции (BSS); протокол управления радиоканалом/управлением доступом к среде (RLC/MAC); раздел 10.2.1 — нисходящая линия связи Блок данных RLC» . 12.5.0 . Проверено 5 декабря 2015 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[11] «EDGE, HSPA и LTE: преимущество мобильного широкополосного доступа» (PDF) . Рысавы Research и 3G Americas. 01 сентября 2007 г. стр. 58–65. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г. Проверено 27 сентября 2010 г.

[engadgetmobile.com-12] Jump up to: ^а ^б «Йаху!» . www.engadgetmobile.com . Архивировано из оригинала 17 ноября 2018 г. Проверено 14 марта 2016 г.

[13] ttps://dms-media.ccplatform.net/content/download/18420/98248 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь )

[14] «GSA – Банк данных EDGE Глобальной ассоциации поставщиков мобильной связи» . Gsacom.com . Проверено 5 марта 2013 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ а ]

[ б ]

[ с ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

v т и Телекоммуникации
History	Beacon Broadcasting Cable protection system Cable TV Communications satellite Computer network Data compression audio DCT image video Digital media Internet video online video platform social media streaming Drums Edholm's law Electrical telegraph Fax Heliographs Hydraulic telegraph Information Age Information revolution Internet Mass media Mobile phone Smartphone Optical telecommunication Optical telegraphy Pager Photophone Prepaid mobile phone Radio Radiotelephone Satellite communications Semaphore Phryctoria Semiconductor device MOSFET transistor Smoke signals Telecommunications history Telautograph Telegraphy Teleprinter (teletype) Telephone The Telephone Cases Television digital streaming Undersea telegraph line Videotelephony Whistled language Wireless revolution
Pioneers	Nasir Ahmed Edwin Howard Armstrong Mohamed M. Atalla John Logie Baird Paul Baran John Bardeen Alexander Graham Bell Emile Berliner Tim Berners-Lee Francis Blake (telephone) Jagadish Chandra Bose Charles Bourseul Walter Houser Brattain Vint Cerf Claude Chappe Yogen Dalal Daniel Davis Jr. Donald Davies Amos Dolbear Thomas Edison Lee de Forest Philo Farnsworth Reginald Fessenden Elisha Gray Oliver Heaviside Robert Hooke Erna Schneider Hoover Harold Hopkins Gardiner Greene Hubbard Internet pioneers Bob Kahn Dawon Kahng Charles K. Kao Narinder Singh Kapany Hedy Lamarr Innocenzo Manzetti Guglielmo Marconi Robert Metcalfe Antonio Meucci Samuel Morse Jun-ichi Nishizawa Charles Grafton Page Radia Perlman Alexander Stepanovich Popov Tivadar Puskás Johann Philipp Reis Claude Shannon Almon Brown Strowger Henry Sutton Charles Sumner Tainter Nikola Tesla Camille Tissot Alfred Vail Thomas A. Watson Charles Wheatstone Vladimir K. Zworykin
Transmission media	Coaxial cable Fiber-optic communication optical fiber Free-space optical communication Molecular communication Radio waves wireless Transmission line telecommunication circuit
Network topology and switching	Bandwidth Links Nodes terminal Network switching circuit packet Telephone exchange
Multiplexing	Space-division Frequency-division Time-division Polarization-division Orbital angular-momentum Code-division
Concepts	Communication protocol Computer network Data transmission Store and forward Telecommunications equipment
Types of network	Cellular network Ethernet ISDN LAN Mobile NGN Public Switched Telephone Radio Television Telex UUCP WAN Wireless network
Notable networks	ARPANET BITNET CYCLADES FidoNet Internet Internet2 JANET NPL network Toasternet Usenet
Locations	Africa Americas North South Antarctica Asia Europe Oceania (Global telecommunications regulation bodies)
Telecommunication portal Category Outline Commons