Mini shporka

Основні відомості про EDGE технологію

EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution) - технологія, розроблена для збільшення швидкості передачі даних в радіоканалі, яка передбачає заміну виду модуляції: гауссова ЧММС на 8-ФМ. Це дозволяє при збереженні символьного швидкості передачі в радіоканалі 271 кбіт / с підвищити швидкість передачі даних в 3 рази, тому що сигнал 8-ФМ має 8 позицій і кожна з них відповідає комбінації з 3-х біт. В технології EDGE з'являються нові канали передачі даних E-TCH (Enhanced Traffic Channel), швидкості яких дорівнюють 28,8; 32 і 43,2 кбіт / с в одному ВІ. У поєднанні з надмірною кодуванням і використанням декількох TS досягаються швидкості передачі даних до 400 кбіт / с.Модуляція 8-ФМ має меншу перешкодозахищеність, ніж Гауссова ЧММС, в зв'язку з цим її слід застосовувати в каналах зі значним відношенням сигнал / перешкода. Якщо при швидкості передачі в одному ВІ 9 кбіт / с потрібно захисне відношення сигнал / перешкода в 9 дБ, то при застосуванні 8-ФМ необхідне захисне відношення зростає до 15 - 17 дБ. Виходячи з цього, в мережах GSM - EDGE організовують адаптивне зміна швидкості передачі відповідно до варіаціями характеристик каналу зв'язку. У мережах з пакетною комутацією GPRS + EDGE (EGPRS) використовують спеціальні схеми модуляції і кодування (Modulation & Coding Scheme, MCS), що дозволяє вести передачу з оптимальною швидкістю. На поточний момент розроблено 9 MCS, розбитих на 3 сімейства.

Під час початку сеансу зв'язку BSC здійснює вибір сімейства і визначає оптимальну швидкість у каналі. Якщо в процесі роботи передача, наприклад з MCS-9, йде з помилками через погіршення якості радіоканалу, то при повторній передачі блоку будуть використані схеми з більш перешкодостійким кодуванням і модуляцією з того ж сімейства: MCS6 і MCS3. Швидкість передачі даних при цьому зменшують в 2 і 4 рази відповідно. Фактично даний процес є адаптація швидкості передачі даних до якості каналу. Протокол управління радіоліній EDGE - RLC має деякі відмінності від відповідного GPRS протоколу. В EDGE з'являються нові технології, які оптимізують пропускну здатність даних для кожного радіосоедіненія. Основні зміни пов'язані з уточненнями в системі контролю якості. Можна відзначити, що управління якістю з'єднання є загальним терміном для методів адаптації надійності радіолінії змінюється якості каналу. Управління якістю з'єднання об'єднує адаптацію з'єднання (LA - linkadaptation) і зростаючу надмірність (IR - incrementalredundancy).

Переваги EDGE

Перевага № 1. Швидкість

При всіх успіхах у розвитку телекомунікаційних технологій поки немає можливості для кожної локації гарантувати постійне час відгуку хмарних сервісів, тим більше коли потрібно працювати з швидкоплинними процесами, які виконуються за мілі або навіть мікросекунди, наприклад управління маніпуляторами робота, безпілотним автомобілем і т.д.

Необхідно пристрій, який би забезпечував кешування телеметрії, а також управління системою навіть при нестабільному з'єднанні з хмарою або його відсутності.

Збільшення потужностей локальних обчислювальних пристроїв дозволяє їм вирішити цю задачу. Крім того, поява контролерів з вбудованими нейроускорітелямі дає можливість локально виконувати алгоритми ШІ, що особливо важливо в управлінні безпілотниками або машинному зорі.

Перевага № 2. Економічність

У 99% випадках процеси, керовані комп'ютерами, протікають в штатному режимі, що не вимагає дій, що управляють. Але в разі чисто хмарних обчислень все одно потрібно передати сирі дані в хмару, щоб прийняти рішення. А даних може бути дуже багато. Наприклад, кожен безпілотний автомобіль генерує 10 Гбайт даних на кожну милю, яку він проїхав. Цех металургійного заводу генерує 300 тис. Подій в секунду.

Звичайно, такий масив сирих даних від кожного пристрою повністю заб'є канали зв'язку, і, швидше за все, їх не вистачить, особливо у віддалених місцях з нерозвиненою телекомунікаційною інфраструктурою. Це все коштує серйозних грошей - як канали зв'язку, так і хмарні ресурси для зберігання і обробки.

У разі Edge-обчислень невеликий пристрій може якісно знизити навантаження на мережу і хмарні ресурси, передаючи в хмару дійсно необхідну інформацію про вихід значень за межі діапазонів або невиконанні логічних умов, агрегируя або фільтруючи сирі дані.

Перевага № 3. Надійність

Якщо говорити про надійність системи, то ми завжди повинні пам'ятати принцип існування так званих точок відмови елементів системи, вихід з ладу яких зупинить її роботу. Використовуючи централізоване управління через хмарні сервіси, ми отримуємо кілька таких точок. В першу чергу це оператори зв'язку, що забезпечують канал до хмарних сервісів. А якщо взяти до уваги, що зв'язок з хмарою може обірватися, то відбудеться повна зупинка роботи системи, що неприйнятно в більшості випадків, наприклад на виробництві, в автоматизації будівель або безпілотних автомобілях. Крім того, і канали зв'язку, і хмарні сервіси знаходяться у власності третіх осіб, відповідно з'являються ризики доступності необхідних обчислювальних ресурсів. У світі зараз налічується кілька десятків великих хмарних провайдерів, які можуть забезпечити необхідні ресурси і надавати підтримку на досить якісному рівні. Але не можна не згадати бізнес і геополітичні ризики.

Зараз на кілька десятків хмарних провайдерів припадає кілька мільярдів підключених пристроїв. Тобто фактично ринок належить монополістам, які можуть встановлювати свої ціни на використовувані ресурси. І ніхто не гарантує, що через кілька років вони не збільшать вартість своїх послуг в рази. При цьому переїзд на іншого хмарного провайдера з усією історією, накопиченими даними, налаштованими сервісами може зайняти багато часу і бути трудомістким, а то і неможливою операцією, наприклад в разі використання унікальних сервісів конкретного провайдера, зокрема сервісу Azure ML.

З точки зору геополітичних ризиків основні великі хмарні провайдери - американські (Microsoft, Google, Amazon), які підпадають під дію законів і санкцій американського уряду. І вже були прецеденти, коли сервіс GitHub, що належить Microsoft, без попередження, з втратою всіх даних клієнтів відключив своїх клієнтів в Криму, а також користувачів Ірану. Можна згадати минулорічне відключення сервісів Google і Microsoft для компанії Huawei в зв'язку з санкціями американського уряду проти неї.

Перевага № 4. Безпека

Наступний найважливіший пункт - це безпека системи. Дані з керованих систем йдуть по каналах зв'язку, які належать багатьом власникам (наприклад, операторам стільникового зв'язку, провайдерам послуг тих країн, по яким йде сигнал до хмарних сервісів). Ніхто не може гарантувати, що на цьому етапі дані не будуть перехоплені, і навіть шифрування не є 100% -ної захистом. Крім того, в чисто хмарному варіанті система не матиме можливості захиститися від зовнішніх атак хакерів, так як не має необхідної логіки.

У разі Edge-систем можна заздалегідь запрограмувати діапазони значення параметрів входять команд, які гарантовано не можуть нашкодити системі, наприклад, щоб не можна було дистанційно вимкнути систему опалення будинку або встановити температуру, яка потягне за собою руйнування обладнання.

Основні відомості GPRS технології

Почнемо опис з каналу зв'язку GPRS, так як він є найпоширенішим (поряд з каналом CSD) і найбільш оптимальним способом для передачі даних в системах обліку енергоресурсів.

GPRS - це технологія пакетної передачі даних в мережах GSM, яка забезпечує з'єднання віддалених пристроїв через інтернет (TCP / IP).

Технологія працює за наступним принципом: весь радіоканал розділений на таймслоти (тимчасові інтервали). У той час як режим CSD завжди використовує один слот, передача по GPRS відбувається одночасно через кілька вільних слотів, не зайнятих голосовими викликами. Таким чином, ресурси радіомережі використовуються більш ефективно, а пропускна здатність каналу збільшується до 21.4 Кбіт / сек в одному слоті. Адресація в GPRS відбувається не по номеру телефону, а по IP-адресою, тому передача пакетів даних здійснюється по протоколу TCP, який працює за моделлю «клієнт - сервер». Клієнт встановлює виходить TCP-з'єднання з сервером по IP-адресою і певного TCP-порту, а сервер приймає вхідні TCP-підключення від клієнтів на даний TCP-порт. Основні переваги технології GPRS:

• Висока швидкість опитування (в порівнянні з режимом CSD);

• Постійне з'єднання з віддаленими обладнанням. Підключившись до GPRS-модему один раз, ви зможете перебувати з ним на зв'язку постійно;

• Легкість організації каналу зв'язку. Підключення відбувається по мережі інтернет, без попередньої установки голосового з'єднання (дзвінка). Вам також не доведеться встановлювати модем на стороні сервера опитування - досить, щоб диспетчерський ПК мав вихід в мережу;

• Вигідна тарифікація - тільки за трафік, а не за час з'єднання.

Ключовим елементом технології GPRS було те, що вона використовує дані з комутацією пакетів, а не дані з комутацією каналів, і ця техніка набагато ефективніше використовувала наявну ємність. Це пов’язано з тим, що більша частина передачі даних відбувається так, як це часто називають «бурхливим» способом. Передача відбувається в короткі піки, за якими слідують перерви, коли активності мало або зовсім немає.

За допомогою традиційного підходу схема постійно перемикалася на певного користувача. Це відомо як режим з комутацією ланцюга. З огляду на "бурхливий" характер передачі даних, це означає, що існують періоди, коли вона не буде нести дані.

Для поліпшення ситуації загальну ємність можна розподілити між кількома користувачами. Для цього дані поділяються на пакети та мітки, вставлені в пакет, для надання адреси призначення. Потім пакети з декількох джерел можуть передаватися за посиланням. Оскільки малоймовірно, що пакет даних для різних користувачів відбуватиметься одночасно, поділившись таким чином загальним ресурсом, канал або комбіновані канали можна буде використовувати набагато ефективніше. Цей підхід відомий як комутація пакетів, і він є основою багатьох стільникових систем передачі даних, а в даному випадку GPRS.