Технологія EDGE та GPRS
Технологія EDGE: що це і навіщо це потрібно?
Минулий конгрес 3GSM World Congress, а слідом за ним, і виставка CeBIT 2006 в Ганновері принесли з собою багато анонсів нових стільникових телефонів з підтримкою технології EDGE (Enhanced Data for Global Evolution або, як ще іноді можна почути, Enhanced Data rates for GSM Evolution). Це не випадково - хоча вендори мобільних телефонів приділяють все більше уваги підтримці стандартів третього покоління (3G), таких як CDMA2000 1x, W-CDMA і UMTS, розвиток 3G-мереж йде вкрай повільно, а інтерес до мереж другого покоління (2G) та другого з половиною (2,5 G) не слабшає, а, навпаки, зростає, причому як на ринках країн, що розвиваються, так і на ринках розвинутих країн.
Еволюція стандартів стільникового зв'язку
В ім `я« пропедевтики без кровопролиття »повернуся трохи в історію і розповім про те, які покоління стандартів стільникового зв'язку відомі зараз науці. Ті ж із вас, хто вже знайомий з цим питанням, можуть відразу перейти до наступного розділу, присвяченому безпосередньо технології EDGE.
iТак, стандарти першого покоління стільникового зв'язку (1G), NMT-450 (розроблений у 1978, впроваджено в експлуатацію в 1981 році) і AMPS (запроваджено у 1983 році), були аналоговими: нізкочастотний голос людини передавався на високочастотної несучої (~ 450 МГц в разі NMT та 820-890 МГц у випадку AMPS) із застосуванням схеми амплітудно-частотної модуляції. Для того, щоб забезпечити зв'язок одночасно кількох людей, в стандарті AMPS, наприклад, частотні діапазони розбивалися на канали шириною 30 кгц - такий підхід отримав назву FDMA (Frequency Division Multiple Access). Стандарти першого покоління створювалися для та забезпечували виключно голосовий зв'язок.
Стандарти другого покоління (2G), такі як GSM (global system for mobile communications) і CDMA (Code Division Mutiple Access), принесли з собою одразу кілька нововведень. Крім частотного розділення каналів зв'язку FDMA, голос людини тепер проходив оцифровування (кодування), то есть, по каналу зв'язку, як і в 1G-стандарті, передавалася модулірованная несе частота, але вже не аналоговим сигналом, а цифровим кодом. У цьому - спільна риса всіх стандартів другого покоління. Розрізняються вони методами «ущільнення» або розділення каналів: в GSM використовується підхід з тимчасовим ущільненням TDMA (Time Division Multiple Access), а в CDMA - кодове розділення каналів зв'язку (Code Division Mutiple Access), з-за чого цей стандарт так і називається. Стандарти другого покоління також створювалися для забезпечення голосового зв'язку, але в силу їх «цифрової природи» і в зв'язку з виникла в ході поширення Глобальної Павутини необхідності забезпечити доступ в інтернет з мобільних телефони, надавали можливість передачі цифрових даних по мобільному телефону, як по звичайному проводному модему. Спочатку, стандарти другого покоління не забезпечували високої пропускної здатності: GSM міг надати лише 9600 біт / с (рівно стільки потрібно для забезпечення голосового зв'язку в одному «уплотненном» за допомогою TDMA каналі), CDMA - кілька десятків Кбіт / с.
У стандартах третього покоління (3G), головною вимогою до яких, згідно з специфікаціям Міжнародного Телекоммунікаціонного Союзу (ITU) IMT-2000, стало забезпечити відеозв'язок хоча б у дозволі QVGA (320х240), необхідно було досягти пропускної здатності передачі цифрових даних не менше 384 Кбіт / с. Для вирішення цього завдання використовуються смуги частот збільшеної ширини (W-CDMA, Wideband CDMA) або більшу кількість задіяних одночасно частотних каналів (CDMA2000). До речі, спочатку стандарт CDMA2000 не міг забезпечити необхідної пропускної здатності (надаючи всього 153 Кбіт / с), однак з введенням нових модуляціонних схем і технологій мультиплексування з використанням ортогональних що несуть в «надбудовою» 1х RTT й EV-DO, поріг в 384 Кбіт / з був успішно подолано. А така технологія передачі даних, як CDMA2000 1x EV-DV так і зовсім повинна буде забезпечити пропускну спроможність до 2 Мбіт / с, у той час як розробляє і просуває зараз в мережах W-CDMA технологія HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) -- до 14,4 Мбіт / с.
Крім того, в Японії, Південної Кореї та Китаї зараз ведуться роботи над стандартами наступного, четвертого покоління, які зможуть, в перспективі, забезпечувати швидкість передачі і прийому цифрових даних понад 20 Мбіт / с, ставши, таким чином, альтернативою дротових широкосмугових мереж.
Однак, незважаючи на всі перспективи, які обіцяють мережі третього покоління, перейти на них поспішають далеко не багато хто. Причин тому багато: це і дорожнеча телефонних апаратів, викликана необхідністю повернути вкладені у дослідження та розробки кошти, і дорожнеча ефірного часу, пов'язана з високою вартістю ліцензій на частотні діапазони і необхідністю переходу на несумісне з існуючою інфраструктурою обладнання; і мале час автономної роботи з - за надмірно високою (у порівнянні з апаратами другого покоління) навантаження при передачі великих обсягів даних. Одночасно з цим, стандарт другого покоління GSM в силу з самого початку закладеної в нього можливості глобального роумінгу та меншій вартості апаратів та ефірного часу (тут політика ліцензування головного постачальника CDMA-технологій, компанії Qualcomm, зіграла з нею злий жарт), отримав воістину глобальне поширення, і вже в минулому році кількість абонентів GSM перевищувала 1 млрд. чоловік. Не скористатися ситуацією було б неправильно як з точки зору операторів, яким хотілося б збільшити середню виручку з одного абонента (ARPU), та забезпечити надання сервісів, конкурентноздатних з сервісами 3G-мереж, так і з боку користувачів, яким хотілося б мати мобільний доступ до інтернет. Те ж саме, що сталося з цим стандартом в подальшому, цілком можна назвати невеликим дивом: був придуманий еволюційний підхід, кінцевою метою якого було перетворити GSM в стандарт третього покоління, сумісний з UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).
Строго кажучи, мобільний доступ в інтернет був доступний давно: технологія CSD (Circuit-Switched Data) дозволяла здійснювати модемного з'єднання на швидкості 9600 біт / с, але, по-перше, це було незручно з-за малої швидкості, а по-друге -- з-за похвилинної тарифікації. Тому спочатку була придумана і впроваджена технологія передачі даних GPRS (General Packet Radio Service), ознаменував початок переходу до пакетному підходу, а потім - технологія EDGE. До речі, є ще альтернативна GPRS технологія HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data), але вона менш поширена, так як теж на увазі похвилинну тарифікацію, в той час як у GPRS враховується трафік - пересилка пакетів. У цьому - головна різниця між GPRS та різними технологіями на базі CSD-підходу: у першому випадку абонентський термінал пересилає в ефір пакети, які йдуть довільними каналами до адресата, у другому - між терміналом і базовою станцією (що працює як маршрутизатор) встановлюється з'єднання типу точка -точка з використанням стандартного чи розширеного каналу зв'язку. Стандарт GSM з технологією GPRS займає проміжне положення між другим і третім поколіннями зв'язку, тому нерідко називається другим з половиною поколінням (2,5 G). Називається він так ще й тому, що GPRS знаменує собою половину шляху GSM / GPRS-мереж до сумісності з UMTS.
Технологія EDGE, як неважко здогадатися з її назви (яке можна перекласти як «поліпшені швидкості передачі даних для еволюції GSM-стандарту») грає одразу дві ролі: по-перше, забезпечує більш високу пропускну здатність для передачі і прийому даних, а по-друге , Служить ще одним кроком на шляху від GSM до UMTS. Перший крок - впровадження GPRS, вже зроблено. Не за горами і другий крок - впровадження EDGE уже почалося в світі і в нашій країні.
EDGE - що це таке і з чим її їдять? Технологія EDGE може впроваджуватися двома різними способами: як розширення GPRS, в цьому випадку її слід називати EGPRS (enhanced GPRS) або як розширення CSD (ECSD). З огляду на те, що GPRS поширена набагато ширше, ніж HSCSD, зупинимося на розгляді EGPRS.
1. EDGE не є новим стандартом стільникового зв'язку.
Однак, EDGE на увазі додатковий фізичний рівень, який може бути використаний для збільшення пропускної здатності сервісів GPRS або HSCSD. При цьому, самі сервіси надаються точно так само, як і раніше. Теоретично, сервіс GPRS здатний забезпечувати пропускну спосность до 160 Кбіт / с (на фізичному рівні, на практиці ж підтримують GPRS Class 10 або 4 +1 / 3 +2 апарати забезпечують лише до 38-42 Кбіт / с і то, якщо дозволяє завантаженість мережі стільникового зв'язку), а EGPRS - до 384-473,6 Кбіт / с. Для цього необхідно використання нової модуляціонной схеми, нових методів кодування каналів і корекції помилок.
2. EDGE, по суті, є «надбудовою» (вірніше, подстройкой, якщо вважати, що фізичний рівень знаходиться нижче інших) до GPRS і не може існувати окремо від GPRS. EDGE, як уже було сказано вище, має на увазі використання інших модуляціонних і кодових схем, зберігаючи сумісність з CSD-сервісом голосового зв'язку.
