Технологія EDGE та GPRS

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.

                         Файл:Ris1.png

Таким чином, з точки зору клієнтського терміналу, із впровадженням EDGE не повинно змінитися нічого. Однак, інфраструктура базової станції зазнає деякі зміни (див. рис. 1), хоча і не такі вже й серйозні. Крім збільшення пропускної здатності для передачі даних, впровадження EDGE збільшує ємність мережі стільникового зв'язку: в один і той же тайм-слот можна тепер «упакувати» більша кількість користувачів, відповідно, можна сподіватися не отримувати повідомлення «мережа зайнята» в найбільш невідповідні моменти.

Таблиця 1 ілюструє різні технічні характеристики EDGE і GPRS. Хоча й у EDGE, і GPRS в одиницю часу відправляється однаковою число символів, завдяки використання другой модуляціонной схеми, число біт даних у EDGE втричі більше. Відразу обмовимося тут, що наведені в таблиці значення пропускної здатності та швидкості передачі даних відрізняються один від одного из-за того, що в першій також враховуються заголовки пакетів, користувачеві непотрібні. Ну, а максимальна швидкість передачі даних до 384 Кбіт / с (необхідна для відповідності стандартам IMT-2000) виходить в тому випадку, якщо ви маєте доступ до вісім тайм-слотів, то є, на кожен тайм-слот припадає по 48 Кбіт / с.

Модуляційна схема EDGE

У стандарті GSM застосовується модуляційна схема GMSK (Gaussian minimum shift keying, кодування по сдвігу Гауссового мінімуму), що є різновидом фазової модуляції сигналу. Для пояснення принципу схеми GMSK розглянемо фазову діаграму рис. 2, на якій зображена дійсна (I) і вдаваною (Q) частина комплексного сигналу. Фаза переданих логічних «0» і «1» відрізняються один від одного фазою p. Кожен який передається в одиницю часу символ відповідає одному біту. Файл:Ris2.jpg

               Малюнок 2. Різні модуляційні схеми у GPRS та EDGE. 

У технології EDGE застосовується модуляційна схема 8PSK (8-phase shift keying, зсув фази, як видно з малюнка, дорівнює p / 4), використовуючи всі ті ж специфікації структури частотних каналів, кодування і ширини смуг, як в GSM / GPRS. Відповідно, сусідні частотні канали створюють рівно ті ж взаємні перешкоди, як і в GSM / GPRS. Менший зсув фази між символами, в які тепер кодується не один біт, а три (символи відповідає комбінаціям 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 та 111), робить задачу детектування складніше, особливо якщо рівень сигналу невисокий. Втім, в умовах гарного рівня сигналу і стабільного прийому, дискримінувати кожен символ не становить великої праці.

Кодування

У GPRS можливе застосування чотирьох різних схем кодування: CS1, CS2, CS3 і CS4, у кожній з яких використовується свій алгоритм корекції помилок. Для EGPRS розроблено дев'ять схем кодування, MCS1 .. MCS9, відповідно, призначення яких також у забезпеченні корекції помилок. Причому в «молодших» MSC1 .. MSC4 використовується модуляціонная схема GMSK, в «старших» MSC5 .. MSC9 - модуляціонная схема 8PSK. На малюнку 3 представлена залежність швидкості передачі даних від використання різних модуляціонних схем укупі з різними схемами кодування (швидкість передачі даних змінюється в залежності від того, як багато необхідної для роботи алгоритмів корекції помилок надлишкової інформації закладається в кожен кодується пакет). Неважко здогадатися, що чим гірше умови прийому (відношення сигнал / шум), тим більше доводиться закладати надлишкової інформації в кожний пакет, а отже, тим менша швидкість передачі даних. Невелика відмінність у швидкості передачі даних, спостерігається між CS1 і MCS1, CS2 і MCS2, і т. д., пов'язане з різницею в величиною заголовків пакетів.

         Файл:Ris3.png