EDGE[增強型數據速率GSM演進技術]

EDGE[增強型數據速率GSM演進技術]
EDGE[增強型數據速率GSM演進技術]
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EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution),即增強型數據速率GSM演進技術。EDGE是一種從GSM到3G的過渡技術,它主要是在GSM系統中採用了一種新的調製方法,即最先進的多時隙操作和8PSK調製技術。由於8PSK可將現有GSM網路採用的GMSK調製技術的符號攜帶信息空間從1擴展到3,從而使每個符號所包含的信息是原來的3倍。EDGE可以很容易在GSM網路中啟動,而GSM網路自然的升級和容量擴張過程為建立GSM/EDGE覆蓋鋪設了自然途徑。在生物學中,EDGE亦即進化差異和全球性瀕危物種名單。

基本信息

技術概述

EDGE路由器EDGE路由器
之所以稱EDGE為GPRS到第三代移動通信的過渡性技術方案,主要原因是這種技術能夠充分利用現有的GSM資源。因為它除了採用現有的GSM頻率外,同時還利用了大部分現有的GSM設備,而只需對網路軟體硬體做一些較小的改動,就能 夠使運營商向移動用戶提供諸如網際網路瀏覽、視頻電話會議和高速電子郵件傳輸等無線多媒體服務,即在第三代行動網路商業化之前提前為用戶提供個人多媒體通信 業務。由於EDGE是一種介於現有的第二代行動網路與第三代行動網路之間的過渡技術,因此也有人稱它為"二代半"技術。EDGE還能夠與以後的WCDMA 制式共存,這也正是其所具有的彈性優勢。 EDGE技術主要影響現有GSM網路的無線訪問部分,即收發基站(BTS)和GSM 中的基站控制器(BSC),而對基於電路交換和分組交換的套用和接口並沒有太大的影響。因此,網路運營商可最大限度地利用現有的無線網路設備,只需少量的投資就可以部署EDGE,並且通過移動交換中心(MSC)和服務GPRS支持節點(SGSN)還可以保留使用現有的網路接口。事實上,EDGE改進了這些 現有GSM套用的性能和效率並且為將來的寬頻服務提供了可能。EDGE技術有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動數據標準,它的最高速率可達384kbit/s,在一定程度上節約了網路投資,可以充分滿足未來無線多媒體套用的頻寬需求。從長遠觀點看,它將會逐步取代GPRS成為與第三代移動通信系統最接近的一項技術。

全球定位

EDGEEDGE

GSM和TDMA/136現在是全球通用的第二代蜂窩移動通信標準。當前有100多個國家的1億多人採用GSM,有近100個國家的約9500萬用戶採用TDMA/136系統家族(包括ELA-553IS-54)服務。作為介於現有第二代移動通信系統與第三代移動通信系統之間的一種過渡性數據通信技術,EDGE(EnhancedDatarate for GSM Evolution)技術能夠大大提高現有GSM網路的數據服務速率。但要想充分發揮EDGE的速率優勢,運營商必須要對現有的GSM系統結構和所有設備進行修改。
EDGE的技術不同於GSM的優勢在於: (1) 8 PSK空中接口模式 (2)增強型的AMR編碼方式 (3)MCS1~9九種信道編碼方式 (4)鏈路自適應 (5)遞增冗餘傳輸 (6)RLC視窗大小自動調整

使用條件

1:你所在範圍覆蓋有EDGE網路。
(一些中大型城市一般有EDGE,如果你的城市有EDGE,會自動用EDGE,如果沒有,還是自動會用GPRS)
2:你的手機支持EDGE。
(可以參考自己手機的說明書,另外,一些手機其實具備EDGE功能,只是被禁止,沒有開啟而已)
如何知道自己的手機正在使用EDGE網路。
看手機的網路圖示就知道
EDGE是一個小“E”,而GPRS是一個小“G”

EDGE影響

無線數據通信速度的提高對現有GSM網路結構提出了新的要求。然而,EDGE系統對現有GSM核心網路的影響非常有限,並且由於GPRS節點、SGSN和網關GPRS支持節點(GGSN)或多或少地獨立於用戶數據通信速率,因此EDGE將不需要部署新的硬體。
一個明顯的通信瓶頸是A-bis接口,它當前只能支持每信道時隙16kbps的速率。
而對於EDGE,每個信道的速率將超過64kbps,這要求為每個通信信道分配多個A-bis時隙。不過,A-bis接口16kbps的限制可以通過引入兩個GPRS編碼方案(CS3和CS4)來突破,它能夠提供每通信信道22.8kbps的速率。
對於基於GPRS的分組數據服務,其他的節點和接口已經能夠處理每時隙更高的比特率。對於電路交換服務而言,A-bis接口可以處理每個用戶64kbps的速率,因此在MSC中的修改將只會影響軟體部分,而不會涉及到原有的硬體設備。
(1)無線網路規劃
一個決定EDGE能否取得成功的重要條件是應該能夠允許網路運營商逐步引入EDGE。具有EDGE功能的收發機最早應該部署在最需要EDGE覆蓋的地方,以補充現有的標準GSM收發機,因此在一個相同的頻段,電路交換、GPRS和EDGE用戶服務將同時存在。為了將運營商的投資和成本降到最低,與EDGE相關的實現不應該要求對現有無線網路規劃做廣泛修改,包括信元規劃、頻率規劃、功率級和其他信元參數的設定等。
(2)覆蓋範圍規劃
非透明無線鏈路協定(如包括自動重複請求APR的協定)的一個重要特點是較差的無線鏈路質量會導致更低的比特率。與語音通信不同的是,低載波-噪聲比並不會導致數據會話的丟失,而只會臨時地減少用戶通信速度。在GSM信元中不同的用戶間存在的載波干擾,一個EDGE信元將同時包括具有不同通信速率的用戶,在接近信元中心的地方通信速率高,在接近信元邊界的地方通信速率限制在標準GPRS的範圍內。
根據提供給國際標準化組織的測試結果,一個具有95%語音通信業務的EDGE系統將有30%的用戶獲得超過45Kbps的每時隙通信速率,而全部用戶的平均速率為34Kbps。假設APD是2dB,那么平均通信速率將減少到30Kbps。
在覆蓋範圍的問題上,如果網路運營商能夠接受在信遠邊界只具有標準GPRS數據通信速率,那么現有的GSM站點已經提供了EDGE足夠使用的覆蓋範圍。對於一般需要持續比特率的透明數據服務來說,則必須使用鏈路自適應技術來分配滿足比特率和錯誤比特率(BER)需求時的時隙數量。
(3)頻率規劃
在絕大多數成熟的GSM網路中,頻率的平均再使用次數在9-12之間,未來的移動通信系統將向著更低的頻率再使用方向發展。事實上,隨著跳頻技術的引進,多重再使用方式(MRP)和非連續傳輸(DTX)將頻率的再使用次數降到3是可行的,這就是說每3個基站就會發生頻率被重新使用的情況。
EDGE支持頻率再使用的這種發展趨勢。事實上,由於採用了鏈路自適應技術,EDGE可以被引入到任何頻率計畫,包括EDGE可以被引入到現有的GSM頻率規劃中,為未來更高速率的數據通信打下良好的基礎。

背景介紹

語音通信是第二代移動系統的主要服務,最近幾年,移動通信設備則在大大增強對數據通信的支持能力,一些標準的移動通信設備當前可以提供速率達9.6kbps的數據服務。但是這樣低的數據通信速率顯然無法滿足移動設備多媒體數據通信的需求,因此,廠商們紛紛在開發新的、速率更快的移動數據通信技術,其中最典型的就是GPRS(通用分組無線服務)、HSCSD(高速率電路交換數據)和EDGE。
這三種技術都能夠不同程度地解決更高數據速率的需求問題。HSCSD引進了多時隙的概念,HSCSD和GPRS技術都是一種面向非連線的技術,用戶只有真正在收發數據時才需要保持對網路的連線,因此大大提高了無線資源的利用率。除此之外,許多新的核心網路組件產品將使未來的移動通信產品可以直接訪問Internet/Intranet。
HSCSD和GPRS通過多時隙操作實現了較高的比特速率。但是因為這些技術是基於高斯最小移頻鍵控(GMSK)調製技術的,因此每個時隙能夠得到的速率提高是有限的。為此,許多效率更高的調製方案紛紛出台,例如在TDMA/136+中,多時隙操作和新的調製方案8PSK(基於30kHz的載波頻寬)的結合將使數據率提高大約4倍。
第三代無線通信IMT-2000的優勢主要在於能夠使用寬頻服務,大大改進目前在GSM和TDMA/136上提供的標準化服務。第三代移動通信系統將提供384kbps的廣域數據通信服務和大約2Mbps的局域數據通信服務。新的用於碼分多址訪問W-CDMA)的2GHz頻段已經得到了ETSI無線電工業與廣播協會(ARIB)的支持。W-CDMA將包括IMT-2000設備所需要的所有功能。然而,向更高的數據率發展並不僅限於新的2GHz頻段,EDGE技術也能夠讓使用800、900、1800、1900MHz頻段的網路提供第三代移動通信網路的部分功能。
在此基礎上,Ericsson公司於1997年第一次向ETSI提出了EDGE的概念。同年,ETSI批准了EDGE的可行性研究,這對以後EDGE的發展鋪平了道路。儘管EDGE仍然使用了GSM載波頻寬和時隙結構,但它也能夠用於其他的蜂窩通信系統。EDGE可以被視為一個提供高比特率、並且因此促進蜂窩移動系統向第三代功能演進的、有效的通用無線接口技術。在此基礎上,統一無線通信論壇UWCC)評估了用於TDMA/136的EDGE技術,並且於1998年1月批准了該技術。
在現有的GSM網路中引進EDGE技術必然會對現有的網路結構和移動通信設備帶來影響。要使EDGE易於被網路運營商接受和推廣,EDGE必須將它現有的網路結構的影響降到最低,並且EDGE系統應該允許運營商再次利用現有的基站設備。此外,使用EDGE,運營商應該不需要修改它們的無線網路規劃,而且EDGE的引入也不能影響移動通信的質量。
EDGE主要影響網路的無線訪問部分收發基站(BTS)、GSM中的基站控制器(BSC)以及TDMA中的基站(BS),但是對基於電路交換和分組交換訪問的套用和接口並沒有不良影響。通過移動交換中心(MSC)和服務GPRS支持節點(SGSN)可以保留使用現有的網路接口。事實上,EDGE改進了一些現有的GSM套用的性能和效率,為將來的寬頻服務提供了可能。

技術特點

EDGEEDGE技術手機
EDGE是一種能夠進一步提高移動數據業務傳輸速率和從GSM向3G過渡中的重要技術。它在接入業務和網路建設方面所具有以下特性:
1.在接入業務性能
(1)頻寬得到明顯提高,單點接入速率峰值為2Mbit/s,單時隙信道的速率可達到48kbit/s,從而使移動數據業務的傳輸速率在峰值可以達到384kbit/s,這為移動多媒體業務的實現提供了基礎。
(2)更為精準的網路層提供位置服務。

2.網路建設方面的特點

(1)EDGE是一種調製編碼技術,它改變了空中接口的速率。
(2)EDGE的空中信道分配方式、TDMA結構等空中接口特性與GSM相同。
(3)EDGE不改變GSM或GPRS網的結構,也不引入新的網路單元,只是對BTS進行升級。
(4)核心網路採用3層模型:業務套用層、通信控制層和通信連線層,各層之間的接口應是標準化的。採用層次化結構可以使呼叫控制與通信連線相對獨立,這可充分發揮分組交換網路的優勢,使業務量與頻寬分配更緊密,尤其適應VoIP業務。
(5)引入了媒體網關(MGW)。MGW具有STP功能,可以在IP網中實現信令網的組建(需VPN支持)。此外,MGW既是GSM的電路交換業務與PSTN的接口,也是無線接入網(RAN)與3G核心網的接口。
(6)EDGE的速率高,現有的GSM網路主要採用高斯最小移頻鍵控(GMSK)調 制技術,而EDGE採用了八進制移相鍵控(8PSK)調製,在移動環境中可以穩定達到384kbit/s,在靜止環境中甚至可以達到2Mbit/s,基本 上能夠滿足各種無線套用的需求。
(7)EDGE同時支持分組交換和電路交換兩種數據傳輸方式。它支持的分組數據服務 可以實現每時隙高達11.2kbit/s-69.2kbit/s的速率。EDGE可以用28.8kbit/s的速率支持電路交換服務,它支持對稱和非對稱 兩種數據傳輸,這對於移動設備上網是非常重要的。比如在EDGE系統中,用戶可以在下行鏈路中採用比上行鏈路更高的速率。

EDGEEDGE無線網卡
3.無線接口概覽

EDGE無線接口的主要作用是使當前的蜂窩通信系統可以獲得更高的數據通信速率。現有的GSM網路主要採用GMSK調製技術,為以增加無線接口的總速率,在EDGE中引入了一個能夠提供高數據率的調製方案,即八進制移相鍵控(8PSK)調製。由於8PSK將GMSK的信號空間從2擴展到8,因此每個符號可以包括的信息是原來的4倍。8PSK的符號率保持在271kbps,每個時隙可以得到69.2kbps的總速率,並且仍然能夠完成GSM頻譜禁止。

EDGE規範的基本指導思想是儘可能多地利用現有的GSM數據服務類型,大大提高其數據通信速率。它定義了幾個信道編碼方案來確保各種信道環境的魯棒性,使用了鏈路自適應技術以實現編碼和調製方案之間的動態轉換。通過再次利用GPRS結構,分組數據服務可以實現每時隙高達11.2-69.2kbps的無線通信速率。EDGE通過使用一個高速每時隙28.8kbps的無線接口速率來支持電路交換服務。
在EDGE方案中,支持所有服務的多時隙通信得到的速率是單時隙通信的8倍,用於分組數據服務的峰值無線通信速率可高達554kbps。

(1)對無線接口設備的影響
EDGE對GSM網路原有無線接口的修改將直接影響基站和移動終端的設計,人們必須採用新的終端和基站收發機才能收發使用EDGE調製的信息。
(2)對線性調製的影響
新的調製方案對功率放大器的線性提出了新的要求。與GMSK不同的是,8PSK並不具有一個固定的封裝。事實上,EDGE面臨的最大挑戰是創建一個成本經濟的發射機,同時完成GSM的頻譜禁止。
為了最大限度地利用現有的GSM網路,EDGE收發機必須裝在一個為標準收發機設計的基站艙中,並且EDGE收發機必須在發射頻譜和熱分散方面可以被人們所接受。一般地,高性能的EDGE收發機在發射8PSK時可能需要減少它的平均發射功率,與GMSK相比,平均功率降低(SPD)在2-5dB之間。
如何設計低功率的收發機即微基站、室內或微微基站(picobase)和移動終端會帶來進一步的挑戰,比如在EDGE系統中就不能再使用針對非線性調製最佳化的發射機結構。
在連線移動終端的地方可以採取兩種調製方式。第一種是將GMSK傳輸用於上行鏈路,將8PSK用於下行鏈路。這樣上行鏈路的速率將限制在GPRS的範圍內,而EDGE的高速率將提供給下行鏈路使用。因為絕大多數服務對下行鏈路的速率要求都要比上行鏈路高,這種方案可以用一種最經濟的方式滿足移動終端的服務需求。第二種方式就是在上行鏈路和下行鏈路中都採取決8PSK方式進行傳輸。
現有的GSM標準定義了多種移動終端,例如從具有低複雜性的單時隙設備到具有高比特性的8時隙設備等。
(3)對總速率的影響
接口總速率越高,技術就越複雜,EDGE接口的高速率無法通過最理想的均衡器結構來處理,而只能考慮次理想的均衡器設計。根據模擬測試的結果,用於8PSK的最好的均衡器設計將只比標準的GSM均衡器稍微複雜一點。
增強的比特率(與標準的GPRS相比)還減少了在時間分布和移動終端速率方面的魯棒性。然而在絕大多數情況下,EDGE服務將被相對靜止的用戶使用,這意味著移動終端的高速移動和過度的時間分布是不可能的。另外,當移動速度和時間分布超出EDGE的能力時,還是需要使用GMSK調製的。

4.EDGE對網路結構的影響
無線數據通信速度的提高對現有GSM網路結構提出了新的要求。然而,EDGE系統對現有GSM核心網路的影響非常有限,並且由於GPRS節點、SGSN和網關GPRS支持節點(GGSN)或多或少地獨立於用戶數據通信速率,因此EDGE將不需要部署新的硬體。
一個明顯的通信瓶頸A-bis接口,它當前只能支持每信道時隙16kbps的速率。
而對於EDGE,每個信道的速率將超過64kbps,這要求為每個通信信道分配多個A-bis時隙。不過,A-bis接口16kbps的限制可以通過引入兩個GPRS編碼方案(CS3CS4)來突破,它能夠提供每通信信道22.8kbps的速率。
對於基於GPRS的分組數據服務,其他的節點和接口已經能夠處理每時隙更高的比特率。對於電路交換服務而言,A-bis接口可以處理每個用戶64kbps的速率,因此在MSC中的修改將只會影響軟體部分,而不會涉及到原有的硬體設備。
(1)無線網路規劃
一個決定EDGE能否取得成功的重要條件是應該能夠允許網路運營商逐步引入EDGE。具有EDGE功能的收發機最早應該部署在最需要EDGE覆蓋的地方,以補充現有的標準GSM收發機,因此在一個相同的頻段,電路交換、GPRS和EDGE用戶服務將同時存在。為了將運營商的投資和成本降到最低,與EDGE相關的實現不應該要求對現有無線網路規劃做廣泛修改,包括信元規劃、頻率規劃、功率級和其他信元參數的設定等。
(2)覆蓋範圍規劃

EDGEEDGE
非透明無線鏈路協定(如包括自動重複請求APR的協定)的一個重要特點是較差的無線鏈路質量會導致更低的比特率。與語音通信不同的是,低載波-噪聲比並不會導致數據會話的丟失,而只會臨時地減少用戶通信速度。在GSM信元中不同的用戶間存在的載波干擾,一個EDGE信元將同時包括具有不同通信速率的用戶,在接近信元中心的地方通信速率高,在接近信元邊界的地方通信速率限制在標準GPRS的範圍內。
根據提供給國際標準化組織的測試結果,一個具有95%語音通信業務的EDGE系統將有30%的用戶獲得超過45Kbps的每時隙通信速率,而全部用戶的平均速率為34Kbps。假設APD是2dB,那么平均通信速率將減少到30Kbps。

在覆蓋範圍的問題上,如果網路運營商能夠接受在信遠邊界只具有標準GPRS數據通信速率,那么現有的GSM站點已經提供了EDGE足夠使用的覆蓋範圍。對於一般需要持續比特率的透明數據服務來說,則必須使用鏈路自適應技術來分配滿足比特率和錯誤比特率(BER)需求時的時隙數量。
(3)頻率規劃
在絕大多數成熟的GSM網路中,頻率的平均再使用次數在9-12之間,未來的移動通信系統將向著更低的頻率再使用方向發展。事實上,隨著跳頻技術的引進,多重再使用方式(MRP)和非連續傳輸(DTX)將頻率的再使用次數降到3是可行的,這就是說每3個基站就會發生頻率被重新使用的情況。
EDGE支持頻率再使用的這種發展趨勢。事實上,由於採用了鏈路自適應技術,EDGE可以被引入到任何頻率計畫,包括EDGE可以被引入到現有的GSM頻率規劃中,為未來更高速率的數據通信打下良好的基礎。
5.信道管理
引入EDGE以後,一個信元將包括兩類收發機:標準GSM收發機和EDGE收發機。信元中的每個物理信道(時隙)一般至少具有四種信道類型:
(1)、GSM語音和GSM電路交換數據(CSD);
(2)、GPRS分組數據;
(3)、電路交換數據、增強電路交換數據(ecsd)和GSM語音;
(4)、EDGE分組數據(EGPRS),它允許同時為GPRS和EDGE用戶提供服務。
雖然標準的GSM收發機只支持上述信道類型1和2,但EDGE收發機支持上述所有4種類型。EDGE系統中的物理信道將根據終端能力和信元需求動態定義。例如,如果幾個語音用戶都是活動的,那么1類信道的數量就會增加,同時減少GPRS和EDGE信道。顯然,在EDGE系統中必須能夠實現上述4種信道的自動管理,否則將大大削弱EDGE系統的效率。
6.鏈路自適應
所謂鏈路自適應就是能夠自動選擇調製和編碼方案來適應無線鏈路質量的需求。EDGE標準支持的鏈路自適應動態選擇算法包括對下行鏈路質量的測量和報告、為上行鏈路選擇新的調製和編碼方法等。鏈路自適應意味著實現調製和編碼的完全自動化。通過增量冗餘(混合II/IIIARP)改進ARP性能的可能性也正在研究中,這樣的方案可以減少在選擇調製時對使用鏈路自適應技術的需求。
7.功率控制
當前的GSM系統使用動態功率控制來增加系統中的均等性,擴大移動終端電池的壽命。類似的策略將被用於GPRS,儘管它們實際的信令過程是不同的,但EDGE對功率控制的支持被專家們認為是GSM/GPRS很類似。因此,網路運營商在部署EDGE時只需要修改現有GSM/GPRS網路的參數設定即可。
需要補充的是,因EDGE用戶可以從比標準GSM用戶高得多的載波-干擾比中得到益處,因此EDGE的功率控制參數設定與GSM/GPRS將是不同的。

承載業務

EDGE的承載業務包括分組業務(非實時業務)和電路交換業務(實時業務)。這些業務的承載者包括如下兩種:
1.分組交換業務承載者

GPRS網路能夠提供從移動台到固定IP網的IP連線。對每個IP連線承載者,都定義了一個QoS參數空間,如優先權、可靠性、延時、最大和平均比特率等等。通過對這些參數進行不同的組合就定義了不同的承載者,以滿足不同套用的需要。
而對EDGE需要定義新的QoS參數空間。例如,對於移動速度為250km/h的移動台,最大碼率為144kbit/s,對移動速度為100km/h的移動台,其最大碼率為384kbit/s。此外,EDGE的平均比特率和延遲等級也與GPRS的不同。
由於不同套用、不同用戶的要求不同,因此EDGE必須能夠支持更多的QoS。
2.電路交換業務承載者
現有的GSM系統能夠支持透明和非透明業務。它定義了8種透明業務承載者,所提供的比特率範圍為9.6kbit/s~64kbit/s。
非透明業務承載者用無線鏈路協定來保證無差錯數據傳輸。對於這種情況,有8種承載者,所提供的比特率為4.8kbit/s~57.6kbit/s。實際的用戶數據比特率隨信道質量而變化。
Tcs-1通過占用2個時隙來實現。而同樣的業務,標準GSM系統用 TCH/F14.4需要占用4個時隙。
可見,EDGE的電路交換方式可以利用較少的時隙占用來實現較高速的數據業務,這可降低移動終端實現的複雜度。同時,由於各個用戶占用的時隙數比標準GSM系統的少,從而可以增加系統的容量。

接入性能

(1)頻寬得到明顯提高,單點接入速率峰值為2Mbit/s,單時隙信道的速率可達到48kbit/s,從而使移動數據業務的傳輸速率在峰值可以達到384kbit/s,這為移動多媒體業務的實現提供了基礎。
(2)更為精準的網路層提供位置服務。

網路建設

(1)EDGE是一種調製編碼技術,它改變了空中接口的速率。
(2)EDGE的空中信道分配方式、TDMA的幀結構等空中接口特性與GSM相同。
(3)EDGE不改變GSM或GPRS網的結構,也不引入新的網路單元,只是對BTS進行升級。
(4)核心網路採用3層模型:業務套用層、通信控制層和通信連線層,各層之間的接口應是標準化的。採用層次化結構可以使呼叫控制與通信連線相對獨立,這可充分發揮分組交換網路的優勢,使業務量與頻寬分配更緊密,尤其適應VoIP業務。
(5)引入了媒體網關(MGW)。MGW具有STP功能,可以在IP網中實現信令網的組建(需VPN支持)。此外,MGW既是GSM的電路交換業務與PSTN的接口,也是無線接入網(RAN)與3G核心網的接口。
(6)EDGE的速率高,現有的GSM網路主要採用高斯最小移頻鍵控(GMSK)調製技術,而EDGE採用了八進制移相鍵控(8PSK)調製,在移動環境中可以穩定達到473.6kbit/s,在靜止環境中甚至可以達到2Mbit/s,基本上能夠滿足各種無線套用的需求。
(7)EDGE同時支持分組交換和電路交換兩種數據傳輸方式。它支持的分組數據服務可以實現每時隙高達11.2kbit/s-69.2kbit/s的速率。EDGE可以用28.8kbit/s的速率支持電路交換服務,它支持對稱和非對稱兩種數據傳輸,這對於移動設備上網是非常重要的。比如在EDGE系統中,用戶可以在下行鏈路中採用比上行鏈路更高的速率。
運用EDGE技術的產品

無線接口

EDGE無線接口的主要作用是使當前的蜂窩通信系統可以獲得更高的數據通信速率。現有的GSM網路主要採用GMSK調製技術,為以增加無線接口的總速率,在EDGE中引入了一個能夠提供高數據率的調製方案,即八進制移相鍵控(8PSK)調製。由於8PSK將GMSK的信號空間從2擴展到8,因此每個符號可以包括的信息是原來的4倍。8PSK的符號率保持在271kbps,每個時隙可以得到69.2kbps的總速率,並且仍然能夠完成GSM頻譜禁止。
EDGE規範的基本指導思想是儘可能多地利用現有的GSM數據服務類型,大大提高其數據通信速率。它定義了幾個信道編碼方案來確保各種信道環境的魯棒性,使用了鏈路自適應技術以實現編碼和調製方案之間的動態轉換。通過再次利用GPRS結構,分組數據服務可以實現每時隙高達11.2-69.2kbps的無線通信速率。EDGE通過使用一個高速每時隙28.8kbps的無線接口速率來支持電路交換服務。
在EDGE方案中,支持所有服務的多時隙通信得到的速率是單時隙通信的8倍,用於分組數據服務的峰值無線通信速率可高達554kbps。
(1)對無線接口設備的影響
EDGE對GSM網路原有無線接口的修改將直接影響基站和移動終端的設計,人們必須採用新的終端和基站收發機才能收發使用EDGE調製的信息。
(2)對線性調製的影響
新的調製方案對功率放大器的線性提出了新的要求。與GMSK不同的是,8PSK並不具有一個固定的封裝。事實上,EDGE面臨的最大挑戰是創建一個成本經濟的發射機,同時完成GSM的頻譜禁止。
為了最大限度地利用現有的GSM網路,EDGE收發機必須裝在一個為標準收發機設計的基站艙中,並且EDGE收發機必須在發射頻譜和熱分散方面可以被人們所接受。一般地,高性能的EDGE收發機在發射8PSK時可能需要減少它的平均發射功率,與GMSK相比,平均功率降低(SPD)在2-5dB之間。
如何設計低功率的收發機即微基站、室內或微微基站(picobase)和移動終端會帶來進一步的挑戰,比如在EDGE系統中就不能再使用針對非線性調製最佳化的發射機結構。
在連線移動終端的地方可以採取兩種調製方式。第一種是將GMSK傳輸用於上行鏈路,將8PSK用於下行鏈路。這樣上行鏈路的速率將限制在GPRS的範圍內,而EDGE的高速率將提供給下行鏈路使用。因為絕大多數服務對下行鏈路的速率要求都要比上行鏈路高,這種方案可以用一種最經濟的方式滿足移動終端的服務需求。第二種方式就是在上行鏈路和下行鏈路中都採取決8PSK方式進行傳輸。
現有的GSM標準定義了多種移動終端,例如從具有低複雜性的單時隙設備到具有高比特性的8時隙設備等。
(3)對總速率的影響
接口總速率越高,技術就越複雜,EDGE接口的高速率無法通過最理想的均衡器結構來處理,而只能考慮次理想的均衡器設計。根據模擬測試的結果,用於8PSK的最好的均衡器設計將只比標準的GSM均衡器稍微複雜一點。
增強的比特率(與標準的GPRS相比)還減少了在時間分布和移動終端速率方面的魯棒性。然而在絕大多數情況下,EDGE服務將被相對靜止的用戶使用,這意味著移動終端的高速移動和過度的時間分布是不可能的。另外,當移動速度和時間分布超出EDGE的能力時,還是需要使用GMSK調製的。

信道管理

引入EDGE以後,一個信元將包括兩類收發機:標準GSM收發機和EDGE收發機。信元中的每個物理信道(時隙)一般至少具有四種信道類型:
(1)、GSM語音和GSM電路交換數據(CSD);
(2)、GPRS分組數據;
(3)、電路交換數據、增強電路交換數據(ECSD)和GSM語音
(4)、EDGE分組數據(EGPRS),它允許同時為GPRS和EDGE用戶提供服務。
雖然標準的GSM收發機只支持上述信道類型1和2,但EDGE收發機支持上述所有4種類型。EDGE系統中的物理信道將根據終端能力和信元需求動態定義。例如,如果幾個語音用戶都是活動的,那么1類信道的數量就會增加,同時減少GPRS和EDGE信道。顯然,在EDGE系統中必須能夠實現上述4種信道的自動管理,否則將大大削弱EDGE系統的效率。

鏈路自適應LA

所謂鏈路自適應LA就是能夠自動選擇調製和編碼方案來適應無線鏈路質量的需求。EDGE標準支持的鏈路自適應動態選擇算法包括對下行鏈路質量的測量和報告、為上行鏈路選擇新的調製和編碼方法等。鏈路自適應意味著實現調製和編碼的完全自動化。通過增量冗餘IR(混合II/IIIARQ)改進ARQ性能的可能性也正在研究中,這樣的方案可以減少在選擇調製時對使用鏈路自適應技術的需求。
鏈路自適應LA和增量冗餘IR共同點:
1、LA和IR都由網路主動控制,手機被動回響。
2、LA和IR在同一連線中是可能切換的,例如在手機記憶體不足時,下行數據傳輸可能從IR切到LA。
3、重傳數據塊,可以採用不同的編碼方式,可以採用較低的編碼方式,也可以採用較高的編碼方式,只能採用同族的編碼方式。

功率控制

當前的GSM系統使用動態功率控制來增加系統中的均等性,擴大移動終端電池的壽命。類似的策略將被用於GPRS,儘管它們實際的信令過程是不同的,但EDGE對功率控制的支持被專家們認為是GSM/GPRS很類似。因此,網路運營商在部署EDGE時只需要修改現有GSM/GPRS網路的參數設定即可。
需要補充的是,因EDGE用戶可以從比標準GSM用戶高得多的載波-干擾比中得到益處,因此EDGE的功率控制參數設定與GSM/GPRS將是不同的。

開源項目

OpenBSC是一個開源的基站控制器(BaseStationController),部分實現了A-bis協定(支持GPRS/EDGE),以及GSM技術規範08.5x和12.21,該項目的目的是:
1.提供一個基礎,實驗和安全研究的GSM網路。
2.檔案,宣傳,並指出任何安全相關的問題,我們認為作為其中的一部分。
3.在一個較低的層次上了解更多關於GSM網路的技術。
OpenBTS是基於軟體的GSM接入口,它提供標準的GSM兼容的移動手機,不需使用現成的電話提供商的接口,來撥打現有電話系統的接口。OpenBTS是以第一個基於開源軟體的工業標準的GSM協定棧而聞名。 OpenBTS是從基帶收發站(BTS)向上,完全替代傳統的GSM運營商的網路交換構架。替代傳統的傳遞呼叫到運營商的移動交換中心(MSC)的方法,它是通過SIP和VOIP傳遞數據到AsteriskPBX的。參考中的airinterface(UM)用軟體定義無線電(SDR)基於UniverisalSoftwareRadioPeripheral-USRP的。項目是由HarvingSamra和DavidA.Burgess啟動的。其目的是把邊遠和發展中地區地區的GSM服務費用減少到每個用戶每月在1美元以下。項目的最初開發者涉及執照事宜,在初期的相關工作中官司連連(現已解決),也就是說一些底層的GSM代碼被重新改寫過。

國內概況

EDGE這個新名詞在07年中旬逐漸引起了人們的重視,首先移動在南方少數幾個城市進行了EDGE網路的測試,當時使用者對其評價非常高,紛紛拿出自己的測試數據和傳統的GPRS與CDMA網路比較,優勢還是比較明顯的。接下來EDGE網路開始在國內各個城市和地區進行測試,當然不包括北京,上海這樣的大城市,因為在新技術的測試過程中這些大城市往往是滯後的。
經過了接近一年的實驗期和考察期目前在國內多個城市都普及了EDGE網路,很多用戶都會驚喜的發現自己手機上顯示出了E的標誌,這代表的就是EDGE。
經過幾年的發展,如今中國移動的EDGE網路已經基本上覆蓋全國,只有一些較為偏僻的地區無法訪問;中國聯通已經覆蓋全國。

發展狀況

EDGE是一種基於GSM/GPRS網路的數據增強型移動通信技術,通常又被人們稱為2.75代技術。2003年一度倍受忽視的EDGE成為移動通信市場的亮點,先後有美國CingularWirelessAT&TWireless智利TelefonicaMoviles、中國香港特區的CSL泰國AIS開通了基於EDGE的服務。與此同時,一些歐洲的移動運營商對EDGE也開始表現出興趣,其中TIMTeliaSonera都明確表示將採用EDGE技術。
從技術角度來說,EDGE提供了一種新的無線調製模式,提供了三倍於普通GSM空中傳輸速率。另一方面EDGE繼承了GSM制式標準,載頻可以基於時隙動態地在GSM和EDGE之間進行轉換(基於手機的類型),支持傳統的GSM手機,從而保護了現有網路的投資。EDGE 網路可靈活的逐步擴容,為運營商實現價值最大化提供了有利的支持。
EDGE(加強型數據GSM環境)是一個更快的全球移動通信系統(GSM)無線服務版本,其被設計為可以以每秒384比特的速度傳輸數據,並可以傳輸多媒體以及其它寬頻應用程式到行動電話個人電腦上。EDGE標準是建立在已有的GSM和單元排列標準之上的,前兩者使用了相同的時分多路訪問(TDMA)幀結構。
全球領先的數字無線技術獨立供應商TTPCom公司宣布已授權ASMobile Communication使用其EDGE協定軟體,開發新一代高端多媒體手機。這項協定是基於兩家公司持續不斷的合作關係,也標誌著ASmobile已將TTPCom技術納入其2005年全線產品發展藍圖,包括入門級GSM/GPRS行動電話及多功能時尚手機。
ASMobile是華碩計算機股份有限公司於一年前在台灣成立的全資附屬公司,力求在競爭激烈的歐洲與南美市場拓展OEM/ODM服務。該公司採用TTPCom GPRS技術的首個入門級手機系列現已率先投產,並定於2005年1月正式出貨,隨後還會推出兼備遊戲下載等多媒體功能的手機。第一款具有EDGE功能的手機預計於2005年秋季推出。
ASMobile EDGE手機的數據傳輸率是現有GPRS網路提供的三倍,可供全球數目日增的EDGE網路1使用視像下載與高速上網等數據密集的3G服務。這款新手機將採用美國模擬器件公司(Analog Devices)供應的晶片,而TTPCom的EDGE軟體與美國模擬器件公司的硬體組合已成為業內公認的能有效加快產品面市時間的技術平台。
TTPCom軟體業務部董事總經理Richard Walker表示:“新加入手機市場的公司可利用我們的平台,推出全面系列的手機;這印證了我們的技術是可靠穩定而且易於整合的。隨著EDGE技術的日漸普及,陸續進入這一市場的公司將很有機會獲得市場占有率。憑藉TTPCom技術,ASMobile將隨著EDGE的日益普及,可在市場上力爭更具競爭力的地位。”
TTPCom 的 EDGE 軟體經過了領先的基礎設施供應商、測試設備廠商和無線運營商廣泛的互通性測試。測試的結果顯示,TTPCom 的 EDGE 平台可支持高達每秒 216 Kbs 業界領先的數據傳輸速率,使網路運營商和手機製造商利用現有2G網路,就可以開始提供如視頻流等 3G 類型的服務。

增長情況

EDGEEDGE
全球移動設備供應商協會(the Global Mobile Suppliers Association, GSA)統計,全球 53 個國家的 118 個網路運營商部署了 EDGE,以提供新一代服務。當今在北美、南美、歐洲和亞洲已有 17 個網路供應商使用了 EDGE 服務。中國和中國香港特別行政區已宣布部署 EDGE 的網路運營商包括CSL(已提供EDGE服務)、PEOPLESSUNDAY中國聯通
關於ASMobile Communications
ASMobile是華碩計算機股份有限公司的附屬公司,也是專業OEM/ODM通訊設備公司,致力設計與生產GSM/GRPS與EDGE移動終端。ASMobile經驗豐富的優秀研發小組與手機業內最具創意的硬體和機械結構以及外形設計工程師合作,全力推出合用的方案,以滿足市場瞬息萬變的需求。此外,ASMobile的研發工作人員已設立獨立的天線小組與協定部門,專門解決重大的通信問題。 除硬體以外,ASMobile也另設有軟體與套用小組,提供穩健的軟體環境與操作簡易的用戶接口,滿足用戶的個別需求。ASMobile工程人員憑藉先進兼精密的設備與技術,不斷致力從事開發與生產,令ASMobile提供非常出色並符合嚴格的業界測試標準的產品。
TTPCom與華碩
華碩已獲授權使用TTPCom整個技術套件,包括雙模3GSM協定軟體、開發工具和TTPCom的套用架構ajar平台。AJAR平台提供預先整合套件,包括簡訊、多媒體、遊戲、瀏覽器和JAVA 技術。
TTPCom與華碩早前在香港舉行的3G全球大會(3G World Congress)展示華碩首部3G手機。該款手機採用TTPCom的雙模3GSM技術和套用套件,具備強大的多媒體功能,包括視頻流、3D遊戲和音樂下載等。
關於TTPCom
TTPCom 公司總部位於英國劍橋,是 TTP 通訊有限公司(LSE:TTC)的主要運營分支機構。該公司開發套用於無線通信終端產品設計與製造的技術智慧財產權。TTPCom 將技術授權給全球領先的半導體生產商和終端製造商,包括美國模擬器件公司英特爾LGRenesas夏普西門子東芝
TTPCom 以其 GPRS、EDGE 和 3G 協定軟體確立了全球領先的市場地位。TTPCom 通過其 AJAR 套用架構,可幫助客戶快速定製手機產品。2004 年,超過3000萬部手機使用了TTPCom的技術上市。

技術前景

Visant Strategies的最新研究,全球移動運營商將EDGE(增強型數據率傳輸服務)技術用作永久性數據業務修復或者作為一種過渡性方案,可以在今後的幾年中增強數據和語音服務。儘管之前不久有許多運營商取消了EDGE,現在該技術又被運營商視為一種提供高速數據業務以及對現在的GSM或TDMS進行容量升級的行性選擇。
到2009年全球將建立成百上千的EDGE功能基站,因此,EDGE技術在全球大部分地區延遲了下一代設備的銷售。此外,研究還發現手機EDGE配件的晶片市場在2009年將到20億美元,而屆時GSM/GPRS/EDGE等手機銷售總額為310億美元。
Visant的高深分析師Andy Fuertes說:“據預計EDGE技術的功能將很快被吸收到手機中去,就如同今年GPRS功能已經在手機中普及一樣。在今後5年中多數UMTS/GSM雙模式手機都將具備EDGE功能,從而使得EDGE功能成為顧客選擇手機的重要標準之一。”
研究指出,2009年全部EDGE用戶將超1.3億。許多EDGE用戶同時也會採用其它技術如UMTS或OFDM類技術。
研究報告的另一位作者Larry Swasey說:“從人口密度、平均資本收益、無線普及率以及總體無線網路的回報來看,運營商都會考慮EDGE。這種技術對於運營商來講可以滿足他們可靠的投資回報預期

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