改進數據率GSM服務(EDGE)技術分析(上)
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EDGE的英文全稱為Enhanced Data rate for GSM Evolution，中文含義為改進數據率GSM服務。該技術主要在于能夠使用寬帶服務，能夠讓使用800，900，1800，1900MHz頻段的網絡提供第三代移動通信網絡的部分功能，并且能大大改進目前在GSM和TDMA-136上提供的標準化服務。該技術可以提供384kb/s的廣域數據通信服務和大約2Mb/s的局域數據通信服務，這樣可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201706/357703.htm |
EDGE的概念是Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出的。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時隙結構，但它也能夠用于其他的蜂窩通信系統(tǒng)。EDGE可以被視為一個提供高比特率、促進蜂窩移動系統(tǒng)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(tǒng)一無線通信論壇（UWCC）評估了用于TDMA/136的EDGE技術，并于1998年1月批準了該技術。
EDGE提供了一個從GPRS到第三代移動通信的過渡性方案，從而使現有的網絡運營商可以最大限度地利用現有的無線網絡設備，為用戶提供個人多媒體通信業(yè)務。由于EDGE是一種介于現有的第二代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為“2.5G”技術或“2.75G”技術。
一、EDGE的特點
EDGE在接入業(yè)務和網絡建設方面具有以下特性：
1. 在接入業(yè)務性能方面的特點
（1）帶寬得到明顯提高,單點接入速率峰值為2Mb/s，單時隙信道的速率可達到48kb/s，從而使移動數據業(yè)務峰值速率達到384kb/s，可實現移動多媒體業(yè)務。
?。?）更為精準的網絡層，提供位置服務。
2. 網絡建設方面的特點
?。?）EDGE是一種調制編碼技術，它改變了空中接口的速率。
?。?）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。
?。?）EDGE不改變GSM或GPRS網的結構，也不引入新的網絡單元，只是對BTS進行升級。
?。?）核心網絡采用3層模型：業(yè)務應用層、通信控制層和通信連接層，各層之間的接口是標準化的。采用層次化結構可以使呼叫控制與通信連接相對獨立，這可充分發(fā)揮分組交換網絡的優(yōu)勢，使業(yè)務量與帶寬分配更緊密，尤其適應VoIP業(yè)務。
?。?）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(yè)務與PSTN的接口，也是無線接入網與3G核心網的接口。
?。?）EDGE的速率高，現有的GSM網絡主要采用高斯最小移頻鍵控（GMSK）調制技術，而EDGE采用了八相移相鍵控（8PSK）調制，在移動環(huán)境中可以穩(wěn)定達到384kb/s，在靜止環(huán)境中甚至可以達到2Mb/s,基本上能夠滿足各種無線應用的需求。
二、EDGE的承載業(yè)務
EDGE的承載業(yè)務包括分組業(yè)務(非實時業(yè)務)和電路交換業(yè)務(實時業(yè)務)。這些業(yè)務的承載者包括如下兩種：
1. 分組交換業(yè)務承載者
EDGE支持的分組數據服務可以實現每時隙高達11.2～69.2kb/s的速率。EDGE需要定義新的QoS參數空間。如，對于移動速度為250km/h的移動臺，最大碼率為144kb/s，對移動速度為100km/h的移動臺，其最大碼率為384kb/s。此外，EDGE的平均比特率和延遲等級也與GPRS的不同。由于不同應用、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(yè)務承載者
EDGE能提供透明增強型電路交換業(yè)務和非透明增強型電路交換業(yè)務。電路交換業(yè)務承載者的定義并不因EDGE的引入而改變，其比特率不變，不同的只是編碼方式有所不同。例如，57.6kb/s的非透明業(yè)務在EDGE中可以用編碼方式TCS-1通過占用2個時隙來實現。而同樣的業(yè)務，標準GSM系統(tǒng)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(yè)務，這可降低移動終端實現的復雜度。同時，由于各個用戶占用的時隙數比標準GSM系統(tǒng)的少，從而可以增加系統(tǒng)的容量。
三、EDGE引入對GSM網絡規(guī)劃的影響
網絡運營者能夠逐步引入EDGE，在很大程度上取決于GSM網具備EDGE設施的先決條件。 為了減少網絡運營者的費用和工作量，GSM網絡的規(guī)劃不應也不需做較大的修改。
1. 覆蓋方面的規(guī)劃
包括履行自動重傳請求的非透明無線鏈路的協議，使較低的無線鏈路質量傳輸較低的比特率。因此，低信道干擾不會引起掉話，只會引起用戶比特率的暫時降低。
2. 頻率規(guī)劃
EDGE支持多種復用模式，如采用鏈路質量控制手段。EDGE可以在現有的GSM頻率規(guī)劃中采用，并用它來支持在更緊湊的頻率復用方案基礎上形成的未來高容量的解決方案。
3. 信道管理
引入EDGE后，基站將有兩種收發(fā)信機，即標準GSM收發(fā)信機和EDGE收發(fā)信機，每個物理信道(時隙)都可以看成是以下幾種信道：
⊙GSM語音和電路交換數據(CSD)；
⊙GSM分組數據(GPRS)；
⊙GSM語音和電路交換數據(GSD和ECSE)；
⊙分組數據(GPRS和EGPRS)。
標準的GSM收發(fā)信機只支持上面前兩種信道類型，而EDGE則支持所有四種信道。物理信道可以根據需要在基站動態(tài)定義，例如，如有許多語音用戶正在通話，就需增加第一、三種信道的數量，但這會減少GPRS和EGPRS信道的數量。因此，信道的管理過程應該是自動的。如果將信道分成靜態(tài)的組合的話，不但會嚴重降低信道的利用率，還會使網絡運營商面對一個費時、費力的分組問題。
四、EDGE數據傳輸速率評估
由于EDGE是從GPRS網絡演進而來，因此有時也被稱為“E-GPRS”。EDGE不能單獨部署，它必須基于現有的GPRS，也就是說運營商可以提供GSM/GPRS/EDGE但不能提供GSM/EDGE。與GPRS相同，EDGE將頻譜分成“時隙”，但EDGE會將更多的數據壓入各個時隙。每個GPRS時隙最多可以處理20kb/s的用戶數據，當所有8個時隙同時被使用時其理論峰值速率為160kb/s。相比之下，一個EDGE時隙最多可以處理59.2kb/s，而當8個時隙全被使用時總處理能力可達473.6kb/s。
在實際網絡中的GPRS和EDGE的數據速率，都要遠遠低于其理論值。其原因主要有以下幾個因素：
第一、由于EDGE是一種與話音通道共享的數據技術，它對時隙占用的增加毫無疑問會影響網絡中對話音通信的處理能力，所以不能將8個時隙全部分配給數據用戶，而只能將其中的2個或4個分配給數據用戶。因此，EDGE在現實中所能提供的峰值速率僅為其理論上的1/4左右。
第二、EDGE的數據速率還取決于手機或PC卡調制解調器的設計。到目前為止還沒有商用的EDGE終端能夠支持177kb/s以上的速率，這一點對EDGE高速率的實現也是一個很大的制約。
第三、從運營商角度來講，并不愿意也不可能將4個以上的時隙分配給某個數據用戶，更不用說8個時隙了，否則就會影響到其他用戶；從移動終端來講，由于受處理能力的限制，多時隙終端最多只能接受2個或3個時隙；另外，考慮到輻射等方面的限制，EDGE手機在上行鏈路將被限制在使用2個時隙。因此，獲得理論峰值數據速率是不可能的。
第四、EDGE的實際數據速率與信號信噪比也是密切相關的，從理論上來講，當信噪比高于15dB且有充足的系統(tǒng)容量的情況下，EDGE才能夠達到比較高的傳輸速率。當信噪比為35dB時，就能夠達到峰值速率。然而，測試結果表明：EDGE的實際傳輸速率和其宣稱的理論數據相比就差得很遠。
五、制約EDGE大規(guī)模投入商用的 主要因素
如果不考慮3G，用EDGE全面升級GSM網絡，提高數據傳輸能力是一個很合理的選擇，但有了3G這個大方向的存在，EDGE只能定位成一種過渡技術。從和3G戰(zhàn)略結合的高度來看，在現階段將EDGE大規(guī)模投入商用，存在如下的制約因素：
1．EDGE的升級成本
在GPRS基礎上升級到EDGE不需要增加新的網絡單元，也無需更改現有的無線網絡規(guī)劃；但由于EDGE對空中接口做了改動，需要更新BTS中TRX等設備，成本為原有網絡累計成本的5%～20%。但運營商必須仔細考慮以下問題：
（1）EDGE的升級成本取決于BTS設備生產廠家以及設備版本，BTS對EDGE的支持能力的不同，導致部分設備只需要更換部分TRX和升級軟件即可，而另一部分BTS設備則必須全部更換，成本不菲。
?。?）EDGE只能對數據傳輸能力起到改善作用，不能從根本上解決GSM網絡頻譜利用率相對較低的問題，不能提高語音業(yè)務的系統(tǒng)容量。
（3）在將來準備開展WCDMA業(yè)務的地區(qū)部署EDGE，會形成重復投資。
2．EDGE的終端普及率
使用EDGE需要終端支持，雖然國內市場已經有兩三家廠商推出數款支持EDGE的終端上市，但還遠未成為市場的主流。從MMS終端的普及情況可以看出國內終端市場的幾個特點：保有量大；整體而言用戶更換手機周期長(全國平均水平為20個月左右)；新用戶對價格敏感，主要關注中低端手機。3G系統(tǒng)升級之前有限的時間窗口能否使EDGE終端達到足夠的滲透率是一個問題，這也是新業(yè)務發(fā)展的一大阻礙。
3．高速移動數據業(yè)務需求的地域差異
從目前國內的情況看：數據業(yè)務，特別是對MMS、移動視頻等的需求，主要集中在經濟發(fā)達的地區(qū)。這些地區(qū)高端用戶集中，支持新功能的終端普及快，用戶對新業(yè)務的接受程度高，是目前移動數據業(yè)務市場競爭最激烈的區(qū)域和未來3G發(fā)展最初的用戶來源地。而從全國范圍來看，中西部地區(qū)對高速數據業(yè)務的需求并不迫切。
綜上所述，運營商出于成本、終端普及率和需求差異方面的考慮，會嚴格控制EDGE的商用范圍，國內EDGE市場規(guī)模有限。（未完待續(xù)）
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