改進(jìn)數(shù)據(jù)率GSM服務(wù)(EDGE)技術(shù)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(jìn)數(shù)據(jù)率GSM服務(wù)。該技術(shù)主要在于能夠使用寬帶服務(wù)，能夠讓使用800，900，1800，1900MHz頻段的網(wǎng)絡(luò)提供第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的部分功能，并且能大大改進(jìn)目前在GSM和TDMA-136上提供的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。該技術(shù)可以提供384kb/s的廣域數(shù)據(jù)通信服務(wù)和大約2Mb/s的局域數(shù)據(jù)通信服務(wù)，這樣可以充分滿足未來無線多媒體應(yīng)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(shí)隙結(jié)構(gòu)，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(gè)提供高比特率、促進(jìn)蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)向第三代功能演進(jìn)的有效的通用無線接口技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一無線通信論壇（UWCC）評(píng)估了用于TDMA/136的EDGE技術(shù)，并于1998年1月批準(zhǔn)了該技術(shù)。
EDGE提供了一個(gè)從GPRS到第三代移動(dòng)通信的過渡性方案，從而使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以最大限度地利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，為用戶提供個(gè)人多媒體通信業(yè)務(wù)。由于EDGE是一種介于現(xiàn)有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間的過渡技術(shù)，因此也有人稱它為“2.5G”技術(shù)或“2.75G”技術(shù)。
一、EDGE的特點(diǎn)
EDGE在接入業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面具有以下特性：
1. 在接入業(yè)務(wù)性能方面的特點(diǎn)
?。?）帶寬得到明顯提高,單點(diǎn)接入速率峰值為2Mb/s，單時(shí)隙信道的速率可達(dá)到48kb/s，從而使移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值速率達(dá)到384kb/s，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。
?。?）更為精準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)層，提供位置服務(wù)。
2. 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的特點(diǎn)
（1）EDGE是一種調(diào)制編碼技術(shù)，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(jié)構(gòu)等空中接口特性與GSM相同。
?。?）EDGE不改變GSM或GPRS網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，也不引入新的網(wǎng)絡(luò)單元，只是對(duì)BTS進(jìn)行升級(jí)。
?。?）核心網(wǎng)絡(luò)采用3層模型：業(yè)務(wù)應(yīng)用層、通信控制層和通信連接層，各層之間的接口是標(biāo)準(zhǔn)化的。采用層次化結(jié)構(gòu)可以使呼叫控制與通信連接相對(duì)獨(dú)立，這可充分發(fā)揮分組交換網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，使業(yè)務(wù)量與帶寬分配更緊密，尤其適應(yīng)VoIP業(yè)務(wù)。
?。?）引入了媒體網(wǎng)關(guān)(MGW)。MGW具有STP功能，可以在IP網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)信令網(wǎng)的組建(需VPN支持)。此外，MGW既是GSM的電路交換業(yè)務(wù)與PSTN的接口，也是無線接入網(wǎng)與3G核心網(wǎng)的接口。
?。?）EDGE的速率高，現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)主要采用高斯最小移頻鍵控（GMSK）調(diào)制技術(shù)，而EDGE采用了八相移相鍵控（8PSK）調(diào)制，在移動(dòng)環(huán)境中可以穩(wěn)定達(dá)到384kb/s，在靜止環(huán)境中甚至可以達(dá)到2Mb/s,基本上能夠滿足各種無線應(yīng)用的需求。
二、EDGE的承載業(yè)務(wù)
EDGE的承載業(yè)務(wù)包括分組業(yè)務(wù)(非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù))和電路交換業(yè)務(wù)(實(shí)時(shí)業(yè)務(wù))。這些業(yè)務(wù)的承載者包括如下兩種：
1. 分組交換業(yè)務(wù)承載者
EDGE支持的分組數(shù)據(jù)服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)每時(shí)隙高達(dá)11.2～69.2kb/s的速率。EDGE需要定義新的QoS參數(shù)空間。如，對(duì)于移動(dòng)速度為250km/h的移動(dòng)臺(tái)，最大碼率為144kb/s，對(duì)移動(dòng)速度為100km/h的移動(dòng)臺(tái)，其最大碼率為384kb/s。此外，EDGE的平均比特率和延遲等級(jí)也與GPRS的不同。由于不同應(yīng)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(wù)承載者
EDGE能提供透明增強(qiáng)型電路交換業(yè)務(wù)和非透明增強(qiáng)型電路交換業(yè)務(wù)。電路交換業(yè)務(wù)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(wù)在EDGE中可以用編碼方式TCS-1通過占用2個(gè)時(shí)隙來實(shí)現(xiàn)。而同樣的業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)GSM系統(tǒng)用TCH/F14.4需要占用4個(gè)時(shí)隙。
可見，EDGE的電路交換方式可以利用較少的時(shí)隙占用來實(shí)現(xiàn)較高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這可降低移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。同時(shí)，由于各個(gè)用戶占用的時(shí)隙數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)GSM系統(tǒng)的少，從而可以增加系統(tǒng)的容量。
三、EDGE引入對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者能夠逐步引入EDGE，在很大程度上取決于GSM網(wǎng)具備EDGE設(shè)施的先決條件。 為了減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者的費(fèi)用和工作量，GSM網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃不應(yīng)也不需做較大的修改。
1. 覆蓋方面的規(guī)劃
包括履行自動(dòng)重傳請(qǐng)求的非透明無線鏈路的協(xié)議，使較低的無線鏈路質(zhì)量傳輸較低的比特率。因此，低信道干擾不會(huì)引起掉話，只會(huì)引起用戶比特率的暫時(shí)降低。
2. 頻率規(guī)劃
EDGE支持多種復(fù)用模式，如采用鏈路質(zhì)量控制手段。EDGE可以在現(xiàn)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(fù)用方案基礎(chǔ)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(jī)，即標(biāo)準(zhǔn)GSM收發(fā)信機(jī)和EDGE收發(fā)信機(jī)，每個(gè)物理信道(時(shí)隙)都可以看成是以下幾種信道：
⊙GSM語音和電路交換數(shù)據(jù)(CSD)；
⊙GSM分組數(shù)據(jù)(GPRS)；
⊙GSM語音和電路交換數(shù)據(jù)(GSD和ECSE)；
⊙分組數(shù)據(jù)(GPRS和EGPRS)。
標(biāo)準(zhǔn)的GSM收發(fā)信機(jī)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(jù)需要在基站動(dòng)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(shù)量，但這會(huì)減少GPRS和EGPRS信道的數(shù)量。因此，信道的管理過程應(yīng)該是自動(dòng)的。如果將信道分成靜態(tài)的組合的話，不但會(huì)嚴(yán)重降低信道的利用率，還會(huì)使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商面對(duì)一個(gè)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的分組問題。
四、EDGE數(shù)據(jù)傳輸速率評(píng)估
由于EDGE是從GPRS網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)而來，因此有時(shí)也被稱為“E-GPRS”。EDGE不能單獨(dú)部署，它必須基于現(xiàn)有的GPRS，也就是說運(yùn)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(shí)隙”，但EDGE會(huì)將更多的數(shù)據(jù)壓入各個(gè)時(shí)隙。每個(gè)GPRS時(shí)隙最多可以處理20kb/s的用戶數(shù)據(jù)，當(dāng)所有8個(gè)時(shí)隙同時(shí)被使用時(shí)其理論峰值速率為160kb/s。相比之下，一個(gè)EDGE時(shí)隙最多可以處理59.2kb/s，而當(dāng)8個(gè)時(shí)隙全被使用時(shí)總處理能力可達(dá)473.6kb/s。
在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的GPRS和EDGE的數(shù)據(jù)速率，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論值。其原因主要有以下幾個(gè)因素：
第一、由于EDGE是一種與話音通道共享的數(shù)據(jù)技術(shù)，它對(duì)時(shí)隙占用的增加毫無疑問會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)中對(duì)話音通信的處理能力，所以不能將8個(gè)時(shí)隙全部分配給數(shù)據(jù)用戶，而只能將其中的2個(gè)或4個(gè)分配給數(shù)據(jù)用戶。因此，EDGE在現(xiàn)實(shí)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(shù)據(jù)速率還取決于手機(jī)或PC卡調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)。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(diǎn)對(duì)EDGE高速率的實(shí)現(xiàn)也是一個(gè)很大的制約。
第三、從運(yùn)營商角度來講，并不愿意也不可能將4個(gè)以上的時(shí)隙分配給某個(gè)數(shù)據(jù)用戶，更不用說8個(gè)時(shí)隙了，否則就會(huì)影響到其他用戶；從移動(dòng)終端來講，由于受處理能力的限制，多時(shí)隙終端最多只能接受2個(gè)或3個(gè)時(shí)隙；另外，考慮到輻射等方面的限制，EDGE手機(jī)在上行鏈路將被限制在使用2個(gè)時(shí)隙。因此，獲得理論峰值數(shù)據(jù)速率是不可能的。
第四、EDGE的實(shí)際數(shù)據(jù)速率與信號(hào)信噪比也是密切相關(guān)的，從理論上來講，當(dāng)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(dá)到比較高的傳輸速率。當(dāng)信噪比為35dB時(shí)，就能夠達(dá)到峰值速率。然而，測試結(jié)果表明：EDGE的實(shí)際傳輸速率和其宣稱的理論數(shù)據(jù)相比就差得很遠(yuǎn)。
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(jí)GSM網(wǎng)絡(luò)，提高數(shù)據(jù)傳輸能力是一個(gè)很合理的選擇，但有了3G這個(gè)大方向的存在，EDGE只能定位成一種過渡技術(shù)。從和3G戰(zhàn)略結(jié)合的高度來看，在現(xiàn)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(jí)成本
在GPRS基礎(chǔ)上升級(jí)到EDGE不需要增加新的網(wǎng)絡(luò)單元，也無需更改現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃；但由于EDGE對(duì)空中接口做了改動(dòng)，需要更新BTS中TRX等設(shè)備，成本為原有網(wǎng)絡(luò)累計(jì)成本的5%～20%。但運(yùn)營商必須仔細(xì)考慮以下問題：
（1）EDGE的升級(jí)成本取決于BTS設(shè)備生產(chǎn)廠家以及設(shè)備版本，BTS對(duì)EDGE的支持能力的不同，導(dǎo)致部分設(shè)備只需要更換部分TRX和升級(jí)軟件即可，而另一部分BTS設(shè)備則必須全部更換，成本不菲。
?。?）EDGE只能對(duì)數(shù)據(jù)傳輸能力起到改善作用，不能從根本上解決GSM網(wǎng)絡(luò)頻譜利用率相對(duì)較低的問題，不能提高語音業(yè)務(wù)的系統(tǒng)容量。
?。?）在將來準(zhǔn)備開展WCDMA業(yè)務(wù)的地區(qū)部署EDGE，會(huì)形成重復(fù)投資。
2．EDGE的終端普及率
使用EDGE需要終端支持，雖然國內(nèi)市場已經(jīng)有兩三家廠商推出數(shù)款支持EDGE的終端上市，但還遠(yuǎn)未成為市場的主流。從MMS終端的普及情況可以看出國內(nèi)終端市場的幾個(gè)特點(diǎn)：保有量大；整體而言用戶更換手機(jī)周期長(全國平均水平為20個(gè)月左右)；新用戶對(duì)價(jià)格敏感，主要關(guān)注中低端手機(jī)。3G系統(tǒng)升級(jí)之前有限的時(shí)間窗口能否使EDGE終端達(dá)到足夠的滲透率是一個(gè)問題，這也是新業(yè)務(wù)發(fā)展的一大阻礙。
3．高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的地域差異
從目前國內(nèi)的情況看：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別是對(duì)MMS、移動(dòng)視頻等的需求，主要集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)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(duì)新業(yè)務(wù)的接受程度高，是目前移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求并不迫切。
綜上所述，運(yùn)營商出于成本、終端普及率和需求差異方面的考慮，會(huì)嚴(yán)格控制EDGE的商用范圍，國內(nèi)EDGE市場規(guī)模有限。（未完待續(xù)）
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