改進數(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)提供第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)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(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://2s4d.com/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(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(shù)。在此基礎(chǔ)上，統(tǒng)一無線通信論壇（UWCC）評估了用于TDMA/136的EDGE技術(shù)，并于1998年1月批準了該技術(shù)。
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(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)運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)有的第二代移動網(wǎng)絡(luò)與第三代移動網(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
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
?。?）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(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值速率達到384kb/s，可實現(xiàn)移動多媒體業(yè)務(wù)。
（2）更為精準的網(wǎng)絡(luò)層，提供位置服務(wù)。
2. 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面的特點
（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BTS進行升級。
?。?）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準化的。采用層次化結(jié)構(gòu)可以使呼叫控制與通信連接相對獨立，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(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)(非實時業(yè)務(wù))和電路交換業(yè)務(wù)(實時業(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)可以實現(xiàn)每時隙高達11.2～69.2kb/s的速率。EDGE需要定義新的QoS參數(shù)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(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能提供透明增強型電路交換業(yè)務(wù)和非透明增強型電路交換業(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個時隙來實現(xiàn)。而同樣的業(yè)務(wù)，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(xiàn)較高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這可降低移動終端實現(xiàn)的復(fù)雜度。同時，由于各個用戶占用的時隙數(shù)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(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響
網(wǎng)絡(luò)運營者能夠逐步引入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)運營者的費用和工作量，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
包括履行自動重傳請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(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，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(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(jù)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(shù)量，但這會減少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(wǎng)絡(luò)運營商面對一個費時、費力的分組問題。
四、EDGE數(shù)據(jù)傳輸速率評估
由于EDGE是從GPRS網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)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(shù)據(jù)壓入各個時隙。每個GPRS時隙最多可以處理20kb/s的用戶數(shù)據(jù)，當(dāng)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(dāng)8個時隙全被使用時總處理能力可達473.6kb/s。
在實際網(wǎng)絡(luò)中的GPRS和EDGE的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)技術(shù)，它對時隙占用的增加毫無疑問會影響網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)用戶，而只能將其中的2個或4個分配給數(shù)據(jù)用戶。因此，EDGE在現(xiàn)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(shù)據(jù)速率還取決于手機或PC卡調(diào)制解調(diào)器的設(shè)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)速率是不可能的。
第四、EDGE的實際數(shù)據(jù)速率與信號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才能夠達到比較高的傳輸速率。當(dāng)信噪比為35dB時，就能夠達到峰值速率。然而，測試結(jié)果表明：EDGE的實際傳輸速率和其宣稱的理論數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)，提高數(shù)據(jù)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(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的升級成本
在GPRS基礎(chǔ)上升級到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對空中接口做了改動，需要更新BTS中TRX等設(shè)備，成本為原有網(wǎng)絡(luò)累計成本的5%～20%。但運營商必須仔細考慮以下問題：
?。?）EDGE的升級成本取決于BTS設(shè)備生產(chǎn)廠家以及設(shè)備版本，BTS對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。
?。?）在將來準備開展WCDMA業(yè)務(wù)的地區(qū)部署EDGE，會形成重復(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(guān)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(wù)發(fā)展的一大阻礙。
3．高速移動數(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MMS、移動視頻等的需求，主要集中在經(jīng)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(wù)的接受程度高，是目前移動數(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)對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(nèi)EDGE市場規(guī)模有限。（未完待續(xù)）
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