改進(jìn)數據率GSM服務(wù)(EDGE)技術(shù)分析(上)
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EDGE的英文全稱(chēng)為Enhanced Data rate for GSM Evolution，中文含義為改進(jìn)數據率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上提供的標準化服務(wù)。該技術(shù)可以提供384kb/s的廣域數據通信服務(wù)和大約2Mb/s的局域數據通信服務(wù)，這樣可以充分滿(mǎn)足未來(lái)無(wú)線(xiàn)多媒體應用的帶寬需求。
本文引用地址：http://dyxdggzs.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(shí)隙結構，但它也能夠用于其他的蜂窩通信系統。EDGE可以被視為一個(gè)提供高比特率、促進(jìn)蜂窩移動(dòng)系統向第三代功能演進(jìn)的有效的通用無(wú)線(xiàn)接口技術(shù)。在此基礎上，統一無(wú)線(xiàn)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(gè)從GPRS到第三代移動(dòng)通信的過(guò)渡性方案，從而使現有的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可以最大限度地利用現有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設備，為用戶(hù)提供個(gè)人多媒體通信業(yè)務(wù)。由于EDGE是一種介于現有的第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )之間的過(guò)渡技術(shù)，因此也有人稱(chēng)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)隙信道的速率可達到48kb/s，從而使移動(dòng)數據業(yè)務(wù)峰值速率達到384kb/s，可實(shí)現移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。
?。?）更為精準的網(wǎng)絡(luò )層，提供位置服務(wù)。
2. 網(wǎng)絡(luò )建設方面的特點(diǎn)
?。?）EDGE是一種調制編碼技術(shù)，它改變了空中接口的速率。
?。?）EDGE的空中信道分配方式、TDMA的幀結構等空中接口特性與GSM相同。
?。?）EDGE不改變GSM或GPRS網(wǎng)的結構，也不引入新的網(wǎng)絡(luò )單元，只是對BTS進(jìn)行升級。
?。?）核心網(wǎng)絡(luò )采用3層模型：業(yè)務(wù)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(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(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)與3G核心網(wǎng)的接口。
?。?）EDGE的速率高，現有的GSM網(wǎng)絡(luò )主要采用高斯最小移頻鍵控（GMSK）調制技術(shù)，而EDGE采用了八相移相鍵控（8PSK）調制，在移動(dòng)環(huán)境中可以穩定達到384kb/s，在靜止環(huán)境中甚至可以達到2Mb/s,基本上能夠滿(mǎn)足各種無(wú)線(xiàn)應用的需求。
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支持的分組數據服務(wù)可以實(shí)現每時(shí)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(dòng)速度為250km/h的移動(dòng)臺，最大碼率為144kb/s，對移動(dòng)速度為100km/h的移動(dòng)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(hù)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(guò)占用2個(gè)時(shí)隙來(lái)實(shí)現。而同樣的業(yè)務(wù)，標準GSM系統用TCH/F14.4需要占用4個(gè)時(shí)隙。
可見(jiàn)，EDGE的電路交換方式可以利用較少的時(shí)隙占用來(lái)實(shí)現較高速的數據業(yè)務(wù)，這可降低移動(dòng)終端實(shí)現的復雜度。同時(shí)，由于各個(gè)用戶(hù)占用的時(shí)隙數比標準GSM系統的少，從而可以增加系統的容量。
三、EDGE引入對GSM網(wǎng)絡(luò )規劃的影響
網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者能夠逐步引入EDGE，在很大程度上取決于GSM網(wǎng)具備EDGE設施的先決條件。 為了減少網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者的費用和工作量，GSM網(wǎng)絡(luò )的規劃不應也不需做較大的修改。
1. 覆蓋方面的規劃
包括履行自動(dòng)重傳請求的非透明無(wú)線(xiàn)鏈路的協(xié)議，使較低的無(wú)線(xiàn)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(huà)，只會(huì )引起用戶(hù)比特率的暫時(shí)降低。
2. 頻率規劃
EDGE支持多種復用模式，如采用鏈路質(zhì)量控制手段。EDGE可以在現有的GSM頻率規劃中采用，并用它來(lái)支持在更緊湊的頻率復用方案基礎上形成的未來(lái)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(gè)物理信道(時(shí)隙)都可以看成是以下幾種信道：
⊙GSM語(yǔ)音和電路交換數據(CSD)；
⊙GSM分組數據(GPRS)；
⊙GSM語(yǔ)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(lèi)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(dòng)態(tài)定義，例如，如有許多語(yǔ)音用戶(hù)正在通話(huà)，就需增加第一、三種信道的數量，但這會(huì )減少GPRS和EGPRS信道的數量。因此，信道的管理過(guò)程應該是自動(dòng)的。如果將信道分成靜態(tài)的組合的話(huà)，不但會(huì )嚴重降低信道的利用率，還會(huì )使網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商面對一個(gè)費時(shí)、費力的分組問(wèn)題。
四、EDGE數據傳輸速率評估
由于EDGE是從GPRS網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)而來(lái)，因此有時(shí)也被稱(chēng)為“E-GPRS”。EDGE不能單獨部署，它必須基于現有的GPRS，也就是說(shuō)運營(yíng)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 )將更多的數據壓入各個(gè)時(shí)隙。每個(gè)GPRS時(shí)隙最多可以處理20kb/s的用戶(hù)數據，當所有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8個(gè)時(shí)隙全被使用時(shí)總處理能力可達473.6kb/s。
在實(shí)際網(wǎng)絡(luò )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(gè)因素：
第一、由于EDGE是一種與話(huà)音通道共享的數據技術(shù)，它對時(shí)隙占用的增加毫無(wú)疑問(wèn)會(huì )影響網(wǎng)絡(luò )中對話(huà)音通信的處理能力，所以不能將8個(gè)時(shí)隙全部分配給數據用戶(hù)，而只能將其中的2個(gè)或4個(gè)分配給數據用戶(hù)。因此，EDGE在現實(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(méi)有商用的EDGE終端能夠支持177kb/s以上的速率，這一點(diǎn)對EDGE高速率的實(shí)現也是一個(gè)很大的制約。
第三、從運營(yíng)商角度來(lái)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)數據用戶(hù)，更不用說(shuō)8個(gè)時(shí)隙了，否則就會(huì )影響到其他用戶(hù)；從移動(dòng)終端來(lái)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，獲得理論峰值數據速率是不可能的。
第四、EDGE的實(shí)際數據速率與信號信噪比也是密切相關(guān)的，從理論上來(lái)講，當信噪比高于15dB且有充足的系統容量的情況下，EDGE才能夠達到比較高的傳輸速率。當信噪比為35dB時(shí)，就能夠達到峰值速率。然而，測試結果表明：EDGE的實(shí)際傳輸速率和其宣稱(chēng)的理論數據相比就差得很遠。
五、制約EDGE大規模投入商用的 主要因素
如果不考慮3G，用EDGE全面升級GSM網(wǎng)絡(luò )，提高數據傳輸能力是一個(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(guò)渡技術(shù)。從和3G戰略結合的高度來(lái)看，在現階段將EDGE大規模投入商用，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(wǎng)絡(luò )單元，也無(wú)需更改現有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃；但由于EDGE對空中接口做了改動(dòng)，需要更新BTS中TRX等設備，成本為原有網(wǎng)絡(luò )累計成本的5%～20%。但運營(yíng)商必須仔細考慮以下問(wèn)題：
?。?）EDGE的升級成本取決于BTS設備生產(chǎn)廠(chǎng)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(wǎng)絡(luò )頻譜利用率相對較低的問(wèn)題，不能提高語(yǔ)音業(yè)務(wù)的系統容量。
?。?）在將來(lái)準備開(kāi)展WCDMA業(yè)務(wù)的地區部署EDGE，會(huì )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(chǎng)已經(jīng)有兩三家廠(chǎng)商推出數款支持EDGE的終端上市，但還遠未成為市場(chǎng)的主流。從MMS終端的普及情況可以看出國內終端市場(chǎng)的幾個(gè)特點(diǎn)：保有量大；整體而言用戶(hù)更換手機周期長(cháng)(全國平均水平為20個(gè)月左右)；新用戶(hù)對價(jià)格敏感，主要關(guān)注中低端手機。3G系統升級之前有限的時(shí)間窗口能否使EDGE終端達到足夠的滲透率是一個(gè)問(wèn)題，這也是新業(yè)務(wù)發(fā)展的一大阻礙。
3．高速移動(dòng)數據業(yè)務(wù)需求的地域差異
從目前國內的情況看：數據業(yè)務(wù)，特別是對MMS、移動(dòng)視頻等的需求，主要集中在經(jīng)濟發(fā)達的地區。這些地區高端用戶(hù)集中，支持新功能的終端普及快，用戶(hù)對新業(yè)務(wù)的接受程度高，是目前移動(dòng)數據業(yè)務(wù)市場(chǎng)競爭最激烈的區域和未來(lái)3G發(fā)展最初的用戶(hù)來(lái)源地。而從全國范圍來(lái)看，中西部地區對高速數據業(yè)務(wù)的需求并不迫切。
綜上所述，運營(yíng)商出于成本、終端普及率和需求差異方面的考慮，會(huì )嚴格控制EDGE的商用范圍，國內EDGE市場(chǎng)規模有限。（未完待續）
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