Что такое EDGE. EDGE – технология высокоскоростной передачи данных в GSM-сетях

Инструкция

Иконка с буквой Е, или просто буква Е, в верхней панели мобильного устройства означает, что телефон находится в зоне доступа EGPRS. Большинство современных моделей телефонов поддерживают разные сети; стандартом является GSM, хотя возможен и вариант UMTS. Появление буквы Е свидетельствует от том, что точка доступа открыта для аппарата, но не обязательно означает использование сети EGPRS для передачи данных. Выясните, что именно указано в поле «Точка доступа» в настройках телефона: значение WAP GPRS или GPRS Internet.nw подразумевает использование именно этой сети для передачи информации. В этом случае буква Е означает лишь потенциальную возможность использования сети EGPRS.

Если существует уверенность, что телефон работающий под управлением Android, использует соединение Edge для активного подключения к сети интернет для проверки возможных обновлений, некоторые форумы советуют воспользоваться специализированным сервис-кодом *#4777*8665# для вызова меню Attach Mode Settings. Укажите команду GPRS detach и перезагрузите мобильное устройство.

Компания Apple не предусматривает отключения сервиса передачи данных GPRS/Edge в явном виде, хотя в условиях нахождения в роуминге, например, эта функция может оказаться слишком дорогой. Потому для отключения данной функции необходимо использовать твик в изменении параметров APN в конфигурации iPhone. Для этого раскройте меню «Настройки», находящееся на главной странице телефона, и перейдите в пункт «Основные». Раскройте ссылку «Сеть» и выберите раздел Edge. Напечатайте знак. (точка) в строке «Адрес APN» сразу после адреса. Данное действие приведет к тому, что при попытке использования этой функции, появится сообщение о неактивности выбранного сервиса и невозможности передачи данных.

Источники:

Как временно отключить сервис передачи данных Edge?

Использование мобильного интернета на основе edge выгодно тем, для кого свобода передвижений при работе в сети необходимо. Для увеличения скорости соединения существует несколько способов, варьирующихся в зависимости от поставленной задачи.

Инструкция

Увеличение скорости при использовании edge возможно за счет урезания количества программ, которые используют действующее интернет-соединение, либо за счет минимизации элементов, загружаемых в ходе загрузки интернет-страниц. Для ускорения веб-серфинга рекомендуется настроить настроить веб-браузер таким образом, что дополнительные элементы, такие как картинки либо java и flash элементы, не будут загружаться. Сделайте данные изменения в настройках вашего веб-браузера. Также отключите все программы, которые так или иначе могут мешать загрузке страниц. К их числу относятся мессенджеры, загрузчики, а также торрент-клиенты. Немаловажно отключить все действующие загрузки, осуществляемые при помощи браузера - нередко они являются основной причиной медленной загрузки страниц.

Для увеличения скорости при загрузке файлов оптимизируйте процессы, затрагивающие подключение к сети. Закройте браузер, предварительно остановив все действующие загрузки. Отключите торрент-клиент, даже в случае отсутствия активных загрузок. Откройте трей и закройте программы, которые действуют в фоновом режиме. На время загрузки также желательно отключить антивирус, а также программы, которые скачивают их обновления. Проконтролируйте данное действие, запустив диспетчер задач и открыв вкладку действующих процессов. Отключите все процессы, которые содержат в своем названии update - в данный момент времени они скачивают обновления.

При закачке файла с использованием торрент-клиента следуйте рекомендациям, изложенным в предыдущих шагах. Кроме этого, настройте клиент таким образом, что максимальное количество одновременных загрузок будет равно одному. Выделите все загрузки и выставьте ограничение по скорости раздачи, чтобы оно было равно одному килобиту в секунду. Выделите действующую загрузку и придайте ей наивысший приоритет, сняв ограничение по скорости, если оно имеется. Не запускайте процессы, использующие интернет-соединение, до завершения загрузки.

Достаточно часто возникает необходимость на некоторое время отключить в телефоне передачу данных GPRS/EDGE. Особенно это нужно сделать в условиях роуминга, чтобы временно не пользоваться услугой. Также сервис приходится отключать при превышении трафика.

Инструкция

Наберите последовательность *#4777*8665# (для телефонов марки "Samsung"). В открывшемся меню "Attach mode settings" выберите пункт "gprs detach", снимите с него галочку. Отключите мобильный телефон и снова его включите, после чего опция будет деактивирована.

Для отключения сервиса EDGE немного измените параметры доступа APN, через который вы получаете данную услугу. Достаточно поставить точку в конце адреса APN. При запрашивании данных в этом случае вы получите сообщение «Сервис не подключен» и они не будут передаваться. Чтобы вернуть сервис, замените настройку правильной, убрав точку.

Воспользуйтесь утилитой SBSetting. Данную программу можно скачать из интернета в свободном доступе. Установите ее на свой телефон, зайдите в меню и найдите опцию включить-отключить EDGE.

Если у вас iPhone iOS 4.0, отключение EDGE не будет сложным. Зайдите в меню телефона, выберите раздел «Настройки», далее пункт «Основные», потом «Сеть». Отключите опцию «Сотовые данные». После ее активации ни одна программа не войдет в интернет, используя GPRS-трафик.

Зайдите в мобильный интернет – браузер Safari. Перейдите по ссылке „iPhone No Data.Com“. Затем нажмите на кнопку, на которой написано "Turn off EDGE/3G" (т.е. выключить). В открытом диалоговом окне появится кнопка „Install“, нажмите на нее. Следом появится диалоговое окно с кнопкой "Install Now". Нажмите на нее, отключив тем самым сервис EDGE на вашем iPhone. Учтите, что если вы пользуетесь WiFi связью, выключать данную опцию необязательно.

Позвоните в клиентскую службу сотового оператора «Билайн», если вы являетесь абонентом этой сети. Попросите отключить автоматически подключенную услугу "Any apn", которая отвечает за предоставление сервиса EDGE. С нулевым "Apn" телефон в сеть выходить не будет. Или попросите отключить услугу GPRS (EDGE является простым расширением, которое позволяет GPRS работать на более высокой скорости).

В публикации рассмотрены технические аспекты технологии EDGE и ее влияние на сетевую инфраструктуру GSM-сети.

Технология EDGE является очередным шагом в развитии GSM-сетей. Цель внедрения новой технологии - повышение скорости передачи данных и более эффективное использование радиочастотного спектра. С появлением EDGE в GSM-сетях фазы 2+ существующие параметры GPRS и HSCSD значительно улучшаются благодаря изменениям передачи сигнала на физическом уровне (модуляция и кодирование) и новым алгоритмам радиообмена при передаче данных. Сами технологии GPRS и HSCS D не изменяются и могут работать параллельно с EDG E. Наряду с аббревиатурой EDGE можно встретить и термин EGPRS (Enhanced GPRS - «улучшенный» GPRS), обозначающий использование сервиса GPRS с новым физическим уровнем EDGE. Далее мы будем рассматривать EDGE только применительн о к GPRS, поскольку технология HSCSD не получила распространения в России.

Теоретический предел скорости передачи данных в радиоканале при использовании EGPRS составляет 473,6 кбод, в то время как с GPRS - только 160 кбод. Высокие значения скорости достигаются благодаря новому способу модуляции и применению измененного метода передачи радиосигнала, устойчивого к ошибкам. Кроме того, изменения коснулись алгоритмов адаптации к качеству канала.

Исходя из вышесказанного, можно заключить, что EDGE является дополнением к GPRS и не может существовать отдельно. С точки зрения потребителя, GPRS расширяет возможности GSM-сети, в то время как EDGE улучшает технические параметры GPRS.

Применительно к инфраструктуре GSM-сети, EGPR S требует внесения изменений в базовые станции. При этом используется уже существующее ядро GSM-инфраструктуры, и внедрение EDGE означает лишь установку дополнительного оборудования (рис. 1).

Рис. 1. Изменения в инфраструктуре GSM-сети при внедрении EDGE

Параметры EDGE

В таблице приведены основные технические характеристики технологий GPRS и EDGE.

Таблица 1. Сравнение технических параметров GPRS и EDGE

Как видно из таблицы, EDGE может передать в три раза больше данных, чем GPRS в тот же период времени. Разница между скоростью в радиоканале (Radi o data rate) и фактической скоростью передачи данных пользователя (User data rate) объясняется тем, что при передаче по радиоканалу к блоку данных пользователя добавляются служебные данные в виде заголовка пакета. Это нередко приводит к путанице при определении пропускной способности GPRS и EGPRS, так как в публикациях встречаются разные показатели скорости. В связи с технологией EDGE чаще встречается цифра 384 кбит/с: международное объединение по телекоммуникациям (International Telecommunications Union - ITU) определяет данную скорость в соответствии с требованиями стандарта IMT-2000 (International Mobile Telecommunications), который предполагает использование восьми тайм-слотов со скоростью 48 кбит/с в каждом.

Новый тип модуляции

При передаче данных в режиме GPRS используется гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом GMSK - Gaussian Minimum Shift Keying (рис. 2), которая является разновидностью фазовой модуляции. При передаче бита «0» или «1» фаза сигнала получает положительное или отрицательное приращение. Каждый передаваемый символ содержит один бит информации, то есть каждый фазовый сдвиг представляет один бит. Для достижения большей скорости передачи данных на одном временном интервале (в одном тайм-слоте) необходимо изменить метод модуляции.

Рис. 2. Модуляция GMSK и 8PSK

EDGE разрабатывался для использования той же сетки частот, ширины каналов, методов канального кодирования и существующих механизмов и функций, применяемых GPRS и HSCSD. Для EDG E была выбрана восьмипозиционная фазовая модуляция 8PSK (8-Phase Shift Keying), которая удовлетворяет всем этим условиям. Если говорить об интерференции между соседними каналами, 8PSK имеет те же параметры качества, что и GMSK. Это позволяет интегрировать EDGE-каналы в существующий частотный план и назначать новые EDGE-каналы в том же порядке, как и обычные GSM-каналы.

8PSK представляет собой метод линейной модуляции, в котором одному переданному символу соответствуют 3 бит информации. Скорость передачи символов (или число символов, передаваемых в единицу времени) остается тем же, что и в GMSK, но каждый символ несет информацию в 3 вместо 1 бит. Следовательно, скорость передачи данных увеличивается в 3 раза. Фазовое расстояние между символами в 8PSK меньше, чем в GMSK, что повышает риск ошибки распознавания символа приемником. При хорошем отношении сигнал/шум это не является проблемой. Для успешной работы в условиях плохого радиоканала следует использовать коды коррекции ошибок. Только при очень слабом радиосигнале GMSK-модуляция имеет преимущество перед 8PSK. Для того чтобы иметь возможность эффективно работать при любом соотношении сигнал/шум, в схемах кодирования EDGE применяются оба типа модуляции.

Схемы кодирования и формирование пакетов

Для GPRS определены четыре схемы кодирования: CS1–CS4. Каждая содержит разное количество корректирующих бит, оптимизируя каждую схему кодирования под определенное качество радиолинии. В EGPRS применяется девять схем кодирования, которые обозначаются MCS1–MSC9. Младшие четыре схемы используют модуляцию GMSK и предназначены для работы при худшем соотношении сигнал/шум. В схемах MSC5–MSC9 используется модуляция 8PSK. На рис. 3 представлены максимальные скорости передачи данных, достижимые при использовании разных схем кодирования. Пользователь GPRS может получить предельную скорость передачи данных в 20 кбод, в то время как скорость EGPRS увеличивается вплоть до 59,2 кбод по мере повышения качества радиолинии (приближение к базовой станции).

Рис. 3. Скорость передачи при использовании разных схем кодирования

Несмотря на то что схемы CS1–CS4 и MSC 1–MSC4 используют один и тот же вид модуляции GMSK, радиопакеты EGPRS имеют иную длину заголовков и объем полезных данных. Это позволяет изменять схему кодирования «на лету» для повторной передачи пакета. Если пакет со старшей схемой кодирования (с меньшей помехоустойчивостью) получен с ошибкой, то он может быть отправлен повторно с использованием схемы кодирования меньшего номера (с большей помехоустойчивостью) для компенсации ухудшившихся параметров радиолинии. Передача с другой схемой кодирования (ресегментация) требует изменения числа полезных бит в радиопосылке. В GPRS подобная возможность не предусмотрена, поэтому схемы кодирования GPRS и EGPRS имеют разную эффективность.

В GPRS повторение пакета возможно только с оригинальной схемой кодирования, даже если данная схема кодирования перестала быть оптимальной в силу ухудшения качества радиолинии. Рассмотрим на примере схему повторной передачи пакетов (рис. 4).

A. GPRS-терминал получает данные от базовой станции. На основании предыдущего рапорта о качестве радиолинии контроллер базовой станции решает посылать следующий блок данных (номера 1–4) со схемой кодирования CS3. Во время передачи состояние радиолинии ухудшилось (снизилось соотношение сигнал/шум), в результате пакеты 2 и 3 были получены с ошибкой. После передачи группы пакетов базовая станция запрашивает новый рапорт - оценку качества радиолинии.

B. GPRS-терминал передает базовой станции информацию о неправильно доставленных пакетах вместе с информацией о качестве радиолинии (в рапортеподтверждении).

С. Учитывая ухудшение качества связи, алгоритм адаптации выбирает новую, более помехоустойчивую схему кодирования CS1 для передачи пакетов 5 и 6. Однако из-за невозможности ресегментации в GPRS повторная передача пакетов 2 и 3 будет происходить с прежней схемой кодирования CS3, что значительно увеличивает риск неправильного приема этих пакетов GPRS-терминалом.

Алгоритм адаптации GPRS требует очень осторожного выбора схемы кодирования для предотвращения, насколько это возможно, повторной передачи пакетов. Благодаря ресегментации EGPRS может использовать более эффективный метод выбора схемы кодирования, так как вероятность доставки пакета во время повторной передачи здесь значительно выше.

Таблица 2. Группа схем кодирования

Адресация пакетов

При передаче блока пакетов через радиоканал пакеты внутри блока нумеруются - от 1 до 128. Этот идентификационный номер включается в заголовок каждого пакета. При этом количество пакетов в блоке, переданном конкретному GPRS-терминалу, не должно превышать 64. Может возникнуть ситуация, когда номер повторно передаваемого пакета совпадет с номером нового пакета в очереди. В этом случае приходится заново передавать весь блок целиком. В EGPRS пространство адресов пакетов увеличено до 2048, а размер скользящего окна составляет 1024 (максимальное количество пакетов в одном блоке), что значительно снижает вероятность возникновения подобных коллизий. Уменьшение повторных передач на уровне RLC (Radio Link Control) в итоге приводит к увеличению пропускной способности (рис. 5).

Измерение качества радиоканала

Оценка качества связи радиолинии в GPRS производится путем измерения уровня принимаемого сигнала, оценки параметра BER (bit error rate - относительное число неверно принятых битов) и т. д. Выполнение этой оценки отнимает у GPRS-терминала некоторое количество времени, что, в принципе, не играет большой роли при постоянном использовании одной схемы кодирования. При пакетной коммутации данных необходимо оперативно отслеживать качество радиолинии, чтобы быстро менять схему кодирования в зависимости от состояния радиоэфира. Процедура оценки качества канала в GPRS может выполняться только дважды в течение 240-мс периода. Это затрудняет оперативный выбор правильной схемы кодирования. В EGPRS измерения производятся при каждом приеме путем оценки вероятности ошибочных битов (BEP - bit error probability). Основываясь на данных каждой передачи, параметр BEP отражает текущее соотношение сигнал/шум и временную дисперсию сигнала. В результате такого подхода оценка параметров качества канала передачи оказывается достаточно точной даже на коротком измеряемом периоде. Это определяет более высокую эффективность схемы адаптации по сравнению с GPRS.

Функции контроля радиолинии и повышенная избыточность

Для обеспечения максимальной скорости передачи в условиях существующего качества радиоканала в EGPRS используются такие механизмы:

Адаптация к качеству канала. Основываясь на измерениях качества линии при передаче данных (как в направлении мобильного терминала, так и от него), адаптационный алгоритм выбирает новую схему кодирования для следующей последовательности пакетов. Схемы кодирования сгруппированы в три семейства - А, В и С. Новая схема кодирования выбирается из того же семейства, к какому относилась прежняя (рис. 5).
Увеличение избыточности кода. Повышенная избыточность (Incremental Redundancy) используется для старших схем кодирования в случаях, когда вместо анализа параметров радиолинии и изменения схемы кодирования применяется отправка дополнительной информации при последующих передачах. Если при приеме пакета произошли ошибки, то в следующем пакете может быть отправлена избыточная информация, которая поможет скорректировать предыдущие неверно принятые биты. Даная процедура может повторяться до полного восстановления информации в ранее принятом пакете.

В России операторы «большой тройки» уже предоставляют услугу EDGE в нескольких районах Москвы и в ряде регионов страны. Внедрение EDGE происходит постепенно, по мере обновления оборудования базовых станций. «МегаФон» планирует до конца 2005 года охватить технологией EDGE порядка 500 базовых станций. «ВымпелКом» собирается фрагментарно внедрить EDGE на территории Москвы в пределах МКАД (на участках с повышенным GPRS-трафиком), а по России - во всех регионах к концу 2006 - началу 2007 года. МТС заявляет, что «работы ведутся очень интенсивно: покрытие EDGE в Московском регионе расширяется практически ежедневно» .

Литература

EDGE. Introduction of high-speed data in GSM/GPRS networks (www.ericsson.com/products/white_papers_pdf/edge_wp_technical.pdf).
Материалы сайта «Мобильный форум» (http://mforum.ru/news/article/01-5533.htm).

Технология EDGE: что это и зачем это нужно?

Минувший конгресс 3GSM World Congress, а вслед за ним и выставка CeBIT 2006 в Ганновере принесли с собой массу анонсов новых сотовых телефонов с поддержкой технологии EDGE (Enhanced Data for Global Evolution или, как еще иногда можно услышать, Enhanced Data rates for GSM Evolution). Это не случайно хотя вендоры мобильных телефонов уделяют все больше внимания поддержке стандартов третьего поколения (3G), таких как CDMA2000 1x, W-CDMA и UMTS, развитие 3G-сетей идет крайне медленно, а интерес к сетям второго поколения (2G) и второго с половиной (2,5G) не ослабевает, а, наоборот, растет, причем как на рынках развивающихся стран, так и на рынках развитых стран.

Эволюция стандартов сотовой связи

Во имя «пропедевтики без кровопролития» вернусь немного в историю и расскажу о том, какие поколения стандартов сотовой связи известны сейчас науке. Те же из вас, кто уже знаком с этим вопросом, могут сразу перейти к следующему разделу, посвященному непосредственно технологии EDGE.

iТак, стандарты первого поколения сотовой связи (1G), (разработан в 1978, внедрен в эксплуатацию в 1981 году) и (внедрен в 1983 году), были аналоговыми: низкочастотный голос человека передавался на высокочастотной несущей (~450 МГц в случае NMT и 820-890 МГц в случае AMPS) с применением схемы амплитудно-частотной модуляции. Для того, чтобы обеспечить связь одновременно нескольких человек, в стандарте AMPS, например, частотные диапазоны разбивались на каналы шириной 30 кГц такой подход получил название FDMA (Frequency Division Multiple Access). Стандарты первого поколения создавались для и обеспечивали исключительно голосовую связь.

Стандарты второго поколения (2G), такие как (global system for mobile communications) и (Code Division Mutiple Access), принесли с собой сразу несколько нововведений. Кроме частотного разделения каналов связи FDMA, голос человека теперь проходил оцифровку (кодирование), то есть, по каналу связи, как и в 1G-стандарте, передавалась модулированная несущая частота, но уже не аналоговым сигналом, а цифровым кодом. В этом общая черта всех стандартов второго поколения. Различаются они методами «уплотнения» или разделения каналов: в GSM используется подход с временным уплотнением TDMA (Time Division Multiple Access), а в CDMA кодовое разделение каналов связи (Code Division Mutiple Access), из-за чего этот стандарт так и называется. Стандарты второго поколения также создавались для обеспечения голосовой связи, но в силу их «цифровой природы» и в связи с возникшей в ходе распространения Глобальной Паутины необходимости обеспечить доступ в интернет по мобильному телефоны, предоставляли возможность передачи цифровых данных по мобильному телефону, как по обычному проводному модему. Изначально, стандарты второго поколения не обеспечивали высокой пропускной способности: GSM мог предоставить лишь 9600 бит/с (ровно столько требуется для обеспечения голосовой связи в одном «уплотненном» с помощью TDMA канале), CDMA несколько десятков Кбит/с.

В стандартах третьего поколения (3G), главным требованием к которым, согласно спецификациям Международного Телекоммуникационного Союза (ITU) IMT-2000, стало обеспечить видеосвязь хотя бы в разрешении QVGA (320х240), необходимо было достичь пропускной способности передачи цифровых данных не менее 384 Кбит/с. Для решения этой задачи используются полосы частот увеличенной ширины (W-CDMA, Wideband CDMA) или большее количество задействованных одновременно частотных каналов (CDMA2000). К слову, изначально стандарт CDMA2000 не мог обеспечить требуемой пропускной способности (предоставляя всего 153 Кбит/с), однако с введением новых модуляционных схем и технологий мультиплексирования с использованием ортогональных несущих в «надстройках» 1х RTT и EV-DO, порог в 384 Кбит/с был успешно преодолен. А такая технология передачи данных, как CDMA2000 1x EV-DV так и вовсе должна будет обеспечить пропускную способность до 2 Мбит/с, в то время как разрабатываемая и продвигаемая сейчас в сетях W-CDMA технология HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) до 14,4 Мбит/с.

Кроме того, в Японии, Южной Корее и Китае сейчас ведутся работы над стандартами следующего, четвертого поколения, которые смогут, в перспективе, обеспечивать скорость передачи и приема цифровых данных свыше 20 Мбит/с, став, таким образом, альтернативой проводных широкополосных сетей.

Однако, несмотря на все перспективы, которые сулят сети третьего поколения, перейти на них спешат далеко не многие. Причин тому много: это и дороговизна телефонных аппаратов, вызванная необходимостью вернуть вложенные в исследования и разработки средства; и дороговизна эфирного времени, связанная с высокой стоимостью лицензий на частотные диапазоны и необходимостью перехода на несовместимое с существующей инфраструктурой оборудование; и малое время автономной работы из-за чрезмерно высокой (по сравнению с аппаратами второго поколения) нагрузки при передаче больших объемов данных. Одновременно с этим, стандарт второго поколения GSM в силу изначально заложенной в него возможности глобального роуминга и меньшей стоимости аппаратов и эфирного времени (тут политика лицензирования главного поставщика CDMA-технологий, компании Qualcomm, сыграла с ней злую шутку), получил поистине глобальное распространение, и уже в прошлом году число абонентов GSM превышало 1 млрд. человек. Не воспользоваться ситуацией было бы неправильно как с точки зрения операторов, которым хотелось бы увеличить среднюю выручку с одного абонента (ARPU), и обеспечить предоставление сервисов, конкурентоспособных с сервисами 3G-сетей, так и со стороны пользователей, которым хотелось бы иметь мобильный доступ в интернет. То же, что произошло с этим стандартом в дальнейшем, вполне можно назвать небольшим чудом: был придуман эволюционный подход , конечной целью которого было превратить GSM в стандарт третьего поколения, совместимый с UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

Строго говоря, мобильный доступ в интернет был доступен давно: технология CSD (Circuit-Switched Data) позволяла осуществлять модемное соединение на скорости 9600 бит/с, но, во-первых, это было неудобно из-за малой скорости, а во-вторых из-за поминутной тарификации. Поэтому сначала была придумана и внедрена технология передачи данных (General Packet Radio Service), ознаменовавшая начало перехода к пакетному подходу, а потом технология EDGE. К слову, есть еще альтернативная GPRS технология HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data), но она менее распространена, так как тоже подразумевает поминутную тарификацию, в то время как в GPRS учитывается трафик пересылка пакетов. В этом главная разница между GPRS и различными технологиями на базе CSD-подхода: в первом случае абонентский терминал пересылает в эфир пакеты, которые идут произвольными каналами до адресата, во втором между терминалом и базовой станцией (работающей как маршрутизатор) устанавливается соединение типа точка-точка с использованием стандартного или расширенного канала связи. Стандарт GSM с технологией GPRS занимает промежуточное положение между вторым и третьим поколениями связи, посему нередко называется вторым с половиной поколением (2,5G). Называется он так еще и потому, что GPRS знаменует собой половину пути GSM/GPRS-сетей к совместимости с UMTS.

Технология EDGE, как нетрудно догадаться из ее названия (которое можно перевести как «улучшенные скорости передачи данных для эволюции GSM-стандарта») играет сразу две роли: во-первых, обеспечивает более высокую пропускную способность для передачи и приема данных, а во-вторых, служит еще одним шагом на пути от GSM к UMTS. Первый шаг внедрение GPRS, уже сделан. Не за горами и второй шаг внедрение EDGE уже началось в мире и в нашей стране.

Карта покрытия EDGE-сети оператора «Мегафон» в г. Москве (на конец февраля 2006 г.)

EDGE что это такое и с чем её едят?

Технология EDGE может внедряться двумя разными способами: как расширение GPRS, в этом случае ее следует называть EGPRS (enhanced GPRS) или как расширение CSD (ECSD). Учитывая, что GPRS распространена намного шире, чем HSCSD, остановимся на рассмотрении EGPRS.

1. EDGE не является новым стандартом сотовой связи.

Однако, EDGE подразумевает дополнительный физический уровень, который может быть использован для увеличения пропускной способности сервисов GPRS или HSCSD. При этом, сами сервисы предоставляются точно так же, как и раньше. Теоретически, сервис GPRS способен обеспечивать пропускную спосность до 160 Кбит/с (на физическом уровне, на практике же поддерживающие GPRS Class 10 или 4+1/3+2 аппараты обеспечивают лишь до 38-42 Кбит/с и то, если позволяет загруженность сети сотовой связи), а EGPRS до 384-473,6 Кбит/с. Для этого необходимо использование новой модуляционной схемы, новых методов кодирования каналов и коррекции ошибок.

2. EDGE, по сути, является «надстройкой» (вернее, подстройкой, если считать, что физический уровень находится ниже остальных) к GPRS и не может существовать отдельно от GPRS. EDGE, как уже было сказано выше, подразумевает использование иных модуляционных и кодовых схем, сохраняя совместимость с CSD-сервисом голосовой связи.

Рисунок 1. Измененные узлы показаны желтым цветом.

Таким образом, с точки зрения клиентского терминала, с внедрением EDGE не должно измениться ничего. Однако, инфраструктура базовой станции претерпит некоторые изменения (см. рис. 1), хотя и не такие уж серьезные. Помимо увеличения пропускной способности для передачи данных, внедрение EDGE увеличивает емкость сети сотовой связи: в один и тот же тайм-слот можно теперь «упаковать» большее количество пользователей, соответственно, можно надеяться не получать сообщение «сеть занята» в самые неподходящие моменты.

Таблица 1. Сравнительные характеристики EDGE и GPRS
	GPRS	EDGE
Модуляционная схема	GMSK	8-PSK/GMSK
Скорость передачи символов	270 тыс. в секунду	270 тыс. в секунду
Пропускная способность	270 Кбит/с	810 Кбит/с
Пропускная способность на тайм-слот	22,8 Кбит/с	69,2 Кбит/с
Скорость передачи данных на тайм-слот	20 Кбит/с (CS4)	59,2 Кбит/с (MCS9)
Скорость передачи данных с использованием 8 тайм-слотов	160 (182,4) Кбит/с	473,6 (553,6) Кбит/с

Таблица 1 иллюстрирует разные технические характеристики EDGE и GPRS. Хотя и в EDGE, и в GPRS в единицу времени отправляется одинаковой число символов, благодаря использованию другой модуляционной схемы, число бит данных в EDGE втрое больше. Сразу оговоримся здесь, что приведенные в таблице значения пропускной способности и скорости передачи данных отличаются друг от друга из-за того, что в первой также учитываются заголовки пакетов, пользователю ненужные. Ну, а максимальная скорость передачи данных в 384 Кбит/с (требуемая для соответствия спецификациям IMT-2000) получается в том случае, если используется восемь тайм-слотов, то есть, на каждый тайм-слот приходится по 48 Кбит/с.

Модуляционная схема EDGE

В стандарте GSM применяется модуляционная схема GMSK (Gaussian minimum shift keying, кодирование по сдвигу Гауссового минимума), являющейся разновидностью фазовой модуляции сигнала. Для пояснения принципа схемы GMSK рассмотрим фазовую диаграмму рис. 2, на которой изображена действительная (I) и мнимая (Q) часть комплексного сигнала. Фаза передаваемых логических «0» и «1» отличаются друг от друга фазой p . Каждый передаваемый в единицу времени символ соответствует одному биту.

Рисунок 2. Разные модуляционные схемы в GPRS и EDGE.

В технологии EDGE применяется модуляционная схема 8PSK (8-phase shift keying, сдвиг фазы, как видно из рисунка, равен p /4), используя все те же спецификации структуры частотных каналов, кодирования и ширины полос, как в GSM/GPRS. Соответственно, соседние частотные каналы создают ровно те же взаимные помехи, как и в GSM/GPRS. Меньший сдвиг фазы между символами, в которые теперь кодируется не один бит, а три (символы соответствует комбинациям 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111), делает задачу детектирования сложнее, особенно если уровень сигнала невысок. Впрочем, в условиях хорошего уровня сигнала и стабильного приема, дискриминировать каждый символ не составляет большого труда.

Кодирование

В GPRS возможно применение четырех разных схем кодирования: CS1, CS2, CS3 и CS4, в каждой из которых используется свой алгоритм коррекции ошибок. Для EGPRS разработано девять схем кодирования, MCS1..MCS9, соответственно, назначение которых также в обеспечении коррекции ошибок. Причем в «младших» MSC1..MSC4 используется модуляционная схема GMSK, в «старших» MSC5..MSC9 модуляционная схема 8PSK. На рисунке 3 представлена зависимость скорости передачи данных от использования разных модуляционных схем вкупе с разными схемами кодирования (скорость передачи данных меняется в зависимости от того, как много требуемой для работы алгоритмов коррекции ошибок избыточной информации закладывается в каждый кодируемый пакет). Нетрудно догадаться, что чем хуже условия приема (отношение сигнал/шум), тем больше приходится закладывать избыточной информации в каждый пакет, а значит, тем меньше скорость передачи данных. Небольшое отличие в скорости передачи данных, наблюдаемое между CS1 и MCS1, CS2 и MCS2, и т. д., связано с разницей в величине заголовков пакетов.

Рисунок 3. Разные кодовые схемы в GPRS и EDGE.

Впрочем, если соотношение сигнал/шум невелико, не все потеряно: в старших модуляционно-кодовых схемах EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 предусмотрена процедура «наложения»: так как стандарт способен отправлять группы пакетов на разных несущих (внутри частотного диапазона), для каждой из которых условия (и прежде всего «зашумленность») могут быть разными, в этом случае повторной передачи всего блока можно избежать, если знать, в какой группе произошел сбой и повторно транслировать именно эту группу. В отличие от старшей кодовой схемы GPRS CS4, где не используется аналогичный алгоритм коррекции ошибок, в EGPRS MCS7, MCS8, MCS9 разные блоки данных «накладываются» друг на друга, поэтому при сбое в одной из групп (как показано на рисунке), повторной пересылке подлежит лишь половина пакетов (см. рис. 4).

Рисунок 4. Использование наложения групп пакетов в EDGE.

Обработка пакетов

Если по каким-то причинам пакет, отправленный с использованием «старших» схем кодирования, не был корректно принят, EGPRS позволяет его ретранслировать заново с использованием «пониженной» кодировочной схемы. В GPRS такой возможности, названной «ресегментацией» (resegmentation), предусмотрено не было: некорректно принятый пакет отправляется вновь по той же модуляционно-кодировочной схеме, что и в предыдущий раз.

Окно адресации (addressing window)

Прежде чем последовательность кодированных (то есть, в которые закодированы «слова», состоящие из нескольких бит) пакетов (фрейм) может быть передана по радиочастотному интерфейсу, передатчик присваивает пакетам идентификационный номер, включенный в заголовок каждого пакета. Номера пакетов в GPRS составляют от 1 до 128. После того, как последовательность пакетов (например, 10 штук) отправлена адресату, передатчик ждет от приемника подтверждения того, что они были приняты. В отчете, который приемник отправляет обратно передатчику, содержатся номера пакетов, которые были успешно декодированы, и которые получатель декодировать не смог. Важный нюанс: номера пакетов принимают значения от 1 до 128, а ширина адресного окна всего 64, вследствие чего вновь передаваемый пакет может получить такой же номер, как в предыдущем фрейме. В этом случае протокол вынужден повторно отправлять весь текущий фрейм, что отрицательно сказывается на скорости передачи данных в целом. Для снижения риска возникновения такой ситуации в EGPRS номер пакета может принимать значения от 1 до 2048, а адресное окно увеличено до 1024.

Точность измерения

Для обеспечения корректного функционирования технологии GPRS в среде GSM приходится постоянно измерять радиоусловия: уровень сигнал/шум в канале, частоту появления ошибок и т. п. Эти измерения никак не сказываются на качестве голосовой связи, где достаточно постоянно использовать одну и ту же кодировочную схему. При передаче данных в GPRS измерение радиоусловий возможно лишь в «паузах» дважды за период 240 мс. Для того, чтобы не ждать каждые 120 мс, EGPRS определяет такой параметр, как вероятность возникновения ошибки на бит (BEP, bit error probability), в каждом фрейме. На величину BEP влияет как отношение сигнал/шум, так и временная дисперсия сигнала и скорость перемещения терминала. Изменение BEP от фрейма к фрейму позволяет оценить скорость терминала и «дрожание» частоты, но для более точной оценки используется среднее значение вероятности ошибки на бит на каждые четыре фрейма и его выборочное стандартное отклонение. Благодаря этому, EGPRS быстрее реагирует на изменения условий: увеличивает скорость передачи данных при снижении BEP и наоборот.

Контроль за скоростью соединения в EGPRS

В EGPRS используется комбинация двух подходов: подстройки скорости соединения и инкрементной избыточности. Подстройка скорости соединения, измеряемой либо мобильным терминалом по количеству принимаемых в единицу времени данных, либо базовой станцией по количеству, соответственно, передаваемых данных, позволяет выбрать оптимальную модуляционно-кодовую схему для последующих объемов данных. Обычно, использование новой модуляционно-кодовой схемы может быть назначено при передаче нового блока (по четыре группы) данных.

Инкрементная избыточность изначально применяется для самой старшей модуляционно-кодовой схемы, MCS9, с незначительным вниманием к коррекции ошибок и без учета условий радиосвязи. Если информация декодируется адресатом некорректно, по каналу связи передаются не сами данные, а некий контрольный код, который «добавляется» (используется для преобразования) к уже загруженным данным до тех пор, пока данные не будут декодированы успешно. Каждый такой «инкрементный кусочек» дополнительного кода увеличивает вероятность успешной расшифровки переданных данных в этом и заключается избыточность. Главным преимуществом этого подхода является то, что здесь нет необходимости следить за качеством радиосвязи, поэтому инкрементная избыточность является обязательной в стандарте EGPRS для мобильных терминалов.

Интеграция EGPRS в существующие GSM/GPRS сети UMTS не за горами!

Как уже было сказано выше, главное различие между GPRS и EGPRS в использовании иной модуляционной схемы на физическом уровне. Поэтому для поддержки EGPRS достаточно установки на базовой станции поддерживающего новые модуляционные схемы трансивера и программного обеспечения для обработки пакетов. Для обеспечения совместимости с не поддерживающими EDGE мобильными телефонами, в стандарте прописано следующее:

Поддерживающие и не поддерживающие EDGE мобильные терминалы должны быть способны использовать один и тот же тайм-слот
Поддерживающие и не поддерживающие EDGE трансиверы должны использовать один и тот же частотный диапазон
Возможна частичная поддержка EDGE

Для облегчения процесса внедрения на рынок новых мобильных телефонов было решено подразделить EDGE-совместимые терминалы на два класса:

Поддерживающие модуляционную схему 8PSK только в приемном потоке данных (downlink) и
Поддерживающие 8PSK как в приемном, так и в передающем (uplink) потоке данных

Внедрение EGPRS, как уже говорилось выше, позволяет достичь пропускной способности, примерно втрое больше, чем в технологии GPRS. При этом используется в точности такие же профили QoS (quality of service, качество сервиса), как в GPRS, но с учетом увеличившейся пропускной способности. Помимо необходимости установки трансивера на базовой станции, для поддержки EGPRS требуется обновление программного обеспечения, которое должно будет обрабатывать измененный протокол передачи пакетов.

Следующим эволюционным шагом на пути систем сотовой связи GSM/EDGE к «полноценным» сетям третьего поколения будет дальнейшее улучшение сервисов пересылки пакетов (данных) для обеспечения их совместимости с UMTS/UTRAN (UMTS terrestrial radio access network). Эти улучшения в настоящее время проходят рассмотрениеи, скорее всего, будут включены в будущий вариант спецификаций 3GPP (3G Partnership Project). Главное отличие GERAN от внедряемой в настоящий момент технологии EDGE будет поддержка QoS для интерактивных, фоновых, потоковых и переговорных классов. Поддержка этих QoS-классов уже есть в UMTS, благодаря чему в сетях UMTS (скажем, W-CDMA 2100 или 1900 МГц) наличествует возможность, например, видеосвязи. Кроме этого, в будущем поколении EDGE планируется обеспечить одновременную параллельную обработку потоков данных с разным приоритетом QoS.

Мировые телекоммуникации переживают мощнейший рывок вперед уже лет, эдак, 80. С появления первых средств связи прошло уже немало времени. Сейчас, у нас есть возможность связываться не только используя телефонные сети, но и интернет телефонию, которая, под час, в разы дешевле, чем обычные виды коммуникации. Конечно, самым дешевым видом коммуникации остается общение с человеком во время разговора на одном пространственно-временном отрезке. Поговорим о новых технологиях. Что такое edge и с чем его едят? Итак:

Edge. Что это такое?

Система edge впервые появилась на пространствах Северной Америки. Именно тогда, в 2004 году, первая надстройка к системе мобильной связи GSM появились у американцев.

Что же такое edge? Это новая система связи, которая работает в мобильной коммуникации. Она используется в GSM сетях. Об edge говорят, как о цифровой беспроводной системе передачи данных на большие расстояния.

Итак, как было уже сказано, edge появилась в 2004 году в Северной Америке. Многие операторы, однако, весьма скептически отнеслись к внедрению в свою систему связи технологий edge. Многие мыслили следующим шагом своего развития использование сетей UMTS. По мере работы, компании, предоставляющие услуги мобильной связи осознали, что создание UMTS сетей - это дорогостоящие и невыгодное мероприятие, в связи с этим многие операторы сотовой связи пересмотрели свои позиции и обратились к технологии edge. Постепенно, влияние и использование edge распространилось и на европейскую часть мира. В России, операторы "большой тройки" начали использовать edge к концу 2004 года. Люди стали использовать edge в телефоне. "Большая тройка" операторов мобильной связи включает в себя Мегафон, Билайн и МТС.

Таким образом, можно заключить, что развитие технологии edge идет вперед семимильными шагами. Важно отметить, что большое развитие в наше время получают виды связи третьего и четвертого поколений. Например, компания Apple уже выпускает телефоны, работающие на основе 4G технологии, то есть технологий четвертого поколения. Говоря об edge, мы подразумеваем технологии типа 2G и 2,5G. Это второе и второе с половиной поколение связи. Нет смысла особо упоминать о том, что edge постепенно будет вытеснен с рынка. Но это закономерное течение времени, которое требует быстрой реакции производителей и ученых на все новые потребности и запросы пользователей во всем мире. Несмотря на выше перечисленные факты, edge очень плотно укрепилась на позициях лидера среди технологий мобильной связи. Только совсем недавно появился действительно мощный конкурент edge, а именно Apple iPhone 3G. Он быстро завоевал популярность среди пользователей всего мира и набирает обороты не по дням, а по часам. Что будет дальше? Увидим уже совсем скоро.

2 года назад

Что такое EDGE технология? EDGE — это аббревиатура с английского языка, то есть Enhanced Data rates for GSM Evolution. Это цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи. Она также известна как EGPRS, то есть улучшенный GPRS.

Технология существует в качестве надстройки над 2G сетями мобильной связи. Ее разработали для высокоскоростной передачи данных в сетях TDMA и GSM. Использование EDGE основано на том, что применяется 8PSK модуляция (8 Phase-shift Keying), которая позволяет отправлять при каждом изменении фазы несущего сигнала 3 бита информации.

Технология предоставляет возможность передавать данные по мобильной сети со скоростью до 474 кбит/с. Это уже подтверждено на практике. Отметим, что это 2,8 раза быстрее, чем по GPRS.

Использование технологии показало, что на скорость оказывают влияние многие факторы. Таковыми могут быть, например, настройки операторов мобильной связи, возможности самого телефона, качество сигнала, а также загруженность сети и наличие свободных ресурсов у базовой станции, с которой производится обмен в данный момент времени.

Чтобы иметь доступ к современным услугам через EDGE, достаточно иметь мобильный телефон или USB-модем. Впрочем, подойдет и любое другое устройство, которое поддерживает эту технологию. Подчеркнем, что все современные устройства автоматически выбирают EDGE вместо GPRS. При этом никаких дополнительных действий от пользователя не требуется.

Сегодня профессионалу уже мало оставаться на связи со своими клиентами и коллегами, когда он вышел из офиса. Подавляющее большинство специалистов во всех сферах имеют необходимость для работы пользоваться мобильной связью в дороге. Скажем, в командировке.

Вот почему чрезвычайно востребованы технологии, которые обеспечивают подключение портативного компьютера к офисной сети, общение по электронной почте с коллегами, клиентами в реальном времени. Если исходить из этих позиций, то мобильные телефоны или USB-модемы EDGE/GPRS необходимо признать оптимальным вариантом решения подобного рода проблем.

Устройства, о которых идет речь, дают возможность без суеты и оперативно подключиться и к Интернету, и к корпоративной сети, а также отправить E-Mail или SMS.

Если вы работаете в сетях GSM/EDGE, то должны знать, что вы можете получить скорость передачи данных примерно 150-300 кбит/с. Для сравнения скажем, что это в несколько раз превышает скорость передачи данных по технологии GPRS. То есть время, которое вы затратите, чтобы получить электронную почту или просмотреть Интернет-сайты, будет меньше. Причем значительно.