Технологии доступа в интернет edge что это такое

Мобильный интернет. Отличия в стандартах GPRS, EDGE, 3G и 4G

Пользователи мобильных телефонов или планшетов с поддержкой SIM-карт могли замечать, что значок рядом с антенной, символизирующий передачу данных, может меняться на один из следующих: G, E, 3G, 3.5G, 3G+, H, H+, 4G, L или LTE. Попробуем разобраться, что значит каждый из них.

G (GPRS)

GPRS (General Packet Radio Service — «пакетная радиосвязь общего пользования») — надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. Является одной из первых реализаций мобильного интернета. На сегодняшний день устаревший способ соединения со всемирной паутиной. Теоретический максимум скорости передачи данных составляет 171,2 Кбит/c (зависит от класса GPRS).

E (EDGE)

EDGE (англ. Enhanced Data rates for GSM Evolution) или Enhanced GPRS — цифровая технология беспроводной передачи данных для мобильной связи, которая являет собой надстройку над 2G и 2.5G (GPRS) сетями.

Подключение в сети по EDGE примерно в 3 раза быстрее, чем по GPRS, а именно максимальная скорость передачи данных может составлять 474 Кбит/с. На картинке выше скорость соединения, измеренная приложением Internet Speed Meter для Android, имеет размерность KB/s (килобайт в секунду). Чтобы перевести в размерность килобит в секунду, нужно умножить отображаемое значение на 8, то есть 17 Кб/с x 8 = 136 Кбит/с.

3G (от англ. third generation — третье поколение) — технологии мобильной связи 3-го поколения — набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ к сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных (голоса, сообщений и т.д.). В настоящее время под этим термином чаще всего подразумевается технология UMTS с надстройкой HSPA (отсюда и значок на телефоне «H» или «H+»).

Сети третьего поколения 3G работают на частотах несколько выше чем традиционные GSM (850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 1900 МГц), а именно 1900—2100 МГц, что, кроме других серьёзных отличий от GSM и усовершенствований, позволяет увеличить полосу пропускания частот и, соответственно, скорость передачи данных.

Разновидности 3G

Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту HSPA составляет 14,4 Мбит/с (скорость передачи данных от базовой станции на всех локальных абонентов) и до 5,76 Мбит/с от абонента. Первые этапы внедрения стандарта имели скорость 3,6 Мбит/с к абоненту HSDPA (D — downlink). После внедрения второго этапа HSUPA (U — uplink, то есть ускорения передачи от абонента) всю технологию сокращённо стали называть HSPA.

HSPA+ (англ. Evolved High-Speed Packet Access, «развитый высокоскоростной пакетный доступ») — стандарт мобильной связи, модернизация третьего поколения мобильной связи, с высокой скоростью, сравнимой с 4G.

К HSPA+ принято относить технологии, позволяющие осуществлять пакетную передачу данных со скоростью скачивания до 42,2 Мбит/с и отдачи до 5,76 Мбит/с. На практике скорость соединения ниже и составляет 10 — 20 Мбит/с (на картинке выше 1,6 Мб/с x 8 = 12,8 Мбит/с).

Эта технология считается переходной между сетями третьего (3G) и четвёртого (4G) поколения. Иногда её ещё называют «3.5G».

Если у вас на телефоне загорелся значок L, LTE или 4G, поздравляем! Во-первых, Ваше устройство поддерживает стандарт LTE-A и WiMAX, а во-вторых, Вы находитесь в сети самого нового и последнего доступного в нашей стране на момент написания данной статьи поколения со скоростью загрузки данных до 173 Мбит/с и скоростью отдачи до 58 Мбит/с!

Источник

GPRS и EGPRS (EDGE): Мифы и реальность в изложении «из первых рук»

4 марта корпорация Эрикссон расщедрилась на праздничный подарок журналистам: провели семинар-ликбез на тему передачи данных в сетях мобильной связи GSM поколения 2,5G. Шутки – шутками, а дело хорошее и полезное, большое спасибо Эрикссону и отдельная благодарность Вячеславу Ерохину, Старшему менеджеру по развитию бизнеса Эрикссон Корпорация АО. Как было сказано в приватной беседе – «вы, ребята, иногда пишете тако-о-ое…».

Рассказ был интересным и познавательным, хотя и безмерно политкорректным. Оно и понятно: гранду сетевой инфраструктуры приходится постоянно демонстрировать свою «равноудаленность» от всех клиентов, а оборудование Эрикссон работает чуть ли не во всех GSM-сетях России. Ниже – самые интересные (на наш взгляд) части рассказа плюс наши комментарии, уточнения и ответы на заданные вопросы.

Операторы стремятся обеспечить максимально широкий набор неголосовых услуг, увеличить ARPU (средний доход на одного абонента) и привлечь больше абонентов. Именно эти причины и послужили движущей силой внедрения новых технологий на сетях GSM – GPRS, EDGE, MMS.

Первым шагом на пути внедрения новых услуг стало внедрение технологии пакетной передачи по радиоканалу (GPRS.) На сегодняшний момент системы пакетной передачи данных GPRS внедрены у 350 операторов по всему миру. Практически все крупнейшие операторы сотовой связи внедрили системы GPRS – Vodafone, T-Mobile, Orange, Telefonica. Важно отметить три момента, проявившиеся на начало 2005 года:

Что касается доходов операторов от продажи неголосовых услуг, то здесь России и европейских странам далеко до признанных лидеров (см. слайд) – Филиппин и Японии. Однако ситуация постепенно меняется в сторону увеличения процентного содержания неголосовых услуг в структуре дохода. По статистике чуть ли не половина дополнительных доходов приходится на SMS-услуги, так что говорить о «безудержном росте» популярности передачи данных пока не приходится. С другой стороны – довольно сложно оценить процентное содержание SMS-сообщений, которые по своей сути можно отнести к транспорту предоставления дополнительных услуг: мобильное позиционирование, услуги категории «ближайшие», загрузка мелодий и т.п. Ну и, наконец, не будем забывать о безумно дорогих premium-SMS: отдать свой голос за любимую актрису в каком-нибудь TV-голосовании может обойтись дороже часового сидения в мобильном Интернете.

Скорость передачи данных при работе GPRS зависти от нескольких составляющих:

Не все тайм-слоты одинаково полезны

Вот с этого места поподробнее было особенно интересно. Оказывается, скорость передачи данных в GPRS-канале зависит далеко не только от класса аппарата, удаленности от БС, погодных условий, фазы луны и настроения девушки из абонентской службы. Намного важнее параметры сетевого оборудования и его готовность отдавать данные с такой скоростью, с которой телефон их способен принять. Как выяснилось в процессе обсуждения, сравнительно «пожилые» базовые станции в состоянии работать только со схемами кодирования CS1 и CS2, что сразу же заставляет взглянуть на цифры другими глазами. Добиться от Вячеслава конкретной «разблюдовки» по базовым станциям московских GSM-операторов не удалось, хотя в какой-то момент кажется прозвучало что-то вроде «преимущественного CS1/CS2 кодирования у двух операторов». Однако за точность и достоверность цитаты не поручусь, и вообще мне это могло послышаться. Проявим политкорректность вместе с Вячеславом, аминь.

Внимательно изучаем табличку в начале раздела. Колонка «Max скорость Кб/с» нас не очень интересует, так как эта самая «Max» скорее относится ко всему объему передаваемых данных, а от избыточной (служебной) информации все равно никуда не денешься. Прикинем скорость передачи в идеальных условиях (каналы более-менее свободны, телефон расположен вблизи БС) и рассмотрим два характерных варианта: старенький телефон класса 4 (3+1, т.е. 3 слота на прием и один на передачу) работает с новой БС и наоборот: новый телефон класса 10 (4+2) работает со старой БС (коих в Москве большинство). И что же мы видим? Скорость приема/передачи данных у «старичка»-телефона будут 60/20 Кб/с, а у дорогущего аппарата последней модели – 48/24 Кб/с соответственно. И что нам с того, что сеть теоретически может отдать телефону все восемь слотов, если телефон в состоянии «переварить» только четыре? Еще один напрашивающийся вывод для большинства московских БС: даже в идеальных условиях близкой БС, незагруженной сети и современной трубки скорость приема данных составит около 50 Кб/с, что соответствует параметрам качественного модемного соединения. В реальной действительности параметры GPRS-соединения будут заметно хуже, о чем прекрасно знают все многочисленные пользователи мобильного Интернета в московских сетях «со стажем».

Что тормозит GPRS

Во-первых, это отсутствие высоко прибыльного бизнес кейса в плане использования услуг на базе GPRS и, как следствие, отношение к GPRS как к вторичной услуге в сравнении с голосом. Именно поэтому не выделяется достаточно средств на то, чтобы сделать передачу данных по GPRS действительно надежной, высокоскоростной, доступной в любой момент для абонентов, без сбоев и перегрузок. Кроме этого, операторы в России решают задачу привлечения абонентов в сети путем предложения им все более выгодных тарифов, что приводит не только к перераспределению абонентской базы, но и способствует увеличению голосового трафика, что увеличивает нагрузку на сеть. Таким образом, мощный рост голосового трафика практически сводит на нет усилия по оптимизации работы GPRS.

В сложившихся условиях трудно рассчитывать на серьезную модернизацию GPRS на российских сетях. Разумнее сразу вкладывать деньги в EDGE, поскольку внедрять этот «усовершенствованный» GPRS все равно придется. Почему придется – понятно: через 2-3 года в России появятся очаги сетей третьего поколения 3G с новыми, «жадными» на ресурсы приложениями. Причем эти приложения должны будут сохранять работоспособность (пусть медленно, но работать) и при выходе из зоны 3G. А здесь без EDGE уже не обойтись.

EDGE: радужные перспективы?

Технология EDGE первоначально была придумана компанией Эрикссон для сетей стандарта D-AMPS в конце 90-х. Оценив потенциал новинки, Эрикссон перенес это нововведение в сети GSM.

В действительности не все так радужно с внедрением EDGE (EGPRS) в сетях GSM, в том числе и России. Некоторые трудности озвучены в тексте, о других скромно умолчали. Постараемся перечислить хотя бы часть довольно существенных проблем.

Наверняка существует немалое число других «подводных камней», о которых мы не знаем. Но так или иначе в конце концов EDGE запустят из соображений более эффективного использования ограниченного частотного ресурса GSM 2G и в качестве необходимого «мостика» между будущими фрагментами 3G и существующими сетями.

Еще один часто задаваемый вопрос – принципы тарификации EDGE-трафика. Технически раздельная тарификация GPRS и EDGE (EGPRS) не предусмотрена, т.е. взять с абонента какие-то дополнительные деньги именно за пользование EDGE оператору не удастся в любом случае.

UMTS – следующий шаг

Возникает вопрос: если скорости в EDGE даже больше чем в UMTS (474,6 Кб/с против 384 Кб/с), то зачем строить сети нового поколения?

Необходимо отметить, что подход к сетям 3G только лишь с точки зрения скорости – подход упрощенный. Сети UMTS разрабатывались с учетом обеспечения самых современных услуг. Изначально в технологических возможностях сетей 3G заложена возможность работы одновременно с голосом и данных, присутствуют механизмы обеспечения качества услуг и многое другое. И если новые технологии передачи данных GPRS/EDGE для GSM в чем-то «чужеродны» по отношению к сети (а отсюда и проблемы), то сеть UMTS лишена этих недостатков. Да, для переходного этапа, EDGE вполне подходит, но делать на него ставку в отдаленной перспективе представляется ошибочным.

MMS: О некоторых неочевидных особенностях технологии

Много разных вопросов по теме хотелось обсудить. К сожалению, время встречи не позволяло «объять необъятное», остается надеяться на продолжение в будущем. Несколько слов о многострадальных мультимедийных сообщениях MMS, которые вопреки радужным прогнозам так трудно и со скрипом приобретают популярность.

Основные проблемы с реализацией услуги:

Из слайда в начале раздела видно, что многие проблемы прямо связаны с технологией отправки и доставки MMS-сообщений. Все MMS доставляются через wap-шлюз и обрабатываются в MMS-центре. Хорошо еще, если через отдельный wap-шлюз: в случае использования общего wap-шлюза MMS-сообщения могут надолго застревать в очереди. Информация о полученном сообщении из MMS-центра поступает в SMS-центр, который генерирует SMS-сообщение на телефон получателя. Затем получатель отправляет запрос на получение MMS-сообщения и загружает его на телефон. В режиме «автоматическое получение MMS» SMS-сообщение запускает GPRS-сессию и генерирует запрос на загрузку MMS. Удивительно, что при такой многоходовой комбинации большинство MMS-сообщений все-таки доходит в приемлемые сроки.

Такие сложности в реализации доставки вызваны в том числе и соображениями безопасности. Интерфейс инициализации GPRS-сессии прямо из сети существует, но в настоящее время не используется сознательно. Т.е. GPRS-сессия может инициализироваться самим пользователем или, как минимум, по специальной команде SMS-центра. Кстати, все это справедливо и для нового сервиса push-to-talk: на телефоны получателей голосового сообщения сначала поступает SMS-команда на запуск GPRS-сессии и только потом аппарат принимает голосовое сообщение по каналу GPRS. Отсюда и полутора-двух секундная пауза между нажатием на кнопку и звуковой индикацией возможности наговаривания и отправки сообщения.

Источник

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), NMT-450 (разработан в 1978, внедрен в эксплуатацию в 1981 году) и AMPS (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 GSM (global system for mobile communications) и CDMA (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 GPRS (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 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

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:

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.

Источник