Taxas de dados aprimoradas para evolução GSM - Enhanced Data rates for GSM Evolution

Sinal EDGE mostrado na barra de notificação em um smartphone baseado em Android.

Enhanced Data rates for GSM Evolution ( EDGE ) (também conhecido como Enhanced GPRS ( EGPRS ), IMT Single Carrier ( IMT-SC ) ou Enhanced Data rates for Global Evolution ) é uma tecnologia de telefone móvel digital que permite melhores taxas de transmissão de dados como um extensão compatível com versões anteriores de GSM . BORDA é considerada uma tecnologia de rádio pré-3G e faz parte da UIT 's 3G definição. EDGE foi implantado em redes GSM no início de 2003 - inicialmente pela Cingular (agora AT&T ) nos Estados Unidos.

EDGE também é padronizado pelo 3GPP como parte da família GSM. Uma variante, chamada Compact-EDGE, foi desenvolvida para uso em uma parte do espectro da rede AMPS Digital .

Por meio da introdução de métodos sofisticados de codificação e transmissão de dados, a EDGE oferece taxas de bits mais altas por canal de rádio, resultando em um aumento de três vezes na capacidade e no desempenho em comparação com uma conexão GSM / GPRS comum.

EDGE pode ser usado para qualquer aplicativo de comutação de pacote , como uma conexão com a Internet .

A EDGE evoluída continua na versão 7 do padrão 3GPP , proporcionando latência reduzida e mais do que o dobro do desempenho, por exemplo, para complementar o acesso de pacote de alta velocidade ( HSPA ). Podem ser esperadas taxas de bits de pico de até 1 Mbit / se taxas de bits típicas de 400 kbit / s.

Tecnologia

EDGE / EGPRS é implementado como um aprimoramento para redes GSM / GPRS 2,5G , tornando mais fácil para as operadoras GSM existentes atualizarem para ele. EDGE é um superconjunto do GPRS e pode funcionar em qualquer rede com GPRS implantado, desde que a operadora implemente a atualização necessária. EDGE não requer alterações de hardware ou software nas redes centrais GSM. As unidades de transceptor compatíveis com EDGE devem ser instaladas e o subsistema da estação base precisa ser atualizado para suportar EDGE. Se a operadora já tiver implementado, o que geralmente é o caso hoje, a rede pode ser atualizada para EDGE ativando um recurso de software opcional. Hoje, EDGE é suportado por todos os principais fornecedores de chips para GSM e WCDMA / HSPA .

Técnicas de transmissão

Além do keying de deslocamento mínimo gaussiano (GMSK), o EDGE usa o keying de deslocamento de fase PSK / 8 de ordem superior (8PSK) para os cinco primeiros de seus nove esquemas de modulação e codificação. EDGE produz uma palavra de 3 bits para cada mudança na fase da portadora. Isso efetivamente triplica a taxa bruta de dados oferecida pelo GSM. EDGE, como GPRS , usa um algoritmo de adaptação de taxa que adapta o esquema de modulação e codificação (MCS) de acordo com a qualidade do canal de rádio e, portanto, a taxa de bits e a robustez da transmissão de dados. Introduz uma nova tecnologia não encontrada no GPRS, a Redundância Incremental , que, ao invés de retransmitir pacotes perturbados, envia mais informações de redundância para serem combinadas no receptor. Isso aumenta a probabilidade de decodificação correta.

EDGE pode transportar uma largura de banda de até 236 kbit / s (com latência ponta a ponta de menos de 150 ms) para 4 timeslots (máximo teórico é 473,6 kbit / s para 8 timeslots) no modo de pacote. Isso significa que ele pode lidar com quatro vezes mais tráfego do que o GPRS padrão. EDGE atende aos requisitos da International Telecommunication Union para uma rede 3G e foi aceita pela ITU como parte da família IMT-2000 de padrões 3G. Também melhora o modo de dados do circuito denominado HSCSD , aumentando a taxa de dados deste serviço.

Modulação EDGE e esquema de codificação (MCS)

O processo de codificação de canal em GPRS, bem como EGPRS / EDGE consiste em duas etapas: primeiro, um código cíclico é usado para adicionar bits de paridade, que também são referidos como Block Check Sequence, seguido pela codificação com um código convolucional possivelmente perfurado . No GPRS, os Esquemas de Codificação CS-1 a CS-4 especificam o número de bits de paridade gerados pelo código cíclico e a taxa de punção do código convolucional. Nos esquemas de codificação GPRS CS-1 a CS-3, o código convolucional tem uma taxa 1/2, ou seja, cada bit de entrada é convertido em dois bits codificados. Nos esquemas de codificação CS-2 e CS-3, a saída do código convolucional é perfurada para atingir a taxa de código desejada. No Esquema de Codificação GPRS CS-4, nenhuma codificação convolucional é aplicada.

Em EGPRS / EDGE, os Esquemas de Modulação e Codificação MCS-1 a MCS-9 tomam o lugar dos Esquemas de Codificação de GPRS e, adicionalmente, especificam qual esquema de modulação é usado, GMSK ou 8PSK. MCS-1 a MCS-4 usam GMSK e têm desempenho semelhante (mas não igual) ao GPRS, enquanto MCS-5 a MCS-9 usam 8PSK. Em todos os Esquemas de Modulação e Codificação EGPRS, um código convolucional de taxa 1/3 é usado e a punção é usada para atingir a taxa de código desejada. Em contraste com GPRS, os cabeçalhos Radio Link Control (RLC) e Media Access Control (MAC) e os dados de carga são codificados separadamente em EGPRS. Os cabeçalhos são codificados de forma mais robusta do que os dados.


Esquema de codificação GPRS
Taxa de bits incluindo sobrecarga RLC / MAC
(kbit / s / slot)
Taxa de bits excluindo sobrecarga RLC / MAC
(kbit / s / slot)
Modulação Taxa de código
CS-1 9,20 8,00 GMSK 1/2
CS-2 13,55 12,00 GMSK ≈2 / 3
CS-3 15,75 14,40 GMSK ≈3 / 4
CS-4 21,55 20,00 GMSK 1

Esquema de Modulação e Codificação EDGE (MCS)
Taxa de bits incluindo sobrecarga RLC / MAC
(kbit / s / slot)
Taxa de bits excluindo sobrecarga RLC / MAC
(kbit / s / slot)
Modulação
Taxa de código de dados

Taxa de código de cabeçalho
MCS-1 9,20 8,00 GMSK ≈0,53 ≈0,53
MCS-2 11,60 10,40 GMSK ≈0,66 ≈0,53
MCS-3 15,20 14,80 GMSK ≈0,85 ≈0,53
MCS-4 18,00 16,80 GMSK 1 ≈0,53
MCS-5 22,80 21,60 8PSK ≈0,37 1/3
MCS-6 30,00 28,80 8PSK ≈0,49 1/3
MCS-7 45,20 44,00 8PSK ≈0,76 ≈0,39
MCS-8 54,80 53,60 8PSK ≈0,92 ≈0,39
MCS-9 59,60 58,40 8PSK 1 ≈0,39

EDGE evoluído

O Evolved EDGE , também chamado de EDGE Evolution, é uma extensão do padrão de telefonia móvel GSM , que melhora o EDGE de várias maneiras. As latências são reduzidas diminuindo o intervalo de tempo de transmissão pela metade (de 20 ms para 10 ms). As taxas de bits são aumentadas em até 1 Mbit / s de largura de banda de pico e latências em até 80 ms usando portadora dupla, taxa de símbolo mais alta e modulação de ordem superior (32QAM e 16QAM em vez de 8PSK) e códigos turbo para melhorar a correção de erros. Isso resulta em velocidades de downlink no mundo real de até 600 kbit / s. Além disso, a qualidade do sinal é melhorada usando antenas duplas, melhorando as taxas de bits médias e a eficiência do espectro.

A principal intenção de aumentar o throughput EDGE existente é que muitas operadoras gostariam de atualizar sua infraestrutura existente em vez de investir em uma nova infraestrutura de rede. As operadoras de telefonia móvel investiram bilhões em redes GSM, muitas das quais já são capazes de suportar velocidades de dados EDGE de até 236,8 kbit / s. Com uma atualização de software e um novo dispositivo compatível com Evolved EDGE (como um smartphone Evolved EDGE ) para o usuário, essas taxas de dados podem ser aumentadas para velocidades próximas de 1 Mbit / s (ou seja, 98,6 kbit / s por timeslot para 32QAM). Muitos provedores de serviço podem não investir em uma tecnologia completamente nova, como as redes 3G .

Uma considerável pesquisa e desenvolvimento aconteceram em todo o mundo para esta nova tecnologia. Um teste bem-sucedido pela Nokia Siemens e "uma das operadoras líderes da China" foi alcançado em um ambiente ao vivo. Com a introdução de tecnologias sem fio mais avançadas como UMTS e LTE, que também se concentram em uma camada de cobertura de rede em baixas frequências e a próxima eliminação e desligamento de redes móveis 2G , é muito improvável que o Evolved EDGE venha a ver qualquer implantação em redes ao vivo. Até agora (em 2016) não existem redes comerciais que suportem o padrão Evolved EDGE (3GPP Rel-7).

Tecnologia

Latência Reduzida

Com o Evolved EDGE vêm três recursos principais projetados para reduzir a latência na interface aérea.

Em EDGE, um único bloco de dados RLC (variando de 23 a 148 bytes de dados) é transmitido em quatro quadros, usando um único intervalo de tempo. Em média, isso requer 20 ms para uma transmissão unilateral. No esquema RTTI, um bloco de dados é transmitido por dois quadros em dois intervalos de tempo, reduzindo a latência da interface aérea para 10 ms.

Além disso, a Latência reduzida também implica o suporte de ACK / NACK (PAN) apoiado por Piggy , no qual um bitmap de blocos não recebidos é incluído nos blocos de dados normais. Usando o campo PAN, o receptor pode relatar blocos de dados perdidos imediatamente, ao invés de esperar para enviar uma mensagem PAN dedicada.

Um aprimoramento final é o modo RLC não persistente. Com EDGE, a interface RLC pode operar no modo confirmado ou no modo não confirmado. No modo não reconhecido, não há retransmissão de blocos de dados perdidos, portanto, um único bloco corrompido faria com que um pacote IP de camada superior inteiro fosse perdido. Com o modo não persistente, um bloco de dados RLC pode ser retransmitido se tiver menos de uma certa idade. Quando esse tempo expira, ele é considerado perdido e os blocos de dados subsequentes podem ser encaminhados para as camadas superiores.

Downlink Dual Carrier

Com o Downlink Dual Carrier, o dispositivo portátil é capaz de receber em dois canais de frequência diferentes ao mesmo tempo, dobrando a taxa de transferência do downlink. Além disso, se o segundo receptor estiver presente, o portátil será capaz de receber em um timeslot adicional no modo de portadora única, porque pode sobrepor a sintonia de um receptor com outras tarefas.

Esquemas de modulação superior

A taxa de transferência de uplink e downlink é melhorada usando 16 ou 32 QAM (modulação de amplitude em quadratura), juntamente com códigos turbo e taxas de símbolo mais altas.

Redes

A Global mobile Supplier Association (GSA) afirma que, em maio de 2013, havia 604 redes GSM / EDGE em 213 países, de um total de 606 compromissos de operadoras de rede móvel em 213 países.

Veja também

Referências

links externos