GSM Evrimi İçin Geliştirilmiş Veri Hızları - Enhanced Data rates for GSM Evolution

Android tabanlı bir akıllı telefondaki bildirim çubuğunda gösterilen KENAR işareti.

GSM Evrimi için Gelişmiş Veri hızları ( EDGE ) ( Geliştirilmiş GPRS ( EGPRS ), IMT Tek Taşıyıcı ( IMT-SC ) veya Global Evrim için Gelişmiş Veri hızları olarak da bilinir ) bir dijital cep telefonu teknolojisidir ve gelişmiş veri iletim hızlarına izin verir. GSM'in geriye dönük uyumlu uzantısı . KENAR önceden 3G radyo teknolojisi olarak kabul edilir ve bir parçasıdır ITU 'ın 3G tanımı. EDGE, 2003'ten başlayarak GSM şebekelerinde konuşlandırıldı – başlangıçta Amerika Birleşik Devletleri'nde Cingular (şimdi AT&T ) tarafından.

EDGE, GSM ailesinin bir parçası olarak 3GPP tarafından da standartlaştırılmıştır . Digital AMPS ağ spektrumunun bir bölümünde kullanım için Compact-EDGE adı verilen bir varyant geliştirilmiştir .

Verileri kodlamak ve iletmek için karmaşık yöntemlerin tanıtılmasıyla EDGE, radyo kanalı başına daha yüksek bit hızları sağlayarak, sıradan bir GSM/GPRS bağlantısına kıyasla kapasite ve performansta üç kat artış sağlar.

EDGE, İnternet bağlantısı gibi herhangi bir paket anahtarlamalı uygulama için kullanılabilir .

Gelişmiş EDGE, örneğin Yüksek Hızlı Paket Erişimini ( HSPA ) tamamlamak için azaltılmış gecikme süresi ve iki katından fazla performans sağlayan 3GPP standardının Sürüm 7'sinde devam ediyor . 1 Mbit/s'ye kadar tepe bit hızları ve 400 kbit/s'lik tipik bit hızları beklenebilir.

teknoloji

EDGE/EGPRS, 2.5G GSM/GPRS ağları için civatalı bir geliştirme olarak uygulanmakta ve mevcut GSM operatörlerinin buna yükseltmesini kolaylaştırmaktadır. EDGE, GPRS'nin bir üst kümesidir ve taşıyıcının gerekli yükseltmeyi yapması koşuluyla, üzerinde GPRS dağıtılmış herhangi bir ağda çalışabilir. EDGE, GSM çekirdek ağlarında herhangi bir donanım veya yazılım değişikliği yapılmasını gerektirmez. EDGE uyumlu alıcı-verici birimleri kurulmalı ve EDGE'yi desteklemek için baz istasyonu alt sistemi yükseltilmelidir. Operatörde zaten bu mevcutsa, ki bu genellikle günümüzde olduğu gibi, isteğe bağlı bir yazılım özelliği etkinleştirilerek ağ EDGE'ye yükseltilebilir. Bugün EDGE, hem GSM hem de WCDMA / HSPA için tüm büyük çip satıcıları tarafından desteklenmektedir .

İletim teknikleri

Ek olarak , Gaussian minimum kaydırmalı anahtarlama (GMSK), EDGE kullanımları daha yüksek dereceden PSK / 8 faz kayması anahtarlama dokuz modülasyon ve kodlama şeması üst beş (8PSK). EDGE, taşıyıcı fazdaki her değişiklik için 3 bitlik bir kelime üretir. Bu, GSM tarafından sunulan brüt veri hızını etkili bir şekilde üç katına çıkarır. EDGE, GPRS gibi , modülasyon ve kodlama şemasını (MCS) radyo kanalının kalitesine ve dolayısıyla veri iletiminin bit hızına ve sağlamlığına göre uyarlayan bir hız uyarlama algoritması kullanır. GPRS'de bulunmayan yeni bir teknoloji olan Artımlı Artıklık , bozulan paketleri yeniden iletmek yerine, alıcıda birleştirilmek üzere daha fazla artıklık bilgisi gönderir. Bu, doğru kod çözme olasılığını artırır.

EDGE, paket modunda 4 zaman dilimi için (teorik maksimum 8 zaman dilimi için 473.6 kbit/s'dir) 236 kbit/s'ye kadar (uçtan uca gecikme süresi 150 ms'den az) kadar bir bant genişliği taşıyabilir . Bu, standart GPRS'den dört kat daha fazla trafiği işleyebileceği anlamına gelir. EDGE, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği'nin bir 3G ağı gereksinimini karşılamaktadır ve ITU tarafından IMT-2000 3G standartları ailesinin bir parçası olarak kabul edilmiştir . Ayrıca HSCSD adı verilen devre veri modunu geliştirerek bu hizmetin veri hızını artırır .

EDGE modülasyonu ve kodlama şeması (MCS)

GPRS ve EGPRS/EDGE'deki kanal kodlama işlemi iki adımdan oluşur: ilk olarak, eşlik bitlerini eklemek için döngüsel bir kod kullanılır ve bunlara Blok Kontrol Sırası da denir, ardından muhtemelen delinmiş bir evrişimli kodla kodlama yapılır . GPRS'de, CS-1 ila CS-4 Kodlama Şemaları, döngüsel kod tarafından üretilen eşlik bitlerinin sayısını ve evrişimli kodun delme oranını belirtir. GPRS Kodlama Şemaları CS-1 ila CS-3'te, evrişimli kod 1/2 oranındadır, yani her giriş biti iki kodlu bite dönüştürülür. Kodlama Şemaları CS-2 ve CS-3'te, istenen kod oranını elde etmek için evrişimli kodun çıktısı delinir . GPRS Kodlama Şeması CS-4'te evrişimli kodlama uygulanmaz.

EGPRS/EDGE'de, Modülasyon ve Kodlama Şemaları MCS-1 ila MCS-9, GPRS'nin Kodlama Şemalarının yerini alır ve ayrıca hangi modülasyon şemasının, GMSK veya 8PSK kullanıldığını belirtir. MCS-1'den MCS-4'e kadar GMSK'yı kullanır ve GPRS'ye benzer (ancak eşit olmayan) performansa sahiptir, MCS-5'ten MCS-9'a kadar ise 8PSK kullanır. Tüm EGPRS Modülasyon ve Kodlama Şemalarında, 1/3 oranında evrişimli bir kod kullanılır ve istenen kod hızına ulaşmak için delme kullanılır. GPRS'nin aksine, Radyo Bağlantı Kontrolü (RLC) ve Medya Erişim Kontrolü (MAC) başlıkları ve yük verileri EGPRS'de ayrı olarak kodlanır. Başlıklar verilerden daha sağlam kodlanmıştır.

GPRS
Kodlama şeması
RLC/MAC ek yükü dahil bit hızı
(kbit/s/slot)
RLC/MAC ek yükü hariç bit hızı
(kbit/s/slot)
Modülasyon kod oranı
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
EDGE Modülasyon ve Kodlama
Şeması (MCS)
RLC/MAC ek yükü dahil bit hızı
(kbit/s/slot)
RLC/MAC ek yükü hariç bit hızı
(kbit/s/slot)
Modülasyon Veri
kodu oranı
Başlık
kodu oranı
MC-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

Gelişmiş KENAR

EDGE Evolution olarak da adlandırılan Evolved EDGE , EDGE'yi çeşitli şekillerde geliştiren GSM mobil telefon standardının cıvatalı bir uzantısıdır . Gecikmeler, İletim Zaman Aralığı yarıya indirilerek (20 ms'den 10 ms'ye) azaltılır . Çift taşıyıcı, daha yüksek sembol hızı ve daha yüksek dereceli modülasyon (8PSK yerine 32QAM ve 16QAM) ve hata düzeltmeyi iyileştirmek için turbo kodları kullanılarak bit hızları 1 Mbit/s tepe bant genişliğine ve gecikme süreleri 80 ms'ye kadar artırılır . Bu, 600 kbit/sn'ye kadar gerçek dünya aşağı bağlantı hızlarıyla sonuçlanır. Ayrıca sinyal kalitesi, ortalama bit hızlarını ve spektrum verimliliğini artıran çift antenler kullanılarak iyileştirilir.

Mevcut EDGE verimini artırmanın temel amacı, birçok operatörün yeni ağ altyapısına yatırım yapmak yerine mevcut altyapısını yükseltmek istemesidir. Mobil operatörler, birçoğu zaten 236,8 kbit/s'ye kadar EDGE veri hızlarını destekleyebilen GSM şebekelerine milyarlarca yatırım yaptı. Kullanıcı için bir yazılım yükseltmesi ve Evolved EDGE ile uyumlu yeni bir cihaz (Evolved EDGE akıllı telefon gibi ) ile bu veri hızları 1 Mbit/s'ye (yani 32QAM için zaman aralığı başına 98.6 kbit/s) yaklaşan hızlara yükseltilebilir. Birçok servis sağlayıcı, 3G ağları gibi tamamen yeni bir teknolojiye yatırım yapmayabilir .

Bu yeni teknoloji için dünya çapında önemli araştırma ve geliştirmeler yapıldı. Nokia Siemens ve "Çin'in önde gelen operatörlerinden biri" tarafından canlı bir ortamda başarılı bir deneme gerçekleştirildi. Aynı zamanda düşük frekanslarda bir ağ kapsama katmanına odaklanan UMTS ve LTE gibi daha gelişmiş kablosuz teknolojilerin tanıtımı ve yakında 2G mobil ağların aşamalı olarak kullanımdan kaldırılması ve kapatılmasıyla, Evolved EDGE'nin herhangi bir dağıtım görme olasılığı çok düşüktür. canlı ağlar. Şimdiye kadar (2016 itibariyle) Evolved EDGE standardını (3GPP Rel-7) destekleyen hiçbir ticari ağ bulunmamaktadır .

teknoloji

Azaltılmış Gecikme

Evolved EDGE ile, hava arayüzü üzerinden gecikmeyi azaltmak için tasarlanmış üç ana özellik gelir.

EDGE'de, tek bir RLC veri bloğu (23 ila 148 bayt veri aralığında), tek bir zaman aralığı kullanılarak dört çerçeve üzerinden iletilir. Ortalama olarak, bu, tek yönlü iletim için 20 ms gerektirir. RTTI şeması altında, bir veri bloğu iki çerçeve üzerinden iki zaman diliminde iletilir ve hava arayüzünün gecikme süresi 10 ms'ye düşürülür.

Ek olarak, Azaltılmış Gecikme , normal veri bloklarına dahil edilmeyen blokların bir bitmap'inin bulunduğu Piggy-backed ACK / NACK (PAN) desteğini de ifade eder . PAN alanını kullanarak, alıcı, özel bir PAN mesajı göndermeyi beklemek yerine, eksik veri bloklarını hemen bildirebilir.

Son bir geliştirme, RLC-kalıcı olmayan moddur. EDGE ile, RLC arayüzü onaylanmış modda veya onaylanmamış modda çalışabilir. Onaylanmamış modda, eksik veri bloklarının yeniden iletimi yoktur, bu nedenle tek bir bozuk blok, tüm üst katman IP paketinin kaybolmasına neden olur. Kalıcı olmayan modda, belirli bir yaştan küçükse bir RLC veri bloğu yeniden iletilebilir. Bu süre sona erdiğinde, kayıp olarak kabul edilir ve sonraki veri blokları daha sonra üst katmanlara iletilebilir.

Downlink Çift Taşıyıcı

Downlink Dual Carrier ile, elde taşınır cihaz aynı anda iki farklı frekans kanalından alım yapabilir ve aşağı bağlantı verimini ikiye katlar. Ek olarak, ikinci alıcı mevcutsa, elde taşınır cihaz tek taşıyıcı modunda ek bir zaman diliminde alabilir, çünkü bir alıcının ayarlanmasını diğer görevlerle örtüşebilir.

Daha Yüksek Modülasyon Şemaları

Hem yukarı bağlantı hem de aşağı bağlantı verimi, turbo kodları ve daha yüksek sembol oranlarıyla birlikte 16 veya 32 QAM (Dörtlü Genlik Modülasyonu) kullanılarak iyileştirilir.

Ağlar

Küresel Mobil Tedarikçiler Derneği (GSA), Mayıs 2013 itibariyle, 213 ülkede toplam 606 mobil şebeke operatörü taahhütünden 213 ülkede 604 GSM/EDGE şebekesi olduğunu belirtmektedir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar