Наследник GPRS

Передача данных посредством мобильного телефона (читай — мобильный доступ в интернет) приобретает все большую популярность. Новые сервисы, растущие аппетиты, новые технологии. Еще вчера все говорили о WAP и GPRS, изредка заикаясь о столь далеких для нас сетях 3G, а уже сегодня реальностью в России стала новая технология — EDGE.

До EDGE
Пробежимся «галопом по Европам» по способам доступа в интернет с сотового телефона. Их несколько: с помощью WAP (Wireless Application Protocol, протокол беспроводной связи), с помощью встроенного в телефон модема и, наконец, посредством протокола GPRS.
Используя WAP, можно прямо с «трубки» работать с электронной почтой и специальными сайтами в WAP-формате. Не густо!
Имея телефон со встроенным модемом, можно подключить его к компьютеру (например, через инфракрасный порт) и выйти в «обычный» интернет. Правда, сотовая связь стандарта GSM обеспечивает передачу данных со скоростью всего 9.6 Кбит/с, что, согласитесь, небыстро. К тому же, такой способ приводит к полному занятию канала сотовой связи, что выливается в поминутную тарификацию. Связь получается стабильная, зато медленная и дорогая.
Проблему решила очередная технология — GPRS (General Packet Radio Service — услуга пакетной передачи данных по радиоканалу), призванная повысить скорости передачи данных через действующие GSM-сети (в теории — до 171.2 Кбит/с, на деле — около 115.2 Кбит/с) и обеспечить режим «постоянного подключения» абонентов. При этом оплачивается лишь трафик, а не время, проведенное в Сети. Достигается это путем рационального распределения радиочастотного ресурса: пакеты данных передаются одновременно по нескольким каналам в паузах между передачей речи. Ни один канал не занимается под передачу данных целиком, а реальная скорость меняется в зависимости от числа свободных каналов. Поскольку в стандарте GSM число каналов равно восьми, то в идеале (если все каналы свободны), скорость передачи информации возрастает в восемь раз! Отсюда и приведенные выше высокие скорости. «Постоянное подключение» абонентов достигается следующим способом: телефон по окончании сеанса обмена информацией освобождает канал, но аппаратура оператора сотовой сети «помнит» о том, что этот абонент находится на связи, и вновь выделяет ему ресурсы радиоканала при необходимости обмена информацией. Не забывайте о том, что пользоваться услугой можно лишь в том случае, если ваш телефон поддерживает функцию GPRS.

Собственно EDGE
Следующим этапом развития технологии GPRS стала технология EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution, повышенная скорость передачи данных для глобальной эволюции), позволяющая достичь скоростей передачи данных до 384 Кбит/с (48 Кбит/с на канал). Технология была предложена в 1997 году и зафиксирована в версии GSM Rel. 99. В целях совместимости аппаратуры EDGE и GSM/GPRS структура фрейма EDGE идентична структуре фрейма GSM (8 посылок на кадр, то есть те же 8 каналов), используется тот же частотный диапазон и несущая. Использующийся в EDGE формат пакета полностью идентичен аналогичному пакету в TDMA (метод множественного доступа с временным разделением каналов, используется в GSM). Структура блока и механизм повторной передачи в стандарте EDGE аналогичны принятым для сетей GPRS. При этом блок радиоинтерфейса должен автоматически распознавать тип модуляции в канале и подстраиваться под заданный режим (GPRS/EDGE). Учитывая все это, операторам требуется провести лишь некоторые изменения в сетевом оборудовании: модернизировать интерфейс Abis (связь контроллера базовых станций и непосредственно базовой станции) и его программное обеспечение, а также дополнить базовую станцию модулем радиоинтерфейса, поддерживающим EDGE. Плюс для контроллера базовой станции необходимы обновленное ПО и дополнительная аппаратура.
Высокая скорость передачи данных в технологии EDGE достигается за счет использования линейной восьмипозиционной фазовой модуляции (8PSK, eight-phase shift keying) вместо гауссовой манипуляции с минимальным сдвигом (GMSK, Gaussian minimum shift keying), принятой для технологии GPRS (рис.1). Если эти графики и слова вроде «модуляция» мало о чем говорят вам, скажем проще. Раньше (в GPRS), устройство, приняв некоторый символ, «с помощью диаграммы» (то бишь используя соответствующий ей алгоритм) определяло, что было передано — 1 или 0. В EDGE, приняв символ, устройство получает (опять же, «с помощью диаграммы») не один бит информации, а целую последовательность из трех бит. Последовательностей таких, как можно догадаться, в природе всего 8, и на диаграмме все они представлены. Таким образом, удалось увеличить число бит на символ до трех, повысив тем самым скорость передачи информации! Конечно, может возникнуть вопрос — а почему именно три бита на символ, а не четыре, пять и так далее? Все просто — в теории можно наставить сколь угодно много точек на диаграмме и получить фантастические скорости, однако в реальном мире все упирается в различного рода помехи. Поэтому отличить близкостоящие точки на диаграмме становится сложно и возрастает количество ошибок, что, конечно, совсем не способствует росту скорости. Так что тише едешь — дальше будешь.

edge1

Таким образом, скорость передачи информации выросла до 48 Кбит/с (предел — 59.2 Кбит/с) на один временной слот (канал), суммарная же скорость (при условия использования всех 8 каналов) составляет 384 Кбит/с (предел — 473 Кбит/с, хотя некоторые источники обещают аж 520 Кбит/с за счет использования принципиально нового оборудования). Средняя же скорость передачи данных составляет около 130-180 Кбит/с. А благодаря новым схемотехническим решениям в стандарте EDGE в ряде случаев, не меняя расположения базовых станций, удается улучшить покрытие поверхности Земли.
Однако, какую модуляцию не используй, от ошибок не убежишь — приходится бороться. В EDGE, как и в GPRS, применяется адаптивная настройка канала в зависимости от отношения сигнал/шум. Используются девять уровней кодирования (см. таблицу 1). Каждый раз, когда при декодировании блока данных обнаруживается ошибка, происходит смена режима кодирования. Следующий блок передается с более высокой помехозащищенностью, что отрицательно сказывается на скорости в канале, так как за все надо платить. В данном случае — скоростью за надежность.
Как видно из таблицы 1, в GPRS и EDGE используются разные схемы кодирования и модуляции (MCS, Modulation and coding schemes): для GPRS это MCS1-MCS4 с использованием GMSK, а в EDGE, соответственно, MCS5-MCS9 с использованием 8PSK. Также в EDGE реализован метод «повышенной избыточности». Его суть в том, что искаженный блок запоминается, а затем сравнивается с повторно принятым блоком (в GPRS искаженный блок удаляется). При существенном искажении изменяется, как уже было сказано выше, и схема кодирования. Однако переход происходит не со «ступеньки на ступеньку», а лишь внутри группы, которых, как следует из таблицы 1, всего три: А, В и С.

табл1

Внедрение
Технологию EDGE нельзя назвать просто расширением или дополнением к GSM. Это, как и GPRS, промежуточный этап миграции к 3G-сетям, поэтому их часто назы­вают переходными технологиями поколения 2.5G. Сейчас технология EDGE внедрена уже более чем в 32 сотовых сетях мира, а в планах — внедрение еще 106 операторов сотовой связи в 64-х странах, в том числе в России. На сайте www.gsm­world.com представлена карта покрытия мира сетями с поддержкой EDGE (рис. 2), где точками обозначены действующие узлы, а цветом закрашены зоны тех самых 64-х стран. Что интересно, Россия не закрашена. Ошибочка вышла (но об этом после).

edge2

Чипсеты EDGE сегодня выпускают многие компании: Analog Devices, Philips, Renesas, RF Micro Devices, Sony и другие. Соответственно, выпускаются и новые телефоны. Всего существует более 30 моделей сотовых телефонов, способных работать с использованием технологии EDGE. Можно упомянуть такие модели, как Sony Ericsson Z500, Motorola T725, а также Nokia 7700/7200/6820/6810/6620/6200/6230/5140/3200 (на рис. 3 — Nokia 6600).

nokia6600

EDGE в России
Еще в октябре, на выставке “Инфоком-2004”, компания Ericsson продемонстрировала достоинства технологии EDGE с помощью “живой” сети, покрытие которой в выставочном павильоне было организовано за счет активации функциональности EDGE в базовой станции GSM-сети оператора “МегаФон-Москва”. Однако «пионером» EDGE в России стал не “МегаФон”, а “Би Лайн GSM”, объявивший 6 декабря о первом в России коммерческом запуске услуги EDGE. Что интересно, произошло это не в столице, а в Вологде. Объясняется это тем, что уже в момент запуска вологодской сети она была на 100% охвачена EDGE, да и добиться получения разрешительных документов на коммерческую эксплуатацию со стороны местного «Росвязьнадзора» там было легче. Доступ к EDGE есть у всех абонентов сети «Би Лайн GSM» в Вологодской области, которые подписаны на «Пакет GPRS-услуг», поскольку тарификация для EDGE пока что находится в разработке. В дальнейших планах «Би Лайн GSM» — запуск EDGE еще в нескольких городах Центрального, Северо-Западного, Приволжского и Уральского регионов. Компания утверждает, что более 80% базовых станций национальной сети «Би Лайн GSM» готовы к EDGE, а еще в мае этого года компания завершила тестирование этой технологии со своими ключевыми поставщиками сетевого оборудования — Alcatel, Nokia и Ericsson. По результатам тестовых испытаний, скорость передачи данных с использованием новой технологии в среднем до трех раз превышала аналогичные показатели GPRS, что и требовалось доказать.
Конкуренты, конечно, также не дремлют. О внедрении EDGE в 2005-м уже заявили «Мобильные ТелеСистемы», «МегаФон» и «СМАРТС». К началу 2006 года, думается, технологией будет охвачен весь Северо-Запад, и введен ряд абсолютно новых услуг. Словом, ждать осталось всего лишь чуть.

Использованы материалы сайтов www.3dnews.ru, www.amobile.ru, www.gsmsoft.ru, piterfon.ru/news, www.winsov.ru, www.price.od.ua, www.ericsson.com, www.gsmworld.com/technology/edge.
Все об EDGE: www.gsmworld.com/technology/edge.


Рекомендуем почитать: