什么是EDGE,什么是EGPRS

一、EDGE技術簡述

　　EDGE是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的縮寫，即增強型數據速率GSM演進技術。EDGE是一種從GSM到3G的過渡技術，它主要是在GSM系統中采用了一種新的調制方法，即最先進的多時隙操 作和8PSK調制技術。由于8PSK可將現有GSM網絡采用的GMSK調制技術的信號空間從2擴展到8，從而使每個符號所包含的信息是原來的4倍。

　　之所以稱EDGE為GPRS到第三代移動通信的過渡性技術方案，主要原因是這種技術 能夠充分利用現有的GSM資源。因為它除了采用現有的GSM頻率外，同時還利用了大部分現有的GSM設備，而只需對網絡軟件及硬件做一些較小的改動，就能 夠使運營商向移動用戶提供諸如互聯網瀏覽、視頻電話會議和高速電子郵件傳輸等無線多媒體服務，即在第三代移動網絡商業化之前提前為用戶提供個人多媒體通信 業務。由于EDGE是一種介于現有的第二代移動網絡與第三代移動網絡之間的過渡技術，因此也有人稱它為"二代半"技術。EDGE還能夠與以后的WCDMA 制式共存，這也正是其所具有的彈性優勢。 EDGE技術主要影響現有GSM網絡的無線訪問部分，即收發基站(BTS)和GSM 中的基站控制器(BSC)，而對基于電路交換和分組交換的應用和接口并沒有太大的影響。因此，網絡運營商可最大限度地利用現有的無線網絡設備，只需少量的 投資就可以部署EDGE，并且通過移動交換中心(MSC)和服務GPRS支持節點(SGSN)還可以保留使用現有的網絡接口。事實上，EDGE改進了這些 現有GSM應用的性能和效率并且為將來的寬帶服務提供了可能。-EDGE技術有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動數據標準，它的最高速率可達 384kbit/s，在一定程度上節約了網絡投資，可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。從長遠觀點看，它將會逐步取代GPRS成為與第三代移動通 信系統最接近的一項技術。

二、EDGE技術的定位

??? GSM和TDMA/136現在是全球通用的第二代蜂窩移動通信標準。當前有100多個國家的1億多人采用GSM，有近100個國家的約9500萬用戶采用TDMA/136系統家族（包括ELA-553和IS-54）服務。作為介于現有第二代移動通信系統與第三代移動通信系統之間的一種過渡性數據通信技術，EDGE(EnhancedDatarate for GSM Evolution)技術能夠大大提高現有GSM網絡的數據服務速率。但要想充分發揮EDGE的速率優勢，運營商必須要對現有的GSM系統結構和所有設備進行修改。

　　EDGE的技術不同于GSM的優勢在于： (1).? 8 PSK空中接口模式 (2).增強型的AMR編碼方式 (3).MCS1~9九種信道編碼方式 (4).鏈路自適應 (5).遞增冗余傳輸 (6).RLC窗口大小自動調整

三、出現的背景

　　語音通信是第二代移動系統的主要服務，最近幾年，移動通信設備則在大大增強對數據通信的支持能力，一些標準的移動通信設備當前可以提供速率達9.6kbps的數據服務。但是這樣低的數據通信速率顯然無法滿足移動設備多媒體數據通信的需求，因此，廠商們紛紛在開發新的、速率更快的移動數據通信技術，其中最典型的就是GPRS（通用分組無線服務）、HSCSD（高速率電路交換數據）和EDGE。

　　這三種技術都能夠不同程度地解決更高數據速率的需求問題。HSCSD引進了多時隙的概念，HSCSD和GPRS技術都是一種面向非連接的技術，用戶只有真正在收發數據時才需要保持對網絡的連接，因此大大提高了無線資源的利用率。除此之外，許多新的核心網絡組件產品將使未來的移動通信產品可以直接訪問Internet/Intranet。

　　HSCSD和GPRS通過多時隙操作實現了較高的比特速率。但是因為這些技術是基于高斯最小移頻鍵控（GMSK）調制技術的，因此每個時隙能夠得到的速率提高是有限的。為此，許多效率更高的調制方案紛紛出臺，例如在TDMA/136+中，多時隙操作和新的調制方案8PSK（基于30kHz的載波帶寬）的結合將使數據率提高大約4倍。

　　第三代無線通信IMT-2000的優勢主要在于能夠使用寬帶服務，大大改進目前在GSM和TDMA/136上提供的標準化服務。第三代移動通信系統將提供384kbps的廣域數據通信服務和大約2Mbps的局域數據通信服務。新的用于碼分多址訪問（W-CDMA）的2GHz頻段已經得到了ETSI、無線電工業與廣播協會(ARIB)的支持。W-CDMA將包括IMT-2000設備所需要的所有功能。然而，向更高的數據率發展并不僅限于新的2GHz頻段，EDGE技術也能夠讓使用800、900、1800、1900MHz頻段的網絡提供第三代移動通信網絡的部分功能。

　　在此基礎上，Ericsson公司于1997年第一次向ETSI提出了EDGE的概念。同年，ETSI批準了EDGE的可行性研究，這對以后EDGE的發展鋪平了道路。盡管EDGE仍然使用了GSM載波帶寬和時隙結構，但它也能夠用于其他的蜂窩通信系統。EDGE可以被視為一個提供高比特率、并且因此促進蜂窩移動系統向第三代功能演進的、有效的通用無線接口技術。在此基礎上，統一無線通信論壇（UWCC）評估了用于TDMA/136的EDGE技術，并且于1998年1月批準了該技術。

　　在現有的GSM網絡中引進EDGE技術必然會對現有的網絡結構和移動通信設備帶來影響。要使EDGE易于被網絡運營商接受和推廣，EDGE必須將它現有的網絡結構的影響降到最低，并且EDGE系統應該允許運營商再次利用現有的基站設備。此外，使用EDGE，運營商應該不需要修改它們的無線網絡規劃，而且EDGE的引入也不能影響移動通信的質量。

　　EDGE主要影響網絡的無線訪問部分收發基站（BTS）、GSM中的基站控制器（BSC）以及TDMA中的基站（BS），但是對基于電路交換和分組交換訪問的應用和接口并沒有不良影響。通過移動交換中心（MSC）和服務GPRS支持節點（SGSN）可以保留使用現有的網絡接口。事實上，EDGE改進了一些現有的GSM應用的性能和效率，為將來的寬帶服務提供了可能。

四、EDGE的技術特點

　　EDGE是一種能夠進一步提高移動數據業務傳輸速率和從GSM向3G過渡中的重要技術。它在接入業務和網絡建設方面所具有以下特性：

　　1.在接入業務性能
　　(1)帶寬得到明顯提高,單點接入速率峰值為2Mbit/s，單時隙信道的速率可達到48kbit/s，從而使移動數據業務的傳輸速率在峰值可以達到384kbit/s，這為移動多媒體業務的實現提供了基礎。
　　(2)更為精準的網絡層提供位置服務。
　　2.網絡建設方面的特點
　　(1)EDGE是一種調制編碼技術，它改變了空中接口的速率。
　　(2)EDGE的空中信道分配方式、TDMA的幀結構等空中接口特性與GSM相同。
　　(3)EDGE不改變GSM或GPRS網的結構，也不引入新的網絡單元，只是對BTS進行升級。
　　(4)核心網絡采用3層模型：業務應用層、通信控制層和通信連接層，各層之間的接口應是標準化的。采用層次化結構可以使呼叫控制與通信連接相對獨立，這可充分發揮分組交換網絡的優勢，使業務量與帶寬分配更緊密，尤其適應VoIP業務。
　　(5)引入了媒體網關(MGW)。MGW具有STP功能，可以在IP網中實現信令網的組建(需VPN支持)。此外，MGW既是GSM的電路交換業務與PSTN的接口，也是無線接入網(RAN)與3G核心網的接口。
　　(6)EDGE的速率高,現有的GSM網絡主要采用高斯最小移頻鍵控(GMSK)調 制技術，而EDGE采用了八進制移相鍵控(8PSK)調制，在移動環境中可以穩定達到384kbit/s，在靜止環境中甚至可以達到2Mbit/s,基本 上能夠滿足各種無線應用的需求。 (7)EDGE同時支持分組交換和電路交換兩種數據傳輸方式。它支持的分組數據服務 可以實現每時隙高達11.2kbit/s-69.2kbit/s的速率。EDGE可以用28.8kbit/s的速率支持電路交換服務，它支持對稱和非對稱 兩種數據傳輸，這對于移動設備上網是非常重要的。比如在EDGE系統中，用戶可以在下行鏈路中采用比上行鏈路更高的速率。

　　3.無線接口概覽

　　EDGE無線接口的主要作用是使當前的蜂窩通信系統可以獲得更高的數據通信速率。現有的GSM網絡主要采用GMSK調制技術，為以增加無線接口的總速率，在EDGE中引入了一個能夠提供高數據率的調制方案，即八進制移相鍵控(8PSK)調制。由于8PSK將GMSK的信號空間從2擴展到8，因此每個符號可以包括的信息是原來的4倍。8PSK的符號率保持在271kbps，每個時隙可以得到69.2kbps的總速率，并且仍然能夠完成GSM頻譜屏蔽。

　　EDGE規范的基本指導思想是盡可能多地利用現有的GSM數據服務類型，大大提高其數據通信速率。它定義了幾個信道編碼方案來確保各種信道環境的魯棒性，使用了鏈路自適應技術以實現編碼和調制方案之間的動態轉換。通過再次利用GPRS結構，分組數據服務可以實現每時隙高達11.2-69.2kbps的無線通信速率。EDGE通過使用一個高速每時隙28.8kbps的無線接口速率來支持電路交換服務。

　　在EDGE方案中，支持所有服務的多時隙通信得到的速率是單時隙通信的8倍，用于分組數據服務的峰值無線通信速率可高達554kbps。

　　(1)對無線接口設備的影響
　　EDGE對GSM網絡原有無線接口的修改將直接影響基站和移動終端的設計，人們必須采用新的終端和基站收發機才能收發使用EDGE調制的信息。
　　(2)對線性調制的影響
　　新的調制方案對功率放大器的線性提出了新的要求。與GMSK不同的是，8PSK并不具有一個固定的封裝。事實上，EDGE面臨的最大挑戰是創建一個成本經濟的發射機，同時完成GSM的頻譜屏蔽。

　　為了最大限度地利用現有的GSM網絡，EDGE收發機必須裝在一個為標準收發機設計的基站艙中，并且EDGE收發機必須在發射頻譜和熱分散方面可以被人們所接受。一般地，高性能的EDGE收發機在發射8PSK時可能需要減少它的平均發射功率，與GMSK相比，平均功率降低（SPD）在2-5dB之間。

　　如何設計低功率的收發機即微基站、室內或微微基站(picobase)和移動終端會帶來進一步的挑戰，比如在EDGE系統中就不能再使用針對非線性調制優化的發射機結構。

　　在連接移動終端的地方可以采取兩種調制方式。第一種是將GMSK傳輸用于上行鏈路，將8PSK用于下行鏈路。這樣上行鏈路的速率將限制在GPRS的范圍內，而EDGE的高速率將提供給下行鏈路使用。因為絕大多數服務對下行鏈路的速率要求都要比上行鏈路高，這種方案可以用一種最經濟的方式滿足移動終端的服務需求。第二種方式就是在上行鏈路和下行鏈路中都采取決8PSK方式進行傳輸。

　　現有的GSM標準定義了多種移動終端，例如從具有低復雜性的單時隙設備到具有高比特性的8時隙設備等。

　　(3)對總速率的影響

　　接口總速率越高，技術就越復雜，EDGE接口的高速率無法通過最理想的均衡器結構來處理，而只能考慮次理想的均衡器設計。根據模擬測試的結果，用于8PSK的最好的均衡器設計將只比標準的GSM均衡器稍微復雜一點。

　　增強的比特率（與標準的GPRS相比）還減少了在時間分布和移動終端速率方面的魯棒性。然而在絕大多數情況下，EDGE服務將被相對靜止的用戶使用，這意味著移動終端的高速移動和過度的時間分布是不可能的。另外，當移動速度和時間分布超出EDGE的能力時，還是需要使用GMSK調制的。

　　4.EDGE對網絡結構的影響

　　無線數據通信速度的提高對現有GSM網絡結構提出了新的要求。然而，EDGE系統對現有GSM核心網絡的影響非常有限，并且由于GPRS節點、SGSN和網關GPRS支持節點（GGSN）或多或少地獨立于用戶數據通信速率，因此EDGE將不需要部署新的硬件。

　　一個明顯的通信瓶頸是A-bis接口，它當前只能支持每信道時隙16kbps的速率。

　　而對于EDGE，每個信道的速率將超過64kbps，這要求為每個通信信道分配多個A-bis時隙。不過，A-bis接口16kbps的限制可以通過引入兩個GPRS編碼方案(CS3和CS4)來突破，它能夠提供每通信信道22.8kbps的速率。

　　對于基于GPRS的分組數據服務，其他的節點和接口已經能夠處理每時隙更高的比特率。對于電路交換服務而言，A-bis接口可以處理每個用戶64kbps的速率，因此在MSC中的修改將只會影響軟件部分，而不會涉及到原有的硬件設備。

　　(1)無線網絡規劃
　　一個決定EDGE能否取得成功的重要條件是應該能夠允許網絡運營商逐步引入EDGE。具有EDGE功能的收發機最早應該部署在最需要EDGE覆蓋的地方，以補充現有的標準GSM收發機，因此在一個相同的頻段，電路交換、GPRS和EDGE用戶服務將同時存在。為了將運營商的投資和成本降到最低，與EDGE相關的實現不應該要求對現有無線網絡規劃做廣泛修改，包括信元規劃、頻率規劃、功率級和其他信元參數的設置等。

　　(2)覆蓋范圍規劃

　　非透明無線鏈路協議（如包括自動重復請求APR的協議）的一個重要特點是較差的無線鏈路質量會導致更低的比特率。與語音通信不同的是，低載波-噪聲比并不會導致數據會話的丟失，而只會臨時地減少用戶通信速度。在GSM信元中不同的用戶間存在的載波干擾，一個EDGE信元將同時包括具有不同通信速率的用戶，在接近信元中心的地方通信速率高，在接近信元邊界的地方通信速率限制在標準GPRS的范圍內。

　　根據提供給國際標準化組織的測試結果，一個具有95%語音通信業務的EDGE系統將有30%的用戶獲得超過45Kbps的每時隙通信速率，而全部用戶的平均速率為34Kbps。假設APD是2dB，那么平均通信速率將減少到30Kbps。

　　在覆蓋范圍的問題上，如果網絡運營商能夠接受在信遠邊界只具有標準GPRS數據通信速率，那么現有的GSM站點已經提供了EDGE足夠使用的覆蓋范圍。對于一般需要持續比特率的透明數據服務來說，則必須使用鏈路自適應技術來分配滿足比特率和錯誤比特率（BER）需求時的時隙數量。
　　(3)頻率規劃

　　在絕大多數成熟的GSM網絡中，頻率的平均再使用次數在9-12之間，未來的移動通信系統將向著更低的頻率再使用方向發展。事實上，隨著跳頻技術的引進，多重再使用方式(MRP)和非連續傳輸（DTX）將頻率的再使用次數降到3是可行的，這就是說每3個基站就會發生頻率被重新使用的情況。

　　EDGE支持頻率再使用的這種發展趨勢。事實上，由于采用了鏈路自適應技術，EDGE可以被引入到任何頻率計劃，包括EDGE可以被引入到現有的GSM頻率規劃中，為未來更高速率的數據通信打下良好的基礎。

　　5.信道管理

　　引入EDGE以后，一個信元將包括兩類收發機：標準GSM收發機和EDGE收發機。信元中的每個物理信道（時隙）一般至少具有四種信道類型：
　　(1)、GSM語音和GSM電路交換數據（CSD）；
　　(2)、GPRS分組數據；
　　(3)、電路交換數據、增強電路交換數據（ECSD）和GSM語音；
??? (4)、EDGE分組數據（EGPRS），它允許同時為GPRS和EDGE用戶提供服務。

　　雖然標準的GSM收發機只支持上述信道類型1和2，但EDGE收發機支持上述所有4種類型。EDGE系統中的物理信道將根據終端能力和信元需求動態定義。例如，如果幾個語音用戶都是活動的，那么1類信道的數量就會增加，同時減少GPRS和EDGE信道。顯然，在EDGE系統中必須能夠實現上述4種信道的自動管理，否則將大大削弱EDGE系統的效率。

　　6.鏈路自適應

　　所謂鏈路自適應就是能夠自動選擇調制和編碼方案來適應無線鏈路質量的需求。EDGE標準支持的鏈路自適應動態選擇算法包括對下行鏈路質量的測量和報告、為上行鏈路選擇新的調制和編碼方法等。鏈路自適應意味著實現調制和編碼的完全自動化。通過增量冗余（混合II/IIIARP）改進ARP性能的可能性也正在研究中，這樣的方案可以減少在選擇調制時對使用鏈路自適應技術的需求。

　　7.功率控制

　　當前的GSM系統使用動態功率控制來增加系統中的均等性，擴大移動終端電池的壽命。類似的策略將被用于GPRS，盡管它們實際的信令過程是不同的，但EDGE對功率控制的支持被專家們認為是GSM/GPRS很類似。因此，網絡運營商在部署EDGE時只需要修改現有GSM/GPRS網絡的參數設置即可。

　　需要補充的是，因EDGE用戶可以從比標準GSM用戶高得多的載波-干擾比中得到益處，因此EDGE的功率控制參數設置與GSM/GPRS將是不同的。

五、EDGE的承載業務

　　EDGE的承載業務包括分組業務(非實時業務)和電路交換業務(實時業務)。這些業務的承載者包括如下兩種：
　　1.分組交換業務承載者
　　GPRS網絡能夠提供從移動臺到固定IP網的IP連接。對每個IP連接承載者，都定義了一個QoS參數空間，如優先權、可靠性、延時、最大和平均比特率等等。通過對這些參數進行不同的組合就定義了不同的承載者，以滿足不同應用的需要。
　　而對EDGE需要定義新的QoS參數空間。例如，對于移動速度為250km/h的移動臺，最大碼率為144kbit/s，對移動速度為100km/h的移動臺，其最大碼率為384kbit/s。此外,EDGE的平均比特率和延遲等級也與GPRS的不同。
　　由于不同應用、不同用戶的要求不同，因此EDGE必須能夠支持更多的QoS。
　　2.電路交換業務承載者
　　現有的GSM系統能夠支持透明和非透明業務。它定義了8種透明業務承載者，所提供的比特率范圍為9.6kbit/s～64kbit/s。
　　非透明業務承載者用無線鏈路協議來保證無差錯數據傳輸。對于這種情況，有8種承載者，所提供的比特率為4.8kbit/s～57.6kbit/s。實際的用戶數據比特率隨信道質量而變化。
　　Tcs-1通過占用2個時隙來實現。而同樣的業務，標準GSM系統用 TCH/F14.4需要占用4個時隙。
　　可見，EDGE的電路交換方式可以利用較少的時隙占用來實現較高速的數據業務，這可降低移動終端實現的復雜度。同時，由于各個用戶占用的時隙數比標準GSM系統的少，從而可以增加系統的容量。

六、發展狀況

　　EDGE是一種基于GSM/GPRS網絡的數據增強型移動通信技術，通常又被人們稱為2.75代技術。2003年一度倍受忽視的EDGE成為移動通信市場的亮點，先后有美國的CingularWireless和AT&TWireless、智利的TelefonicaMoviles、我國香港特區的CSL和泰國的AIS開通了基于EDGE的服務。與此同時，一些歐洲的移動運營商對EDGE也開始表現出興趣，其中TIM和TeliaSonera都明確表示將采用EDGE技術。

　　從技術角度來說，EDGE提供了一種新的無線調制模式，提供了三倍于普通GSM空中傳輸速率。另一方面EDGE繼承了GSM制式標準，載頻可以基于時隙動態地在GSM和EDGE之間進行轉換（基于手機的類型），支持傳統的GSM手機，從而保護了現有網絡的投資。EDGE 網絡可靈活的逐步擴容，為運營商實現價值最大化提供了有利的支持。

　　EDGE（加強型數據GSM環境）是一個更快的全球移動通信系統（GSM）無線服務版本，其被設計為可以以每秒384比特的速度傳輸數據，并可以傳輸多媒體以及其它寬帶應用程序到移動電話和個人電腦上。EDGE標準是建立在已有的GSM和單元排列標準之上的，前兩者使用了相同的時分多路訪問（TDMA）幀結構。

　　全球領先的數字無線技術獨立供應商TTPCom公司宣布已授權ASMobile Communication使用其EDGE協議軟件，開發新一代高端多媒體手機。這項協議是基于兩家公司持續不斷的合作關系，也標志著ASMobile已將TTPCom技術納入其2005年全線產品發展藍圖，包括入門級GSM/GPRS移動電話及多功能時尚手機。

　　ASMobile是華碩計算機股份有限公司于一年前在***成立的全資附屬公司，力求在競爭激烈的歐洲與南美市場拓展OEM/ODM服務。該公司采用TTPCom GPRS技術的首個入門級手機系列現已率先投產，并定于2005年1月正式出貨，隨后還會推出兼備游戲下載等多媒體功能的手機。第一款具有EDGE功能的手機預計于2005年秋季推出。

　　ASMobile EDGE手機的數據傳輸率是現有GPRS網絡提供的三倍，可供全球數目日增的EDGE網絡1使用視像下載與高速上網等數據密集的3G服務。這款新手機將采用美國模擬器件公司（Analog Devices）供應的芯片，而TTPCom的EDGE軟件與美國模擬器件公司的硬件組合已成為業內公認的能有效加快產品面市時間的技術平臺。

　　ASMobile副總裁Allan Cheng表示：“自ASMobile成立以來，我們對市場的發展潛力以及應該設計怎樣的手機以應對瞬息萬變的市場需求，已經有了清晰的認識。TTPCom作為我們的長期技術合作伙伴，他們的支持將貫穿我們整個產品的發展藍圖。我們未來的EDGE產品均會采用TTPCom業界領先而且備受認同的技術，相信此舉不但滿足我們積極推出新手機的目標，也同時迎合用戶對于新穎手機功能的期盼。”

　　TTPCom軟件業務部董事總經理Richard Walker表示：“新加入手機市場的公司可利用我們的平臺，推出全面系列的手機；這印證了我們的技術是可靠穩定而且易于整合的。隨著EDGE技術的日漸普及，陸續進入這一市場的公司將很有機會獲得市場占有率。憑借TTPCom技術，ASMobile將隨著EDGE的日益普及，可在市場上力爭更具競爭力的地位。”

　　TTPCom 的 EDGE 軟件經過了領先的基礎設施供應商、測試設備廠商和無線運營商廣泛的互通性測試。測試的結果顯示，TTPCom 的 EDGE 平臺可支持高達每秒 216 Kbs 業界領先的數據傳輸速率，使網絡運營商和手機制造商利用現有2G網絡，就可以開始提供如視頻流等 3G 類型的服務。