Tarifas de Datos Realzadas para Evolución GSM
Velocidades de datos mejoradas para GSM Evolution (EDGE), también conocido como GPRS mejorado (EGPRS), IMT Single Carrier (IMT-SC), o Tasas de datos mejoradas para la evolución global) es una tecnología de telefonía móvil digital que permite mejorar las tasas de transmisión de datos como una extensión compatible con versiones anteriores de GSM. EDGE se considera una tecnología de radio anterior a 3G y forma parte de la definición 3G de la UIT. EDGE se implementó en redes GSM a partir de 2003, inicialmente por Cingular (ahora AT&T) en los Estados Unidos.
EDGE también está estandarizado por 3GPP como parte de la familia GSM. Se desarrolló una variante, denominada Compact-EDGE, para usar en una parte del espectro de la red Digital AMPS.
A través de la introducción de métodos sofisticados de codificación y transmisión de datos, EDGE ofrece velocidades de bits más altas por canal de radio, lo que da como resultado un aumento del triple en la capacidad y el rendimiento en comparación con una conexión GSM/GPRS normal.
EDGE se puede utilizar para cualquier aplicación de conmutación de paquetes, como una conexión a Internet.
Evolved EDGE continúa en la versión 7 del estándar 3GPP y proporciona una latencia reducida y un rendimiento más del doble, p. para complementar el acceso a paquetes de alta velocidad (HSPA). Se pueden esperar velocidades de bits máximas de hasta 1 Mbit/s y velocidades de bits típicas de 400 kbit/s.
Tecnología
EDGE/EGPRS se implementa como una mejora complementaria para las redes GSM/GPRS de 2,5 G, lo que facilita la actualización a los operadores GSM existentes. EDGE es un superconjunto de GPRS y puede funcionar en cualquier red con GPRS implementado, siempre que el operador implemente la actualización necesaria. EDGE no requiere que se realicen cambios de hardware o software en las redes centrales GSM. Se deben instalar unidades transceptoras compatibles con EDGE y se debe actualizar el subsistema de la estación base para admitir EDGE. Si el operador ya tiene esto implementado, lo que suele ser el caso hoy en día, la red se puede actualizar a EDGE activando una función de software opcional. Actualmente, EDGE es compatible con todos los principales proveedores de chips tanto para GSM como para WCDMA/HSPA.
Técnicas de transmisión
Además de la modulación por desplazamiento mínimo gaussiano (GMSK), EDGE utiliza modulación por desplazamiento de fase PSK/8 de orden superior (8PSK) para los cinco superiores de sus nueve esquemas de modulación y codificación. EDGE produce una palabra de 3 bits por cada cambio en la fase de la portadora. Esto efectivamente triplica la tasa bruta de datos que ofrece GSM. EDGE, al igual que GPRS, utiliza un algoritmo de adaptación de velocidad que adapta el esquema de modulación y codificación (MCS) según la calidad del canal de radio y, por lo tanto, la velocidad de bits y la robustez de la transmisión de datos. Introduce una nueva tecnología que no se encuentra en GPRS, la redundancia incremental, que, en lugar de retransmitir paquetes perturbados, envía más información de redundancia para que se combine en el receptor. Esto aumenta la probabilidad de una decodificación correcta.
EDGE puede transportar un ancho de banda de hasta 236 kbit/s (con una latencia de extremo a extremo de menos de 150 ms) para 4 intervalos de tiempo (el máximo teórico es 473,6 kbit/s para 8 intervalos de tiempo) en modo paquete. Esto significa que puede manejar cuatro veces más tráfico que el GPRS estándar. EDGE cumple con los requisitos de la Unión Internacional de Telecomunicaciones para una red 3G y ha sido aceptado por la UIT como parte de la familia IMT-2000 de estándares 3G. También mejora el modo de datos de circuito llamado HSCSD, aumentando la tasa de datos de este servicio.
Modulación EDGE y esquema de codificación (MCS)
El proceso de codificación de canales en GPRS y EGPRS/EDGE consta de dos pasos: primero, se usa un código cíclico para agregar bits de paridad, que también se conoce como Block Check Sequence, seguido de la codificación con un código posiblemente perforado. código convolucional. En GPRS, los esquemas de codificación CS-1 a CS-4 especifican el número de bits de paridad generados por el código cíclico y la tasa de perforación del código convolucional. En los esquemas de codificación GPRS CS-1 a CS-3, el código convolucional tiene una tasa de 1/2, es decir, cada bit de entrada se convierte en dos bits codificados. En los esquemas de codificación CS-2 y CS-3, la salida del código convolucional se perfora para lograr la tasa de código deseada. En el esquema de codificación GPRS CS-4, no se aplica codificación convolucional.
En EGPRS/EDGE, los esquemas de modulación y codificación MCS-1 a MCS-9 toman el lugar de los esquemas de codificación de GPRS y además especifican qué esquema de modulación se utiliza, GMSK o 8PSK. MCS-1 a MCS-4 usan GMSK y tienen un rendimiento similar (pero no igual) a GPRS, mientras que MCS-5 a MCS-9 usan 8PSK. En todos los esquemas de codificación y modulación EGPRS, se usa un código convolucional de tasa 1/3 y se usa la perforación para lograr la tasa de código deseada. A diferencia de GPRS, los encabezados de Control de enlace de radio (RLC) y Control de acceso a medios (MAC) y los datos de carga útil se codifican por separado en EGPRS. Los encabezados están codificados de manera más robusta que los datos.
| GPRS esquema de codificación | Bitrate incluyendo sobrecabezamiento RLC/MAC (kbit/s/slot) | Bitrate excluding RLC/MAC overhead (kbit/s/slot) | Modulación | Tasa 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 |
| Modulación y codificación EDGE (MCS) | Bitrate incluyendo sobrecabezamiento RLC/MAC (kbit/s/slot) | Bitrate excluding RLC/MAC overhead (kbit/s/slot) | Modulación | Datos Tasa de código | Header Tasa de código |
|---|---|---|---|---|---|
| MCS-1 | 9.20 | 8.00 | GMSK | Entendido.53 | Entendido.53 |
| MCS-2 | 11.60 | 10.40 | GMSK | /64/0.66 | Entendido.53 |
| MCS-3 | 15.20 | 14.80 | GMSK | /64/0.85 | Entendido.53 |
| MCS-4 | 18.00 | 16.80 | GMSK | 1 | Entendido.53 |
| MCS-5 | 22.80 | 21.60 | 8PSK | Entendido.37 | 1/3 |
| MCS-6 | 30.00 | 28.80 | 8PSK | Entendido.49 | 1/3 |
| MCS-7 | 45.20 | 4,00 | 8PSK | Entendido.76 | Entendido.39 |
| MCS-8 | 54.80 | 53.60 | 8PSK | Entendido.92 | Entendido.39 |
| MCS-9 | 59.60 | 58.40 | 8PSK | 1 | Entendido.39 |
- ^ a b Esta es la tasa a la que se transmite la unidad de datos del protocolo de capa RLC/MAC (PDU) (llamado bloque de radio). Como se muestra en el TS 44.060 sección 10.0a.1, un bloque de radio consiste en encabezado MAC, encabezado RLC, unidad de datos RLC y bits de repuesto. La unidad de datos RLC representa la carga útil, el resto es sobrecarga. El bloque de radio está codificado por el código convolutivo especificado para un esquema de codificación particular, que produce la misma tasa de datos de capa PHY para todos los esquemas de codificación.
- ^ Citado en varias fuentes, por ejemplo en la tabla 1. del TS 45.001 es el bitrate incluyendo los encabezados RLC/MAC, pero excluyendo la bandera del estado de enlace (USF), que es parte del encabezado del MAC, dando un bitrate que es 0.15 kbit/s inferior.
- ^ a b El bitrate neto aquí es la tasa a la que se transmite la carga útil de capa RLC/MAC (la unidad de datos RLC). Como tal, esta tasa de bits excluye el encabezado de las capas RLC/MAC.
EDGE evolucionado
Evolved EDGE, también llamado EDGE Evolution, es una extensión complementaria del estándar de telefonía móvil GSM, que mejora EDGE de varias maneras. Las latencias se reducen al reducir el Intervalo de tiempo de transmisión a la mitad (de 20 ms a 10 ms). Las tasas de bits se incrementan hasta un ancho de banda máximo de 1 Mbit/s y las latencias se reducen a 80 ms usando doble portadora, mayor tasa de símbolos y modulación de orden superior (32QAM y 16QAM en lugar de 8PSK) y códigos turbo para mejorar la corrección de errores. Esto da como resultado velocidades de enlace descendente del mundo real de hasta 600 kbit/s. Además, la calidad de la señal se mejora utilizando antenas duales que mejoran las tasas de bits promedio y la eficiencia del espectro.
La intención principal de aumentar el rendimiento de EDGE existente es que a muchos operadores les gustaría actualizar su infraestructura existente en lugar de invertir en una nueva infraestructura de red. Los operadores móviles han invertido miles de millones en redes GSM, muchas de las cuales ya son capaces de admitir velocidades de datos EDGE de hasta 236,8 kbit/s. Con una actualización de software y un nuevo dispositivo compatible con Evolved EDGE (como un teléfono inteligente Evolved EDGE) para el usuario, estas velocidades de datos se pueden aumentar a velocidades cercanas a 1 Mbit/s (es decir, 98,6 kbit/s por intervalo de tiempo para 32QAM). Es posible que muchos proveedores de servicios no inviertan en una tecnología completamente nueva como las redes 3G.
Se llevaron a cabo investigaciones y desarrollos considerables en todo el mundo para esta nueva tecnología. Una prueba exitosa de Nokia Siemens y "uno de los principales operadores de China" se ha logrado en un entorno en vivo. Con la introducción de tecnologías inalámbricas más avanzadas como UMTS y LTE, que también se enfocan en una capa de cobertura de red en frecuencias bajas y la próxima eliminación y cierre de las redes móviles 2G, es muy poco probable que Evolved EDGE alguna vez vea algún despliegue en redes en vivo. Hasta ahora (a partir de 2016) no hay redes comerciales que admitan el estándar Evolved EDGE (3GPP Rel-7).
Tecnología
Latencia reducida
Con Evolved EDGE vienen tres funciones principales diseñadas para reducir la latencia en la interfaz aérea.
En EDGE, un solo bloque de datos RLC (que oscila entre 23 y 148 bytes de datos) se transmite en cuatro marcos, usando un solo intervalo de tiempo. En promedio, esto requiere 20 ms para una transmisión unidireccional. Bajo el esquema RTTI, un bloque de datos se transmite sobre dos marcos en dos intervalos de tiempo, lo que reduce la latencia de la interfaz aérea a 10 ms.
Además, la latencia reducida también implica compatibilidad con Piggy-backed ACK/NACK (PAN), en el que se incluye un mapa de bits de bloques no recibidos en bloques de datos normales. Usando el campo PAN, el receptor puede informar inmediatamente sobre los bloques de datos que faltan, en lugar de esperar a enviar un mensaje PAN dedicado.
Una mejora final es el modo no persistente RLC. Con EDGE, la interfaz RLC podría operar en modo reconocido o en modo no reconocido. En el modo no reconocido, no hay retransmisión de bloques de datos faltantes, por lo que un solo bloque corrupto provocaría la pérdida de un paquete IP de capa superior completo. Con el modo no persistente, un bloque de datos RLC puede retransmitirse si tiene menos de cierta antigüedad. Una vez que expira este tiempo, se considera perdido y los bloques de datos subsiguientes pueden enviarse a las capas superiores.
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Esquemas de modulación superior
El rendimiento de los enlaces ascendente y descendente se mejora mediante el uso de 16 o 32 QAM (modulación de amplitud en cuadratura), junto con códigos turbo y velocidades de símbolo más altas.
Redes
La Asociación Global de Proveedores Móviles (GSA) afirma que, en mayo de 2013, había 604 redes GSM/EDGE en 213 países, de un total de 606 compromisos de operadores de redes móviles en 213 países.