EDGE标准发展及组网探讨

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　　中国移动通信集团设计院无线所 周屹然
　　作为GSM/GPRS技术的增强，EDGE已经在世界范围内得到了广泛的应用和认可。在即将到来的3G时代里，EDGE仍将发挥重要作用，并与3G网络互补发展，长期共存。
　　EDGE标准发展
　　EDGE(Enhanced DataRatefor GSM Evolution)技术作为GSM/GPRS技术的增强型演进，初衷是为了使两大时分多址标准能够统一起来，这两个标准分别是：ETSI制定的GSM、美国通信工业协会/美国电子工业协会(Telecommunications Industry Alliance/Electronic Industries Alliance，TIA/EIA)制定的IS-136。
　　EDGE的发展要追溯到1997年，当时ETIS正试图提高GSM系统中的数据速率。同时，通用无线通信协会(Universal Wireless Communication Consortium，UWCC)旗下的全球TDMA论坛正准备投入到TIA的ITU IMT-2000工程中去。在1998年，这两个标准终于达成了统一，形成了统一的时分多址(time division multiple access，TDMA)标准，载频为200kHz，使用8-PSK调制方式。在此基础上，经过ETSI以及3GPP等标准化组织的后续努力，EDGE技术最终成为了3GPP规范中UMTS标准的一部分。
　　近年来，随着移动通信产业的进一步发展，在全球市场占据统治地位的GSM阵营中EDGE网络发展迅速。据GSA提供的数据，截至2007年底，GSM/WCDMA拥有28.4亿用户，占据了全球移动通信86.6%的市场份额，同比上年度增长了2.7%；在全球的450个以上的GPRS运营商中，75%已经或承诺把网络升级到EDGE；在终端方面，已经有700款以上的GSM/EDGE终端投入市场。
　　从国内市场来看，全球最大的GSM运营商中国移动已经在绝大多数地区将GPRS网络升级到了EDGE，中国联通也已经开始将旗下的GSM网络向EDGE升级。在终端市场上，以诺基亚为代表的主流厂家新推出的机型已经全面支持EDGE网络。特别值得提出的是，运营商定制手机也已经将EDGE功能作为重要功能提供给用户，这充分体现了运营商对EDGE业务发展的重视程度。
　　EDGE同3G互补发展，长期共存
　　EDGE技术作为GSM/GPRS的增强，在数据业务能力上有了很大提升，这一点已经为业界所公认。一旦GSM运营商获得了3G牌照后，通过引入WCDMA/TD-SCDMA等技术即可为单个用户提供下行速率为384kbit/s的业务，如果升级到HSDPA的话还可以将速率进一步提升到4～5Mbit/s。
　　看起来EDGE技术不但先天能够同GSM/GPRS共存，而且还能为3G培养用户。同时共用核心网为将来平滑过渡到3G做了必要的准备。可以说EDGE具备从GSM到3G过渡所需要的一切。这主要体现在以下几个方面：
　　●EDGE完全基于GSM网络，仅仅在空中接口有微小的差别；
　　●EDGE完全后向兼容GSM/GPRS，原有GSM/GPRS用户无需更换终端仍可照常使用；
　　●EDGE可以和GSM/GPRS共享频率资源；
　　●EDGE可以较好地支持流媒体等准3G业务，培养用户对3G的感知；
　　●EDGE可以同WCDMA/TD-SCDMA共用核心网。
　　如果考虑到引入3G技术，在主设备、机房配套等方面需要的巨大资金和人工投入，那么对于运营商来说，分步骤分区域地引入3G是一种更为现实的选择。特别是对于国内的中国移动和中国联通来说，巨大的网络规模和覆盖区域以及数以亿计的用户都决定了3G的引入只能是分步骤分区域地实施，而不可能一步到位地建设覆盖全国的3G网络。
　　在这种情况下不可避免地就会存在3G和2G网络同时运营的状况，而一旦3G用户漫游到了3G覆盖区之外，基本的语音通信需求固然可以通过使用2G/3G双模终端接入2G网络来满足，但是对于数据业务需求来说，GSM/GPRS就显得无能为力了。此时，如果3G用户能够接入EDGE网络，那么EDGE对中高速数据业务的良好支持能力能够最大程度地保证3G用户对数据业务的感知。
　　从另一方面看，3G业务发展的初期，EDGE可以作为3G覆盖上的补充。在3G发展的中期，覆盖逐渐完善之后，EDGE可以作为3G容量上的补充，在网络拥塞时为部分用户提供数据服务。
　　另外重要的一点，EDGE最大程度地利用了运营商原有的GSM资产，使其在3G时代仍然能够发挥应有的作用。
　　由此，我们可以看出EDGE在3G时代仍将具有重要地位。EDGE可以同3G互补发展，长期共存。这也正是世界上大多数GSM/WCDMA/HSPA运营商的选择。
　　据GSA(Globalmobile Suppliers Association)提供的数据，截至2007年底，在已经商用的187个HSDPA网络中，有107个同时具备EDGE功能，70%的HSDPA终端同时支持EDGE。
　　EDGE组网关键技术
　　EDGE技术相对于GSM/GPRS的主要改进是采用了8-PSK调制技术，从而带来了数据速率的增长，表现在每时隙所能提供的数据速率将3倍于GPRS系统。EDGE能够充分利用原有的GSM网络资源。除了采用现有的GSM频率外，还可以利用相当一部分现有的GSM设备来使运营商向用户提供诸如流媒体、高速互联网浏览等中高速无线数据业务。
　　EDGE技术对现有GSM网络带来的改动主要在无线侧，即基站(BTS)和基站控制器(BSC)，而对基于电路交换和分组交换的应用和接口并没有太大的影响。因此，网络运营商可最大限度地利用现有的无线网络设备，只需较少的投资就可以部署EDGE。EDGE提高了现有GSM系统性能，并且为中高速数据服务提供了可能。
　　除了数据传输速率得到大大提升以外，EDGE在QoS(服务质量)机制上得到了进一步的加强，能够保证用户在获得各种业务的同时得到不同的带宽。QoS对于先进的数据业务(如流媒体服务)十分重要，因此EDGE的引入有利于开通一些新的对QoS存在较高要求的移动数据业务。EDGE降低了网络的RTT(RoundTripTime)。统计数据显示EDGE的反应速度要比GPRS迅速得多，因此它更能够提高用户使用业务的满意度，同时激发用户使用移动数据业务的兴趣，从而促使移动数据ARPU得到增长。
　　1.空中接口
　　EDGE作为GSM的增强，主要是在GSM/GPRS的基础上对空中接口作了一定的改进，在EDGE中引入了8-PSK调制，使得传输速率得到了提升。8-PSK的符号速率保持在271kbit/s，每个时隙可以得到69.2kbit/s的总速率，EDGE空中接口主要参数见表1。

表1 EDGE空中接口主要参数

　　2.编码方式
　　EDGE定义了9种编码方案，分A、B、C共3类，每一类中通过在每个无线分组上传送不同数目的有效负荷单元来获得不同的编码速率。从MCS1～9，编码速率越高，能够提供的数据速率也越高，对应所需要的系统载干比(C/I)也越高。
　　3.EDGE与其他技术的比较
　　EDGE技术作为GSM/GPRS的增强型演进，从技术角度上我们可以把它看作从GSM到3G的一个过渡方案。表2列出了几种主要技术的一些数据。

表2 EDGE与其他技术的对比

　　从表2中我们可以看到EDGE技术现阶段已经可以提供较为可观的数据速率，特别是相对于GPRS有了很大的提高，但是同WCDMA和TD-SCDMA技术相比则在性能上还有一定的差距。
　　EDGE组网与性能
　　1.EDGE对无线网络规划的影响
　　EDGE的规划在大的原则上与GPRS没有太多的不同，在BSS部分，由于EDGE与GPRS的时隙分配原则上是一套参数，因此在规划数据业务与语音业务的时隙分配时遵照同样的规则，只是由于EDGE的速率较高带来的数据流量较大。因此在EDGE规划的时候，需要根据特定小区的EDGE时隙分配情况规划Abis接口带宽。同时由于空中接口数据流量的增加，需要核算PCU和SGSN等网元的容量。
　　2.EDGE网络覆盖能力
　　由于EDGE的8-PSK对C/I的要求比GMSK要高，因此需要3～4dB的额外发射功率来保证覆盖，这就需要基站为EDGE载波提供更大的发射功率。另外，如果同一个载波上同时有采用GMSK的语音TCH信道和采用8-PSK的EDGEPDCH信道，那么由于发射功率相同，EDGEPDCH信道的覆盖会略小于语音TCH。
　　3.EDGE频率规划
　　一般来说，EDGE可以在任意的频率规划中被引入，包括现有的GSM跳频系统。但是由于EDGE采用了链路自适应技术，可以依据当前网络的干扰水平从MCS1-9中选取适当的编码方式。干扰越强，则选用的编码方式越低，能够提供给用户的传输速率就越低。因此为了让用户能够得到更高的数据传送速率，EDGE信道一般规划在承载BCCH的频率上。
　　4.EDGE信道配置
　　从系统的角度来看，EDGE技术引入后，GSM系统有两种数据业务信道配置方式。
　　(1)系统在一个小区中只配置EDGE信道(该EDGE信道可以同时支持GPRS)，在接入时系统可以根据用户手机报告给系统的支持能力来选择采用EDGE或GPRS的编码方式。即EDGE手机将采用EDGE的编码方式，而GPRS手机还是采用GPRS原有的编码方式，而且GPRS和EDGE用户可以共享任何一个数据信道(PDCH)。
　　这种配置方式的好处是节约了系统资源，降低了EDGE/GPRS系统对语音容量的占用；缺点是EDGE用户和GPRS用户共享时隙会一定程度上降低EDGE用户的实际使用速率。在EDGE网络建设初期，尚处于积累用户阶段，建议采用此种方式。
　　(2)系统在一个小区中既配置了EDGE信道，同时另外又配置了GPRS信道，在接入时系统同样根据手机报告给系统的支持能力确定采用EDGE或GPRS的编码方式。同时EDGE手机分配到EDGE信道上，而GPRS手机分配到GPRS信道上。如果GPRS信道出现拥塞，则GPRS用户可以占用EDGE的信道；如果EDGE信道出现拥塞，则EDGE用户也可以占用GPRS的信道，但是此时EDGE用户将只能使用GPRS的调制方式，也就是作为GPRS用户使用业务。
　　这种配置方式的好处是为EDGE用户单独预留了系统资源，保证了其使用感知；缺点是对系统资源占用较大。建议在EDGE网络发展到一定阶段，用户具有一定规模后采用此种方式。
　　5.EDGE网络性能
　　目前国内已有主流运营商开通了EDGE业务，经过现网实测，使用EDGE终端的下载速率基本达到了GPRS网络速率的3～4倍，略优于CDMA网络。
　　需要注意的是，EDGE用户的下载速率在实际使用中还受到单个小区内EDGE用户数的制约，由于同一小区内的所有EDGE用户实际上是共享EDGE信道的，这就造成多个EDGE用户同时下载时会平分下载速率，即实际使用中单个EDGE用户的速率很有可能达不到测试速率。