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1、EDGE原理和MOTO部署概述第一章 EDGE概述和工作原理1.1 GPRS技术存在的弱点 GPRS会发生包丢失现象由于分组交换连接比电路交换连接的时延性要差一些，因此，使用GPRS会发生一些包丢失现象。而且，由于话音和GPRS业务无法同时使用相同的网络资源，因此，当GPRS使用的时隙数量越多，能够提供给话音通信的网络资源就越少。对用户来说其容量有限GPRS确实对网络现有的小区话音容量产生影响，对于不同的用途而言只有有限的无线资源可供使用。例如，话音和GPRS呼叫都使用相同的网络资源，这势必会相互产生一些干扰。 实际速率比理论值低 虽然理论上GPRS 能够提供171.2kb/s 的传输速率，但
2、实际数据传输速率由于受到网络编码方式和终端支持等因素影响，并且GPRS移动台最多支持4个时隙，因此带宽将会受到严重的限制，实际接入速度只到达到30k40kb/s，给人们最直观的反应就是上网速度太慢，并且时常断线。 落后的调制方式 GPRS采用基于GMSK（Gaussian Minimum-Shift Keying）的调制技术，相比之下， EDGE基于一种新的调制方法8PSK（eight-phase-shift keying），它允许无线接口支持更高的速率。8PSK也用于UMTS。网络营运商如果想过渡到第三代，必须在某一阶段改用新的调制方式。 转接时延较长 GPRS分组通过不同的方向发送数据，最
3、终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。1.2 EDGE的引入及其工作原理1.2.1 EDGE 是GPRS的发展EDGE 是英文Enhanced Data Rate for GSM Evolution 的缩写，就是增强GSM数据速率的演进技术，EDGE规范的制定工作是由第三代移动通信合作伙伴项目（3GPP）来负责的。根据相关规范的定义，EDGE就是一种能够增强高速电路交换数据业务（HSCSD）和通用分组交换无线数据业务（GPRS）的单位时隙内数据吞吐量的技术。我们将增强型高速电路交换数据业务称为ECSD（Enhanced Circuit-
4、Switched Data)，将增强型通用分组交换无线数据业务称为EGPRS（Enhanced GPRS）。目前国内讲述的EDGE通常是指EGPRS。1.2.2 EDGE的特点和优势o 可以平滑过渡到WCDMAo 提供”类3G“的应用和用户感受o 和GPRS共用核心网络o 不需要重新进行无线小区频率规划o 完全兼容于现有GPRS网络，任何GPRS业务均可稳定高效地在EDGE网络 运行o 可以提供3倍于GPRS的数据传输速率o 成倍增加GPRS网络的容量o 提高了无线频谱的利用率 (数据传输速率 100 Kbps)o 可以和语音，GPRS业务共享信道和无线频谱1.2.3 EDGE的工作原理既然E
5、DGE相对于GPRS有如此大的进步，那自然有其技术上的独到之处，我们不妨来探究一下其工作特性，EDGE技术的先进性主要体现在全新的调制方法、灵活的编码方案和先进的数据重发机制三个方面。1.2.3.1 全新的调制技术（Modulation Technique）EDGE的高速数据吞吐率主要得益于采用了8PSK（8相键控）调制技术。GPRS系统中系统采用GMSK相位调制技术（高斯最小移频键控，为两相键控），而8PSK技术则是在在2PI调制周期内定义8个均分的不同相位来区分每个传送符号，8种不同相位则可表示3个比特的信息量(000-111)，而GMSK采用1比特表示1个符号，因此8PSK调制效率提高到
6、GMSK的三倍；图 11 EDGE和GPRS调制技术的比较1.2.3.2 灵活的编码方案（Coding Schemes）结合不同纠、检错能力的信道编码方案，EDGE共提供9种不同的调制编码方案-MCS，较之使用单一调制技术的GPRS提供的四种编码方案-CS，EDGE可以适应更恶劣、更广泛的无线传播环境；在相同带宽内，EDGE最高可以提供6倍于GPRS的数据速率。9种MCS根据相互之间的相关特性被分为3组，即Family A (MCS-3, MCS-6, MCS- 8, MCS-9)，Family B(MCS-2, MCS-5, MCS-7)和Family C(MCS-1, MCS-4)。各组内
7、的几种编码方案的结构之间具有相互包含或被包含的关系，更易于实现编码速率的转换。其中MCS1到MCS4采用GMSK高斯最小相移键控调制方法，这时容错保护能力强，数据吞吐量就相对低；MCS5到MCS9采用8-PSK调制方法，数据吞吐能力较强。不同于GMSK方式下的恒定调制功率包络，8PSK调制功率包络是变化的，平均值小于峰值；而移动台测量的网络电平以平均功率为准，降低的测量功率会缩减小区的有效业务半径，从而影响系统的综合容量；因此为了保证网络吞吐率达到理想水平，必须将功率放大器的峰值指标提高至少3dB以抬高平均值。目前摩托罗拉等设备供应商均通过提高基站功率等手段来确保高速EDGE的实现。图 12
8、EDGE编码方案示意图1.2.3.3 先进的数据重发机制（LA and IR） EDGE在数据发送和重发机制上采用了链路适配(Link Adaptation)和增量冗余(Incremental Redundancy)功能，数据重发成功率较之GPRS平均提高10-20%。链路适配功能是根据精确的无线链路质量及时调整最适合的MCS 方案。正常数据块传输正确情况下转换可以在9种数据速率之间进行以获得传输质量与吞吐率的最佳平衡。当无线环境恶化而导致数据块错传而需重传时，编码速率可以但只能在同一组内的具有包含关系的几种MCS之间互相转换，前后数据块所携带的冗余信息因此具有足够的相关性以便于解调；而GPR
9、S没有链路状况适配机制，因此重发成功的概率依赖于无线环境的变化，在多数情况下只会加重网络的负担、浪费网络资源且无法改善传输质量而导致不断重发、系统效率急剧恶化。增量冗余结合了简单的前向纠错机制FEC和自动重发机制ARQ两种技术，在重发信息中加入更多的冗余信息从而提高接收端正确解调的概率。当接收端检测到故障帧时，GPRS会删除收到的故障数据块，并要求发送端再次重发相同的数据块，属于简单的混合自动重发请求。而EDGE采用的重发机制实际上就是全增量混合重发请求，即在前后相继的若干个数据块中加入的冗余纠错比特具有部分相关性，因此EDGE会在接收端存储故障数据块而不是删除，发送端重发一个使用同组内不同M
10、CS数据块，接收端综合前次故障数据块中的信息比特、冗余信息，本次信息比特、冗余信息等多方信息进行综合纠、检错分析后作相关解调接收，以冗余的信息量提高接收成功率。 图 13 EDGE先进的数据重发机制第二章 摩托罗拉解决方案概述EDGE目前主要在北美的一些没有3G执照的新GSM运营商 （Cingular, Rogers, AT&T等）进行部署。 但随着3G业务在许多市场被延迟，GSM主流运营商开始对EDGE是否能做为一个相对费用较低的现网升级方案并和UMTS互补进行研究。摩托罗拉公司具有丰富的移动数据网络的设计和实施经验， 已经成功的在中国市场上实施GPRS CS3/4技术，使GPRS的用户感受
11、提升到了一个新的层面。而EDGE可以提供更高的用户速率和用户感受。摩托罗拉作为无线移动技术的领导和推动者，在EDGE方面拥有完善的解决方案：摩托罗拉能够提供完整的移动数据解决方案，包括GPRS CS1/2，CS3/4, EDGE和UMTS。使运营商能够根据自己业务发展的不同情况，按用户需求提供不同类型的网络服务。 摩托罗拉 EDGE 解决方案优势在于：1. 摩托罗拉在现网通过软件升级(无需硬件改变)已经支持CS3/4 高速数据编码。2. EDGE支持通过软件升级 Horizon II 或增加 CTU II 板的HorizonMacro 实现。3. 升级成本低，低耗电的Horizon II基站可
12、进一步节约成本。4. 高功率 EDGE 载频可保证 EDGE 高速编码时的覆盖 (up to 20% improved coverage with motorolas EDGE solution).5. 提供小区内最大范围的EDGE高速率(MCS5-9)支持6. 提供比GPRS CS1/2 最大 60% 速率提高和 比CS3/4 最大45% 速率提高.2.1 我们在部署EDGE所需要考虑的因素 对无线网络规划、优化的影响 Edge的调制方式是8PSK，与GSM的GMSK调制方式不同，在相同功放的情况下，Edge的发射功率比GSM要低一些，导致覆盖范围要小些。采用摩托罗拉基站可解决此问题。 ED
13、GE采用高速编码方式时对无线环境要求较高,理论上每时隙最大速率 27kbps C/I=16dB, 38kbps C/I=20dB, 49kbps C/I=25dB 国外运营商商用情况 有运营商试商用，个别正式投入商用 手机支持 需更换手机 进行手机与系统的兼容性测试 商用手机的大量供货要等到2004年下半年 与UMTS实施时间协调和过渡问题 EDGE的商业机会源于UMTS的推迟 EDGE可以作为UMTS网络的补充 目前UMTS双模手机不支持EDGE，EDGE手机本身商用化推迟 到UMTS时还需更换手机 与CS3/4比较 EDGE更高的速率支持更多的应用，需更换现网硬件，网络需规划和优化，需更换
14、手机 只需软件升级，在GSM现网的载干比下即可实现CS3/CS4, 不需要大规模得对现网进行优化，所有摩托罗拉GPRS手机均已支持CS3/CS4 与CDMA1X比较 1X系统由于采取码分多址的方式，一个载频带宽为1.228MHz。现网实测中手机在一般无线环境下可以到达120kbps左右。 但GSM/EDGE是时分系统，一个载频带宽为200kHz。数据实际速率受限与手机时隙能力(市场上一般手机最多支持4个下行时隙或2个上行时隙)和小区无线环境，在经过优化的无线环境下，小区的特定范围内可提供与1X相当的速率。2.2 平滑过渡到EDGE摩托罗拉公司的EDGE网络部署是架构在GPRS网络之上的，使运营
15、商系统升级费用低、风险小。摩托罗拉公司的EDGE可以和话音，GPRS共载频，同时支持话音、GPRS和EDGE手机的接入，支持EDGE的所有编码方式 (MCS1-9), 动态链路适应(Link Adaptation)及IR (Incremental Redundancy)功能，同时采用先进的动态算法， 能根据无线条件尽可能的采用高编码方式。和CS3/4相比，EDGE需要更高的C/I。无线网络的优化是实施EDGE的一个前提。摩托罗拉公司提供MOTOVip GPRS服务，可以在GSM话音优化的基础上对GPRS/EDGE数据业务进行优化。软件部分：EDGE做为GSR7版本中的可选软件功能提供。GSR7目前已经通过了 CMCC的实验室测试，正式进入商用阶段核心网部分：现网GSN3.0版本已经支持EDGE，不需改动BSC部分：硬件无需改动，只需软件升级，增加相应OPTIONPCU部分：硬件无需改动，只需软件升级基站部分：摩托罗拉公司从2003年供货的Horizon II基站只需软件升级现网占大多数的Horizon I，Mcell基站只需在现有机柜插入CTU-II载频板和软件升级手机终端部分：在摩托罗拉的EDGE解决方案中，包括支持4下2上的EDGE手机。
