GPRS向EDGE的平滑過(guò)渡

北電網(wǎng)絡(luò)無(wú)線市場(chǎng)部 李曉鶯



　　隨著不斷推陳出新的移動(dòng)新業(yè)務(wù)對(duì)帶寬要求的持續(xù)增長(zhǎng)，頻譜利用率高的高速無(wú)線數(shù)據(jù)技術(shù)愈來(lái)愈成為移動(dòng)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。作為GPRS的增強(qiáng)型演進(jìn)技術(shù)，R99規(guī)范定義的EDGE在3G頻譜資源匱乏的地區(qū)或經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)較慢的地區(qū)，可以作為第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡方案；EDGE可與UMTS共用核心網(wǎng)，將原有基站子系統(tǒng)BSS演變成GSM／EDGE無(wú)線接入網(wǎng)GERAN，與UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)UTRAN并存，能提供“類3G”的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在未來(lái)可能的二、三代網(wǎng)絡(luò)設(shè)施并存的時(shí)期內(nèi)為終端用戶提供實(shí)用、連續(xù)的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。



　　調(diào)制技術(shù)的革命



　　以相同干擾受限傳播環(huán)境下、4＋1移動(dòng)臺(tái)的MMS業(yè)務(wù)為例，傳送同樣一份125kBytes的包含文本、高清晰度圖像和MP3音頻的文件，EDGE只需15秒，GPRS需要50秒；而在1分鐘內(nèi)，EDGE足可以傳送一份480kBytes的包含文本和視頻錄像的文件。



　　EDGE的“高速數(shù)據(jù)吞吐率”主要得益于采用了8PSK(8相鍵控)調(diào)制技術(shù)(見(jiàn)圖1)。在2PI調(diào)制周期內(nèi)定義8個(gè)均分的不同相位來(lái)區(qū)分每個(gè)傳送符號(hào)，而8種不同相位則可表示3個(gè)比特的信息量(000-111)，傳輸速率提高到GSM／GPRS系統(tǒng)采用的GMSK(高斯最小移頻鍵控，為兩相鍵控)的三倍；同時(shí)，結(jié)合不同糾、檢錯(cuò)能力的信道編碼方案，EDGE可提供9種不同的“調(diào)制編碼方案——MCS”，較之使用單一調(diào)制技術(shù)的GPRS提供的四種“編碼方案——CS”，EDGE可以適應(yīng)更惡劣、更廣泛的無(wú)線傳播環(huán)境；在相同帶寬內(nèi)，EDGE最高可以提供6倍于GPRS的數(shù)據(jù)速率。



　　9種MCS根據(jù)相互之間的相關(guān)特性被分為3組，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)。各組內(nèi)的幾種編碼方案的結(jié)構(gòu)之間具有相互包含或被包含的關(guān)系，更易于實(shí)現(xiàn)編碼速率的轉(zhuǎn)換。實(shí)際應(yīng)用中需要平衡有效信息的傳遞速率和有效的傳遞質(zhì)量?jī)身?xiàng)因素，傳送有效信息較少而包含較多的冗余糾錯(cuò)比特的低速信道編碼方案更適用于傳輸質(zhì)量較差的環(huán)境，如在小區(qū)邊界更適宜使用速率偏低的GMSK調(diào)制方式下的MCS1-4以補(bǔ)償較差的鏈路質(zhì)量；在傳播條件較好的小區(qū)中心區(qū)域，可以采用信息速率較高的MCS。



　　然而，不同于GMSK方式下的恒定調(diào)制功率包絡(luò)，8PSK調(diào)制功率包絡(luò)是變化的，平均值小于峰值；而移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)電平以平均功率為準(zhǔn)，降低的測(cè)量功率會(huì)縮減小區(qū)的有效業(yè)務(wù)半徑，從而影響系統(tǒng)的綜合容量。因此，為了保證網(wǎng)絡(luò)吞吐率達(dá)到理想水平，必須將功率放大器的峰值指標(biāo)提高至少3dB以抬高平均值。北電網(wǎng)絡(luò)獨(dú)有的具有業(yè)界領(lǐng)先線性性能的“8PSK特效功放”產(chǎn)品ePA和HePA不用一味地抬高峰值功率，前者可以在GMSK和8PSK兩種調(diào)制方式下均提供平均值30W的發(fā)射功率，后者可以提供GMSK 60W和8PSK 45W的平均發(fā)射功率，從而確保了小區(qū)的有效業(yè)務(wù)覆蓋范圍，系統(tǒng)有效利用率較之其他參與競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)的EDGE系統(tǒng)高42%。



　　數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制的改進(jìn)



　　EDGE在數(shù)據(jù)發(fā)送和重發(fā)機(jī)制上采用了“鏈路適配”和“增量冗余”功能，數(shù)據(jù)重發(fā)成功率較之GPRS平均提高10%～20%。



　　鏈路適配功能在不同MCS之間，可根據(jù)實(shí)時(shí)的無(wú)線鏈路質(zhì)量及時(shí)調(diào)整最適合的MCS方案。在正確情況下，正常數(shù)據(jù)塊傳輸轉(zhuǎn)換可以在9種數(shù)據(jù)速率之間進(jìn)行以獲得傳輸質(zhì)量與吞吐率的最佳平衡。當(dāng)無(wú)線環(huán)境惡化而導(dǎo)致數(shù)據(jù)塊錯(cuò)傳而須重傳時(shí)，編碼速率可以但只能在同一組內(nèi)的具有包含關(guān)系的幾種MCS之間互相轉(zhuǎn)換，前后數(shù)據(jù)塊所攜帶的冗余信息因此具有足夠的相關(guān)性以便于解調(diào)；而GPRS沒(méi)有鏈路狀況適配機(jī)制，且僅能按照前次CS重發(fā)，因此重發(fā)成功的概率完全被動(dòng)地依賴于無(wú)線環(huán)境的變化，在多數(shù)情況下只會(huì)加重網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)、浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源且無(wú)法改善傳輸質(zhì)量而導(dǎo)致不斷重發(fā)、系統(tǒng)效率急劇惡化。



　　“增量冗余”是EDGE在重發(fā)信息中加入更多的冗余信息從而提高接收端正確解調(diào)的概率。當(dāng)接收端檢測(cè)到故障幀時(shí)，GPRS會(huì)刪除收到的故障數(shù)據(jù)塊，并要求發(fā)送端再次重發(fā)相同的數(shù)據(jù)塊(使用相同的CS)，即簡(jiǎn)單的混合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求(HARQ)類型一。HARQ結(jié)合了簡(jiǎn)單的前向糾錯(cuò)機(jī)制FEC和接收端只檢錯(cuò)的自動(dòng)重發(fā)機(jī)制ARQ，類型一即前后信息伴隨的冗余比特之間沒(méi)有相關(guān)性。得益于同組MCS之間的包容性，EDGE采用的重發(fā)機(jī)制實(shí)際上就是全增量混合重發(fā)請(qǐng)求——HARQ類型二，即在前后相繼的若干個(gè)數(shù)據(jù)塊中加入的冗余糾錯(cuò)比特具有部分相關(guān)性，因此EDGE會(huì)在接收端存儲(chǔ)故障數(shù)據(jù)塊而不是刪除，發(fā)送端重發(fā)一個(gè)使用同組內(nèi)不同MCS數(shù)據(jù)塊，接收端綜合前次故障數(shù)據(jù)塊中的信息比特、冗余信息，本次信息比特、冗余信息等多方信息進(jìn)行綜合糾、檢錯(cuò)分析后作相關(guān)解調(diào)接收，以“冗余”的信息量提高接收成功率。



　　另外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒋翱诖笮∫彩怯绊憯?shù)據(jù)重發(fā)效率的一個(gè)重要因素。GPRS僅能提供最大值為64的RLC窗口，當(dāng)傳播環(huán)境急劇惡化時(shí)，如快速移動(dòng)環(huán)境下，對(duì)于多時(shí)隙能力的MS便會(huì)出現(xiàn)窗口遲后效應(yīng)，導(dǎo)致大量的重發(fā)現(xiàn)象。EDGE可以提供基于不同時(shí)隙支持能力的MS所分配的時(shí)隙數(shù)而定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)重傳窗口大小，變化范圍從對(duì)應(yīng)于一個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙的最大64個(gè)RLC塊到對(duì)應(yīng)于8個(gè)業(yè)務(wù)時(shí)隙的1024個(gè)RLC塊，弱化了快速移動(dòng)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)吞吐速率的影響。



　　網(wǎng)絡(luò)實(shí)施方面的考慮



　　GPRS向EDGE的平滑過(guò)渡



　　北電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的獨(dú)有的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道可以同時(shí)被EDGE和GPRS業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)共享，允許實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中MS滲透率從偏重GPRS平滑地逐步過(guò)渡到偏重EDGE，在不影響話音業(yè)務(wù)的前提下穩(wěn)步提高數(shù)據(jù)吞吐率。分組控制單元PCU通過(guò)識(shí)別終端的業(yè)務(wù)支持能力、小區(qū)配置、收發(fā)信機(jī)TRX支持EDGE與否，配合BSC結(jié)合當(dāng)前資源使用狀況合理分配分組無(wú)線信道，EDGEMS將被首選分配在支持EDGE的信道上；EDGEMS也可以根據(jù)當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的支持能力自動(dòng)選擇工作在EGPRS或GPRS(無(wú)EDGE服務(wù)時(shí))模式下。



　　增加的數(shù)據(jù)速率對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的影響



　　如何高效率地調(diào)整陸地鏈路的時(shí)隙分配，也是支持EDGE引入更高數(shù)據(jù)速率的重要因素之一。高速的數(shù)據(jù)還要求網(wǎng)絡(luò)提供相應(yīng)于空中接口速率的鏈路承載能力，EDGE需要更新Abis和Agprs(如北電網(wǎng)絡(luò)使用獨(dú)立PCU單元節(jié)點(diǎn)情況下)等陸地鏈路接口的時(shí)隙分配管理機(jī)制。話音或低速的GPRSCS1／2每TRX業(yè)務(wù)量最大可能映射到兩個(gè)64k的PCM時(shí)隙上傳輸；而EDGE每TRX業(yè)務(wù)量最大可能映射到8個(gè)64k的PCM時(shí)隙上傳輸。北電網(wǎng)絡(luò)的“動(dòng)態(tài)Abis接口鏈路管理機(jī)制”中采用定義每基站動(dòng)態(tài)公共時(shí)隙的辦法降低EDGE所帶來(lái)的增加的數(shù)據(jù)量對(duì)Abis接口鏈路配置的影響。另外，北電網(wǎng)絡(luò)“動(dòng)態(tài)Agprs接口鏈路管理功能”以PCM為單位，將其所對(duì)應(yīng)的所有無(wú)線信道動(dòng)態(tài)共享，將最大限度地降低GPRS／EDGE對(duì)Agprs鏈路配置的影響。綜合二者，將最大限度地提高陸地傳輸鏈路的利用率。



　　設(shè)備支持能力



　　新的調(diào)制技術(shù)和先進(jìn)線性放大技術(shù)要求更換全新的基站收發(fā)信機(jī)設(shè)備。新的鏈路管理和無(wú)線資源分配機(jī)制需要更新BSC能力。EDGE的演進(jìn)雖然不涉及核心網(wǎng)，但配合智能化的核心網(wǎng)可以將EDGE的效能發(fā)揮到極致。



　　手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備也要支持EDGE，截至2004年上半年已有近二十種支持EDGE的終端設(shè)備面世。



　　EDGE全球應(yīng)用現(xiàn)狀及展望



　　從過(guò)去及未來(lái)若干年的用戶發(fā)展分析及預(yù)測(cè)可以看到，數(shù)據(jù)用戶的增長(zhǎng)速率是話音用戶增長(zhǎng)速率的6～7倍。雖然即將到來(lái)的3G網(wǎng)絡(luò)的巨額投資可能會(huì)淡化GSM運(yùn)營(yíng)商對(duì)EDGE的接受程度，然而在恰當(dāng)?shù)纳虡I(yè)模式運(yùn)作之下，EDGE可以為部分運(yùn)營(yíng)商以較低的成本投資換取高容量的寬帶數(shù)據(jù)服務(wù)而與UMTS系統(tǒng)相輔相成。北美市場(chǎng)由于3G頻段缺乏的限制，促使EDGE成為連接2G(GSM／TDMA)和3G(UMTS)的橋梁；其主要的TDMA運(yùn)營(yíng)商已決定向GSM轉(zhuǎn)型并實(shí)施GSM／GPRS／EDGE。而在歐洲3G頻譜雖已具備，但EDGE可以在現(xiàn)有GSM／GPRS覆蓋的基礎(chǔ)上、UMTS全面鋪開之前為終端用戶提供質(zhì)量較好的數(shù)據(jù)服務(wù)體驗(yàn)，歐洲各主要運(yùn)營(yíng)商亦打算將EDGE作為UMTS的有效補(bǔ)充。至2004年5月中旬，53個(gè)國(guó)家的78個(gè)運(yùn)營(yíng)商已承諾將會(huì)開通EDGE，16個(gè)運(yùn)營(yíng)商已開通EDGE商用網(wǎng)�？梢灶A(yù)見(jiàn)，EDGE將在全球范圍加快商用的步伐。





摘自　人民郵電報(bào)