Débits de données améliorés pour GSM Evolution

Enhanced Data Rates for GSM Evolution ( EDGE ) également connu sous le nom de Enhanced GPRS ( EGPRS ), IMT Single Carrier ( IMT-SC ) ou Enhanced Data Rates for Global Evolution ) est une technologie de téléphonie mobile numérique qui permet d’améliorer les taux de transmission de données en arrière . – extension compatible du GSM . EDGE est considéré comme une technologie radio pré-3G et fait partie de la définition 3G de l’ UIT . ^[1] EDGE a été déployé sur les réseaux GSM à partir de 2003 – initialement par Cingular (aujourd’hui AT&T) aux Etats-Unis. ^[2]

Signe EDGE affiché dans la barre de notification sur un smartphone basé sur Android.

EDGE est également normalisé par 3GPP dans le cadre de la famille GSM. Une variante, appelée Compact-EDGE, a été développée pour être utilisée dans une partie du spectre du réseau Digital AMPS . ^[3]

Grâce à l’introduction de méthodes sophistiquées de codage et de transmission de données, EDGE offre des débits binaires plus élevés par canal radio, ce qui se traduit par une triple augmentation de la capacité et des performances par rapport à une connexion GSM/GPRS ordinaire.

EDGE peut être utilisé pour n’importe quelle application à commutation de paquets , telle qu’une connexion Internet .

Evolved EDGE se poursuit dans la version 7 de la norme 3GPP offrant une latence réduite et des performances plus que doublées, par exemple pour compléter l’accès par paquets à haut débit ( HSPA ). Des débits binaires de pointe allant jusqu’à 1 Mbit/s et des débits binaires typiques de 400 kbit/s peuvent être attendus.

Technologie

Normes de réseau cellulaire et calendrier de génération.

EDGE/EGPRS est mis en œuvre en tant qu’amélioration complémentaire pour les réseaux GSM/GPRS 2,5G , ce qui facilite la mise à niveau des opérateurs GSM existants. EDGE est un sur-ensemble du GPRS et peut fonctionner sur n’importe quel réseau sur lequel GPRS est déployé, à condition que l’opérateur implémente la mise à niveau nécessaire. EDGE ne nécessite aucune modification matérielle ou logicielle dans les réseaux centraux GSM. Des unités d’émetteur-récepteur compatibles EDGE doivent être installées et le sous-système de la station de base doit être mis à niveau pour prendre en charge EDGE. Si l’opérateur l’a déjà en place, ce qui est souvent le cas aujourd’hui, le réseau peut être mis à niveau vers EDGE en activant une fonctionnalité logicielle optionnelle. Aujourd’hui, EDGE est pris en charge par tous les principaux fournisseurs de puces pour GSM et WCDMA / HSPA .

Techniques de transmission

En plus de la modulation par déplacement minimum gaussien (GMSK), EDGE utilise une modulation par déplacement de phase PSK/8 d’ordre supérieur (8PSK) pour les cinq premiers de ses neuf schémas de modulation et de codage. EDGE produit un mot de 3 bits pour chaque changement de phase de porteuse. Cela triple effectivement le débit de données brut offert par le GSM. EDGE, comme le GPRS , utilise un algorithme d’adaptation de débit qui adapte le schéma de modulation et de codage (MCS) en fonction de la qualité du canal radio, et donc du débit et de la robustesse de la transmission des données. Il introduit une nouvelle technologie introuvable dans le GPRS, la redondance incrémentale, qui, au lieu de retransmettre les paquets perturbés, envoie plus d’informations de redondance à combiner dans le récepteur. Cela augmente la probabilité d’un décodage correct.

EDGE peut transporter une bande passante jusqu’à 236 kbit/s (avec une latence de bout en bout inférieure à 150 ms) pour 4 intervalles de temps (le maximum théorique est de 473,6 kbit/s pour 8 intervalles de temps) en mode paquet. Cela signifie qu’il peut gérer quatre fois plus de trafic que le GPRS standard. EDGE répond aux exigences de l’ Union internationale des télécommunications pour un réseau 3G et a été accepté par l’UIT dans le cadre de la famille IMT-2000 des normes 3G. ^[1] Il améliore également le mode de données de circuit appelé HSCSD , augmentant le débit de données de ce service.

Schéma de modulation et de codage EDGE (MCS)

Le processus de codage de canal en GPRS ainsi qu’EGPRS/EDGE se compose de deux étapes : premièrement, un code cyclique est utilisé pour ajouter des bits de parité, également appelés séquence de contrôle de bloc, suivi d’un codage avec un code convolutif éventuellement perforé . ^[4] En GPRS, les schémas de codage CS-1 à CS-4 spécifient le nombre de bits de parité générés par le code cyclique et le taux de perforation du code convolutif. ^[4] Dans les schémas de codage GPRS CS-1 à CS-3, le code convolutif est de taux 1/2, c’est-à-dire que chaque bit d’entrée est converti en deux bits codés. ^[4] Dans les schémas de codage CS-2 et CS-3, la sortie du code convolutif est perforée pour obtenir le débit de code souhaité. ^[4]Dans le schéma de codage GPRS CS-4, aucun codage convolutif n’est appliqué. ^[4]

Dans EGPRS/EDGE, les schémas de modulation et de codage MCS-1 à MCS-9 remplacent les schémas de codage du GPRS et précisent en outre quel schéma de modulation est utilisé, GMSK ou 8PSK. ^[4] MCS-1 à MCS-4 utilisent GMSK et ont des performances similaires (mais pas égales) au GPRS, tandis que MCS-5 à MCS-9 utilisent 8PSK. ^[4] Dans tous les schémas de modulation et de codage EGPRS, un code convolutif de taux 1/3 est utilisé et la perforation est utilisée pour obtenir le taux de code souhaité. ^[4] Contrairement au GPRS, les en-têtes Radio Link Control (RLC) et Media Access Control (MAC) et les données utiles sont codés séparément dans EGPRS. ^[4] Les en-têtes sont codés de manière plus robuste que les données. ^[4]

Schéma de codage GPRS	Débit binaire incluant le temps système RLC/MAC [a] [b] (kbit/s/slot)	Débit binaire hors surcharge RLC/MAC [c] (kbit/s/slot)	Modulation	Taux de code
CS-1	9h20	8.00	GMSK	1/2
CS-2	13h55	12h00	GMSK	≈2/3
CS-3	15.75	14h40	GMSK	≈3/4
CS-4	21h55	20.00	GMSK	1
Schéma de modulation et de codage EDGE (MCS)	Débit binaire incluant le temps système RLC/MAC [a] (kbit/s/slot)	Débit binaire hors surcharge RLC/MAC [c] (kbit/s/slot)	Modulation	Taux de code de données	Taux de code d’ en-tête
MCS-1	9h20	8.00	GMSK	≈0,53	≈0,53
MCS-2	11h60	10h40	GMSK	≈0,66	≈0,53
MCS-3	15h20	14.80	GMSK	≈0.85	≈0,53
MCS-4	18h00	16.80	GMSK	1	≈0,53
MCS-5	22,80	21h60	8PSK	≈0,37	1/3
MCS-6	30.00	28,80	8PSK	≈0,49	1/3
MCS-7	45.20	44.00	8PSK	≈0,76	≈0,39
MCS-8	54,80	53,60	8PSK	≈0,92	≈0,39
MCS-9	59,60	58.40	8PSK	1	≈0,39

1. ^ ^{a b} Il s’agit du débit auquel l’ unité de données de protocole de couche RLC/MAC (PDU) (appelée bloc radio) est transmise. Comme indiqué dans la section 10.0a.1 de la norme TS 44.060, ^[5] un bloc radio se compose d’un en-tête MAC, d’un en-tête RLC, d’une unité de données RLC et de bits de réserve. L’unité de données RLC représente la charge utile, le reste est un surcoût. Le bloc radio est codé par le code convolutif spécifié pour un schéma de codage particulier, qui produit le même débit de données de couche PHY pour tous les schémas de codage.
2. ^ Cité dans diverses sources, par exemple dans TS 45.001 tableau 1. ^[4] est le débit binaire incluant les en-têtes RLC/MAC, mais excluant l’indicateur d’état de liaison montante (USF), qui fait partie de l’en-tête MAC, ^[6] donnant un débit binaire soit 0,15 kbit/s de moins.
3. ^ ^{a b} Le débit binaire net ici est le débit auquel la charge utile de la couche RLC/MAC (l’unité de données RLC) est transmise. En tant que tel, ce débit binaire exclut le surdébit d’en-tête des couches RLC/MAC.

EDGE évolué

Evolved EDGE , également appelé EDGE Evolution, est une extension complémentaire de la norme de téléphonie mobile GSM , qui améliore EDGE de plusieurs manières. Les latences sont réduites en réduisant de moitié l’ intervalle de temps de transmission (de 20 ms à 10 ms). Les débits binaires sont augmentés jusqu’à 1 Mbit / s de bande passante maximale et les latences jusqu’à 80 ms en utilisant une double porteuse, un débit de symboles plus élevé et une modulation d’ordre supérieur (32QAM et 16QAM au lieu de 8PSK) et des codes turbo pour améliorer la correction des erreurs. Cela se traduit par des vitesses de liaison descendante réelles allant jusqu’à 600 kbit/s. ^[7] En outre, la qualité du signal est améliorée en utilisant des antennes doubles améliorant les débits binaires moyens et l’efficacité du spectre.

L’intention principale d’augmenter le débit EDGE existant est que de nombreux opérateurs souhaitent mettre à niveau leur infrastructure existante plutôt que d’investir dans une nouvelle infrastructure de réseau. Les opérateurs mobiles ont investi des milliards dans les réseaux GSM, dont beaucoup sont déjà capables de prendre en charge des vitesses de données EDGE jusqu’à 236,8 kbit/s. Avec une mise à jour logicielle et un nouvel appareil compatible Evolved EDGE (comme un smartphone Evolved EDGE ) pour l’utilisateur, ces débits de données peuvent être portés à des débits proches de 1 Mbit/s (soit 98,6 kbit/s par Créneau horaire pour 32QAM). De nombreux fournisseurs de services n’investissent peut-être pas dans une technologie entièrement nouvelle comme les réseaux 3G . ^[8]

Une recherche et un développement considérables se sont produits dans le monde entier pour cette nouvelle technologie. Un essai réussi par Nokia Siemens et “l’un des principaux opérateurs chinois” a été réalisé dans un environnement réel. ^[8] Avec l’introduction de technologies sans fil plus avancées telles que l’UMTS et le LTE, qui se concentrent également sur une couche de couverture réseau sur les basses fréquences et l’élimination et l’arrêt à venir des réseaux mobiles 2G , il est très peu probable que Evolved EDGE verra un jour tout déploiement sur des réseaux actifs. Jusqu’à présent (en 2016), aucun réseau commercial ne prend en charge la norme Evolved EDGE (3GPP Rel-7).

Technologie

Latence réduite

Avec Evolved EDGE, trois fonctionnalités principales sont conçues pour réduire la latence sur l’interface hertzienne.

Dans EDGE, un seul bloc de données RLC (allant de 23 à 148 octets de données) est transmis sur quatre trames, en utilisant un seul intervalle de temps. En moyenne, cela nécessite 20 ms pour une transmission unidirectionnelle. Dans le cadre du schéma RTTI, un bloc de données est transmis sur deux trames dans deux intervalles de temps, ce qui réduit la latence de l’interface hertzienne à 10 ms.

De plus, la latence réduite implique également la prise en charge de Piggy-backed ACK / NACK (PAN), dans lequel une image bitmap des blocs non reçus est incluse dans les blocs de données normaux. En utilisant le champ PAN, le récepteur peut signaler immédiatement les blocs de données manquants, plutôt que d’attendre pour envoyer un message PAN dédié.

Une dernière amélioration est le mode non persistant RLC. Avec EDGE, l’interface RLC peut fonctionner soit en mode acquitté, soit en mode non acquitté. En mode sans accusé de réception, il n’y a pas de retransmission des blocs de données manquants, de sorte qu’un seul bloc corrompu entraînerait la perte d’un paquet IP entier de couche supérieure. En mode non persistant, un bloc de données RLC peut être retransmis s’il est inférieur à un certain âge. Une fois ce délai expiré, il est considéré comme perdu et les blocs de données suivants peuvent alors être transmis aux couches supérieures.

Liaison descendante double porteuse

Avec la double porteuse en liaison descendante, l’ordinateur de poche est capable de recevoir sur deux canaux de fréquence différents en même temps, doublant le débit de la liaison descendante. De plus, si un deuxième récepteur est présent, l’ordinateur de poche peut recevoir sur un intervalle de temps supplémentaire en mode monoporteuse, car cela peut chevaucher la syntonisation d’un récepteur avec d’autres tâches.

Schémas de modulation supérieurs

Le débit de la liaison montante et de la liaison descendante est amélioré en utilisant 16 ou 32 QAM (modulation d’amplitude en quadrature), ainsi que des codes turbo et des débits de symboles plus élevés.

Réseaux

La Global mobile Suppliers Association (GSA) déclare qu’ ^[9] en mai 2013, il y avait 604 réseaux GSM/EDGE dans 213 pays, sur un total de 606 engagements d’opérateurs de réseau mobile dans 213 pays.

Voir également

• Portail de télécommunication

• Accès Internet haut débit
• CDMA2000
• Evolution-Données optimisées
• Liste des bandes passantes des appareils
• Le haut débit mobile
• Tableau de comparaison de l’efficacité spectrale
• UMTS
• Élargir
• Wifi
• Comparaison des normes de téléphonie mobile, y compris LTE
• Comparaison des normes de données sans fil, y compris WiMAX et HSPA+

Références

1. ^ ^{un b} “Copie archivée” (PDF) . Archivé de l’original (PDF) le 2009-03-06 . Récupéré le 10/05/2011 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
2. ^ (PDF) http://www.itu.int/ITU-D/imt-2000/MiscDocuments/IMT-Deployments-Rev3.pdf . Consulté le 16 avril 2008 . {{cite web}}: Manquant ou vide |title=( aide ) ^{[ lien mort ]}
3. ^ ETSI SMG2 99/872
4. ^ ^{un bcdefghijk Projet de partenariat de 3e génération ( septembre 2012} ). “3GGP TS45.001 : groupe de spécifications techniques réseau d’accès radio GSM/EDGE ; couche physique sur le chemin radio ; description générale” . Récupéré le 20/07/2013 .
5. ^ Projet de partenariat de 3e génération (juin 2015). “3GGP TS45.001 : groupe de spécifications techniques réseau d’accès radio GSM/EDGE ; interface station mobile (MS) – système de station de base (BSS) ; protocole de contrôle de liaison radio/Contrôle d’accès au support (RLC/MAC) ; section 10.0a.1 – Bloc GPRS RLC/MAC pour le transfert de données” . 12.5.0 . Récupéré le 05/12/2015 .
6. ^ Projet de partenariat de 3e génération (juin 2015). “3GGP TS45.001 : groupe de spécifications techniques Réseau d’accès radio GSM/EDGE ; interface station mobile (MS) – système de station de base (BSS) ; protocole de contrôle de liaison radio/Contrôle d’accès au support (RLC/MAC) ; section 10.2.1 – Liaison descendante Bloc de données RLC” . 12.5.0 . Récupéré le 05/12/2015 .
7. ^ “EDGE, HSPA et LTE : L’avantage du haut débit mobile” (PDF) . Rysavy Research et 3G Amériques. 2007-09-01. p. 58–65. Archivé de l’original (PDF) le 2009-10-07 . Récupéré le 27/09/2010 .
8. ^ ^{un b} “Yahoo!” . www.engadgetmobile.com . Archivé de l’original le 2018-11-17 . Récupéré le 14/03/2016 .
9. ^ “GSA – La banque de données EDGE de l’Association mondiale des fournisseurs mobiles” . Gsacom.com . Récupéré le 05/03/2013 .

Liens externes

• L’Association mondiale des fournisseurs de téléphonie mobile
• EDGE évolué comme alternative à la 3G
• Un document technique de l’association 3G Americas
• Un avis sur EDGE évolué par Martin Sauter
• Un rapport EDGE Evolution par Visant Strategies