Техника - молодёжи 2005-01, страница 30
лосовой трафик должен доставляться абонентам без задержек и значительных изменений. В то же время, если вы при помощи мобильного телефона выходите в Интернет, задержки при передаче данных уже не будут иметь решающего значения, поэтому вполне пригодна пакетная передача. Воплощением этой идеи и стал стандарт GPRS, который подразумевает коммутацию пакетов и применяется только для передачи данных, но делает это весьма быстро - со скоростью до 115,2 Кбит/с (теоретически эту цифру можно будет еще увеличить до 171,2 Кбит/с). Согласитесь, что это гораздо больше, нежели возможности даже, казалось бы, прогрессивного стандарта HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) -технологии для сетей GSM, обеспечивающей увеличение скорости передачи данных до 14,4 Кбит/с, а с мультиплексированием четырех каналов в одном временном слоте -до 57,6 Кбит/с. Как и в случае с HSCSD, GPRS относительно легко разворачивается поверх существующей инфраструктуры сетей GSM, но изменений, которые все же приходится вносить в ее работу, гораздо больше. Для GPRS в GSM-сеть необходимо добавить узел поддержки услуг SGSN (Serving GPRS Support Node), узел поддержки шлюзовых функций GGSN (Gateway GPRS Support Node), а также центр услуг широковещательной передачи PTM-SC (Point-to-Multipoint Service Center). Абоненты сети GSM могут работать с GPRS в разных режимах, в зависимости от того, устройством какого класса они располагают. Терминальное устройство класса «А» (в терминах стандарта GPRS) может одновременно работать с голосовым и иным трафиком, передающимся в рамках традиционного GSM (коммутация каналов) и с использованием GPRS. Устройства класса «В» могут делать то же самое, но только поочередно, а терминалы, относящиеся к классу «С», могут работать только с пакетными данными. Естественно, обычные устройства, работающие только с данными, передаваемыми по коммутируемым каналам, в стандарте GPRS не рассматриваются. В свою очередь, каждый мобильный телефон, поддерживающий GPRS, может работать с разными классами этого протокола. В зависимости от класса абоненту на прием и передачу данных выделяется разное количество канальных интервалов - от 1 до 8, причем количество каналов, выделенных на прием и передачу, может и не совпадать. Таким образом весьма элегантно моделируется асимметричная природа передачи трафика в сети Интернет. Естественно, количество тайм-слотов (time slot), выделяемых на прием информации, обычно больше. РЕАЛИЗАЦИЯ EDGE. ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ. Итак, какуже говорилось, главное в EDGE - это скорость передачи данных. В существующих сетях GSM ее удастся повысить до 69,2 Кбит/с на один канал (EGPRS), что по теоретическим оценкам дает суммарную максимальную скорость 553,5 Кбит/с. Реально эта цифра не будет превышать 384 Кбит/с, а средняя скорость будет составлять что-то около 130-180 Кбит/с, что также весьма неплохо. Протокол EDGE может разворачиваться прямо на существующем сегодня оборудовании и не требует серьезных изменений логики работы сети. Это означает, что он совместим с другими технологиями передачи данных, например HSCSD и GPRS. Так что пользователь сможет выбирать, какой вариант передачи для него предпочтительнее. Более того, в ряде случаев, не меняя расположения базовых станций, удастся даже расширить зону покрытия радиосигналом и улучшить качество покрытия. Зададимся вопросами, какудалось при сохранении совместимости с существующими сетями GSM повысить скорость передачи данных и почему этого не было сделано раньше? На второй вопрос ответ достаточно прост: GSM появился сравнительно недавно и продолжает постоянно развиваться, так что EDGE - это всего лишь свидетельство эволюции беспроводной связи, и стандарт стали внедрять сразу же после окончания исследований и испытаний этой технологии, а может даже и раньше. На первый же вопрос ответить гораздо сложнее. Как известно, для передачи данных в стандарте GSM используется фазовая модуляция, которая позволяет при достаточно узком спектре сигнала получать высокую скорость передачи. Теоретически при внесении даже незначительных изменений в схему модуляции (без изменения частотного диапазона) можно добиться некоторого увеличения пропускной способности канала, но при этом начинает расти влияние помех, которые, к сожалению, присутствуют всегда и везде, а уж в радиоэфире их ви-димо-невидимо. Поэтому при разработке нового стандарта, обеспечивающего высокие скорости обмена информацией, приходится придумывать целый набор новшеств, позволяющих подавлять помехи, улучшать распознавание сигнала, лучше кодировать данные (например, внося избыточную информацию) и т. д. и т. п. В EDGE, по сравнению с GPRS, используется более совершенная схема кодирования и модуляции сигнала - линейная восьмипозиционная фазовая модуляция 8PSK (Phase-shift Keying). При таком кодировании удается передавать три бита информации за одно изменение фазы несущей частоты. Улучшен и алгоритм работы протокола, который теперь адаптирует свою работу к текущему состоянию канала передачи, то есть, прежде всего, к уровню шума. В результате эффективность использования выделяющегося спектра в три раза выше, чем в GPRS, что позволяет передавать практически втрое больше данных за одно и то же время. Распознавание типа модуляции происходит автоматически, без участия абонента, и таким образом, прозрачно для него. А это, в свою очередь, означает, что имеющийся канал связи используется наиболее оптимальным образом, и по нему передаются данные с максимально возможной в данных условиях скоростью. Подобный эффект наблюдается и в беспроводных сетях стандарта 802.11b (также называемых Wi-Fi), где при уменьшении мощности принимаемого сигнала включается механизм ARS (Adaptive Rate Selection), принудительно понижающий скорость передачи с 11 Мбит/с до 5,5, с 5,5 до 2 или с 2 до 1 Мбит/с. Опишем вкратце идею адаптивного механизма модуляции. В EDGE для кодирования блоков данных могут применяться девять разных режимов, различающихся между собой уровнем помехоустойчивости и обеспечиваемой скоростью передачи данных (чем выше скорость, тем меньше устойчивость, и наоборот). При уменьшении уровня принимаемого сигнала и, как следствие, искажениях передаваемых данных (они выявляются в процессе декодирования), оба участника соединения автоматически переходят к использованию более помехоустойчивого алгоритма, и следующий блок данных кодируется уже с его применением. Искаженный блок запоминается и в дальнейшем сравнивается с повторно переданным блоком. Переход к новой схеме кодирования будет осуществляться только в том случае, если первоначально принятый блок был сильно искажен. Все режимы кодирования разделены на три группы. Переход при ухудшении качества связи от одного режима к другому возможен только внутри своей группы. Если через некоторое время условия связи улучшаются, то, наоборот, осуществляется переход к менее устойчивому по отношению к помехам алгоритму. Естественно, что такой алгоритм обеспечивает большую скорость передачи данных, чем помехоустойчивый. Благодаря такому алгоритму «адаптации» к условиям в канале передачи, в общем и целом повышается скорость передачи данных, так как больше не требуется закладывать избыточную надежность в выбор схемы кодирования. Наконец, скажем пару слов и о том, как и для чего будут использоваться такие высокоскоростные каналы связи. С Интернетом все понятно - для него скорость чем выше - тем лучше, а вот с мультимедиа пока не все ясно. Например, сейчас не совсем очевидно, как именно будут реализовы- ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 1 ' 2 0 0 5 28 |
