En la actualidad la mayor parte de las redes GSM soportan EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution). Esta tecnología es una mejora de GPRS (Enhanced General Packet Radio Service), la cual es la tecnología de servicio de datos basada en una red de paquetes para las redes GSM. GPRS provee conectividad IP para una gran gama de servicios y aplicaciones para los usuarios.
Las redes GSM con tecnología EDGE operan como extensiones inalámbricas de acceso a Internet, dando a sus usuarios tanto acceso a Internet como acceso a sus empresas desde cualquier sitio donde se encuentren.
Las velocidades de pico alcanzadas con esta tecnología son de 200 Kbps para dispositivos EDGE que manejen cuatro time slots. Para entender la tecnología, primero veamos la arquitectura de las redes GSM/GPRS/EDGE, como se observa en la figura 16, teniendo en cuenta que EDGE es sólo una mejora de la tecnología de acceso, el Core GPRS es el mismo y será el mismo que utilicen las redes de tercera generación.
Figura 16. Arquitectura de la red GSM/GPRS/EDGE
Las funciones de los elementos de la figura 16 relacionadas con la red de datos son:
El controlador de la radiobase envía/recibe los paquetes de datos al/desde el SGSN, el cual es un nodo que autentica y ubica a los usuarios móviles de la red. El SGSN lleva a cabo el tipo de funciones para los datos que el MSC lleva a cabo para los servicios de voz.
El SGSN envía/recibe los datos de usuario al/desde el GGSN, el cual puede verse como el router de borde para las redes IP externas. El GGSN también maneja las direcciones IP de los móviles para sus sesiones de datos.
Otro elemento importante es el HLR el cual almacena todos los datos de los perfiles de cada usuario tanto para servicios de voz como de datos.
El Core es tanto utilizado para servicios GSM/GPRS/EDGE como para las redes UMTS/HSPA, esto hace más fácil al operador la tarea de la migración.
En el enlace de radio, GSM usa canales de 200 KHz de ancho de banda, cada uno de los cuales está dividido en ocho timeslots (TS). Algunos de estos TS pueden soportar EDGE, lo que quiere decir que puede alcanzar una velocidad de pico de alrededor de 50 Kbps. Como la red puede agregar hasta cuatro de esos slots en el downlink, se alcanzan los 200 Kbps que se mencionaron al principio.
Si hay muchos usuarios activos en un sector, estos compartirán los canales de datos existentes.
EDGE emplea tres técnicas avanzadas en el enlace de radio que permiten alcanzar una alta eficiencia espectral para sistemas celulares de banda estrecha. Las mismas son:
1. El uso de la técnica de modulación 8-PSK, la cual permite enviar 3bits por símbolo transmitido en el canal de aire. Antes, en las redes GSM/GPRS usan GSMK, el cual transmite 1 bit por símbolo de radio.
2. EDGE utiliza muchos esquemas de codificación y la red puede ajustar los bits de control de errores basado en el ambiente de radio. Existen 5 esquemas de codificación para 8-PSK y 4 esquemas para GMSK. Ver la tabla 15.
Al usar muchos esquemas de codificación, la red puede ajustar los bits de control de errores basado en las condiciones de radio.
EDGE dinámicamente selecciona la modulación y el esquema de codificación óptimos para determinadas condiciones del entorno, esto lo hace e a través del mecanismo de Link Adaptation.
3. EDGE utiliza un mecanismo que se denomina Incremental Redundancy, redundancia incremental, el cual permite cambiar la redundancia de los datos a transmitir
dependiendo de cómo hayan llegados los datos transmitidos en el instante anterior. Si el bloque transmitido tuvo errores, EDGE retransmite los datos usando un código diferente. El mecanismo tiene una ganancia efectiva del enlace de 2 dB.
Esquemas de Modulación y Codificación
Modulación Tasa de transmisión por Time Slot (Kbps) MCS 9 8 – PSK 59.2 MCS 8 8 – PSK 54.4 MCS 7 8 – PSK 44.8 MCS 6 8 – PSK 29.6 MCS 5 8 – PSK 22.4 MCS 4 GMSK 17.6 MCS 3 GMSK 14.8 MCS 2 GMSK 11.2 MCS 1 GMSK 8.8
Tabla 15. Esquemas de modulación y codificación para EDGE
El throughput por timeslot en la capa de enlace puede variar desde 8.8 a 59.2 Kbps en condiciones de relación portadora interferente muy buenas.
De estos valores teóricos el throughput máximo es 473.6 kbps. Los dispositivos hoy existentes sólo soportan 4 timeslots por lo que se consiguen velocidad de pico de 200 Kbps y típicas entre 120 y 180 Kbps.
Es importante hacer notar que la tecnología EDGE sigue mejorándose continuamente. Esto muestra que las redes GSM/GPRS/EDGE seguirán existiendo por mucho tiempo, aún cuando las redes de tercera generación sean utilizadas comúnmente.
En el Relese 4 la latencia de EDGE se reduce significativamente y en Release 7 Evolved EDGE introducirá nuevas características con mejoras significativas.
Los dispositivos han aumentados sus capacidades también, dispositivos con modo de transferencia dual (DTM), ya disponibles permitirán comunicaciones simultáneas de voz y datos.
La evolución, Evolved EDGE, aumentará las velocidades de transferencia de datos, incrementando la eficiencia espectral y la capacidad donde las condiciones de C/I no sean buenas. Supone aumento de la sensibilidad en downlink en 3 dB para conexiones de datos y voz y reducción de la latencia para soportar servicios de tipo conversacional VoIP y PoC. Las mejoras deben contemplar la retrocompatibilidad con los equipos de la red y los dispositivos existentes.
Los métodos que están siendo estandarizados para alcanzar estos objetivos consisten principalmente en; recepción de dos portadoras en downlink (pasando de 4 a 10 TS), se agrega el uso de las modulaciones 16 QAM y 32 QAM y se incrementa la tasa de transmisión de símbolos en el uplink. La posibilidad de usar 4 time slots en el uplink, la reducción de la latencia total y la diversidad en la recepción del downlink que aumenta la sensibilidad en el móvil con una ganancia de 3dB además de brindar mayor robustez a la interferencia.
Con todas estas mejoras se llegan a velocidades teóricas de pico de red de casi 2Mbps, considerando que el usuario pueda alcanzar 1Mbps o más.