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EDGE es el próximo paso en la evolución de GSM y TDMA. El objetivo de esta nueva tecnología es la de ofrecer tasas de transmisión superiores, una mejor eficiencia espectral, y facilitar nuevas aplicaciones y mayor capacidad para el usuario móvil. Con la introducción de EDGE en GSM fase 2+, servicios existentes como GPRS y HSCSD son mejorados al ofrecer una nueva capa física. EDGE es introducido dentro de las especificaciones y descripciones existentes en lugar de crear nuevas. EDGE es un método para aumentar las velocidades de datos sobre el enlace de radio de GSM. Mientras que GPRS permite tasas de transmisión de 115kbps y teóricamente 160 kbps en la capa física, con la implementación de EDGE el sistema sería capaz de alcanzar tasas de 384 y teóricamente 473.6kbps. Básicamente, EDGE sólo introduce una nueva técnica de modulación y una nueva codificación de canal que puede usarse indistintamente para transmitir servicios de voz y de datos por conmutación de paquetes y de circuitos. EDGE, por lo tanto, es un agregado a GPRS y no puede trabajar por separado. Con esto se pueden aumentar las aplicaciones disponibles hasta acceso a Internet de forma inalámbrica, correo electrónico y transferencias de archivos.

EDGE permite a los operadores GSM hacer justamente eso: Ofrecer rápidamente servicios 3G de alta velocidad de Internet móvil con velocidades de datos de aproximadamente tres veces las velocidades de GPRS, utilizando sus recursos existentes de espectro radioeléctrico y de infraestructura. Al satisfacer las diferentes demandas de mercado en distintas regiones, EDGE es el agregado perfecto en la “familia” GSM/GPRS, porque permite una migración económica y segura, aprovechando las economías de escala.

Tal como lo indica el nombre de la versión basada en paquetes de EDGE, denominada EGPRS (Enhanced GPRS – GPRS mejorado), se trata de un uso más eficiente de GPRS, mediante la mejora de la interfase de radio entre el equipo móvil y la estación base; una mejora de GSM/GPRS con solamente algunos pequeños impactos sobre la red móvil existente.

EDGE mejora el rendimiento de todas las aplicaciones GPRS de abonado y soporta las que se implementen en redes WCDMA. El actual despegue de los servicios de paquetes de datos con la introducción de GPRS, es el cimiento de los servicios 3G, con la conexión continua a Internet

“siempre conectado”. A medida que crece la demanda para estos servicios iniciales basados en paquetes, los operadores necesitarán satisfacer esa demanda por nuevos servicios con velocidades de bit más altas, con una calidad de servicio garantizada. EDGE, combinado con WCDMA, es su próximo paso en la evolución natural.

Al proveer en forma complementaria capacidad y cobertura, conjuntamente con redes WCDMA, EDGE asegura la facultad del operador para satisfacer las capacidades de red, las demandas de servicios de conmutación de paquetes de alta velocidad y las aplicaciones tales como MMS; se debe agregar la bonificación adicional que implica que se podrán cubrir más abonados con el mismo hardware. De alguna manera, siempre se trata de cobertura y capacidad y EDGE permite muchos más abonados que GSM o GPRS sobre la red existente de los operadores GSM. Ganan ambos, los operadores y los abonados.

1.3.1 Estructura de EDGE.

La arquitectura de EDGE es la misma que la de GPRS, solamente con la introducción de algunos cambios. La unidad de control de paquetes se puede colocar en la radio base, en el controlador de la radio base, o el nodo de soporte de GPRS. La unidad central de control siempre se coloca en la radio base. El controlador del enlace de radio se tiene que extender a EDGE para evitar el colapso del protocolo de radio, ver figura 1.5.

Figura 1.5 Diferencias entre GPRS y EDGE.

El cambio de GPRS a EDGE simplemente consiste en una actualización de software en la radio base, en su Controlador de la Radio Base y la adición de un elemento que se llama EDGE TRU (Unidad de Transceptor) en el Transceptor de la Radio Base. GPRS y EGPRS tienen diferentes protocolos y un comportamiento diferente en el lado de la radio base. Mientras que por el enfoque de la red central, GPRS y EGPRS comparten los mismos protocolos de manejo de paquetes, y por lo tanto, se comportan de la misma manera. Con la utilización de EDGE, la

misma ranura de tiempo puede soportar un número mayor de usuarios. Esto disminuye el número de recursos de radio que se requieren para soportar el mismo tráfico, lo cual libera capacidad del sistema para soportar más tráfico de aplicaciones de voz o de datos. Al igual que GPRS, EDGE puede ser visto como un elemento que incrementa la capacidad del sistema cuando es necesario. [17]

1.3.2 Características técnicas de EDGE.

Algunas características de EDGE son las que se muestran en la tabla 1. 3

Tabla 1.3 características de EDGE.

Interfase de aire.

La interfase de aire de EDGE permite velocidades de bit más altas que los sistemas móviles anteriores. EDGE ofrece velocidades de datos a 384 Kbps con un pico teórico de 473,6 Kbps.

Para aumentar la velocidad de bits de la interfase de aire, EDGE utiliza una nueva técnica de modulación, fácil de implementar y que permite altas velocidades de datos y eficiencia espectral.

La nueva modulación es 8-PSK (Eight Phase Shift Keying – Modulación por Desplazamiento de 8 Fases). Permite transmitir tres bits por símbolo, en lugar de uno solo como se usa en la modulación GMSK en GSM. Esto triplica las velocidades posibles de transmisión de los datos GPRS en EDGE.

El sistema de modulación de manipulación por desplazamiento de ocho fases fue elegido por sus altas tasas de datos, alta eficacia espectral e implementación moderadamente compleja. (Ver Anexo 8) [18]

La modulación de manipulación por desplazamiento mínimo Gaussiana (GMSK) definida en GSM es también parte del concepto del sistema EDGE. La tasa de símbolos de cada modulación es de 271 kbps, lo que da una tasa de bit total por segmento de tiempo de 22.8 Kbps para GMSK y 69.2 Kbps para 8PSK. La forma del impulso 8PSK es GMSK linealizada, lo que significa que 8PSK encaja en la máscara de espectro GSM.

Muchos parámetros de la capa física EDGE son idénticos a los de GSM. La separación entre portadoras es de 200 kHz, y la estructura de la trama TDMA de GSM no se transforma. El formato de ráfaga 8PSK es además similar: Una ráfaga incluye una secuencia de entrenamiento de 26 símbolos en el medio, 3 símbolos de cola en cada extremo y 8.25 símbolos de guarda en un extremo. Cada ráfaga lleva 2.58 símbolos de datos, cada uno de los cuales está compuesto de tres bit (Ver figura 1.6).

Figura 1.6 Trama del sistema EDGE

El aumento de la capacidad de transmisión en la señal de radio, aumenta la capacidad global del sistema, ya sea en el número de abonados que comparten los recursos de radio como en la velocidad de conexión.

En un sistema típico TDMA (Time Division Multiple Access – Acceso Múltiple por División de Tiempo), como el empleado por GSM, una única frecuencia es compartida por ocho intervalos de tiempo (Time Slot). El aumento de capacidad con EDGE significa que un único abonado o un número de abonados que usan, por ejemplo, tres intervalos de tiempo con GPRS, puede ser manejado por sólo un intervalo de tiempo. Entonces, se libera la capacidad en esta frecuencia para otros usuarios, con datos o voz.

1.3.3 Transmisión en Conmutación de Paquetes. EGPRS. (Enhanced GPRS).

Las nuevas técnicas introducidas con EDGE optimizan el caudal de datos para cada enlace de radio. Una de dichas técnicas, denominada control de calidad del enlace (link quality control - LQC), combina la adaptación del enlace (link adaptation - LA) y la redundancia incremental. La funcionalidad de LA adapta la codificación y la modulación con relación a la calidad de la señal. En malas condiciones de radio, se seleccionan codificación robusta y modulación GMSK, en

tanto que en buenas condiciones de radio, se emplean una codificación menos robusta y modulación 8PSK. EGPRS tiene también como característica las funciones de corrección de errores hacia atrás, lo que significa que puede pedir la retransmisión de bloques recibidos con errores. Este mecanismo se denomina petición automática de repetición (automatic repeat request - ARQ). EGPRS usa una variante mejorada de ARQ denominada redundancia incremental (incremental redundancy - IR). Con la IR, toda la información se codifica con un código convolucional a una rata de 1/3. El código es punzado a una determinada velocidad y transmitido por el aire. Si falla la decodificación, se forma una retransmisión usando un esquema de punzado diferente [19]. Toda vez que la retransmisión se combina con el bloque previamente transmitido, el proceso arroja una velocidad de bits más baja, lo que facilita la decodificación. En el presente, se han definido nueve esquemas de codificación para EGPRS, (ver la Tabla 1.4). [18]

Tabla 1.4 Esquemas de modulación y codificación para EGPRS.

La columna “Familia” de la Tabla 1.4 indica los esquemas de codificación que se pueden usar para retransmisión. Por ejemplo, si falla la transmisión inicial con MCS-9 y disminuye la calidad del canal de radio, la retransmisión puede usar esquemas de codificación más robustos de la misma familia.

Si la retransmisión hubiese usado un esquema de codificación diferente al de la transmisión original, tendría que ser re-segmentado en nuevos bloques de control de enlace de radio (radio link control - RLC). Esto es lo que limita la selección de esquemas de codificación. Los bloques que son transmitidos inicialmente con MCS-8 pueden ser retransmitidos usando MCS-6 o MCS- 3, añadiendo bits de relleno al campo de datos.

Esquema Modulación Kbps Razón de Código. Razón de Código Familia de encabezado

1.4 Sistema Universal de Telefonía Móvil. (UMTS).