واجهة الراديو “2G GSM EDGE” تعتمد على أساس واجهة “GSM” باستخدام نفس الفتحة وهيكل الاندفاع المستخدمة في “GSM”، ولكنّها اعتمدت شكلاً مختلفاً من التعديل لتوفير معدلات بيانات أعلى، حيث تم إنشاء واجهة راديو “EDGE” لتكون منسجمة مع واجهة راديو “GSM”، وتعمل جنباً إلى جنب معها بحيث تمتلك المحطة الأساسية القدرة على تشغيل “GSM” و”GPRS” و”EDGE” الأساسية في وقت واحد.
ما هي EDGE؟
معدلات البيانات المحسنة للتطور العالمي “EDGE”: هي تقنية يمكن استخدامها في شبكات “GSM” و”D-AMPS”و “IS-136” الحالية لزيادة سعة البيانات، وهي معيار بيانات محمول عالي السرعة تهدف إلى تمكين الجيل الثاني من النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM” وشبكات الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” لنقل البيانات بسرعة تصل إلى “384 كيلو بت في الثانية”، حيث لأنّه تم تطويره في البداية لأنظمة “GSM” فقط، فقد أطلق عليه اسم “GSM384”.
تطور نظام “GSM” إلى نظام “GSM EDGE” الذي يزيد من معدل البيانات بأنظمة تعديل وترميز جديدة، كما يتم تحقيق هذه الزيادة من خلال تحسين الكفاءة الطيفية للنظام على حساب كفاءة الطاقة، حيث يتم استخدام مخطط تعديل طيفي وفعال للطاقة، وهو مزيج من تعديل التردد والطور “NFSK / PSK”؛ لزيادة معدل البيانات لنظام “GSM EDGE” الحالي، كما يتم استخدام تشفير قناة “EDGE” الحالي ومخطط تعديل “2FSK / 8PSK”.
يمكن زيادة معدل البيانات بنسبة “33%” مع انخفاض “2 ديسيبل” فقط في نسبة “Eb/N0” مع معدل خطأ بتات متساوٍ في قناة “AWGN”، حيث قدم استخدام هذا النهج للواجهة الراديوية تكلفة تطوير أقل بكثير من استخدام واجهة جديدة تماماً، على الرغم من أنّه كان ضرورياً على المستخدمين شراء هواتف جديدة لتشغيل “EDGE” والاستفادة من إمكانات البيانات المحسنة.
- “EDGE” هي اختصار لـ “Enhanced Data for Global Evolution” و”GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.
- “GPRS” هي اختصار لـ “General Packet Radio Service” و”TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.
- “FSK” هي اختصار لـ “Frequency-shift keying” و”PSK” هي اختصار لـ “Phase Shift Keying”.
- “AWGN” هي اختصار لـ “Additive White Gaussian Noise” و”D-AMPS” هي اختصار لـ “Digital Advanced Mobile Phone System”.
- “NFSK” هي اختصار لـ “Narrow-Frequency Shift Keying”.
تعديل GSM EDGE:
إحدى الوسائل التي يمكن بها ترقية “2G GSM EDGE” لتوفير معدلات بيانات أعلى هي استخدام مخطط تعديل مختلف لمعدلات بيانات أعلى، ومع ذلك بقي مخطط تعديل “GMSK” المعتمد لنظام “GSM” الأساسي مستخدماً لمعدلات البيانات المنخفضة، حيث تم اختيار “GMSK” لنظام “GSM” الأصلي لعدة أسباب:
- إنّه مرن للضوضاء عند مقارنته بالعديد من أشكال التعديل الأخرى.
- يُعد الإشعاع خارج النطاق الترددي المقبول بإنّه أقل من الأشكال الأخرى لإزاحة الطور.
- يمتلك مستوى طاقة ثابت يسمح باستخدام مضخمات طاقة “RF” عالية الكفاءة في الهاتف وبالتالي تقليل الاستهلاك الحالي والحفاظ على عمر البطارية.
- يتم اعتماد تنسيق تعديل “GMSK” لعمليات نقل معدل البيانات الأقل، حيث تعني المزايا أنّها مناسبة تماماً للحالات التي يمكن فيها تحمل معدلات البيانات المنخفضة.
ملاحظة:“RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.
مزايا استخدام تعديل PSK في EDGE:
تم الاعتماد على “8PSK” من أجل تمكين نقل البيانات بشكل من أشكال تعديل الطور الذي يطلق عليه اسم “Octonary Phase Shift Keying”، ويحتوي هذا الشكل من التعديل على عدد من المزايا التي تصف بأنّه تم اختياره لنقل بيانات “EDGE” عالية السرعة:
- تمتلك القدرة على العمل خلال هيكل قناة “GSM” أو قناة “GPRS” الحالية.
- تمتلك القدرة على العمل ضمن النطاق الترددي الحالي لقناة “GSM / GPRS”.
- كذلك لديها القدرة على العمل ضمن بنية تشفير قناة “GSM / GPRS” الحالية.
- يوفر كمية بيانات أعلى من مخطط تعديل “GSM GMSK” الحالي.
تزيد “EDGE” من سعة الارتباط اللاسلكي ضمن قنوات الراديو “GSM” حوالي “200 كيلوهرتز”، حيث تستخدم “EDGE” ثلاث تقنيات لزيادة السعة على الوصلة الراديوية، كما يوفر مخطط التشكيل “8-PSK” بهذه المتطلبات، حيث يمتلك عرض النطاق المكافئ ومستويات تداخل القناة المجاورة على “GMSK” ممّا يجعل من الممكن جمع قنوات “EDGE” في شبكة “GSM / GPRS” الحالية ونطاق التردد، بالإضافة إلى الحفاظ على نفس بنية تشفير القناة، حيث أنّ طريقة التشكيل “8PSK” هي طريقة خطية يتم فيها تحديد ثلاث بتات متتالية على رمز واحد في المستوى “I / Q”.
باستخدام “8-PSK”، يبقى معدل إرسال الرموز كما هو، ولكن كل رمز يمثل الآن ثلاث بتات بدلاً من واحد ممّا يعني أنّ معدل البيانات الفعلي يزداد بمقدار ثلاثة أضعاف، حيث تكون “المسافة” بين الأماكن المختلفة على مخطط الرموز أقصر باستخدام تعديل “8PSK” مقارنة باستخدام “GMSK”، وهذا يعني أنّ هناك خطراً كبيراً لسوء تفسير أي من الرموز خاصةً في حالة وجود تداخل أو ضوضاء، وكما يحدث هذا لأنّه يصعب على مُستقبل الراديو معرفة واكتشاف الرمز الذي استقبله، وللتغلب على هذا قد تكون هناك حاجة إلى ترميز خطأ إضافي للحماية من احتمال حدوث أخطاء.
ومع ذلك، تحتاج المستويات المتزايدة للوقاية من الأخطاء، إرسال بيانات إضافية وهذا يقلل من سرعة نقل البيانات للبيانات المطلوبة، كما وجد أنّه عندما تكون الإشارة ضعيفة، يمكن أن يكون “GMSK” أكثر فعالية من “8PSK”، ونتيجةً لذلك فإنّ مخطط تعديل “EDGE” الكلي هو مزيج من “GMSK” و”8PSK”.
- “PSK” هي اختصار لـ “Phase Shift Keying”.
- “GSMK” هي اختصار لـ “Gaussian Minimum Shift Keying”.
- “I / Q” هي اختصار لـ “In-phase signal / Quadrature signal”.
فتحات GSM EDGE:
يجب أن تقوم كل من “EDGE” و”GPRS” و”GSM” بالعمل جنباً إلى جنب في الشبكة، ومن المتطلبات الأساسية أن تمتلك التقنيات التطورية القدرة على العمل على نفس الشبكة، ممّا يضمن ذلك الخدمة المقدمة للعملاء الحاليين الذين يستخدمون الهواتف القديمة إلى جانب أولئك الذين يدفعون أسعاراً إضافية لخدمات “EDGE” المتميزة، ممّا يعني أنّ الشبكة يجب أن تكون قادرة على دعم تشغيل كلتا الخدمتين في وقت واحد، ووفقاً لذلك يجب أن تكون الفتحات المختلفة داخل هياكل حركة البيانات لديها القدرة على دعم الهياكل المختلفة، وأنواع التعديل المختلفة التي تعتمد على الهواتف المستخدمة، والمكالمات التي يتم إجراؤها، والظروف السائدة.
من المحتمل أن تدعم إحدى الفتحات مكالمة “GSM”، وأنّ تدعم الفتحة التالية اتصال بيانات “GPRS” والثالث اتصال “EDGE” باستخدام “GMSK” أو “8PSK”، حيث تشبه الواجهة الراديوية “GSM EDGE” إلى حد كبير تلك الخاصة بـ “GSM”، ولكنّها تعتمد مخطط التعديل المختلف لجعلها قادرة على نقل بيانات الحزمة بشكل أكثر فعالية، واستناداً إلى فتحة “GSM” الأساسية وتنسيق الاندفاع، فإنّ واجهة “EDGE” تمتلك القدرة على العمل جنباً إلى جنب مع إشارات “GSM” و”GPRS”.
توفر “EDGE” تحسينات على السرعة من خلال تغيير نوع التعديل المستخدم والاستفادة بشكل أفضل من الناقل المستخدم حالياً، فعلى سبيل المثال الناقل “200 كيلو هرتز” في أنظمة “GSM” توفر “EDGE” مساراً تطورياً لأنظمة الجيل الثالث المتوافقة مع “IMT-2000″، مثل أنظمة الهاتف المحمول العالمية “UMTS“، من خلال تنفيذ بعض التغييرات المتوقعة في التنفيذ اللاحق في أنظمة الجيل الثالث.
- “UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.
