EDGE（通信）

Android ベースのスマートフォンの通知バーに表示される EDGE サイン

GSM Evolution向け拡張データレート（EDGE）は、2.75Gなど様々な名称で知られ、パケット交換データ伝送のための2Gデジタル携帯電話技術です。GSMネットワーク上のGPRS（General Packet Radio Service ）のサブセットであり、 3G技術に近い速度を提供することでGPRSを改良しているため、2.75Gという名称が付けられています。EDGEは、GSMファミリーの一部として、またGPRSのアップグレードとして 3GPPによって標準化されています。

EDGEは2003年からGSMネットワークに導入され、最初は米国のCingular社（現AT&T社）によって導入されました。 [ 1 ]既存のGSMおよびGPRS携帯電話機器に容易に導入できるため、携帯電話会社にとっては大幅な変更を必要としたUMTS 3G技術に比べてアップグレードが容易でした。 [ 2 ] EDGEは高度なデータ符号化および送信方式の導入により、無線チャネルあたりのビットレートが向上し、通常のGSM/GPRS接続（当初は最大速度384 kbit/s）に比べて容量と性能が3倍に向上しました。[ 3 ]その後、さらにレイテンシが短縮され、ピークビットレートが最大1 Mbit/sとなり、性能が2倍以上になる拡張規格として Evolved EDGEが開発されました。

名前と定義

GSM Evolution向け拡張データレートは、EDGE規格の一般的な正式名称です。その他の名称には、Enhanced GPRS（EGPRS）、IMTシングルキャリア（IMT-SC）、Enhanced Data rates for Global Evolutionなどがあります。

EDGEは3GPPでは「2.75G」と表現されていますが、国際電気通信連合（ITU）の3G定義の一部です。 [ 4 ]また、3Gの国際移動体通信規格2000 （IMT-2000）の一部としても認識されています。

テクノロジー

携帯電話ネットワークの標準規格と世代のタイムライン

EDGE/EGPRS は、 2.5G GSM/GPRS ネットワークのボルトオン拡張機能として実装されており、既存の GSM キャリアによるアップグレードが容易になっています。EDGE は GPRS のスーパーセットであり、キャリアが必要なアップグレードを実装すれば、GPRS が導入されているどのネットワークでも機能します。EDGE では、GSM コア ネットワークでハードウェアまたはソフトウェアの変更は必要ありません。EDGE 対応のトランシーバー ユニットをインストールし、基地局サブシステムを EDGE をサポートするようにアップグレードする必要があります。オペレータが既にこれを実施している場合 (現在ではよくあることですが)、オプションのソフトウェア機能を有効にすることで、ネットワークを EDGE にアップグレードできます。現在、EDGE は、GSM とWCDMA / HSPAの両方で、すべての主要チップ ベンダーによってサポートされています。

伝送技術

EDGE は、9 つ​​の変調および符号化方式のうち上位 5 つに、ガウス最小偏移変調(GMSK)に加えて、高次 PSK/8 位相偏移変調(8PSK) を使用します。EDGE は、搬送波位相が変化するたびに 3 ビット ワードを生成します。これにより、GSM が提供する総データ レートが実質的に 3 倍になります。EDGE は、GPRSと同様に、無線チャネルの品質に応じて変調および符号化方式 (MCS) を適応させるレート適応アルゴリズムを使用し、その結果としてデータ伝送のビット レートと堅牢性が向上します。EDGE は、GPRS にはない新しいテクノロジである増分冗長性を導入しています。これは、乱れたパケットを再送信する代わりに、受信機で結合する冗長情報をさらに送信します。これにより、正しくデコードされる確率が高まります。

EDGEは、パケットモードで4タイムスロット（理論上の最大値は8タイムスロットで473.6 kbit/s）の最大236 kbit/s（エンドツーエンド遅延150 ms未満）の帯域幅を伝送できます。これは、標準GPRSの4倍のトラフィックを処理できることを意味します。EDGEは国際電気通信連合（ ITU ）の3Gネットワ​​ーク要件を満たし、ITUによってIMT-2000ファミリーの3G標準規格の一部として承認されています。[ 4 ]また、 HSCSDと呼ばれる回線データモードを拡張することで、このサービスのデータレートを向上させています。

EDGE変調符号化方式（MCS）

GPRS および EGPRS/EDGE のチャネル符号化プロセスは、2 つのステップから構成されます。最初に、巡回コードを使用して、ブロック チェック シーケンスとも呼ばれるパリティ ビットを追加し、次に、場合によってはパンクチャされた畳み込みコードで符号化します。[ 5 ] GPRS では、符号化方式 CS-1 から CS-4 で、巡回コードによって生成されるパリティ ビットの数と、畳み込みコードのパンクチャリング レートを指定します。[ 5 ] GPRS 符号化方式 CS-1 から CS-3 では、畳み込みコードのレートは 1/2 です。つまり、各入力ビットは 2 つの符号化ビットに変換されます。[ 5 ]符号化方式 CS-2 と CS-3 では、畳み込みコードの出力は、目的の符号化レートを実現するためにパンクチャされます。[ 5 ] GPRS 符号化方式 CS-4 では、畳み込み符号化は適用されません。[ 5 ]

EGPRS/EDGEでは、変調および符号化方式MCS-1からMCS-9がGPRSの符号化方式に取って代わり、さらにGMSKまたは8PSKのどちらの変調方式が使用されるかを指定します。[ 5 ] MCS-1からMCS-4はGMSKを使用し、GPRSと同等（ただし同等ではない）の性能を備えています。一方、MCS-5からMCS-9は8PSKを使用します。[ 5 ]すべてのEGPRS変調および符号化方式では、レート1/3の畳み込み符号が使用され、パンクチャリングを使用して目的の符号化レートが達成されます。[ 5 ] GPRSとは対照的に、 EGPRSでは無線リンク制御（RLC）ヘッダーと媒体アクセス制御（MAC）ヘッダーおよびペイロードデータが別々に符号化されます。[ 5 ]ヘッダーはデータよりも堅牢に符号化されます。[ 5 ]

GPRSコーディング方式 RLC/MACオーバーヘッドを含むビットレート[ a ] [ b ] (kbit/s/slot) RLC/MACオーバーヘッドを除いたビットレート[ c ] (kbit/s/slot) 変調コードレート
CS-1 9.20 8.00 GMSK 1/2
CS-2 13.55 12時 GMSK ≈2/3
CS-3 15.75 14.40 GMSK ≈3/4
CS-4 21.55 20.00 GMSK 1
EDGE変調符号化方式（MCS） RLC/MACオーバーヘッドを含むビットレート[ a ] (kbit/s/slot) RLC/MACオーバーヘッドを除いたビットレート[ c ] (kbit/s/slot) 変調 データコードレート ヘッダーコードレート
MCS-1 9.20 8.00 GMSK ≈0.53 ≈0.53
MCS-2 11.60 10時40分 GMSK ≈0.66 ≈0.53
MCS-3 15.20 14.80 GMSK ≈0.85 ≈0.53
MCS-4 18時 16.80 GMSK 1 ≈0.53
MCS-5 22.80 21.60 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これは、RLC/MAC層のプロトコルデータユニット（PDU）（無線ブロックと呼ばれる）が送信される速度です。TS 44.060セクション10.0a.1に示されているように、[ 6 ]無線ブロックはMACヘッダー、RLCヘッダー、RLCデータユニット、および予備ビットで構成されます。RLCデータユニットはペイロードを表し、残りはオーバーヘッドです。無線ブロックは、特定の符号化方式に指定された畳み込み符号によって符号化され、すべての符号化方式で同じPHY層のデータレートが得られます。
  2. ^ TS 45.001表1など、様々な情報源で引用されています。 [ 5 ]はRLC/MACヘッダーを含むビットレートですが、MACヘッダーの一部であるアップリンク状態フラグ（USF）は除きます。 [ 7 ]その結果、ビットレートは0.15kbit/s低くなります。
  3. ^ a bここでのネットビットレートとは、RLC/MAC層のペイロード（RLCデータユニット）が送信されるレートです。したがって、このビットレートにはRLC/MAC層のヘッダーオーバーヘッドは含まれません。

展開

最初のEDGEネットワークは、2003年6月30日に米国でCingular（現AT&T ）によって展開され、 [ 1 ] 、当初はインディアナポリスをカバーしていました。[ 8 ] [ 9 ] T-Mobile USは2005年9月にEDGEネットワークを展開しました。[ 10 ] [ 11 ]カナダでは、Rogers Wirelessが2004年にEDGEネットワークを展開しました。[ 12 ]マレーシアでは、DiGiが2004年5月からEDGEを開始しましたが、当初はクランバレーのみで展開しました。[ 13 ]

ヨーロッパでは、フィンランドのテリアソネラが2004年4月にEDGEを展開した。[ 14 ]オレンジは2005年4月にフランスでEDGEの試験運用を開始し、同年後半に一般消費者向けに展開した。[ 15 ]ブイグテレコムは、3Gネットワ​​ークに比べて導入コストが安いEDGEに戦略的に注力し、2005年にオランダでのEDGEの全国展開を完了した。[ 16 ]テルフォートは、2005年5月までにEDGEを展開したオランダ初のネットワークである。[ 17 ]オレンジは2006年2月に英国初のEDGEネットワークを立ち上げた。[ 18 ]

世界モバイルサプライヤー協会は2008年に、EDGEネットワークが世界147カ国で開始されたと報告した。[ 19 ]

進化したエッジ

Evolved EDGE はEDGE Evolutionや2.875Gとも呼ばれ、 GSM携帯電話規格の拡張機能で、さまざまな点で EDGE を改良しています。遅延は、伝送時間間隔を半分 (20 ミリ秒から 10 ミリ秒) に短縮することで削減されます。ビット レートは、デュアル キャリア、より高いシンボル レートと高次変調(8PSK の代わりに 32QAM と 16QAM)、およびターボ コードを使用して、最大 1 Mbit/s のピーク帯域幅と 80 ms までの遅延まで増加し、エラー訂正能力が向上します。この結果、実際のダウンリンク速度は最大 600 kbit/s になります。[ 20 ]さらに、信号品質はデュアル アンテナを使用して改善され、平均ビット レートとスペクトル効率が向上します。

既存のEDGEスループットを向上させる主な目的は、多くの通信事業者が新しいネットワークインフラへの投資よりも、既存のインフラのアップグレードを望んでいることです。モバイル通信事業者はGSMネットワークに数十億ドルを投資しており、その多くは既に最大236.8 kbit/sのEDGEデータ速度に対応しています。ソフトウェアのアップグレードと、ユーザーがEvolved EDGEに準拠した新しいデバイス（Evolved EDGEスマートフォンなど）を使用すれば、これらのデータ速度は1 Mbit/s（32QAMの場合、タイムスロットあたり98.6 kbit/s）に迫る速度まで向上します。多くのサービスプロバイダーは、3Gネットワ​​ークのような全く新しい技術に投資しないかもしれません。[ 21 ]

この新技術のために、世界中で多大な研究開発が行われました。ノキア・シーメンスと「中国の大手通信事業者の一社」による実環境試験は成功しました。[ 21 ]しかし、Evolved EDGEは、 HSPAなどの3G技術の普及と4Gネットワ​​ークの出現直前に導入されたため、前身のEDGEよりもかなり遅れて導入されました。このタイミングにより、通信事業者はUMTSやLTEなどのより高度な無線技術への投資を優先したため、Evolved EDGEの妥当性と実用性は著しく制限されました。

さらに、これらの新しい技術は低周波数帯のネットワークカバレッジ層もターゲットにしていたため、Evolved EDGEの潜在的な利点はさらに薄れてしまいました。2Gモバイルネットワークの段階的な廃止と終了が迫っていることと相まって、Evolved EDGEが実ネットワークに導入される可能性は非常に低くなりました。2016年時点で、Evolved EDGE規格（3GPP Rel-7）をサポートする 商用ネットワークはありませんでした。

テクノロジー

遅延の低減

Evolved EDGE には、無線インターフェース上の遅延を削減するように設計された 3 つの主要機能が搭載されています。

EDGEでは、1つのRLCデータブロック（23～148バイト）が1つのタイムスロットを使用して4つのフレームで送信されます。平均すると、片道の送信に20ミリ秒かかります。RTTI方式では、1つのデータブロックが2つのタイムスロットで2つのフレームで送信されるため、無線インターフェースの遅延は10ミリ秒に短縮されます。

さらに、Reduced Latency は、受信されなかったブロックのビットマップを通常のデータブロックに含める Piggy-backed ACK / NACK (PAN) のサポートも意味します。PAN フィールドを使用することで、受信側は専用の PAN メッセージを送信するまで待つことなく、欠落したデータブロックを即座に報告できます。

最後の拡張機能は、RLC非持続モードです。EDGEでは、RLCインターフェースは確認応答モード（ACK）と非確認応答モード（UNACK）のいずれかで動作できます。UNACKモードでは、失われたデータブロックの再送は行われないため、1つの破損ブロックがあると上位層IPパケット全体が失われます。非持続モードでは、RLCデータブロックは一定期間未満であれば再送されます。一定期間が経過すると、そのブロックは失われたとみなされ、後続のデータブロックが上位層に転送されます。

より高度な変調方式

ターボ コードとより高いシンボル レートとともに、16 または 32 QAM (直交振幅変調) を使用することで、アップリンクとダウンリンクの両方のスループットが向上します。

強化されたCSD

EDGE規格のあまり知られていないバージョンは、回線交換型の拡張回線交換データ（ECSD）である。[ 22 ]

コンパクトエッジ

コンパクトEDGEと呼ばれる変種は、デジタルAMPSネットワークスペクトルの一部で使用するために開発されました。[ 23 ]

ネットワーク

世界モバイルサプライヤー協会（GSA）によると、2013年5月時点で、213か国に606のモバイルネットワーク事業者が参加しており、213か国に604のGSM/EDGEネットワークが存在するという。[ 24 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b「IMT-2000の展開」(PDF) 2005年12月15日.オリジナル(PDF)から2006年11月16日時点のアーカイブ。
  2. ^ Rysavy, Peter (2002年11月19日). 「GSMからUMTSへの進化におけるデータ機能」(PDF) . rysavy.com .
  3. ^ Wandre, Siddarth. 「EDGE: GSM Evolution 向け拡張データレート」(PDF) . tacs.eu.
  4. ^ a b 21世紀の携帯電話およびモバイルブロードバンドアクセス（PDF）（報告書）。国際移動通信（IMT）。2009年3月6日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2011年5月10日閲覧。
  5. ^ a b c d e f g h i j k 3rd Generation Partnership Project (2012年9月). 「3GGP TS45.001: Technical Specific Group GSM/EDGE Radio Access Network; Physical layer on the radio path; General description」 . 2013年7月20日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
  6. ^ 3rd Generation Partnership Project (2015年6月). 「3GGP TS45.001: 技術仕様グループ GSM/EDGE 無線アクセスネットワーク; モバイルステーション (MS) - ベースステーションシステム (BSS) インターフェース; 無線リンク制御/メディアアクセス制御 (RLC/MAC) プロトコル; セクション 10.0a.1 - データ転送用 GPRS RLC/MAC ブロック」 . 12.5.0 . 2015年12月5日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
  7. ^ 3rd Generation Partnership Project (2015年6月). 「3GGP TS45.001: 技術仕様グループ GSM/EDGE 無線アクセスネットワーク; モバイルステーション (MS) - ベースステーションシステム (BSS) インターフェース; 無線リンク制御/メディアアクセス制御 (RLC/MAC) プロトコル; セクション10.2.1 - ダウンリンクRLCデータブロック」 . 12.5.0 . 2015年12月5日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)
  8. ^ 「初の商用EDGEネットワーク」 Gizmodo 、 2003年7月4日。 2025年2月27日閲覧。
  9. ^ 「Cingular、世界初のEDGEネットワークを開始」 Phone Scoop . 2025年2月27日閲覧。
  10. ^ 「T-Mobile USA、ついにEDGEを発売」 Gizmodo 2005年9月3日. 2025年2月27日閲覧。
  11. ^ 「T-MobileでEDGEが間もなく発売」Phone Scoop . 2025年2月27日閲覧。
  12. ^ 「Rogers Communications Inc. 2004 年次報告書」(PDF) . annualreports.com .
  13. ^ 「DiGiがEDGEを発表」 www.lightreading.com . 2025年2月27日閲覧。
  14. ^ "Telecompaper" . www.telecompaper.com . 2025年2月27日閲覧。
  15. ^ 「Orange Launching National EDGE Wireless Network」 2005年4月12日. 2005年4月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年2月27日閲覧。
  16. ^ 「オプション：ワイヤレステクノロジー」 。2006年3月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  17. ^ "FORM 20-F – Koninklijke KPN NV" www.sec.gov。 2005年。2025 年 2 月 27 日に取得。
  18. ^ 「英国初のEDGEネットワーク」 Esato 、 2006年2月13日。 2025年2月27日閲覧。
  19. ^ 「GSA、世界中で313のEDGEネットワークが開始、過去1年間で34カ国が追加」 Mobile Europe、2008年5月14日。 2025年2月27日閲覧。
  20. ^ 「EDGE、HSPA、LTE：モバイルブロードバンドの優位性」（PDF）。Rysavy Researchと3G Americas。2007年9月1日。58  ～ 65ページ。 2009年10月7日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年9月27日閲覧。
  21. ^ a b Chris Ziegler (2009年9月14日). 「Nokia Siemens、初のEDGE Evolution Downlink Dual Carrier試験運用を開始」 www.engadgetmobile.com . 2016年3月14日閲覧。
  22. ^フルスカル、アンダース;マズル、サラ。ミュラー、フランク。オロフソン、ホーカン。「エッジ、GSM および TDMA/136 EVOLUTION の拡張データ レート」。
  23. ^ ETSI SMG2 99/872
  24. ^ 「GSA – The Global mobile Suppliers Association EDGE Databank」 . GSA. 2024年12月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月5日閲覧。
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