Enhanced Circuit Switched Data
ECSD je evoluční technologie GSM, která zvýšila přenosové rychlosti oproti tradičním okruhově přepínaným spojením využitím více časových slotů a pokročilých kódovacích schémat.
Popis
Enhanced Circuit Switched Data (ECSD) je datová služba založená na GSM, která představuje vývoj základní schopnosti Circuit Switched Data (CSD). Zatímco standardní CSD poskytovala jediný, pevný datový kanál 9,6 kbps nebo 14,4 kbps vyčleněním jednoho plnorychlostního kanálu pro přenos (TCH/F) pro datové volání, ECSD zavedla mechanismy pro zvýšení dosažitelné přenosové rychlosti v rámci okruhově přepínané domény. Funguje tak, že agreguje více časových slotů přenosového kanálu pro jediné datové spojení, což je koncept známý jako více-slotový provoz. Dále využívala efektivnější schémata kódování kanálu spolu s modulací vyšší úrovně ve svých pozdějších vývojových stupních spojených s EDGE.
Architektonicky ECSD využívá stávající okruhově přepínanou síť jádra GSM, zahrnující Mobile Switching Center (MSC) a Interworking Function (IWF) pro připojení k externím datovým sítím, jako je PSTN nebo ISDN. Klíčové vylepšení probíhá v rádiové přístupové síti a v mobilní stanici. Rádiový subsystém musí podporovat přidělení více časových slotů v rámci TDMA rámce jednomu uživateli. Mobilní stanice a systém základnových stanic (BSS) vyjednávají během sestavování hovoru o podporovaných schopnostech, aby určily maximální počet časových slotů (více-slotová třída) a podporovaná schémata modulace a kódování (MCS). Datový proud je segmentován a přenášen paralelně přes přidělené časové sloty.
ECSD definovala několik typů kanálů pro datový provoz: TCH/F (plná rychlost, hrubá rychlost 22,8 kbps) a TCH/H (poloviční rychlost, hrubá rychlost 11,4 kbps). Použitím různých schémat kódování kanálu (např. kódovací schémata ECS-1 až ECS-4 pro ECSD založené na EDGE) se mohla uživatelská datová rychlost na jeden časový slot lišit. Například použití nejodolnějšího kódování (ECS-1) na kanálu TCH/F může poskytnout ~8,8 kbps na slot, zatímco méně chráněné schéma (ECS-4) může dosáhnout ~17,6 kbps na slot. Když jsou kombinovány více sloty, lze teoreticky dosáhnout maximální uživatelské datové rychlosti až 64 kbps, což odpovídá kanálu B ISDN, například použitím čtyř časových slotů s vysokorychlostním kódovacím schématem.
Jeho provoz je přísně řízen sítí. Přidělování prostředků je statické po dobu trvání hovoru, což odpovídá okruhově přepínanému paradigmatu. To zaručuje konstantní přenosovou rychlost a nízké, konzistentní zpoždění, ale je neefektivní pro trhaný datový provoz. Správa více-slotových konfigurací zahrnuje složitou signalizaci pro přiřazování kanálů a předávání hovoru. Význam ECSD spočívá v jeho roli přechodové technologie, která demonstrovala potenciál pro vysokorychlostní mobilní data v rámci stávající infrastruktury GSM před rozšířeným zavedením inherentně efektivnějších paketově přepínaných technologií GPRS a EDGE.
K čemu slouží
ECSD byl vyvinut, aby řešil kritické omezení raných datových služeb GSM: velmi nízké přenosové rychlosti. Původní služba CSD, omezená na 14,4 kbps, byla nedostatečná pro vznikající aplikace, jako je rychlejší prohlížení internetu, videokonference a přístup k podnikovým sítím, které vyžadovaly rychlosti blízké pevným modemům (28,8/56k) nebo ISDN (64 kbps). ECSD si kladl za cíl tuto mezeru překlenout využitím stávající, široce nasazené architektury okruhově přepínané sítě a poskytnout operátorům přímočarou cestu upgradu.
Motivace byla primárně hnána tržní poptávkou po vyšších rychlostech mobilních dat na konci 90. let a začátkem 2000. let, předtím než bylo GPRS plně zralé a nasazené. Řešil problém přírůstkového vylepšení. Namísto vyžadování zcela nové paketové sítě jádra umožnilo ECSD operátorům nabízet datové služby střední rychlosti upgradem základnových stanic a koncových zařízení na podporu více-slotového provozu a nových kódovacích schémat. To bylo zvláště atraktivní pro podporu aplikací v reálném čase s konstantní přenosovou rychlostí, jako je videotelefonie, kde garantovaná šířka pásma okruhově přepínaného spojení byla výhodná ve srovnání s proměnlivým zpožděním raných paketových sítí.
Dále ECSD, zejména ve své formě vylepšené EDGE (někdy nazývané ECSCD), sloužilo jako proof-of-concept pro vysokorychlostní rádiové techniky později používané v EDGE pro paketová data. Ověřilo použití 8-PSK modulace a pokročilého přizpůsobování spojení v živé síti. Jeho základní omezení však zůstávalo neefektivita vyčleňování okruhově přepínaných prostředků pro datový provoz. Tento inherentní nedostatek, spolu s rychlým úspěchem a lepší spektrální účinností paketově přepínaných služeb GPRS/EDGE, nakonec omezil rozšířené komerční nasazení ECSD a omezil jej na okrajovou roli ve vývojové cestě.
Klíčové vlastnosti
- Více-slotový provoz agregující až 8 časových slotů pro jediné datové spojení
- Podpora jak Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK), tak 8-PSK modulace (s EDGE)
- Více kódovacích schémat kanálu (ECS-1 až ECS-4) pro kompromisy mezi datovou rychlostí a odolností
- Využívá stávající okruhově přepínanou síť jádra GSM (MSC, IWF)
- Poskytuje garantovanou, konstantní přenosovou rychlost a nízké zpoždění po dobu trvání hovoru
- Definuje specifické typy kanálů pro přenos (TCH/F, TCH/H) a s nimi spojené datové rychlosti
Související pojmy
Definující specifikace
- TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
- TS 43.051 (Rel-19) — GERAN Stage 2 Service Description
- TS 44.060 (Rel-19) — GERAN RLC/MAC Protocol Specification
- TS 44.160 (Rel-16) — GERAN Iu Mode RLC/MAC Protocol Specification
- TS 51.021 (Rel-19) — RF test methods and conformance requirements for GSM BSS
📖 Anglický originál a plná specifikace: ECSD na 3GPP Explorer
