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EDGE（Enhanced Data rates for GSM Evolution）は、2.75Gなど様々な名称で知られる、パケット交換方式のデータ伝送を行う第2世代デジタル携帯電話技術です。GSMファミリーに属し、GPRS （ General Packet Radio Service）、別名「2.5G」のアップグレード版です。EDGEは3GPPによって標準化されており、 3G技術に近い速度を提供するため、「2.75G」という名称が付けられています。
EDGEは2003年からGSMネットワークに展開され、最初は米国でCingular（現在のAT&T ）によって導入されました。 [ 1 ]既存のGSMおよびGPRSセルラー機器に容易に展開できるため、大幅な変更が必要だったUMTS 3G技術に比べて、携帯電話会社にとってアップグレードが容易でした。 [ 2 ]高度なデータ符号化および送信方法の導入により、EDGEは無線チャネルあたりより高いビットレートを実現し、通常のGSM/GPRS接続（当初は最大速度384 kbit/s）と比較して容量とパフォーマンスが3倍に向上しました。[ 3 ]その後、Evolved EDGEが拡張規格として開発され、遅延がさらに低減され、パフォーマンスが2倍以上向上し、最大ビットレートは1 Mbit/sに達しました。
EDGE規格の正式名称は、Enhanced Data rates for GSM Evolution（拡張データレートGSM Evolution）です。その他の名称としては、 Enhanced GPRS（EGPRS）、IMT Single Carrier（IMT-SC）、Enhanced Data rates for Global Evolutionなどがあります。
3GPP団体によって「2.75G」と表現されているものの、EDGEは国際電気通信連合（ITU）の3G定義の一部である。 [ 4 ]また、3Gの国際移動通信規格2000 （IMT-2000）の一部としても認識されている。
EDGE/EGPRSは、 2.5G GSM/GPRSネットワークのアドオン拡張機能として実装されており、既存のGSMキャリアがEDGEにアップグレードしやすくなっています。EDGEはGPRSの上位互換であり、キャリアが必要なアップグレードを実施すれば、GPRSが展開されているネットワークであればどこでも機能します。EDGEでは、GSMコアネットワークのハードウェアやソフトウェアの変更は不要です。EDGE互換のトランシーバーユニットを設置し、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。現在では多くの場合そうであるように、オペレーターが既にこれらを導入している場合は、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。
EDGEは、ガウス最小シフトキーイング（GMSK）に加えて、9つの変調および符号化方式のうち上位5つに高次のPSK/8位相シフトキーイング（8PSK）を使用します。EDGEは、搬送波位相が変化するたびに3ビットの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、データ伝送のビットレートと堅牢性を調整します。GPRSにはない新しい技術である増分冗長性を導入しており、これは、乱れたパケットを再送信する代わりに、受信機で結合される冗長情報をさらに送信します。これにより、正しく復号される確率が高まります。
EDGEは、パケットモードで4つのタイムスロット（理論上の最大値は8つのタイムスロットで473.6 kbit/s ）で最大236 kbit/s（エンドツーエンド遅延は150 ms 未満）の帯域幅を伝送できます。これは、標準の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ネットワークの要件を満たしており、ITUによってIMT-2000ファミリーの3G標準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強化し、このサービスのデータレートを向上させます。
GPRS および EGPRS/EDGE のチャネル符号化プロセスは 2 つのステップで構成されます。まず、巡回符号を使用してパリティ ビットを追加します。これはブロック チェック シーケンスとも呼ばれます。次に、必要に応じてパンクチャリングされた畳み込み符号で符号化します。[ 5 ] GPRS では、符号化方式 CS-1 から CS-4 で、巡回符号によって生成されるパリティ ビットの数と畳み込み符号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、畳み込み符号のレートは 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 および CS-3 では、畳み込み符号の出力がパンクチャリングされて、目的の符号化レートが達成されます。[ 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、さらにどの変調方式（GMSKまたは8PSK）を使用するかを指定します。[ 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）の性能を持ち、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、所望の符号化レートを達成するためにパンクチャリングが使用されます。[ 5 ] GPRSとは対照的に、 EGPRSでは無線リンク制御（RLC）および媒体アクセス制御（MAC）ヘッダーとペイロードデータは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 ]
EDGEネットワークは、2003年6月30日に米国でCingular（現在の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、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TeliaSoneraが2004年4月にEDGEを展開した。[ 14 ] Orangeは2005年4月にフランスでEDGEの試験運用を開始し、同年後半に消費者向け展開を行った。[ 15 ] Bouygues Telecomは2005年に国内でのEDGEの展開を完了し、3Gネットワークに比べて展開コストが安いEDGEに戦略的に注力した。[ 16 ] Telfortは2005年5月までにオランダでEDGEを展開した最初のネットワークとなった。[ 17 ] Orangeは2006年2月に英国初のEDGEネットワークを立ち上げた。[ 18 ]
グローバル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か国で開始されたと報告した。[ 19 ]
Evolved EDGE （ EDGE Evolutionおよび2.875Gとも呼ばれる）は、 GSMモバイル電話規格のアドオン拡張機能であり、EDGEをさまざまな点で改善しています。伝送時間間隔を半分（20 msから10 ms）に短縮することで、遅延が削減されます。デュアルキャリア、より高いシンボルレート、高次変調（8PSKの代わりに32QAMと16QAM）、およびエラー訂正を改善するためのターボコード を使用することで、ビットレートは最大1 Mbit/sのピーク帯域幅まで増加し、遅延は80 msまで短縮されます。これにより、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、デュアルアンテナを使用することで信号品質が向上し、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ストラクチャに投資するよりも、既存のインフラストラクチャをアップグレードしたいと考えていることです。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、その多くはすでに最大236.8 kbit/sのEDGEデータ速度をサポートできます。ソフトウェアのアップグレードと、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）をユーザーが使用することで、これらのデータレートは1 Mbit/s（つまり、32QAMの場合、タイムスロットあたり98.6 kbit/s）に近い速度まで向上させることができます。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まったく新しい技術に投資しない可能性があります。[ 21 ]
この新技術のために世界中で相当な研究開発が行われた。ノキア・シーメンスと「中国の大手通信事業者の1社」による実環境での試験が成功した。[ 21 ]しかし、Evolved EDGEは、 HSPAなどの3G技術が広く普及し、 4Gネットワークが登場する直前に、前身のEDGEよりもずっと遅れて導入された。このタイミングにより、通信事業者が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、その関連性と実用性は著しく制限された。
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対象としており、Evolved EDGEの潜在的な利点をさらに低下させていました。2Gモバイルネットワークの段階的廃止とシャットダウンが間近に迫っていたこともあり、Evolved EDGEが実際の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年の時点で、Evolved EDGE規格（3GPP Rel-7）をサポートする商用ネットワークは存在しませんでした。
Evolved EDGEには、無線インターフェースにおける遅延を低減するために設計された3つの主要な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バイトのデータ）が1つのタイムスロットを使用して4つのフレームに渡って送信されます。平均すると、片道送信に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の2つのフレームに渡って送信されるため、無線インターフェースの遅延が10ミリ秒に短縮されます。
さらに、低遅延を実現するには、ピギーバックACK / NACK（PAN）のサポートも必要となります。PANでは、受信できなかったブロックのビットマップが通常のデータブロックに含まれます。受信側はPANフィールドを使用することで、専用のPANメッセージを送信するのを待つことなく、欠落したデータブロックを即座に報告できます。
最後に、RLC非永続モードという機能強化があります。EDGEでは、RLCインターフェースは確認応答モードと未確認応答モードのいずれかで動作できました。未確認応答モードでは、欠落したデータブロックの再送信が行われないため、1つのブロックが破損すると上位レイヤIPパケット全体が失われます。非永続モードでは、RLCデータブロックが一定時間経過していない場合は再送信できます。この時間が経過すると、データブロックは失われたとみなされ、以降のデータブロックは上位レイヤに転送されます。
16QAMまたは32QAM（直交振幅変調）に加え、ターボ符号と高いシンボルレートを使用することで、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。
EDGE規格のあまり知られていないバージョンとして、回線交換方式のEnhanced Circuit Switched Data（ECSD）がある。[ 22 ]
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、Compact-EDGEと呼ばれる派生版が開発されました。 [ 23 ]
グローバル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604のGSM/EDGEネットワークがあり、213か国で合計606のモバイルネットワーク事業者がコミットメントを行っている。[ 24 ]
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