Struktura ramki GSM

W GSM (globalny system komunikacji mobilnej) czas jest podzielony na jednostki zwane „okresami serii”, z których każda trwa około 0,577 milisekund.Rama GSM składa się z ośmiu okresów serii, łącznie 4,615 milisekund i organizuje różne typy kanałów obsługujących głos, dane i kontrolę sieci.Każdy okres serii odpowiada fizycznemu kanałowi, który przenosi informacje o głosie, danych lub sygnalizacji.Kanały te pomagają sieci skutecznie zarządzać komunikacją między telefonami a siecią.Jego złożona struktura ramki, dobra do zarządzania sygnałami i danymi wysyłanymi między telefonami i wieżami sieciowymi.W tym artykule pojawia się szczegóły struktury ramki GSM, rozkładając jej części, takie jak wieloprzewodowa, superframe, hiperframe i pasma częstotliwości, których używa.Wyjaśniając te komponenty, staramy się pokazać, w jaki sposób GSM sprawia, że ​​komunikacja jest płynna, bezpieczna i niezawodna.

Katalog

Rysunek 1: Hierarchia ramek GSM

GSM Multiframe

W systemie GSM ramki są pogrupowane w struktury zwane multiframe.Te multiframe pomagają utrzymać czas, dobrze przydzielać zasoby i upewnić się, że wszystko pozostaje w synchronizacji w całej sieci.Multifames pozwala systemowi obsługiwać ruch i sygnały sterowania, zapewniając dobrą jakość usług, jednocześnie zarządzając ograniczoną przepustowością sieci.Istnieją dwa główne typy wieloposta w GSM: ruch wieloprześciwy i sterowanie wielopostażem.

Rysunek 2: Multiframe GSM

Ruch Multiframe

Multiframe ruchu ma 26 okresów serii ponad 120 milisekund.Te serie to jednostki czasu używanego do wysyłania głosu i danych.Większość z 26 serii jest używana do ruchu użytkowników (głos i dane), umożliwiając systemowi utrzymanie komunikacji bez przerw.Jednak nie wszystkie serie dotyczą danych użytkownika.

Dwa z 26 serii są zarezerwowane dla zadań sieciowych.Jedna seria jest dla Powolny powiązany kanał kontrolny (sacch), który wysyła ważne informacje kontrolne, takie jak siła sygnału, regulacje taktowania i kontrola zasilania, z telefonu do sieci.Sacch jest ważny dla utrzymania stabilnego połączenia i dobrej pracy.

Druga zastrzeżona seria to okres bezczynności, gdzie nie wysyłano żadnych danych.Ten bezczynny czas pomaga w zsynchronizowaniu sieci i zapobiega zatłoczeniu.Działa również jako bufor w celu zmniejszenia ryzyka starć sygnału lub zakłóceń między różnymi transmisjami.

Te zastrzeżone wybuchy kontroli pomagają zachować wydajność i niezawodność sieci GSM.Bez nich sieć starałaby się poradzić z ciągłymi zmianami siły sygnału i innych czynników.

Rysunek 3: Multiframe

Kontroluj multiframe

W przeciwieństwie do Multiframe ruchu, kontrola Multiframe jest najczęściej używana do zarządzania siecią, a nie ruchu użytkowników.Ma 51 okresów serii ponad 235,4 milisekund, co czyni go dłuższym niż ruch wielofunkcyjny.Ta struktura pomaga płynnie działać sieć i zapewnia prawidłowe komunikowanie się z systemem.

Control Multiframe działa na częstotliwości Beacon, specjalnej częstotliwości używanej do wysyłania ważnych informacji o sieci.Zawiera kanały takie jak pęknięcie korekcji częstotliwości (FCB) i kanał sterujący nadawaniem (BCH).

. FCB Pomaga urządzeniom mobilnym pozostać zsynchronizowanym z czasem i częstotliwością sieci.Jest to ważne, aby uniknąć zakłóceń lub upuszczonych połączeń.. BCH Wysyła informacje systemowe do urządzeń, takich jak kody lokalizacji i parametry sieci, pomaga telefonom łączyć się i przenosić między obszarami sieci.

Razem te kanały w kontroli Multiframe upewniają się, że wszystkie urządzenia pozostają zsynchronizowane z siecią i mają informacje potrzebne do utrzymania silnego połączenia, nawet wraz ze zmianami warunków.Umożliwia to użytkownikom przemieszczanie się między różnymi obszarami sieci podczas pozostania w kontakcie.

Rysunek 4: Kontroluj wieloposta

GSM SuperFrame

W sieci GSM (Global System for Mobile Communications) superframe pomaga organizować i synchronizować komunikację.Jest to jednostka, która grupuje wiele klatek, poprawia sposób działania sieci.Superframe obejmuje 51 ruchów wieloframowych lub 26 kontrolnych wielopostaciowych, trwających 6,12 sekundy.Ta struktura zapewnia płynnie i w kolejności.

SuperFram pomaga koordynować zarówno dane użytkownika (takie jak połączenia, wiadomości i Internet), jak i sygnały sterujące (takie jak konfiguracja połączeń i zarządzanie siecią).Organizując je w superframe, system GSM utrzymuje wszystko w synchronizacji, umożliwiając wydajną transmisję danych i sygnał kontrolnych.

Bez tego komunikacja może zostać zdezorganizowana, powodując porzucone połączenia lub opóźnienia.Superframe zapewnia, że ​​wszystkie funkcje sieciowe są zgodne z stałym rytmem, zapobiegając zakłóceniom.Stały czas trwania 6,12 sekundy pomaga również operatorom sieciowym skutecznie planować zasoby i utrzymać płynną obsługę.

Rysunek 5: GSM SuperFrame

Hyperframe GSM

W strukturze GSM (globalny system komunikacji mobilnej) hiperframe jest największą jednostką czasową.Składa się z 2048 superframe i trwa około 3 godzin, 28 minut i 53,76 sekundy.Hiperframe jest główną częścią tego, w jaki sposób sieć GSM utrzymuje wszystko płynnie, pomagając w ważnych zadaniach, takich jak przeskakiwanie i szyfrowanie częstotliwości, aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodne komunikację.

Przeskakowanie częstotliwości

Hiperframe pomaga w przeskakiwaniu częstotliwości, metodzie stosowanej do poprawy jakości sygnału i zmniejszeniu zakłóceń.Ta technika obejmuje regularną zmianę częstotliwości komunikacji, aby sygnały nie pozostały na jednej częstotliwości zbyt długo.Zmniejsza to szanse na zakłócenia i sprawia, że ​​komunikacja jest bardziej niezawodna.Czas dostarczany przez hiperframe zapewnia, że ​​częstotliwości zmieniają się w regularnym wzorze, a także pomaga zapobiegać podgryzieniu.

Szyfrowanie i bezpieczeństwo

Hiperframe odgrywa ważną rolę w szyfrowaniu GSM, które chroni dane komunikacyjne przed dostępem przez osoby nieautoryzowane.Hiperframe pomaga zachować synchronizację zaszyfrowanych danych w synchronizacji, dzięki czemu szyfrowanie może działać poprawnie podczas długich rozmów lub sesji danych.Jeśli czas się zdejmuje, może osłabić bezpieczeństwo, więc stały czas hiperframe jest świetny do zachowania prywatności.

Rysunek 6: Hiperframe GSM

Rysunek 7: Cykle interfejsu GSM

Pasma częstotliwości GSM

System	Zespół	Uplink (MHZ)	Link w dół (MHZ)	Zakres numerów kanału
GSM-850	Zespół 5	824 - 849	869 - 894	128 - 251
GSM-900	Zespół 8	890 - 915	935 - 960	1 - 124
DCS-1800	Zespół 3	1710 - 1785	1805 - 1880	512 - 885
PCS-1900	Zespół 2	1850 - 1910	1930 - 1990	512 - 810
GSM-400	Zespół 14/15	450 - 480	450 - 480	259 - 293/306 - 340
GSM-480	Zespół 14	479 - 492	504 - 517	306 - 340
GSM-700	Zespół 12/13/14	703 - 748	758 - 803	512 - 810
GSM-850 (Ext.)	Zespół 26	814 - 849	859 - 894	128 - 251
GSM-R	Zespół 900	876 - 915	921 - 960	955 - 1023
ER-GSM	Band 900 Ext.	880 - 915	925 - 960	0 - 124

Zastosowania struktury ramki GSM

Obsługa połączeń

GSM organizuje swoje ramki, aby jednocześnie zarządzać wieloma połączeniami głosowymi, przypisując każdemu użytkownikowi różne przedziały czasowe i częstotliwości.Dla każdego połączenia określone przedziały czasowe są przydzielane w ramce, co pozwala kilku użytkownikom dzielić to samo widmo częstotliwości bez zakłóceń.Ta metoda, znana jako multipleksowanie czasowe, pomaga sieci obsługiwać dużą ilość połączeń przy jednoczesnym zachowaniu wyraźnych i nieprzerwanych połączeń.

Transmisja SMS

Wiadomości tekstowe lub SMS są wysyłane za pośrednictwem sieci GSM przy użyciu sterowania wieloframe.Ramki te odkładają określone przedziały czasowe dla SMS -ów, zapewniając natychmiastowe dostarczanie wiadomości, nawet gdy ruch głosowy jest wysoki.Przekazując szczeliny dla SMS w kanale kontrolnym, sieć gwarantuje wiarygodną i wydajną transmisję wiadomości bez zakłócania bieżących połączeń.

Zarządzanie mobilnością

Funkcją GSM jest jego zdolność do zarządzania ruchem użytkowników, ponieważ ludzie podróżują między różnymi wieżami komórkowymi.Gdy użytkownik się porusza, sieć używa ram kontrolnych do obsługi przejścia trwających połączeń lub sesji danych do nowej stacji bazowej.Proces ten, znany jako przekazanie, jest precyzyjnie zapobiegający upuszczonym połączeniom, umożliwiając użytkownikom poruszanie się po obszarach ubezpieczenia bez przerw w obsłudze.

Protokoły bezpieczeństwa

Bezpieczeństwo w GSM jest ściśle związane z jego strukturą ramki.Hiperframe odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu bezpiecznej komunikacji poprzez okresowe resetowanie klawiszy szyfrowania i deszyfrowania.Aktualizując te klucze zsynchronizowane z cyklem hiperframe, sieć zapewnia, że ​​połączenia głosowe i dane pozostają chronione przed nieautoryzowanym dostępem, minimalizując ryzyko przechwytywania.

Wniosek

Struktura ramy GSM pokazuje zaawansowaną inżynierię stojącą za globalną komunikacją mobilną.Organizując ramki, multiframe, superframe i hiperframe, GSM skutecznie obsługuje i synchronizuje zarówno dane, jak i głos w swojej sieci.Ta struktura zapewnia nie tylko płynną komunikację, ale także wzmacnia bezpieczeństwo metodami, takimi jak przeskakiwanie częstotliwości i szyfrowanie.Sposób, w jaki GSM zarządza różnymi pasmami częstotliwości, pokazuje swoją elastyczność w pracy w różnych środowiskach na całym świecie.Zrozumienie, jak działają te elementy, pomaga wyjaśnić złożoność technologii mobilnej i podkreśla znaczenie GSM we współczesnej telekomunikacji.Wraz ze wzrostem technologii i wymagań sieciowych podstawowe pomysły w strukturze ramki GSM będą nadal kształtować przyszłe systemy komunikacji mobilnej.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Jaka jest struktura kanału GSM?

Globalny system komunikacji mobilnej (GSM) wykorzystuje kombinację podziału częstotliwości wielokrotnego dostępu (FDMA) i podziału czasu (TDMA) dla struktury kanału.W FDMA całe spektrum częstotliwości dostępne dla GSM jest podzielone na 124 częstotliwości nośne rozmieszczone w odległości 200 kHz.Każda z tych częstotliwości jest następnie dalej podzielona przy użyciu TDMA, gdzie każdy kanał częstotliwości jest podzielony na osiem przedziałów czasowych.Każde przedział czasowy reprezentuje inny kanał używany przez innego użytkownika.Ta struktura pozwala wielu użytkownikom dzielić tę samą częstotliwość bez zakłóceń poprzez przydzielanie określonych przedziałów czasowych dla ich sygnałów.

2. Jakie są różnice GSM i LTE?

GSM (2G) i LTE (ewolucja długoterminowa, określana jako 4G) różnią się technologią, szybkością i funkcjonalnością:

Technologia: GSM stosuje kombinację FDMA i TDMA.LTE używa ortogonalnej częstotliwości wielokrotnego dostępu (OFDMA) do łącza w dół i oddział częstotliwości pojedynczej przewoźnika wielokrotnego dostępu (SC-FDMA) do łącza w górę.

Szybkość: LTE oferuje wyższe prędkości danych, przy szczytowych szybkości pobierania do 300 Mb / s i prędkości przesyłania 75 Mb / s, w porównaniu do maksymalnych prędkości danych GSM około 114 kb / s.

Architektura sieci: GSM to system połączony z obwodami, który osobno obsługuje głos i dane.LTE jest całkowicie połączone pakietem i jest w stanie obsłużyć głos i dane w tej samej sieci opartej na protokole internetowym (IP), zwiększa wydajność.

Opóźnienie: sieci LTE mają niższe opóźnienie w porównaniu z GSM, zwiększając wrażenia aplikacji wymagających transmisji danych w czasie rzeczywistym, takich jak gry online lub konferencje wideo.

3. Jaki jest format GSM?

GSM używa formatu danych, który zawiera głos w pakietach danych do transmisji nad sygnałami cyfrowymi.Każda ramka GSM składa się z 8 przedziałów czasowych, a każde gniazdo zawiera serię danych.Standardowy format danych komunikatu GSM obejmuje informacje o synchronizacji, kodowanie danych i dane użytkownika, ułatwiając komunikację między siecią a urządzeniem mobilnym.Ten format zapewnia efektywne zastosowanie widma i synchronizację dostępu do wielu użytkowników.

4. Czy 5G używa GSM?

Nie, technologia 5G nie korzysta z GSM.5G jest budowane na nowych częstotliwościach radiowych i nowej architekturze sieci zaprojektowanej w celu poprawy prędkości, pojemności i opóźnień w stosunku do poprzednich generacji komórkowych.Wykorzystuje technologie, takie jak masywne MIMO, formowanie wiązki i bardziej zaawansowane technologie dostępu, które różnią się od systemu opartego na FDMA/TDMA GSM.

5. Czy GSM jest analog czy cyfrowy?

GSM jest cyfrową technologią komórkową.Digitalizuje i kompresuje dane, a następnie wysyła kanał z dwoma innymi strumieniami danych użytkownika, każdy we własnym przedziale czasowym.GSM został zaprojektowany w celu zastąpienia starszych analogowych sieci pierwszej generacji (1G), zapewniając w ten sposób lepsze bezpieczeństwo danych, transmisje głosowe wyższej jakości oraz obsługę wiadomości tekstowych i usług danych.