GSM struktura okvira

U GSM -u (Global System for Mobile Communications) vrijeme je podijeljeno u jedinice koje se nazivaju "razdoblja pucanja", a svaka je trajala oko 0,577 milisekundi.GSM okvir sastoji se od osam razdoblja pucanja, ukupno 4,615 milisekundi i organizira različite vrste kanala koji upravljaju glasom, podacima i mrežnom kontrolom.Svako razdoblje pucanja odgovara fizičkom kanalu koji nosi informacije o glasu, podacima ili signalizaciji.Ovi kanali pomažu mreži učinkovito upravljati komunikacijom između telefona i mreže.Njegova složena struktura okvira, dobra za upravljanje signalima i podacima poslanim između telefona i mrežnih tornjeva.Ovaj članak razmatra detalje strukture GSM okvira, razbijajući svoje dijelove poput multiframe, superframe, hiperframe i frekvencijskih pojasa koje koristi.Objašnjenjem ovih komponenti želimo pokazati kako GSM komunikaciju čini glatkom, sigurnom i pouzdanom.

Katalog

Slika 1: Hijerarhija GSM okvira

GSM multiframe

U GSM sustavu okviri se grupiraju u strukture koje se nazivaju multiframes.Ove multiframes pomažu održati vrijeme glatkog vremena, dobro rasporediti resurse i osigurati da sve ostane sinkronizirano u cijeloj mreži.MultiFames omogućuje sustavu da upravlja korisničkim prometom i kontrolnim signalima, osiguravajući dobru kvalitetu usluge tijekom upravljanja ograničenom mrežnom propusnošću.U GSM -u postoje dvije glavne vrste multiframesa: prometne multiframes i kontrolne multiframe.

Slika 2: GSM MultiFrame

Prometni multiframe

Prometni multiframe ima 26 razdoblja pucanja tijekom 120 milisekundi.Ovi rafali su jedinice vremena koje se koriste za slanje glasa i podataka.Većina od 26 rafala koristi se za korisnički promet (glas i podaci), omogućujući sustavu da nastavi komunikaciju bez prekida.Međutim, nisu svi rafali za korisničke podatke.

Dva od 26 rafala rezervirana su za mrežne zadatke.Jedan prasak je za Spori povezani kontrolni kanal (SACCH), koji šalje važne kontrolne informacije, poput čvrstoće signala, podešavanja vremena i kontrole napajanja, od telefona do mreže.SACCH je važan za održavanje veze stabilnom i dobro.

Drugi rezervirani prasak je Period u praznom hodu, gdje se ne šalju podaci.Ovo vrijeme u praznom hodu pomaže mreži da ostane sinkronizirano i sprječava zagušenje.Također djeluje kao međuspremnik za smanjenje šansi za sukobe signala ili smetnje između različitih prijenosa.

Ovi rezervirani kontrolni praznici pomažu u održavanju GSM mreže učinkovitim i pouzdanim.Bez njih, mreža bi se borila za rješavanje stalnih promjena snage signala i drugih čimbenika.

Slika 3: Multiframe

Kontrolirati multiframe

Za razliku od prometnog multiframe -a, kontrolni multiframe uglavnom se koristi za upravljanje mrežom, a ne za korisnički promet.Ima 51 puknuća razdoblja preko 235,4 milisekundi, što ga čini duljim od prometnog multiframea.Ova struktura pomaže da mreža glatko radi i osigurava da uređaji mogu pravilno komunicirati sa sustavom.

Kontrolni multiframe djeluje na frekvenciji Beacon, posebnu frekvenciju koja se koristi za slanje važnih mrežnih podataka.Sadrži kanale poput frekvencijske korekcije pucanja (FCB) i kontrolnog kanala emitiranja (BCH).

A FCB Pomaže mobilnim uređajima da ostanu u sinkronizaciji s vremenom i frekvencijom mreže.Ovo je važno za izbjegavanje smetnji ili odbačenih poziva.A Bch Slanje informacija o sustavu na uređaje, poput kodova lokacije i mrežnih parametara, pomaže telefonima da se povežu i kreću između mrežnih područja.

Zajedno, ovi kanali u kontrolnom multiframeu osiguravaju da svi uređaji ostanu u sinkronizaciji s mrežom i imaju informacije potrebne za održavanje snažne veze, čak i kad se uvjeti mijenjaju.To omogućava korisnicima da se kreću između različitih mrežnih područja dok ostanu povezani.

Slika 4: Kontrola multiframe

GSM Superframe

U mreži GSM (Global System for Mobile Communications), superframe pomaže organizirati i sinkronizirati komunikaciju.To je jedinica koja grupira više okvira, poboljšavajući način na koji mreža radi.Superframe uključuje ili 51 prometnu multiframes ili 26 kontrolnih multiframea, trajajući 6,12 sekundi.Ova struktura osigurava da informacije teče glatko i redom.

Superframe pomaže koordinirati i korisničke podatke (poput poziva, poruka i interneta) i kontrolnih signala (poput postavljanja poziva i upravljanja mrežom).Organiziranjem ovih u super okviru, GSM sustav drži sve u sinkronizaciji, omogućujući učinkovit prijenos podataka i kontrolnog signala.

Bez nje, komunikacija bi mogla postati neorganizirana, uzrokujući odbačene pozive ili kašnjenja.Superframe osigurava da sve mrežne funkcije slijede stalni ritam, sprječavajući poremećaje.Fiksno trajanje 6.12 sekunde također pomaže mrežnim operatorima da učinkovito planiraju resurse i održavaju glatku uslugu.

Slika 5: GSM Superframe

GSM hiperframe

U strukturi GSM -a (Global System for Mobile Communications), hiperframe je najveća jedinica vremena.Sastoji se od 2.048 superframesa i traje oko 3 sata, 28 minuta i 53,76 sekundi.Hyperframe je glavni dio načina na koji GSM mreža održava sve glatko, pomažući u važnim zadacima poput skakanja i šifriranja frekvencije kako bi komunikacija bila sigurna i pouzdana.

Skakanje frekvencije

Hiperframe pomaže kod skakanja frekvencije, metode koja se koristi za poboljšanje kvalitete signala i smanjenje smetnji.Ova tehnika uključuje redovito promjenu frekvencije komunikacije kako signali ne ostaju na jednoj frekvenciji predugo.To smanjuje šanse za smetnje i čini komunikaciju pouzdanijom.Vrijeme koje pruža hiperframe osigurava da se frekvencije promijene u redovnom uzorku, a također pomaže u sprječavanju prisluškivanja.

Šifriranje i sigurnost

Hiperframe igra važnu ulogu u šifriranju GSM -a, što štiti podatke o komunikaciji od pristupa neovlaštenim ljudima.Hiperframe pomaže u održavanju vremena šifriranih podataka u sinkronizaciji, tako da šifriranje može pravilno funkcionirati tijekom dugih razgovora ili sesija podataka.Ako se vrijeme sruši, to bi moglo oslabiti sigurnost, pa je stabilno vrijeme hiperframea izvrstan za održavanje privatnosti.

Slika 6: GSM hiperframe

Slika 7: Ciklusi GSM sučelja

GSM frekvencijski opsezi

Sistem	Bend	Uzlaznu vezu (MHZ)	DownLink (MHZ)	Raspon broja kanala
GSM-850	Bend 5	824 - 849	869 - 894	128 - 251
GSM-900	Bend 8	890 - 915	935 - 960	1 - 124
DCS-1800	Band 3	1710. - 1785	1805. - 1880	512 - 885
PCS-1900	Band 2	1850. - 1910	1930. - 1990	512 - 810
GSM-400	Bend 14/15	450 - 480	450 - 480	259 - 293/306 - 340
GSM-480	Band 14	479 - 492	504 - 517	306 - 340
GSM-700	Band 13.12.14	703 - 748	758 - 803	512 - 810
GSM-850 (ext.)	Band 26	814 - 849	859 - 894	128 - 251
GSM-R	Bend 900	876 - 915	921 - 960	955 - 1023
Er-gsm	Band 900 lok.	880 - 915	925 - 960	0 - 124

Primjene strukture GSM okvira

Rukovanje pozivima

GSM organizira svoje okvire za upravljanje više glasovnih poziva istovremeno tako što će svakom korisniku dodijeliti različite vremenske utora i frekvencije.Za svaki poziv određeni vremenski utor dodjeljuju se u okviru, omogućujući nekoliko korisnika da dijele isti frekvencijski spektar bez smetnji.Ova metoda, poznata kao multipleksiranje vremenske podjele, pomaže mreži da nosi veliku količinu poziva uz održavanje jasnih i neprekidnih veza.

SMS prijenos

Tekstualne poruke ili SMS šalju se putem GSM mreže pomoću Control MultiFrames.Ovi okviri izdvajaju određene vremenske utora za SMS, osiguravajući da se poruke isporučuju odmah čak i kad je glasovni promet visok.Održavanjem mjesta za SMS u upravljačkom kanalu, mreža jamči pouzdan i učinkovit prijenos poruka bez ometanja stalnih poziva.

Upravljanje mobilnošću

Značajka GSM -a je njegova sposobnost upravljanja kretanjem korisnika dok ljudi putuju između različitih kula ćelija.Kad se korisnik pomiče, mreža koristi kontrolne okvire za obradu prijelaza tekućih poziva ili sesija podataka na novu baznu stanicu.Ovaj postupak, poznat kao primopredaja, točno je tempiran kako bi se spriječile odustale pozive, omogućavajući korisnicima da se prelaze na područja pokrivanja bez prekida u službi.

Sigurnosni protokoli

Sigurnost u GSM -u usko je vezana za svoju strukturu okvira.Hiperframe igra važnu ulogu u održavanju sigurne komunikacije povremeno resetirajući ključeve šifriranja i dešifriranja.Ažuriranjem ovih ključeva sinkronizirano s ciklusom hiperframe, mreža osigurava da glasovni pozivi i podaci ostanu zaštićeni od neovlaštenog pristupa, minimizirajući rizik od presretanja.

Zaključak

Struktura GSM okvira prikazuje napredni inženjering koji stoji iza globalne mobilne komunikacije.Organiziranjem okvira, multiframes, superframes i hiperframes, GSM učinkovito rukuje i sinkronizira i podatke i glas kroz svoju mrežu.Ova struktura ne samo da osigurava glatku komunikaciju, već i jača sigurnost metodama poput skakanja i šifriranja frekvencije.Način na koji GSM upravlja različitim frekvencijskim opsezima pokazuje svoju fleksibilnost za rad u različitim okruženjima širom svijeta.Razumijevanje načina rada ovih komponenti pomaže objasniti složenost mobilne tehnologije i naglašava važnost GSM -a u modernim telekomunikacijama.Kako tehnologija raste i povećavaju se mrežni zahtjevi, osnovne ideje u strukturi okvira GSM nastavit će oblikovati buduće mobilne komunikacijske sustave.

Često postavljana pitanja [FAQ]

1. Koja je struktura kanala GSM -a?

Globalni sustav za mobilne komunikacije (GSM) koristi kombinaciju višestrukog pristupa podjeli frekvencije (FDMA) i Time Division Multiple Access (TDMA) za strukturu kanala.U FDMA -u, cijeli frekvencijski spektar dostupan za GSM podijeljen je u 124 nosača frekvencije raspoređenih 200 kHz razdvojenih.Svaka od ovih frekvencija se zatim dodatno podijeli pomoću TDMA, gdje je svaki frekvencijski kanal podijeljen na osam vremenskih utora.Svaki vremenski utor predstavlja drugačiji kanal koji koristi drugi korisnik.Ova struktura omogućuje više korisnika da dijele istu frekvenciju bez smetnji dodjeljivanjem određenih vremenskih utora za svoje signale.

2. Koje su razlike GSM i LTE?

GSM (2G) i LTE (dugoročna evolucija, koja se naziva 4G) razlikuju se u tehnologiji, brzini i funkcionalnosti:

Tehnologija: GSM koristi kombinaciju FDMA i TDMA.LTE koristi ortogonalnu podjelu frekvencije višestruki pristup (OFDMA) za silaznu i pojedinačnu frekvencijsku podjelu višestrukih pristupa (SC-FDMA) za uzlaznu vezu.

Brzina: LTE nudi veće brzine podataka, s vršnim stopama preuzimanja do 300 Mbps i brzinom prijenosa od 75 Mbps, u usporedbi s maksimalnim brzinama podataka GSM -a od oko 114 KBP.

Mrežna arhitektura: GSM je sustav prebačen u krug koji se zasebno obrađuje glasom i podacima.LTE je u potpunosti prekriven paketom i sposoban za rukovanje glasom i podacima na istoj mreži internetskog protokola (IP), povećava učinkovitost.

Latencija: LTE mreže imaju nižu latenciju u usporedbi s GSM-om, poboljšavajući iskustvo za aplikacije koje zahtijevaju prijenos podataka u stvarnom vremenu, poput internetskog igranja ili video konferencija.

3. Koji je format GSM -a?

GSM koristi format podataka koji objedinjuje glas u pakete podataka za prijenos preko digitalnih signala.Svaki GSM okvir sastoji se od 8 vremenskih utora, a svaki utor sadrži prasak podataka.Standardni format podataka za GSM poruku uključuje informacije o sinkronizaciji, kodiranje podataka i korisničke podatke, olakšavajući komunikaciju između mreže i mobilnog uređaja.Ovaj format osigurava učinkovito korištenje spektra i sinkronizaciju pristupa više korisnika.

4. Koristi li 5G GSM?

Ne, 5G tehnologija ne koristi GSM.5G je izgrađen na novim radio frekvencijama i novoj mrežnoj arhitekturi namijenjenoj poboljšanju brzine, kapaciteta i kašnjenja tijekom prethodnih staničnih generacija.Koristi tehnologije kao što su masivni MIMO, oblikovanje snopa i naprednije tehnologije pristupa koje se razlikuju od GSM-ovog sustava temeljenog na FDMA/TDMA.

5. Je li GSM analogni ili digitalni?

GSM je digitalna mobilna tehnologija.Digitalizira i komprimira podatke, a zatim ih šalje s dva druga struja korisničkih podataka, svaki u svom vremenskom utoru.GSM je dizajniran tako da zamijeni starije analogne mreže prve generacije (1G), pružajući tako bolju sigurnost podataka, kvalitetniji prijenos glasa i podršku tekstualnim porukama i podatkovnim uslugama.