na 2024/08/23 20,006

GSM okvirna struktura

V GSM (Global System for Mobile Communications) je čas razdeljen na enote, imenovane "razpokana obdobja", ki traja približno 0,577 milisekund.Okvir GSM je sestavljen iz osmih obdobij, v skupni vrednosti 4,615 milisekund in organizira različne vrste kanalov, ki obravnavajo glas, podatke in nadzor omrežja.Vsako obdobje razpoka ustreza fizičnemu kanalu, ki nosi informacije o glasu, podatkih ali signalizaciji.Ti kanali pomagajo omrežju učinkovito upravljati komunikacijo med telefoni in omrežjem.Njegova zapletena struktura okvirja, dobra za upravljanje signalov in podatkov, poslanih med telefoni in omrežnimi stolpi.Ta članek obravnava podrobnosti o strukturi okvirja GSM in razbije svoje dele, kot so multiframe, Superframe, Hiperframe in frekvenčni pasovi, ki jih uporablja.Z razlago teh komponent želimo pokazati, kako GSM naredi komunikacijo gladko, varno in zanesljivo.

Katalog

Slika 1: Hierarhija okvirja GSM

GSM Multiframe

V sistemu GSM se okviri združijo v strukture, imenovane Multiframes.Ti večkratni okvirji pomagajo ohranjati nemoteni čas, dobro dodeliti vire in poskrbeti, da bo vse v sinhronizaciji po omrežju.Multifemes omogočajo, da sistem obravnava uporabniški promet in nadzoruje signale, pri čemer zagotavljajo dobro kakovost storitev, hkrati pa upravlja z omejeno pasovno širino omrežja.V GSM obstajata dve glavni vrsti večkratnih okvirov: promet z večkratnimi okviri in nadzor večframes.

Slika 2: GSM Multiframe

Prometni multiframe

Prometni večframe ima 26 obdobij v 120 milisekund.Ti razpoki so enote časa, ki se uporabljajo za pošiljanje glasu in podatkov.Večina od 26 porušenj se uporablja za uporabniški promet (glas in podatki), kar omogoča, da sistem ohranja komunikacijo brez prekinitev.Vendar niso vsi poruši za uporabniške podatke.

Dva od 26 pohodov sta rezervirana za omrežne naloge.En razpoka je za Počasi povezan kontrolni kanal (sacch), ki pošilja pomembne informacije o nadzoru, kot so jakost signala, prilagoditve časa in nadzor moči, iz telefona v omrežje.Sacch je pomemben za ohranjanje stabilne povezave in dobro deluje.

Drugi rezervirani razpok je Prosti čas, kjer se ne pošljejo nobeni podatki.Ta čas v prostem teku pomaga omrežju ostati v sinhronizaciji in preprečuje zastoje.Deluje tudi kot medpomnilnik za zmanjšanje možnosti za spopadanje s signalom ali motnje med različnimi prenosi.

Ti rezervirani krmilni razpoki pomagajo ohranjati učinkovito in zanesljivo omrežje GSM.Brez njih bi se omrežje borilo za obvladovanje stalnih sprememb signala in drugih dejavnikov.

Slika 3: Multiframe

Nadzor večframe

Za razliko od prometnega večframe se kontrolni multiframe večinoma uporablja za upravljanje omrežij, ne za uporabniški promet.Ima 51 porušenih obdobij v 235,4 milisekund, zaradi česar je daljši od prometnega večframe.Ta struktura pomaga omrežju nemoteno in zagotavlja, da lahko naprave pravilno komunicirajo s sistemom.

Control Multiframe deluje na frekvenci svetilnikov, posebni frekvenci, ki se uporablja za pošiljanje pomembnih omrežnih informacij.Vsebuje kanale, kot sta frekvenčna korekcija porušitve (FCB) in regulacijski kanal oddajanja (BCH).

The FCB Pomaga, da mobilne naprave ostanejo v sozvočju s časom in pogostostjo omrežja.To je pomembno, da se izognete motenju ali padli klici.The Bch Pošlji informacije o sistemu na naprave, kot so lokacijske kode in omrežni parametri, pomaga telefonom, da se povežejo in premikajo med omrežnimi območji.

Skupaj ti kanali v kontrolnem multiframu poskrbite, da bodo vse naprave ostale v sozvočju z omrežjem in imajo informacije, potrebne za ohranitev močne povezave, čeprav se pogoji spreminjajo.To uporabnikom omogoča premikanje med različnimi omrežnimi območji, medtem ko ostanejo povezani.

Slika 4: Nadzij multiframe

GSM Superframe

V omrežju GSM (Global System for Mobile Communications) superframe pomaga organizirati in sinhronizirati komunikacijo.To je enota, ki združuje več okvirjev in izboljšuje, kako omrežje deluje.Superframe vključuje bodisi 51 prometnih večframes ali 26 kontrolnih večkratnih okvirov, ki trajajo 6,12 sekunde.Ta struktura zagotavlja, da informacije nemoteno in po vrstnem redu.

Superframe pomaga uskladiti tako uporabniške podatke (kot so klici, sporočila in internet) in nadzorovane signale (na primer nastavitev klicev in upravljanje omrežja).Z organiziranjem v superframe sistem GSM ohranja vse v sinhronizaciji, kar omogoča učinkovite podatke in prenos krmilnih signalov.

Brez nje bi lahko komunikacija postala neorganizirana, kar bi povzročilo opuščene klice ali zamude.Superframe zagotavlja, da vse omrežne funkcije sledijo stalnemu ritmu in preprečujejo motnje.Fiksno 6,12-sekundno trajanje pomaga tudi omrežnim operaterjem, da učinkovito načrtujejo vire in vzdržujejo nemoteno storitev.

Slika 5: GSM Superframe

GSM hiperframe

V strukturi GSM (Global System for Mobile Communications) je hiperframe največja časovna enota.Sestavlja ga 2.048 superframes in traja približno 3 ure, 28 minut in 53,76 sekunde.Hiperframe je glavni del tega, kako omrežje GSM ohranja vse, kar teče nemoteno, pomaga pri pomembnih nalogah, kot sta frekvenčno skok in šifriranje, da bi komunikacija ohranila varno in zanesljivo.

Frekvenčno skok

Hiperframe pomaga pri skoku s frekvenco, metodo, ki se uporablja za izboljšanje kakovosti signala in zmanjšanje motenj.Ta tehnika vključuje redno spreminjanje frekvence komunikacije, tako da signali ne ostanejo na eni frekvenci predolgo.To zmanjšuje možnosti za vmešavanje in naredi komunikacijo bolj zanesljivo.Čas, ki ga zagotavlja hiperframe, zagotavlja, da se frekvence spreminjajo v običajnem vzorcu in pomaga tudi pri preprečevanju prisluškovanja.

Šifriranje in varnost

Hiperframe igra pomembno vlogo pri šifriranju GSM, ki ščiti komunikacijske podatke pred dostopom do nepooblaščenih ljudi.Hiperframe pomaga ohranjati čas šifriranih podatkov v sinhronizaciji, tako da lahko šifriranje pravilno deluje v dolgih pogovorih ali sejah podatkov.Če se čas izklopi, bi to lahko oslabilo varnost, zato je stalni čas hiperframe odličen za ohranjanje zasebnosti.

Slika 6: GSM hiperframe

Slika 7: Vmesniki GSM

GSM frekvenčni pasovi

Sistem	Bend	Uplink (MHz)	Navzdol (MHZ)	Številka kanala
GSM-850	Band 5	824 - 849	869 - 894	128 - 251
GSM-900	Band 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	Band 14/15	450 - 480	450 - 480	259 - 293/306 - 340
GSM-480	Band 14	479 - 492	504 - 517	306 - 340
GSM-700	Band 13/13/14	703 - 748	758 - 803	512 - 810
GSM-850 (ext.)	Band 26	814 - 849	859 - 894	128 - 251
GSM-R	Band 900	876 - 915	921 - 960	955 - 1023
Er-gsm	Band 900 ext.	880 - 915	925 - 960	0 - 124

Uporaba strukture okvirja GSM

Ravnanje z klici

GSM organizira svoje okvirje za upravljanje več glasovnih klicev hkrati z dodeljevanjem različnih časovnih rež in frekvenc vsakemu uporabniku.Za vsak klic se v okvirju dodelijo določeni časovni reži, kar omogoča več uporabnikom, da brez motenj delijo isti frekvenčni spekter.Ta metoda, znana kot multipleksiranje časa za časovno delitev, pomaga omrežju obvladati veliko količino klicev, hkrati pa ohranja jasne in neprekinjene povezave.

SMS menjalnik

Besedilna sporočila ali SMS se pošljejo prek omrežja GSM z uporabo Control Multiframes.Ti okvirji oddajajo določene časovne reže za SMS in zagotavljajo, da se sporočila takoj dostavijo, tudi ko je glasovni promet visok.Z rezervacijo rež za SMS v nadzornem kanalu omrežje zagotavlja zanesljiv in učinkovit prenos sporočil, ne da bi motil tekoče klice.

Upravljanje mobilnosti

Značilnost GSM je njegova sposobnost upravljanja gibanja uporabnikov, ko ljudje potujejo med različnimi celičnimi stolpi.Ko se uporabnik premakne, omrežje uporablja krmilne okvire za prehod tekočih klicev ali podatkovnih sej na novo bazno postajo.Ta postopek, znan kot predaja, je natančno določen za preprečevanje opuščenih klicev, kar uporabnikom omogoča premikanje po območjih pokritosti brez prekinitev v službi.

Varnostni protokoli

Varnost v GSM je tesno vezana na njegovo strukturo okvirja.Hiperframe ima pomembno vlogo pri ohranjanju varne komunikacije s periodično ponastavitvijo ključev šifriranja in dešifriranja.S posodabljanjem teh ključev v sinhronizaciji s ciklom hiperframeja omrežje zagotavlja, da glasovni klici in podatki ostanejo zaščiteni pred nepooblaščenim dostopom, kar zmanjšuje tveganje za prestrezanje.

Zaključek

Struktura okvira GSM prikazuje napredni inženiring za globalno mobilno komunikacijo.Z organiziranjem okvirjev, večframes, superframes in hiperframes GSM učinkovito obdeluje in sinhronizira tako podatke kot glas po njegovem omrežju.Ta struktura ne zagotavlja samo nemotene komunikacije, ampak tudi krepi varnost z metodami, kot sta pogostost in šifriranje.Način, kako GSM upravlja z različnimi frekvenčnimi pasovi, kaže svojo prilagodljivost za delo v različnih okoljih po vsem svetu.Razumevanje, kako delujejo te komponente, pomaga razložiti kompleksnost mobilne tehnologije in poudarja pomen GSM v sodobnih telekomunikacijah.Ko se tehnologija raste in se omrežne zahteve povečujejo, bodo osnovne ideje v strukturi okvira GSM še naprej oblikovale prihodnje mobilne komunikacijske sisteme.

Pogosto zastavljena vprašanja [FAQ]

1. Kakšna je struktura kanala GSM?

Globalni sistem za mobilne komunikacije (GSM) uporablja kombinacijo večkratnega dostopa do frekvenčnega divizije (FDMA) in večkratnega dostopa do Time Division (TDMA) za strukturo kanalov.V FDMA je celoten frekvenčni spekter, ki je na voljo za GSM, razdeljen na 124 nosilne frekvence, razmaknjenih 200 kHz narazen.Vsaka od teh frekvenc se nato nadaljuje z uporabo TDMA, kjer je vsak frekvenčni kanal razdeljen na osem časovnih rež.Vsakič, ko reža predstavlja drug kanal, ki ga uporablja drug uporabnik.Ta struktura omogoča več uporabnikom, da delijo isto frekvenco brez motenj z dodeljevanjem določenih časovnih rež za svoje signale.

2. Kaj so razlike v GSM in LTE?

GSM (2G) in LTE (dolgoročna evolucija, imenovana 4G) se razlikujejo po tehnologiji, hitrosti in funkcionalnosti:

Tehnologija: GSM uporablja kombinacijo FDMA in TDMA.LTE uporablja večkratni dostop do večkratnega dostopa do delitve frekvence (OFDMA) za večkratni dostop do delitve frekvence za navzdol (SC-FDMA) za Uplink.

Hitrost: LTE ponuja višje stopnje podatkov, z najvišjo hitrostjo prenosa do 300 Mbps in hitrostjo nalaganja 75 Mbps v primerjavi z največjo hitrostjo podatkov GSM približno 114 kbps.

Omrežna arhitektura: GSM je sistem, ki preklopi vezje, ki glas in podatke obravnava ločeno.LTE je v celoti preklopljen s paketom in je sposoben ravnati z glasovnimi in podatki v istem omrežju, ki temelji na internetnem protokolu (IP), povečuje učinkovitost.

Latenca: LTE omrežja imajo nižjo zamudo v primerjavi z GSM, kar izboljšuje izkušnje za aplikacije, ki zahtevajo prenos podatkov v realnem času, kot so spletne igre ali videokonference.

3. Kakšen je oblika GSM?

GSM uporablja obliko podatkov, ki zajema glas v podatkovne pakete za prenos preko digitalnih signalov.Vsak okvir GSM je sestavljen iz 8 časovnih rež, vsaka reža pa vsebuje popad podatkov.Standardna oblika podatkov za sporočilo GSM vključuje informacije o sinhronizaciji, kodiranje podatkov in uporabniške podatke, ki olajšajo komunikacijo med omrežjem in mobilno napravo.Ta oblika zagotavlja učinkovito uporabo spektra in sinhronizacije dostopa z več uporabnikom.

4. Ali 5G uporablja GSM?

Ne, 5G tehnologija ne uporablja GSM.5G je zasnovan na novih radijskih frekvencah in novi omrežni arhitekturi, ki je zasnovana za izboljšanje hitrosti, zmogljivosti in zamud v prejšnjih celičnih generacijah.Uporablja tehnologije, kot so množični MIMO, oblikovanje žarka in naprednejše tehnologije dostopa, ki se razlikujejo od GSM-ovega sistema, ki temelji na FDMA/TDMA.

5. Ali je GSM analogni ali digitalni?

GSM je digitalna celična tehnologija.Digitalizira in stisne podatke, nato pa jih pošlje po kanalu z dvema drugim tokom uporabniških podatkov, vsakega v svojem časovni reži.GSM je bil zasnovan tako, da je nadomestil starejša analogna omrežja prve generacije (1G), s čimer je zagotavljal boljšo varnost podatkov, več kakovostnih glasovnih prenosov in podporo besedilnim sporočilom in podatkovnim storitvam.