23.08.2024 536

GSM -kehysrakenne

GSM: ssä (mobiiliviestinnän globaali järjestelmä) aika on jaettu yksiköihin, joita kutsutaan "purskejaksoiksi", jokainen kestää noin 0,577 millisekuntia.GSM -kehys koostuu kahdeksasta purskejaksosta, yhteensä 4,615 millisekuntia, ja se järjestää erityyppisiä kanavia, jotka käsittelevät ääntä, tietoja ja verkon hallintaa.Jokainen purskejakso vastaa fyysistä kanavaa, joka kantaa ääni-, data- tai signalointitietoja.Nämä kanavat auttavat verkkoa hallitsemaan tehokkaasti viestintää puhelinten ja verkon välillä.Sen monimutkainen kehysrakenne, joka on hyvä puhelinten ja verkkotornien välisten signaalien ja tietojen hallintaan.Tässä artikkelissa tarkastellaan GSM -kehysrakenteen yksityiskohtia, hajottaen sen osia, kuten monikehys, superkehys, hyperframe ja sen käyttämät taajuuskaistat.Selittämällä näitä komponentteja pyrimme osoittamaan, kuinka GSM tekee viestinnästä sujuvan, turvallisen ja luotettavan.

Luettelo

Kuva 1: GSM -kehyshierarkia

GSM Multiframe

GSM -järjestelmässä kehykset on ryhmitelty rakenteisiin, joita kutsutaan multiframeiksi.Nämä monikerrat auttavat pitämään ajoituksen sujuvasti, allokoimaan resursseja hyvin ja varmistavat, että kaikki pysyy synkronoituna verkossa.Multifames antaa järjestelmän hoitaa käyttäjän liikenne- ja ohjaussignaalit varmistaen palvelun laadun hallitsemalla rajoitetun verkon kaistanleveyttä.GSM: ssä on kahta päätyyppiä monikehyksiä: liikenteen monikehykset ja hallinta monikerrot.

Kuva 2: GSM Multiframe -kehys

Liikenne

Liikenteen monikehyksessä on 26 purskejaksoa yli 120 millisekuntia.Nämä purskeet ovat ajan yksiköitä, joita käytetään äänen ja tietojen lähettämiseen.Suurin osa 26 purskeesta käytetään käyttäjän liikenteessä (ääni ja data), jolloin järjestelmä voi pitää viestintää menossa keskeytyksettä.Kaikki purskeet eivät kuitenkaan ole käyttäjädata.

Kaksi 26 purskeesta on varattu verkkotehtäville.Yksi purske on tarkoitettu Hitaasti liittyvä ohjauskanava (SACCH), joka lähettää tärkeitä ohjaustietoja, kuten signaalin voimakkuus, ajoituksen säätö ja virransäätö, puhelimesta verkkoon.Sacch on tärkeä yhteyden pitämisessä vakaana ja toimii hyvin.

Toinen varattu purske on tyhjäkäyntiaika, missä tietoja ei lähetetä.Tämä tyhjäkäynti auttaa verkkoa pysymään synkronoinnissa ja estää ruuhkia.Se toimii myös puskurina vähentääksesi signaalin yhteentörmäyksien tai häiriöiden mahdollisuuksia eri lähetysten välillä.

Nämä varatut ohjauspurskeet auttavat pitämään GSM -verkon tehokkaana ja luotettavan.Ilman niitä verkko pyrkii käsittelemään signaalin voimakkuuden jatkuvia muutoksia ja muita tekijöitä.

Kuva 3: Multiframe

Hallinta

Toisin kuin liikenteen multiframe, Control Multiframe -kehys käytetään enimmäkseen verkonhallintaan, ei käyttäjän liikenteeseen.Siinä on 51 purskejaksoa yli 235,4 millisekuntia, mikä tekee siitä pidempään kuin liikenteen monikehys.Tämä rakenne auttaa verkkoa toimimaan sujuvasti ja varmistaa, että laitteet voivat kommunikoida järjestelmän kanssa oikein.

Ohjaus Multiframe toimii majakkataajuudella, erityisellä taajuudella, jota käytetään tärkeiden verkkotietojen lähettämiseen.Se sisältää kanavia, kuten taajuuskorjauspurske (FCB) ja lähetysohjauskanavan (BCH).

Se FCB Auttaa mobiililaitteita pysymään synkronoituna verkon ajoituksen ja taajuuden kanssa.Tämä on tärkeää välttää häiriöitä tai pudotettuja puheluita.Se Bch Lähetä järjestelmätiedot laitteille, kuten sijaintikoodit ja verkkoparametrit, auttaa puhelimia yhteydenpitoon ja siirtymään verkkoalueiden välillä.

Yhdessä nämä Control Multiframe -kanavat varmistavat, että kaikki laitteet pysyvät synkronoituneina verkon kanssa ja niillä on tarvittavat tiedot vahvan yhteyden ylläpitämiseksi, vaikka olosuhteet muuttuvat.Tämän avulla käyttäjät voivat liikkua eri verkkoalueiden välillä pysyessään yhteydessä.

Kuva 4: Ohjaus monikehys

GSM -superkehys

GSM (mobiiliviestinnän globaali järjestelmä) -verkostossa superkehys auttaa järjestämään ja synkronoimaan viestintää.Se on yksikkö, joka ryhmittelee useita kehyksiä, mikä parantaa verkon käyttöä.Superframe sisältää joko 51 liikennettä monikehystä tai 26 ohjausta multiframe, joka kestää 6,12 sekuntia.Tämä rakenne varmistaa, että tiedot virtaavat sujuvasti ja järjestyksessä.

Superkehys auttaa koordinoimaan sekä käyttäjätietoja (kuten puhelut, viestit ja Internet) että ohjaussignaalit (kuten puhelun asetukset ja verkon hallinta).Järjestämällä nämä superkehykseksi, GSM -järjestelmä pitää kaiken synkronointia, mikä mahdollistaa tehokkaan datan ja ohjaussignaalin lähetyksen.

Ilman sitä viestintä voi tulla järjestämättömäksi aiheuttaen pudotettuja puheluita tai viivästyksiä.Superkehys varmistaa, että kaikki verkkotoiminnot seuraavat tasaista rytmiä estäen häiriöitä.Kiinteä 6,12 sekunnin kesto auttaa myös verkko-operaattoreita suunnittelemaan resursseja tehokkaasti ja ylläpitämään sujuvaa palvelua.

Kuva 5: GSM -superkehys

GSM -hyperframe

GSM: n rakenteessa (mobiiliviestinnän globaali järjestelmä) hyperframe on suurin aikayksikkö.Se koostuu 2 048 superkehyksestä ja kestää noin 3 tuntia, 28 minuuttia ja 53,76 sekuntia.Hyperframe on pääasiallinen osa sitä, kuinka GSM -verkko pitää kaiken sujuvasti, auttaen tärkeissä tehtävissä, kuten taajuuden hyppy ja salaus, jotta viestintä on turvallinen ja luotettava.

Tiheyshyppy

Hyperframe auttaa taajuuden hyppäämisessä, menetelmässä, jota käytetään signaalin laadun parantamiseen ja häiriöiden vähentämiseen.Tämä tekniikka sisältää viestintätaajuuden säännöllisen muuttamisen, jotta signaalit eivät pysy yhdellä taajuudella liian kauan.Tämä vähentää häiriöiden mahdollisuuksia ja tekee viestinnästä luotettavamman.Hyperframe -tarjoama ajoitus varmistaa, että taajuudet muuttuvat säännöllisessä kuviossa ja auttavat myös estämään salakuuntelua.

Salaus ja turvallisuus

Hyperframmilla on tärkeä rooli GSM: n salauksessa, joka suojaa viestintätietoja luvattomien ihmisten pääsyltä.Hyperframe auttaa pitämään salattujen datan ajoituksen synkronoinnissa, jotta salaus voi toimia oikein pitkien keskustelujen tai tietoistuntojen aikana.Jos ajoitus poistuu, se voi heikentää turvallisuutta, joten hyperframe: n tasainen ajoitus on hieno yksityisyyden ylläpitämiseen.

Kuva 6: GSM -hyperframe

Kuva 7: GSM -rajapinnan syklit

GSM -taajuuskaistat

Järjestelmä	Bändi	Uplink (MHz)	Downlink (MHz)	Kanavan numeroalue
GSM-850	Bändi 5	824 - 849	869 - 894	128 - 251
GSM-900	Bändi 8	890 - 915	935 - 960	1 - 124
DCS-1800	Bändi 3	1710 - 1785	1805 - 1880	512 - 885
PCS-1900	Bändi 2	1850 - 1910	1930 - 1990	512 - 810
GSM-400	Bändi 14/15	450 - 480	450 - 480	259 - 293/306 - 340
GSM-480	Yhtye 14	479 - 492	504 - 517	306 - 340
GSM-700	Bändi 12.13.14	703 - 748	758 - 803	512 - 810
GSM-850 (ext.)	Yhtye 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

GSM -kehysrakenteen sovellukset

Soittaminen

GSM järjestää kehyksensä hallitakseen useita äänipuheluita samanaikaisesti osoittamalla jokaiselle käyttäjälle eri aikavälillä ja taajuuksilla.Jokaiselle puhelulle tietyt aikavälipatteet allokoidaan kehykseen, jolloin useat käyttäjät voivat jakaa saman taajuusspektrin ilman häiriöitä.Tämä menetelmä, joka tunnetaan aikajakojen multipleksoinnina, auttaa verkkoa käsittelemään suuren määrän puheluita säilyttäen samalla selkeät ja keskeytymättömät yhteydet.

Tekstiviestit

Tekstiviestit tai tekstiviestit lähetetään GSM -verkon kautta CONTROL Multiframes -sovelluksella.Nämä kehykset varaavat tiettyjen tekstiviestien aikavälejä, varmistaen, että viestit toimitetaan nopeasti, vaikka ääniliikenne on korkea.Varaamalla tekstiviestien lähtö- ja saapumisaikoja ohjauskanavalla, verkko takaa luotettavan ja tehokkaan viestin lähetyksen häiritsemättä meneillään olevia puheluita.

Liikkuvuuden hallinta

GSM: n ominaisuus on sen kyky hallita käyttäjän liikettä, kun ihmiset matkustavat eri solutornien välillä.Kun käyttäjä liikkuu, verkko käyttää ohjauskehyksiä käsittelemään meneillään olevien puheluiden tai tietoistuntojen siirtymistä uudelle tukiasemalle.Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä luovutus, on tarkasti ajoitettu pudotettujen puhelujen estämiseksi, jolloin käyttäjät voivat liikkua kattavuusalueiden yli käyttämättä käytössä olevia keskeytyksiä.

Turvaprotokollat

GSM: n turvallisuus on läheisesti sidottu sen runkorakenteeseen.Hyperframmilla on tärkeä rooli turvallisen viestinnän ylläpitämisessä palauttamalla säännöllisesti salaus- ja salauksen avaimet.Päivittämällä nämä avaimet synkronoituneina hyperframe -syklin kanssa, verkko varmistaa, että äänipuhelut ja tiedot ovat suojattuja luvattomalta pääsystä minimoimalla sieppausriskin.

Johtopäätös

GSM -kehysrakenne näyttää edistyneen tekniikan globaalin matkaviestinnän takana.Järjestämällä kehykset, monikehykset, superkehykset ja hyperframe -kehykset, GSM käsittelee tehokkaasti ja synkronoi sekä tietoa että ääntä sen verkon yli.Tämä rakenne ei vain varmista sujuvan viestintää, vaan myös vahvistaa turvallisuutta menetelmillä, kuten taajuuden hyppääminen ja salaus.Tapa, jolla GSM hallitsee erilaisia ​​taajuuskaistat, osoittaa joustavuutensa työskennellä eri ympäristöissä ympäri maailmaa.Näiden komponenttien ymmärtäminen auttaa selittämään mobiilitekniikan monimutkaisuutta ja korostaa GSM: n merkitystä nykyaikaisessa televiestinnässä.Teknologian kasvaessa ja verkon vaatimukset kasvavat, GSM -kehysrakenteen perusideat jatkavat tulevien matkaviestintäjärjestelmien muotoilua.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mikä on GSM: n kanavarakenne?

Maailmanlaajuisessa matkaviestintäjärjestelmässä (GSM) käyttää yhdistelmää taajuusjaon monen käyttöoikeuden (FDMA) ja aikataulun monimuotoisen pääsyn (TDMA) kanavarakenteen suhteen.FDMA: ssa GSM: lle käytettävissä oleva koko taajuusspektri on jaettu 124 kantajataajuuteen, joiden välillä on 200 kHz toisistaan.Jokainen näistä taajuuksista jaetaan sitten edelleen käyttämällä TDMA: ta, jossa jokainen taajuuskanava on jaettu kahdeksaan aikaväliin.Jokainen aikaväli edustaa erilaista kanavaa, jota eri käyttäjä käyttää.Tämän rakenteen avulla useat käyttäjät voivat jakaa saman taajuuden ilman häiriöitä jakamalla signaaliensa tietty aikaväli.

2. Mitkä ovat GSM- ja LTE -erot?

GSM (2G) ja LTE (pitkäaikainen evoluutio, jota kutsutaan 4G: ksi) eroavat tekniikasta, nopeudesta ja toiminnallisuudesta:

Teknologia: GSM käyttää FDMA: n ja TDMA: n yhdistelmää.LTE käyttää ortogonaalista taajuuden jakautumista useita pääsyä (OFDMA) laskevan siirtotien ja yhden kantajataajuusjakojen monimuotoiseen pääsyyn (SC-FDMA) nousevaan siirtotiin.

Nopeus: LTE tarjoaa korkeammat tiedonsiirtonopeudet, huippuluokan latausnopeudet jopa 300 Mbit / s ja lähetysnopeudet 75 Mbit / s, verrattuna GSM: n enimmäistietojen nopeuteen noin 114 kbps.

Verkkoarkkitehtuuri: GSM on piirikytketty järjestelmä, joka käsittelee ääntä ja tietoja erikseen.LTE on täysin paketti-kytketty ja pystyy käsittelemään ääntä ja tietoja samassa Internet-protokollapohjaisessa verkossa, lisää tehokkuutta.

Latenssi: LTE-verkkojen viive on alhaisempi verrattuna GSM: ään, mikä parantaa kokemusta sovelluksista, jotka vaativat reaaliaikaisen tiedonsiirtoa, kuten online-pelaamista tai videoneuvottelua.

3. Mikä on GSM: n muoto?

GSM käyttää datamuotoa, joka kapseloi äänen datapaketteihin siirryttämiseen digitaalisten signaalien kautta.Jokainen GSM -kehys koostuu 8 aikaväliä, ja jokainen paikka sisältää tiedon purskeen.GSM -viestin vakiotietomuoto sisältää synkronointitiedot, datan koodauksen ja käyttäjätiedot, helpottamalla viestintää verkon ja mobiililaitteen välillä.Tämä muoto varmistaa spektrin tehokkaan käytön ja monen käyttäjän pääsyn synkronoinnin.

4. Käyttääkö 5G GSM: ää?

Ei, 5G -tekniikka ei käytä GSM: ää.5G on rakennettu uusille radiotaajuuksille ja uudelle verkkoarkkitehtuurille, joka on suunniteltu parantamaan nopeutta, kapasiteettia ja viivettä aikaisempien solujen sukupolvien suhteen.Se käyttää tekniikoita, kuten massiivista MIMO: ta, säteenmuotoilua ja edistyneempiä pääsytekniikoita, jotka eroavat GSM: n FDMA/TDMA-pohjaisesta järjestelmästä.

5. Onko GSM -analoginen vai digitaalinen?

GSM on digitaalinen solutekniikka.Se digitalisoi ja pakata tiedot, sitten lähettää sen kanavalle kahden muun käyttäjätietovirran kanssa, joista kukin omassa aikavälillään.GSM on suunniteltu korvaamaan vanhemmat analogiset ensimmäisen sukupolven (1G) verkot, mikä tarjoaa paremman tietoturvan, laadukkaammat äänensiirrot sekä tekstiviestien ja tietopalvelujen tuen.