Istraktura ng frame ng GSM

Sa GSM (Global System for Mobile Communications), ang oras ay nahahati sa mga yunit na tinatawag na "mga panahon ng pagsabog," bawat isa ay tumatagal ng tungkol sa 0.577 millisecond.Ang isang frame ng GSM ay binubuo ng walong panahon ng pagsabog, na sumasaklaw sa 4.615 millisecond, at nag -aayos ng iba't ibang uri ng mga channel na humahawak ng boses, data, at kontrol sa network.Ang bawat panahon ng pagsabog ay tumutugma sa isang pisikal na channel na nagdadala ng boses, data, o impormasyon sa pag -sign.Ang mga channel na ito ay tumutulong sa network na mahusay na pamahalaan ang komunikasyon sa pagitan ng mga telepono at network.Ang kumplikadong istraktura ng frame nito, mabuti para sa pamamahala ng mga signal at data na ipinadala sa pagitan ng mga telepono at mga tower ng network.Ang artikulong ito ay tumitingin sa mga detalye ng istraktura ng frame ng GSM, na binabagsak ang mga bahagi nito tulad ng multiframe, superframe, hyperframe, at ang mga dalas na banda na ginagamit nito.Sa pamamagitan ng pagpapaliwanag ng mga sangkap na ito, nilalayon naming ipakita kung paano ginagawang maayos, ligtas ang komunikasyon, at maaasahan.

Catalog

Larawan 1: hierarchy ng frame ng GSM

GSM Multiframe

Sa sistema ng GSM, ang mga frame ay pinagsama sa mga istruktura na tinatawag na multiframes.Ang mga multiframes na ito ay tumutulong na mapanatiling maayos ang tiyempo, maglaan ng mga mapagkukunan nang maayos, at tiyakin na ang lahat ay mananatili sa pag -sync sa buong network.Hinahayaan ng mga multifames ang system ng trapiko ng gumagamit at mga signal ng kontrol, tinitiyak ang mahusay na kalidad ng serbisyo habang pinamamahalaan ang limitadong bandwidth ng network.Mayroong dalawang pangunahing uri ng multiframes sa GSM: trapiko multiframes at kontrolin ang mga multiframes.

Larawan 2: GSM Multiframe

Multiframe ng trapiko

Ang isang trapiko multiframe ay may 26 na pagsabog ng higit sa 120 millisecond.Ang mga pagsabog na ito ay ang mga yunit ng oras na ginamit upang magpadala ng boses at data.Karamihan sa 26 na pagsabog ay ginagamit para sa trapiko ng gumagamit (boses at data), na nagpapahintulot sa system na mapanatili ang komunikasyon nang walang mga pagkagambala.Gayunpaman, hindi lahat ng pagsabog ay para sa data ng gumagamit.

Dalawa sa 26 na pagsabog ay nakalaan para sa mga gawain sa network.Ang isang pagsabog ay para sa Mabagal na nauugnay na control channel (SACCH), na nagpapadala ng mahalagang impormasyon sa kontrol, tulad ng lakas ng signal, pagsasaayos ng tiyempo, at kontrol ng kuryente, mula sa telepono hanggang sa network.Mahalaga ang Sacch para mapanatili ang koneksyon na matatag at gumana nang maayos.

Ang pangalawang nakalaan na pagsabog ay isang Idle period, kung saan walang data na ipinadala.Ang oras na ito ay tumutulong sa network na manatili sa pag -sync at pinipigilan ang kasikipan.Gumaganap din ito bilang isang buffer upang mabawasan ang mga pagkakataon ng mga pag -aaway ng signal o pagkagambala sa pagitan ng iba't ibang mga pagpapadala.

Ang mga nakalaan na pagsabog ng control ay tumutulong sa pagpapanatiling mahusay at maaasahan ang network ng GSM.Kung wala sila, ang network ay magpupumilit na hawakan ang patuloy na pagbabago sa lakas ng signal at iba pang mga kadahilanan.

Larawan 3: Multiframe

Kontrolin ang multiframe

Hindi tulad ng multiframe ng trapiko, ang control multiframe ay kadalasang ginagamit para sa pamamahala ng network, hindi trapiko ng gumagamit.Mayroon itong 51 na mga panahon ng pagsabog sa paglipas ng 235.4 millisecond, na ginagawang mas mahaba kaysa sa trapiko ng trapiko.Ang istraktura na ito ay tumutulong sa network na tumakbo nang maayos at tinitiyak ang mga aparato ay maaaring makipag -usap nang maayos sa system.

Ang control multiframe ay gumagana sa dalas ng beacon, isang espesyal na dalas na ginamit upang magpadala ng mahalagang impormasyon sa network.Naglalaman ito ng mga channel tulad ng Frequency Correction Burst (FCB) at ang Broadcast Control Channel (BCH).

Ang FCB Tumutulong sa mga mobile device na manatili sa pag -sync sa tiyempo at dalas ng network.Mahalaga ito upang maiwasan ang pagkagambala o bumagsak na mga tawag.Ang BCH Nagpapadala ng impormasyon ng system sa mga aparato, tulad ng mga code ng lokasyon at mga parameter ng network, tumutulong sa mga telepono na kumonekta at lumipat sa pagitan ng mga lugar ng network.

Sama -sama, ang mga channel na ito sa control multiframe siguraduhin na ang lahat ng mga aparato ay mananatili sa pag -sync sa network at magkaroon ng impormasyong kinakailangan upang mapanatili ang isang malakas na koneksyon, kahit na nagbago ang mga kondisyon.Pinapayagan nito ang mga gumagamit na lumipat sa pagitan ng iba't ibang mga lugar ng network habang nananatiling konektado.

Larawan 4: Kontrol ang multiframe

GSM Superframe

Sa network ng GSM (Global System for Mobile Communications), ang isang superframe ay tumutulong sa pag -aayos at pag -sync ng komunikasyon.Ito ay isang yunit na pinagsama -sama ang maraming mga frame, pagpapabuti kung paano tumatakbo ang network.Kasama sa isang superframe ang alinman sa 51 trapiko multiframes o 26 control multiframes, na tumatagal ng 6.12 segundo.Tinitiyak ng istraktura na ito na ang impormasyon ay dumadaloy nang maayos at maayos.

Ang superframe ay tumutulong sa pag -coordinate ng parehong data ng gumagamit (tulad ng mga tawag, mensahe, at internet) at mga signal ng kontrol (tulad ng pag -setup ng tawag at pamamahala ng network).Sa pamamagitan ng pag -aayos ng mga ito sa isang superframe, pinapanatili ng GSM system ang lahat ng pag -sync, na nagpapahintulot para sa mahusay na data at paghahatid ng signal ng control.

Kung wala ito, ang komunikasyon ay maaaring maging disorganisado, na nagiging sanhi ng mga bumagsak na tawag o pagkaantala.Tinitiyak ng superframe na ang lahat ng mga pag -andar ng network ay sumusunod sa isang matatag na ritmo, na pumipigil sa mga pagkagambala.Ang nakapirming 6.12-segundo na tagal ay tumutulong din sa mga operator ng network na mabisa ang plano ng mga mapagkukunan at mapanatili ang maayos na serbisyo.

Larawan 5: GSM Superframe

GSM Hyperframe

Sa istraktura ng GSM (Global System for Mobile Communications), ang hyperframe ay ang pinakamalaking yunit ng oras.Ito ay binubuo ng 2,048 superframes at tumatagal ng mga 3 oras, 28 minuto, at 53.76 segundo.Ang hyperframe ay isang pangunahing bahagi ng kung paano pinapanatili ng GSM network ang lahat ng tumatakbo nang maayos, na tumutulong sa mga mahahalagang gawain tulad ng dalas na pag -hopping at pag -encrypt upang mapanatiling ligtas at maaasahan ang komunikasyon.

Frequency hopping

Ang hyperframe ay tumutulong sa dalas ng hopping, isang pamamaraan na ginamit upang mapabuti ang kalidad ng signal at mabawasan ang pagkagambala.Ang pamamaraan na ito ay nagsasangkot ng pagbabago ng dalas ng komunikasyon nang regular upang ang mga signal ay hindi manatili sa isang dalas nang masyadong mahaba.Binabawasan nito ang mga pagkakataon ng pagkagambala at ginagawang mas maaasahan ang komunikasyon.Ang tiyempo na ibinigay ng hyperframe ay nagsisiguro na ang mga frequency ay nagbabago sa isang regular na pattern, at nakakatulong din na maiwasan ang pag -iwas.

Pag -encrypt at seguridad

Ang hyperframe ay may mahalagang papel sa pag -encrypt ng GSM, na pinoprotektahan ang data ng komunikasyon mula sa pag -access ng mga hindi awtorisadong tao.Ang hyperframe ay tumutulong na mapanatili ang tiyempo ng naka -encrypt na data sa pag -sync, upang ang pag -encrypt ay maaaring gumana nang maayos sa mahabang pag -uusap o mga sesyon ng data.Kung bumaba ang tiyempo, maaari itong mapahina ang seguridad, kaya ang matatag na tiyempo ng hyperframe ay mahusay para sa pagpapanatili ng privacy.

Larawan 6: GSM hyperframe

Larawan 7: Mga siklo ng interface ng GSM

GSM Frequency Bands

System	Band	Uplink (MHz)	Downlink (MHz)	Saklaw ng numero ng channel
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 12/13/14	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

Mga aplikasyon ng istraktura ng frame ng GSM

Paghawak ng tawag

Inayos ng GSM ang mga frame nito upang pamahalaan ang maraming mga tawag sa boses nang sabay -sabay sa pamamagitan ng pagtatalaga ng iba't ibang mga puwang ng oras at frequency sa bawat gumagamit.Para sa bawat tawag, ang mga tiyak na puwang ng oras ay inilalaan sa loob ng isang frame, na nagpapahintulot sa ilang mga gumagamit na ibahagi ang parehong dalas ng spectrum nang walang pagkagambala.Ang pamamaraang ito, na kilala bilang time-division multiplexing, ay tumutulong sa network na hawakan ang isang malaking dami ng mga tawag habang pinapanatili ang malinaw at walang tigil na mga koneksyon.

Paghahatid ng SMS

Ang mga text message, o SMS, ay ipinadala sa pamamagitan ng network ng GSM gamit ang control multiframes.Ang mga frame na ito ay nagtabi ng mga partikular na puwang ng oras para sa SMS, tinitiyak na ang mga mensahe ay naihatid kaagad kahit mataas ang trapiko ng boses.Sa pamamagitan ng pagreserba ng mga puwang para sa SMS sa control channel, ginagarantiyahan ng network ang maaasahan at mahusay na paghahatid ng mensahe nang hindi nakakagambala sa patuloy na mga tawag.

Pamamahala ng Mobility

Ang tampok ng GSM ay ang kakayahang pamahalaan ang paggalaw ng gumagamit habang naglalakbay ang mga tao sa pagitan ng iba't ibang mga tower ng cell.Kapag gumagalaw ang isang gumagamit, ang network ay gumagamit ng mga control frame upang mahawakan ang paglipat ng patuloy na mga tawag o sesyon ng data sa isang bagong istasyon ng base.Ang prosesong ito, na kilala bilang isang handover, ay tiyak na nag -time upang maiwasan ang mga bumagsak na tawag, na nagpapahintulot sa mga gumagamit na lumipat sa mga lugar ng saklaw nang walang mga pagkagambala sa serbisyo.

Mga protocol ng seguridad

Ang seguridad sa GSM ay malapit na nakatali sa istraktura ng frame nito.Ang hyperframe ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagpapanatili ng ligtas na komunikasyon sa pamamagitan ng pana -panahong pag -reset ng pag -encrypt at mga susi ng decryption.Sa pamamagitan ng pag -update ng mga susi na ito na naka -sync sa ikot ng hyperframe, tinitiyak ng network na ang mga tawag sa boses at data ay mananatiling protektado mula sa hindi awtorisadong pag -access, na binabawasan ang panganib ng interception.

Konklusyon

Ang istraktura ng frame ng GSM ay nagpapakita ng advanced na engineering sa likod ng pandaigdigang komunikasyon sa mobile.Sa pamamagitan ng pag -aayos ng mga frame, multiframes, superframes, at hyperframes, mahusay na hawakan at i -synchronize ng GSM ang parehong data at boses sa buong network nito.Ang istraktura na ito ay hindi lamang nagsisiguro ng maayos na komunikasyon ngunit pinalakas din ang seguridad sa mga pamamaraan tulad ng dalas ng pag -hopping at pag -encrypt.Ang paraan ng GSM na namamahala ng iba't ibang mga bandang dalas ay nagpapakita ng kakayahang umangkop upang gumana sa iba't ibang mga kapaligiran sa buong mundo.Ang pag -unawa kung paano ang mga sangkap na ito ay nakakatulong na ipaliwanag ang pagiging kumplikado ng mobile na teknolohiya at i -highlight ang kahalagahan ng GSM sa mga modernong telecommunication.Habang lumalaki ang teknolohiya at ang pagtaas ng network, ang mga pangunahing ideya sa istraktura ng frame ng GSM ay magpapatuloy na hubugin ang mga sistema ng mobile na komunikasyon.

Madalas na Itinanong [FAQ]

1. Ano ang istraktura ng channel ng GSM?

Ang Global System for Mobile Communications (GSM) ay gumagamit ng isang kumbinasyon ng Frequency Division Maramihang Pag -access (FDMA) at Time Division Maramihang Pag -access (TDMA) para sa istraktura ng channel.Sa FDMA, ang buong dalas na spectrum na magagamit para sa GSM ay nahahati sa 124 na mga dalas ng carrier na spaced 200 kHz bukod.Ang bawat isa sa mga frequency na ito ay pagkatapos ay higit na nahahati gamit ang TDMA, kung saan ang bawat dalas na channel ay nahahati sa walong mga puwang ng oras.Ang bawat oras na puwang ay kumakatawan sa ibang channel na ginagamit ng ibang gumagamit.Pinapayagan ng istraktura na ito ng maraming mga gumagamit na ibahagi ang parehong dalas nang walang pagkagambala sa pamamagitan ng paglalaan ng mga tiyak na puwang ng oras para sa kanilang mga signal.

2. Ano ang mga pagkakaiba sa GSM at LTE?

Ang GSM (2G) at LTE (pangmatagalang ebolusyon, na tinukoy bilang 4G) ay naiiba sa teknolohiya, bilis, at pag-andar:

Teknolohiya: Gumagamit ang GSM ng isang kumbinasyon ng FDMA at TDMA.Gumagamit ang LTE ng Orthogonal Frequency-Division Maramihang Pag-access (OFDMA) para sa Downlink at Single Carrier Frequency Division Maramihang Pag-access (SC-FDMA) para sa uplink.

Bilis: Nag -aalok ang LTE ng mas mataas na mga rate ng data, na may mga rate ng pag -download ng hanggang sa 300 Mbps at pag -upload ng mga rate ng 75 Mbps, kumpara sa pinakamataas na bilis ng data ng GSM na halos 114 kbps.

Network Architecture: Ang GSM ay isang sistema ng switch na circuit na humahawak nang hiwalay sa boses at data.Ang LTE ay ganap na packet-switch at may kakayahang pangasiwaan ang boses at data sa parehong network na batay sa Internet Protocol (IP), ay nagdaragdag ng kahusayan.

Latency: Ang mga network ng LTE ay may mas mababang latency kumpara sa GSM, pagpapahusay ng karanasan para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng paghahatid ng data ng real-time, tulad ng online gaming o video conferencing.

3. Ano ang format ng GSM?

Gumagamit ang GSM ng isang format ng data na sumasaklaw sa boses sa mga packet ng data para sa paghahatid sa mga digital signal.Ang bawat frame ng GSM ay binubuo ng 8 mga puwang ng oras, at ang bawat puwang ay naglalaman ng isang pagsabog ng data.Ang karaniwang format ng data para sa isang mensahe ng GSM ay may kasamang impormasyon sa pag -synchronise, pag -encode ng data, at data ng gumagamit, pagpapadali ng komunikasyon sa pagitan ng network at ng mobile device.Tinitiyak ng format na ito ang mahusay na paggamit ng spectrum at pag-synchronise ng multi-user access.

4. Gumagamit ba ng GSM ang 5G?

Hindi, ang teknolohiya ng 5G ay hindi gumagamit ng GSM.Ang 5G ay itinayo sa mga bagong frequency ng radyo at isang bagong arkitektura ng network na idinisenyo upang mapabuti ang bilis, kapasidad, at latency sa mga nakaraang henerasyon ng cellular.Gumagamit ito ng mga teknolohiya tulad ng napakalaking MIMO, beamforming, at mas advanced na mga teknolohiya ng pag-access na naiiba sa sistema ng batay sa FDMA/TDMA na GSM.

5. Ang GSM ba ay analog o digital?

Ang GSM ay isang digital na teknolohiya ng cellular.Ito ay nag -digit at nag -compress ng data, pagkatapos ay ipadala ito sa isang channel na may dalawang iba pang mga stream ng data ng gumagamit, bawat isa sa sarili nitong puwang ng oras.Ang GSM ay idinisenyo upang palitan ang mga mas lumang mga network ng unang henerasyon (1G) na mga network, sa gayon ay nagbibigay ng mas mahusay na seguridad ng data, mas mataas na kalidad na pagpapadala ng boses, at suporta para sa mga text message at serbisyo ng data.