GSM -Rahmenstruktur

In GSM (Global System for Mobile Communications) wird die Zeit in Einheiten unterteilt, die als "Burst -Perioden" bezeichnet werden und jeweils etwa 0,577 Millisekunden dauern.Ein GSM -Rahmen besteht aus acht Burst -Perioden mit insgesamt 4,615 Millisekunden und organisiert verschiedene Arten von Kanälen, die Sprach-, Daten- und Netzwerksteuerung behandeln.Jeder Burst -Zeitraum entspricht einem physischen Kanal, der Sprach-, Daten- oder Signalinformationen trägt.Diese Kanäle helfen dem Netzwerk dabei, die Kommunikation zwischen den Telefonen und dem Netzwerk effizient zu verwalten.Die komplexe Rahmenstruktur ist gut für die Verwaltung der Signale und Daten zwischen den Telefonen und Netzwerktürmen.Dieser Artikel befasst sich mit den Details der GSM -Frame -Struktur und baut seine Teile wie Multiframe, Superframe, Hyperframe und die von ihm verwendeten Frequenzbänder ab.Durch die Erläuterung dieser Komponenten möchten wir zeigen, wie GSM Kommunikation reibungslos, sicher und zuverlässig macht.

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Abbildung 1: GSM -Rahmenhierarchie

GSM Multiframe

Im GSM -System werden Frames in Strukturen eingeteilt, die als Multiframes bezeichnet werden.Diese Multiframes tragen dazu bei, das Timing reibungslos zu halten, Ressourcen gut zuzuordnen und sicherzustellen, dass alles im gesamten Netzwerk synchronisiert bleibt.Mit Multifames können das System den Benutzerverkehr und die Steuerung von Signalen umgehen und eine gute Servicequalität sicherstellen und gleichzeitig die begrenzte Netzwerkbandbreite verwalten.Es gibt zwei Haupttypen von Multiframes in GSM: Verkehrsmultiframes und Steuermultiframien.

Abbildung 2: GSM -Multiframe

Verkehrsmultiframe

Ein Verkehrs -Multiframe hat 26 Burst -Perioden über 120 Millisekunden.Diese Bursts sind die Zeiteinheiten, die zum Senden von Sprache und Daten verwendet werden.Die meisten der 26 Bursts werden für den Benutzerverkehr (Sprach und Daten) verwendet, sodass das System die Kommunikation ohne Unterbrechungen aufrechterhalten kann.Allerdings sind nicht alle Bursts für Benutzerdaten gelten.

Zwei der 26 Bursts sind für Netzwerkaufgaben reserviert.Ein Burst ist für die Langsam zugehöriger Kontrollkanal (SACCH), der wichtige Steuerungsinformationen wie Signalstärke, Zeitanpassungen und Stromsteuerung vom Telefon zum Netzwerk sendet.SACCH ist wichtig, um die Verbindung stabil zu halten und gut zu funktionieren.

Der zweite reservierte Burst ist ein Leerlaufzeit, wo keine Daten gesendet werden.Diese Leerlaufzeit hilft dem Netzwerk dabei, synchron zu bleiben und verhindert Staus.Es fungiert auch als Puffer, um die Chancen von Signal -Zusammenstößen oder Interferenzen zwischen verschiedenen Übertragungen zu verringern.

Diese reservierten Kontrollbursts tragen dazu bei, das GSM -Netzwerk effizient und zuverlässig zu halten.Ohne sie würde das Netzwerk Schwierigkeiten haben, die ständigen Veränderungen der Signalstärke und anderer Faktoren zu bewältigen.

Abbildung 3: Multiframe

Kontrollieren Sie Multiframe

Im Gegensatz zum Verkehrs -Multiframe wird der Steuermultiframe hauptsächlich für die Netzwerkverwaltung und nicht für den Benutzerverkehr verwendet.Es hat 51 Burst -Perioden über 235,4 Millisekunden, was es länger als der Verkehrsmultiframe macht.Diese Struktur hilft dem Netzwerk, reibungslos zu laufen und stellt sicher, dass Geräte mit dem System ordnungsgemäß kommunizieren können.

Der Steuerungsmultiframe funktioniert auf der Beacon -Frequenz, einer speziellen Frequenz, die zum Senden wichtiger Netzwerkinformationen verwendet wird.Es enthält Kanäle wie den Frequenzkorrektur Burst (FCB) und den Broadcast Control Channel (BCH).

Der FCB Hilft mobiles Geräte, mit dem Zeitpunkt und der Häufigkeit des Netzwerks synchron zu bleiben.Dies ist wichtig, um Störungen oder abgelegene Anrufe zu vermeiden.Der BCH Sendet Systeminformationen an Geräte wie Standortcodes und Netzwerkparameter. Die Telefone können sich verbinden und zwischen den Netzwerkbereichen bewegen.

Zusammen sorgen diese Kanäle im Kontroll -Multiframe sicher, dass alle Geräte mit dem Netzwerk synchronisiert bleiben und über die Informationen verfügen, die zur Aufrechterhaltung einer starken Verbindung erforderlich sind, selbst wenn sich die Bedingungen ändern.Auf diese Weise können Benutzer zwischen verschiedenen Netzwerkbereichen wechseln, während sie in Verbindung bleiben.

Abbildung 4: Kontrollmultiframe

GSM Superframe

Im Netzwerk GSM (Global System for Mobilic Communications) hilft ein Superframe bei der Organisation und Synchronisierung der Kommunikation.Es ist eine Einheit, die mehrere Frames zusammenfasst und die Art und Weise verbessert, wie das Netzwerk ausgeführt wird.Ein Superframe enthält entweder 51 Verkehrs -Multiframes oder 26 Kontroll -Multiframes, die 6,12 Sekunden dauern.Diese Struktur stellt sicher, dass die Informationen reibungslos und in Ordnung fließen.

Der Superframe hilft dabei, sowohl Benutzerdaten (z. B. Anrufe, Nachrichten und Internet) zu koordinieren und Signale zu steuern (z. B. Anruf -Setup und Netzwerkverwaltung).Durch die Organisation dieser in einem Superrahmen hält das GSM -System alles synchron und ermöglicht eine effiziente Daten- und Steuersignalübertragung.

Ohne sie könnte die Kommunikation unorganisiert werden und fallengelassene Anrufe oder Verzögerungen verursachen.Der Superframe stellt sicher, dass alle Netzwerkfunktionen einem stetigen Rhythmus folgen und Störungen verhindert.Die feste Dauer von 6,12 Sekunden hilft auch den Netzwerkbetreibern, Ressourcen effektiv zu planen und einen reibungslosen Service zu erhalten.

Abbildung 5: GSM Superframe

GSM Hyperframe

In der Struktur von GSM (Global System for Mobile Communications) ist der Hyperframe die größte Zeiteinheit.Es besteht aus 2.048 Superrahmen und dauert ungefähr 3 Stunden, 28 Minuten und 53,76 Sekunden.Der Hyperframe ist ein Hauptteil davon, wie das GSM -Netzwerk alles reibungslos läuft, und hilft bei wichtigen Aufgaben wie Frequenzhöfen und Verschlüsselung, um die Kommunikation sicher und zuverlässig zu halten.

Frequenzhüpfen

Der Hyperframe hilft beim Frequenzsprung, einer Methode zur Verbesserung der Signalqualität und zur Verringerung der Interferenzen.Diese Technik beinhaltet die regelmäßige Änderung der Kommunikationsfrequenz, damit die Signale nicht zu lange auf einer Frequenz bleiben.Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Störungen und macht die Kommunikation zuverlässiger.Das vom Hyperframe bereitgestellte Timing stellt sicher, dass sich die Frequenzen in einem regulären Muster ändern, und hilft auch dabei, Abhören zu verhindern.

Verschlüsselung und Sicherheit

Der Hyperrahmen spielt eine wichtige Rolle bei der Verschlüsselung von GSM, die die Kommunikationsdaten vor nicht autorisierten Menschen schützt.Der Hyperframe hilft dabei, den Zeitpunkt der verschlüsselten Daten synchron zu halten, sodass die Verschlüsselung über lange Gespräche oder Datensitzungen ordnungsgemäß funktionieren kann.Wenn das Timing ausgeht, kann es die Sicherheit schwächen, sodass das stetige Timing des Hyperframes ideal für die Aufrechterhaltung der Privatsphäre ist.

Abbildung 6: GSM -Hyperrahmen

Abbildung 7: GSM -Grenzflächenzyklen

GSM -Frequenzbänder

System	Band	Uplink (MHz)	Downlink (MHz)	Kanalnummernbereich
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 13.12.14	703 - 748	758 - 803	512 - 810
GSM-850 (Durchwahl)	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

Anwendungen der GSM -Rahmenstruktur

Anrufbearbeitung

GSM organisiert seine Frames so, dass sie gleichzeitig mehrere Sprachanrufe verwalten, indem Sie jedem Benutzer unterschiedliche Zeitfenster und Frequenzen zuweisen.Für jeden Anruf werden in einem Rahmen bestimmte Zeitfenster zugewiesen, sodass mehrere Benutzer das gleiche Frequenzspektrum ohne Störung teilen können.Diese Methode, die als Time-Division-Multiplexing bezeichnet wird, hilft dem Netzwerk dabei, ein großes Volumen von Aufrufen zu erledigen und gleichzeitig klare und ununterbrochene Verbindungen beizubehalten.

SMS -Übertragung

Textnachrichten oder SMS werden über das GSM -Netzwerk mithilfe von Kontroll -Multiframes gesendet.Diese Frames legen bestimmte Zeitfenster für SMS bei, um sicherzustellen, dass die Nachrichten, auch wenn der Sprachverkehr hoch ist, unverzüglich zur Verfügung gestellt werden.Durch die Reservierung von Slots für SMS im Steuerkanal garantiert das Netzwerk eine zuverlässige und effiziente Nachrichtenübertragung, ohne die laufenden Anrufe zu stören.

Mobilitätsmanagement

Feature von GSM ist seine Fähigkeit, Benutzerbewegungen zu verwalten, wenn Menschen zwischen verschiedenen Zelltürmen reisen.Wenn sich ein Benutzer bewegt, verwendet das Netzwerk Steuerrahmen, um den Übergang laufender Anrufe oder Datensitzungen zu einer neuen Basisstation zu verarbeiten.Dieser als Handover bezeichnete Prozess ist genau zeitlich festgelegt, um fallengelassene Anrufe zu verhindern, sodass Benutzer ohne Unterbrechungen im Dienst über Abdeckungsbereiche wechseln können.

Sicherheitsprotokolle

Die Sicherheit in GSM ist eng mit seiner Rahmenstruktur verbunden.Der Hyperrahmen spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung sicherer Kommunikation durch regelmäßiges Zurücksetzen der Verschlüsselung und Entschlüsselungsschlüssel.Durch die Aktualisierung dieser Schlüssel synchron mit dem Hyperframe -Zyklus stellt das Netzwerk sicher, dass Sprachaufrufe und Daten vor nicht autorisierten Zugriff geschützt bleiben und das Risiko einer Abfangen minimieren.

Abschluss

Die GSM -Rahmenstruktur zeigt das fortschrittliche Engineering hinter der globalen Mobilkommunikation.Durch das Organisieren von Frames, Multiframes, Superframes und Hyperframes handelt GSM effizient Daten und synchronisiert sowohl Daten als auch Sprachen in seinem Netzwerk.Diese Struktur sorgt nicht nur für eine reibungslose Kommunikation, sondern stärkt auch die Sicherheit mit Methoden wie Frequenzhüpfen und Verschlüsselung.Die Art und Weise, wie GSM verschiedene Frequenzbänder verwaltet, zeigt seine Flexibilität, in verschiedenen Umgebungen auf der ganzen Welt zu arbeiten.Das Verständnis der Funktionsweise dieser Komponenten erläutert die Komplexität der mobilen Technologie und hebt die Bedeutung der GSM für die moderne Telekommunikation hervor.Wenn die Technologie wächst und die Netzwerkanforderungen zunehmen, werden die grundlegenden Ideen in der GSM -Rahmenstruktur zukünftige mobile Kommunikationssysteme weiter beeinflussen.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was ist die Kanalstruktur von GSM?

Das Global System for Mobilic Communications (GSM) verwendet eine Kombination aus Frequenzabteilung Multiple Access (FDMA) und Time Division Multiple Access (TDMA) für die Kanalstruktur.In FDMA ist das gesamte Frequenzspektrum, das für GSM verfügbar ist, in 124 Trägerfrequenzen unterteilt, die 200 kHz voneinander entfernt sind.Jede dieser Frequenzen wird dann mit TDMA weiter unterteilt, wobei jeder Frequenzkanal in acht Mal Slots aufgeteilt wird.Jeder Zeitfenster repräsentiert einen anderen Kanal, der von einem anderen Benutzer verwendet wird.Diese Struktur ermöglicht es mehreren Benutzern, die gleiche Frequenz ohne Interferenz zu teilen, indem bestimmte Zeitfenster für ihre Signale zugewiesen werden.

2. Was sind GSM- und LTE -Unterschiede?

GSM (2G) und LTE (Langzeitentwicklung, die als 4G bezeichnet) unterscheiden, unterscheiden sich in Technologie, Geschwindigkeit und Funktionalität:

Technologie: GSM verwendet eine Kombination aus FDMA und TDMA.LTE verwendet orthogonale Frequenz-Division-Multiple-Zugriff (OFDMA) für Downlink- und Einzelträgerfrequenzabteilung Multiple Access (SC-FDMA) für Uplink.

Geschwindigkeit: LTE bietet höhere Datenraten mit den Spitzen -Download -Raten von bis zu 300 Mbit / s und hochlastten Raten von 75 Mbit / s im Vergleich zu den maximalen Datengeschwindigkeiten von GSM von etwa 114 Kbit / s.

Netzwerkarchitektur: GSM ist ein schaltungsgeschaltetes System, das Voice und Daten separat behandelt.LTE ist ausschließlich paketanschlitzte und in der Lage, Sprach- und Daten über das gleiche Internet-Protokoll (IP) -Snetzwerk (IP) zu bearbeiten, und erhöht die Effizienz.

Latenz: LTE-Netzwerke haben eine geringere Latenz im Vergleich zu GSM und verbessern die Erfahrung für Anwendungen, die eine Echtzeitdatenübertragung erfordern, wie Online-Spiele oder Videokonferenzen.

3. Was ist das Format von GSM?

GSM verwendet ein Datenformat, das Voice in Datenpakete für die Übertragung über digitale Signale zusammenfasst.Jeder GSM -Rahmen besteht aus 8 Zeitfenster, und jeder Steckplatz enthält einen Datenausbruch.Das Standarddatenformat für eine GSM -Nachricht enthält Synchronisierungsinformationen, Codierungsdaten und Benutzerdaten, wodurch die Kommunikation zwischen dem Netzwerk und dem mobilen Gerät erleichtert wird.Dieses Format sorgt für eine effiziente Verwendung des Spektrums und der Synchronisation des Multi-User-Zugriffs.

4. Verwendet 5G GSM?

Nein, 5G -Technologie verwendet GSM nicht.5G basiert auf neuen Funkfrequenzen und einer neuen Netzwerkarchitektur, mit der Geschwindigkeit, Kapazität und Latenz über frühere Mobilfunk -Generationen verbessert werden sollen.Es verwendet Technologien wie massive MIMO, Beamforming und fortschrittlichere Zugriffstechnologien, die sich vom FDMA/TDMA-basierten System von GSM unterscheiden.

5. Ist GSM analog oder digital?

GSM ist eine digitale Mobilfunk -Technologie.Es digitalisiert und komprimiert Daten und sendet sie dann einen Kanal mit zwei weiteren Strom von Benutzerdaten, jeweils in seinem eigenen Zeitfenster.GSM wurde entwickelt, um ältere analoge Netzwerke der ersten Generation (1G) zu ersetzen, wodurch eine bessere Datensicherheit, Sprachübertragungen von höherer Qualität und Unterstützung für Textnachrichten und Datendienste bereitgestellt wird.