GSM 프레임 구조

GSM (Global System for Mobile Communications)에서 시간은 각각 약 0.577 밀리 초의 "버스트 기간"이라는 단위로 나뉩니다.GSM 프레임은 총 4.615 밀리 초의 8 개의 버스트 기간으로 구성되며 음성, 데이터 및 네트워크 제어를 처리하는 다양한 유형의 채널을 구성합니다.각 버스트 기간은 음성, 데이터 또는 신호 정보를 전달하는 물리적 채널에 해당합니다.이 채널은 네트워크가 전화와 네트워크 간의 통신을 효율적으로 관리하는 데 도움이됩니다.복잡한 프레임 구조, 전화기와 네트워크 타워 사이에 전송 된 신호 및 데이터를 관리하는 데 좋습니다.이 기사는 GSM 프레임 구조의 세부 사항을 살펴보고 멀티 프레임, 슈퍼 프레임, 하이퍼 프레임 및 사용하는 주파수 대역과 같은 부품을 분해합니다.이러한 구성 요소를 설명함으로써 GSM이 커뮤니케이션이 매끄럽고 안전하며 신뢰할 수있는 방법을 보여 주려고합니다.

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그림 1 : GSM 프레임 계층

GSM 멀티 프레임

GSM 시스템에서 프레임은 멀티 프레임이라는 구조로 그룹화됩니다.이 멀티 프레임은 타이밍을 매끄럽게 유지하고 리소스를 잘 할당하며 모든 것이 네트워크 전체에 동기화되는지 확인하는 데 도움이됩니다.멀티 게임을 통해 시스템은 사용자 트래픽 및 제어 신호를 처리하여 제한된 네트워크 대역폭을 관리하면서 서비스 품질이 우수합니다.GSM에는 두 가지 주요 유형의 멀티 프레임이 있습니다 : 트래픽 멀티 프레임 및 제어 멀티 프레임이 있습니다.

그림 2 : GSM 멀티 프레임

트래픽 멀티 프레임

트래픽 멀티 프레임에는 120 밀리 초 이상 26 개의 버스트 기간이 있습니다.이 버스트는 음성과 데이터를 보내는 데 사용되는 시간 단위입니다.26 개의 버스트의 대부분은 사용자 트래픽 (음성 및 데이터)에 사용되므로 시스템이 중단없이 통신을 계속할 수 있습니다.그러나 모든 버스트가 사용자 데이터를위한 것은 아닙니다.

26 개의 버스트 중 2 개는 네트워크 작업을 위해 예약되어 있습니다.한 번의 버스트는 느린 관련 제어 채널 (Sacch)신호 강도, 타이밍 조정 및 전력 제어와 같은 중요한 제어 정보를 전화에서 네트워크로 보냅니다.Sacch는 연결을 안정적으로 유지하고 잘 작동하는 데 중요합니다.

두 번째 예약 버스트는 유휴 기간, 데이터가 전송되지 않은 곳.이 유휴 시간은 네트워크가 동기화되고 혼잡을 방지하는 데 도움이됩니다.또한 신호 충돌 가능성을 줄이기위한 버퍼 역할을합니다.

이러한 예약 된 제어 버스트는 GSM 네트워크를 효율적이고 신뢰할 수 있도록 도와줍니다.그들 없이는 네트워크가 신호 강도 및 기타 요인의 지속적인 변화를 처리하기 위해 고군분투 할 것입니다.

그림 3 : 멀티 프레임

제어 멀티 프레임

트래픽 멀티 프레임과 달리 제어 멀티 프레임은 주로 사용자 트래픽이 아닌 네트워크 관리에 사용됩니다.235.4 밀리 초 이상 51 개의 버스트 기간이있어 트래픽 멀티 프레임보다 길다.이 구조는 네트워크가 원활하게 실행되는 데 도움이되고 장치가 시스템과 제대로 통신 할 수 있도록합니다.

Control Multiframe은 중요한 네트워크 정보를 보내는 데 사용되는 특수 주파수 인 Beacon 주파수에서 작동합니다.주파수 보정 버스트 (FCB) 및 BCH (Broadcast Control Channel)와 같은 채널이 포함되어 있습니다.

그만큼 FCB 모바일 장치가 네트워크의 타이밍 및 주파수와 동기화하도록 도와줍니다.이것은 간섭이나 전화를 삭제하는 데 중요합니다.그만큼 BCH 위치 코드 및 네트워크 매개 변수와 같은 장치에 시스템 정보를 보내면 전화가 네트워크 영역을 연결하고 이동하는 데 도움이됩니다.

Control Multiframe의 이러한 채널은 함께 모든 장치가 네트워크와 동기화되고 조건이 변경 되더라도 강력한 연결을 유지하는 데 필요한 정보를 갖도록합니다.이를 통해 사용자는 연결 상태를 유지하면서 다른 네트워크 영역을 이동할 수 있습니다.

그림 4 : 제어 멀티 프레임

GSM 슈퍼 프레임

GSM (Global System for Mobile Communications) 네트워크에서 슈퍼 프레임은 통신을 구성하고 동기화하는 데 도움이됩니다.여러 프레임을 그룹화하여 네트워크 실행 방식을 개선하는 장치입니다.수퍼 프레임에는 51 개의 트래픽 멀티 프레임 또는 26 개의 컨트롤 멀티 프레임이 포함되어 있으며 6.12 초 지속됩니다.이 구조는 정보가 원활하고 순서대로 흐르도록합니다.

수퍼 프레임은 사용자 데이터 (통화, 메시지 및 인터넷 등)와 통화 설정 및 네트워크 관리와 같은 제어 신호를 조정하는 데 도움이됩니다.이를 수퍼 프레임으로 구성함으로써 GSM 시스템은 모든 것을 동기화하여 효율적인 데이터 및 제어 신호 전송을 허용합니다.

그것 없이는 의사 소통이 조직화되어 전화 나 지연이 삭제 될 수 있습니다.슈퍼 프레임은 모든 네트워크 기능이 꾸준한 리듬을 따라 중단을 방지하도록합니다.고정 된 6.12 초 지속 시간은 네트워크 운영자가 자원을 효과적으로 계획하고 원활한 서비스를 유지하는 데 도움이됩니다.

그림 5 : GSM 수퍼 프레임

GSM 하이퍼 프레임

GSM (Global System for Mobile Communications)의 구조에서 하이퍼 프레임은 가장 큰 시간 단위입니다.2,048 개의 슈퍼 프레임으로 구성되며 약 3 시간, 28 분 및 53.76 초 지속됩니다.하이퍼 프레임은 GSM 네트워크가 모든 것을 원활하게 유지하는 방법의 주요 부분으로, 주파수 호핑 및 암호화와 같은 중요한 작업을 통해 통신을 안전하고 신뢰할 수 있도록 도와줍니다.

주파수 호핑

하이퍼 프레임은 신호 품질을 향상시키고 간섭을 줄이는 데 사용되는 주파수 호핑을 도와줍니다.이 기술은 통신 빈도를 정기적으로 변경하여 신호가 너무 오랫동안 하나의 주파수를 유지하지 않도록하는 것이 포함됩니다.이것은 간섭의 가능성을 줄이고 의사 소통을보다 신뢰할 수있게합니다.하이퍼 프레임이 제공하는 타이밍은 주파수가 일반 패턴으로 변경되도록하고 도청 방지도 도와줍니다.

암호화 및 보안

하이퍼 프레임은 GSM의 암호화에서 중요한 역할을하며, 이는 무단 사람들의 통신 데이터에 액세스하는 것을 방지합니다.하이퍼 프레임은 암호화 된 데이터의 타이밍을 동기화로 유지하여 암호화가 긴 대화 나 데이터 세션에서 제대로 작동 할 수 있도록 도와줍니다.타이밍이 시작되면 보안이 약화 될 수 있으므로 하이퍼 프레임의 꾸준한 타이밍은 개인 정보를 유지하는 데 좋습니다.

그림 6 : GSM 하이퍼 프레임

그림 7 : GSM 인터페이스 사이클

GSM 주파수 대역

체계	밴드	업 링크 (MHZ)	다운 링크 (MHZ)	채널 번호 범위
GSM-850	밴드 5	824-849	869-894	128-251
GSM-900	밴드 8	890-915	935-960	1-124
DCS-1800	밴드 3	1710-1785	1805-1880	512-885
PCS-1900	밴드 2	1850-1910	1930-1990	512-810
GSM-400	밴드 14/15	450-480	450-480	259-293/306-340
GSM-480	밴드 14	479-492	504-517	306-340
GSM-700	밴드 12/13/14	703-748	758-803	512-810
GSM-850 (Ext.)	밴드 26	814-849	859-894	128-251
GSM-R	밴드 900	876-915	921-960	955-1023
ER-GSM	밴드 900 내선.	880-915	925-960	0-124

GSM 프레임 구조의 응용

전화 처리

GSM은 프레임을 구성하여 각 사용자에게 다른 시간 슬롯과 주파수를 할당하여 여러 음성 통화를 동시에 관리합니다.모든 통화마다 특정 시간 슬롯이 프레임 내에 할당되어 여러 사용자가 간섭없이 동일한 주파수 스펙트럼을 공유 할 수 있습니다.Time-Division Multiplexing으로 알려진이 방법은 네트워크가 대량의 통화를 처리하면서 명확하고 중단되지 않은 연결을 유지하는 데 도움이됩니다.

SMS 전송

문자 메시지 또는 SMS는 제어 멀티 프레임을 사용하여 GSM 네트워크를 통해 전송됩니다.이 프레임은 SMS의 특정 시간 슬롯을 따로 설정하여 음성 트래픽이 높을 때에도 메시지가 즉시 전달되도록합니다.제어 채널에서 SMS에 대한 슬롯을 예약함으로써 네트워크는 진행중인 통화를 방해하지 않고 신뢰할 수 있고 효율적인 메시지 전송을 보장합니다.

이동성 관리

GSM의 기능은 사람들이 다른 셀 타워를 여행 할 때 사용자 이동을 관리하는 능력입니다.사용자가 이동하면 네트워크는 제어 프레임을 사용하여 진행중인 통화 또는 데이터 세션의 새로운 기지국으로의 전환을 처리합니다.핸드 오버로 알려진이 프로세스는 삭제 된 통화를 방지하기 위해 정확하게 시간이 걸리며, 사용자는 서비스 중단없이 커버리지 영역을 가로 질러 이동할 수 있습니다.

보안 프로토콜

GSM의 보안은 프레임 구조와 밀접한 관련이 있습니다.하이퍼 프레임은 암호화 및 암호 해독 키를 주기적으로 재설정하여 안전한 통신을 유지하는 데 중요한 역할을합니다.네트워크는 하이퍼 프레임주기와 동기화하여 이러한 키를 업데이트함으로써 음성 통화 및 데이터가 승인되지 않은 액세스로부터 보호되어 차단 위험을 최소화하도록합니다.

결론

GSM 프레임 구조는 글로벌 모바일 커뮤니케이션의 고급 엔지니어링을 보여줍니다.프레임, 멀티 프레임, 슈퍼 프레임 및 하이퍼 프레임을 구성함으로써 GSM은 네트워크에서 데이터와 음성을 효율적으로 처리하고 동기화합니다.이 구조는 원활한 통신을 보장 할뿐만 아니라 주파수 호핑 및 암호화와 같은 방법으로 보안을 강화합니다.GSM이 다양한 주파수 대역을 관리하는 방식은 전 세계의 다양한 환경에서 작업 할 수있는 유연성을 보여줍니다.이러한 구성 요소의 작동 방식을 이해하면 모바일 기술의 복잡성을 설명하고 현대 통신에서 GSM의 중요성을 강조합니다.기술이 증가하고 네트워크가 증가함에 따라 GSM 프레임 구조의 기본 아이디어는 미래의 이동 통신 시스템을 계속 형성 할 것입니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. GSM의 채널 구조는 무엇입니까?

GSM (Global System for Mobile Communications)은 채널 구조에 대한 주파수 디비전 다중 액세스 (FDMA)와 시간 분할 다중 액세스 (TDMA)의 조합을 사용합니다.FDMA에서, GSM에 이용 가능한 전체 주파수 스펙트럼은 200kHz 간격으로 간격 한 124 개의 캐리어 주파수로 나뉩니다.이들 각각의 주파수는 TDMA를 사용하여 추가로 분할되며, 여기서 각 주파수 채널은 8 개의 시간 슬롯으로 분할된다.매번 슬롯은 다른 사용자가 사용하는 다른 채널을 나타냅니다.이 구조를 통해 여러 사용자가 신호에 대한 특정 시간 슬롯을 할당하여 간섭없이 동일한 주파수를 공유 할 수 있습니다.

2. GSM 및 LTE 차이는 무엇입니까?

GSM (2G) 및 LTE (4G라고하는 장기 진화) 기술, 속도 및 기능이 다릅니다.

기술 : GSM은 FDMA와 TDMA의 조합을 사용합니다.LTE는 다운 링크 및 단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스 (업 링크에 대한 단일 캐리어 주파수 분할 다중 액세스)를 사용합니다.

속도 : LTE는 최대 300Mbps의 최대 다운로드 속도와 75Mbps의 업로드 속도로 더 높은 데이터 속도를 제공합니다.

네트워크 아키텍처 : GSM은 음성 및 데이터를 별도로 처리하는 회로 전환 시스템입니다.LTE는 전적으로 패킷 전환되며 동일한 인터넷 프로토콜 (IP) 기반 네트워크를 통해 음성 및 데이터를 처리 할 수 ​​있으며 효율성을 높입니다.

대기 시간 : LTE 네트워크는 GSM에 비해 대기 시간이 낮아 온라인 게임 또는 화상 회의와 같은 실시간 데이터 전송이 필요한 응용 프로그램의 경험을 향상시킵니다.

3. GSM의 형식은 무엇입니까?

GSM은 디지털 신호를 통해 전송하기 위해 음성을 데이터 패킷에 캡슐화하는 데이터 형식을 사용합니다.각 GSM 프레임은 8 개의 시간 슬롯으로 구성되며 각 슬롯에는 데이터 버스트가 포함되어 있습니다.GSM 메시지의 표준 데이터 형식에는 동기화 정보, 인코딩 데이터 및 사용자 데이터가 포함되어 네트워크와 모바일 장치 간의 통신을 용이하게합니다.이 형식은 스펙트럼을 효율적으로 사용하고 다중 사용자 액세스의 동기화를 보장합니다.

4. 5G는 GSM을 사용합니까?

아니요, 5G 기술은 GSM을 사용하지 않습니다.5G는 새로운 무선 주파수와 이전 셀룰러 세대의 속도, 용량 및 대기 시간을 향상 시키도록 설계된 새로운 네트워크 아키텍처를 기반으로합니다.GSM의 FDMA/TDMA 기반 시스템과 다른 대규모 MIMO, BEAMFORMING 및보다 고급 액세스 기술과 같은 기술을 사용합니다.

5. GSM 아날로그입니까 아니면 디지털입니까?

GSM은 디지털 셀룰러 기술입니다.데이터를 디지털화하고 압축 한 다음 각각 자체 타임 슬롯에 다른 두 개의 사용자 데이터 스트림으로 채널을 보냅니다.GSM은 구형 아날로그 1 세대 (1G) 네트워크를 대체하도록 설계되어 더 나은 데이터 보안, 고품질 음성 전송 및 문자 메시지 및 데이터 서비스 지원을 제공합니다.