Digital Broadcasting and Broadbend Technologies

Digital Broadcasting and Broadbend Technologies Ranko Babić Wireless and Satelite Communication Systems (Selected chapters) Bihać 2019

Дигитално емитовање и широкопојасне технологије Ранко Бабић Бежични и сателитски комуникациони системи (одабрана поглавља) Бихаћ 2019

1. УВОД Открићем радија и његовим развојем, врло брзо се указала могућност бежичне комуникације са удаљеним мобилним објектима. Прва важнија употреба мобилних комуникација, била је за потребе морнарице SAD, када се комуницирало са бродовима на отвореном мору као помоћ при навигацији. Развој јавне мобилне телефоније (у почетку само пренос говорног сигнала) у појединим земљама зависио је, и још увек зависи од: степена технолошке развијености производње радио-уређаја и опреме, техничко-технолошког степена развијености земље и постојећег телекомуникационог система, економске могућности Телеком оператора да уведе нову услугу, од потребе друштва за новом услугом, итд. Систем јавне мобилне телефонске службе имала је за циљ остварење телефонске везе између фиксне телефонске мреже и мобилних корисника, као и између самих мобилних корисника међусобно посредством радио-комуникационог система. GSM је акроним који се односи на глобални систем за мобилне комуникације (енг. Global System for Mobile Communications) и првобитно је развијен 1984. године као стандард за мобилни телефонски систем који би могао да се користи широм Европе. GSM је сада међународни стандард за мобилне услуге и нуди високу мобилност. Претплатници могу лако да тумарају широм света и приступе било којој GSM мрежи. GSM је дигитална мобилна мрежа. У време када је развијен, стандард је нудио много већи капацитет од актуелних аналогних система. Такође је дозвољавао већу оптималну расподелу радио спектра, који тиме омогућава већи број претплатника. GSM нуди низ услуга, укључујући говорне комуникације, услугу кратких порука (енг. Short Message Service - SMS), факс, говорну пошту, и друге додатне услуге, као што су прослеђивање позива и идентификација позива. 2. ОСНОВНА СВОЈСТВА GSM-а Основни проблем је фреквенцијски опсег који се додељује мобилној телефонији, ширина канала и наравно, број канала, као последица претходна два захтева. У почетку се радило са 8 до 20 канала, што је и тада, за релативно мали број претплатника било недовољно. Због све већег интересовања, потребан број канала је растао, нарочито у градској средини. Зато се морало приступити другачијој организацији додељеног фреквенцијског опсега, и тако се дошло до ћелијске организације система мобилне телефоније. Тренутно постоје неколико опсега у употреби у GSM-у, а најчешћи су 450, 850, 900, 1800 и 1900. Неки опсези такође садрже проширене GSM опсеге (енг. Extended GSM - EGSM) који су им приписани, повећавајући величину спектра која је на располагању за сваки опсег. Основа овог система је подела географског подручја на мање области, тзв. ћелије, при чему свака ћелија има примопредајну опрему, и постоји могућност да више несуседних ћелија користе исте канале. Још једна предност ћелијских система су технике са вишеструким приступом. GSM користи технику приступа са фреквенцијским мултиплексом (енг. Frequency Division Multiple Access - FDMA), који омогућава распоред канала у фреквенцијском домену и технику приступа са временским мултиплексом (енг. Time Division Multiple Access - TDMA), који

распоређује говорне канале у временске слотове - распоред у временском домену. GSM омогућава коришћење дуплексног рада. 1 Сваки опсег има фреквентни опсег за узлазне везе и засебан опсег за силазне везе. 2.1. Техника приступа са фреквенцијским мултиплексом (Frequency Division Multiple Access FDMA) GSM дели расподељен спектар за сваки узлазни опсег на засебне фреквенције носиоца. Расподељен носилац је 200. Ово је FDMA аспект GSM-а. 2.1.1. Апсолутни радио-фреквенцијски број канала (Absolute Radio Frequency Channel Number - ARFCN) ARFCN је број који описује пар фреквенција, један узлазни линк и један силазни линк. Сваки од узлазних и силазних линкова фреквенција имају пропусни опсег од 200. Узлазни линк и силазни линк имају специфичан офсет који се разликује за сваки опсег. Офсет је раздвајање фреквенције улазног линка од фреквенције силазног линка. Сваки пут када се ARFCN повећава, узлазни линк ће се повећати за 200 и силазни линк се такође повећава за 200. ARFCN има дозвољени пропусни опсег од 200, што тачно одговара расподељеном носиоцу. Учестаност ARFCN-а односи се на његову централну фреквенцију. Ако ARFCN има фреквенцију од 914.80, онда заузима фреквенцијски простор од 914.7 до 914.9 (200, укупно). Имајмо на уму да је ово издвојен пропусни опсег. Због природе модулационе методе (GMSK) и брзине преноса података који се користи у GSM, стварни физички пропусни опсег ће бити око 135,4. Неискоришћени пропусни опсег за сваки ARFCN понаша се као бафер између осталих ARFCN како би се избегле интерференције. Табела 1: Резиме фреквентних опсега, офсета и ARFCN-а за неколико популарних опсега 1 Иако GSM ради у дуплексу (одвојене фреквенције за предају и пријем), мобилна станица не шаље и не прима у исто време. Прекидач се користи за искључивање антене између предајника и пријемника.

GSM опсези Слика 2.1: Илустрација ARFCN-а са упареним фреквенцијама узлазних и силазних линкова за ARFCN 1 у GSM 900 опсегу У наставку је дат начин израчунавања фреквенција узлазних и силазних линкова за неке од опсега, дати опсег, ARFCN, и офсет. GSM 900 (2.1) (2.2) Пример: С обзиром на ARFCN 72, а знамо да је офсет 45 за GSM 900 опсег: Up = 890.0 + (72 *.2) Up = 890.0 + (14.4) Up = 904.40 MHz (2.3) Down = Up + Offset Down = 904.40 + 45.0 Down = 949.40 MHz (2.4) Пар узлазни линк / силазни линк за GSM 900 ARFCN 72 је 904.40 / 949.40 ( ). Имајмо на уму да се канал 0 (890,0 ) користи као заштитни опсег у GSM 900 и није употребљив за саобраћај. Ево формуле за EGSM 900, DCS 1800, и PCS 1900: EGSM 900 Up = 890.0 + (ARFCN *.2) (ARFCN 0-124) Up = 890.0 + ((ARFCN-1024)*0.2) (ARFCN 975-1023) Down = Up + 45.0 DCS 1800 Up = 1710.0 + ((ARFCN - 511) *.2) Down = Up + 95.0 (2.5) (2.6) PCS 1900 Up = 1850.0 + ((ARFCN - 512) *.2) Down = Up + 80.0 (2.7)

2.2. Нумерички систем (идентификатори) 2.2.1. Мобилни претплатник ISDN (MSISDN) MSISDN је број телефона претплатника. То је број који би друго лице бирало како би доспело до претплатника. MSISDN се састоји из три дела: Државни код (енг. Country Code - CC) Национални одредишни код (енг. National Destination Code NDC) Претплатнички број (енг. Subscriber Number SN) Слика 2.2: MSISDN формат Државни код (CC) је међународни позивни број за у коју год земљу је MS регистрованa. Национални одредишни код (NDC) - У GSM-у, један NDC је додељен сваком PLMN-у. У многим случајевима, PLMN-у може затребати више од једне NDC. Претплатнички број (SN) је број додељен претплатнику од стране оператера (PLMN). Комбинација NDC-а и SN-а је познат као Национални мобилни број. Овај број идентификује претплатника у оквиру GSM PLMN. 2.2.2. Интернационални идентификациони број мобилних корисника (International Mobile Subscriber Identity - IMSI) IMSI показује како је корисник идентификован на мрежу. Јединствено идентификује претплатника у оквиру GSM глобалне мреже. IMSI је спаљен у SIM картици када се корисник региструје код PLMN провајдера услуга. IMSI се састоји из три дела: Мобилни код земље (енг. Mobile Country Code - MCC) Код мобилне мреже (енг. Mobile Network Code - MNC) Идентификациони број мобилног претплатника (енг. Mobile Subscriber Identification Number - MSIN) Слика 2.3: IMSI формат Мобилни код земље (MCC) - Овај број идентификује у којој земљи је претплатникова мрежа. Састоји се од 3 цифре.

Код мобилне мреже (MNC) - Овај број идентификује дом GSM PLMN претплатника (Cingular, Т-Mobile, итд). Има 2 или 3 цифре. Неке мреже могу имати више од једног MNC који су им додељени. Идентификациони број мобилног претплатника (MSIN) - Овај број јединствено идентификује корисника унутар GSM мреже. 2.2.3. Интернационални идентификациони број мобилне опреме (International Mobile Equipment Identity - IMEI) IMEI јединствено идентификује саму мобилну опрему. То је у суштини серијски број који је спаљен у телефон од стране произвођача. IMEI се састоји из три дела: Тип додељеног кода (енг. Type Allocation Code - TAC) 8 цифара Серијски број (енг. Serial Number - SNR) 6 цифара Резерва (енг. Spare - SP) 1 цифра Слика 2.4: IMEI формат Тип додељеног кода (TAC) - Овај број јединствено идентификује модел бежичног уређаја. Састоји се од 8 цифара. Према новом систему (од априла 2004), прве две цифре ТАC-а су Идентификатор Извештајног Тела одобрене групе GSMA-а која је додељена овом типу модела. Серијски број (SNR) - Овим бројем је произвођач дефинисао серијски број за модел бежичног уређаја. Резервни (SP) - Овај број је контролна цифра позната као Luhn Check Digit. Изостављена је током преноса у оквиру GSM мреже. У многим уређајима IMEI број може бити враћен уношењем * # 06 # До априла 2004. IMEI има другачију структуру: Тип додељеног кода (енг. Type Allocation Code - TAC) 6 цифара Финални монтажни код (енг. Final Assembly Code - FAC) 2 цифре Серијски број (енг. Serial Number - SNR) 6 цифара Резерва (енг. Spare - SP) 1 цифра Од априла 2004. године, није потребна употреба FAC-а. Данашња пракса је да се, за TAC за нови модел, одобри национално регулационо тело, познато као Идентификатор извештајног тела (енг. Reporting Body Identifier).

2.2.4. Интернационални идентификациони број мобилне опреме/софтверска верзија (International Mobile Equipment Identity/Software Version - IMEISV) Ово је новији облик IMEI који изоставља Резервну цифру на крају и додаје двоцифрени Број Софтверске Верзије (SVN) на крају. SVN идентификује верзију софтвера коју бежични уређај користи. То доводи до 16-цифрене IMEI. Тип додељеног кода (енг. Type Allocation Code - TAC) 6 цифара Серијски број (енг. Serial Number - SNR) 6 цифара Број софтверске верзије (енг. Software Version Number - SVN) 2 цифре 3. АРХИТЕКТУРА GSM-а GSM мрежа се састоји од више компоненти и интерфејса који олакшавају слање и примање сигнализације и саобраћајних порука. То је колекција од примопредајника, контролора, прекидача, рутера, и регистара. GSM је реализован као мрежа радио-ћелија. Свака ћелија садржи базну примопредајну станицу, BTS (енг. BTS Base Transiver Station) која ради са додељеним радио-каналима, и то различитим од радио-канала које се користе у суседним ћелијама. Групу BTS контролише контролер базних станица, BSC (енг. BSC Base Station Controller) и његове функције су handover и контрола предајне снаге. Један или више BSC-а опслужује комутациони центар мобилних сервиса, MSC (енг. MSC Mobile services Switching Center). MSC усмерава позиве од или ка осталим мобилним претплатницима. Повезивање мобилне и фиксне телефонске мреже се остварује преко улазног (енг. Gateway) мобилног комутационог центра GMSC (енг. GMSC Gateway MSC). Преко GMSC, мобилна мрежа може бити повезана са PSTN, са ISDN, као и са PDN. Унутар MSC су лоциране четири базе података: 1. HLR регистар (енг. HLR Home Location Register) складишти податке о матичним мобилним претплатницима; 2. VLR регистар (енг. VLR Visitor Location Register), складишти податке о гостујућим мобилним претплатницима, њихове тренутне локације; 3. AUC центар (енг. AUC Authentication Center), садржи параметре неопходне за потврду позива; 4. EIR регистар (енг. EIR Equipment Identity Register), чува податке о физичкој МS која се користи. Јавна земаљска мобилна мрежа (енг. Public Land Mobile Network - PLMN) је мрежа која је у власништву и која је управљана од стране једног GSM провајдера услуга или администрације, која укључује све компоненте и опрему као што је описано у наставку. На пример, сви ресурси опреме и мрежни ресурси који су у власништву и управљани од стране Cingular-а се сматрају PLMN-ом. 3.1. Мобилна станица Мобилна станица (МS) се састоји из две компоненте: Мобилне опреме (МЕ) Модула претплатничког идентитета (SIM)

Мобилна опрема (енг. Mobile Equipment - ME) - Ово се односи на сам физички телефон. Телефон мора бити у стању да ради у GSM мрежи. Старији телефони су радили само у једном опсегу. Новији телефони су дво-опсежни, тро-опсежни, па су чак подобни и за четири опсега. Четворо-опсежни телефон има техничке могућности за рад у било којој GSM мрежи широм света. Сваки телефон је јединствено идентификован од стране Интернационалног идентификационог броја мобилне опреме (IMEI). Овај број је спаљен у телефон од стране произвођача. IMEI се обично могу наћи уклањањем батерије телефона и читањем панела у батерији. Могуће је променити IMEI на телефону како би се одразио другачији IMEI. Ово је познато као IMEI имитирање или IMEI клонирање. Ово се обично ради на украденим телефонима. Просечан корисник нема техничке могућности да промени IMEI телефона. Модул претплатничког идентитета (енг. Subscriber Identity Module - SIM) - SIM је мала паметна картица која је уметнута у телефон и преноси информације које су специфичне за претплатника, као што су IMSI, TMSI, Ki (користи се за шифровање), Назив Провајдера Сервиса (енг. Service Provider Name - SPN), и Идентитет Локалне Области (енг. Local Area Identity - LAI). СИМ може да чува и телефонске бројеве (MSISDN) позване и примљене, Kc (користи се за шифровање), телефонске именике, и податке за остале апликације. SIM картица може да се уклони са једног телефона, убаци у други GSM способан телефон и претплатник ће добити исту услугу као и увек. Свака SIM картица је заштићена са четвороцифреним личним идентификационим бројем (PIN). Да би се откључала картица, корисник мора да унесе PIN. Ако је PIN погрешно унет три пута за редом, картица се блокира и не може се користити. Може се одблокирати само са осмоцифреним личним деблокирајућим кључем (PUK), који се такође чува на SIM картици. Слика 3.1: Мобилна станица 3.2. Примопредајна базна станица Примопредајна базна станица (енг. Base Transceiver Station - BTS) је приступна тачка мобилне станице на мрежу. Онa је одговорна за обављање радио комуникације између мреже и МS. Рукује кодирањем говора, шифрирањем, мултиплексирањем (TDMA) и модулацијом / демодулацијом радио сигнала. Такође је способна за фреквенцијско скакање. BTS ће имати између 1 и 16 примопредајника (TRX), у зависности од географског положаја области и захтева корисника. Сваки TRX представља један ARFCN. Један BTS обично покрива један 120-степени сектор подручја. Обично ће торањ са 3 BTS-а прилагодити се свим 360 степенима око торња. Међутим, у зависности од географског положаја и захтева корисника области, ћелија се може поделити у један

или два сектора, или ћелије могу бити сервисиране од стране више BTS-а са редудантним покривањем сектора. BTS се додељује идентитет ћелије. Идентитет ћелија је 16-битни број (дупли октет) који идентификује ту ћелију у одређеној локацијској области. Идентитет ћелија је део Ћелијске глобалне идентификације (CGI). Интерфејс између MS и BTS је познат као Um интерфејс или ваздушни интерфејс. Слика 3.2: 120 сектор (лево) и Um интерфејс (десно) 3.3. Контролер базне станице Контролер базне станице (енг. Base Station Controller - BSC) контролише више BTS-ове. Она управља расподелом радио канала, фреквенцијом администрације, снагом и мерењима сигнала из МS, и предаје од једног BTS до другог (ако су оба BTS-а под контролом истог BSC). BSC такође функционише као "спроводилац". То смањује број веза са Комутационим центром мобилних сервиса (MSC) и омогућава веће капацитете веза са MSC. BSC је колоциран (распоређен) са BTS или могу бити географски одвојене. Може чак бити колоциран са Комутационим центром мобилних сервиса (енг. Mobile Switching Center - MSC). Слика 3.3: Контролер базне станице Интерфејс између BSC и BTS је познат као Аbis Интерфејс. Примопредајна базна станица (BTS) и Контролер базне станице (BSC) заједно чине Систем базне станице (енг. Base Station System BSS).

Слика 3.4: Abis интерфејс (лево) и систем базне станице (десно) 3.4. Мобилни комутациони центар Мобилни комутациони центар (енг. Mobile Switching Center - MSC) је срце GSM мреже. Рукује рутирањем позива, подешавањем позива и основним прекидним функцијама. MSC рукује са више BSC-а, као и то да комуницира са другим MSC-има и регистрима. Такође управља интер-bscом преузимањем (енг. handoff) као и то да координира са другим MSC-има за интер-msc преузимање (енг. handoff). Интерфејс између BSC и MSC је познат као А Интерфејс. Слика 3.5: Мобилни комутациони центар (лево) и А интерфејс (десно) 3.5. Улазни мобилни комутациони центар Постоји још један важан тип MSC-а, зове се Улазни (gateway) мобилни комутациони центар (енг. Gateway Mobile Switching Center - GMSC). GMSC функционише као пролаз између две мреже. Ако мобилни претплатник жели да успостави позив на редовној земљишној линији, онда ће позив морати да прође кроз GMSC како би се пребацио у Public Switched Telephone Network (PSTN). Слика 3.6: Улазни мобилни комутациони центар

На пример, ако претплатник на Cingular мрежи жели да позове претплатника на мрежи Т-Моbile, позив ће морати да прођe кроз GMSC. Интерфејс између два мобилна комутациона центра се назива Е Интерфејс. Слика 3.7: Везе између две мреже (лево) и Е 3.6. Регистар основне локације (HLR) интерфејс (десно) Регистар основне локације (енг. Home Location Register - HLR) је велика база података која трајно чува податке о корисницима. HLR одржава претплатникове специфичне информације, као што су MSISDN, IMSI, тренутну локацију МS-а, роминг ограничења, и претплатничке додатне функције. Логички постоји само један HLR у свакој мрежи, али генерално говорећи свака мрежа има више физичких HLR-а раширене преко своје мреже. 3.7. Локацијски регистар гостију (VLR) Локацијски регистар гостију (енг. Visitor Location Register - VLR) је база података која садржи подскуп информација који се налази на HLR. Она садржи сличне информације као и HLR, али само за претплатнике тренутно у њиховој локалној области. Постоји VLR за сваку локалну област. VLR смањује укупан број упита за HLR и на тај начин смањује мрежни саобраћај. VLR се често препознаје по Коду локацијског подручја (енг. Location Area Code - LAC) за подручје које опслужује. Слика 3.8: Локацијски регистар гостију Код локацијског подручја (енг. Location Area Code - LAC) је код фиксне дужине (два октета) који идентификује локацију подручја у оквиру мреже. Свака локацијска област је опслуживана од стране

ВЛР, тако да смо мишљења да је Код локацијског подручја додељен ВЛР-у. Идентитет локацијског подручја (енг. Location Area Identity - LAI) је глобално јединствени број који идентификује земљу, мрежни провајдер, и LAC било које дате локацијске области, која се подудара са VLR-ом. Састоји се од мобилног националног кода (MCC), мобилног мрежног кода (MNC) и од кода локацијске области (LAC). MCC и MNC су исти бројеви који се користе приликом формирања IMSI. Идентификација глобалне ћелије (енг. Cell Global Identification - CGI) је јединствени број који идентификује одређену ћелију у оквиру њеног локалног подручја, мреже и земље. CGI се састоји од MCC, MNC, LAI, и идентитета ћелије (енг. Cell Identity -CI). Табела 2: Идентификација глобалне ћелије VLR има још једну веома важну функцију: именовање привременог идентификационог броја мобилних корисника (енг. Temporary Mobile Subscriber Identity TMSI). ТМSI је додељен од стране VLR МS-у када улази у његово локално подручје. ТМSI је додељен само када је шифриран режим у питању. Интерфејс између MSC и VLR је познат као B интерфејс а интерфејс између VLR и HLR је познат као D интерфејс. Интерфејс између два VLR-a се зове G интерфејс. Слика 3.9. GSM интерфејси 3.8. Регистар за идентификацију уређаја (EIR) Регистар за идентификацију уређаја (енг. Equipment Identity Register - EIR) је база података која чува трагове телефона на мрежи користећи IMEI. Постоји само један EIR по мрежи. Састоји се из три листе: беле листе, сиве листе, и црне листе. Црна листа је листа у случају да се IMEI-у из неког разлога ускрати услуга од стране мреже. Разлози за то јесу IMEI који се води као украден или клониран или ако је телефон у квару или нема техничке могућности да ради на мрежи. Сива листа је листа IMEI која треба да се прати због сумњиве активности. Ово може укључивати телефоне који се понашају чудно или не раде како мрежа очекује. Бела листа је ненасељена листа. То значи да ако IMEI није ни на црној листи, ни на сивој листи, онда се сматра да је то добро и да је "на белој листи". Интерфејс између MSC и EIR се зове F интерфејс.

Слика 3.10: Регистар за идентификацију уређаја 3.9. Центар за проверу аутентичности (AuC) Центар за проверу аутентичности (енг. Authentication Center - AuC) је одговоран за генерисање неопходних криптопроменљивих за аутентикацију и шифровање на мрежи. Ове променљиве су RAND, SRES, и Kc. AuC такође складишти Ки за сваки ИМСИ на мрежи. Иако није неопходно, AuC је обично физички колоциран са HLR. Слика 3.11: Центар за проверу аутентичности Постоји још један интерфејс који нисмо поменули. Интерфејс између HLR и GMSC се зове C интерфејс. Приказан је испод у пуном мрежном дијаграму. Ово употпуњава увод у мрежну архитектуру GMS мреже. Испод је приказан мрежни дијаграм са свим компонентама, као и именима свих интерфејса. Слика 3.12: Потпуна GSM мрежа

4. ОСНОВНЕ ФУНКЦИЈЕ TDMA GSM користи технику приступа са временским мултиплексом (енг. Time Division Multiple Acces - TDMA) као своју приступну шему. Овако МS комуникацира са мрежом. ТDМА је протокол који се користи на ваздушној (Um) вези. GSM користи GMSK (енг. Gaussian Minimum-Shift Keying - GMSK) као своју модулациону методу. Временска подела значи да је фреквенција подељена у блокове времена и само одређени логички канали се преносе на одређено време. Временске поделе у ТDМА су познате као временски слотови. 4.1. Временски слотови Фреквенција је подељена на 8 временских слотова, бројевима од 0 до 7. Узгред, такође треба имати на уму да су GSM носиоци фреквенције одвојени са 200 и тако GSM ради у дуплексу. Број канала додељен пару фреквенција, узлазном линку линку и силазном линку, познат је као Апсолутни Радио Фреквенцијски Број Канала (ARFCN). Сваки временски слот траје 576,9. Временски слот је основни радио-ресурс који се користи како би олакшао комуникацију између МS и BTS. (лево) и трајање временског слота (десно) Слика 4.1: Временски слотови 4.2. Брзина преноса података Као што је раније наведено, GSM користи GMSK као своју модулациону методу. GMSK обезбеђује модулациону брзину од 270.833 килобита у секунди (kb/s). У том случају, максимално 156.25 битова се може пренети у сваком временском слоту (576,9 ). Математички: 270.833 kb/s 1000 = 270,833 bits/s (претварање из килобитове у битове) 270,833 b/sec 1,000,000 =.207833 b/µs (израчунавање битова по микросекунди).207833 b/µs 576.9 µs = 156.25 bits (израчунавање броја битова по временском слоту) Дакле, 156.25 битова се може пренети у једном временском слоту. Слика 4.2: Битови по једном временском слоту

4.3. Сегменти (burst) података Пренети подаци током једног временског слота су познати као сегмент (burst). Сваки сегмент омогућава 8,25 битова за заштитно време у временском слоту. Ово је урађено да би се спречила преклапања и ометања сегмената током преноса у другим временским слотовима. Одузимањем тога од 156.25 битова, постоји 148 битова употребљива за сваки сегмент. Постоје 4 главна типа сегмента у ТDМА: Нормални сегмент (енг. Normal Burst - NB) Сегмент фреквенцијске корекције (енг. Frequency Correction Burst - FB) Синхронизациони сегмент (енг. Synchronization Burst - SB) Приступни сегмент (енг. Access Burst - AB) Пренети подаци током једног временског слота су познати као сегмент. Сваки сегмент омогућава 8,25 битова за заштитно време. Овим се спречава преклапања сегмената и ометање преноса у другим временским слотовима. Од 156.25, то оставља 148 битова употребљивих за сваки сегмент. На слици 4.3 је дата структура нормалног сегмента. Слика 4.3: Структура нормалног сегмента Битови репа - Сваки сегмент оставља 3 бита на сваком крају у коме нема преноса података. Ово је дизајнирано тако да се надокнади време које је потребно за снагу како би порасла до максимума током преноса. Битови на крају компензују искључење на крају преноса. Битови података - Постоје две носивости података свака од 57 битова. Украдене заставице - Показује да ли ће се сегмент користи за глас/податке (постављен на "0") или ако је сегмент "украден" од стране FACCH тада се користи за сигнализацију (постављен на "1"). Тренинг низ - Битови тренинг низа се користе за превазилажење вишеструког фединга и ефекте пропагације методом која се зове еквализација. Слика 4.4. илуструје један сегмент унутар временског слота. Имајмо на уму да се 8.25 битова не користе са циљем да се дозволи заштитно време. Пошто сваки сегмент има два 57-битна сегмента података, можемо видети да један сегмент има носивост података од 114 бита. Слика 4.4: Сегмент у временском слоту

Фреквенцијска корекција сегмента се користи за фреквенцијску синхронизацију мобилне станице. То је немодулисани носиоц који се помера у фреквенцији. Има исто заштитно време као и нормалан сегмент (8.25 битова). Емитовање FB се обично јавља на логичком каналу FCCH. Слика 4.5: Фреквенцијска корекција сегмента Синхронизациони сегмент се користи за синхронизацију времена на мобилном телефону. Носивост података носи број рама (енг. Frame Number - FN) ТДМА, и идентификациони код базне станице (енг. Base Station Identity Code - BSIC). Она се емитује са фреквенцијски корекционим сегментом. Синхронизациони сегмент се емитује на синхронизационом каналу (енг. Synchronization Channel - SCH). Слика 4.6: Синхронизациони сегмент Приступни сегмент се користи од стране мобилне станице за случајни приступ. Има много дужи сигурносни период (68.25 битова у поређењу са 8,25 битова у нормалном сегменту). Намењен је за компензацију непознате удаљености мобилне станице из торња, када МС жели приступ новом БТС-у, она неће знати тачан Timing advance. Слика 4.7: Приступни сегмент 4.4. Прорачун протока података Пошто сваки сегмент (енг. burst) има два 57-битна сегмента података, можемо видети да један бурст има носивост података од 114 битова. Сваки сегмент (енг. burst) траје 576,9, тако да можемо израчунати теоретску брзину битова једног временског слота: 114 bits 576,9 =.1976 bits/ (Израчунавање битова по ).1976 bits/ 1,000,000 = 197,607 bits/s nbsp; (Претварање у sec) Пошто има 8 временских слотова по носиоцу фреквенције, сваки пут слот би добио само 1/8 ове брзине битова, тако да: 197,607 bits 8 = 24,700 bits (Израчунавање битова за један од осам временских слотова.) 24.700 bits 1000 = 24.7 kbits/s (Претварање битова у килобите) Дакле, користећи GMSK модулацију постоји максимална брзина протока од 24,7 кb/s за један временски слот. Имајмо на уму да се ова брзина протока не узима у обзир за било коју корекцију грешке битова. Било који битови који се користе за исправљање грешке би требало да буду украдени из 114-битне носивости података сваког сегмента.

4.5. Структура TDMA рама и хијерархија Свака секвенца од 8 временских слотова је позната као ТDМА рам. Трајање ТDМА рама је 4.615 милисекунди (ms) (576,9 8) 2. се састоји од више ТDМА рамова. Постоје две врсте мултирама: Мултирамови контролног канала Мултирамови саобраћајног канала Слика 4.8: ТDМА рам Мултирам Мултирам контролног канала је састављен од 51 ТDМА оквира у трајању од 235.4 ms Слика 4.9: Мултирам контролног канала Мултирам саобраћајног канала је састављен од 26 ТDМА рамова у трајању од 120 ms Слика 4.10: Мултирам саобраћајног канала На слици 4.11 приказано је поређење мултирама контролног канала и мултирама саобраћајног канала. 2 Не заборавимо да је ТDМА рам од 8 временских слотова и да ниједан ресурс неће добити цео ТDМА рам, ресурси морају да их деле.

Слика 4.11: Мултирамови контролног и саобраћајног канала Слика 4.12 показује мултирам саобраћајног канала (TCH) са ТS2 (зелено) који је додељен мобилној станици (МS). Црвена стрелица означава редослед преноса. Секвенца почиње у ТDМА раму 0 у ТS0, наставља кроз свих осам временских слотова, а затим поново почиње са ТDМА рамом 1. У овом примеру, МS-у је додељен саобраћајни канал у ТS2. Зато ће МS само слати/примати током ТS2 сваког ТDМА рама. Слика 4.12: Један расподељен временски слот Суперрам се састоји од више мултирамова. Опет, постоји суперрам за контролне канале и један за саобраћајни канал. Суперрам контролног канала је састављен од 26 мултирамова контролних канала (CCH) (сваки мултирам CCH-а има 51 ТDМА рамова) у трајању од 6.12 секунди. Суперрам саобраћајног канала је састављен од 51 мултирама саобраћајног канала (TCH) (сваки мултирам TCH-а има 26 ТDМА рамова) у трајању од 6.12 секунди. Сваки суперрам, било да је то CCH или TCH рам, састоји се од 1326 ТDМА рамова (51 * 26) Хиперрам се састоји од 2048 суперрамова у трајању од 3h 28m 53s 76ms (12,533.76 секунде). Састоји се од 2,715,648 ТDМА рамова Сваки ТDМА рам је нумерисан према свом редоследу у оквиру хиперрама, почев од 0 и завршава се у 2,715,647. Број ТDМА рама унутар хиперрама је скраћено FN. FN је једна од променљивих коришћених у GSM шифрованим алгоритмима. Слика 4.13 приказује однос између свих различитих временских сегмената представљених у овом раду.

Слика 4.13: Однос свих временских сегмената