MHzDivisione del tempo
Come abbiamo visto nella lezione precedente il sistema GSM si basa su 124 canali di trasmissione con frequenze comprese tra 890 MHz e 915 MHz; e 124 canali per la ricezione, con frequenze comprese tra 935 Mhz a 960 MHz. Consideriamo ora uno dei 124 canali di trasmissione, per esempio il canale n. 1; esso trasmette alla frequenza di
frequenza f = MHz
A questa frequenza di 890,2 MHz corrisponde un periodo T= 1/f = 1/890.200.000 = 1,12334 10-9 secondi, cioè 1,12334 nanosecondi.
Sulla stessa frequenza della portante possiamo far viaggiare diverse informazioni se dividiamo il tempo che scorre in diverse parti, cioè in diversi intervalli di tempo (TS = Time Slot). Gli intervalli di tempo non sono stati scelti pari al periodo T della frequenza portante del singolo canale, ma è di molto superiore. Il tempo viene considerato in assoluto, in modo che tutti i 124 canali di trasmissione sia sincronizzati, cioè abbiamo un orologio che conti il tempo per tutti e 124 canali.
L'intervallo di tempo scelto è pari a 0,577 ms, cioè circa mezzo millisecondo.
Se unisco 8 intervalli di tempo consecutivi ottengo un tempo totale pari a:
8 x 0,577 = 4,616 ms
Si dice trama una durata di tempo pari a 4,616 ms. Ogni trama contiene 8 intervalli di tempo della durata ciascuno pari a 0,577 ms.
Il fatto di aver diviso il tempo in 8 intervalli ci consente di aumentare il numero di canali di tramissione effettivamente disponibili.
Infatti il canale 1 ha la frequenza di 890,2 MHz. Però lo posso utilizzare come se fossero 8 canali di trasmissione diversi; il primo canale trasmette sulla frequenza di 890,2 MHz nel primo intervallo di tempo, cioè I0; il secondo canale trasmette sempre alla frequenza di 890,2 MHz, però solo nel secondo intervallo di tempo, cioè I1, e così gli altri canali.
Ovviamente questi sono canali di tipo logico, nel senso che la stessa frequenza mi viene utilizzata non per tutto il tempo che scorre, ma ognuno degli 8 canali che compongono la trama, usa la stessa frequenza solo nell'intervallo di tempo assegnato.
In definitiva al posto di avere solo 124 canali di trasmissione ottengo
8 x 124 = 992 canali logici di trasmissione
Poiché il sistema GSM deve soddisfare ad altre prestazioni di tipo tecnico, nel senso che per consentire una corretta trasmissione e ricezione occorre utilizzre un pò tutte le frequenze disponibili in quel momento, vengono unite 26 trame consecutive tra di loro fino a formare una multitrama.
La multitrama di traffico è costituita da 26 trame, numerate dalla trama 0 fino alla trama n. 25.
Nel sistema GSM occorre distinguere tra canali che trasportano l'informazione, cioè la voce della persona che parla, o l'insieme di bit che contengono i dati di un SMS o di un collegamento ad Internet, e i canali che servono solo per il controllo del sistema GSM sia di trasmissione che di ricezione.
L'insieme dei canali che contengono l'informazione si chiama Canale di traffico (TCH = Traffic CHannel).
L'insieme dei canali che servono per il controllo del sistema GSM si chiama Canale di controllo (CCH = Control CHannel).
Se unisco, quindi, 26 trame del canale di traffico, ottengo una multitrama di traffico, costituita da 26 trame di canali di traffico.
Ogni multitrama di traffico ha la durata di tempo pari a:
26 x 4,616 = 120,016 ms che arrotondiamo a 120 ms
Successivamente ogni multitrama di traffico viene unita fino a formare un insieme di 51 multitrame di traffico, numerate dalla multitrama di traffico n. 0 fino alla multitrama di traffico n. 50.
L'insieme delle 51 multitrame di traffico viene chiamato supertrama. La supertrama è, quindi costituita da 51 multitrame di traffico.
Ogni supertrama ha la durata di tempo pari a:
51 x 120 = 6.120 ms = 6,120 s
Infine ogni supertrama viene unita ad altre supertrame fino a formare un insieme di 2.048 supertrame, cioè una ipertrama.
L'ipertrama è costituita, quindi, da 2.048 supertrame.
Ogni ipertrama ha la durata di tempo pari a:
2.048 x 6,120 = 12.533,76 s = 3 ore 26 minuti 53 secondi 760 millisecondi
Ci possiamo ora calcolare il numero di trame complessive che compongono una ipertrama; esso sarà:
26 x 51 x 2048 = 2.715.648 trame
Ogni trama ha un numero progressivo di trama (FN = Frame Number) che va dalla trama n. 0 alla trama n. 2047.
Come conclusione della divisione del tempo descritta sopra ogni canale fisico è identificato dal proprio numero di intervallo di tempo, che va da 0 a 7; dal proprio numero di trama che va da 0 a 2.715.647 e dalla propria frequenza della portante.
Canali di controllo
L'insieme dei canali che servono per il controllo del sistema GSM si chiama Canale di controllo (CCH = Control CHannel). Questi canali sono usati dalla Stazione Radio Base e trasmessi a tutti i telefonini che fanno parte delle celle di competenza della Stazione Radio Base.
Nei canali di controllo le trame, sempre costituite da 8 intervalli di tempo, vengono unite in modo diverso, rispetto ai canali di traffico.
Se unisco, quindi, 51 trame del canale di controllo, ottengo una multitrama di controllo, costituita da 51 trame di canali di controllo.
Ogni multitrama di controllo ha la durata di tempo pari a:
51 x 4,616 = 235,416 ms
Successivamente ogni multitrama di controllo viene unita fino a formare un insieme di 26 multitrame di controllo, numerate dalla multitrama di controllo n. 0 fino alla multitrama di controllo n. 25.
L'insieme delle 26 multitrame di controllo viene chiamato supertrama. La supertrama è, quindi costituita da 26 multitrame di controllo.
Ogni supertrama ha la durata di tempo pari a:
26 x 235,416 = 6.120,86 ms che arrotondiamo a 6,120 s
Infine ogni supertrama viene unita ad altre supertrame fino a formare un insieme di 2.048 supertrame, cioè una ipertrama.
L'ipertrama è costituita, quindi, da 2.048 supertrame.
Ogni ipertrama ha la durata di tempo pari a:
2.048 x 6,120 = 12.533,76 s = 3 ore 26 minuti 53 secondi 760 millisecondi.
Il metodo di dividere il tempo in diversi intervalli di tempo, con lo scopo di aumentare il numero di utenti che possono telefonare contemporaneamente è detto anche: TDMA cioè Time Division Multiple Access.
maggio 2007
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