星星之火-15： 空口資源是有限的，GSM如何實現各種終端、各種資訊共用有限的無線資源？
1. 無線網路拓撲結構的選擇
無線通訊就是通過調變的方式，控制高頻載波訊號的某種特性，把二進位制資料載入到高頻無線電磁波上，然後利用無線電磁波在兩個節點之間進行傳輸，從而實現資料通訊的過程。
關於GSM調變的方式，可以參考《圖解通訊原理與案例分析-15：2G GSM手機語音通話的工作原理--TDMA分時多重進接與GMSK調變》
無線頻譜資源是共用的，利用共用資源通訊的方式大致有如下幾種：
（1）對等拓撲結構通訊：
通訊雙方之間，直接通過電磁波進行通訊，中間不借助任何裝置。
前面花了幾篇文章拆解過對等無線通訊的基本原理。
然後，這種對等通訊有幾個明顯的缺點：
- 相互通訊的兩個節點之間，距離不能相處太遠，只能相距在有限的範圍，比如對講機，通訊雙方只能相距幾公里之內。
- 不同的通訊節點之間，無法知道其他人什麼時候佔用無線資源，導致無線資源衝突存取明顯。
（2）點對多星型拓撲結構通訊
多個節點之間，不直接通過無線電磁波進行通訊，每個終端節點，通過共用的無線電磁波訊號與中心節點通訊，然後通過中心節點的中轉，最終實現任意終端節點之間的通訊。
WIFI路由器，GSM基站，都採用了這種星型拓撲結構。
然後，如果只有單個WIFI路由器，只能實現區域網通訊，無法實現跨不同WIFI路由器之間通訊，不能實現跨區域、跨國家之間的通訊。
如果只有單個基站子系統，也只能實現終端無線接入，無法實現跨不同基站子系統之間的通訊，不能實現跨區域、跨國家之間的通訊。
要想實現更大無法內終端之間的無線通訊，必須藉助網路。
（3）網路通訊拓撲結構
WIFI和GSM都採用了上圖的網路拓撲結構，能夠實現更大範圍的任意兩個節點之間通過無線接入點實現遠端通訊。
2. 分頻多工---頻段複用：200KHZ載波
數位無線通訊中，所有的二進位制的資料，包括來自終端與來自網路的二進位制資料，都是通過無線電磁波進行承載和傳輸的。需要對無線電磁波採用某種共用的策略，即所謂的「多址」策略。
GSM採用的是：先分頻多重進接，然後分時多重進接。
以分配給GSM的900M頻段的電磁波為例，先把25M頻寬的電磁波，以200KHz為單位進行切分，得到125個載波，這就是分頻多重進接的思想。
不同使用者，可以佔用不同的載波，實現不同使用者並行共用25M頻寬的GSM無線資源。
3. 分時多工---載波複用：8個時隙（語音）
全速率語音通訊，語音編碼的二進位制位元為13Kbps， 200KHz頻寬的電磁波，對單個使用者是及其富裕的，於是按時間，再劃分為8個時隙，每個使用者分時輪流複用這200KHz的載波頻寬。這就是分時多重進接TDMA的思想。
在上圖中，每個方格就是一個時隙，縱向是電磁波的頻率資源，橫向是時間，被切分成了8個時隙，每個時隙可以傳送一路使用者的編碼後的二進位制語音資料。
每個時隙的時長為0.577ms，傳輸156.25個符號碼元，通過GMSK調變，每個碼元可以攜帶一個位元的二進位制資料，除去保護頻寬和其他資訊，每個時隙大概可以傳送148bits，一個時隙的二進位制的編碼、調變、傳送，稱為一個突發脈衝。
這樣，不同使用者的語音資料，可以佔用不同的載波不同時隙，實現不同使用者語音分時共用25M頻寬的GSM無線資源。
4. 分時多工---時隙複用：TDMA幀（控制信令）
就像一個公司，除了各個業務部門外，還需要一些如人力資源、財務部門、工會、後勤等一些公共部門，即使是業務部門，除了業務人員外，還有像部門祕書、部門運營等一些公共輔助性的人員。
GSM通訊也樣，除了需要傳輸語音的時隙外，還需要時隙來傳輸公共的資訊。由於公共資訊的種類繁多，為此，把這些公共資訊進行抽象與分類為各種公共通道，而傳送語音的通道，稱為業務通道。
每種用於傳送信令的公共通道的資料量不大，且傳輸延時要求不嚴格，佔用整個時隙有點浪費。是否可以考慮多種公共通道共用同一個時隙呢？這就是時隙共用的基本思想！
時隙共用的思想雖好，但問題是各種型別的公共資訊如何分時複用同一個時隙傳遞？如何有效的、有條不紊的、集權性的管理這些時隙、通道、通道中的資料呢？以便能夠把有限的無線資源得到最大利用率和最大的公平性？
為此，GSM定義了物理通道、邏輯通道和TDMA幀，通過TDMA幀可以結構化各種控制通道的資訊，分時複用同一個時隙資源！
（1）物理通道
物理通道中傳輸二進位制位元的稱為突發脈衝，共有五種突發脈衝，每種突發脈衝都有自己的用途和二進位制資料格式。
（2）邏輯通道
根據其傳輸的資訊的種類和功能，把這些資訊分為一個個邏輯通道，每個邏輯通道傳送相關性的資訊。
（3）TDMA幀
這麼多的邏輯通道，可以對映到不同的物理通道中，每種邏輯通道中，傳輸的資料格式都不相同。
如何對邏輯通道中的資料進行統一架構化呢？ 這就是所謂的TDMA幀格式的定義了！
8個連續的、相同索引index的時隙，組成一個TDMA基本幀。
26個傳輸業務資料的基本幀或51個控制資料的基本幀，構成一個復幀。
26個控制復幀構造一個超幀或51個業務復幀，構成一個超幀。
2048個復幀構成一個超高幀。
這種分層的幀結構，可以達到如下的效果：
（1）可以把各種複雜的業務資料、控制資料進行了有效的組織、管理和集中控制！然後複用某個時隙進行傳輸。
（2）不同的資料域，其傳輸位元率與傳輸週期可以靈活的控制。
結論：
通過對整個頻段按載波切分，實現分頻多工，
通過對單個載波按時隙切分，實現分時多工，
通過對單個時隙按時間複用，實現TDMA幀結構，
最終實現這樣的一個效果：
在集中化、集權化的排程下 ，各種終端、各種資訊，能夠複用和共用有限的無線資源，進行並行和分時傳輸！