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单个基站的力量其实是非常渺小的,只能覆盖方圆几百米

放大字体  缩小字体 责编:佚名 2021-11-26 04:00:36  来源:网络整理   浏览次数:3174

业界一般将这种网络称为“蜂窝移动通信网络”。如果你手头有苹果手机,打开设置,可以看到“蜂窝网络”的相关选项。点击进去后,还可以看到“蜂窝数据”的相关选项。下面经常出现的“网络”一词,是指由多个基站组成的蜂窝网络。手机也称“手机”,它与固定电话的区别在于可以随身携带和移动。这个过程称为“细胞选择”。

单个基站的功率很小。因此,需要将多个基站紧密相连,形成蜂窝移动通信网络,才能正常提供服务。

看完这篇文章,你会知道:

① 什么是蜂窝网络?

②蜂窝网络实现移动性管理?

③ 2345G的通信网络架构有什么不同?

01、让我们开始吧!

单个基站的功率其实很小。看似复杂的庞然大物,半径也只能覆盖数百米。在人口密集的城市地区,1800MHz频段的4G基站覆盖半径约为300米。

如果你边走边打电话,不知不觉地从一个基站的覆盖区走到另一个基站的覆盖区,那么你的业务必须在这两个基站之间无缝切换,才能保证通话不间断。

因此,单独为孤立的基站提供良好的服务是不可能的。许多基站需要联合起来,遵守相同的规则,相互通信,协同工作才能满足移动通信的需求。

这些大量的基站联合起来,再加上一些其他的传输和控制节点,形成一个“网”。业界一般将这种网络称为“蜂窝移动通信网络”。

不难看出,“蜂窝移动通信网络”一词包含三个概念:“蜂窝”、“移动”和“通信网络”。下面将一一介绍。

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02、什么是蜂窝?

说到蜂巢,可以理解为蜜蜂的蜂巢。如果我们深入蜂窝,我们会发现它们是由许多完美的正六边形组成的。这些规则的六边形无缝连接,形成一个大网,随着群体的增长,它会不断扩大。

虽然单个基站的覆盖范围很有限,但是如果我们把每个基站的覆盖范围做成一个完美的正六边形,多个基站组合在一起,就不能实现大面积无缝覆盖吗?

蜂窝网络

如上图所示,多个基站整齐排列在一起。每个正六边形的“蜂巢”称为一个“细胞”(中文译为细胞),由多个这样的细胞组成的系统称为细胞网络(Cellular network)。

如果你手头有苹果手机,打开设置,可以看到“蜂窝网络”的相关选项。点击进去后,还可以看到“蜂窝数据”的相关选项。

虽然看起来很神秘,但实际上,所有运营商的网络都是蜂窝网络。苹果的设置无非就是一些关于运营商、语音、数据、热点的基本功能。

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下面经常出现的“网络”一词,是指由多个基站组成的蜂窝网络。

03、如何移动?

手机也称“手机”,它与固定电话的区别在于可以随身携带和移动。

这就引出了蜂窝网络必须解决的最关键的问题:如何让这些跑来跑去、不知道去哪里的用户可以随时随地打电话和上网?

第一个措施:社区选择和重新选择

手机开机后,会不断检测哪个基站信号强,并进行排序,确定最佳服务小区。一旦选中,手机就会驻留在这个小区,手机上会显示信号标识,有多少条信号一目了然。这个过程称为“细胞选择”。

而且,由于手机是可以拿来移动的,所以不可能完成一个单元格。它必须始终扫描相邻小区的信号强度。一旦找到更好的单元格,就会毫不犹豫地放弃原来的单元格。,投入这个新社区的怀抱。这个过程称为“小区重选”。

第二招:位置更新

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首先,网络将根据地理区域划分为多个“位置区域”。位置区包含一组基站所覆盖的区域。在该区域内,每个基站都不断地向用户广播其位置区号。

手机开机后,会检测自己的位置区域,并报告给网络。这个过程称为“位置更新”。这样网络就知道了手机所在的位置,以后如果有来电,就会到这个位置区域提醒手机接听电话。开机时的位置更新如下图所示

如果只在打开手机时报告位置,网络仍然会担心:如果手机过一段时间就坏了,或者电池没电了就关机,是不是遥不可及?这没关系。我必须每隔几分钟让电话吱吱一声告诉我它还在现场,还活着,还可以联系到!定期位置更新见下图

如果手机不主动上报,网络就会认为手机去了一个没有信号、联系不上的地方。如果有人拨打此手机的号码,会提示:“对不起,您拨打的用户不在服务区。”

另外,如果手机跑来跑去发现你已经到了另一个位置区域的边界,那你一定要跟网络打个招呼:我到了一个新的位置,以后你可以在这里找到我,你不要不用再去原来的地方了!位置区域变化的位置更新如下图所示

第三招:开关

想一想,如果你拿着手机,坐在车里打电话,从一个小区搬到另一个小区的边界,看到信号越来越弱,电话随时可能掉线,而且情况非常危急。我能做什么?

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幸运的是,手机一直在测量相邻小区的信号强度。一旦服务小区发现相邻小区的信号足够强,就可以判断手机已经到达边界,是时候将呼叫切换到另一个小区了,于是迅速联系新小区做Make为所有服务的移交做准备。只有得到肯定的回答后,手机才能连接到新社区,通话才能继续。切换过程如下图所示

这个过程称为“切换”。

注意:小区选择、重选和位置更新都是手机空闲时的行为,不是那么紧急;而切换是手机处于通话状态时的一种行为,必须快速准确地完成,否则可能导致切换失败,手机掉线。因此,切换成功率是一个非常关键的评价指标。切换过程示意图如下图所示

一旦多个基站接入蜂窝网络,依赖各个基站相互通信蜂窝数据应用于,自治效率太低,这就需要引入中央控制点对多个基站进行统一管理。

2G、3G时代,多个基站由一个控制器管理,多个控制器由核心网管理,形成三层金字塔结构。2G/3G通信网络架构如下图所示

控制器的名字很直白,就是用来控制基站的。其中,2G控制器被称为“基站控制器(BSC:base Station Controller)”,3G控制器被命名为“无线电网络控制器(RNC:Radio Network Controller)”,以示其威力。业界一般将英文简称BSC/RNC直接或简称为控制器。

核心网的名称中也有“net”二字,本身也是一个非常复杂的网络。但我们不要在这里讨论它。把核心网想象成一个强大的路由器,连接和管理所有基站和控制器,提供所有服务,无论是通话、发送短信、彩信,还是上网。可以顺利找到目的地。

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4G时代,为了降低时延,简化架构,去掉了基站控制器,直接由核心网管理基站。这种架构虽然简单,但使用起来并不是那么方便。4G通信网络架构如下图所示

这是因为如果核心网管理一切,负载太大;如果权限允许基站点对点协调资源调度和相互干扰,效率低,效果差。结果是4G将在整个生活中。与这种结构作斗争。

5G时代,我们吸取了4G时代的教训,回到了2G、3G时代的老路。即基站被拆分为集中单元(CU)和分布式单元(DU)。一个CU管理多个DU,然后核心网再次管理较少数量的CU。5G通信网络架构如下图所示

但是,5G非常灵活。CU和DU可以分开也可以不分开,如上图所示。是否拆分DU和CU取决于5G的发展阶段和具体业务的时延要求。这可以看作是通信网络架构螺旋式上升的体现。

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04、蜂窝网络的含义

中国拥有世界上最好的4G网络。4G基站的数量相当于世界其他国家的4G基站总数。如此大规模的建设,在世界其他地方是不可想象的。投资很大蜂窝数据应用于,但为什么要建这个张网呢?

与高速公路和电网一样,蜂窝网络是一个国家最重要的基础设施。只有基础设施建设,才能有更好的发展。中国移动互联网在短时间内崛起,一方面受益于人口红利,另一方面受益于人口红利。一方面,得益于网络的基础,将会涌现出腾讯、阿里、百度、字节跳动等众多优秀的互联网公司,因此移动互联网是蜂窝网络建设的既得利益者。

除了手机和平板电脑等移动设备,我们周围还有许多基于蜂窝网络的设备。我们出门共享单车,小区楼下自动快递柜,商场自动售货机,汽车OBD,家里智能电表。,公司里的智能烟雾报警器,各种场景都有蜂窝网络,涵盖2G/4G/NB-IOT,未来自动驾驶,人工智能,医疗健康,工业自动化,他们有一个共同的名字——互联网物联网,通过设备连接网络,实现更好的体验和更高的效率。在万物互联时代,物联网未来将是一个比互联网更大的产业,它将改变每个人的生活。

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