什么是蜂窝网络和无线局域网(什么是蜂窝网络机型)

单个基站的强度很小，需要将几个基站紧密连接起来，形成一个蜂窝移动通信网络，才能正常提供服务。看完这篇文章，你会明白:

①什么是蜂窝网络？

②蜂窝网实现移动性管理了吗？

2345G的通信网络架构有什么区别？

我们开始吧！

大家好！今天我们要介绍“蜂窝移动通信网络”的概念。

单个基站的功率其实很小。看似复杂的庞然大物在方圆只能覆盖几百米。在人口密集的城区，1800MHz频段的4G基站覆盖半径约300米。

如果你边走边打电话，不自觉地从一个基站的覆盖范围跑到另一个基站的覆盖范围，那么为你提供的服务就必须在两个基站之间无缝切换，保证通话的连续性。

所以孤立的基站是不可能自己提供好的服务的。需要很多基站联合起来，遵守同样的规则，交换需要的商品，共同努力，才能满足移动通信的需求。

这大量的基站与其他传输和控制节点一起构成了一个“网络”。业界一般称这种网络为“蜂窝移动通信网”。

不难看出，“蜂窝移动通信网络”这个词包含了“蜂窝”、“移动”、“通信网络”三个概念。下面我们将一一介绍。

什么是蜂巢？

提到蜂箱，首先想到的是一个巨大的马蜂窝，凶猛的大黄蜂围着它嗡嗡作响。曾经是很多人童年的幸福或者噩梦。

真正的蜂巢

相比之下，蜜蜂虽然会蜇人，但比黄蜂温顺多了。如果我们深入到蜂巢内部，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张大网，并且会随着蜂群的成长不断扩大。

蜂巢里的蜜蜂

虽然单个基站的覆盖范围非常有限，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，那岂不是可以通过多个基站的组合来实现大区域的无缝覆盖？

细胞网络

如上图所示，多个基站整齐地排列在一起，每个正六边形的“蜂巢”称为一个“小区”(中文翻译为Cell)，由多个这样的小区组成的系统称为蜂窝网络。

如果你手头有苹果手机，打开设置，你会看到关于“蜂窝网络”的相关选项。点进去之后，还会看到关于“蜂窝数据”的相关选项。

iPhone上的设置

虽然看起来这么神秘，但其实目前所有运营商的网络都是蜂窝网，苹果的设置无非就是一些关于运营商、语音、数据、热点等基础功能的设置。

下面会频繁出现的“网络”一词，指的是由多个基站组成的蜂窝网络。

怎么搬？

手机，也叫“移动电话”，和固定电话最大的区别就是手机可以随身携带，可以四处移动。

这就引出了蜂窝网必须解决的最关键的问题:如何让这些不知道身在何处的用户能够随时随地打电话、上网？

第一个技巧:小区选择和重选

手机开机时会不断检测哪个基站信号强，并进行排序，以确认最佳服务小区。一旦选中，手机就会进驻这个小区，手机上会显示信号标识。一目了然有多少信号？这个过程被称为“细胞选择”。

群落选择

而且由于手机可以随身携带，它不可能对一个小区忠诚，需要时刻扫描相邻小区的信号强度。一旦找到更好的细胞，它会毫不犹豫地抛弃原来的细胞，投入这个新细胞的怀抱。这个过程被称为“小区重选”。

小区重选

第二项措施:位置更新

首先，网络将根据地理区域划分为多个“位置区域”。位置区域包含一组基站覆盖的区域。在这个区域中，每个基站不断地向用户广播其位置区域代码。

位置划分

手机开机后，检测其位置区域，并上报网络。这个过程称为“位置更新”。这样网络就会知道手机的位置，以后如果有电话，就会去这个位置区提醒手机接电话。

启动时位置更新。

如果手机开机才报位置，网络还是会担心:如果过段时间手机坏了，或者关机没电了，就不会再联系了吗？没关系。你必须让手机每隔几分钟就主动哔一声，告诉我它还在原地，还活着，可以联系！

定期位置更新

如果手机不主动举报，网络会认为手机去了没有信号联系不上的地方。如果有人拨打这个手机的号码，会提示:“对不起，您拨打的用户不在服务区。”

更进一步，如果手机运行发现自己在另一个位置区的边界，就要跟网络打个招呼:我到了一个新的位置，以后在这里找我，不用再去原来的地方了！

位置区域变更的位置更新

第三招:切换

想想看，如果你拿着手机，坐在车里打电话，从一个小区转到另一个小区的边界，看到信号越来越弱，随时可能掉线，情况非常危急。我能怎么做呢？

幸运的是，手机一直在测量邻近小区的信号强度。一旦发现相邻小区的信号强度强到一定程度，服务小区就可以判断手机已经到了边界，是时候将手机切换到另一个小区了，所以需要尽快联系新小区，做好所有的业务切换准备，得到肯定的回答后，手机才能连接到新小区，手机才能继续通话。

转换过程

这个过程叫做“切换”。

注意:小区选择、重选、位置更新都是手机空闲时的行为，所以没那么急；切换是手机处于通话状态时的行为，必须快速准确地完成，否则可能导致切换失败，电话断线。因此，切换成功率是一个非常关键的考核指标。

移交流程示意图

信息网络体系结构

一旦多个基站连接到蜂窝网络中，通过基站之间的相互通信来执行自治是低效的，因此有必要引入中央控制点来以统一的方式管理多个基站。

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，形成三层金字塔架构。

2G/3G通信网络架构

控制器这个名字很直白，用来控制基站。其中，2G的控制器名为“BSC:基站控制器”，3G的控制器名为“无线网络控制器(RNC)”。一般业界直接称为BSC/RNC或简称控制器。

核心网的名字里还有一个“网”字，它本身就是一个非常复杂的网络。但这里我们不想展开，只是把核心网想象成一个强大的路由器，连接和管理所有的基站和控制器，让所有的服务，无论是打电话、发短信、发彩信还是上网，都能顺利找到目的地。

4G时代，为了降低时延，简化架构，去掉了基站控制器，基站由核心网直接管理。但是这种架构虽然简单，但是用起来并不是那么方便。

4G通信网络架构

这是因为如果核心网什么都管，负荷太大；如果去中心化让基站点对点协调资源调度、干扰等问题，效率低，效果差。结果4G一辈子都在纠结这个架构。

5G时代，我们吸取了4G时代的教训，回到了2G、3G时代的老路，即基站分为集中式单元(CU)和分布式单元(du)，一个CU管理多个du，然后核心网管理更少数量的CU。

5G通信网络架构

但是5G很灵活，CU和杜灿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需求。这也是通信网络架构螺旋式上升的一种表现。

来源:无线深海

编辑:陈克轩

审核:关晶晶