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業(yè)界一般把這張網(wǎng)叫做“蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)”。如果你手邊有蘋(píng)果手機話(huà)，打開(kāi)設置，就能看到關(guān)于“蜂窩網(wǎng)絡(luò )”的相關(guān)選項，點(diǎn)進(jìn)去之后，還能看到“蜂窩數據”相關(guān)的選項。下文將會(huì )經(jīng)常出現的“網(wǎng)絡(luò )”這個(gè)詞，就是指的由多個(gè)基站組成的蜂窩網(wǎng)絡(luò )。手機，又稱(chēng)“移動(dòng)電話(huà)”，和固定電話(huà)最大的區別就在于手機可以被人隨身攜帶，到處移動(dòng)。這個(gè)過(guò)程就叫做“小區選擇”。 單個(gè)基站的力量是非常渺小的，因此，需要把多個(gè)基站緊密地連接起來(lái)，組成一張蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，才能正常提供服務(wù)。 看完本篇內容，你將會(huì )了解： ① 什么是蜂窩網(wǎng)？ ② 蜂窩網(wǎng)實(shí)現移動(dòng)性管理？ ③ 2345G的通信網(wǎng)絡(luò )架構有何不同？ 01、讓我們開(kāi)始吧！ 單個(gè)基站的力量其實(shí)是非常渺小的�？此埔粋�(gè)個(gè)復雜的龐然大物，也就只能覆蓋方圓幾百米的范圍。在密集城區，一個(gè)1800MHz頻段的4G基站，覆蓋半徑也就是300米左右。 如果你邊打電話(huà)邊走路，不知不覺(jué)地從一個(gè)基站的覆蓋范圍跑到了另外一個(gè)基站的覆蓋范圍，那么對你的服務(wù)就必須在這兩個(gè)基站間無(wú)縫交接，才能保證電話(huà)不斷。 因此，一個(gè)個(gè)孤立的基站單打獨斗是沒(méi)法提供良好服務(wù)的，需要讓眾多的基站聯(lián)合起來(lái)，遵守相同的規則，互通有無(wú)，協(xié)同工作才能滿(mǎn)足移動(dòng)通信需求。 這大量的基站聯(lián)合起來(lái)，再加上其他的一些傳輸，控制節點(diǎn)，就組成了一張“網(wǎng)”。業(yè)界一般把這張網(wǎng)叫做“蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)”。 不難看出，“蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)”這個(gè)詞中包含了3個(gè)概念：“蜂窩”，“移動(dòng)”和“通信網(wǎng)”。下面將進(jìn)行逐一介紹。 02、啥是蜂窩？ 說(shuō)到蜂窩可以理解為蜜蜂的蜂巢，如果我們深入到蜂巢的內部，就會(huì )發(fā)現它們是由許多個(gè)完美的正六邊形組成。這些正六邊形無(wú)縫銜接起來(lái)，組成了一張大網(wǎng)，并且還會(huì )隨著(zhù)蜂群的壯大而不斷地擴張。 雖然單個(gè)基站的覆蓋范圍很有限，但如果我們讓每一個(gè)基站的覆蓋都是一個(gè)完美的正六邊形，多個(gè)基站聯(lián)合起來(lái)，不就能實(shí)現大面積的無(wú)縫覆蓋了嗎？ 蜂窩網(wǎng)絡(luò ) 如上圖所示，多個(gè)基站整齊地排布在一起，每一個(gè)正六邊形的“蜂房”就叫一個(gè)“Cell”（中文翻譯為小區），多個(gè)這樣的Cell組成的系統就叫做Cellular Network（蜂窩網(wǎng)絡(luò )）。 如果你手邊有蘋(píng)果手機話(huà)，打開(kāi)設置，就能看到關(guān)于“蜂窩網(wǎng)絡(luò )”的相關(guān)選項，點(diǎn)進(jìn)去之后，還能看到“蜂窩數據”相關(guān)的選項。 雖然看起來(lái)這么玄乎，其實(shí)目前所有運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )都是蜂窩網(wǎng)絡(luò )，蘋(píng)果的設置里面無(wú)非就是關(guān)于關(guān)于運營(yíng)商，語(yǔ)音，數據，熱點(diǎn)之類(lèi)的基本功能的一些設置。 下文將會(huì )經(jīng)常出現的“網(wǎng)絡(luò )”這個(gè)詞，就是指的由多個(gè)基站組成的蜂窩網(wǎng)絡(luò )。 03、怎樣移動(dòng)？ 手機，又稱(chēng)“移動(dòng)電話(huà)”，和固定電話(huà)最大的區別就在于手機可以被人隨身攜帶，到處移動(dòng)。 這就導致了蜂窩網(wǎng)絡(luò )必須解決一個(gè)最關(guān)鍵的問(wèn)題：怎樣讓這些跑來(lái)跑去，不知道在哪里的用戶(hù)隨時(shí)隨地可以打電話(huà)并上網(wǎng)？ 第一招：小區選擇和重選 手機在開(kāi)機時(shí)，會(huì )不斷地檢測哪個(gè)基站的信號強，并進(jìn)行排序確認最優(yōu)的服務(wù)小區。一旦選定，手機就會(huì )駐扎在這個(gè)小區里，手機上也就顯示出了信號標識，到底有幾格信號一目了然。這個(gè)過(guò)程就叫做“小區選擇”。 并且，由于手機是可以被拿著(zhù)到處移動(dòng)的，它不可能對一個(gè)小區從一而終，必須時(shí)刻掃描相鄰小區的信號強度，一旦發(fā)現更優(yōu)的小區，就會(huì )毫不猶豫地拋棄原小區，投入這個(gè)新小區的懷抱。這個(gè)過(guò)程就叫做“小區重選”。 第二招：位置更新 首先，網(wǎng)絡(luò )會(huì )按照地理區域，劃分為多個(gè)“位置區”。一個(gè)位置區包含了一組基站所覆蓋的區域，在此區域內，每個(gè)基站都在源源不斷地向用戶(hù)廣播自己的位置區編碼。 手機開(kāi)機后，檢測到自己所在的位置區，并向網(wǎng)絡(luò )報告，這個(gè)過(guò)程就叫做“位置更新”。這樣網(wǎng)絡(luò )就知道了手機的位置，以后如果來(lái)電話(huà)了也就到這個(gè)位置區去提醒手機接電話(huà)。開(kāi)機時(shí)的位置更新見(jiàn)下圖 如果只在開(kāi)機的時(shí)候上報位置，網(wǎng)絡(luò )還是會(huì )擔心：如果過(guò)段時(shí)間手機要是故障了，或者沒(méi)電關(guān)機了的話(huà)，不是又聯(lián)系不上了嗎？這還得了，必須讓手機每隔幾分鐘主動(dòng)就吱一聲，告訴我它還在原地，還活著(zhù)，還能聯(lián)系上！周期性位置更新見(jiàn)下圖 如果手機到時(shí)不主動(dòng)上報，那網(wǎng)絡(luò )就會(huì )認為這手機已經(jīng)跑到?jīng)]信號的地方，沒(méi)法聯(lián)系上了。如果有人撥打這個(gè)手機的號碼，就會(huì )提示：“對不起，您撥打的用戶(hù)不在服務(wù)區�！� 更進(jìn)一步，如果手機跑啊跑，發(fā)現自己到了另外一個(gè)位置區的地界，那就必須給網(wǎng)絡(luò )打個(gè)招呼：我到了新的位置，以后在這里找我吧，不用再去原來(lái)的地方了！位置區改變的位置更新見(jiàn)下圖 第三招：切換 想想看，如果你拿著(zhù)手機，坐在車(chē)上打著(zhù)電話(huà)，從一個(gè)小區移動(dòng)到了另一個(gè)小區的邊界，眼看著(zhù)信號越來(lái)越弱，隨時(shí)都有可能掉話(huà)，形勢十分危急。這可咋辦呢？ 好在手機一直在測量著(zhù)相鄰小區的信號強度，服務(wù)小區一旦發(fā)現鄰區信號強到一定的程度，就可判斷手機到了邊界，該把電話(huà)移交給另外一個(gè)小區了，于是火速聯(lián)系新小區做好一切業(yè)務(wù)移交準備，得到肯定的答復之后才能讓手機接入到新小區，電話(huà)得以持續。切換流程見(jiàn)下圖 這個(gè)過(guò)程就叫做“切換”。 注意：小區選擇，重選和位置更新都是手機在空閑態(tài)時(shí)的行為，沒(méi)有那么緊急；而切換是在手機處于通話(huà)狀態(tài)的行為，必須快速準確完成，否則可能導致切換失敗，電話(huà)斷開(kāi)。因此切換成功率是一項非常關(guān)鍵的考核指標。切換過(guò)程示意圖見(jiàn)下圖 04、通信網(wǎng)架構 一旦多個(gè)基站連成了一張蜂窩網(wǎng)絡(luò )，靠各個(gè)基站之間彼此互通，進(jìn)行自治效率太低，這就需要引入一個(gè)中央控制點(diǎn)，對多個(gè)基站進(jìn)行統一管理了。 在2G和3G時(shí)代，多個(gè)基站由一個(gè)控制器管理，多個(gè)控制器又由核心網(wǎng)來(lái)管理，組成了一個(gè)三層的金字塔型架構。2G/3G通信網(wǎng)絡(luò )架構見(jiàn)下圖 控制器這個(gè)名字非常直白，就是用來(lái)控制基站的。其中2G的控制器就叫做“基站控制器（BSC：Base Station Controller）”，3G的控制器為了彰顯逼格，取名為“無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )控制器（RNC：Radio Network Controller）”。業(yè)界一般直接就叫英文縮寫(xiě)BSC/RNC或者干脆就統一叫控制器。 核心網(wǎng)的名字里也有個(gè)“網(wǎng)”字，它自身也是一張非常復雜的網(wǎng)絡(luò )。但在這里我們不去展開(kāi)說(shuō)，只需把核心網(wǎng)想象成一個(gè)功能強大的路由器，連接并管理所有的基站和控制器，讓一切的服務(wù)，不管是打電話(huà)，還是發(fā)短信，彩信，還是上網(wǎng)都能順利地找到目的地。 在4G時(shí)代，為了降低時(shí)延，簡(jiǎn)化架構，去掉了基站控制器，基站直接由核心網(wǎng)來(lái)進(jìn)行管理。但是這個(gè)架構雖然簡(jiǎn)單，但用起來(lái)卻不是那么方便。4G通信網(wǎng)絡(luò )架構見(jiàn)下圖 這是因為如果讓核心網(wǎng)把一切都管起來(lái)的話(huà)，負荷太大；如果放權讓基站之間點(diǎn)對點(diǎn)地互相協(xié)調資源調度，干擾等問(wèn)題的話(huà)，效率低，效果差，結果就是4G終其一生都在跟這個(gè)架構死磕。 到了5G時(shí)代，吸取了4G時(shí)代的教訓，又走回到了2G和3G時(shí)代的老路，那就是把基站拆分成了集中單元（CU）和分布單元（DU），一個(gè)CU管理多個(gè)DU，然后核心網(wǎng)再來(lái)管理數量較少的CU。5G通信網(wǎng)絡(luò )架構見(jiàn)下圖 然而5G是非常靈活的，CU和DU可以分離，也可以不分離，如上圖所示。具體是否進(jìn)行DU和CU的拆分要看5G的發(fā)展階段以及具體業(yè)務(wù)的時(shí)延需求。這也算是通信網(wǎng)架構螺旋式上升的表現了。 奇跡物聯(lián)（北京）科技有限公司：專(zhuān)注eSIM應用方案落地 04、蜂窩網(wǎng)絡(luò )的意義 中國擁有世界最好的4G網(wǎng)絡(luò )，4G基站的數量相當于世界其他國家4G基站數量的總和，這樣的大規模建設在世界其他地方是不可想象的，投入非常巨大，但為什么我們要建設好這一張網(wǎng)絡(luò )呢？ 蜂窩網(wǎng)絡(luò )跟公路、電網(wǎng)一樣，是一個(gè)國家最重要的基礎設施，得力于基礎設施的建設，我們才能有更好的發(fā)展，中國短時(shí)間內移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的崛起，一方面得力于人口紅利，另外一方面，就得力于網(wǎng)絡(luò )的基礎，所以才會(huì )出現騰訊、阿里、百度、字節跳動(dòng)等一眾優(yōu)秀的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，所以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是蜂窩網(wǎng)絡(luò )建設的既得利益者。 除了手機、平板電腦等移動(dòng)設備，我們身邊還有很多基于蜂窩網(wǎng)絡(luò )的設備，我們出門(mén)的共享單車(chē)、小區樓下的自動(dòng)快遞柜、商場(chǎng)里的自動(dòng)售賣(mài)機、汽車(chē)里的OBD、家里的智能電表、公司里的智能煙感報警，各個(gè)場(chǎng)景下都有蜂窩網(wǎng)絡(luò )的身影，他們覆蓋2G/4G/NB-IOT，未來(lái)的自動(dòng)駕駛、人工智能、醫療健康、工業(yè)自動(dòng)化，他們有一個(gè)共同的名字---物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)設備接入網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現更好的體驗、更高的效率。萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)將來(lái)會(huì )是比互聯(lián)網(wǎng)更龐大的產(chǎn)業(yè)，將會(huì )改版每一個(gè)人的生活。 奇跡物聯(lián)是一家eSIM物聯(lián)網(wǎng)應用解決方案供應商，SIM卡是蜂窩網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)鑰匙，eSIM是一把智能鑰匙，把傳統SIM卡集成到2mm*2mm的芯片上，省去卡槽的空間，貼片式集成，讓SIM更穩定，適應更多的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。奇跡物聯(lián)同時(shí)提供內置eSIM的2G模塊、4G模組、NB-IOT模組、GPS模組，讓eSIM集成更簡(jiǎn)單、更高效、更低成本。 |
