让我们开始吧！

大家好！今天要介绍的是“蜂窝移动通信网”这个概念。

单个基站的力量其实是非常渺小的。看似一个个复杂的庞然大物，也就只能覆盖方圆几百米的范围。在密集城区，一个1800MHz频段的4G基站，覆盖半径也就是300米左右。

如果你边打电话边走路，不知不觉地从一个基站的覆盖范围跑到了另外一个基站的覆盖范围，那么对你的服务就必须在这两个基站间无缝交接，才能保证电话不断。

因此，一个个孤立的基站单打独斗是没法提供良好服务的，需要让众多的基站联合起来，遵守相同的规则，互通有无，协同工作才能满足移动通信需求。

这大量的基站联合起来，再加上其他的一些传输，控制节点，就组成了一张“网”。业界一般把这张网叫做“蜂窝移动通信网”。

不难看出，“蜂窝移动通信网”这个词中包含了3个概念：“蜂窝”，“移动”和“通信网”。下面我们将进行逐一介绍。

真实的蜂窝

相比之下，蜜蜂虽然也蜇人，但毕竟比马蜂温顺了许多。如果我们深入到蜂巢的内部，就会发现它们是由许多个完美的正六边形组成。这些正六边形无缝衔接起来，组成了一张大网，并且还会随着蜂群的壮大而不断地扩张。

蜂窝网络

如上图所示，多个基站整齐地排布在一起，每一个正六边形的“蜂房”就叫一个“Cell”（中文翻译为小区），多个这样的Cell组成的系统就叫做Cellular Network（蜂窝网络）。

如果你手边有苹果手机话，打开设置，就能看到关于“蜂窝网络”的相关选项，点进去之后，还能看到“蜂窝数据”相关的选项。

怎样移动？

手机，又称“移动电话”，和固定电话最大的区别就在于手机可以被人随身携带，到处移动。

这就导致了蜂窝网络必须解决一个最关键的问题：怎样让这些跑来跑去，不知道在哪里的用户随时随地可以打电话并上网？

第一招：小区选择和重选

手机在开机时，会不断地检测哪个基站的信号强，并进行排序确认最优的服务小区。一旦选定，手机就会驻扎在这个小区里，手机上也就显示出了信号标识，到底有几格信号一目了然。这个过程就叫做“小区选择”。

小区重选

第二招：位置更新

首先，网络会按照地理区域，划分为多个“位置区”。一个位置区包含了一组基站所覆盖的区域，在此区域内，每个基站都在源源不断地向用户广播自己的位置区编码。

开机时的位置更新

如果只在开机的时候上报位置，网络还是会担心：如果过段时间手机要是故障了，或者没电关机了的话，不是又联系不上了吗？这还得了，必须让手机每隔几分钟主动就吱一声，告诉我它还在原地，还活着，还能联系上！

位置区改变的位置更新

第三招：切换

想想看，如果你拿着手机，坐在车上打着电话，从一个小区移动到了另一个小区的边界，眼看着信号越来越弱，随时都有可能掉话，形势十分危急。这可咋办呢？

好在手机一直在测量着相邻小区的信号强度，服务小区一旦发现邻区信号强到一定的程度，就可判断手机到了边界，该把电话移交给另外一个小区了，于是火速联系新小区做好一切业务移交准备，得到肯定的答复之后才能让手机接入到新小区，电话得以持续。

切换过程示意图

2G/3G通信网络架构

控制器这个名字非常直白，就是用来控制基站的。其中2G的控制器就叫做“基站控制器（BSC：Base Station Controller）”，3G的控制器为了彰显逼格，取名为“无线网络控制器（RNC：Radio Network Controller）”。业界一般直接就叫英文缩写BSC/RNC或者干脆就统一叫控制器。

核心网的名字里也有个“网”字，它自身也是一张非常复杂的网络。但在这里我们不去展开说，只需把核心网想象成一个功能强大的路由器，连接并管理所有的基站和控制器，让一切的服务，不管是打电话，还是发短信，彩信，还是上网都能顺利地找到目的地。

在4G时代，为了降低时延，简化架构，去掉了基站控制器，基站直接由核心网来进行管理。但是这个架构虽然简单，但用起来却不是那么方便。

5G通信网络架构

然而5G是非常灵活的，CU和DU可以分离，也可以不分离，如上图所示。具体是否进行DU和CU的拆分要看5G的发展阶段以及具体业务的时延需求。这也算是通信网架构螺旋式上升的表现了。

来源：无线深海

编辑：陈可轩

审核：管晶晶