今天這篇，我們來看看現(xiàn)實(shí)生活中的移動(dòng)通信系統(tǒng)愿卸。
在介紹具體的系統(tǒng)組成之前灵临，首先請(qǐng)大家記住下面這段重要的話：
“絕大部分通信系統(tǒng)，都可以用分層的角度來看趴荸，也必須用分層的角度來看儒溉。看懂了這個(gè)系統(tǒng)的層級(jí)发钝，就看懂了這個(gè)系統(tǒng)的70%”
簡(jiǎn)而言之顿涣，看網(wǎng)先看層。
哪些層呢酝豪？三個(gè)涛碑，由下至上分別是接入層、匯聚層孵淘、核心層蒲障。
不管是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，還是企業(yè)辦公網(wǎng)絡(luò)，哪怕是家庭網(wǎng)絡(luò)揉阎，基本都是這個(gè)邏輯庄撮。
我們就從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開始看起。
我們的手機(jī)毙籽，如果想要打電話重窟，必須連入運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò)之中。把手機(jī)終端連接起來的這一級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備惧财，就叫做接入網(wǎng)（層）設(shè)備巡扇。
大家很熟悉的基站，就屬于接入網(wǎng)設(shè)備中的一種垮衷。
在我們的生活中厅翔，基站隨處可見。但是搀突，事實(shí)上刀闷，大部分人對(duì)基站的認(rèn)知，并不準(zhǔn)確仰迁。
例如下面這張圖：
很多人認(rèn)為甸昏，這就是一個(gè)完整的基站。其實(shí)徐许，并非如此施蜜。
上面那張圖，其實(shí)是若干個(gè)不同基站的天線（白色那個(gè)）雌隅，還有一個(gè)角鋼鐵塔翻默。
嚴(yán)格意義來說，鐵塔并不是基站設(shè)備的組成部分恰起，它只是通信基礎(chǔ)設(shè)施修械。
一個(gè)基站，應(yīng)該稱之為一套基站系統(tǒng)检盼，它由多個(gè)獨(dú)立設(shè)備共同組成肯污。以現(xiàn)在主流的4G LTE網(wǎng)絡(luò)來說，基站就包括BBU吨枉、RRU蹦渣、射頻天線，這三個(gè)主要部分东羹。
BBU剂桥，基帶處理單元，主要負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)制属提。RRU权逗，遠(yuǎn)端射頻單元美尸，主要負(fù)責(zé)射頻處理。饋線斟薇，負(fù)責(zé)連接RRU和天線师坎。天線，主要負(fù)責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間的轉(zhuǎn)換堪滨。（結(jié)合上一篇通信基礎(chǔ)理論胯陋，這段話理解起來應(yīng)該不會(huì)困難。）
通常BBU會(huì)安裝在機(jī)房里袱箱，RRU在機(jī)房或者室外都可以安裝遏乔。而天線，剛才說了发笔，安裝在鐵塔或抱桿上盟萨，在室外樓頂上經(jīng)常會(huì)看到。
除了主設(shè)備和天線之外了讨，一個(gè)完整的基站機(jī)房還包括電源捻激、蓄電池、空調(diào)前计、安防監(jiān)控等配套設(shè)備胞谭。
上面我們所說的，是宏基站男杈。宏就是大的意思丈屹，大家在野外看到的大鐵塔，上面基本上就是宏基站的天線势就。鐵塔下泉瞻，是宏基站的機(jī)房。
宏基站
除了宏基站之外苞冯，基站還有很多種。根據(jù)站型大小和功率侧巨，主要分為宏基站舅锄、微基站、皮基站司忱、飛基站皇忿。
基站的分類
宏基站剛才介紹過了，不再贅述坦仍。
微基站呢鳍烁，像下面這樣小小的，經(jīng)常擺放在室內(nèi)或人口密集的公共區(qū)域：
微基站
皮基站比微基站更小繁扎，是這樣的：
皮基站
大概和兩塊磚頭一樣大幔荒。
飛基站糊闽，主要是家庭用戶使用，體積更小爹梁，和家里的路由器其實(shí)差不多：
飛基站
微基站右犹、皮基站和飛基站，通常合稱為“微小站”姚垃。
皮基站和飛基站念链，通常合稱為“皮飛站”。
不同類型的基站积糯，使用場(chǎng)合和自身定位也有很大的不同掂墓。
在室外寬闊區(qū)域，需要覆蓋面積足夠大看成，所以梆暮，會(huì)使用功率最大的宏基站。
有時(shí)候绍昂，還會(huì)搭配使用直放站啦粹，解決信號(hào)盲區(qū)弱區(qū)的覆蓋問題。
直放站其實(shí)就是一個(gè)信號(hào)中繼器（Repeater）
對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行放大加強(qiáng)
在室內(nèi)窘游，因?yàn)榇u墻的阻隔唠椭，信號(hào)傳播會(huì)受到很大的影響，所以忍饰，并不適合使用宏基站贪嫂，而會(huì)大量使用微基站、皮基站和飛基站艾蓝。它們的天線發(fā)射功率較小力崇，對(duì)人體的影響也小，對(duì)室內(nèi)空間的覆蓋效果更好赢织。
一般來說亮靴，除了微基站之外，為了加強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量于置，還會(huì)使用室內(nèi)分布系統(tǒng)茧吊，也就是大家經(jīng)常會(huì)聽到的“室分”。
“室分”其實(shí)也是信號(hào)的二次中繼和增強(qiáng)覆蓋八毯。從信源（例如微基站或直放站）接出饋線搓侄，然后到各個(gè)房間或通道，再利用天線發(fā)出信號(hào)话速。
室分系統(tǒng)讶踪，和大家經(jīng)常用的WiFi很像
這里要補(bǔ)充說明一下。
電磁波的重要特性泊交，就是波長(zhǎng)和頻率成反比——頻率越高乳讥，波長(zhǎng)越短柱查，穿透力越差，傳播的距離越短雏婶。
最開始我們使用1G和2G的時(shí)候物赶，主要是使用800~900MHz左右這樣的頻段，屬于低頻頻段留晚，頻率低酵紫，穿透能力較好，單站覆蓋范圍較大错维。
后來奖地，用戶數(shù)量激增，800~900MHz頻率資源不太夠用赋焕，于是参歹，就新增了1700~1900MHz的一些頻段。覆蓋范圍明顯小了很多隆判，但緩解了容量問題犬庇。
再后來，我們使用3G侨嘀，因?yàn)閷?duì)上網(wǎng)速率有更高的需求臭挽，加上低頻段被2G占用，所以咬腕，不得不使用1800~2000MHz欢峰，甚至2000MHz以上的頻段。覆蓋效果當(dāng)然不如2G GSM網(wǎng)絡(luò)涨共。
所以3G網(wǎng)絡(luò)建成之后纽帖，在野外偏遠(yuǎn)地區(qū)，或者室內(nèi)偏僻角落位置举反，往往只有2G信號(hào)懊直，沒有3G信號(hào)。
4G LTE就更明顯了照筑，使用頻段甚至到了2600MHz左右吹截，覆蓋范圍更小，室內(nèi)信號(hào)更差凝危。
而80%以上的數(shù)據(jù)流量，都來自室內(nèi)晨逝。所以蛾默，催生了微基站和皮飛基站，用于室內(nèi)人群的信號(hào)覆蓋捉貌，保證能夠正常上網(wǎng)支鸡。
即將到來的5G冬念，會(huì)開始使用毫米波（波長(zhǎng)達(dá)到毫米級(jí)的電磁波），頻率類似于28GHz（28000MHz）牧挣，覆蓋范圍更加小急前。
這樣一來，室內(nèi)將使用大量的微小基站進(jìn)行覆蓋瀑构。所以裆针，大家會(huì)看到越來越多的小型化基站，出現(xiàn)在身邊寺晌。
當(dāng)基站完成和手機(jī)的連接之后世吨，又該怎么辦呢？
顯然呻征，就是打通基站和中心機(jī)房之間的連接耘婚。
這個(gè)負(fù)責(zé)承載數(shù)據(jù)、匯聚數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)陆赋，就是承載網(wǎng)沐祷。
如果說接入網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)的四肢，那么攒岛，承載網(wǎng)就是通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)脈赖临。
對(duì)于中國(guó)這樣一個(gè)面積龐大，人口眾多的國(guó)家來說阵子，一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的承載網(wǎng)思杯，顯然會(huì)比較復(fù)雜。它會(huì)分為接入層挠进、匯聚層色乾、骨干層，分別位于不同的行政層級(jí)（例如骨干層通常在省會(huì)）领突。
2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的承載網(wǎng)架構(gòu)
承載網(wǎng)主要是傳輸數(shù)據(jù)暖璧。以前基本是使用電纜，后來君旦，因?yàn)閿?shù)據(jù)上網(wǎng)業(yè)務(wù)的激增澎办，流量變得很大，所以金砍，開始使用網(wǎng)線局蚀、光纖光纜進(jìn)行傳輸。
光纖恕稠，相信大家都很熟悉琅绅，因?yàn)樗牡统杀荆ㄏ鄬?duì)電纜來說）和高速率，現(xiàn)在已經(jīng)成為通信網(wǎng)絡(luò)不可或缺的重要組成部分鹅巍。
光纖的傳輸能力千扶，目前也已經(jīng)達(dá)到PB級(jí)（1PB/s=1024TB/s）料祠。
如今的承載網(wǎng)，說白了澎羞，就是很多很多的光纖和光纖設(shè)備髓绽。
最有代表性的承載網(wǎng)設(shè)備，就是PTN（Packet Transport Network妆绞，分組傳送網(wǎng)）OTN（Optical Transport Network顺呕，光傳送網(wǎng)。
隨著5G時(shí)代到來摆碉，終端速率激增塘匣，承載網(wǎng)作為管道，當(dāng)然也要能夠承受住巨大的流量∠锏郏現(xiàn)在新聞里經(jīng)常出現(xiàn)的所謂“400G OTN”忌卤，就是指OTN的單載波承載能力，達(dá)到了400G楞泼。
承載網(wǎng)將數(shù)據(jù)從接入網(wǎng)發(fā)送到核心網(wǎng)驰徊。嗯，也就是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的大腦堕阔。
核心網(wǎng)棍厂，是通信網(wǎng)絡(luò)最核心的部分，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和路由超陆。你可以把它理解成一個(gè)“超級(jí)路由器”牺弹。
在2G時(shí)代，核心網(wǎng)比較簡(jiǎn)單时呀，只有很少的幾種設(shè)備：
MSC就是移動(dòng)交換中心张漂，核心網(wǎng)的最主要設(shè)備。
HLR谨娜、EIR和用戶身份有關(guān)航攒，用于鑒權(quán)。
它們實(shí)現(xiàn)的功能趴梢，也比較簡(jiǎn)單漠畜，就是打電話。
那個(gè)時(shí)候坞靶，基本上還是用電纜為主憔狞，電纜劃分為好多路通道，通常稱為電路彰阴，不同的電路給不同的用戶占用躯喇，用于通話。這樣專有通道占用的交換方式硝枉，叫做電路交換廉丽。所以，2G 核心網(wǎng)的MSC之類設(shè)備妻味，也叫做電路核心網(wǎng)設(shè)備正压。
后來，到了2.5G责球。是的沒錯(cuò)焦履，2G和3G之間，還有一個(gè)2.5G——就是GPRS雏逾。
在之前2G只能打電話發(fā)短信的基礎(chǔ)上嘉裤，有了GPRS，就開始有了數(shù)據(jù)（上網(wǎng)）業(yè)務(wù)栖博。
于是屑宠，核心網(wǎng)有了大變化，開始有了PS核心網(wǎng)仇让。PS典奉，Packet Switch，分組交換丧叽，包交換卫玖。
分組交換不再是獨(dú)占通道，而是發(fā)數(shù)據(jù)包踊淳，一個(gè)包一個(gè)包地傳輸假瞬。
很快，2.5G演進(jìn)到了3G迂尝，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本定型脱茉，變成了這樣：
到了4G時(shí)代，也就是LTE時(shí)代雹舀，出現(xiàn)了LTE網(wǎng)絡(luò)芦劣。
LTE網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)可以簡(jiǎn)單理解為3G時(shí)代PS網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版说榆。說白了虚吟，LTE網(wǎng)絡(luò)也屬于PS網(wǎng)絡(luò)，只能支持上網(wǎng)（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）签财。
上面那張圖串慰，變一下：
LTE作為4G的PS，取代了3G的PS
LTE替換PS之后唱蒸，正常情況下邦鲫，我們就是用2/3G的CS網(wǎng)絡(luò)打電話，用4G的LTE網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)。應(yīng)該能看懂吧庆捺？
當(dāng)時(shí)古今，負(fù)責(zé)制定通信標(biāo)準(zhǔn)的組織，3GPP滔以，決定加個(gè)IMS（IP Multimedia Subsystem捉腥，IP多媒體子系統(tǒng)），取代傳統(tǒng)CS你画，提供包括打電話在內(nèi)的多媒體業(yè)務(wù)抵碟。
于是這種IMS+LTE的語(yǔ)音解決方案，將使得手機(jī)用戶可以同時(shí)打電話和上網(wǎng)坏匪。這個(gè)方案拟逮，就是大家經(jīng)常聽說的VoLTE。
打電話和上網(wǎng)可以同時(shí)進(jìn)行适滓！
VoLTE是目前最完美的LTE語(yǔ)音解決方案敦迄。
即使到了5G時(shí)代，雖然數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以使用5G NR（New Radio粒竖，5G的正式名稱）颅崩，但打電話還是依靠IMS。而VoLTE蕊苗，到了5G時(shí)代沿后，也變成了VoNR。
核心網(wǎng)作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的最頂層朽砰，完成數(shù)據(jù)的路由和交換尖滚，最終實(shí)現(xiàn)了手機(jī)用戶和互聯(lián)網(wǎng)的通道建立。
通道建立之后瞧柔，手機(jī)用戶就可以訪問互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)中心漆弄，也就是服務(wù)商的服務(wù)器，從而使用服務(wù)商提供的業(yè)務(wù)和服務(wù)造锅。
好啦撼唾，以上，就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)哥蔚。
