如果一个基站的力量是有限的，那就来一片！
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众所周知，网络服务由基站提供，但是单个基站的量很小，即使是一个MHz频段的4G基站，覆盖半径也就是米左右。
就是说也许你从东吴桥的一边走到另一边，你的电话就断了。
然而我们并没有过这样的体验正得益于众多的基站联合起来，遵守相同的规则，互通有无，协同工作。这样形成的网被称为“蜂窝移动通信网”。
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何为蜂窝
“蜂窝移动通信网”之所以被冠以蜂窝之名，是源于一个数学结论，即以相同半径的圆形覆盖平面,当圆心处于正六边形网格的各正六边形中心，也就是当圆心处于正三角网格的格点时所用圆的数量最少。
虽然使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形即使要求结点在一个如同晶格般有平移特性的网格上也仍是有待求解的未知问题，但在通讯中，使用圆形来表述实践要求通常是合理的，因此出于节约设备构建成本的考虑，正三角网格或者也称为简单六角网格是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起，形状非常像蜂窝，因此被称作蜂窝网络。
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移动服务
虽然做到了无缝覆盖，但最关键的问题是：怎样让那些跑来跑去，不知道在哪里的用户随时随地可以打电话并上网？
一：小区选择和重选
首先先说明一下，小区即指一个基站所覆盖的范围。
当手机开机或从盲区进入覆盖区时，手机将寻找PLMN允许的所有频点，并选择合适的小区驻留，这个过程称为“小区选择”。
小区重选是终端在非Cell-DCH状态下完成的小区再选择。
通俗地讲就是手机时刻在检测范围内哪个基站信号强，并选择最强的接入。当当前的基站信号变弱或出现信号更强的基站时就会抛弃原来的基站，接入更强信号的基站。
小区重选
二：位置更新
当移动台由一个位置区移动到另一个位置区时，必须在新的位置区进行登记，也就是说一旦移动台出于某种需要或发现其存储器中的LAI与接收到当前小区的LAl号发生了变化，就必须通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息。这个过程就是位置更新。
这就好像我们上课点到，登记你来上课了，如果离开还要请假条说明去哪一样。只不过位置更新是周期性的，即每隔一段时间就上报一次。如果没能定时上报就会默认用户超出网络覆盖范围，这就导致了“对不起，您拨打的用户不在服务区。”这一经典语句的出现。
三：小区切换
重头来了，即使完成了之前两点，如果不能做到让通讯服务无缝衔接，而是像连WiFi一样先断开再连上，那之前的努力不都没有意义了吗？
于是，小区切换技术出现了。
小区切换指在无线通信系统中，当移动台从一个小区移动到另一个小区时，为了保持移动用户的不中断通信需要进行的信道切换。
但是，小区选择，重选和位置更新都是手机在空闲态时的行为，没有那么紧急；而切换是在手机处于通话状态的行为，必须快速准确完成，否则可能导致切换失败，电话断开。因此切换成功率是一项非常关键的考核指标。同时，何时切换，即判断是否需要小区切换也有一定标准。
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通信网络架构
我们都知道如果每个人都是自顾自地做事，没有组织和统一管理，即便人很多，效率仍然很低，所以众多基站也需要一个中央来管理它们。
在2G和3G时代，多个基站由一个控制器管理，多个控制器又由核心网来管理，组成了一个三层的金字塔型架构。
控制器正如其名，是用来控制基站的。2G时代的控制器叫做“基站控制器”，3G的控制器为“无线网络控制器”。一般情况下就直接叫英文缩写BSC/RNC或者干脆就统一叫控制器。
核心网自身也是一张非常复杂的网络。简单说核心网是一个功能强大的路由器，连接并管理所有的基站和控制器，让一切的服务顺利地找到目的地。
到了4G，为了降低时延，简化架构，去掉了基站控制器，将架构变为两层，由核心网来对基站直接管理。虽然想起来挺好，但现实并不如此。
如果让核心网统管一切，负荷太大；如果让基站之间自行地地互相协调，干扰等问题的话，效率低，效果差，结果就是4G自始至终都在跟这个架构死磕。
到了5G时代，由于4G的经验，再次回到三层结构，把基站拆成了集中单元（CU）和分布单元（DU），一个CU管理多个DU，然后核心网再来管理数量较少的CU。
而与以往不同的是，CU和DU是否联系要视具体情况而定，这将与5G的发展阶段以及具体业务的时延需求有关。
素材来源：中科院物理所
编辑：刘昊昀
审核：李莹老师
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