4g移动通信系统

目录 文章目录 目录 通信网络 核心网演进之路 早古时期 2G 网络架构 3G 网络架构 4G 网络架构 5G 网络架构 5G 网络的需求 5G 网络架构的设计原则 通信网络 电信网（即电话交换网络）由终端、传输和交换三大部分组成； 因特网（即计算机互联网）由终端、传输、交换以及多个计算机网络等几部分组成。 随着通信行业的快速发展，传统的电信网、计算机互联网与有线电视网的融合（三网融合）已经成为网络发展的趋势。三者融合发展，互联互通，为客户同时提供语音、数据和广播电视等多重服务。这里我们将其统一称之为通信网络。相对的，通信网络又分为固话通信网络和移动通信网络两大类。 其中，移动通信网络由三大部分组成：接入网、承载网、核心网。 接入网是 “窗口”，负责把数据收上来； 承载网是 “卡车”，负责把数据送来送去； 核心网就是 “管理中枢”，负责管理这些数据，对数据进行分拣，然后告诉它，该去何方。 核心网演进之路 核心网（Core Network，简称 CN）或被成为骨干网（Backbone），本质就是对数据的处理和分发，即 “路由交换”。 早古时期 最早的时候，固定电话网的核心网，说白了就是把电线两头的电话连接起来，这种交换，非常简单，主要满足人们无线移动通话的需求。 后来，用户数量越来越多，网络范围越来越大，开始有了分层。 网络架构也复杂了，有了网络单元（Net Element，简称

▋Part.1： 电报电话，近现代通信的开篇 通信的历史，从人类文明诞生的那一天就开始了。 在原始社会，部落成员进行狩猎活动时，就会互相通信。不过当时的通信方式较为落后，“基本靠吼”。 随着历史车轮缓缓向前，人类社会组织规模不断扩大，出现了城邦甚至国家。通信技术也随之不断演进，引入了很多新颖的通信方式和工具。例如大家耳熟能详的烽火旗语、击鼓鸣金、驿站书信等等。 这些通信手段虽然落后，但是加强了社会组织之间的联系，也促进了人与人之间的情感交流，极大地推动了人类文明的进步。 到了19世纪，随着电磁理论的出现和成熟，通信技术终于迎来了跨越式的发展。 1837年，美国人塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）发明了莫尔斯电码和有线电报。莫尔斯的发明具有划时代的意义——它让人类获得了一种全新的信息传递方式，这种方式“看不见”、“摸不着”、“听不到”，完全不同于以往。 塞缪尔·莫尔斯（1791-1872） 1839年，全球首条真正投入运营的电报线路在英国出现。这条线路长约20公里，由查尔斯·惠世通和威廉·库克发明。 39年后的1876年，美国人亚历山大·贝尔（Alexander Bell）申请了电话专利，成为了电话之父。虽然真正的电话之父应该是安东尼奥·穆齐（Antonio Meucci），但他当时一贫如洗，连申请专利的钱都没有，导致被贝尔捡漏。 亚历山大·贝尔（1847-1922）

2G取代1G是历史的必然，诺基亚是2G时代的领航者。 3G 是个“半吊子”系统， 2G手机只能打电话、发短信，上网很困难。3G的通信标准将信息的传输率提高了一个数量级，这是一个飞跃，它使得移动互联网得以实现，从此手机打电话的功能降到了次要的位置，而数据通信，也就是上网，成为主要功能。 但是，从1G到3G都存在一个大问题，那就是上网用的移动通信的网络和原来打电话用的通信网络虽然能够一定程度地融合，但本质上还是彼此独立的。 今天的人回头来看这件事可能会觉得荒唐，但如果我们了解当时移动通信和以AT&T（美国电话电报公司）为代表的传统电信公司是多么水火不容，就不难理解这一点了。 水火不相容使得独立的移动网络无法受益于网络技术的快速进步。2G和3G时代用手机打一个电话实际上经过的物理路径很长。 3G的系统是半吊子系统，虽然标示称网速很高，但是实际网速并不快。 不过，4G很快就出现了。 4G 变快是结果，不是原因 4G有什么革命性的进步呢？有人说是网速变快。但这是结果，不是原因。4G一方面使用了扁平的网络结构，减少了端到端通信时信息转发的次数，同时增加了基站之间光纤的带宽。 更重要的是，它同时利用了互联网和电信网络的技术进步，这两种技术的融合才使得4G的速度比3G快很多。但还不是完全统一，这是个重要的事实。 虽然4G时代从理论上讲移动通信的网速可以变得很快，但如果很多人同时上网，它不仅不够快

大家想想5G之后下一代移动通信会是什么样的，一些读者朋友说，会不会是马斯克搞的那个第二代铱星系统啊，也就是由11000颗小卫星组成的全球星。除了马斯克，中国也有个别人在鼓吹甚至在融资要做类似的东西。那么新的通信到底会是什么样？我们来一起剖析一下马斯克的星链计划和Google通信气球到底是不是靠谱。 今天我想告诉大家的是，一个由上万颗卫星组成的通信系统不能说没有用，但是至多只是辅助作用，而且作用非常小。当然，我知道很多马斯克迷未必同意我的这种说法。今天很多人已经成了马斯克的脑残粉，以至于别人对这个偶像说不得。 不过，我更喜欢俄罗斯的一句格言，“一种表述不因为提出者的身份就成为真理”。很多事情靠谱不靠谱，不在于谁讲，而在于它是否合乎基本的科学法则。当然，什么事情不可能因为马斯克说了，就由原来的不靠谱变成靠谱的了。 对于一种未来的无线通信技术方案，我们如何分析它是否合理呢？解决这个问题的钥匙还是能量和信息的效率。 我们知道，无线通信的信号要想接收得到，需要保证信号的能量和噪音能量之比，也就是所谓的信噪比足够高。而信号能量是和传输距离的平方成反比的，而噪音却是恒定的。 你可能有过这样的体会，当你的手机远离家里的Wi-Fi路由器时，就会经常断网，或者网速特别慢，那是因为距离远了以后信噪比太低，噪音太大的原因。 那么马斯克的卫星和我们的4G基站相比，距离差多远呢？我们知道根据4G的标准