单个基站的力量是非常渺小的,因此,需要把多个基站紧密地连接起来,组成一张蜂窝移动通信网,才能正常提供服务。
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。说到蜂窝,首先想到的肯定是硕大的马蜂窝,周边嗡嗡飞舞着凶悍的马蜂,捅马蜂窝也曾是很多人童年的快乐或者噩梦。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。虽然单个基站的覆盖范围很有限,但如果我们让每一个基站的覆盖都是一个完美的正六边形,多个基站联合起来,不就能实现大面积的无缝覆盖了吗?
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)。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?
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”。并且,由于手机是可以被拿着到处移动的,它不可能对一个小区从一而终,必须时刻扫描相邻小区的信号强度,一旦发现更优的小区,就会毫不犹豫地抛弃原小区,投入这个新小区的怀抱。这个过程就叫做“小区重选”。
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。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。
到了5G时代,吸取了4G时代的教训,又走回到了2G和3G时代的老路,那就是把基站拆分成了集中单元(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。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。