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能上网的蜂窝 —— 蜂窝网络

文档君的粉丝千千万,粉丝们使用的手机也是各种各样,相信有些粉丝会发现:当部分用户想要打开数据流量时,发现设置界面变成了“蜂窝网络”,你一定很好奇“蜂窝网络”是什么?

其实在 20 世纪 40 年代末,蜂窝网络这一概念就已经出现,经过技术的不断发展,现在我们已经处于第五代蜂窝移动通信系统。那你知道为什么会被称作蜂窝网络么,让文档君带你了解一下吧!

为什么叫蜂窝网络?

大家都知道移动通信的应用系统有许多种,例如卫星通信系统、无线电传呼系统、集群系统等。

移动通信系统为了追求最大的覆盖,且最大限度的利用资源,利用数学计算中的一个结论建立了蜂窝通信系统:以相同半径的圆形覆盖平面,当圆心处于周围各六边形的正中心时,所用圆的数量最少。

所以基站覆盖范围是呈六边形分布的,每个六边形的中心设有一个基站,从而使整个网络像一个蜂窝,因此称为蜂窝网络

蜂窝网络是如何工作的?

蜂窝网络主要由移动站基站子系统网络子系统三部分组成。

组成说明
移动站网络终端设备,例如手机、蜂窝工控设备。
基站子系统无线网络与有线网络之间的转换器,移动基站、无线收发设备、专用网络和数字设备。
网络子系统放置计算机系统设备、交换机、闭路电视控制装备等。

在蜂窝网络中,每个基站都负责提供一定范围内的无线电信号覆盖,这些基站通过控制系统和传输系统相互连接,形成一个完整的通信网络。

由于每个基站覆盖的范围有限,因此需要多个基站相互配合,以确保整个网络覆盖范围内都能够实现通信。

那么蜂窝网络是如何实现通信的?

蜂窝网络中,每个基站都连接一个交换机,当手机用户进入一个区域时,手机会自动连接到该区域的基站上,交换机负责将手机用户的通信请求转发到目标用户或其他网络中,基站会通过无线电波将你的信号传递到信号塔,然后由信号塔将信号传递到其他基站,最终到达目的地。

这个过程就像蜜蜂在蜂巢中传递信息一样。

如果手机用户处于多个基站覆盖的范围,手机会优先连接信号较好的基站上,那么一个区域连接了许多手机,信号会不会变差呢?

这就不得不提到蜂窝网络的频率复用了!使用移动电话手机进行通信时,每个人都要占用一个信道,如果通话的人多了,有限的信道就不够使用,这样就会导致出现通信阻塞的现象。

蜂窝网络的出现则解决了这一问题,采用蜂窝结构可以让不同基站使用相同的频率进行通信,从而达到节省频率资源的目的。

例如,我们将一个城市分成 12 个区域,每 3 个区域组成一个区群。让它们共同使用 100 个频道。那么,我们就可以将 100 个频道分成 10 组,每个组 10 个频道,第一个区群的 1 号区域使用第 1 组频道,第一个区群的 2 号区域使用第 2 组频道,以此类推。

经过安排,不同区群的相同编号区域可以重复使用同一个频道组。尽管这些区域基站使用的无线电频率相同,但由于彼此相隔较远,电波作用范围有限,彼此不会造成干扰。

这样,一组频率就可重复使用 6 次,原本 100 个频道只能供 100 个用户同时通话,经过频率复用却可同时供 600 个用户同时通话,大大提高了频道的使用效率。

结语

其实蜂窝网络不仅在移动通信中被广泛应用,在物联网中也是不可缺少的。

相比传统无线网络技术,蜂窝物联网具有更高的可靠性和稳定性,目前涵盖了工业、农业、医疗、智能家居等多个领域。

虽然蜂窝网络可以支持大量设备同时连接,但还是面临着一些挑战。

首先,无线电波在传输过程中可能会受到建筑物、地形等因素的影响,导致信号衰减或中断。

其次,随着越来越多的人使用手机和其他设备,网络拥堵问题也日益严重。

好的,文档君和大家又学到了以下知识

蜂窝网络,是精美的数学,也是从蜜蜂的大自然进化中借鉴的自然美学。

要完美运行,蜂窝网络需要更多通信设备的配合,移动基站、交换机等。

任何事物都在发展变化的,蜂窝网络也面临不同的挑战,并在不断的直面挑战,继续进步。

本文来自微信公众号:中兴文档 (ID:ztedoc)

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