快速走进通信世界 --- 基础知识扫盲

想不到吧，家人们，博主好久没来更新文章了，而且这次更新的是关于通信工程的文章。博主确实以前一直更新关于编程的文章，只不过最近在学习一些新的知识，以后有机会了我还是会继续更新一些编程技术文章的。不过每一门技术都是互通的，一家亲的，学着学着会发现，通信和计算机网络那一块好多互通的地方。甚至以前学习过程中忽略的地方，在这里又学习到了底层原理实现的知识。博主会把自己的学习体验分享给家人们，将来也可以找博主私信怎么学习的呢~毕竟好久没写博客了，开始前，就多和家人们唠嗑。接下来我们开始走进知识的小船啦~

入网网络主要构成

核心网

承载网

接入网

基站构成

4G基站(eNodeB)

5G基站(gNodeB)

方位角

下倾角

机械下倾角

电子下倾角

总下倾角

电磁波特性

特性一

同频强干扰

邻频小干扰

频差越大，干扰越小

特性二

数字信号&模拟信号

信号调制方式

自适应性

专业名词

RSRP

1mw & 1dbm的关系

干扰噪声

信号屏蔽仪

SINR

双工模式

FDD(频分上下行)

TDD(时分上下行)

TDD vs FDD

带宽

FDD表示带宽的时候用下行的带宽

速率

速率受哪些影响

Ping

中国移动频段表

室内分布系统(室分)

目的

传统室分

微蜂窝基站

功分器

干放器

新型室分(LampSite)

pRRU(微RRU)

RHub

优点

组网策略

设计原则

工参表解析

物理小区标识/PCI

4G PCI

4G PCI规划原则

5G PCI

5G PCI规划原则

思考

TAC

MCC

MNC

BAND

入网网络主要构成

核心网

核心网与核心网之间可以互相连通，这样核心网之间可以进行通信了，实际上，这种情况就是我们所说的互联网。

承载网

承载网是各运营商构建的一张专网，用于承载各种语音和数据业务。这部分工作人员是宽带师傅比较多。

接入网

所谓接入网是指骨干网络到用户终端之间的所有设备。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为"最后一公里"。实际上，无线网络优化工程师就是优化的接入网部分！

我们没必要去硬背这种定义，只要能看懂上面的图就可以了~

基站构成

4G基站(eNodeB)

光钎：里面是胶线，外面是镜子，因为光反射是几乎没有衰减的，光钎传输信号非常快。

家人们可以在百度上搜索实物图，或者在现实中去看，因为在这里发实物图，可能图片审核失败~

5G基站(gNodeB)

AAU：从直观上看是4G中的RRU+天线的结果，它的功能也就是收发电磁波、电光信号转换、降噪、放大。

CU：处理对时延要求低的信号，它可以放很远的地方，不一定放在机房，连接着核心网。

DU：处理对时延要求高的信号，也就是紧急处理的信号。

实际上DU和CU是4G中BBU拆分的结果，把功能更细化了。

方位角

正北方向为0°，顺时针旋转到该天线中心的夹角为方位角。

例如：120°的方位角。

上图的120度就是第一个天线的方位角。

下倾角

机械下倾角

抱杆与天线之间的夹角。

注意：机械下倾角不能超过10度，否则信号畸变会造成同基站下的邻区干扰。

那实际中我们就是有调下倾角超过10度的时候呢？我们怎么办？

电子下倾角

振子的扇叶可以上下扭动的，一般电子下倾角是通过后台电脑设置参数进而使扇叶扭动。

当下倾角改变较大的时候，我们需要引入电子下倾角，通过改变共振天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，从而使天线的垂直方向下倾。

总下倾角

总下倾角 = 机械下倾角 + 电子下倾角

所以回答上面的问题，当我们要大幅度调整下倾角时，可以调整电子下倾角来达到效果。

电磁波特性

电磁波有两大特性：

1、同频强干扰、邻频小干扰，频差越大，干扰越小。

2、同频发射功率下，频率越高，波长越短，覆盖距离越近；频率越低，波长越长，覆盖距离越远。

特性一

同频强干扰

如果此时有两个1Hz(同频)的电磁波同时发射(不考虑外界环境因素什么的)，此时会完完全全重叠，那么两个波上携带的信息可能会相互干扰。这种情况就叫同频强干扰。

邻频小干扰

此时1Hz和2Hz的两个电磁波也可能有干扰，不过此时干扰小很多了。

频差越大，干扰越小

实际上我们使用两段电磁波的时候，他们之间的间隔(邻域范围)是15kHz。

比如我是1Hz，下一个人若不想受干扰，则用15001Hz的电磁波，下下个人用30kHz以上的~

电磁波之间的频差越大，电磁波之间的相互干扰越小。

特性二

c(光速) = $\lambda$ (波长) * f(频率)

因为c是定值，如果频率越大，波长越小；频率越小，波长越大。

我们观察下面不同频率的电磁波：

我们发现高频率的电磁波波长明显变短了！！！

频率高则波长变短，覆盖范围变小了，那么需要更大的能量(发射功率)来支持超远距离传输。

此外，覆盖范围还受发射功率、障碍物阻挡等等影响。

那么我们就会想，既然低频电磁波这么好，不用很大的发射功率就可以传输更远的距离，那我们都抢着用，但是实际上电磁波资源是有限的，我们国家对电磁波的使用进行了划分：

而且三大运营商也有自己的电磁波使用特权，电磁波可以说是很宝贵的资源。

数字信号&模拟信号

模拟信号：未经处理直接记录的信号。

数字信号：只用0和1表达，且只能在数字产品中存储和传输的信号。

如果每200ms采样一次，此时用4~5个点来还原图形，可能会严重失真。但如果1ms采样一次的话，此时的点足够多，还原度就非常高。但是同时点越多，数据量越大，对通信系统考验越大。

我们把采样的点转换成对应的值，然后用数字信号或者模拟信号进行传输。

信号调制方式

我们如果发送一个信息给对方，比如发 "你好"。

此时通信系统会把你好转换成二进制数字进行传输，因为电脑只认识0和1。

假如"你好"转换成二进制是 00000 11111 传输的时候：

假如是1Hz的电磁波发送，1个周期可以携带1个比特位信息，那么10个比特位需要10个周期。假如一个周期是1s，那么一共需要10s。

这样觉得是不是太慢了？那要是家人们给对象发消息的时候延迟这么大，万一和对象之间造成什么误会，那就尴尬了~

如何提高效率？

ps1：一次多用几个频率发送信号，比如用10个不同频率的电磁波发送信号，这时候只需要1s。这就好比在拥挤的道路基础上把道路加宽，同一时刻可以有更多的车辆经过。这种方式是加大带宽(博主后面再讲~)。

ps2：

我们发现一个周期的电磁波可以表示多种情况，然后用这多种情况来表示多种信息(用多个二进制位来表示一种信息)，那么进行排列组合可以表达多种含义。

是不是有点抽象，博主画个图来感受一下：

我们把图像反过来又表示一种情况，波峰到波峰，波谷到波谷也同理。这时候每一种情况对应两个二进制位数字，四种情况正好对应所有排列组合。这时候我们重新发送上面的"你好"信息时：

这时候发现我们只要5个周期就把信息发过去了，比原来的速度快两倍。

我们把这种技术称：QPSK(一次可以传输2个比特位数字)

信号调制方式有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)、256QAM(8bit)。

4G支持的有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)

5G支持的有：QPSK(2 bit)、16QAM(4bit)、64QAM(6bit)、256QAM(8bit)

自适应性

那我们会不会想，既然高级别的调制方式传输速率快，那干脆都用高级的不就可以了吗？

调制方式选择的级别越大，抗干扰能力越弱，因为波形分得太密集了，电磁波与电磁波之间区别越小，当有一点失真，那么频率还原的就不准确了。

所以选择对应的调制方式，要考虑自适应性。

自适应性概念：当空口(也就是空中接口，属于电磁波一部分)质量好(干扰少，信号强度强)，采用高阶的信号调制方式(64QAM、256QAM)，传输速率快，抗干扰能力差；当空口质量差，采用低阶的信号调制方式，传输速率慢，抗干扰能力强；

注意：5G比4G的自适应性强3倍。

专业名词

RSRP

信号参考功率，即信号强度：发射信号被接收后还剩多少。

单位：dbm(毫瓦分贝)

取值范围：-140 ~ -40dbm

常见值(实际上取值)：-130 ~ -60dbm

-140 ~ -110 (差)

-110 ~ -95 (中等)

-95 ~-40 (好)

效果：值越大，接收信号越好

1mw & 1dbm的关系

为什么dbm为负值？

因为手机一般接收到的信号很小，比如0.0000000001mw，这样表示非常不好看，但是经过换算，它是1除了10次10，那么对应减去10次10(从0开始减)，那就是-100dbm，这样就好看多了，所以dbm一般为负值。

干扰噪声

在通信系统中，不想听的信号的干扰强度。

信号屏蔽仪

有了上面的理论，我们不难猜测信号屏蔽仪的原理。

其实就是把信号屏蔽仪功率加大，干扰信号达到-40，把其他信号冲垮，但是很耗电。

SINR

也叫：信噪比(S/N)、信道质量、信号质量、空口质量。

工程上经常计算方式：sinr = RSRP - 干扰噪音。其中RSRP指的是主服务小区的信号强度。

取值范围：-40 ~ 40

实际上取值：-15 ~ 35

>10：好(就可以用64QAM以上级别的调制方式了)

<-3：差(只能用QPSK)

双工模式

FDD(频分上下行)

FDD是通过频率区分上下行的，上下行各用一段电磁波，独立完成上行和下行任务。

TDD(时分上下行)

TDD是通过时间来区分上下行。

TDD vs FDD

TDD相比于FDD更节省电磁波(这一点优势就非常重要~)。

FDD相比于TDD速率更快。

FDD比TDD多一个通道，比如通道是20m，FDD上下行是分开的，上下行一起工作的话加起来是40m，而TDD是一个通道，即20m。

FDD系统覆盖距离也会远一些

TDD还要考虑上行和下行之间的转换问题，就会有干扰问题。

带宽

刚才我们介绍了它的含义~

4G系统的带宽有：1、3、4、5、10、15、20M

5G系统支持的最大带宽是：100Mbps(不是MHz，博主专门百度了~)

FDD表示带宽的时候用下行的带宽

比如，FDD：

上行：1MHz ~ 5MHz

下行：10MHz ~ 15MHz

此时FDD的带宽表示的时候用下行的带宽，也就是15-10=5MHz。

补充：提升速率最快的方法，就是加大带宽。同等带宽下，5G比4G传输速率快十几倍(5G的带宽比4G大5倍，不过实际上5G还有一些关键技术的革新，这个博主后面讲~)。

速率

比特率：Bit/s = bps。即每秒钟传多少个比特位。

此外还有KBit/s、MBit/s、GBit/s、TBit/s。它们之间的进制是1000。

字节率：Byte/s = Bps。即每秒钟传多少个字节。

此外还有KByte/s、MByte/s、GByte/s、TByte/s。它们之间的进制是1000。

比特率换算字节率，除以8就可以了，因为1个字节等于8个比特位。

速率受哪些影响

我们在优化网络的时候，核心就是在优化sinr。

Ping

时延，即端到端之间的时间延时。

中国移动频段表

这个的话是要求背的~因为在工作中我们大概率在中国移动工作，这时候这个频段表有助于工作~

这个博主也是花了好大功夫的，不过在背的时候可以找找规律，相信家人们可以做到的~

4G

容量层频段(主要吸纳业务量)：D、E、FDD1800、A

覆盖层频段(主要提供信号，保证大家有信号)：F、FDD1800、FDD900

5G

BAND：国际上电磁波频率范围，一个BAND表示一个范围。

室内分布系统(室分)

目的

1、增强室内覆盖

2、分担业务量

传统室分

微蜂窝基站

微蜂窝基站 = 宏基站的RRU + BBU + 供电

作用：电/光转换、降噪、放大无线信号的覆盖范围和传输距离 + 管理、控制、对信号的最终处理 + 提供电源。

功分器

分配电压。

干放器

信号放大器。

新型室分(LampSite)

pRRU(微RRU)

pRRU = 天线 + RRU的部分功能(降噪、放大)

功能：收发电磁波、降噪、放大。

RHub

RHub = 功分器 + 电/光转换 + 供电

优点

1、每一层一供电，供电不那么集中，当一层供电出问题的话不影响别的层，风险分摊了。

2、时延更低。信号从pRRu -> RHub电信号转换成光信号，后续传输更快。而传统的，如果微蜂窝基站在一楼，信号从顶楼通过天线传输，只有信号到一楼的微蜂窝基站才能转换成光信号。

3、组网成本更低、更轻便、更快捷。接口线一致，可以从就近的机房扯出一条线进行连接。

组网策略

室分采用E频组网。

室内采用异频组网。

注意：E1和E2属于异频！！！

设计原则

面试会问。

1、覆盖设计原则：保证90％以上覆盖区域的信号强度RSRP不低于-105dbm，且信噪比SINR要求大于等于3dbm。

2、外泄设计原则：室内覆盖信号应尽可能少的泄漏到室外，要求室外10米处应满足RSRP <= -110dbm或室内外泄的RSRP比室外主小区RSRP低10dbm(当建筑物距离道路不足10米时，以道路靠建筑一侧作为参考点)。

3、在满足以上条件下，手机应优先占用室内分布系统信号。