[科普中国]-蜂窝式移动通信

蜂窝式移动通信，通信术语，移动通信的一种方式。蜂窝移动通信领域以其便民性和科技性的特征，在近年来不断推陈出新，蜂窝移动通讯技术也由单一走向了多元，当下的蜂窝移动通讯大体可以依照功能的不同分为三种类别，分别是宏蜂窝、微蜂窝以及智能蜂窝。这三类彼此相异，各有优势和劣势。

概述蜂窝移动通信网络结构实际上就是容量更大、信号覆盖面更广、信号传输能力更强的网络，能够促进各种新型业务的发展。通过对蜂窝移动通信网络结构的研究可以发现，其常用优化措施有以下两种：一种是以移动数据为基础，采用六边形的模式做好网络信号覆盖，不断扩大信号覆盖范围，提高大众满意度；另一种是优化现有系统容量，将无线电引入其中，借助无线电的力量扩展蜂窝移动通信网络结构，并以此促进网络结构变化，同时完成信号控制，这也是促进网络资源高效利用的有效措施。

之所以将蜂窝移动通信网络结构建设作为重点，主要是由于它可以为无线网络的运行奠定基础，并为其提供安全保障。对于分布式无线电来说，蜂窝移动通信网络是无线网络系统的最主要依赖对象，它的应用不仅可以实现资源高效利用，还能强化网络资源利用率。现阶段，蜂窝小区移动通信网络设计已经成为不可逆转的趋势，随着它的利用既可以有效强化网络资源利用率，还能有效增强信号覆盖能力，这在一定程度上也可以促进系统性能的提升，并保证网络运行状态更加安全与稳定。1

分类1、宏蜂窝技术

在蜂窝移动通讯的技术推进中，其在初期的形式多以大型的宏蜂窝小区来呈现。宏蜂窝的格局配备的目的是能够获得更大的地域覆盖范围，其半径多为1千米到25千米之间，为此基站的天线也往往会做的特别高。在实际的宏蜂窝的通讯格局中，有两个名词值得注意，那就是“盲点”和“热点”。所谓盲点，就是由于电波在通讯过程中由于遇到遮挡而形成的无法覆盖的阴影区域，在盲点中，区域通讯的质量往往都比较差；所谓“热点”指的是，由于空间负荷存在着不均匀的情况，而造成了部分区域信号良好。在热点中，宏蜂窝中的大部分业务都能够顺利进行。随着蜂窝通讯技术的发展，面对盲点问题已经形成了解决办法，那就是分裂小区或投放新的基站或直站。在近些年，伴随着用户的增加，宏蜂窝小区的分裂，使得宏蜂窝的区域不断得到细分，这就造成了建站成本的一度增加，然而盲区仍然是难以解决的问题，热点地区的高话务量也无法得到热点的良好吸收。技术的推进就是这样，难题出现自然会衍生出新的技术，当宏蜂窝技术遇到发展瓶颈的时候，微蜂窝应运而生。

2、微蜂窝技术

相比较宏蜂窝技术，微蜂窝技术拥有者覆盖范围较小、传输功率较低，和比较容易安装的特点。在微蜂窝中，小区的直径仅仅为60米到600米的范围之内，基站的天线也不同于宏蜂窝越高越好，只是高过屋顶就好，信息通讯的传播主要是沿着街道和视线进行，信号在楼顶的泄漏的可能性大大降低，因此微蜂窝技术是宏蜂窝技术的良好补充和改进。其主要应用范围可以分为两个范畴，首先是进一步提升宏蜂窝的覆盖了，让盲点区域变为新的热点区域，比如地铁、地下室等等；除此之外是提升容量，主要是让一些高话务区的商业街、购物中心，能够源源不断地构建多层网络。在这样的技术理念中，宏蜂窝往往可以作为多层网络的上层，微蜂窝就是用来进行不同区域的信号完善。无论是站点基数还是传输成本方面，微蜂窝在通常情况下都远远超过了宏蜂窝的投资，因此这就要求通讯工程师能够合理的分析事实时地的情况，然后合理的进行基站架构的编排，这样十分有助于降低通讯成本。在通常情况下，微蜂窝通常是1到2的载频，其传输方式通常为PCM，倘若采用的是星形链接，其传输的占有率会大大削弱，因此在实际的构造中，微蜂窝通常采用的是链形的链接方式。在这样的思路中，往往4个或者是5个微蜂窝就能够顾轻易的采用一对传输线路同机房建立衔接，从而起到节约成本的目的。不同于PCM传输方式，微蜂窝往往也会内置一个HDSL传输设备，当这种传输设备因为客观环境无法运作的时候，光纤传导和微博通讯也是不错的通讯方式。从宏蜂窝到微蜂窝，是信息通讯技术发展过程中的，关于蜂窝技术层面的革命性转变，其意义在于让原本粗放的信号布局模式，从而让信号布局能够走向精细化。

三、智能蜂窝技术

随着信息技术的发展，大数据技术也被一度深挖，技术间的融合变得日趋频繁，智能蜂窝技术成为了当今蜂窝移动通讯技术的新起点。在智能蜂窝中，通常指的是带有高分辨率的阵列信号处理能力的自适应天线的系统。在该技术中，智能检测台能够依据信号的质量进行适时地调整，从而保证能够让测到的位置以一定的方式将信号传递给移动的蜂窝小区。在系统链路层面，其采用的是自动化的天真接受技术，这样可以极大地降低硬件基站的干扰，从而起到增容的效果。在下行链路中，往往采取将信号的有效区域控制在一百到两百之间的波长范畴，因为这个范畴的波长最不容易受到同道信号的干扰。在智能蜂窝通讯技术的范畴，其小区不仅仅可以是宏蜂窝，也可以是微蜂窝，通过智能蜂窝小区的概念进行组网设计，从而能够显著地提升系统容量，起到改善系统性能的效果。从宏蜂窝和微蜂窝走向的智能蜂窝移动通讯技术，将蜂窝移动通讯技术带入了一个新的时代，其将原本静态的通讯布局转变为动态的、可以自我调整的通讯方式，从而大大增加了通讯的便捷度和信号在整体层面的质量。2

关键技术1、快速连接

PoC实现半双工通信，因此它对时延的要求不如全双工通信，但仍然对快速连接有着较高的要求。通常来说，将延迟控制在1~1.5s内是可以令人接受的。会话建立的延迟是指用户在PoC终端上按下键后，PoC终端基于无线信道，通过SIP核心服务器与PoC服务器建立SIP连接，甚至与远端目的PoC终端的SIP连接，进行会话的建立，最后获得通话控制权这一过程所消耗的时间。减小延迟的措施包括移动终端的无线分组接入技术。在GPRS，CDMAlX以至3G的UMTS/CDMA2000都采用了无线分组接入技术，移动终端可以附着在IP网上并保持永远在线的状态，在用户需要发送分组的时候才动态分配无线资源。用户在启用PoC业务时，无需拨号，只需重新激活连接即可。此外，为减少信令单元数据在无线信道上传送的时延，可以对PoC终端和SIP核心服务器之间的SIP协议进行压缩后传送。SIP协议是类似HTTP的文本协议，因此压缩的空间很大。SIP核心服务器需将在PoC客户端压缩的SIP协议解压，然后转发给PoC服务器；反之，将在PoC服务器的SIP协议进行压缩，然后转发给PoC客户端。PoC客户端亦能完成压缩、解压SIP协议，用于传送和解读，其实现应遵照IETF的RFC3320，RFC3321，RFC3485和RFC3486。

2、信道共享

在PoC实现一对一通话时，其实质是点对点的通信，不存在信道共享的问题。而在一对多的群组通话中，一个成员的话音可以被群组中所有其他成员接听，即PoC终端将语音封装成RTP包传送给PoC服务器后，PoC服务器需要在前向信道上将这些RTP包分发给群组中所有其他用户，这就是信道共享问题。如果将整个群组通话视为一个PoC Session，那么它由许多分支组成，每个分支就是一个成员和PoC服务器之间的会话开始的时候建立起来的，并能够在通话过程中随群组成员的变化进行删减。PoC服务器收到某个RTP媒体通道过来的RTP包后，只需向其他媒体通道分发即可。因为PoC只实现半双工通信，在分发RTP包的时候也不需要混音功能，这在电话会议是必须的。因此，在一定程度上可以保证分发的速度和语音质量的均衡。

3、通话权控制

通话权控制即fIoor controI，通常由PoC服务器进行调度、协调和控制。当前，对于通话权的控制并无统一的规范，以下提出一些新的研究思路。一对一的通话十分简单，通过类似“乒乓键”的原理就可以切换两个PoC用户的通话权。而一对多的群组通话就复杂多了。通话群组一般可以分为两种：群组成员具有不同优先级的通话群组；群组成员不具有优先级，即平级的通话群组。显然，专用移动通信领域中的行业用户大多属于前者。而后者更适合于公共移动通信领域中人们自发、自建的通话组或聊天组。

具有优先级的通话群组相对简单，PoC服务器完全可以借鉴传统集群通信使用的调度方法。首先，各成员对通话权的请求依据其优先级被置于不同的请求队列中进行排队，然后PoC服务器可以按照其优先级的高低和同一优先级的先后来实现通话权的调度，甚至实现通话的强插、强拆以及侦听等。不具有优先级的通话群组则较复杂，可以考虑应用解决局域网中争抢共享资源，避免冲突的载波监听/冲突检测（CSMA/CD）的方法。其不同之处在于，相对局域网内传送数据的时间（单位ms），这里在获得通话权后的占用时间将有更大的数量级（单位s）。时间片的长度设定应该以长时间、大量统计数据为基础，能够满足一般群组通话时一个成员的一次发言。

此外，还可以借鉴在计算机操作系统中应用的各种资源调度和竞争互斥的方法来解决通话权控制的问题，将通话权视为一种共享资源，由各成员彼此竞争。当然在建立该模型的时候可以充分考虑群组性质、组成群组的成员间关系等等。

分布式无线电一、小区蜂窝移动网络特点

之所以将分布式无线电应用到蜂窝移动网络结构中，主要是由于它具有很多优点，具体来讲体现在以下几点：第一，传输功率小，在分布式无线电应用以后，蜂窝移动网络信号可以在无线电的作用下传输出去，有效降低了传输功率。同时也可以最大程度的强化结构灵活性，做好网络安装。第二，优化运行效率，分布式无线电是一种极具发展潜质的技术，将其应用到蜂窝移动网络结构中可以最大程度的满足无线网络发展，强化无线网络运行效率。总的来说，为更好的发挥蜂窝通信网络优势，离不开分布式无线电的应用。

二、分布式无线电运用方式

1、小区结构

对于分布式无线电在蜂窝移动网络结构中的应用方式来说，小区结构是最常见的一项。它的接入多依赖于移动通信网络、BTS等，其主要构成要素为分布式无线电网络蜂窝数据，随着小区结构的应用不仅可以强化蜂窝数据网络覆盖能力，还能充分体现网络信号实际性能。

2、资源管理模式

在分布式无线电应用到蜂窝移动网络结构时，经常会涉及到网络资源管理，在这一过程中常用的分配方式有两种，一种是以频率码道复用对系统容量的扩展，尽管这种方法的总体效果较好，但也存在一定弊端，即不便于操作；另一种是不复用管理，这种方法相对于前一种方法在操作上要简便很多，但却不具备扩充系统容量的作用。所以，最好采用切换法，即先用统一法后用BTS法，这样就可以顺利完成空间资源的切换，这也是进一步强化分布式无线电综合性能的有效措施。3

发展趋势蜂窝移动通信网络已经获得了现代人的认可，并具有较大发展潜质。随着网络技术的发展，蜂窝移动通信网络也将日新月异，尤其是在分布式无线电的带动下，可以将复杂的技术向简单化转变，同时也能让人们认识更多更先进的技术，而这些技术也将被应用到蜂窝移动通信网络建设中，对促进蜂窝移动通信网络发展有着十分重要的作用。

现阶段，蜂窝移动通信小区建设数量不断增多，随着它的应用有效提升了无线网络利用能力。在现代科学技术的作用下，有效促进了蜂窝移动通信的进一步优化，同时在分布式无线电的影响下，各种各样的资源可以实现优化配置。由此可见，蜂窝移动通信网络未来发展前景十分良好，因此，应重视蜂窝移动通信网络的建设与发展。1

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学