無處不在的網絡 —— 無所不在的互聯網

文檔君的粉絲千千萬，粉絲們使用的手機也是各種各樣，相信有些粉絲會發現：當部分用戶想要打開數據流量時，發現設置界面變成了“蜂窩網絡”，你一定很好奇“蜂窩網絡”是什麼？

其實在 20 世紀 40 年代末，蜂窩網絡這一概念就已經出現，經過技術的不斷發展，現在我們已經處於第五代蜂窩移動通信系統。那你知道爲什麼會被稱作蜂窩網絡麼，讓文檔君帶你瞭解一下吧！

爲什麼叫蜂窩網絡？

大家都知道移動通信的應用系統有許多種，例如衛星通信系統、無線電傳呼系統、集羣系統等。移動通信系統爲了追求最大的覆蓋，且最大限度的利用資源，利用數學計算中的一個結論建立了蜂窩通信系統：以相同半徑的圓形覆蓋平面，當圓心處於周圍各六邊形的正中心時，所用圓的數量最少。所以基站覆蓋範圍是呈六邊形分佈的，每個六邊形的中心設有一個基站，從而使整個網絡像一個蜂窩，因此稱爲蜂窩網絡。

蜂窩網絡是如何工作的？

蜂窩網絡主要由移動站，基站子系統和網絡子系統三部分組成。

組成	說明
移動站	網絡終端設備，例如手機、蜂窩工控設備。
基站子系統	無線網絡與有線網絡之間的轉換器，移動基站、無線收發設備、專用網絡和數字設備。
網絡子系統	放置計算機系統設備、交換機、閉路電視控制裝備等。

在蜂窩網絡中，每個基站都負責提供一定範圍內的無線電信號覆蓋，這些基站通過控制系統和傳輸系統相互連接，形成一個完整的通信網絡。由於每個基站覆蓋的範圍有限，因此需要多個基站相互配合，以確保整個網絡覆蓋範圍內都能夠實現通信。那麼蜂窩網絡是如何實現通信的？蜂窩網絡中，每個基站都連接一個交換機，當手機用戶進入一個區域時，手機會自動連接到該區域的基站上，交換機負責將手機用戶的通信請求轉發到目標用戶或其他網絡中，基站會通過無線電波將你的信號傳遞到信號塔，然後由信號塔將信號傳遞到其他基站，最終到達目的地。這個過程就像蜜蜂在蜂巢中傳遞信息一樣。如果手機用戶處於多個基站覆蓋的範圍，手機會優先連接信號較好的基站上，那麼一個區域連接了許多手機，信號會不會變差呢？這就不得不提到蜂窩網絡的頻率複用了！使用移動電話手機進行通信時，每個人都要佔用一個信道，如果通話的人多了，有限的信道就不夠使用，這樣就會導致出現通信阻塞的現象。蜂窩網絡的出現則解決了這一問題，採用蜂窩結構可以讓不同基站使用相同的頻率進行通信，從而達到節省頻率資源的目的。例如，我們將一個城市分成 12 個區域，每 3 個區域組成一個區羣。讓它們共同使用 100 個頻道。那麼，我們就可以將 100 個頻道分成 10 組，每個組 10 個頻道，第一個區羣的 1 號區域使用第 1 組頻道，第一個區羣的 2 號區域使用第 2 組頻道，以此類推。經過安排，不同區羣的相同編號區域可以重複使用同一個頻道組。儘管這些區域基站使用的無線電頻率相同，但由於彼此相隔較遠，電波作用範圍有限，彼此不會造成干擾。這樣，一組頻率就可重複使用 6 次，原本 100 個頻道只能供 100 個用戶同時通話，經過頻率複用卻可同時供 600 個用戶同時通話，大大提高了頻道的使用效率。

結語

其實蜂窩網絡不僅在移動通信中被廣泛應用，在物聯網中也是不可缺少的。相比傳統無線網絡技術，蜂窩物聯網具有更高的可靠性和穩定性，目前涵蓋了工業、農業、醫療、智能家居等多個領域。雖然蜂窩網絡可以支持大量設備同時連接，但還是面臨着一些挑戰。首先，無線電波在傳輸過程中可能會受到建築物、地形等因素的影響，導致信號衰減或中斷。其次，隨着越來越多的人使用手機和其他設備，網絡擁堵問題也日益嚴重。好的，文檔君和大家又學到了以下知識：蜂窩網絡，是精美的數學，也是從蜜蜂的大自然進化中借鑑的自然美學。要完美運行，蜂窩網絡需要更多通信設備的配合，移動基站、交換機等。任何事物都在發展變化的，蜂窩網絡也面臨不同的挑戰，並在不斷的直面挑戰，繼續進步。本文來自微信公衆號：中興文檔 （ID：ztedoc）

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