三網(wǎng)合一手機(jī)信號(hào)放大器-科技進(jìn)步的直接體現(xiàn)就是越來(lái)越多的東西都開始變得簡(jiǎn)單化、扁平化，能一步到位的事情，絕不拆成兩步來(lái)做。就拿我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｊ褂玫氖謾C(jī)來(lái)說(shuō)，撥號(hào)通話、上網(wǎng)等操作，只需要?jiǎng)觿?dòng)手指即可；但是隱藏在手指“下面”的，卻是通信技術(shù)進(jìn)步的直接體現(xiàn)。在LTE時(shí)代，手機(jī)跟基站到底是怎么“交流”的-大功率手機(jī)信號(hào)放大器。

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LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在此之前，我們先了解一下LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LTE的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)特點(diǎn)就是全I(xiàn)P、扁平化，整個(gè)TD-LTE系統(tǒng)由3部分組成：核心網(wǎng)（EPC, Evolved Packet Core）、接入網(wǎng)（eNodeB）、用戶設(shè)備（UE）三部分組成。

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LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單明了，即便是一般用戶乍一看都能略知一二。和UMTS相比，由于NodeB和RNC融合為網(wǎng)元eNodeB，所以TD-LTE少了Iub接口。X2接口類似于Iur接口，S1接口類似于Iu接口，這些接口我們都可以理解為兩個(gè)“模塊”之間信息交流的通道。

一般來(lái)說(shuō)，我們把除EPC之外的部分稱為E-UTRAN（演進(jìn)的UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)），即LTE中的移動(dòng)通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也可以把這個(gè)部分稱為無(wú)線側(cè)，手機(jī)與基站的業(yè)務(wù)交流就在這里進(jìn)行，再通過(guò)EPC的協(xié)同處理共同完成一次又一次的手機(jī)業(yè)務(wù)。

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在這里我們需要知道幾個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)名稱：

EPC：核心網(wǎng)，由MME、S-GW、P-GW組成

eNodeB：網(wǎng)元，我們可以將其理解為基站；

MME：負(fù)責(zé)信令處理部分

S-GW：負(fù)責(zé)本地網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)處理部分

P-GW：負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)包與其他網(wǎng)絡(luò)的處理

S1接口：eNodeB與EPC之間的接口，可理解為連接通道（下同）

X2接口：eNodeB之間的接口

Uu接口：eNodeB與UE之間的接口

eNodeB與EPC之間的業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)是不一樣的，具體來(lái)說(shuō)如下圖所示，在這里不做過(guò)多介紹。

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在了解LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各個(gè)系統(tǒng)組成之后，我們來(lái)聊一聊手機(jī)到底是怎么跟基站進(jìn)行“交流”的。

筆者在這里講兩個(gè)方面，一個(gè)是手機(jī)開機(jī)的入網(wǎng)過(guò)程，另一個(gè)是手機(jī)在空閑狀態(tài)與業(yè)務(wù)狀態(tài)與NodeB和EPC之間的“交流”過(guò)程，即重選與切換，這兩個(gè)業(yè)務(wù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，便于理解。其他業(yè)務(wù)連接本文不做介紹，有興趣的可以去閱讀相關(guān)資料，如《LTE基本原理》、《LTE信令詳解》等。

開機(jī)入網(wǎng)

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當(dāng)我們的手機(jī)重新開機(jī)之后，SIM卡標(biāo)識(shí)是需要過(guò)一會(huì)才能顯示出來(lái)，也就是說(shuō)整個(gè)LTE終端開機(jī)入網(wǎng)的過(guò)程也就短短幾秒鐘，對(duì)用戶而言就是簡(jiǎn)單的手機(jī)信號(hào)標(biāo)識(shí)從“X”變?yōu)檎ｏ@示，但是在這簡(jiǎn)單的背后，卻有著不簡(jiǎn)單的過(guò)程。

LTE終端開機(jī)之后它的首要任務(wù)就是找到網(wǎng)絡(luò)并和網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系，以獲得網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。由于基站千千萬(wàn)，要找到最適合距離當(dāng)前設(shè)備的信號(hào)，是需要一些“技巧”的。

首先終端會(huì)進(jìn)行PLMN選擇，這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是先確定小區(qū)（之前的文章中提到小區(qū)的概念，基站的一個(gè)扇區(qū)被稱為一個(gè)小區(qū)，LTE的一個(gè)小區(qū)包含小區(qū)ID、PCI、中心頻段，主頻、TAC等諸多信息）的大概位置，通過(guò)MCC、NCC、TAC等關(guān)鍵信息的判斷，先鎖定需要駐留小區(qū)的大體方位及相關(guān)信息。

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接著就是需要小區(qū)搜索了，小區(qū)搜索的主要目的有：

與小區(qū)取得頻率和符號(hào)同步（下行同步）

獲取系統(tǒng)幀timing，即下行幀的起始位置

確定小區(qū)的PCI（Physical-layer Cell Identity）

這個(gè)步驟是終端在獲取周邊基站信號(hào)的大概位置之后，需要通過(guò)一系列操作來(lái)確定一個(gè)信號(hào)最好的小區(qū)作為駐留小區(qū)，駐留成功，就意味著你的手機(jī)可以正常上網(wǎng)了。

除了搜索小區(qū)之外，為了支持移動(dòng)性（保證你在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也能享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)），終端還將不停地搜索鄰小區(qū)、取得同步并估計(jì)該小區(qū)信號(hào)的接收質(zhì)量（RSRP），從而決定是否進(jìn)行小區(qū)重選（當(dāng)終端處于RRC_IDLE態(tài)）。

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在這里需要注意的是，終端開機(jī)時(shí)是并不知道小區(qū)系統(tǒng)帶寬的大小的，它只知道自己支持的頻帶和帶寬。因此終端將在可能存在LTE小區(qū)的幾個(gè)中心頻點(diǎn)上接收信號(hào)（PSS，主同步信號(hào)），以接收信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷這個(gè)頻點(diǎn)周圍是否可能存在小區(qū)，如果終端保存了上次關(guān)機(jī)時(shí)的頻點(diǎn)和運(yùn)營(yíng)商信息，那么終端開機(jī)后會(huì)先在上次駐留的小區(qū)上嘗試，如果發(fā)現(xiàn)了相匹配的信息，則直接進(jìn)行小區(qū)駐留；要是沒有發(fā)現(xiàn)匹配信息，那么終端就需要在劃分給LTE系統(tǒng)的頻帶范圍做全頻段掃描，發(fā)現(xiàn)信號(hào)較強(qiáng)的頻點(diǎn)去嘗試。

這個(gè)不斷嘗試的過(guò)程，就是我們說(shuō)的小區(qū)搜索，這個(gè)過(guò)程就是為了讓手機(jī)能快速找到可駐留小區(qū)，并及時(shí)的連上網(wǎng)絡(luò)。

到這里，LTE終端總算是正常開機(jī)并能夠上網(wǎng)了，那么我們?cè)谑褂檬謾C(jī)的過(guò)程中，其與基站的“互動(dòng)”是怎么樣的呢？

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重選與切換

當(dāng)你開車或坐車時(shí)，盡管你的手機(jī)就靜靜在躺在那里，但并不意味著你的手機(jī)就沒有工作。事實(shí)上，只要你的手機(jī)處于開機(jī)狀態(tài)，即便不開流量開關(guān)，它也沒閑著，反而在一直努力工作中。

重選與切換，筆者在之前的文章中簡(jiǎn)單的提過(guò)，當(dāng)你的手機(jī)空閑狀態(tài)（RRC_IDLE）時(shí)發(fā)生的小區(qū)信息的改變，我們稱之為重選；當(dāng)你的手機(jī)處于連接狀態(tài)（RRC_CONNECTED）時(shí)，發(fā)生的小區(qū)信息的改變，我們稱之為切換。

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我們先來(lái)看重選。

LTE小區(qū)重選（cell reselection）指終端在空閑模式下通過(guò)監(jiān)測(cè)鄰區(qū)和當(dāng)前小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量以選擇一個(gè)最好的小區(qū)提供服務(wù)信號(hào)的過(guò)程。當(dāng)中還會(huì)涉及到S準(zhǔn)則重選判決準(zhǔn)則，我們按下不提。

重選我們可以理解為，只要周圍存在滿足要求的小區(qū)，那么你的手機(jī)就會(huì)自動(dòng)重選到信號(hào)更好的那個(gè)小區(qū)上，這個(gè)過(guò)程不需要核心網(wǎng)參與。如果我們的手機(jī)處于上網(wǎng)狀態(tài)，那么跟基站的“互動(dòng)”是什么樣的呢？

在此之前，需要簡(jiǎn)單的介紹一下切換的基本概念——切換的過(guò)程分為切換測(cè)量測(cè)量、切換判決、切換執(zhí)行三個(gè)階段。如果是同一個(gè)基站內(nèi)切換，也就是信號(hào)切出、接入都是同一個(gè)基站下的不同小區(qū)，那么切換過(guò)程就很簡(jiǎn)單，整個(gè)過(guò)程不需要核心網(wǎng)的參與，源小區(qū)和目標(biāo)小區(qū)的資源信息都在eNodeB中進(jìn)行，沒有eNodeB間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，也不存在終端的隨機(jī)接入，整體流程大體如下：

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UE：在嗎，兄弟，Cell-1信號(hào)有點(diǎn)弱，我想切換到Cell-2（MS，測(cè)量報(bào)告過(guò)程）

eNodeB：等等我看看啊，（仔細(xì)審查，滿足條件），Cell-2，你準(zhǔn)備一下，UE要向你那邊切換了。

eNodeB：UE，我給你發(fā)了一個(gè)RRC連接重配置消息，準(zhǔn)備準(zhǔn)備，要切換了

UE：收到，切換完成，RRC連接重配置完成消息已反饋給你，請(qǐng)查收。

eNodeB：好的收到，你把源小區(qū)資源釋放，然后待在Cell-2就好了

UE：好的。

Cell-2：我已收到UE

站內(nèi)切換是LTE切換中最簡(jiǎn)單的一種，除了站內(nèi)切換，站間切換也是很常見的，如果遇到不同制式的網(wǎng)絡(luò)終端還將進(jìn)行系統(tǒng)間切換等。

當(dāng)UE從一個(gè)eNodeB的小區(qū)切換的另一個(gè)eNodeB的小區(qū)時(shí)，兩個(gè)eNodeB會(huì)通過(guò)X2口接發(fā)生一系列的信令交互配合切換成。具體如下

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UE：兄弟在嗎，我想切換到另一個(gè)eNodeB的小區(qū)，你讓目標(biāo)eNodeB準(zhǔn)備準(zhǔn)備（切換請(qǐng)求，并請(qǐng)求在目標(biāo)端建立與MME之間的信令承載）

MME：行，我看看啊，可以切換，目標(biāo)eNodeB你準(zhǔn)備準(zhǔn)備吧

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目標(biāo)eNodeB：好的

源eNodeB：好的，我也準(zhǔn)備準(zhǔn)備，我定個(gè)時(shí)（設(shè)置定時(shí)器，等待目標(biāo)端響應(yīng)）

源eNodeB：兄弟，我這邊準(zhǔn)備切換了（發(fā)起切換請(qǐng)求）

目標(biāo)eNodeB：收到了兄弟，你可以切換

源eNodeB：好的，我先把我之前的定時(shí)關(guān)了，再定個(gè)時(shí)（終止切換準(zhǔn)備流程）

目標(biāo)eNodeB：我這邊一切正常（反饋HANDOVER PREPARATION FAILURE）

MME：好了，UE切換過(guò)去了

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源eNodeB：收到

目標(biāo)eNodeB：收到那就趕緊把你那邊的資源釋放了

源eNodeB：好的，已釋放

UE：合作愉快…兄弟在嗎（下個(gè)輪回）…

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真實(shí)的切換過(guò)程涉及到的信令、節(jié)點(diǎn)其實(shí)是相當(dāng)多的，為了方便理解，我們可以將終端、基站側(cè)及核心網(wǎng)看做三個(gè)部門，當(dāng)有業(yè)務(wù)連接時(shí)需要相互報(bào)備，類似于我們申請(qǐng)報(bào)銷時(shí)需要上報(bào)你的領(lǐng)導(dǎo)，你的領(lǐng)導(dǎo)初步審批與你進(jìn)行溝通確認(rèn)，再由你的領(lǐng)導(dǎo)與他的領(lǐng)導(dǎo)確認(rèn)，最后由財(cái)務(wù)部統(tǒng)一審批、撥款。

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運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)比較復(fù)雜的東西，但網(wǎng)絡(luò)也是一個(gè)很有意思的事情。如果各位對(duì)LTE或者5G有興趣的話，咱們可以下篇文章再聊聊其他的知識(shí)點(diǎn)，比如，你知道的投訴的真實(shí)流程是什么呢？投訴處理速度跟你的客戶星級(jí)有沒有直接關(guān)系呢，又或者為什么運(yùn)營(yíng)商或者設(shè)備商都喜歡將網(wǎng)速標(biāo)注為Mbps而不是MB/S呢？

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參考資料：

《LTE的基本原理》

《TD-LTE信令流程詳解》

《LTE網(wǎng)規(guī)網(wǎng)優(yōu)基礎(chǔ)知識(shí)問答匯總》

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