我相信很多人都想过为什么我们的手机可以打电话和上网。他为什么能借我几千英里外拨的电话？我的声音能清楚地传到他的耳朵里。在这个小手机里，我们可以浏览世界上所有的信息。这到底是怎么发生的？
这实际上是由于蜂窝移动通信网络的发展。今天，让我们来谈谈我们的手机如何通过蜂窝移动通信网络进行通话和上网。
蜂窝移动通信网络的诞生史移动通信的发展历史可以追溯到19世纪。1864年，年轻的英国物理学家麦克斯韦在研究当时发现的电磁现象的基础上，建立了麦克斯韦的电磁理论，并预言了电磁波的存在；1888年，年轻的德国物理学家赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在。
1901年12月，马可尼他决定用他的传输系统来证明无线电波不受地球表面弯曲的影响，这是无线电波第一次通过地球康沃尔波特·休和纽芬兰圣约翰和大西洋之间的距离是2100英里。马可尼的实验将世界带入了无线电通信的新时代。
1928年，美国普渡大学的学生发明了工作频率为2MHz的超外差同步无线电接收器，并很快在底特律警察局投入使用，这是世界上第一个能够有效工作的移动通信系统，它标志着人类进入了移动通信时代。
20世纪30年代初，第一部电影调幅标准的双向移动通信系统已在新泽西州警察局投入使用，但振幅调制是一种电信号，它会从声音的高度变化到振幅。传输距离长，但受天气因素影响较大。由于信道衰落，模拟调幅会产生额外的调幅，造成失真，在传输过程中也容易被窃听。
到了20世纪30年代末，第一部电影调频标准移动通信系统诞生了。调频是一种调制方法，根据所需传输信号的变化规律，使载波的瞬时频率发生变化。调频比调幅具有更强的抗干扰能力和更长的传输距离，但对障碍物的穿透能力较弱。
调幅和调频的区别
1946年，贝尔实验室MTS系统（移动电话系统）在美国圣路易斯成功测试。起初，它只提供3个频道，然后升级到32个频道。到20世纪50年代，欧洲一些国家成功地开发了移动电话系统，实现了固定电话运营商和移动电话运营商之间的互通，电话传输由运营商完成。
电话接通后，人们会告诉接线员他们想打什么电话，接线员会帮你转接。通话结束后，切断电话并手动计算费用。
除了打电话的过程复杂外，携带起来也很不方便。电话连接系统重达数十公斤，只能安装在汽车行李箱中。
电话服务终端
后来，贝尔实验室在1964年基于MTS开发了一种改进的移动公用电话系统。IMTS仍然属于第0代VHF/UHF无线电系统，该系统采用模拟FM调制。
IMTS最初拥有蜂窝移动通信技术的概念，采用大面积系统，是一个全双工系统（当数据传输和接收通过两条不同的传输线分流和传输时，通信双方可以同时进行传输和接收操作），覆盖半径约40~60英里，取消人工接线模式，实现了与公用电话网（PSTN）的自动拨号互联。
20世纪70年代中期，随着民用移动通信用户数量的增加和业务范围的扩大，有限的频谱供应与日益增长的可用信道数量需求之间的矛盾日益尖锐。
因此，1978年，贝尔实验室开发了先进的移动电话服务（songZuying）系统，这是第一个真正具有随时随地通信能力的大容量蜂窝移动通信系统。
AMPS采用的频率复用技术可以保证移动终端在整个业务覆盖范围内自动接入公用电话网，具有更大的容量和更好的语音质量，很好地解决了公共移动通信系统面临的大容量需求与频谱资源有限的矛盾。
可以说，与最早的移动通信系统相比，第一代公共移动通信系统虽然仍采用以调频为主的模拟调制传输方式，但其蜂窝结构和自动切换机制相对完善。
它也被称为模拟频分双工（FDD）系统。这标志着蜂窝移动通信系统的诞生，即1G时代的到来，它的诞生也催生了世界上第一部手机的诞生。
摩托罗拉是世界上第一款商用手机
这无疑是人类历史上最伟大的发明之一。生活在21世纪，我们无法摆脱蜂窝移动通信系统。它已经成为我们生活的一部分。
蜂窝移动通信网的工作原理首先，我们可以将蜂窝移动通信网络分为两个阶段。第一阶段是模拟蜂窝移动电话通信系统。第二阶段是从2G开始的数字蜂窝移动电话通信系统。这里我们主要讨论数字蜂窝移动电话通信系统。
每次我们打电话或发短信，都离不开身后庞大的移动通信网络的支持。这个通讯网络首先是由无数基站你想发送的文本、图片、声音和视频首先通过无线电波发送到离你最近的基站，然后通过各种网络节点发送到离对方最近的基站，然后由基站通过无线电波发送到对方的手机。
基站之间有无数的通信设施，如光缆、基站控制器、交换中心等。所有这些设备构成了一个巨大的通信网络。
正是这个庞大的通信网络连接着世界各地的移动用户。
在最早的GSM系统规范中，4通常用于无线网络规划×3频率复用模式，即4个基站区域（每个基站分为3个120°扇区小区或60°三叶草形小区），12个扇区为一个小区组，即一个集群。
因为每个细胞都是六角形的，彼此相邻，所以从整体上看，它看起来像蜂窝，所以人们称之为“蜂窝”网络。因此，我们将使用多个蜂窝小区覆盖整个服务区域。大、中容量移动电话系统称为蜂窝移动电话系统，简称蜂窝移动电话。
当你用手机打电话时，你可以跨越多个小区。此时，任何基站（或蜂窝）覆盖不足都会导致通话中断或通话质量差。
蜂窝网络主要由以下三部分组成：移动台、基站子系统和网络子系统。移动台是我们的网络终端设备，如手机或一些蜂窝式工控设备。
2G蜂窝网络的组成部分
基站子系统包括移动基站（大型铁塔）、无线收发设备、专用网络（通常为光纤）、数不清的数字设备等。
移动基站的核心是收发站，在基站控制器的控制下完成对基站的控制和通信无线信道实现移动通信信号收发机与移动平台之间的空中无线传输及相关控制功能。收发机可以解码并发送每个用户的无线信号。这样，用户就可以准确地接收对方发送的短信并拨打电话。
在整个蜂窝移动通信系统中，基站子系统是移动台与移动中心之间的桥梁，其地位极其重要。整个覆盖区域内的基站数量、基站在蜂窝小区中的位置以及基站子系统中相关组件的工作性能决定了整个蜂窝系统的通信质量。基站的选择和建设已经成为现代移动通信网络建设的重要组成部分。
基站子系统依靠传输连接网络中的各种设备，并在无线网络和有线网络之间构建转换器。传输是网络的枢纽。传输范围很广，包括铜线、微波、光纤和卫星通信。
随着通信技术的不断变化，网络子系统可以简单地概括为：接入网核心网络以及服务/应用网络。这四个部分具有统一的接口，并根据国际标准化组织3GPP定义的全球统一标准相互连接。
接入网是由手机和基站组成的网络。我们把手机和基站之间的接口称为空中接口（Uu）。移动电话通过空中接口与基站相连。基站连接多部手机，从手机收集数据和语音信息，并将其传输到核心网络。
2G、3G和4G无线接入网络结构
核心网络是网络的核心，也是网络中最关键的部分。所有数据都存储在这里，并在这里完成计费。我们用智能手机打电话、上网、发短信、微信聊天、看视频等，这些都叫做服务，每项服务都是由不同的服务网络提供的。
所以整个过程很简单。总而言之，当我们打电话时，基站接收到你的传输频率，然后它可以解码并通过收发器发送每个用户的无线信号。当我们上网时，接入网将通过接入网汇聚到基站，然后通过核心网向您提供服务。
完整的蜂窝移动通信网络结构图
蜂窝移动通信网络的迭代我们用手机打电话、发短信和上网。这些信息通过无线信道传输。不同的通信技术采用不同的信息编解码技术和无线电频率。1978年以来，第一代蜂窝移动网络系统提出，蜂窝移动通信网络已经发展了40年，升级了5次。
例如，正如我们刚才所说，1g仿真时代存在许多技术和制度上的限制，例如没有统一的标准、业务量小、质量差、交付完整性差、没有加密和速度低。
为了解决第一代蜂窝移动通信系统的技术缺陷，20世纪90年代出现了采用数字调制技术的第二代蜂窝移动通信系统（也称为2G系统）。它主要使用工作在900/1800MHz频段的GSM移动通信网络和工作在800/1900MHz频段的s-95cdma系统网络提供的语音和数据服务。主要方案是GSM和CDMA。
随着数据业务（尤其是多媒体业务）需求的增加，2G系统在系统容量和频谱效率方面的局限性越来越明显。
2000年5月，国际电信联盟正式宣布了第三代移动通信标准。它主要使用第三代移动通信网络提供语音、数据、视频和图像服务，包括第二代蜂窝移动通信系统可以提供的所有服务类型。
2G/3G无线接入网架构图
3G是高速IP数据网络的时代。自这一代人以来，互联网技术一直在使用。各种数据通过移动互联网高速传输，如音频、视频、各种多媒体文件等。移动互联网的速度显著提高，移动高速互联网接入已成为现实。主要方案包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000。
第四代蜂窝移动通信系统又称4G系统，是集3G和WLAN于一体的技术产品，可以传输高质量的视频图像，图像传输质量可与高清电视媲美。它是一个真正的宽带、大容量高速蜂窝系统，支持交互式多媒体服务、高质量图像、3D动画和宽带互联网接入。
4G时代的核心技术是OFDM，它具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力。它的传输速度为每秒1万次，是手机数据传输速率的1万倍，是拨号网络的200倍，是3G手机的50倍。
如果3G能为人们提供高速无线通信环境，那么4G通信就是一条没有电缆的信息高速公路。这个新网络可以让电话用户连接无线和三维虚拟现实。4G通信给人们带来了真正的通信自由，彻底改变了人们的生活方式甚至社会形态。4G包括TD-LTE和fddLTE。
应该指出的是，由于现有的LTE网络不能承载语音服务，只能承载数据服务，因此系统在拨打电话时会退回到2G网络。随着2G网络开始停止服务，运营商开始大规模推广volte功能。
2017年12月21日，在国际电信标准组织3GPPran第78次全体会议上，5GNR的第一个版本被正式冻结并发布。2018年6月14日，3GPP全体会议通过冻结第五代移动通信技术标准的独立组网功能，标志着全球5g标准第一个完整版本的正式发布。
5g标准独立网络功能的冻结5GNR凭借独立部署的能力，它也带来了新的架构，这意味着5g已经完成了第一阶段的全功能标准化，标志着5g技术的正式到来。
与4G相比，5g增加了高速、无处不在、低功耗和低延迟的特性，因此具有超大网络容量，提供1000亿台设备的连接容量，满足物联网的通信需求。目前，5g时代定义了以下三种应用场景：
eMBB：加强移动宽带，顾名思义，是针对大容量移动宽带服务；
Urllc：超高可靠性、超低延迟通信，如无人驾驶等服务（3G响应500ms，4G响应50ms，5g需要0.5ms）；
mMTC：大连对接物联网，瞄准大规模物联网业务；
2020年，我们的5g网络覆盖将逐步扩展到一线城市，5g时代就在我们面前。
可以说我们的手机可以打电话和上网。除了蜂窝移动通信网络的发明，我们还应该感谢在幕后提供24小时服务、在幕后维护和维修整个系统的工程师。它确保了我们正常的通话和互联网服务。
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