网络基础学习小结

一、网络基础

（一）系统架构

1. 通信技术：无线通信（移动通信）：4G通信/5G通信；有线通信

2. 网络优化：为更好地使用网络而进行优化，空口很好的接入使用

3. （通信）系统：信源-信道-信宿（1876年贝尔发明的电话机）

3G：2005

4G：2007（别名：LET，Long Term Evolution，长期演进）

5G：2018（别名：NR，NewRadio，指的是5G的无线空口技术）

1. 基站（eNodeB/gNodeB）：手机和基站通信，既是信源又是信宿
2. 组成：底下机房（装着一个个BBU）；上面天线（用于室外通信的一般都是板状天线，板面向外是正面，向内的是背面，朝向决定发送的位置）
3. 网元（网络元素）：

（1）基站：（4G：eNodeB，简写：eNB；5G：gNodeB，简写：gNB）

（2）小区：又叫扇区，cell，（天线是一个个小区，基站包含小区，小区是基站的一部分）

（3）终端：Ue

这三个网元的组成叫作接入网：4G的接入网（E-UTRAN）；5G的接入网（NG-RAN）

1. 小区的硬件组成：

BBU：核心，控制着一个个RRU

（1）4G时代：

基站：BBU+RRU+天线

小区：天线+RRU

馈线：两者连接部分（天线和RRU连接的线）

（2）5G时代：

基站：BBU+RRU

AAU（小区）：RRU和BBU合二为一

光纤：RRU和BBU连接的线

光模块：两者连接点

载扇/载波/载频：小区覆盖的区域

（一个4G的小区同时和40个以下终端通信没有问题；手机选择的是信号最好的通信而不是最近的小区）

1. 信道：

空中接口（空口/UU口->也是信道，双向的）：把两个网元接起来，没有实际物体，逻辑上的连接

（1）手机往基站传（上行空口）

（2）基站往手机传（下行空口）

（手机右上角的格子显示的是下行的信道）

1. 信号的传递过程：

主叫~（空口上行）~基站1~（有线空口）~基站2~（空口下行）~被叫

（1）接入网：手机和基站连接的空中接口（网络优化关注的部分）

（2）传输网：有线接口

（3）核心网：传输网的大脑位（重要）

 

（二）信号处理

1. 信号：无线通信的信号就是电磁波，想象为“看不见的光”，借助信号传输消息

信号的时间：振动的周期（s=1000ms）

信号的频率：振动的快慢（频率=次数/时间 HZ）~一秒振动的次数

 

例：耶梨和螺肉：同频干扰，不同频不干扰（电磁波最重要的特点）

1. 频分多址（条件：多频）：用频率区分多个地址（小区区分不同的用户，用户区分不同小区）
2. 模拟信号到数字信号的转换步骤：

（1）采样：

以同等间隔来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号

（2）量化：

把抽取的样值变换为最接近的数字值，表示抽取样值的大小

（3）编码（信源编码，信道编码）：

把量化的数值用一组二进制的数码来表示

信源编码：将模拟信号转化为数字信号;对数据进行压缩

信道编码：添加一定的校验位，来提高码自身的纠错能力的手段

（4）调制：

打包装载的过程，把数字信号镶嵌到电磁波上的过程

1. 信道编码：

（1）检错：加一个二进制码，进行检错，例如把0改成00

（2）纠错：加两个二进制码，进行纠错，例如把0改成000，通过错的概率进行纠错

（3）冗余编码：加的冗余编码越多，抗干扰能力越强（但是不是加越多越好，太多冗余编码解码的速率会变慢），根据外界的干扰情况自适应:

无线环境（好）~干扰（小）~冗余编码（少）~速率（大）

 ~抗误码能力（弱）

（在手机通信之前，会先判断无线环境（干扰）好坏选择冗余编码的多少，从而提高速率)

（4）混合自动重传（HARQ）（上行和下行都有）：

信道编码的前提下，无线环境的恶化导致还是出现了错，所以要求重新在传一次。用户收到错误信息会给基站发送NACK，直到信息正确，也就是基站收到用户发来的ACK信息

（5）一个单位的电磁波：时间一样，相位（起始位）可以不同。根据不同需求，可以分出无数种电磁波。

5. 4种调制方式：

（1）QPSK：2个符号，区分了4种不同的二进制（00 01 10 11）

（2）16QAM：4个符号，区分了16种不同的二进制（电磁波）

（3）64QAM：6个符号，区分64种不同的二进制（电磁波）

（4）256QAM：8个符号，区分256种不同的二进制（电磁波）

LTE（4G含有）：（1）、（2）、（3）

NR（5G含有）：（1）、（2）、（3）、（4）

1. 效率（速度）：直接比较二进制（电磁波）种类多少来判断效率

高阶调制方式快，但是抗干扰能力弱，因为种类太多区分容易混淆出错：

无线环境（好）~干扰（小）~调制方式（高阶）~速率（大）

 ~抗误码能力（弱）

 

（调制方式和编码方式是根据无线环境自适应的）

（三）基本概念

 

1. 速率：1s内可传输的数据量

1Byte（比特）= 8bit（字节）

1B/s = 8bit/s = 8bps

字节：KB  MB  GB

比特：Kbit  Mbit  Gbit

速率峰值：

4G   下行：100mbps  上行：50mbps

5G   下行：1.6Gbps   上行：200mbps

 

1. 带宽：用于传输信息的一段电磁波的集合；带宽越大，速率越快

频段：频率的集合产生频段

（1）最大带宽：

4G   20MHZ

5G   100MHZ

 

 

 

 

上行和下行的带宽是相同的，4G小区的带宽也就是20MHZ

（2）频分多址：频率（频段）相同干扰，不同不干扰；把信道频带分割为若干更窄的互不相交的频带（称为子频带），把每个子频带分给一个用户专用（称为地址）；不是唯一的方式，最彻底和最好的规避方式。（是根据频段的不同进行的）

 

（3）码分多址：码分多址是指利用码序列相关性实现的多址通信；码分多址(CDMA)的基本思想是靠不同的地址码来区分的地址。每个配有不同的地址码，用户所发射的载波(为同一载波)既受基带数字信号调制，又受地址码调制。

（4）同频组网（4G/5G都有）：不同覆盖，有重叠部分；1.节约频率资源  2.满足覆盖需求

（5）异频组网（仅4G有）：同覆盖（完全）；1.消耗频率资源  2.满足容量需求

 

1. 信号接受功率（RSRP、电频、强度、电平）

单位：dbm（分贝毫瓦）

发送的强度和接受到的不一致，中间有很多的干扰和磨损。

4G    -40dbm ~ -140dbm  （>=-95dbm比较好）

5G    -40dbm ~ -156dbm

 

dbm和mw毫瓦的换算关系

 

 

 

 

 

 

 

换算关系：

（1）0dbm = 1mw

（2）+10dbm = *10mw

（3）-10dbm = /10mw

（4）+3dbm = *2mw

（5）-3dbm = /2mw

1. 干扰：interference/噪声：noise（和电平的单位一样（dbm），和电平反向作用）

 

干扰的可能：系统内的干扰；系统外的干扰；硬件设备的问题

1. 信号接受质量（信噪比、载干比、信干燥比）：SINR

 

写成除法，实际运算减法（相对值是db分贝（增加了、减少了），绝对值是dbm

1. 香农定理

C：速率  B：带宽  S：RSRP服  N：RSRP邻/其他的外部干扰

（四）无线影响

如何提升速率->如何提升SINR->提高服降低邻

1. 大尺度效应：

（1）路径传播损耗：电磁波传播距离衰减引起的路径损耗

（2）阴影损耗：有阻挡导致的消耗

宏站（室外）：由于楼梯高山的的阻挡（高度或者说是选址的问题）

深度覆盖不足（室内）：可以建设室内分布（室分）；虚拟天线（喷洒式）；建设微站

1. 小尺度效应：

（1）多径效应：

4G：循环前缀CP

5G：依赖于多径效应（是正面影响）

（2）多普勒效应：

影响情况：高速、高铁

解决：建设高铁专网；设置超高速小区