“走进通信：4G手机跟基站是如何“交流”的”

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【科技在线】

科学技术进步的直接体现是，更多的东西开始简单化、扁平化，能够一步到位的事件，决不能二步分解来做。 就我们日常生活中经常采用的手机而言，拨号通话、网络连接等操作，只要动手就可以了； 但是，隐藏在手指下的是通信技术进步的直接体现。 今天，我将简单谈谈在lte时代手机和基站是如何交流的。 (本文以tdd-lte互联网为例进行证明。

lte的互联网体系结构

在这之前，让我们先了解一下lte的互联网体系结构。 lte的互联网架构优势是全ip、扁平化，整个td-lte系统是核心网( epc，演进数据包核心)、接入网) enodeb )、客户端设备) ue。

这张图我见过大家好几次，lte互联网体系结构保持原样，普通客户一看就知道一点。 与umts相比，由于nodeb和rnc融合到了网络元素enodeb中，td-lte的iub接口变少了。 x2接口类似于iur接口，而s1接口类似于iu接口。 这些接口可以理解为两个模块之间的新闻交流渠道。

我们通常把epc以外的部分称为e-utran (进化的umts陆地无线接入网)。 也就是说，lte中的移动通信无线网络也可以将这一部分称为无线端。 手机和基站的业务交流在这里进行，通过epc的合作解决，共同进行一次又一次的手机业务。

这里需要知道一些专业术语的名称。

由EPC:Mme、s-gw、p-gw构成的核心网络

enodeb :网元，我们可以把它理解为基站；

mme :负责信令解决部分

s-gw :负责本地互联网客户数据解决部分

p-gw :负责解决客户的数据包和其他互联网

s1接口: enodeb和epc之间的接口，可以理解为连接通道(下同) )

x2接口: enodeb之间的接口

uu接口: enodeb和ue之间的接口

enodeb和epc之间的业务负责人不同。 具体情况如下图所示，在此不做详细介绍。

在了解了lte互联网架构和各个系统构成之后，我们来谈谈手机是如何与基站进行交流的吧。

在此，我们将介绍接通手机电源的加入流程，以及空空闲状态、业务状态和nodeb与epc之间的沟通流程，即重新选择和切换这两个业务流程。 这两个业务流程比较简单容易理解。 其他业务连接在本文中不做介绍，但如果有“lte基本原理”、“lte信令详细信息”等有趣的东西可以浏览相关资料。

访问网络

重新打开我们的手机后，sim卡的标志显示需要一段时间。 也就是说，整个lte终端开机加入的过程只有几秒钟，对客户来说，简单的手机信号标志会从x变为正常显示，但这简单的背面却有一个不简单的过程。

接通lte终端电源后，主要任务是找到互联网，与互联网取得联系，获得互联网服务。 由于基站成千上万，要从现有设备中找到合适的信号，需要一点妙招。

首先终端进行plmn的选择，这个过程实际上首先是小区(虽然在以前的复制中叙述了小区的概念，但基站的一个扇区被称为一个小区，lte的一个小区包含小区id、pci、中心频带、主频、tac等很多新闻)

接下来需要进行小区搜索。 小区搜索的主要目的如下。

使小区、频率和码元同步(下行同步) )。

取得系统帧定时、即下行帧的开始位置

明确单元格的物理层标识( PCI )

这一步意味着终端获得周边基站信号的大致位置后，需要通过一系列操作明确信号好的小区为常驻小区，一旦常驻成功，你的手机就可以正常上网。

除了小区搜索之外，终端为了支持移动性，总是搜索相邻小区，取得同步，估计该小区信号的接收质量( rsrp )，决定是否进行小区的重新选择(如果终端处于rrc_idle状态)。

这里需要注意的是，接通终端电源时，不知道小区系统的带宽大小，只知道自己支持的带宽和带宽。 该终端以可能存在lte小区的几个中心频率接收信号( pss、主同步信号)，以接收信号强度评价小区是否可能存在于该频率附近，如果终端上残留有上次切断电源时的频率和载波新闻，则终端的 如果没有发现一致的新闻，终端需要在分配给lte系统的频带范围内进行全频带扫描，发现信号强的频率进行尝试。

这个试错的过程就是我们所说的小区搜索。 这个过程是为了让手机很快找到可以驻留的小区，很快就可以连接到互联网。

到这里，lte终端终于可以正常开机上网了。 那么，在采用手机的过程中，与基站的互动情况如何呢？

重新选择和切换

开车或坐车时，手机安静地躺着，但并不意味着手机没有工作。 其实，只要你的手机接通电源，不打开流量开关也没时间，反而在努力工作。

重新选择和切换，正如笔者在之前的文案中简单提到的，你的手机空处于空闲状态( rrc_idle )时发生的小区新闻变化称为重新选择。 你的手机处于连接状态( rrc_connected )时，发生的小区新闻变化称为切换。

首先重视选择吧。

lte小区重选是指终端在/(/k0/)空闲模式下监视附近地区和当前小区的信号质量，选择好的小区提供服务信号的过程。 其中包括但不提及s标准的补选判决标准。

所谓重新选择，就是只要周围有符合要求的小区，你的手机就会自动重新选择为信号好的小区。 这个过程不需要核心网的参与。 如果我们的手机连接了互联网，和基站的交互会是什么样的呢？

在此之前，需要简要介绍切换的基本概念切换的过程。 分为切换测量、切换判决、切换执行三个阶段。 如果同一基站内的切换，即信号的提取、访问是同一基站下属的不同小区，则切换的过程很简单，整个过程不需要核心网的参与，源小区和目标小区的资源新闻都在enodeb进行

ue :在吗，兄弟，cell-1信号有点弱，我想切换到cell-1 (毫秒，测量报告流程)

enodeb :让我看一下。 ()仔细检查符合条件)、cell-2、请准备。 ue切换到那边。

enodeb:ue，我发送了重新配置rrc连接的消息。 准备好了。 切换

ue :收到了。 切换完毕。 rrc连接重新配置完成。 请查收。

enodeb :是的，收到了。 请先释放源单元格资源，然后再在cell-2上

ue :好的。

cell-2 :收到了UE

驻地切换在lte切换中很简单，不仅常见于驻地切换，也常见于驻地切换。 遇到不同方式的互联网终端时，还会进行系统间切换等。

当ue从一个enodeb小区切换到另一个enodeb小区时，两个enodeb通过x2接口进行一系列信令交互切换。 具体如下所述

ue :你有兄弟姐妹吗？ 我想切换到其他enodeb单元格，请让目标enodeb做好准备。 (请切换请求，在目标端建立与mme的信令承载。 ）

mme :很好。 让我看看。 可以切换。 请准备目标电子节点

目标电子节点:是

来源enodeb :是的，我也准备一下。 我决定时间。 (设置计时器，等待目标方的响应。 ）

来源enodeb :兄弟，这边准备切换了((开始切换请求) ) )。

目标enodeb :收到了兄弟。 请切换

来源enodeb :好的，我先关闭我前面的定时，再决定时间(结束切换准备过程) )。

目标enodeb :这里一切正常(反馈给handover preparation failure ) )。

ME :太好了。 ue已切换

来源enodeb :收到

目标enodeb :收到它后，马上释放那边的资源

来源enodeb :是的，已经发行了

ue :有合作愉快的兄弟吗？ (下一个轮回)

实际切换过程涉及的信令、节点其实相当多，为了便于理解，可以将终端、基站端以及核心网看成三个部门，有业务连接时，需要相互报告。 类似于我们申请清算时需要向你的领导报告。 你的领导将进行初步批准和你的信息表达确认，再由你的领导和他的领导确认，然后财务部统一批准，拨款。

总结:

运营商互联网本身是比较多和复杂的东西，但互联网也是有趣的事件。 如果大家对lte和5g感兴趣的话，我们在下一篇文案中谈谈其他知识点吧。 例如，你知道的投诉的真正流程是什么吗？ 投诉的解决速度和你顾客的星级有直接关系吗？ 或者说，为什么运营商和设备公司喜欢把互联网的速度表示为mbps而不是mb/s呢？