移动终端访问互联网时socket的传输过程详解

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-08-17 14:23 82阅读 0赞

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## 2G, 3G, 4G 制式各自是如何访问互联网资源的？TCP/IP协议栈是手机操作系统实现的还是基站实现的？ ##

一个很庞大的问题，简单说说吧。

*  其实可以把2G、3G、LTE这些个网络简单的看作是传输网络，通俗的说就像是快递公司，别人寄给你包裹（IP数据报文），或者是你把包裹寄出去，包裹里是什么东西由寄件人和发件人来决定。快递公司负责将包裹封装，分门别类，然后通过各种运输方式将包裹投送出去，并且需要保障包裹的完好性和准确性，最终投送到收件人手中。但是收件人和寄件人并不需要知道快递公司的投送方式，只要在规定的时间内完好无缺的将包裹投送到就行了。同样的，快递公司也不管包裹里是什么，就负责送出去就是了（当然，现实中的快递公司对寄送物品的内容是有要求的）。TCP/IP协议栈生成的IP数据报文可以类比为包裹的内容，故而应该是由[手机][Link 1]（应用程序）以及外部网络来实现的。要注意的是这里的寄件人和收件人未必是一个个体（单部手机或者电脑），更多的可能是一家公司（比如服务器或者是某个网络）。关于移动通信网络是怎么连接互联网的，如果要简单的解释，以前的一篇回答可以参考：[手机是如何通过基站接入互联网的？ - 知乎用户的回答][-]。在这里我们可以再从协议栈的角度补充一点内容：
 *  在计算机网络和通信网络的协议栈中经常会用到OSI七层参考模型，简单来说这个参考模型就两个定义：一是进行工作分工，每一层管好每一层自己的事情，其它层的工作内容不需要去关注。二是下一层为上一层服务，同时上层控制着下层，每一层和上一层以及下一层都要有标准化的接口，只要接口标准没变，那即使上一层或者下一层的工作内容变了都不会影响到这一层，OSI七层参考模型的详细定义和各层具体功能等等可以百度维基谷歌（注意，这叫参考模型，意味着是一个理想化的模型，通信协议栈并不是都严格按照OSI七层结构来的）。而TCP/IP协议为四层结构，底层的L2数据链路层和L1物理层并没有定义，因此需要借助其他相关协议才能实现最终的通信功能。
    
    ![e116e28af75e14038a7098cac0ce0ab1.jpg][]
    
    这是一个在UMTS网络（WCDMA和TD-SCDMA）的RAN（Radio Access Network，无线接入网）中，IP数据报文在各层之中传输的一个过程（主要是用户面，还有一个是控制面，不过IP数据报文属于用户数据，放在用户面进行传输）。RAN的构成主要是两个，分别是散布各处的NodeB（基站）和在中心机房里的RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）。图中的PDCP子层、RLC子层、MAC子层构成L2（层2），在3GPP R99版本中由RNC负责，而到了R5（引入HSDPA技术）后，其中的MAC子层被下放至NodeB实现，底层的物理层（L1）则是由NodeB负责。当然了，我们的手机也需要有对应的L2和L1层，这样才能和RAN实现通信。这是一个在UMTS网络（WCDMA和TD-SCDMA）的RAN（Radio Access Network，无线接入网）中，IP数据报文在各层之中传输的一个过程（主要是用户面，还有一个是控制面，不过IP数据报文属于用户数据，放在用户面进行传输）。RAN的构成主要是两个，分别是散布各处的NodeB（基站）和在中心机房里的RNC（Radio Network Controller，无线网络控制器）。图中的PDCP子层、RLC子层、MAC子层构成L2（层2），在3GPP R99版本中由RNC负责，而到了R5（引入HSDPA技术）后，其中的MAC子层被下放至NodeB实现，底层的物理层（L1）则是由NodeB负责。当然了，我们的手机也需要有对应的L2和L1层，这样才能和RAN实现通信。
 *  传输的过程简单说就是手机发出给外部网络的IP数据报文或者是RAN从核心网PS域（Packet Switched，分组交换域）接收到的发往手机的IP数据报文在PDCP层中被压缩（目的在于提高效率），然后递交给RLC层进行分割、串接后放入RLC PDU（Protocol Data Unit，协议数据单元）中，接着再送往MAC层添加个MAC头字段变成MAC PDU发送到物理层，最后物理层需要添加CRC头、编码、交织，然后将这些数据转换成电磁波发射出去，RAN或者手机再通过同样的逆操作恢复出IP数据报文。如果是手机发往外部网络的IP报文需要由RAN传送至核心网PS域，同样的，外部网络发给手机的IP数据报文也是经由核心网PS域传送给RAN，再由RAN发给手机。RAN和PS域之间也需要通过一系列复杂的协议栈完成对IP数据报文的传输和还原，手机发送给外部网络的IP报文最后由PS域中的GGSN路由到其目的地址，GGSN也从外部网络接收发往手机的IP报文，并通过同样的方式发给RAN，再由RAN发给手机。关于RAN和核心网PS域是如何传输IP数据报文的内容略过，有兴趣的参考相应资料吧。
 *  这个过程有点像最开始提到的寄送包裹，将物品放入一个塑料袋中，塑料袋放入纸盒子里，纸盒子分门别类放到相应的篮子里，然后放上货车开始投送，到目的地后又同样的从车上卸货，将纸盒子拿出篮子，拆纸盒，拆塑料袋，还原最先的物品。
 *  PS：上图有个小瑕疵，RLC下一层应该是MAC层，不应该又是PDCP层，将就看吧。PS2：这是基于UMTS网络的，其实在GPRS和LTE中也是类似的传输过程，只是各层的名字可能不一样，或者是各层所在的网元不一样，比如LTE里的L1和L2乃至控制面的L3都是在基站中实现的。PS3：一些名词读起来可能会很生涩，具体解释可以百度维基谷歌，这里就不啰嗦了。

以上都只是个人的简单理解，可能会有错漏，敬请谅解。实际上基于IP的业务在2G、3G、LTE网络中的传输还有许多复杂的、细节性的东西，比如IP地址的分配和管理、控制面的协议栈、各个网元之间接口的协议栈、PS域的移动性管理、物理层的操作（比如如何将数据转换成电磁波）等等一大堆，实在感兴趣并且想要深入了解的可以参阅3GPP相关协议规范或者此方面的专业书籍。

[手机是如何通过基站接入互联网的？][Link 2]

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作者：ranger  
链接：http://www.zhihu.com/question/23989027/answer/33611749  
来源：知乎

*  比较早期的2G网络上网是通过CSD方式进行的，**但是CSD是基于电路交换的，在应对以IP封包为主的internet业务时并不高效，因此GSM在后续的演进中引入了GPRS技术**。  
    \&lt;img src="https://pic3.zhimg.com/73453064279570a0d6e108ab56807b56\_b.jpg" data-rawwidth="4128" data-rawheight="2322" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4128" data-original="https://pic3.zhimg.com/73453064279570a0d6e108ab56807b56\_r.jpg"\&gt;上图为GPRS网络的一个拓扑图，BTS是基站，分布在我们周围，BSC是基站控制器，主要放置于各地市运营商的中心机房中，BTS和BSC/PCU组成了无线接入网，其他网元则为核心网。注意看PCU、SGSN、GGSN这三个网元，它们是GPRS出现后才加上去的。PCU作用主要是把从基站传至BSC的数据中的分组业务数据单独剥离出来，然后传递给SGSN。SGSN可以简单的理解为一个大型的、多功能的交换机，负责鉴权、移动性管理、加密、计费、路由选择等等。GGSN则是网关设备，简单理解就像是一个“翻译家”，把internet上的“语言”翻译成SGSN能听懂的“语言”，同时也把SGSN的“语言”翻译成internet能听懂的“语言”，另外又像是一个“海关+国家安全部门”，控制着整个GPRS网络的对外出口，什么数据不能进，什么数据能进都由GGSN来把关。另外手机等终端需要上internet，就需要IP地址，IP地址也由GGSN来分配。上述的三个网元设备构成了划时代的核心网分组交换域（即PS域，原先只有CS电路交换域）。![73453064279570a0d6e108ab56807b56_b.jpg][]上图为GPRS网络的一个拓扑图，BTS是基站，分布在我们周围，BSC是基站控制器，主要放置于各地市运营商的中心机房中，BTS和BSC/PCU组成了无线接入网，其他网元则为核心网。注意看PCU、SGSN、GGSN这三个网元，它们是GPRS出现后才加上去的。PCU作用主要是把从基站传至BSC的数据中的分组业务数据单独剥离出来，然后传递给SGSN。SGSN可以简单的理解为一个大型的、多功能的交换机，负责鉴权、移动性管理、加密、计费、路由选择等等。GGSN则是网关设备，简单理解就像是一个“翻译家”，把internet上的“语言”翻译成SGSN能听懂的“语言”，同时也把SGSN的“语言”翻译成internet能听懂的“语言”，另外又像是一个“海关+国家安全部门”，控制着整个GPRS网络的对外出口，什么数据不能进，什么数据能进都由GGSN来把关。另外手机等终端需要上internet，就需要IP地址，IP地址也由GGSN来分配。上述的三个网元设备构成了划时代的核心网分组交换域（即PS域，原先只有CS电路交换域）。**手机从基站接入，传递数据给基站，然后基站传递给上层BSC，PCU从中剥离出分组业务数据，传递给SGSN，最后通过SGSN经由GGSN这个网关将数据汇入到茫茫internet中~**
 *  \&lt;img src="https://pic2.zhimg.com/9f4a27c7276d2ca7db7ac925643590d9\_b.jpg" data-rawwidth="4128" data-rawheight="2322" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4128" data-original="https://pic2.zhimg.com/9f4a27c7276d2ca7db7ac925643590d9\_r.jpg"\&gt;上图是CDMA2000的网络拓扑图，其中PCF、PDSN/FA、HA、AAA是在IS95后引入的，这点和GSM类似，早期都没考虑到internet业务，后来需要了才加上这些网元。PCF可以类比GPRS里的PCU，PDSN的功能则具备了SGSN和GGSN的大部分功能，AAA服务器则主要是用户身份认证/归属登记和鉴权计费等等功能。FA和HA设备现网应用比较少，就不说了。上述的几个网元也构成了CDMA2000网络的“PS域”。![9f4a27c7276d2ca7db7ac925643590d9_b.jpg][]上图是CDMA2000的网络拓扑图，其中PCF、PDSN/FA、HA、AAA是在IS95后引入的，这点和GSM类似，早期都没考虑到internet业务，后来需要了才加上这些网元。PCF可以类比GPRS里的PCU，PDSN的功能则具备了SGSN和GGSN的大部分功能，AAA服务器则主要是用户身份认证/归属登记和鉴权计费等等功能。FA和HA设备现网应用比较少，就不说了。上述的几个网元也构成了CDMA2000网络的“PS域”。  
    
 *  到了3G时代，其实整个网络架构也并没有太大的变化。\&lt;img src="https://pic1.zhimg.com/9364526de320895291589abdee21eac8\_b.jpg" data-rawwidth="1351" data-rawheight="550" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="1351" data-original="https://pic1.zhimg.com/9364526de320895291589abdee21eac8\_r.jpg"\&gt;上图是WCDMA早期版本的网络结构图，NodeB即基站，RNC相当于原来GSM中BSC+PCU两个的集合。所以可以看到整个架构和GPRS时代没什么不同，核心网分组域也还是SGSN和GGSN这两个网元。而CDMA2000 1x EVDO的整体架构也和原来的CDMA2000 1x是一样的。所以3G更多的是在无线接入网的技术方面做修改，核心网方面动得并不大。但是在后续演进中，3GPP组织也不断对核心网做出改变，包括但不限于R4版本中，电路域（CS）的软交换（把图中MSC拆为MSC-server和MGW，实现信令和业务承载分离）以及R5和后续版本中提出核心网全IP化及其特性的增强（典型应用则为IMS系统）。![9364526de320895291589abdee21eac8_b.jpg][]上图是WCDMA早期版本的网络结构图，NodeB即基站，RNC相当于原来GSM中BSC+PCU两个的集合。所以可以看到整个架构和GPRS时代没什么不同，核心网分组域也还是SGSN和GGSN这两个网元。而CDMA2000 1x EVDO的整体架构也和原来的CDMA2000 1x是一样的。所以3G更多的是在无线接入网的技术方面做修改，核心网方面动得并不大。但是在后续演进中，3GPP组织也不断对核心网做出改变，包括但不限于R4版本中，电路域（CS）的软交换（把图中MSC拆为MSC-server和MGW，实现信令和业务承载分离）以及R5和后续版本中提出核心网全IP化及其特性的增强（典型应用则为IMS系统）。
 *  到了LTE里，网络整体架构迎来了大变化。\&lt;img src="https://pic3.zhimg.com/247297557b4c461626ca2520d6f7bb8e\_b.jpg" data-rawwidth="3876" data-rawheight="1484" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="3876" data-original="https://pic3.zhimg.com/247297557b4c461626ca2520d6f7bb8e\_r.jpg"\&gt;上图为LTE的一个大致网络结构图，LTE中全面取消了电路域（CS），这也是为什么LTE目前无法承载语音业务的主要原因之一。eNodeB是基站，分布在我们周围，BSC/RNC也不见了，所以整个无线接入网由eNodeB组成。S-GW类似于SGSN+GGSN一部分功能的集合，P-GW具备GGSN中的IP地址分配功能，PCRF设备用以控制用户行为（比如限速），PCRF需要和P-GW配合使用。HLR负责记录用户归属信息、鉴权信息、开户信息等等。MME则是信令方面的承载设备。![247297557b4c461626ca2520d6f7bb8e_b.jpg][]上图为LTE的一个大致网络结构图，LTE中全面取消了电路域（CS），这也是为什么LTE目前无法承载语音业务的主要原因之一。eNodeB是基站，分布在我们周围，BSC/RNC也不见了，所以整个无线接入网由eNodeB组成。S-GW类似于SGSN+GGSN一部分功能的集合，P-GW具备GGSN中的IP地址分配功能，PCRF设备用以控制用户行为（比如限速），PCRF需要和P-GW配合使用。HLR负责记录用户归属信息、鉴权信息、开户信息等等。MME则是信令方面的承载设备。

上面说的只是移动通信网络中的情况，如果是家里用无线路由器的WIFI上网，那又是另外的了~有耐心的继续往下看~以目前常见的ADSL和FTTH为例。

*  \&lt;img src="https://pic4.zhimg.com/f0beb1a80d211acf5bd695c0a00b0b43\_b.jpg" data-rawwidth="4055" data-rawheight="1551" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4055" data-original="https://pic4.zhimg.com/f0beb1a80d211acf5bd695c0a00b0b43\_r.jpg"\&gt;请先自行把“用户终端”脑补成无线路由器。这是ADSL宽带接入网基本结构，手机从无线路由器通过802.11x系列协议接入，无线路由器通过以太网协议向ADSL猫传递数据（ADSL猫放在家里），ADSL猫负责调制解调，然后通过语音/数据分离器和电话线路向ADSL局端设备传递数据，然后再进入到宽带接入服务器BAS中，最后汇入茫茫的internet大洋中~BAS（宽带接入服务器）与AAA服务器通过RADIUS协议相配合，实现AAA功能（即验证Authentication、授权Authorization、记账Accounting ）。可以将BAS和AAA服务器类比为移动通信网络中的“核心网”。注：此处提到的AAA Server和上文中CDMA2000里提到的AAA Server并不是同种设备，只是说具备相似的功能，但是一个是固网的AAA，一个是CDMA2000的AAA。![f0beb1a80d211acf5bd695c0a00b0b43_b.jpg][]请先自行把“用户终端”脑补成无线路由器。这是ADSL宽带接入网基本结构，手机从无线路由器通过802.11x系列协议接入，无线路由器通过以太网协议向ADSL猫传递数据（ADSL猫放在家里），ADSL猫负责调制解调，然后通过语音/数据分离器和电话线路向ADSL局端设备传递数据，然后再进入到宽带接入服务器BAS中，最后汇入茫茫的internet大洋中~BAS（宽带接入服务器）与AAA服务器通过RADIUS协议相配合，实现AAA功能（即验证Authentication、授权Authorization、记账Accounting ）。可以将BAS和AAA服务器类比为移动通信网络中的“核心网”。注：此处提到的AAA Server和上文中CDMA2000里提到的AAA Server并不是同种设备，只是说具备相似的功能，但是一个是固网的AAA，一个是CDMA2000的AAA。
 *  \&lt;img src="https://pic3.zhimg.com/a2b9e485f4f25c8e1556d3f71fc5a7fa\_b.jpg" data-rawwidth="4061" data-rawheight="1504" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4061" data-original="https://pic3.zhimg.com/a2b9e485f4f25c8e1556d3f71fc5a7fa\_r.jpg"\&gt;这是目前流行的所谓“光纤宽带”中EPON的接入网结构（另外一种流行的光接入网为GPON），因为是FTTH，所以先自行脑补把图中ONU替换成ONT光猫，然后再脑补把ONT后面加上无线路由器。手机一样从无线路由器接入，经过ONT（也就是光猫）的电光转换后通过ODN传递给OLT，然后OLT经由各种交换机把数据汇入到茫茫Internet大洋中~ONT现实中多指光猫，放在我们的家里，ODN是无源光配线网络，由光纤和各种无源器件组成，实际上就是传递光的，OLT则是局端设备，放置在运营商中心机房中，其作用可以简单理解为一个移动通信网络中的“BSC/RNC”，负责控制和管理底下的ONU/ONT，并提供到上层交换机（核心网）的接口。![a2b9e485f4f25c8e1556d3f71fc5a7fa_b.jpg][]这是目前流行的所谓“光纤宽带”中EPON的接入网结构（另外一种流行的光接入网为GPON），因为是FTTH，所以先自行脑补把图中ONU替换成ONT光猫，然后再脑补把ONT后面加上无线路由器。手机一样从无线路由器接入，经过ONT（也就是光猫）的电光转换后通过ODN传递给OLT，然后OLT经由各种交换机把数据汇入到茫茫Internet大洋中~ONT现实中多指光猫，放在我们的家里，ODN是无源光配线网络，由光纤和各种无源器件组成，实际上就是传递光的，OLT则是局端设备，放置在运营商中心机房中，其作用可以简单理解为一个移动通信网络中的“BSC/RNC”，负责控制和管理底下的ONU/ONT，并提供到上层交换机（核心网）的接口。

**我想清楚了各个制式中的各个设备的具体功能和它们之间的连线，应该就不难理解手机是如何接入到互联网的吧？简单的说就是在一个个网元间不断的传递、转换格式、再传递、再转换格式直到让接收端收到并成功解调为止。当然了，具体的各个接口是如何对接、如何转换格式、如何传递的在这里就没法说了，因为单单空中接口这一项的电信号如何传递、转换成电磁波，帧结构等等就够写一本书的！有兴趣的可以百度维基谷歌或者买本相关的书来看。**

*  **以上内容，只是提供一个大致思路，并非专业解答，仅供参考，如有错误和疏漏，还望海涵指正。**

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11.25：补充内容及Bug fix。  
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12.19：内容补充及Bug fix。  
上文中只是大致提了目前主流的“手机连上互联网”的方式，并大概讲了各个网元的功能。这里还需要再补充一点内容： **那就是上面的网元其实并不都是直接相连的（但有些是直接相连的，比如ONU/ONT和OLT），它们之间需要借助传输网来传输从而实现互联互通。**移动通信网络（即2G、3G、LTE）中使用的传输网在我的一些回答中有所提及，可供参考： [基站是如何连上广域网的？ - 知乎用户的回答][- 1] [手机的基站之间是通过什么通信的？基站用电池还是交流电？有总基站吗？ - 知乎用户的回答][- 2]。

很简单  
  
手机有两部分关键功能  
一部分处理ip数据包  
一部分将数据放到无线信号中传 （调制）  
  
上网的请求 比如浏览器的打开页面 经调制后 发到空中 然后被wifi ap或基站通过天线收到 。基站获ap 将无线信号还原成ip数据包后开始通过有线的网络一路经过很多的设备到达服务器。其间的过程与货车司机运货差不多的。要考虑走哪条路（路由） 过关验货（firewall） 塞车排队 （队列） 抽查货物 (dpi) （丢货再发 (重传）货物半路被调包 （被攻击）等等好不容易到达。

[手机的基站之间是通过什么通信的？基站用电池还是交流电？有总基站吗？][Link 3]

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作者：ranger  
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1.  在2G和3G中，基站和基站并不直接相连，它们之间需要通过[基站控制器\_百度百科][Link 4]（GSM/CDMA2000）或者[RnC\_百度百科][RnC]（UMTS）进行“沟通”。在LTE中，由于削减了BSC/RNC这个层级，因此相邻的基站间是直接相连的。但是基站和BSC/RNC相连或者基站和基站之间的相连，需要借助传输网。目前流行的传输网为[MSTP\_百度百科][MSTP]和[ipran \_百度百科][ipran]，连接材质主要为光纤，分为接入、汇聚和核心三层，传输成环，层层汇聚，传递到BSC/RNC（2G/3G）或者核心网（LTE）。\&lt;img src="https://pic3.zhimg.com/d2b358a7903c4e28e8821dbcc0769cd6\_b.jpg" data-rawwidth="1274" data-rawheight="576" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="1274" data-original="https://pic3.zhimg.com/d2b358a7903c4e28e8821dbcc0769cd6\_r.jpg"\&gt;以WCDMA网络为例，图中NodeB为基站，这是现行运营商比较主流的一个组网拓补图（不含分组域）。一般一个地市中，会有多个RNC和部分核心网。而一个RNC根据容量规划，会下带数十个或者上百个基站不等。基站们受到RNC/BSC的直接控制，基站之间的协调也由RNC或者核心网进行控制。图中UTRAN部分为无线接入网，包括基站和RNC，其余部分则为核心网设备，PSTN/ISDN则为外网。![d2b358a7903c4e28e8821dbcc0769cd6_b.jpg][]以WCDMA网络为例，图中NodeB为基站，这是现行运营商比较主流的一个组网拓补图（不含分组域）。一般一个地市中，会有多个RNC和部分核心网。而一个RNC根据容量规划，会下带数十个或者上百个基站不等。基站们受到RNC/BSC的直接控制，基站之间的协调也由RNC或者核心网进行控制。图中UTRAN部分为无线接入网，包括基站和RNC，其余部分则为核心网设备，PSTN/ISDN则为外网。\&lt;img src="https://pic2.zhimg.com/3c5654fa258df6e569e5a808a5f3a87d\_b.jpg" data-rawwidth="749" data-rawheight="364" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="749" data-original="https://pic2.zhimg.com/3c5654fa258df6e569e5a808a5f3a87d\_r.jpg"\&gt;上图则为LTE的一个简单网络结构，相比2G/3G，没有了BSC/RNC这个层级。基站直连核心网（图中的MME/S-GW为核心网设备）。![3c5654fa258df6e569e5a808a5f3a87d_b.jpg][]上图则为LTE的一个简单网络结构，相比2G/3G，没有了BSC/RNC这个层级。基站直连核心网（图中的MME/S-GW为核心网设备）。\&lt;img src="https://pic1.zhimg.com/8b00d75244bb7be43e33b0ba9dc779dc\_b.jpg" data-rawwidth="1193" data-rawheight="470" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="1193" data-original="https://pic1.zhimg.com/8b00d75244bb7be43e33b0ba9dc779dc\_r.jpg"\&gt;上图的中间部分则为传输网部分。![8b00d75244bb7be43e33b0ba9dc779dc_b.jpg][]上图的中间部分则为传输网部分。
2.  基站中一般会引入380V/220V的市电，然后通过AC/DC转换、降压后给基站各个设备供电。如不具备市电环境，可采取[直流远供电源\_百度百科][Link 5]（即直流远端供电）方案进行供电。一般的基站中会使用[阀控式铅酸蓄电池][Link 6]或者[磷酸铁锂电池\_百度百科][Link 7]等蓄电池作为后备电源，这样可以在市电断电后支撑基站继续工作一段时间。
3.  基站的工作原理？看下基站中的主要设备大概就知道了。以常见的分布式基站为例（另一种则为一体机柜式基站）。\&lt;img src="https://pic4.zhimg.com/791fb9b0a35f8ab45434ec2dfa1fdf3b\_b.jpg" data-rawwidth="4128" data-rawheight="2322" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4128" data-original="https://pic4.zhimg.com/791fb9b0a35f8ab45434ec2dfa1fdf3b\_r.jpg"\&gt;图中是一台HUAWEI公司的![791fb9b0a35f8ab45434ec2dfa1fdf3b_b.jpg][]图中是一台HUAWEI公司的[bbu\_百度百科][bbu]设备，负责基带处理部分的功能，有点类似于手机中的基带芯片，BBU的板子决定了这个基站是什么制式的。BBU可以安装在龙门架中，也可以安装在室外综合电源柜中。\&lt;img src="https://pic3.zhimg.com/5b2f06a8960d73b923e9c68bba61914a\_b.jpg" data-rawwidth="4128" data-rawheight="2322" class="origin\_image zh-lightbox-thumb" width="4128" data-original="https://pic3.zhimg.com/5b2f06a8960d73b923e9c68bba61914a\_r.jpg"\&gt;左边天线的那个铁块是ZTE公司的TD-SCDMA的![5b2f06a8960d73b923e9c68bba61914a_b.jpg][]左边天线的那个铁块是ZTE公司的TD-SCDMA的[RRU \_百度百科][RRU]设备，右边的则是Nokia公司的LTE TDD的RRU设备。负责射频部分的处理，然后通过天线将信号发送出去，同时也通过天线接收手机发来的信号并进行处理。RRU的作用类似于手机中的RF芯片，一个基站所支持的频段就由RRU来决定。RRU一般安装在室外，靠近天线安装，风吹日晒雨淋都不怕。RRU使用光纤和BBU相连。

*  就这样，一个室外综合电源柜+一台BBU和多台RRU+蓄电池搭配上天线，就组成了一个“标配”的基站，其中BBU+RRU则合称为基站主设备。不过一个“高配”的基站中会有机房，会配备传输设备，还会有空调、监控、综合电源柜、消防设备、蓄电池、走线架等等，可谓“豪华配置”，有些运营商比较土豪，大多数站点都是“高配”。而“低配”的基站往往就是一个RRU搭配上天线，然后RRU通过光缆与几百米甚至数公里外的机房/室外综合电源柜中的BBU相连，这种称之为“拉远站”。“标配”或者“低配”的基站，如果站点上没有传输设备，则BBU还需要通过光缆与附近站点中的传输设备相连。  
    
 *  BBU和RRU一般是同个厂家的设备，而传输设备可以是和基站主设备不同的厂家提供。BSC一般也和基站主设备同个厂家，RNC允许不同厂家混搭，但是一般也是和基站主设备同个厂家。核心网设备则允许和基站设备不同厂家。

“总基站“？？？表示没听过这个东西~

[基站是如何连上广域网的？][Link 8]

手机信号基站是如何联网的？基站会像路由器一样直接插网线吗？还是基站互联到一个大的基站，这个大基站再插一根大的光纤连到广域网？或直接通过卫星连到网络？

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![da8e974dc_s.jpg][] 知乎用户

[通达信翁][Link 10]、[库伯蒂诺][Link 11]、[南鑫][Link 12]  等人赞同

[手机是如何通过基站接入互联网的？ - 知乎用户的回答][- 3]之前的一个回答可供参考，这里可以再补充几点：

*  基站和上层的网元之间其实并不是“直接”相连的，甚至其他网元之间也不都是直接相连的，它们需要借助传输网才能实现通信。简单的理解就像是我们的家用电脑要上网不是说直接一条网线连着网页服务器，而是需要各种路由器、交换机来提供“互联”这个功能。而传输网扮演的角色就像是移动通信网中的”路由器、交换机”。下图就指示了传输网在移动通信网络中的位置。![8b00d75244bb7be43e33b0ba9dc779dc_b.jpg][]
 *  目前流行的传输网主要是MSTP和IPRAN。这两种传输网都通过光纤传输。![8607355200029b2de25bfb58b9d312ef_b.jpg][]图中所示的就是一台3G基站的BBU设备（最底下那台就是一台传输设备）。注意看红色圈标出的那个端口，其实那就是一个常见的RJ45网线端口，BBU通过网线和传输设备相连。传输设备成环，会一环一环的把各个基站的所要接收或者发送的数据汇聚到上层网元。蓝色圈圈标出的那个则是E1接口，也是要连接到传输设备上。一般像WCDMA，上网业务通过网线端口传输，而语音业务则通过E1接口传输。![3fe71c36e5b60d8d73ecd0226bf08f99_b.jpg][]上图是一台LTE基站的BBU设备，注意看红色圈圈标出来的端口。LTE由于空口速率的提升和时延降低等等要求，以前的电口传输、也就是网线已经满足不了需求了，因此采用的是光口传输，通过光纤和传输设备相连。![3cc9ed6a56e47e30a972753b94e67497_b.jpg][]上图所示的就是一台典型的接入层传输设备（再往上是汇聚层和核心层/骨干层）。红色的那个圈圈的端口就是通过网线和3G的基站相连，蓝色的圈圈的端口则是光口，通过光纤和LTE的基站相连。
 *  以上说的是有线传输网，还有一种是微波传输，相对来说应用得比较少，适用的是特殊场景，毕竟无线频谱很珍贵，基本上都用在手机和基站的空中接口了，所以微波传输就不说了。

直达卫星？？这个脑洞开得有点大，希望未来能实现吧。PS：谢邀。

[编辑于 2014-12-10][2014-12-10]  [13 条评论][Link 9]  [感谢][Link 9]

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更多回答

[fengwei liu][]， →\_→

![087d411e1ba4e762f80956f98074b1e7_xld.jpg][]谢邀。移动网络结构演进到LTE后发生了很大的变化。在LTE之前，基本方式还是类似于你所说的，小基站连大基站(但是情况要复杂很多)。不过LTE使用了网络扁平化的举措，使得结构更加简单。这是演进示意图：左图就是原来的移动网络结构，Node B表示基站，他们连…  [显示全部][Link 14]

[吴小没][Link 15]， 工科女，通信

知乎用户、[张狗狗][Link 16] 赞同

基站包括很多设备。  
手机发出无线信号，被安装在铁塔或者楼顶的天线接收。 ![d0a9bdb7786ca1009d970d646e6677ef_b.jpg][]  
近距离观察天线，如下，这是基站的第一个接近用户的设备。 ![c4ef2e8a84d597cebbc3ec46b5734e64_b.jpg][]  
  
天线接收信号后通过馈线传输到RRU，其主要是接收下行信号，向BBU 发送上行信号，其中有些信号的功率的频率的转变。  
RRU   
![62d08c8bbe8497513f693ce453c030b3_b.jpg][]  
  
BBU  
![dd70f705e2468ae63a8ffba96b66dbba_b.jpg][]  
RRU 将信号传输通过光纤传到BBU的基带模块，光纤会通过一个光模块，将光信号转换成电信号。然后BBU 上的主控板负责把这些信号传输到传输设备（其中有三个接入方式，E1线，光纤，网线，主要是传输的速率不同，现在三大运行商在4g网络上用的都是光纤传输，10gbit ）最后接入到核心网。  
  
我个人认为的基站就是传输层之前的无线设备那几个模块。  
  
传输层上面是汇聚层，就是题主所问的是否基站会连到更大的基站，其实所有基站的数据都会传输到汇聚层，汇聚层也分一层汇聚，二层汇聚等。最后的数据都在核心网交互，找到被叫用户，原路返回。  
  
至于题主所问通过卫星通到网络，据我所知，只有bbu 在需要链接GPS 的时候会涉及到卫星。这里的GPS 作用，一是定位，二是为了传输数据时的时钟同步。安装完GPS 后，必须要求其能接收五颗以后的卫星信号才算合格。 ![4dc299ec854f82f8a2a17681f5dda10b_b.jpg][]

[Link 1]: http://m.zhihujingxuan.com/shou-ji/
[-]: http://www.zhihujingxuan.com/goto/http://www.zhihu.com/question/23989027/answer/33611749
[e116e28af75e14038a7098cac0ce0ab1.jpg]: http://img.5io.org/2015/e1/e116e28af75e14038a7098cac0ce0ab1.jpg
[Link 2]: http://www.zhihu.com/question/23989027
[73453064279570a0d6e108ab56807b56_b.jpg]: /images/20220731/074951378bf644e397d51a0411545233.png
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[- 1]: http://zhi.hu/cZ7D
[- 2]: http://zhi.hu/bDNk
[Link 3]: http://www.zhihu.com/question/26558233
[Link 4]: http://baike.baidu.com/view/1871573.htm
[RnC]: http://baike.baidu.com/view/364500.htm
[MSTP]: http://baike.baidu.com/view/625706.htm
[ipran]: http://baike.baidu.com/view/9804246.htm
[d2b358a7903c4e28e8821dbcc0769cd6_b.jpg]: https://pic3.zhimg.com/d2b358a7903c4e28e8821dbcc0769cd6_b.jpg
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[Link 5]: http://baike.baidu.com/view/9805038.htm
[Link 6]: http://baike.baidu.com/subview/2131148/15956407.htm
[Link 7]: http://baike.baidu.com/view/1362735.htm
[791fb9b0a35f8ab45434ec2dfa1fdf3b_b.jpg]: https://pic4.zhimg.com/791fb9b0a35f8ab45434ec2dfa1fdf3b_b.jpg
[bbu]: http://baike.baidu.com/view/2070771.htm?fr=aladdin
[5b2f06a8960d73b923e9c68bba61914a_b.jpg]: /images/20220731/6db2203ae5c84528abd9d38148ad7934.png
[RRU]: http://baike.baidu.com/view/1206775.htm
[Link 8]: http://www.zhihu.com/question/27007503
[Link 9]: http://www.zhihu.com/question/27007503/answer/34900443?utm_source=weibo&utm_medium=weibo_share&utm_content=share_answer&utm_campaign=share_button#
[da8e974dc_s.jpg]: /images/20220731/380a31595a46472fa6eb77e938bf3fda.png
[Link 10]: http://www.zhihu.com/people/tong-da-xin-weng
[Link 11]: http://www.zhihu.com/people/foo_hack
[Link 12]: http://www.zhihu.com/people/xie-zi-83-38
[- 3]: http://zhi.hu/bO3D
[8607355200029b2de25bfb58b9d312ef_b.jpg]: https://pic4.zhimg.com/8607355200029b2de25bfb58b9d312ef_b.jpg
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[2014-12-10]: http://www.zhihu.com/question/27007503/answer/34900443
[Link 13]: http://www.zhihu.com/terms#sec-licence-1
[fengwei liu]: http://www.zhihu.com/people/fengwei-liu
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[Link 14]: http://www.zhihu.com/question/27007503/answer/34878744
[Link 15]: http://www.zhihu.com/people/wu-xiao-mei-57-83
[Link 16]: http://www.zhihu.com/people/zhangdoggy
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