引言:經常有讀者問小區和扇區的區別,還有載頻和載波的區別。今天,我們就來詳細地聊一聊。
小區、扇區、載波、載頻,都是和行動通訊基站有關的概念。
我們先從基站開始說起。
基站,就是BaseStation,簡稱BS。它是行動通訊網路中,無線接入網的重要組成部分。

基站的主要功能,是信號的調製和解調、射頻發射和接收。
在4G時代,基站的主要硬體組成是BBU(基帶處理單元)、RRU(射頻拉遠單元)和天饋(天線、饋線)系統。到了5G時代,硬體有所改變,無源天線變成了有源天線,也就是AAU(有源天線單元)。

在實際生活中,我們經常會看到基站。例如下面這樣:

其實,嚴格來說,上圖是一個物理站址(或者說站點,「站」,site)的鐵塔。鐵塔上掛著的,是基站的很多面天線。

一個基站(4G)的完整組成。其實,目前RRU基本都上塔,放在方艙裡這種情況已經非常少見了。
通常,一個站址,不止有一個基站,而是有多個基站。
例如移動、電信、聯通等運營商,他們都有各自的基站,都安裝在同一個站址上。
而且,即便是一個運營商,也很可能有2G、3G、4G、5G等不同網路制式的基站,都在這個站址。
█小區和扇區
以前我介紹天線的時候,提到過,天線有全向天線和定向天線。全向天線(一般是鞭狀、圓柱狀),是向四面八方發射信號的。定向天線(一般是板狀),是向指定的一個方向發射信號的。

針對一些視野開闊且使用者密度低的區域,採用全向天線,頻率較低的信號(波長較長,繞射能力好,覆蓋距離遠),覆蓋四周一大片。這叫「中心激勵」。

中心激勵
針對較為複雜的區域,以及使用者密度高的區域,採用定向天線,可以提升信號覆蓋的效果。
專家們經過計算發現,3個天線(每個天線覆蓋120°)的方式,價效比最高,效果最好。於是,就有了一個基站3個覆蓋區域的設計。

從下面的圖可以看出,基站設在每個小區六邊形的三個頂點上,每個基站採用三個定向天線,分別覆蓋三個相鄰小區的各三分之一的區域。

頂點激勵
上面這種方式,被稱為「頂點激勵」方式。
大家可以看出,定向天線的覆蓋更為靈活,可以有效消除小區內障礙物造成的影響。

哪裡需要,指哪裡
當然,除了3天線之外,也可以採用別的覆蓋方式,例如6個天線,每個天線覆蓋60°。
不管是60°,還是30°,覆蓋區域看上去就像一把扇子。這種無線覆蓋區,就是扇區(Sector)。扇區和基站一樣,是一個物理的概念,是實際存在的。

網優工具界面上,看到的扇區
行業裡一般都有S型和O型基站的叫法。S是指Sectorized,定向,扇區型站點。O是指Omni-directional,全向。
那麼,小區是什麼呢?一個基站就是一個小區?還是一個扇區就是一個小區?
答案是:不一定。
在介紹小區前,我需要先介紹兩個概念——載波和載頻。
載波,英文名carrier,也是一個物理概念。通常來說,是指調製後的、承載了音視訊等資訊的無線電磁波。每個載波,會佔用一定範圍的頻率。
載頻,就是載波頻率(carrier frequency)。載頻有多種指代,有時候指的是頻率值,有時候指的是相關硬體。載波的中心頻率的那個值,就是中心頻點。
一個扇區,如果只有一個載波,可能容量不太夠。這時,就會配置多個載波。
扇區是一個物理概念,而小區是一個邏輯概念。不同的網路制式,對小區(cell)的定義是不一樣的。
在2G GSM中,小區=扇區。
2G GSM是窄帶系統,單載波容量小。所以,多個載波「捆綁」在一起,形成一個「小區」。
例如S 2/2/2,意思是:該站點有3個小區(扇區),每個小區有2個載波。
在3G WCDMA、4G LTE、5G中,小區=載波。
3G WCDMA是寬頻CDMA,4G LTE單載波頻寬更大。一個扇區的話,配置1-2個載波就夠了。
如果是S 1/1/1配置,3個扇區,每個扇區只有1個載波,那就一共是3個小區。(小區之間,用擾碼來區分,比如說擾碼用1、2、3 )。
如果是S 2/2/2配置,3個扇區,每個扇區有2個載波,那就一共是3×2=6個小區。(單個扇區能配置的小區數量,跟硬體能力有關。)
我們也可以這麼簡單記憶——頻寬小的,載波數量多,多個載波配置為1個小區。頻寬大的,載波數量少,1個載波就是1個小區。
總結一下:
採用基站識別碼(Base Station Identity Code,BSIC)或全球小區識別碼(Cell Global ldentifier,CGI)進行標識的無線覆蓋區域,就叫做小區。
小區是提供終端接入的最小服務區域單位。它是虛擬的、邏輯的。系統定義了它,然後,工程師可以把它當作一個對象,進行參數配置、管理控制。
區別小區的關鍵,是是否能提供獨立的服務。
GSM一個小區多個載波,但只有一個廣播BCCH(廣播控制頻道),所以,一個小區是多個載波合在一起,才能提供小區服務。
WCDMA和LTE的不同載波之間,各自有導頻信號,是獨立的。所以,一個載波就是一個小區的概念。
好了,大家都搞懂了嘛?
—— 全文完 ——