1.1 什么是蜂窝移动网络

DataReportal 2021年1月的统计数据：全球78亿人口中，有52亿手机用户，46亿互联网用户，能够接入网络的设备越来越多。

1.1.1 网络的组成

用无数个节点构成一个个小型网络，再用小型网络组成中型网络，再组成大型网络，以此类推，最后组成完整的一个如星河般的世界。

公司网络从本地网络服务提供商 （Internet Service Provider） 接入，然后内部再分成一个个子网。上图中线路也被称作通信链路（Communication Link），用于传输网络信号。有的网络节点，同时接入了 2 条以上的链路，这个时候因为路径发生了分叉，数据传输到这些节点需要选择方向，因此我们在这些节点需要进行交换（Switch）。
数据发生交换的时候，会先从一条链路进入交换设备，然后缓存下来，再转发（切换）到另一条路径。
交换技术的本质，就是让数据切换路径。因为，网络中的数据是以分组或封包（Packet）的形式传输，因此这个技术也称作封包交换技术（Packet Switch）。

在网络中，常见的具有交换能力的设备是路由器（Router）和链路层交换机（Link-Layer Switch）。通常情况下，两个网络可以通过路由器进行连接，多台设备可以通过交换机进行连接。但是路由器通常也具有交换机的功能。

1.1.2 移动网络

网络传输需要通信链路（Communication Link），而通信链路是一个抽象概念。这里说的抽象，就是面向对象中抽象类和继承类的关系，比如同轴电缆是通信链路，无线信号的发送接收器可以构成通信链路，蓝牙信道也可以构成通信链路。
在移动网络中，无线信号构成了通信链路。在移动网络的设计中，通信的核心被称作蜂窝塔（Cellular Tower），有时候也称作基站（BaseStation）。
另一方面，在一定范围内的区域，离用户较近的地方还可以部署服务器，帮助用户完成计算。这相当于计算资源的下沉，称为边缘计算。相比中心化的计算，边缘计算延迟低、链路短，能够将更好的体验带给距离边缘计算集群最近的节点。从而让用户享受到更优质、延迟更低、算力更强的服务。

1.1.3 家用网络

家用网络现在已经发展成一种网格状的连接。一方面家用网络会通过路由器接入本地 ISP 提供的网络服务。另一方面，一些设备，比如电脑、笔记本、手机、冰箱等都可以直接和路由器连接。路由器也承担了链路层网关的作用，作为家用电器之间信息的交换设备。
还有一些家用设备，比如说 10 多块钱的灯泡，不太适合内部再嵌入一个几十块钱可以接收 WI-FI 的芯片，这个时候就可以考虑用蓝牙控制电灯。路由器提供蓝牙不现实，因此一些家用电器也承担了蓝牙设备的控制器——比如说智能音箱。上图中的智能音箱把家用网络带向了一个网格状，有的设备会同时连接路由器（WI-FI）和智能音箱，这样手机和音箱都可以直接控制这些设备。这样的设计，即便网络断开，仍然可以控制这些家用设备。

1.1.4 数据的传输

为了传递数据，在网络中有几个特别重要的抽象。最终提供服务或者享受服务的设备，称为终端（Terminal），或者端系统（End System），有时候简单称为主机（Host）。比如说：电脑、手机、冰箱、汽车等，我们都可以看作是一个主机（Host）。
然后，我们可以把网络传输分成两类，一类是端到端（Host-to-Host）的能力，由 TCP/IP 协议群提供。还有一类是广播的能力，是一对多、多对多的能力，可以看作是端到端（Host-to-Host）能力的延伸。
网络基础设施往往不能一次性传输太大的数据量，因此通常会将数据分片传输。比如传输一个 MP3，我们会将 MP3 内容切分成很多个组，每个组也称作一个封包，英文都是 Packet。这样，如果一个封包损坏，只需要重发损坏的封包，而不需要重发所有数据。你可以类比下中文的活字印刷技术。
另一方面，网络中两点间的路径非常多，如果一条路径阻塞了，部分封包可以考虑走其他路径。发送端将数据拆分成封包（Packet），封包在网络中遇到岔路，由交换器和路由器节点决定走向。