通信⾏业基本知识
6.1 通信⾏业基本知识：
移动通信⽹主要分交换传输部分和⽆线部分，交换传输部分与 PSTN ⽹很类似，⽽⽆线 ⽹络是特有的，⽆线⽐有线存在很多不确定因素，⽽移动⽆线电⽐固定⽆线通信由于其移动
性和传播条件的恶劣就更复杂。⽆线⽹络的优劣常常成为决定移动通信⽹络好坏的决定因素
之⼀，也是⽹络优化的重点。
⼀套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换⽹络⼦系统（SS）、⽆线⼦系统（BSS）、移动台（MS）及操作维护⼦系统（OMC）四⼤⼦系统设备组成。由于 GSM规范是由北欧⼀些运营公司制定出的规范，为了照顾各运营公司的利益，因此 GSM 规范对系统的各个接⼝都有明确的规定。也就是说，各接⼝都是开放式接⼝。
GSM 系统如图所⽰，SS 系统包括有移动业务交换中⼼（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中⼼（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR）；BSS系统包括有控制器（BSC）和收发信台（BTS）。为了各个⼚家所⽣产的设备可以通⽤，上述各组成部分的连接都必须严格地符合规定的接⼝标准。GSM系统遵循 CCITT 建议的公⽤陆地移动通信⽹（PLMN）接⼝标准，采⽤7号信令⽀持 PLMN 接⼝进⾏所需的数据传输。 交换⽹络⼦系统
交换⽹络⼦系统（SS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的 数据库功能。SS 由⼀系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下：
1．MSC 移动交换中⼼
它是 GSM ⽹络系统的核⼼部分，是对位于它所覆盖区域中的移动台进⾏控制和完成话
路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公⽤通信⽹之间的接⼝。MSC 提供交换功能，完成移动⽤户寻呼接⼊、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费、管理等功能，还可完成 BSS、MSC 之间的切换和辅助性的⽆线资源管理、移动性管理等，并提供⾯向系统其它功能实体和⾯向固定⽹（PSTN、ISDN 等）的接⼝功能。作为⽹络的核⼼，MSC 与⽹络其他部件协同⼯作，完成移动⽤户位置登记、越区切换和⾃动漫游、合法性检验及频道转接等功能。
MSC 处理⽤户呼叫所需的数据和后⾯介绍的三个数据库有关，它们是 HLR 、VLR 和AUC，MSC 根据⽤户当前位置和状态信息更新数据库。
2．HLR 归属位置寄存器
HLR 是⼀个静态数据库，⽤来存储本地⽤户数据信息的数据库。⼀个 HLR 能够控制若GSM ⽹络优化
⼲个移动交换区域或整个移动通信⽹，所有⽤户重要的静态数据都存贮在 HLR 中，在 GSM 通信⽹中，通常设置若⼲个 HLR，每个⽤户都必须在某个 HLR（相当于该⽤户的原籍）中登记。登记的内容分为两类：⼀种是永久性的参数，如⽤户号码、移动设备号码、接⼊的优先等级、预定的业务类型以及保密参数等；另⼀种是暂时性的需要随时更新的参数，即⽤户当前所处位置的有关参数，即使⽤户漫游到 HLR 所服务的区域外，HLR 也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的⽬的是保证当呼叫任⼀个不知处于哪⼀个地区的移动⽤户时，均可由该移动⽤户的原地位置寄存器获知它当时处于哪
⼀个地区，进⽽建⽴起通信链路。
HLR 储存两类数据：
⼀是⽤户的参数，包括 MSISDN、IMSI 、⽤户类别、Ki，补充业务等参数。
⼆是⽤户的位置信息，即该 MS⽬前处于哪个 MSC/VLR 中的 MSC/VLR 地址。
3．VLR 拜访位置寄存器
VLR 是⼀种⽤于存储来访⽤户位置信息的数据库。⼀个 VLR 通常为⼀个 MSC 控制区服
务，也可为⼏个相邻 MSC 控制区服务。当移动⽤户漫游到新的 MSC 控制区时，它必须向该地区的 VLR 申请登记。VLR 要从该⽤户的 HLR 查询有关的参数，要给该⽤户分配⼀个新的漫游号码（MSRN），并通知其 HLR 修改该⽤户的位置信息，准备为其它⽤户呼叫此移动⽤户时提供路由信息。如果移动⽤户由⼀个 VLR 服务区移动到另⼀个 VLR 服务区时，HLR 在修改该⽤户的位置信息后，还要通知原来的 VLR，删除此移动⽤户的位置信息。因此 VLR
可看作⼀个动态的数据库。
VLR ⽤于寄存所有进⼊本交换机服务区域⽤户的信息。VLR 看成是分布的 HLR，由于
每次呼叫，它们之间有⼤量的信令传递，若分开，信令链路负荷⼤，所以在爱⽴信系统中，VLR 和 MSC 配对合置于⼀个物理实体中，将 MSC 与 VLR 之间的接⼝做成 AXE 的内部接⼝。
VLR 中也寄存两类信息：
⼀是本交换区⽤户参数，该参数是从 HLR 中获得的。
⼆是本交换区 MS 的 LAI 。
⽆线⼦系统
BSS 系统是在⼀定的⽆线覆盖区中由 MSC 控制，与 MS 进⾏通信的系统设备，它主要
负责完成⽆线发送接收和⽆线资源管理等功能。功能实体可分为控制器（BSC）和
收发信台（BTS）。
⼦系统 BSS 在 GSM ⽹络的固定部分和⽆线部分之间提供中继，⼀⽅⾯ BSS 通过⽆线接⼝直接与移动台实现通信连接，另⼀⽅⾯ BSS ⼜连接到⽹络端的移动交换机。
1．BSC 控制器
控制器（BSC）是收发台和移动交换中⼼之间的连接点，也为收发台和操
作维护中⼼之间交换信息提供接⼝。⼀个控制器通常控制多个收发台，其主要功能
是进⾏⽆线信道管理、实施呼叫和通信链路的建⽴和拆除，并为本控制区内移动台的过区切
换进⾏控制，控制完成移动台的定位、切换及寻呼等，是个很强的业务控制点。
2．BTS 收发台
收发台（BTS）包括⽆线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接收机、⽀持
各种上⼩区结构（如全向、扇形、星状和链状）所需要的天线，连接控制器的接⼝电路
以及收发台本⾝所需要的检测和控制装置等。BTS 完全由 BSC 控制，主要负责⽆线传输，完
成⽆线与有线的转换、⽆线分集、⽆线信道加密、跳频等功能。
BTS 包括⽆线收发信机和天线，此外还有与⽆线接⼝相关的信号处理电路。信号处理电
路将实现多址复⽤所需的帧和时隙的形成和管理，以及为改善⽆线传输所需的信道编、解码
和加密、解密，速率适配等功能。
⼀个呼叫过程的实例：
1．主叫拨号
市话⽤户 A 拨打 GSM ⽤户 B 的 MSISDN 号码，PSTN ⽹络的交换机分析 MSISDN 号码，
得知 B ⽤户为移动⽤户，它把呼叫转到 GSM ⽹络上距它最近的⼀个具有⼊⼝功能的移动业务交换中⼼ GMSC。
2．GMSC 分析被叫号码
GMSC 分析该号码为某位置寄存器 HLR 的⽤户后，就将 MSISDN 号码送⾄该 HLR，要
求查询有关该被叫⽤户⽬前所在的位置信息。
3．HLR 申请漫游号码 MSRN
HLR 把 MSISDN 号码转换成 IMSI 后查出⽤户⽬前处于哪个 MSC，然后将该 IMSI 发⾄
该 MSC，向该 MSC 申请分配⼀个漫游号码 MSRN。
4．选定漫游号码 MSRN
MSC 收到 IMSI 后，临时给被叫⽤户 B 分配⼀个漫游号码，并将此号码送回 HLR，再由HLR 返回给 GMSC 使⽤。
5．连接呼叫⾄被叫所在的 MSC
GMSC 收到 MSRN 后，⽤此号码选择⼀条出中继路由⾄ MSC。MSC 将负责本次呼叫的
建⽴和计费功能。
6．MSC 寻呼被叫
MSC 发出寻呼命令到 MS 所在位置区内的所有⽆线，再由向被叫⽤户 B 发呼叫
信号。
7．寻呼被叫⽤户 B
收到寻呼命令后，将该寻呼消息（含有 MS 的 IMSI）通过⽆线控制信道发射。MS
接收到寻呼后向发回响应信号。
8．呼叫连接
MS 响应信号经 BTS、BSC 送回 MSC，经鉴权、设备识别后认为合法，则令 BSC 给该MS 分配⼀条 TCH，接通 MSC ⾄ BSC 的路由，并向主叫送回铃⾳，向被叫振铃。当被叫摘机应答，则系统开始计费，通话开始。
名词解释
IMEI：Internation Mobile station Equipment Identities(IMEI)国际移动台设备识别码IMEI MSISDN：移动⽤户号码
MSISDN的组成
CC：国家码。即移动台登记注册的国家码，中国为86。
NDC：国内⽹络接⼊号码。中国移动⽹为135~139，联通为130~131.
SN：⽤户号码。采⽤等长8位编号计划，具体号码分配由运营公司决定。
IMSI：国际移动⽤户识别码
MCC：移动国家码。唯⼀的标识移动⽤户所属的国家。中国的MCC为460。
MNC：移动⽹号，识别移动⽤户所归属的移动通信⽹(PLMN)。中国移动的MNC为01，中国联通为02.
MSIN：移动⽤户识别码，唯⼀地识别某⼀移动通信⽹中的移动⽤户。
NMSI：国家移动⽤户识别码。由MNC与MSIN组成。
LAI：位置区识别码
位置区是指移动台可任意移动⽽不需要进⾏位置更新的区域，它可由⼀个或若⼲个⼩区组成，为了呼叫移动台，系统在⼀个位置区内所有同时发寻呼信号。位置区识别码LAI⽤于检测位置更新和信道切换的请求。
MCC、MNC与IMSI中该部分相同。
LAC是位置区号码，⽤于识别GSM⽹络中的⼀个位置区，它可以由运营部门⾃定。
LAC：位置区码
为了确定移动台的位置，每个GSM PLMN的覆盖区都被划分许多位置区，位置区码(LAC)则⽤于标识不同的位置区。
CI：⼩区识别
为了唯⼀地标识GSM PLMN中的每个⼩区，⽹络运营者需要分配给⽹络中所有的⼩区⼀个代码，即：⼩区识别(CI)。⼩区识别(CI)与位置区识别(LAI)码结合，⽤于识别⽹络中每个BTS及其覆盖的⼩区。
AO：ApplicationOriginated应⽤发起
AT：ApplicationTerminated应⽤终⽌
MO：MobileOriginated终端发起
MT：MobileTerminated终端终⽌
BS：Bearers Service 载波服务
BSC：Base Station Controller 控制器
BSS：Base Station System ⼦系统
BTS：Base Transceiver Station
CI：Cell Identity ⼩区标识
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