移动通信网络及交换技术

科技创新与应用 ｌ ２ ０ １ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ３ 年 第１ ７ 期
信 息 技 术
移 动通信 中 的交换 技术
王 璐琪
（ 中国联通 四平 市分公司 ， 吉林 四平 １ ３ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要： 从 移 动 通信 技 术 出现 到 现在 经过 大 约几 十 年 的发 展 ， 已经 可 以 实现 全球 移 动 功 能 ， 使 任 何人 ， 可 在任 何 地 点 、 任何 时 间 、 利 用任 何 终端 实现移 动 交换 的 功能 。 总的 来说 ， 移 动通 信技 术 大致 经过 了三 个发 展 阶段 ， 第一 是模 拟 蜂 窝状 的 移动 通 信 系统 。 该 系统的出现使公用移动电话业务成为可能。 第二是数字蜂窝状的移动通信 系统， 可以说该 系统是全球信息通信 的基础 ， 其具有优 异的性能和巨大的发展 潜力。 第三是面向个人通信的移动通信 系统， 该系统具有很大的 自由性使 个人业务扩大到全球 范围， 这种 系统 引领 了 ２ １ 世 纪通 信技 术 发展 的方 向 ， 具 有 风 向标 的作 用。本 文详 细 阐述 了移动 交换 的特 殊功 能 、 移 动信 令 系统和 移 动 系统 联 网有关 概念 和 其技 术 的发展 前景 。 关键词： 移 动 通信 ； 交换技 术 ； 功能： 展 望 １公 共 陆地 移动 网络 和移 动编 号 务质量。 公共陆地移动网络（ Ｐ Ｌ Ｍ Ｎ） 是 向公众提供移动通信服务 的陆地 所以 ，移动交换系统一般需独立开发其专用 的数据库管理 系 移动信息网络 ， 该网络主要有移动交换 中一 ６ ＇ （ Ｍ Ｓ Ｃ） 、 移动 台（ ＭＳ ） 、 墓 统。 这种 系统必须支持交换机模块对数据的直接操作同时要求高效 站（ Ｂ Ｓ ） ， 原籍位置登记器（ Ｈ Ｌ Ｒ） ， 访问者位置登记器（ Ｖ Ｌ Ｒ ） ， 设备识别 的数据库管理人员 ， 要有高性能的硬件和先进 的软件技术 。这些软 登记器（ Ｅ Ｉ Ｒ ） ， 认证 中 ６ ， （ Ａ Ｃ ） ， 操 作维 护 中￣ ６ ， （ Ｏ ＭＣ ） 等各 部 分组 成 。 件 技术 多 是 对 数 据库 的组 织 方 式 、 检 索 方法 、 存 取技 术根 据 移 动通 在其各种组成中， 我们详细介绍一下移动台（ ＭＳ ） 部分。每个移 信规范的特点进行设计 ， 设计 出高效合理安全 的软件进行有效的管 动 台会 被 分 配 ４ 个 号码 ， 分 别 对 应 国际 移 动 台标 识 号 （ Ｉ Ｍ Ｓ Ｉ ） 、 移 动 理 。 台号 簿号 码 （ ＭＳ Ｄ Ｎ） 、移 动 台漫 游 号 （ ＭＳ Ｒ Ｎ）和 国 际移 动设 备 号 除 了上 述 四种 功 能外 ， 移 动 交换 技 术 还可 以实 现 移动 信 令 接 口 （ Ｉ ＭＥ Ｉ ） 。 而对于我们移动用户来说 ， 哪一个码是属于我们的呢？ 那就 功能 ， 目前最为有效和应用最广的只 Ｃ Ｃ Ｌ Ｌ ， Ｔ的 Ｎ ｏ ． ７ 信令系统。 是Ｉ ＭＳ Ｉ 即国际移动台标识号 ，国际移动台标识号是识别移动用户 ３ 信令 系统 和 移 动联 网 的 唯一 号 码 ， 也 就 是 说 每个 移 动 用户 只会 分配 一 个 Ｉ Ｍ Ｓ Ｉ 码， 而这 个 ３ ． １通信 网互联 的关键——信令系统 的统一 码 就代表这我们在移动通信系统中的身份 ，好像我们 的身份证一 在 移动 技 术发 展 的初 级 阶段 ， 由 于技 术不 成 数 早 起 的 网路 覆 盖 样 。国际移动 台标识码在登记时有 电信部 门分配。而作为移动通信 小 ， 各个系统一般采用 自己独立 的信令系统。而每一个 系统的移动 的终端如手机设备他们是如何在移动通信系统中被识别 的呢？ 这就 交换 中心有 互 联成 一 个专 用 网 。这 样 ， 一 个 系统 可 能 对应 一 个 专用 用到了 Ｉ ＭＥ Ｓ即国际移动设备号 ， Ｉ Ｍ Ｅ Ｓ 是一台移动终端的标识有厂 网也可能对应多个专用网。由于信令系统是实现 自动漫游 、 频道转 家设 定 ， 从 出厂 到报 废 固定 不 变 。 接盒系统互联的关键。 这种各 自独立的信令系统所产生的各 自独立 ２交 换 技术 实 现 的功 能 的专用 网的工作方式适用于 中小 国家或局部 区域的移动联网 ， 为对 ２ ． １实时锁定移动用户位置——移动用户位置管理功能 于地域辽阔的国家甚至全球的通信 网来说则是不相适应的 ， 这就要 顾 名 思 义移 动 用 户 位 置 管理 功 能 是 对 移 动用 户 的位 置 进 行 实 求必须开发 国际统一的信令网络 。 时监测跟踪 ， 使系统能够随时了解用户 的当前位置。移动交换 中心 ３ ． ２专用网信令方式 、 Ｍ Ａ Ｐ协议 以及 Ｉ ｓ 一 ４ １ 信令建议 根据系统反馈过来 的用户位置信息 ， 对用户所处 的状态做出不 同的 用于专用网的典型系统是 均采用综合式移动交换 中心 的 Ｍｏ — 判断 ， 从而实现呼叫、 转接 、 停机等一 系列功能。移动用户位置功能 ｔ ｏ ｒ ｏ ｌ ａ的 Ｅ ＭＸ系列 交换 机 和 Ｅ ｉ ｆ ｅ ｓ ｓ ｏ ｎ的 Ａ Ｘ Ｅ一 １ ０ 交换机。 Ｅ Ｍｘ交 包 括位 置 登记 、 位 置更 新 和位 置 删 除 。位 置 登记 又 可 以分 为 定 时登 换 机之 间互 联 是 利用 Ｄ Ｍ Ｘ能 力 实现 的。 Ｄ Ｍ Ｘ是 由交换 机 之 间信 令 记、 强 迫登 记 和呼 叫登 记 三 种方 式 。定 时 登 记是 在 移 动交 换 中心 的 数 据链 路 、 话 音 中继 电路 和 交换 机 中专用 信 令 软件 组 成 的共 路 信 令 控制下完成的。 移动交行 中心按照一定 的时间周期定时向移动台发 系统。Ｄ ＭＸ协议 、 消息内容和软件支持 Ｅ Ｍ Ｘ之间的话路接续 、 用户 送当前的时间值和登记周期 ， 移动台在接收到指令后会报告其所在 合法性检验 、 呼叫转接 、 越局频道转接、 未经请求 寻呼应答 、 无条件 位置区。 移动交换中心会根据各个移动台反馈上来的信息又对每个 转移、 无应答转移和遇忙转移。这种系统 的缺点是最多只能支持 ３ ２ 移动台的位置信息进行修改 ， 如果移动交换中心不能在规定范围内 个 交换 机 的互 联 。 接收到移动台报告上来的信息 ，那么该移动 台将会被停止使用 ， 对 ＭＡ Ｐ信令协议时 Ｃ Ｃ Ｉ Ｔ在 １ ９ ８ ８ 年正式通过的关 于 Ｎ ０ ． ７ 信令系 涉及该移动台的所有呼叫进行拒绝 。 如此复杂庞大的数据量是通过 统移动应用部分的 Ｑ ． １ ０ ５ １ 建议 ， 其覆盖了从 呼叫控制 、 用 户管理到 移动交换中心 内置的移动台位置表来进行动态管理的， 它可 以动态 网络 维护 各 个方 面 的功 能 ， 包括 １ １ 个信 令 过 程 。 记录每个移动 台的位置和活动状态 。 Ｉ ｓ 一 ４ １ 建议包括 “ 功能概述” 、 “ 系统 间频道转接” 、 “ 自动漫游 ” 、 由于 用 户 的 移 动性 决 定 了移 动接 入 处 理 过 程 与 一 般 的交 换 机 “ 操 作 管 理 和维 护 ” 和“ 数据通信” 等５ 个建议 ， 是 由美 国 电子工 业 协 处理存在下列不同：首先 ， Ｍ Ｓ的用户数据必须 向Ｖ Ｌ Ｒ发 出询问请 会和电信工业协会制定 ， 由于美股移动信息设备在全球市场的领导 求； 其次 ， ＭＳ的选路信息必须 向 Ｈ Ｌ Ｒ发 出询问请求 ； 再次 至被叫 作 用 ， 该 建议 自然也 对行 业 标 准产 生一 定 的影 响 。 ＭＳ的路 由是 根 据 Ｍ Ｓ Ｒ Ｎ而 不是 主 叫拨 号 号码 选 择 的 ；再 次 ， Ｍ Ｓ 起 ４对 移 动交 换 技术 未来 发 展 的展 望 呼事件 是 由 Ａ接 口信令 消息 通知 的 ， 无 需 用 户 电路 扫描 操作 。 虽然移动交换技术实现了巨大的发张 ， 取得瞩 目的成绩 。但追 ２ ． ２移 动 交换 的特有 功 能一 频道 转 接 功能 求无止境， 我们的 目标是为了实现移动终端、 个人 和业务的移动性 ， 作 为一 台无线设备 ， 比如说手机 ， 我们在与他人进行通话的时 最终实现真正意义上的个人通信。 所以， 我们还必须做 出更多的力 ， 候 由于移 动 的特 性 我们 可 能从 一 个 小 区进 入 另一 个 小 区 ， 这时 候 就 在认证和加密 、 移动交换 和智能 网的结合、 未来综合交换平 台等方

• 使MS的动态存储器中区域 号变为新号。
两种常用登记方式：
• 强迫登记 ：MS每到一个新的区域要进行区域位置登记 。 • 定时登记 ：MSC要求每个移动台定时发送相关信息。如
每隔20~30分钟发送一次，间隔时间的长短由MSC的软件 决定。据此，MSC可以知道移动台是否工作，即移动台是 否处于无线覆盖范围内，电源是否接通等。 • 在实际运用中，究竟采用那种登记形式，由MSC决定。
被访MSCB根据MS的原籍区号及 用户识别码等，通过数据线，找 到 原 籍 MSCA 的 原 籍 位 置 寄 存 器 进行咨询，查出该用户识别码， 并 把 给 MS 的 新 区 位 置 号 存 入 原 籍位置寄存器。
与此同时，位置信息也在被访问 MSCB 的 被 访 问 位 置 寄 存 器 中 存 入，以备MS被呼时使用。
3 呼叫过程
☆ 移动台被呼 （其过程如下页图2-12所示）
市话：900ABCD 移动台：460200ABCD
图2-12 移动用户被呼过程示意图
☆ 移动台主呼 （如图2-13所示）
图2-13 移动用户主呼过程示意图
☆ 呼叫释放 （如图2-14所示）
图2-14 移动用户呼叫释放过程示意图
4 定位和越区切换 ⒈ 定位
图2-10 一种位置登记示意图
图2-11 另一种位置登记示意图
• 移动台的家区 ：尽管移动用户没有固定的位置，但 总可以按它经常活动的范围，在某一个位置区域进 行位置登记。
• 群呼：若位置信息表明移动用户就在家区，但不知 道具体位置时，则位置小区内的所有基站一起发出 被呼用户识别码等。
MS通过BSB4向MSCB报告（即进 行位置登记）。
由于移动台中有动态存储器，可 存 储 新 接 收 的 区 域 号 （ AID ） ， 即使移动台在一段时间内关机， 存储器也不会失去记忆：一旦移 动台开机时，将立即进行区域位 置登记。

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移动交换系统概述
1．移动台（MS）
它是移动网的用户终端设备，其主要功能如下：
① 能通过无线接入通信网络，完成各种控制和处理以及提 供主叫或被叫通信业务。
② 具备与使用者之间的人-机接口，当移动用户和市话用 户建立呼叫时，移动台与最近的基站之间确立一个无线信道， 并通过MSC与市话用户通话；同样，任何两个移动用户的通话也 必须通过MSC建立。
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用户安全技术
2．用户鉴权
用户鉴权也称为用户认证。确认移 动台
通过无线传送的移动用户识别（IMSI）是否是 签约的IMSI，即确认用户的合法身份，防止无 权用户接入网络。 用户鉴权由鉴权中心（Authority Center， AC）、位置寄存器（VLR）和用户 配合完成。
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用户安全技术
3．用户通信信息的加密
1．人工漫游
两地运营部门预先定有协议，为对方预留一定数量的 漫游号，用户漫游前必须提出申请。该方式用于A，B两地 尚未连网的情况。
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移动交换系统概述
2．半自动漫游
漫游用户至访问区发起呼叫时由访问区人工
台辅助完成。
3．自动漫游
这种方式要求网络数据库通过7号信令网互 连，网络可自动检索漫游用户的数据，并自动 分配漫游号，对于用户来说没有任何感觉。
过通信网中的交换节点发送给所需的任何一个或
多个被叫用户。 当电话用户分布的区域较广时，就需设置 多个交换节点，交换节点之间用中继线相连，如 图所示。
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交换的基本概念
采用多个交换节点
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交换节点的基本功能
为完成交换接续，交换节点必须具备的最基本 的功能如下。 （1）能正确接收和分析从用户线或中继线发 来的呼叫信号。 （2）能正确接收和分析从用户线或中继线发 来的地址信号。 （3）能按目的地址正确地进行选路以及在中继 线上转发信号。 （4）能控制连接的建立。 （5）能按照所收到的释放信号拆除连接。 11

二、越区切换的分类
4、MSC间切换（PLMN内部切换）： MSC间切换是指同一PLMN覆盖区内的不同MSC之间的信道切换。当
移动台要同时改变BSC、MSC时，需要进行MSC间切换。这种切换比较
困难，引起的话音中断率也比较高。 5、网络间切换（PLMN之间的切换）： 网络间切换涉及不同网络间的相互操作，这个切换可能需要跨越不同 运营商或不同模式的网络，例如IS-95 CDMA网络和GSM网络间切换， 或者IS-95 CDMA网络和AMPS模拟网之间的切换。网络间切换不仅需要 多模终端，而且需要网络间交换、通话的鉴权计费等比较复杂的技术。
位置管理包括： 位置登记 位置更新

1） 位置登记
定义：移动网络为了跟踪移动台的位置变化，而 对其位置信息进行登记、删除和更新的过程，也 称位置注册。
位置信息存储在HLR和VLR中
通常，GSM系统被划分许多位置区，对应不同 位置区识别码
LA1
LA2
LA3
LA4
BTS
BTS
BTS
BTS
二、越区切换的分类
（二）按照切换处理过程的不同分类：
按照切换处理过程的不同，即按照当前链路是在新链路建立之前还是之 后释放可将切换类型分为硬切换、软切换和更软切换三种。
1、硬切换
当移动台从一个基站覆盖区进入另一个基站覆盖区时，先断掉与原基站 的联系，然后再与新进入的覆盖区的基站进行联系。把这种“先断后接”的 切换方式称为硬切换。硬切换技术主要用于GSM及一切转换载频的切换。 硬切换技术的先断开后切换，会造成短暂的暂时中断，通常人耳是无法 察觉的。一般情况下，移动台越区时都不会发生掉话的现象。但当移动台因 进入屏蔽区或信道繁忙而无法与新基站联系时，就会产生掉话。

将 网 络 连 接 情 况 数 据 信 息 保 存 到 本 地 数 据 库 内 ． 包括 ＭＡＣ 地 址 、本 地 ＩＰ地 址 、远 程 ＩＰ地 址 、时 间 、日期 、连 接 类 型 以 及 连接 状 态 等 。将 各 组 件 与 本 地 、远 程 数 据 库进 行 连 接 ，确
Байду номын сангаас’ 宴 ：
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不 同权 限 用 户 登 录要 求 不 同 ．但 是 均 需要 按 照要 求 登 录 验证 设 计 ，如 用 户 登 录 模 块 ，需 要 对 用 户 信 息 与 权 限 进 行 验 证 ．确
如 果 为 超 级 用 户 权 限 登 录 ，可 以 对 当前 用 户进 行 管 理 与 设 置 ． 定信 息无 误 后 才 可 进入 系统 ．相 反 不 允许 登 录 登 录成 功 后 显
１ 交换 技术概念
对 于移 动通 信 来说 ．交 换技 术 是 直 接 影 响 到 通 信 质 量 的 一 种技 术 ，它为 用 户提 供 更 良好 的 通信 体 验 。随 着近 些年 来人 们 生 活 水 平 的提 高 ， 传 统 的硬 件 交 换 等 交 换 技 术 已经 不 再 适
合 市 场 需要 了． 而 新 型 的 交换 技 术逐 渐取 代 了传 统 的 交 换技 术 ，成 为 市 场 主 流 ，软 交换 技 术 就 是 其 中 最 典 型 了一 款 技 术 顾 名 思 义 ．软 交 换 技 术 与 硬 件 交 换 技 术 相 似 ，是 一 项 基 于 软 件 的 交换 技 术 ，其 之 所 以 能 够 取 代 传 统 的 交换 技 术 ．是 因 为 它 在 业 务 办理 上 能 够 实现 相 互 独 立 ，使 得 软 交换 技 术 能 够在 不 同 网 络 中进 行 ，较 之 前 的 交 换 技 术 带 来 的 服 务 更 为 方 便 快 捷 。总 的 来说 ，软 交换 技 术 具 有 兼 容 、灵 活 、开放 等 特 性 ．能 够 实现 不 同 网络 呼 叫 的 支持 ，可 以计 入 多种 外部 网 络 来 实现 更 多 的 功 能

第5章 移动交换技术
（一）本章的基本要求
1.掌握移动通信系统的结构和主要部分的功能 2.掌握移动通信系统的编号计划 3.掌握移动交换信令系统的结构 4.掌握位置登记与更新和MS被叫处理的流程
5．1移动通信系统的结构和接口
一．移动通信系统的基本特性
1.移动用户的移动性，网络必须随时确定 用户当前所在的位置区，以完成呼叫、 接续等功能 。 2 频率资源的有限性，因此如何提高频率 资源的的利用率是发展移动通信要解决 的主要问题。
移动通信系统的接口
• • • • Um接口：是用户终端设备MS与基站之间的空中无线接口。 A－bis接口：基站收发信机BTS与基站控制器BSC之间的接口 A接口：基站控制器BSC与移动交换中心MSC之间的信令接口。 B接口：MSC与来访位置寄存器VLR之间的接口。由于MSC与来访 位置寄存器VLR通常设置在同一个物理设备中，该接口一般为 内部接口。 C接口：MSC与归属位置寄存器HLR之间的接口 D接口：来访位置寄存器VLR与归属位置寄存器HLR之间的接口。 E接口：不同的移动交换中心MSC之间的接口。 G接口：不同的来访位置寄存器VLR之间的接口。
设备识别寄存器EIR
设备识别寄存器EIR存储有关移动台设备参数的数 据库。在EIR中存有网中所有移动台设备的识别码IMEI 和设备状态标志(白色、灰色、黑色)。 在我国的移动通信系统中，没有设置设备识别寄存器 EIR。
短消息中心（SC）
短消息中心提供短消息业务功能。 短消息业务（ SHORT MESSAGE SERVICE ： SMS ） 提供在GSM网络中移动用户和移动用户之间发送讯息长 度较短的信息。 点对点短消息业务包括移动台MS发起的短消息业务 MO/PP及移动台终止的短消息业务MT/PP。点对点短消 息的传递与发送由短消息中心SC进行中继。 短消息中心的作用像邮局一样，接收来自各方面的 邮件，然后把它们进行分拣，再发给各个用户。短消息 中心的主要功能是接收、存储和转发用户的短消息。