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第五章移动交换系统简介移动通信是指用户终端处于可移动情况下，采用无线电技术实现信息传输的通信方式。5.1移动交换系统概述5.2移动交换控制原理5.3移动交换接口信令5.1移动交换系统概述5.1.1系统组成移动通信系统一般由移动台（MobileStation，MS）、基地站（BaseStation，BS）、移动交换中心（MobileSwitchingCenter，MSC）和与公用固定通信网相连的中继线等构成。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。③移动用户终端主要有车载式、手持式和便携式三种形式。2．基站（BS）它负责射频信号的发送、接收和无线信号至MSC的接入，还具有信道分配、信令转换、无线小区管理等控制功能，如图5.2所示为BS的功能结构框图。至MSC交换接口信道分配信道合成收发装置共用器信令控制呼叫控制基站控制图5.2BS的功能结构框图3．移动交换中心（MSC）完成对本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制与管理，主要包括移动台各种类型的呼叫接续控制；通过标准接口与基站（BS）和其他MSC相连，完成越区切换、漫游及计费功能；用户位置登记与管理；用户号码和移动设备号码的登记与管理；服务类型的控制；对用户实施鉴权；提供连接维护管理中心的接口，完成无线信道管理功能等。4．与公用固定通信网的连接移动通信网通过MSC利用有线信道连接公用固定通信网，主要有三种方式：用户线接入、市话中继线接入和移动电话汇接中心接入。（1）用户线接入（2）市话中继线接入（3）移动电话汇接中心接入5.1.2移动交换控制的特征由于移动用户随时随地运动，甚至在某些移动系统中，移动用户不通话时发射机是关闭的，它与交换中心没有固定的联系，因此，移动通信的交换技术有着自身的特点：位置登记、波道切换、漫游等。5.2移动交换控制原理5.2.1移动呼叫处理一、移动台初始化移动通信系统要进行一次正常通话，涉及到位置登记、呼叫处理和越区切换等过程。通常移动通信系统将整个服务区分为许多位置区，并指定不同的识别码，这些位置区识别码分别由各区的广播控制信道广播。。二、呼叫接续控制1．固定网至移动台的呼叫接续控制如图5.5所示，市话用户拨移动用户号码，进入移动业务交换控制中心MSC，经MSC识别确认后，变换成移动用户的识别码。来自市话用户呼叫呼叫识别码MSCMSBS寻呼信息寻呼响应寻呼响应选择空闲信道信道指定发送检测音环回检测音启动发射机送回铃音通知振铃振铃成功应答信息断回铃音监测通话振铃调谐信道信息相符应答讲话图5.5市话用户呼叫移动用户的控制过程2．移动台主呼的呼叫接续控制移动台若要建立一个呼叫，需拨被叫用户的号码，再按“发送”键，移动用户则开始启动程序。（1）移动台至固定网的呼叫（2）移动台至移动台的呼叫5.2.2移动交换的基本技术一、漫游技术移动用户由归属交换局（或归属局）控制区进入被访交换局控制区后，仍能获得移动业务服务的网络功能称为漫游。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。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。二、切换技术切换是移动通信系统的一项重要功能，它是移动台在移动过程中为保持与网络的持续连接而发生的波道切换技术，其含义是指正在通话的MS从一个小区移动到另一小区时，移动业务交换中心MSC命令该MS从本小区的无线信道转接到另一个小区的无线信道上，以保持通话的连续性。三、网络安全技术移动通信系统（如GSM系统）在网络安全方面提供了较为完备的网络安全功能，主要表现在对用户识别码的加密，接入网络时采用了对用户鉴权，以及对无线路径上传送的用户通信信息加密。1．用户识别码的加密国际移动用户识别码（InternationalMobileStationIdentification，IMSI）是移动用户的特征号码，一旦被人截获，就会让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，造成经济损失。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码（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（AuthorityCenter，AC）、位置寄存器（VLR）和用户配合完成。3．用户通信信息的加密信息的加密是指基站和移动台之间交换的用户信息和用户参数不被截获或监听，用户信息是否需要加密可在呼叫建立时由信令指明。5.3移动交换接口信令5.3.1无线接口信令移动终端与网络之间的接口为无线接口，是一个开放性的接口，它是保证不同厂家的移动台与不同厂家的系统设备之间互通的主要接口。无线接口自下而上分为三层：物理层（第一层）、数据链路层（第二层）和信令层（第三层）。一、物理层（第一层）GSM系统将无线信道分为两类：业务信道（TrafficCHannel，TCH）和控制信道（ControlCHannel，CCH）。1．广播信道（BCH）广播信道供基站发送单向广播信息，使移动台与网络同步。2．公共控制信道（CCCH）公共控制信道用于系统寻呼和移动台接入。3．专用控制信道（DCCH）和随路控制信道（ACCH）用于在网络和移动台间传送网络消息以及无线设备间传送低层信令消息。（1）独立专用控制信道（SDCCH）（2）慢速随路控制信道（SlowlyAssociatedControlCHannel，SACCH）（3）快速随路控制信道（FastAssociatedControlCHannel，FACCH）二、数据链路层（第二层）无线接口的数据链路层采用一种类似于D通道链路接入协议（LinkAccessProtocolofD-channel，LAPD），为了与LAPD相区别加上“m”脚标（表示移动的意思），称为LAPDm。三、信令层（第三层）无线接口第三层是收发和处理信令消息的实体，由无线资源管理来建立、改变和释放无线信道，包括三个功能子层：无线资源管理（RadioResourcemanagement，RR）、移动性管理（MobileManagement，MM）和连接管理（ConnectionManagement，CM）。5.3.2基站接入信令在GSM系统中，基站子系统（BaseStationSubsystem，BSS）可分为两部分，即基站收发信台（BaseTransceiverStation，BTS）和基站控制器（BaseStationController，BSC）。一、A-bis接口信令A-bis接口信令分为三层结构。第二层采用D通道链路接入协议（LAPD），第三层有三个实体：业务管理过程、网络管理过程和第二层管理过程，分别对应于业务接入点标识（ServiceAccessPointIdentification，SAPI）取值0，62和63。二、A接口信令A接口信令采用7号信令作为消息传送协议。GSM规范将A接口信令归为三层结构，即物理层、链路层和应用层。5.3.3网络接口信令1．MAP接口如图5.15所示，移动交换系统的网络接口主要有B～G六种接口。BCGFDEMSCVLRMSCEIRHLR/AUCVLR图5.15网络接口示意图（1）B接口移动交换中心（MSC）与访问位置寄存器（VLR）之间的接口。（2）C接口移动交换中心（MSC）与归属位置寄存器/认证中心（HLR/AUC）之间的接口。（3）D接口归属位置寄存器（HLR）与访问位置寄存器（VLR）之间的接口。（4）E接口移动交换中心（MSC）之间的接口。（5）F接口移动交换中心（MSC）与设备识别寄存器（EIR）之间的接口。（6）G接口访问位置寄存器（VLR）之间的接口。2．MAP接口的主要程序（1）位置登记和删除这是在HLR和VLR之间传送的程序，是MAP规程中最重要的一部分，这一程序主要用于位置信息的更新。（2）补充业务处理补充业务处理包括激活、去激活、登记、取消、使用和询问，这些处理为用户提供了方便。（3）呼叫建立期间用户参数的检索呼叫建立期间对用户参数的检索主要包括下述三种情况。①直接信息检索：移动交换中心（MSC）由VLR直接获得所需参数。②间接信息检索：VLR需先向HLR获取部分或全部用户参数；例如，始发呼叫的MSC通过这一程序向被叫移动台归属的HLR询问路由信息，HLR在该用户的数据库中找到用户的位置（VLR号码）后，再向用户所在VLR索取临时漫游号码，并将得到的这一号码回送给始呼的MSC，MSC根据这个临时号码建立话音通路，完成了交换接续。③路由信息检索：PSTN/ISDN用户呼叫移动台时，网关MSC（GMSC）向归属位置寄存器（HLR）请求漫游号。（4）切换切换是MSC之间的传送程序，主要用于移动台在两个MSC之间进行切换号码等信令过程。（5）用户管理用户管理包括用户位置信息管理和用户参数管理，有两方面的内容。（6）位置存储器的故障恢复VLR故障恢复进行重启动后，将所有的移动台（MS）标上“恢复”标记，表示数据尚待核实。（7）用户鉴权用户鉴权主要包括呼叫建立、位置登记、补充业务等情况下进行的正常鉴权，当VLR保存的预先算好的鉴权数据组低于门限值时，由VLR向HLR请求参数引起的鉴权；在向原VLR索取国际移动用户识别码（IMSI）时进行的鉴权；以及越区切换时进行的鉴权。（8）国际移动设备识别码（IMEI）的管理设备识别寄存器（EIR）是存储移动台设备信息的数据库，IMEI主要用于MSC与EIR之间IMEI数据的索取，即MSC向EIR查询移动台设备合法性的信令过程。