1、第五章第五章 移动交换系统简介移动交换系统简介移动通信是指用户终端处于可移动情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况下，采用无线电技术实现信息传输的通信方式。信方式。5.1 移动交换系统概述移动交换系统概述5.2 移动交换控制原理移动交换控制原理5.3 移动交换接口信令移动交换接口信令5.1 移动交换系统概述移动交换系统概述5.1.15.1.1系统组成系统组成移移动动通通信信系系统统一一般般由由移移动动台台（Mobile Station，MS）、基基地地站站（Base Station，BS）、移移动动交交换换中中心心（Mobile Switching Cente
2、r，MSC）和和与与公公用用固固定定通通信信网网相相连连的中继线等构成。的中继线等构成。1移动台（移动台（MS）它它是是移移动动网网的的用用户户终终端端设设备备，其其主主要要功能如下。功能如下。能能通通过过无无线线接接入入通通信信网网络络，完完成成各各种种控控制制和和处处理理以以及及提提供供主主叫叫或或被被叫叫通通信信业业务。务。具具备备与与使使用用者者之之间间的的人人-机机接接口口，当当移移动动用用户户和和市市话话用用户户建建立立呼呼叫叫时时，移移动动台台与与最最近近的的基基站站之之间间确确立立一一个个无无线线信信道道，并并通通过过MSC与与市市话话用用户户通通话话；同同样样，任任何何两个移
3、动用户的通话也必须通过两个移动用户的通话也必须通过MSC建立。建立。移动用户终端主要有车载式、手持移动用户终端主要有车载式、手持式和便携式三种形式。式和便携式三种形式。2基站（基站（BS）它负责射频信号的发送、接收和无线它负责射频信号的发送、接收和无线信号至信号至MSC的接入，还具有信道分配、信的接入，还具有信道分配、信令转换、无线小区管理等控制功能，如图令转换、无线小区管理等控制功能，如图5.2所示为所示为BS的功能结构框图。的功能结构框图。图图5.2 BS的功能结构框图的功能结构框图3移动交换中心（移动交换中心（MSC）完完成成对对本本MSC控控制制区区域域内内的的移移动动用用户户进进行行
4、通通信信控控制制与与管管理理，主主要要包包括括移移动动台台各各种种类类型型的的呼呼叫叫接接续续控控制制；通通过过标标准准接接口口与与基基站站（BS）和和其其他他MSC相相连连，完完成成越越区区切切换换、漫漫游游及及计计费费功功能能；用用户户位位置置登登记记与与管管理理；用用户户号号码码和和移移动动设设备备号号码码的的登登记记与与管管理理；服服务务类类型型的的控控制制；对对用用户户实实施施鉴鉴权权；提提供供连连接接维维护护管管理理中中心心的的接接口口，完完成成无无线线信道管理功能等。信道管理功能等。4与公用固定通信网的连接与公用固定通信网的连接移移动动通通信信网网通通过过MSC利利用用有有线线信
5、信道道连连接接公公用用固固定定通通信信网网，主主要要有有三三种种方方式式：用用户户线线接接入入、市市话话中中继继线线接接入入和和移移动动电电话话汇汇接中心接入。接中心接入。（1 1）用户线接入）用户线接入）用户线接入）用户线接入（2 2）市话中继线接入）市话中继线接入）市话中继线接入）市话中继线接入（3 3）移动电话汇接中心接入）移动电话汇接中心接入）移动电话汇接中心接入）移动电话汇接中心接入5.1.25.1.2移动交换控制的特征移动交换控制的特征由由于于移移动动用用户户随随时时随随地地运运动动，甚甚至至在在某某些些移移动动系系统统中中，移移动动用用户户不不通通话话时时发发射射机机是是关关闭闭
6、的的，它它与与交交换换中中心心没没有有固固定定的的联联系系，因因此此，移移动动通通信信的的交交换换技技术术有有着着自自身身的特点：位置登记、波道切换、漫游等。的特点：位置登记、波道切换、漫游等。5.2 移动交换控制原理移动交换控制原理5.2.15.2.1移动呼叫处理移动呼叫处理一、移动台初始化一、移动台初始化移移动动通通信信系系统统要要进进行行一一次次正正常常通通话话，涉涉及及到到位位置置登登记记、呼呼叫叫处处理理和和越越区区切切换换等等过过程程。通通常常移移动动通通信信系系统统将将整整个个服服务务区区分分为为许许多多位位置置区区，并并指指定定不不同同的的识识别别码码，这这些些位位置置区区识识
7、别别码码分分别别由由各各区区的的广广播播控控制制信信道广播。道广播。二、呼叫接续控制二、呼叫接续控制1固定网至移动台的呼叫接续控制固定网至移动台的呼叫接续控制如如图图5.5所所示示，市市话话用用户户拨拨移移动动用用户户号号码码，进进入入移移动动业业务务交交换换控控制制中中心心MSC，经经MSC识识别别确确认认后后，变变换换成成移移动动用用户户的的识识别别码。码。图图5.5 市话用户呼叫移动用户的控制过程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主呼的呼叫接续控制移移动动台台若若要要建建立立一一个个呼呼叫叫，需需拨拨被被叫叫用用户户的的号号码码，再再按按“发发送送”键键，移移
8、动动用用户户则开始启动程序。则开始启动程序。（1 1）移动台至固定网的呼叫）移动台至固定网的呼叫）移动台至固定网的呼叫）移动台至固定网的呼叫（2 2）移动台至移动台的呼叫）移动台至移动台的呼叫）移动台至移动台的呼叫）移动台至移动台的呼叫5.2.25.2.2移动交换的基本技术移动交换的基本技术一、漫游技术一、漫游技术移移动动用用户户由由归归属属交交换换局局（或或归归属属局局）控控制制区区进进入入被被访访交交换换局局控控制制区区后后，仍仍能能获获得移动业务服务的网络功能称为漫游。得移动业务服务的网络功能称为漫游。1人工漫游人工漫游两两地地运运营营部部门门预预先先定定有有协协议议，为为对对方方预预留
9、留一一定定数数量量的的漫漫游游号号，用用户户漫漫游游前前必必须须提提出出申申请请。该该方方式式用用于于A，B两两地地尚尚未未连连网网的情况。的情况。2半自动漫游半自动漫游漫漫游游用用户户至至访访问问区区发发起起呼呼叫叫时时由由访访问问区人工台辅助完成。区人工台辅助完成。3自动漫游自动漫游这这种种方方式式要要求求网网络络数数据据库库通通过过7号号信信令令网网互互连连，网网络络可可自自动动检检索索漫漫游游用用户户的的数数据据，并并自自动动分分配配漫漫游游号号，对对于于用用户户来来说说没没有任何感觉。有任何感觉。二、切换技术二、切换技术切切换换是是移移动动通通信信系系统统的的一一项项重重要要功功能能
10、，它它是是移移动动台台在在移移动动过过程程中中为为保保持持与与网网络络的的持持续续连连接接而而发发生生的的波波道道切切换换技技术术，其其含含义义是是指指正正在在通通话话的的MS从从一一个个小小区区移移动动到到另另一一小小区区时时，移移动动业业务务交交换换中中心心MSC命命令令该该MS从从本本小小区区的的无无线线信信道道转转接接到到另另一一个个小小区区的无线信道上，以保持通话的连续性。的无线信道上，以保持通话的连续性。三、网络安全技术三、网络安全技术移移动动通通信信系系统统（如如GSM系系统统）在在网网络络安安全全方方面面提提供供了了较较为为完完备备的的网网络络安安全全功功能能，主主要要表表现现
11、在在对对用用户户识识别别码码的的加加密密，接接入入网网络络时时采采用用了了对对用用户户鉴鉴权权，以以及及对对无无线线路路径径上传送的用户通信信息加密。上传送的用户通信信息加密。1用户识别码的加密用户识别码的加密国际移动用户识别码（国际移动用户识别码（International Mobile Station Identification，IMSI）是移是移动用户的特征号码，一旦被人截获，就会动用户的特征号码，一旦被人截获，就会让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，让他人知道行踪，甚至被他人冒用账户，造成经济损失。造成经济损失。2用户鉴权用户鉴权用用户户鉴鉴权权也也称称为为用用户户认认证证。确确认认
12、移移动动台台 通通 过过 无无 线线 传传 送送 的的 移移 动动 用用 户户 识识 别别 码码（IMSI）是是否否是是签签约约的的IMSI，即即确确认认用用户户的合法身份，防止无权用户接入网络。的合法身份，防止无权用户接入网络。用用户户鉴鉴权权由由鉴鉴权权中中心心（Authority Center，AC）、位位置置寄寄存存器器（VLR）和和用用户配合完成。户配合完成。3用户通信信息的加密用户通信信息的加密信信息息的的加加密密是是指指基基站站和和移移动动台台之之间间交交换换的的用用户户信信息息和和用用户户参参数数不不被被截截获获或或监监听听，用用户户信信息息是是否否需需要要加加密密可可在在呼呼
13、叫叫建建立立时时由由信令指明。信令指明。5.3 移动交换接口信令移动交换接口信令5.3.15.3.1无线接口信令无线接口信令移移动动终终端端与与网网络络之之间间的的接接口口为为无无线线接接口口，是是一一个个开开放放性性的的接接口口，它它是是保保证证不不同同厂厂家家的的移移动动台台与与不不同同厂厂家家的的系系统统设设备备之之间间互互通通的的主主要要接接口口。无无线线接接口口自自下下而而上上分分为为三三层层：物物理理层层（第第一一层层）、数数据据链链路路层层（第二层）和信令层（第三层）。（第二层）和信令层（第三层）。一、物理层（第一层）一、物理层（第一层）GSM系统将无线信道分为两类：业务系统将无
14、线信道分为两类：业务信道（信道（Traffic CHannel，TCH）和控制信和控制信道（道（Control CHannel，CCH）。）。1广播信道（广播信道（BCH）广广播播信信道道供供基基站站发发送送单单向向广广播播信信息息，使移动台与网络同步。使移动台与网络同步。2公共控制信道（公共控制信道（CCCH）公公共共控控制制信信道道用用于于系系统统寻寻呼呼和和移移动动台台接入。接入。3专专用用控控制制信信道道（DCCH）和和随随路路控制信道（控制信道（ACCH）用用于于在在网网络络和和移移动动台台间间传传送送网网络络消消息息以及无线设备间传送低层信令消息。以及无线设备间传送低层信令消息。（
15、1）独立专用控制信道（）独立专用控制信道（SDCCH）（2）慢速随路控制信道（）慢速随路控制信道（Slowly Associated Control CHannel，SACCH）（3）快速随路控制信道（）快速随路控制信道（Fast Associated Control CHannel，FACCH）二、数据链路层（第二层）二、数据链路层（第二层）无无线线接接口口的的数数据据链链路路层层采采用用一一种种类类似似于于 D通通 道道 链链 路路 接接 入入 协协 议议（Link Access Protocol of D-channel，LAPD），为为了了与与LAPD相相区区别别加加上上“m”脚脚标标
16、（表表示示移移动动的的意思），称为意思），称为LAPDm。三、信令层（第三层）三、信令层（第三层）无无线线接接口口第第三三层层是是收收发发和和处处理理信信令令消消息息的的实实体体，由由无无线线资资源源管管理理来来建建立立、改改变变和和释释放放无无线线信信道道，包包括括三三个个功功能能子子层层：无无线线资资源源管管理理（Radio Resource management，RR）、移移 动动 性性 管管 理理（Mobile Management，MM）和和 连连 接接 管管 理理（Connection Management，CM）。）。5.3.25.3.2基站接入信令基站接入信令在在GSM系系统统
17、中中，基基站站子子系系统统（Base Station Subsystem，BSS）可可分分为为两两部部分分，即即基基站站收收发发信信台台（Base Transceiver Station，BTS）和和 基基 站站 控控 制制 器器（Base Station Controller，BSC）。）。一、一、A-bis接口信令接口信令A-bis接接口口信信令令分分为为三三层层结结构构。第第二二层层采采用用D通通道道链链路路接接入入协协议议（LAPD），第第三三层层有有三三个个实实体体：业业务务管管理理过过程程、网网络络管管理理过过程程和和第第二二层层管管理理过过程程，分分别别对对应应于于业业务务接接
18、入入 点点 标标 识识 （Service Access Point Identification，SAPI）取值取值0，62和和63。二、二、A接口信令接口信令A接接口口信信令令采采用用7号号信信令令作作为为消消息息传传送送协协议议。GSM规规范范将将A接接口口信信令令归归为为三三层层结结构，即物理层、链路层和应用层。构，即物理层、链路层和应用层。5.3.35.3.3网络接口信令网络接口信令1MAP接口接口如如图图5.15所所示示，移移动动交交换换系系统统的的网网络络接口主要有接口主要有BG六种接口。六种接口。图5.15 网络接口示意图（1）B接口接口移移动动交交换换中中心心（MSC）与与访访
19、问问位位置置寄寄存器（存器（VLR）之间的接口。之间的接口。（2）C接口接口移移动动交交换换中中心心（MSC）与与归归属属位位置置寄寄存器存器/认证中心（认证中心（HLR/AUC）之间的接口。之间的接口。（3）D接口接口归归属属位位置置寄寄存存器器（HLR）与与访访问问位位置置寄存器（寄存器（VLR）之间的接口。之间的接口。（4）E接口接口移动交换中心（移动交换中心（MSC）之间的接口。之间的接口。（5）F接口接口移动交换中心（移动交换中心（MSC）与设备识别寄与设备识别寄存器（存器（EIR）之间的接口。之间的接口。（6）G接口接口访问位置寄存器（访问位置寄存器（VLR）之间的接口。之间的接口
20、。2MAP接口的主要程序接口的主要程序（1 1）位置登记和删除）位置登记和删除）位置登记和删除）位置登记和删除这这是是在在HLR和和VLR之之间间传传送送的的程程序序，是是MAP规规程程中中最最重重要要的的一一部部分分，这这一一程程序序主要用于位置信息的更新。主要用于位置信息的更新。（2 2）补充业务处理）补充业务处理）补充业务处理）补充业务处理补补充充业业务务处处理理包包括括激激活活、去去激激活活、登登记记、取取消消、使使用用和和询询问问，这这些些处处理理为为用用户户提供了方便。提供了方便。（3 3）呼叫建立期间用户参数的检索）呼叫建立期间用户参数的检索）呼叫建立期间用户参数的检索）呼叫建立
21、期间用户参数的检索呼呼叫叫建建立立期期间间对对用用户户参参数数的的检检索索主主要要包括下述三种情况。包括下述三种情况。直直接接信信息息检检索索：移移动动交交换换中中心心（MSC）由由VLR直接获得所需参数。直接获得所需参数。间接信息检索：间接信息检索：VLR需先向需先向HLR获取部分或全部用户参数；例如，始发呼获取部分或全部用户参数；例如，始发呼叫的叫的MSC通过这一程序向被叫移动台归属通过这一程序向被叫移动台归属的的HLR询问路由信息，询问路由信息，HLR在该用户的数在该用户的数据库中找到用户的位置（据库中找到用户的位置（VLR号码）后，号码）后，再向用户所在再向用户所在VLR索取临时漫游号
22、码，并索取临时漫游号码，并将得到的这一号码回送给始呼的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，完根据这个临时号码建立话音通路，完成了交换接续。成了交换接续。路由信息检索：路由信息检索：PSTN/ISDN用户用户呼叫移动台时，网关呼叫移动台时，网关MSC（GMSC）向归向归属位置寄存器（属位置寄存器（HLR）请求漫游号。请求漫游号。（4 4）切换）切换）切换）切换切换是切换是MSC之间的传送程序，主要用之间的传送程序，主要用于移动台在两个于移动台在两个MSC之间进行切换号码等之间进行切换号码等信令过程。信令过程。（5 5）用户管理）用户管理）用户管理）用户管理用用
23、户户管管理理包包括括用用户户位位置置信信息息管管理理和和用用户参数管理，有两方面的内容。户参数管理，有两方面的内容。（6 6）位置存储器的故障恢复）位置存储器的故障恢复）位置存储器的故障恢复）位置存储器的故障恢复VLR故故障障恢恢复复进进行行重重启启动动后后，将将所所有有的的移移动动台台（MS）标标上上“恢恢复复”标标记记，表表示示数据尚待核实。数据尚待核实。（7 7）用户鉴权）用户鉴权）用户鉴权）用户鉴权用用户户鉴鉴权权主主要要包包括括呼呼叫叫建建立立、位位置置登登记记、补补充充业业务务等等情情况况下下进进行行的的正正常常鉴鉴权权，当当VLR保保存存的的预预先先算算好好的的鉴鉴权权数数据据组
24、组低低于于门门限限值值时时，由由VLR向向HLR请请求求参参数数引引起起的的鉴鉴权权；在在向向原原VLR索索取取国国际际移移动动用用户户识识别别码码（IMSI）时时进进行行的的鉴鉴权权；以以及及越越区区切切换换时进行的鉴权。时进行的鉴权。（8 8）国际移动设备识别码（）国际移动设备识别码（）国际移动设备识别码（）国际移动设备识别码（IMEIIMEI）的管理的管理的管理的管理设设备备识识别别寄寄存存器器（EIR）是是存存储储移移动动台台设设备备信信息息的的数数据据库库，IMEI主主要要用用于于MSC与与EIR之之间间IMEI数数据据的的索索取取，即即MSC向向EIR查查询询移移动台设备合法性的信令过程。动台设备合法性的信令过程。
