1信息傳輸與交換技術第6章移動交換原理與技術1信息傳輸與交換技術第6章移動交換原理與技術2對移動通信而言，在通信網絡的總體規劃和設計中必須解決的一個問題是，為了滿足運行環境、業務類型、用戶數量和覆蓋范圍等要求，通信網絡應該設置哪些基本組成部分(比如，基站和移動臺、移動交換中心、網絡控制中心、操作維護中心等)，以及這些組成部分應該怎樣部署，才能構成一種實用的網絡結構。圖1表示了一個數字蜂窩通信系統的網絡結構。11.1移動交換機結構和特點2對移動通信而言，在通信網絡的總體規劃和設計中必須解決的一個3圖1數字蜂窩通信系統的網絡結構基站子系統(簡稱基站BS)由基站收發臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成；網絡子系統由移動交換中心(MSC)、操作維護中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權中心(AUC)和移動設備識別寄存器(EIR)等組成。一個MSC可管理多達幾十個基站控制器，一個基站控制器最多可控制256個BTS。由MS、BS和網絡子系統構成公用陸地移動通信網，該網絡由MSC與公用交換電話網(PSTN)、綜合業務數字網(ISDN)和公用數據網(PDN)進行互連。移動臺3圖1數字蜂窩通信系統的網絡結構基站子系統(簡稱基站BS)4移動臺MS移動臺MS實現移動終端功能，GSM移動臺包括移動臺物理設備（即手機的裸機）和SIM卡兩部分。移動臺的類型很多，除了人們最熟悉的手機之外還包括車載臺、便攜式移動臺。

移動臺的一個重要組成部分是用戶識別模塊，即SIM卡。SIM卡中存放著所有和用戶有關的用戶無線接口側的信息，包括鑒權、加密信息。使用GSM系統進行呼入和呼出的移動臺必須插入SIM卡，只有在處理緊急呼叫時（如呼110和119），才可以在不插入SIM卡的情況下使用移動臺。

4移動臺MS移動臺MS實現移動終端功能，GSM移動臺包括移5基站子系統BSS基站子系統（BSS）：基站子系統主要負責完成無線發送接收和無線資源管理等功能，可分為基站控制器BSC

（BaseStationController）和基站收發信臺BTS

（

BaseTransceiverStation）。BSS一方面通過BTS利用無線接口與移動臺相連，負責信息的無線發送/接收和無線資源的管理；另一方面，通過BSC和網絡子系統（NSS）中的移動業務交換中心（MSC）相連，實現移動用戶之間以及移動用戶和固定電話網絡用戶之間的通信連接。5基站子系統BSS基站子系統（BSS）：基站子系統主要負責完6網絡子系統NSS網絡子系統（NSS）由六個功能單元組成：移動業務控制中心MSC（MobileserviceSwitchingcenter）訪問用戶位置寄存器VLR（VisitorLocationRegister）歸屬用戶位置寄存器HLR（HomeLocationRegister）鑒權中心AUC（AuthenticateCenter）移動設備標識寄存器EIR（EquipmentIdentityRegister）操作維護中心OMC（OperationandMaintenanceCenter）。6網絡子系統NSS網絡子系統（NSS）由六個功能單元組成：71.移動業務控制中心MSCMSC是整個網絡子系統的核心。首先，MSC是交換機，它通過接口和其他MSC或PSTN建立連接、進行呼叫控制和計費。在一個容量較大的移動通信系統中，其網絡子系統中可能包含若干個MSC。同時和移動網絡以及固定網絡連接、負責移動網至固定網、以及固定網到移動網呼叫轉接功能的MSC叫做網關MSC（即GMSC）。GSM系統通過GMSC與公用電信網PSTN互連，一般采用7號信令系統接口。其物理鏈接方式是通過在GMSC與PSTN或ISDN交換機之間采用2.048Mb/s的PCM數字傳輸鏈路來實現的。MSC具有號碼存儲、呼叫處理、路由選擇等功能。MSC可以從HLR、VLR和AUC獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需要的全部數據。反之，MSC也根據其獲取的最新信息請求更新數據庫的部分數據。71.移動業務控制中心MSCMSC是整個網絡子系統的核心。首8VLR和HLR訪問用戶位置寄存器（VLR）VLR中存放的是MSC管轄范圍內的用戶的相關信息。VLR負責用戶的位置登記和位置信息的更新，MSC根據用戶在VLR中登記的位置，對其發起尋呼。VLR中的數據是臨時的（只有用戶在其服務區內時，VLR中才保留該用戶的數據）。歸屬用戶位置寄存器（HLR）HLR是GSM系統的中央數據庫，存儲著該HLR控制區內所有用戶的相關數據。一個HLR可以控制一個或者若干個VLR。HLR中存儲著該HLR控制區內所有移動用戶的靜態和動態數據，保證每個入局呼叫都能按最新的路徑信息接續至被叫用戶。8VLR和HLR訪問用戶位置寄存器（VLR）9AUC、EIR和OMC鑒權中心（AUC）AUC中存儲著鑒權算法和加密密鑰，用來防止非法用戶接入系統，并保證通過無線接口進行通信的用戶數據的安全。

移動設備識別寄存器（EIR）EIR中存儲著移動設備的國際移動設備識別碼IMEI，分別列出準許使用的、失竊不準使用的、出現異常需要監視的移動設備。AUC根據MSC的要求檢查IMEI，確保入網設備不是被盜用的或者故障設備。但這一設備在真正運營的網絡中未使用。

運營與維護中心（OMC）OMC用于對GSM系統進行集中操作與維護，允許遠程接入對系統進行運行維護和管理，并提供和高層網絡管理中心（NMC）之間通信的接口。9AUC、EIR和OMC鑒權中心（AUC）10蜂窩移動通信系統早期的移動通信系統在中心區域設置大功率的發射機，采用高架天線把信號發送到整個覆蓋地區(半徑可達幾十千米)。這種系統的主要矛盾是它同時提供給用戶使用的信道數有限，滿足不了移動通信業務迅速增長的需要。例如在20世紀70年代于紐約開通的IMTS(ImprovedMobileTelephoneService)系統(如圖2所示)，僅能提供12對信道。圖2大區覆蓋10蜂窩移動通信系統早期的移動通信系統在中心區域設置大功率的11蜂窩移動通信系統蜂窩通信網絡把整個服務區域劃分成若干個較小的區域(Cell,在蜂窩系統中稱為小區)，各小區均用小功率的發射機(即基站發射機)進行覆蓋，許多小區像蜂窩一樣能布滿(即覆蓋)任意形狀的服務地區，如圖3所示。圖3小區覆蓋11蜂窩移動通信系統蜂窩通信網絡把整個服務區域劃分成若干個較12通常相鄰小區不允許使用相同的頻道，否則會發生同道干擾。但由于各小區在通信時所使用的功率較小，因而任意兩小區只要相互之間的空間距離足夠大，即使使用相同的頻道，也不會產生顯著的同道干擾。為此，把若干相鄰的小區按一定的數目劃分成區群(Cluster),并把可供使用的無線頻道分成若干個頻率組，同一區群內各小區均使用不同的頻率組，而任一小區所使用的頻率組，在其它區群相應的小區中還可以再用，這就是頻率再用，如圖4所示。

蜂窩移動通信系統圖4蜂窩系統的頻率再用12通常相鄰小區不允許使用相同的頻道，否則會發生同道干擾。但13蜂窩移動通信系統通常在一個大型蜂窩網移動電話系統中，有若干個移動電話交換局，也稱作移動交換中心(MSC)，這種網絡系統常稱作公共陸地移動網(PLMN)。每一個MSC均與公用電話交換網(PSTN)和所屬基站(BS)連接，如圖5所示。圖5蜂窩網移動電話系統結構13蜂窩移動通信系統通常在一個大型蜂窩網移動電話系統中，有若14圖6是蜂窩移動通信系統的示意圖。圖中七個小區構成一個區群，小區編號代表不同的頻率組。移動交換中心MSC是蜂窩網控制中心，它不僅具有一般程控交換機所具有的交換、控制功能，還具有適應移動通信特點的移動性管理功能，以完成移動用戶主呼或被呼所必需的控制。每個移動用戶在其常駐地的MSC經過登記注冊即可入網，稱為本地用戶。當移動臺進入另一個移動電話交換局所管轄區時，該移動電話交換局稱為被訪問移動電話交換局，來訪的移動用戶稱為漫游用戶。圖6蜂窩移動通信系統示意圖蜂窩移動通信系統14圖6是蜂窩移動通信系統的示意圖。圖中七個小區構成一個區群1511.1.1移動交換機一般結構常用的MSC/VLR綜合式移動交換機結構如圖7所示。數字交換網絡DTMHLR主存CPUVLRBSIDTMTCSMIWFTGNNSI至BS圖7MSC/VLR綜合式移動交換機的基本結構1511.1.1移動交換機一般結構常用的MSC/VLR綜合1611.1.1移動交換機一般結構和固話網程控交換機相比，其結構上的差異為：增設基站信令接口BSI和網絡信令接口NSI。BSI傳送與移動臺通信的信息，以及基站控制和維護管理信息；NSI向PLMN其它網絡部件傳送移動用戶管理、頻道轉接控制、網絡操作維護管理等信息。這些通道與話音傳輸通路是分開的。增設HLR、VLR數據庫。撤除用戶級設備。增設碼型變換和子復用設備TCSM（可選）。增設網絡互通單元IWF（可選）。在GSM系統與PSTN系統的接口處可設置此設備，用于兩個系統之間信號的轉換。1611.1.1移動交換機一般結構和固話網程控交換機相比，1711.2移動交換技術移動交換機除了具備一般交換機的功能外，還具備如下的特定功能：移動用戶接入處理：對于MS主叫，不存在用戶線掃描、撥號音發送和收號等處理過程。MS接入和發號通過無線接口信令一次性完成。信道分配路由選擇切換：交換機在用戶進入通信階段后繼續監視業務信道，必要時進行切換，以保證通信的連續性。移動計費1711.2移動交換技術移動交換機除了具備一般交換機的功能18無論何時，當某一移動用戶在接入信道上向另一移動用戶或有線用戶發起呼叫，或者某一有線用戶呼叫移動用戶時，移動通信網絡就要按照預定的程序開始運轉。網絡要為用戶呼叫配置所需的控制信道和業務信道，指定和控制發射機的功率，進行設備和用戶的識別和鑒權，完成無線鏈路和地面線路的連接和交換，最終在主呼用戶和被呼用戶之間建立起通信鏈路，提供通信服務。這一過程稱為呼叫接續過程，提供移動通信系統的連接控制(或管理)功能。

網絡的控制與管理18無論何時，當某一移動用戶在接入信道上向另一移動用戶或有線19移動臺開機后的工作當MS開機后，它將在GSM網中對自己進行初始化，從網絡中獲得自身的位置、小區配置、網絡情況、接入條件等信息。小區選擇：MS有一個小區選擇算法，用于確定最好的有效小區，可以手工或自動確定有效GSM網。有幾個因數如MS收到的信號強度、位置區域和MS的功率等級等都可用于小區選擇的確定。一旦選擇了有效的GSM網，MS就可選擇登錄的小區。建立通信鏈路：通信鏈路的建立程序由MS調諧到隨機接入信道RACH上發出信道請求信息，然后轉到接入許可信道AGCH，等待來自網絡的響應。BTS收到信道請求后，便增加有關傳輸時延的信息一起傳輸給BSC。BSC能夠通過比較時延進行賦值。19移動臺開機后的工作當MS開機后，它將在GSM網中對自己進20呼叫過程：圖8移動臺主呼20呼叫過程：圖8移動臺主呼21呼叫過程：圖9移動臺被呼21呼叫過程：圖9移動臺被呼22圖10移動用戶呼叫釋放過程22圖10移動用戶呼叫釋放過程2311.4自動漫游技術位置登記：所謂位置登記，就是移動用戶通過反向控制信道向移動交換機報告它的當前位置，如果位置發生變化，新的位置信息就由移動交換機通知HLR登錄，系統可以動態跟蹤移動用戶，實現對漫游用戶的自動接續。位置登記有如下三種方式：始呼登記：當移動臺發起一次呼叫時，移動交換機在處理呼叫接續的同時，自動執行一次位置登記過程；定時登記：移動臺在MSC的控制下周期性的發送位置登記消息。定時登記不但可以跟蹤漫游用戶的位置，而且還可以監視移動臺的工作狀態。強迫登記：當移動臺由一個移動交換機業務區域進入另一個移動交換機業務區域時，將自動向新的訪問交換機發出登記消息。2311.4自動漫游技術位置登記：所謂位置登記，就是移動用24位置登記現舉例說明位置登記的過程，如圖5所示。假定MS在BSB4小區，這時的位置登記過程如下；MS通過BSB4向MSCB報告（即進行位置登記）；被訪MSCB根據MS的原籍區號及用戶識別碼等，找到原籍MSCA的原籍位置寄存器進行咨詢，查出該用戶識別碼，并把給MS的新區位置號存入原籍位置寄存器（在原籍MSCA中）。與此同時，位置信息也在被訪問MSCB的被訪問位置寄存器中存入，以備MS被呼時使用；24位置登記現舉例說明位置登記的過程，如圖5所示。假定MS在25圖11位置登記示意圖25圖11位置登記示意圖26路由重選路由重選方法有兩種：原籍局重選：無論漫游用戶現在何處，一律先接至其原籍局H-MSC，然后再由原籍局查詢數據庫，獲得漫游用戶的當前訪問交換局，再次選路至被訪局V-MSC。網關局重選：不論移動用戶的原籍局在哪里，主叫用戶首先將此呼叫接至與之最近的一個網關局G-MSC，由它查詢HLR數據庫，完成至被訪局V-MSC的話路接續。目前我國數字移動網采用網關局重選法。26路由重選路由重選方法有兩種：2711.5切換技術在移動臺通話期間，系統必須由基站或移動臺對無線傳輸質量進行在線跟蹤監視。一旦發現無線信號或傳輸質量發生變化時，就必須采取一些措施，如功率控制、越區切換和呼叫釋放等措施。在模擬蜂窩電話系統中設置檢測（SAT）信雜比和無線頻率（RF）信號強度來反映通話質量，如圖3和圖4所示。在數字蜂窩GSM系統中，檢測的項目更多，并由基站和移動臺雙方同時進行。基站完成當前服務區的上行信號質量和信號強度的檢測，而移動臺則進行下行信號質量和信號強度的檢測。2711.5切換技術在移動臺通話期間，系統必須由基站或移動28圖12儲存在話音信道控制單元中的信噪比門限值

28圖12儲存在話音信道控制單元中的信噪比門限值29圖13儲存在話音信道控制單元中的射頻信號強度29圖13儲存在話音信道控制單元中的射頻信號強度30越區切換當移動用戶在蜂窩服務區中移動時，一次通話時間內可能跨越多個小區，這時需要進行越區切換，其控制機理如下：當通信中的移動臺到達小區邊界時，該小區的基站檢測出此移動臺的信號正在逐漸變弱，而鄰近小區的基站檢測出這個移動臺的信號正在逐漸變強，系統收集來自這些有關基站的檢測信息，進行判決，當需要實施越區切換時，就發出相應的指令，使正在越過邊界的移動臺將其工作頻率和通信鏈路從離開的小區切換到進入的小區。整個過程自動進行，用戶并不知道，也不會中斷行進中的通話。越區切換的示意圖見圖14。圖14越區切換示意圖30越區切換當移動用戶在蜂窩服務區中移動時，一次通話時間內可31越區切換越區切換（Handover或Handoff）是指將當前正在進行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當前基站轉移到另一個基站的過程。該過程也稱為自動鏈路轉移ALT（AutomaticLinkTransfer）。越區切換通常發生在移動臺從一個基站覆蓋的小區進入到另一個基站覆蓋的小區的情況下，為了保持通信的連續性，將移動臺與當前基站之間的鏈路轉移到移動臺與新基站之間的鏈路。31越區切換越區切換（Handover或Handoff）是指32越區切換越區切換包括三個方面的問題：越區切換的準則，也就是何時需要進行越區切換：相對信號強度準則、具有門限規定的相對信號強度準則等；越區切換如何控制：移動臺控制的越區切換、網絡控制的越區切換、移動臺輔助的越區切換。越區切換時信道分配：越區切換時的信道分配是解決當呼叫要轉換到新小區時，新小區如何分配信道，使得越區失敗的概率盡量小。常用的做法是在每個小區預留部分信道專門用于越區切換。32越區切換越區切換包括三個方面的問題：33越區切換越區切換功能包括信道監視、信道測量、切換控制和切換接續4個子功能。前兩個子功能主要用來觸發切換和選擇切換目標小區，在數字系統中由BS和MS合作完成（GSM系統采用了移動臺輔助切換的方法，將測量功能交給移動臺去完成）；后兩個子功能由MSC完成。屬于同一BSC范圍的小區間切換由BSC控制，無需MSC介入，僅不同BSC之間的切換需由MSC控制。研究越區切換算法所關心的主要性能指標包括：越區切換的失敗概率、因越區失敗而使通信中斷的概率、越區切換的速率、越區切換引起的通信中斷的時間間隔以及越區切換發生的時延等。33越區切換越區切換功能包括信道監視、信道測量、切換控制和切34圖15越區信道切換過程34圖15越區信道切換過程35信息傳輸與交換技術第6章移動交換原理與技術1信息傳輸與交換技術第6章移動交換原理與技術36對移動通信而言，在通信網絡的總體規劃和設計中必須解決的一個問題是，為了滿足運行環境、業務類型、用戶數量和覆蓋范圍等要求，通信網絡應該設置哪些基本組成部分(比如，基站和移動臺、移動交換中心、網絡控制中心、操作維護中心等)，以及這些組成部分應該怎樣部署，才能構成一種實用的網絡結構。圖1表示了一個數字蜂窩通信系統的網絡結構。11.1移動交換機結構和特點2對移動通信而言，在通信網絡的總體規劃和設計中必須解決的一個37圖1數字蜂窩通信系統的網絡結構基站子系統(簡稱基站BS)由基站收發臺(BTS)和基站控制器(BSC)組成；網絡子系統由移動交換中心(MSC)、操作維護中心(OMC)、原籍位置寄存器(HLR)、訪問位置寄存器(VLR)、鑒權中心(AUC)和移動設備識別寄存器(EIR)等組成。一個MSC可管理多達幾十個基站控制器，一個基站控制器最多可控制256個BTS。由MS、BS和網絡子系統構成公用陸地移動通信網，該網絡由MSC與公用交換電話網(PSTN)、綜合業務數字網(ISDN)和公用數據網(PDN)進行互連。移動臺3圖1數字蜂窩通信系統的網絡結構基站子系統(簡稱基站BS)38移動臺MS移動臺MS實現移動終端功能，GSM移動臺包括移動臺物理設備（即手機的裸機）和SIM卡兩部分。移動臺的類型很多，除了人們最熟悉的手機之外還包括車載臺、便攜式移動臺。

移動臺的一個重要組成部分是用戶識別模塊，即SIM卡。SIM卡中存放著所有和用戶有關的用戶無線接口側的信息，包括鑒權、加密信息。使用GSM系統進行呼入和呼出的移動臺必須插入SIM卡，只有在處理緊急呼叫時（如呼110和119），才可以在不插入SIM卡的情況下使用移動臺。

4移動臺MS移動臺MS實現移動終端功能，GSM移動臺包括移39基站子系統BSS基站子系統（BSS）：基站子系統主要負責完成無線發送接收和無線資源管理等功能，可分為基站控制器BSC

（BaseStationController）和基站收發信臺BTS

（

BaseTransceiverStation）。BSS一方面通過BTS利用無線接口與移動臺相連，負責信息的無線發送/接收和無線資源的管理；另一方面，通過BSC和網絡子系統（NSS）中的移動業務交換中心（MSC）相連，實現移動用戶之間以及移動用戶和固定電話網絡用戶之間的通信連接。5基站子系統BSS基站子系統（BSS）：基站子系統主要負責完40網絡子系統NSS網絡子系統（NSS）由六個功能單元組成：移動業務控制中心MSC（MobileserviceSwitchingcenter）訪問用戶位置寄存器VLR（VisitorLocationRegister）歸屬用戶位置寄存器HLR（HomeLocationRegister）鑒權中心AUC（AuthenticateCenter）移動設備標識寄存器EIR（EquipmentIdentityRegister）操作維護中心OMC（OperationandMaintenanceCenter）。6網絡子系統NSS網絡子系統（NSS）由六個功能單元組成：411.移動業務控制中心MSCMSC是整個網絡子系統的核心。首先，MSC是交換機，它通過接口和其他MSC或PSTN建立連接、進行呼叫控制和計費。在一個容量較大的移動通信系統中，其網絡子系統中可能包含若干個MSC。同時和移動網絡以及固定網絡連接、負責移動網至固定網、以及固定網到移動網呼叫轉接功能的MSC叫做網關MSC（即GMSC）。GSM系統通過GMSC與公用電信網PSTN互連，一般采用7號信令系統接口。其物理鏈接方式是通過在GMSC與PSTN或ISDN交換機之間采用2.048Mb/s的PCM數字傳輸鏈路來實現的。MSC具有號碼存儲、呼叫處理、路由選擇等功能。MSC可以從HLR、VLR和AUC獲取處理用戶位置登記和呼叫請求所需要的全部數據。反之，MSC也根據其獲取的最新信息請求更新數據庫的部分數據。71.移動業務控制中心MSCMSC是整個網絡子系統的核心。首42VLR和HLR訪問用戶位置寄存器（VLR）VLR中存放的是MSC管轄范圍內的用戶的相關信息。VLR負責用戶的位置登記和位置信息的更新，MSC根據用戶在VLR中登記的位置，對其發起尋呼。VLR中的數據是臨時的（只有用戶在其服務區內時，VLR中才保留該用戶的數據）。歸屬用戶位置寄存器（HLR）HLR是GSM系統的中央數據庫，存儲著該HLR控制區內所有用戶的相關數據。一個HLR可以控制一個或者若干個VLR。HLR中存儲著該HLR控制區內所有移動用戶的靜態和動態數據，保證每個入局呼叫都能按最新的路徑信息接續至被叫用戶。8VLR和HLR訪問用戶位置寄存器（VLR）43AUC、EIR和OMC鑒權中心（AUC）AUC中存儲著鑒權算法和加密密鑰，用來防止非法用戶接入系統，并保證通過無線接口進行通信的用戶數據的安全。

移動設備識別寄存器（EIR）EIR中存儲著移動設備的國際移動設備識別碼IMEI，分別列出準許使用的、失竊不準使用的、出現異常需要監視的移動設備。AUC根據MSC的要求檢查IMEI，確保入網設備不是被盜用的或者故障設備。但這一設備在真正運營的網絡中未使用。

運營與維護中心（OMC）OMC用于對GSM系統進行集中操作與維護，允許遠程接入對系統進行運行維護和管理，并提供和高層網絡管理中心（NMC）之間通信的接口。9AUC、EIR和OMC鑒權中心（AUC）44蜂窩移動通信系統早期的移動通信系統在中心區域設置大功率的發射機，采用高架天線把信號發送到整個覆蓋地區(半徑可達幾十千米)。這種系統的主要矛盾是它同時提供給用戶使用的信道數有限，滿足不了移動通信業務迅速增長的需要。例如在20世紀70年代于紐約開通的IMTS(ImprovedMobileTelephoneService)系統(如圖2所示)，僅能提供12對信道。圖2大區覆蓋10蜂窩移動通信系統早期的移動通信系統在中心區域設置大功率的45蜂窩移動通信系統蜂窩通信網絡把整個服務區域劃分成若干個較小的區域(Cell,在蜂窩系統中稱為小區)，各小區均用小功率的發射機(即基站發射機)進行覆蓋，許多小區像蜂窩一樣能布滿(即覆蓋)任意形狀的服務地區，如圖3所示。圖3小區覆蓋11蜂窩移動通信系統蜂窩通信網絡把整個服務區域劃分成若干個較46通常相鄰小區不允許使用相同的頻道，否則會發生同道干擾。但由于各小區在通信時所使用的功率較小，因而任意兩小區只要相互之間的空間距離足夠大，即使使用相同的頻道，也不會產生顯著的同道干擾。為此，把若干相鄰的小區按一定的數目劃分成區群(Cluster),并把可供使用的無線頻道分成若干個頻率組，同一區群內各小區均使用不同的頻率組，而任一小區所使用的頻率組，在其它區群相應的小區中還可以再用，這就是頻率再用，如圖4所示。

蜂窩移動通信系統圖4蜂窩系統的頻率再用12通常相鄰小區不允許使用相同的頻道，否則會發生同道干擾。但47蜂窩移動通信系統通常在一個大型蜂窩網移動電話系統中，有若干個移動電話交換局，也稱作移動交換中心(MSC)，這種網絡系統常稱作公共陸地移動網(PLMN)。每一個MSC均與公用電話交換網(PSTN)和所屬基站(BS)連接，如圖5所示。圖5蜂窩網移動電話系統結構13蜂窩移動通信系統通常在一個大型蜂窩網移動電話系統中，有若48圖6是蜂窩移動通信系統的示意圖。圖中七個小區構成一個區群，小區編號代表不同的頻率組。移動交換中心MSC是蜂窩網控制中心，它不僅具有一般程控交換機所具有的交換、控制功能，還具有適應移動通信特點的移動性管理功能，以完成移動用戶主呼或被呼所必需的控制。每個移動用戶在其常駐地的MSC經過登記注冊即可入網，稱為本地用戶。當移動臺進入另一個移動電話交換局所管轄區時，該移動電話交換局稱為被訪問移動電話交換局，來訪的移動用戶稱為漫游用戶。圖6蜂窩移動通信系統示意圖蜂窩移動通信系統14圖6是蜂窩移動通信系統的示意圖。圖中七個小區構成一個區群4911.1.1移動交換機一般結構常用的MSC/VLR綜合式移動交換機結構如圖7所示。數字交換網絡DTMHLR主存CPUVLRBSIDTMTCSMIWFTGNNSI至BS圖7MSC/VLR綜合式移動交換機的基本結構1511.1.1移動交換機一般結構常用的MSC/VLR綜合5011.1.1移動交換機一般結構和固話網程控交換機相比，其結構上的差異為：增設基站信令接口BSI和網絡信令接口NSI。BSI傳送與移動臺通信的信息，以及基站控制和維護管理信息；NSI向PLMN其它網絡部件傳送移動用戶管理、頻道轉接控制、網絡操作維護管理等信息。這些通道與話音傳輸通路是分開的。增設HLR、VLR數據庫。撤除用戶級設備。增設碼型變換和子復用設備TCSM（可選）。增設網絡互通單元IWF（可選）。在GSM系統與PSTN系統的接口處可設置此設備，用于兩個系統之間信號的轉換。1611.1.1移動交換機一般結構和固話網程控交換機相比，5111.2移動交換技術移動交換機除了具備一般交換機的功能外，還具備如下的特定功能：移動用戶接入處理：對于MS主叫，不存在用戶線掃描、撥號音發送和收號等處理過程。MS接入和發號通過無線接口信令一次性完成。信道分配路由選擇切換：交換機在用戶進入通信階段后繼續監視業務信道，必要時進行切換，以保證通信的連續性。移動計費1711.2移動交換技術移動交換機除了具備一般交換機的功能52無論何時，當某一移動用戶在接入信道上向另一移動用戶或有線用戶發起呼叫，或者某一有線用戶呼叫移動用戶時，移動通信網絡就要按照預定的程序開始運轉。網絡要為用戶呼叫配置所需的控制信道和業務信道，指定和控制發射機的功率，進行設備和用戶的識別和鑒權，完成無線鏈路和地面線路的連接和交換，最終在主呼用戶和被呼用戶之間建立起通信鏈路，提供通信服務。這一過程稱為呼叫接續過程，提供移動通信系統的連接控制(或管理)功能。

網絡的控制與管理18無論何時，當某一移動用戶在接入信道上向另一移動用戶或有線53移動臺開機后的工作當MS開機后，它將在GSM網中對自己進行初始化，從網絡中獲得自身的位置、小區配置、網絡情況、接入條件等信息。小區選擇：MS有一個小區選擇算法，用于確定最好的有效小區，可以手工或自動確定有效GSM網。有幾個因數如MS收到的信號強度、位置區域和MS的功率等級等都可用于小區選擇的確定。一旦選擇了有效的GSM網，MS就可選擇登錄的小區。建立通信鏈路：通信鏈路的建立程序由MS調諧到隨機接入信道RACH上發出信道請求信息，然后轉到接入許可信道AGCH，等待來自網絡的響應。BTS收到信道請求后，便增加有關傳輸時延的信息一起傳輸給BSC。BSC能夠通過比較時延進行賦值。19移動臺開機后的工作當MS開機后，它將在GSM網中對自己進54呼叫過程：圖8移動臺主呼20呼叫過程：圖8移動臺主呼55呼叫過程：圖9移動臺被呼21呼叫過程：圖9移動臺被呼56圖10移動用戶呼叫釋放過程22圖10移動用戶呼叫釋放過程5711.4自動漫游技術位置登記：所謂位置登記，就是移動用戶通過反向控制信道向移動交換機報告它的當前位置，如果位置發生變化，新的位置信息就由移動交換機通知HLR登錄，系統可以動態跟蹤移動用戶，實現對漫游用戶的自動接續。位置登記有如下三種方式：始呼登記：當移動臺發起一次呼叫時，移動交換機在處理呼叫接續的同時，自動執行一次位置登記過程；定時登記：移動臺在MSC的控制下周期性的發送位置登記消息。定時登記不但可以跟蹤漫游用戶的位置，而且還可以監視移動臺的工作狀態。強迫登記：當移動臺由一個移動交換機業務區域進入另一個移動交換機業務區域時，將自動向新的訪問交換機發出登記消息。2311.4自動漫游技術位置登記：所謂位置登記，就是移動用58位置登記現舉例說明位置登記的過程，如圖5所示。假定MS在BSB4小區，這時的位置登記過程如下；MS通過BSB4向MSCB報告（即進行位置登記）；被訪MSCB根據MS的原籍區號及用戶識別碼等，找到原籍MSCA的原籍位置寄存器進行咨詢，查出該用戶識別碼，并把給MS的新區位置號存入原籍位置寄存器（在原籍MSCA中）。與此同時，位置信息也在被訪問MSCB的被訪問位置寄存器中存入，以備MS被呼時使用；24位置登記現舉例說明位置登記的過程，如圖5所示。假定MS在59圖11位置登記示意圖25圖11位置登記示意圖60路由重選路由重選方法有兩種：原籍局重選：無論漫游用戶現在何處，一律先接至其原籍局H-MSC，然后再由原籍局查詢數據庫，獲得漫游用戶的當前訪問交換局，再次選路至被訪局V-MSC。網關局重選：不論移動用戶的原籍局在哪里，主叫用戶首先將此呼叫接至與之最近的一個網關局G-MSC，由它查詢HLR數據庫，完成至被訪局V-MSC的話路接續。目前我國數字移動網采用網關局重選法。26路由重選路由重選方法有兩種：6111.5