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 （ Mobile
Station,MS）, 基地站 （ Base Station，
BS）, 移动交换中心 （ Mobile Switching
Center,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 M S C
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 5.2 BS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
M S C MSBS
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（ International
Mobile Station Identification,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 （ Authority
Center,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（ Traffic CHannel,TCH） 和控制
信道（ Control CHannel,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（ Slowly
Associated Control CHannel,SACCH）
? （ 3）快速随路控制信道（ Fast
Associated Control CHannel,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 （ Link Access
Protocol of D-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 （ Radio Resource
management,RR）, 移动性管理
（ Mobile Management,MM） 和连接管
理 （ Connection Management,CM） 。
? 5.3.2 基站接入信令
? 在 GSM系统中, 基站子系统 （ Base
Station Subsystem,BSS） 可分为两部分,
即基站收发信台 （ Base Transceiver
Station,BTS） 和基站控制器 （ Base
Station Controller,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
（ Service Access Point Identification,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 。
B
C
G
F
D
E
M S C
V L R
M S C
E I R
H L R / A U C
V L R
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 。
? 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 （ Mobile
Station,MS）, 基地站 （ Base Station，
BS）, 移动交换中心 （ Mobile Switching
Center,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 M S C
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 5.2 BS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
M S C MSBS
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（ International
Mobile Station Identification,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 （ Authority
Center,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（ Traffic CHannel,TCH） 和控制
信道（ Control CHannel,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（ Slowly
Associated Control CHannel,SACCH）
? （ 3）快速随路控制信道（ Fast
Associated Control CHannel,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 （ Link Access
Protocol of D-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 （ Radio Resource
management,RR）, 移动性管理
（ Mobile Management,MM） 和连接管
理 （ Connection Management,CM） 。
? 5.3.2 基站接入信令
? 在 GSM系统中, 基站子系统 （ Base
Station Subsystem,BSS） 可分为两部分,
即基站收发信台 （ Base Transceiver
Station,BTS） 和基站控制器 （ Base
Station Controller,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
（ Service Access Point Identification,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 。
B
C
G
F
D
E
M S C
V L R
M S C
E I R
H L R / A U C
V L R
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 。
