【一文读懂】当你和妈妈打电话的时候,究竟发生了什么!

你:“喂,妈,生活费突然不够了,生活如何继续下去,您给点宝贵建议吧!”

妈:“我建议你露宿街头。”

你:“妈,虽然你对我这么狠,但是我突然好想你呢!”

妈:“好吧...请注意开源节流,下次再乱花,就不要给我打电话了!”

挂断电话,看到妈妈发过来的微信红包,你暗自窃喜而且顿感幸福。不过转念一想,妈妈出差那么久了,工作肯定很辛苦,还是节约点比较好。爱思考的你突然想到一个问题:我和妈妈是怎么实现手机通话的呢?

怎么实现手机通话的呢?今天张叔叔就给大家讲解一下移动通话背后的故事,故事有点长,叔叔慢慢讲。为了描述方便,叔叔就把移动通话的过程类比成“此刻收到微信红包的你是如何历经坎坷找到在天津出差的妈妈的?”这可能是一个唯美而曲折的找妈妈故事。

名词科普

手机:顾名思义就是我们每天使用的手机,手机是可以通过无线设备发送和接收信号的,只是我们看不见摸不着而已。【类比成你和妈妈】

基站:有没有发现自己家附近哪个比较高的地方安装了一个类似天线的东西,有的还有一个底座铁塔什么的,很多上面都会写着“移动”,“联通”等字样,这个就是基站。基站的数量很多,分布在城市里面。【类比成社区派出所,你和妈妈都可以与自己所在的区派出所直接联系】

基站控制中心:这个大家都看不到,在移动或者联通公司放着呢,主要用于统筹管理几个基站。基站控制中心管理着基站,数目相对少一些。【类比成区公安局,区公安局可以管理多个社区派出所】

基站子系统:基站和基站控制中心合称为基站子系统,因为两者合作紧密,是一对好基友。【可以统一类比为区公安局,直接可以为你和妈妈提供服务】

移动交换中心 + 访问位置寄存器:名字有点难懂,也是放在移动或者联通公司的机房中,主要功能就是用来中转、查询、控制数据的地方。【类比成市公安局】

归属位置寄存器:用来提供手机的查询服务,提供手机号码原始注册信息,比如你第一次申请手机号码,信息就会存储到归属到这个地方。【类比成你出生地公安局,可以查询你户籍信息】

是不是理解起来有点难度?叔叔用一句话解释一下:我们每天使用的手机是连接到附近的基站子系统的,打电话的时候会经由移动交换中心转发出去,这个过程中要借助位置寄存器查询一些信息,就是这么简单!类比一下就是:你可以直接找区公安局帮忙联系妈妈,区公安局能力不够,需要通过市公安局查询相关信息,这个过程中为了核对你和妈妈的身份,会从本地市公安局和你老家的公安局查询信息,最终帮你找到了远在天津的妈妈。

铺垫了这么久,张叔叔的讲解要正儿八经地开始了!先回答一个问题,要把电话拨通,总共分几步?答:总共分三步。第一步,自己先连上移动网络;第二步,找到对方在哪;第三步,和对方连接上。

首先来解决第一步的问题,我们每天使用的手机是如何连接到移动网络的呢?刚才已经提到,我们的手机上面有无线模块,只要开机之后就可以不间断的接受和发送信号,而基站也是无时不刻的发送和接受这信号,手机收到基站的讯息之后就可以进行解析,发现遇到了对的基站之后就和基站建立了连接。建立连接之后,手机就会把自己的信息上报给基站,“基站007,你好,我是137***123手机,我现在在好未来小区”,基站收到你信息之后也会给你答复“123你好,我是基站007,我已和你建立连接,请保持联系”,并且会把你的信息记录下来并上报到移动交换中心(编号YDJH001)。移动交换中心收到上报内容后把你的信息记录到访问位置寄存器。这个过程就是你手机接入移动网络并注册信息的过程,后续其他人给你打电话的时候可以快速的找到你所连接的基站并同你取得联系。但是我们是一直移动的,移动过程中也会面临基站的改变,其实就是重复上述过程,把自己最新的位置实时的上报上去,保证后续可以准确的找到你所连接的基站。

类比一下

你在济南,区公安局每天都会通过大喇叭广播,“同志们,凡是听到广播的帅小伙都来报道!”,因为你属于帅小伙,每当听到广播的时候就必须要去对应的区公安局报道,并且掏出身份证登记信息,区公安局会把你当前的信息上报到市公安局,市公安局户籍管理科会把你当前位置记录下来,方便后续有人找你。

其次来解决第二步的问题,你拨打妈妈的号码“137***666”时,移动网络是如何找到妈妈手机所在位置的?当你点击“拨打”号码之后,首先会通过基站子系统申请一条专用通信通道,基站子系统不会立刻给你分配通道。它会把你手机信息传递到移动交换中心(编号YDJH001),移动交换中心先查询一下你手机信息是否合法,比如是否欠费,是否允许打长途电话等等,查询没有问题之后反馈给基站子系统,基站子系统此时才会给你分配一条通道。而此时此刻,移动交换中心开始校验你所拨打的号码“137***666”是不是允许被拨打,万一你妈妈手机欠费,不允许漫游等等呢,从哪校验呢?这个时候会查询归属位置寄存器,不仅可以查询到666号码是否允许被拨打,而且还查询到当前666手机在编号是YDJH521的移动交换中心。注意哈,这个时候归属位置寄存器会联系YDJH521,YDJH521移动交换中心查询了访问位置寄存器,发现666手机当前连接的基站是天津市静海区基站(编号100),并且当前手机是空闲状态,可以拨打。归属位置寄存器获取到这个信息之后,把666手机所在的YDJH521移动交换中心位置以及当前是空闲状态等信息返回给了你所在的移动交换中心(编号YDJH001)。这个时候就确定了妈妈手机所在的位置了。

类比一下:

你通过区公安局寻找妈妈,并且提供了妈妈的身份证号码,区公安局首先会找市公安局进行查询;市公安局首先会校验你的身份信息是否合法,之前有没有违法记录,有没有偷税漏税等等,发现你还比较老实,让你回家先等着,并且让区公安局给你分配了一辆车,时刻准备着可以把你送到妈妈所在的地方。这个时候济南市公安局开始着手查询你妈妈所在的位置,首先就是联系妈妈出生地公安局,该公安局查询发现,你妈妈当前在天津市公安局管理范围内,并且你妈妈也是守法公民,没有任何违规违法记录。济南市公安局获取到这个信息之后非常高兴,因为他们下一步就可以把你送到妈妈身边了。

最后来解决第三步的问题,如何同对方连接上。当你手机所在的移动交换中心(编号YDJH001)获取到妈妈手机所在的移动交换中心(编号YDJH521)之后,就会尝试与该交换中心建立连接,这个连接很快就建立成功。连接上就可以了吗?当然不是,YDJH521移动交换中心首先会校验传递过来的信息是否合法,校验通过之后,YDJH521移动交换中心才会通过天津市静海区基站(编号100)来发送信息呼叫你妈妈的手机,当你妈妈的手机接收到呼叫信息之后,开始响铃震动。此时你妈妈点击“接听”按钮,连接建立成功。后续剧情就和本文开始的时候一样,你通过甜言蜜语开始问你妈妈要生活费了。

类比一下:

济南市公安局知道你妈妈所在位置之后,派专车把你送到了天津市公安局,天津市公安局核对了一下你的信息,发现的确是你要找妈妈,然后把你送到了你妈妈所在的地方,母子相见,皆大欢喜!

故事讲完了,母子见面,分外感人啊。文中的技术解答稍微难懂一些,但是类比描述还是比较容易理解的。是不是还有其他疑问,既然手机连接的基站一直在变动,我和妈妈通话过程中基站变了怎么办?如何通过手机流量上网的,为什么那么慢?

运营商在设计基站的分布时,会有重叠区的,也就是同一个位置可能同时可以触达两个基站。从一个基站变更为另外一个基站的时候,有两种方案。一种叫做硬切断,那就是断开当前基站的连接,快速切换到第二个基站,这种方式可能会造成通话卡顿中断等问题;第二种方式叫做软切断,也就是在这个地区同时保持两个基站连接,当发现第二个基站的传输信息稳定之后,切断第一个基站连接,这种方式比较麻烦但是通话会很通畅。

手机是如何上网的?其实我们使用wifi上网和流量上网所使用的网络完全不同,流量上网的思路是把你的网络请求通过无线电信号传输给基站,基站解析你是网络请求并由运营商作为中介帮你请求网站内容,然后再通过基站返回给你。而wifi上网直接就连接就连接到了互联网,不再经由运营商作为中介帮你传输数据。正式由于运营商的之前水平有限,造成手机流量上网特别慢,不过现在随着3G、4G技术的发展,手机流量访问网络速度也很快了!

【张叔叔科普数据】

工业与信息化部表示,截止2018年2月,所有移动电话用户数为14.4亿,2018年1-2月,移动通话时长为4008亿分钟,电信业务收入为2168亿元。

2018年7月1日起各大运营商取消流量漫游费用;2018年10月1日起取消电话漫游费用。

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