GSM可以说的秘密(3) 最基本的NSS与BSS的架构与一次完整呼叫的流程

写在前面的话

 

为避免一次讲解太多而导致重点缺失，本节介绍NSS与BSS时只介绍必不可少的部分。

 

最基本的BSS

1. BTS，全称Base Transceiver Station，译作基站收发台。我们日常生活中可以见到许多BTS，每个BTS都管辖一个片区，为保证信号质量，相邻的BTS在一般情况下，会呈等距离排列，这样一来，他们所管辖的片区的边界，就成了蜂窝状的结构，这就是GSM蜂窝数字移动技术这个说法的由来
2. BSC，全称Base Station Controller，译作基站控制器。一个BSC会对应多个BTS，也就是说，BSS呈现星型网络

 

最基本的NSS

1. MSC，全称Mobile Switch Center，译作移动交换中心。一个MSC也对应多个BSC，这也是一个星型网络
2. VLR，全称Visitor Location Register，译作拜访位置寄存器。现在的VLR通常与MSC是一体的
3. HLR，全称Home Location Register，译作归属地寄存器。一个移动运营商可以有一个HLR，也可以有多个HLR

 

请注意VLR和HLR所指的寄存器与计算机CPU的“寄存器”有很大的区别，VLR和HLR虽然名为寄存器，但是实际上都是功能强大的服务器。

 

关于它们的具体功能，大家可以搜索一下，不过，还是诺基亚公司做的一个flash最能够说明一切。下面链接的flash展示了一次完整呼叫的建立流程，同时也解答了上一节所提到到问题。

 

http://download.csdn.net/source/2420641

 

首先解释一下相关的术语，为符合中文习惯，部分中文翻译为其简短意译：

1. MO = Mobile Originated，主叫
2. MT = Mobile Terminated，被叫
3. MSISDN = Mobile Station Integrated Services Digital Network number，电话号码
4. MSRN = Mobile Station Roaming Number，漫游号码
5. IMSI = International Mobile Subscriber Identity，SIM卡号码
6. TMSI = Temporary Mobile Subscriber Identity，临时识别码，为避免IMSI在无线路径上被非法监听而失窃，无线路径上使用TMSI而不是IMSI
7. LAC = Location Area Code，位置区码，每一个BTS分别服务于一个位置区，因此分别拥有一个LAC

 

背景介绍：用户A的MS位于MSC-1管辖的BSC下，用户B的MS位于MSC-2管辖的BSC下。此时，用户A想打电话给用户B：

1. 用户A拨打用户B的MSISDN，BSS把信号连接建立后，呼叫请求到达MSC-1
2. MSC-1分析用户B的MSISDN，得知应该向HLR查询用户B的去向，于是发信号到HLR
3. HLR根据用户B的MSISDN从数据库中查到其IMSI和VLR地址，发现该地址是MSC-2的地址，于是向MSC-2申请一个MSRN
4. MSC-2从空闲的漫游号码池中分配一个MSRN，将它与用户B的IMSI绑定，再将这个MSRN答复HLR，然后HLR又将其答复MSC-1
5. MSC-1从HLR收到MSRN后，根据其编号规则，得知这个MSRN是属于MSC-2的，也就是用户B目前在MSC-2管辖的BSS下，于是将带有MSRN的呼叫请求转到MSC-2
6. MSC-2收到呼叫请求后，从请求中的MSRN查出刚才绑定了的用户B的IMSI，从它自己的VLR中查到用户B的LAC及其TMSI，此时会释放MSRN
7. BSS根据LAC和TMSI向用户B发出寻呼：有电话啦

 

通过这个例子，有几点我们可以推导出来：

1. HLR是GSM的“大脑”，尽管MSC被称为“中心”，但是真正的中心是HLR，它可以查到每一个用户现在由哪一个MSC提供服务，更直接地说，它知道每一个用户现在大概在哪里
2. 即使主叫与被叫同在一个MSC，呼叫要建立也必须经过HLR，因为只有HLR能够找到目的MSC
3. 呼叫建立时需要用到MSRN，呼叫建立后才释放，一个MSC的MSRN就像电脑的内存那样，是有限分配的，也就是说，如果没有空闲的MSRN，呼叫就不能建立
4. TMSI是VLR分配的，用于无线路径下的保密传输，MSC之间、MSC与HLR之间的通讯还是使用IMSI
5. VLR可以根据目的IMSI查到LAC和TMSI，也就是说，VLR确切知道每一个在它那里登记的用户现在在哪一个位置
6. 最后阶段的寻呼是BTS所属的片区全区寻呼的，每一个MS都收到寻呼信号之后都会检查一下要呼叫的TMSI是不是自己，如果是，就响铃。也就是说，TMSI会保存在MS上
7. 与计费相关的信息必定保留在MSC，因为HLR只是在呼叫建立的时候起作用，电话什么时候接通、什么时候断开，只有MSC知道，而且，负责主叫的MSC将产生MO计费信息，负责被叫的MSC将产生MT计费信息

 

在以后的系列文章中，我将一点点的就以上推导结论展开话题，一点点地揭开GSM的秘密。