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手机是如何实现打电话的?

电话是大家日常用的最多的通信业务,不管是固定电话,还是移动手机,通话是最基本的功能,也是最重要的功能。

两个手机之间连接,由移动终端发起呼叫,呼叫信令经过信令流网络传送到核心层的语音信令处理模块,核心网再根据用户呼叫的电话号码找到对应用户,通知UMG建立话路通道。连接建立后,媒体流就可以承载着语音内容使得用户之间语音互通了。




今天我们就来细说一下

用户之间的连接是如何发生的?

当我们打电话拨打被叫号码时,通信网络会根据被叫号码,去寻找被叫的位置,最终找到被叫,这样电话就可以打通了。相当于通信网络起到了中介的作用,中介来帮助主叫方找到被叫方的人。


但中介要找到一个人,就要求被找的人必须在中介公司提前登记了个人的姓名、身份证、性别、住址等内容,有了这些内容,找到被寻的人是非常容易的。



同样,通信网络要找到被叫方,前提是被叫方的电话号码必须在通信网络中已登记,未登记电话号码我们就无法找到被叫人。

而每个中介登记的人数有限,它无法将全省甚至全国的人信息全部登记进去, 所以全国成立了成千上万的中介公司,每个公司只是登记的本地区的人员信息,如果一个中介登记的人要找另一个地区中介登记的人,中介公司之间可以互通信息。

通过登记人的身份证号可以知道被叫所属地区的大中介,然后通过大中介找到被叫所登记的小中介,小中介再找到被叫人。


网络设备(交换机)

上面说的中介公司就相当于整个通信网络中多个通信的交换设备,小中介相当于局端的交换机设备,可登记用户的电话号码大中介相当于转接的交换机设备,负责转接各局端小中介之间互联互通的请求


所以大中介不用登记每一个用户的电话号码,只要登记用户号码的前几位(号码段)属于哪个小中介即可。(手机号码的前三位是运营商代码、中间四位是地区代码)

“中介实体”与“网络设备”的对比:


演进方式

中介公司的业务随着时间的变化,办公越来越现代化,业务的范畴也在不断延伸。

以前采用手工记录前来登记人员的信息,效率很低,经常出现登记人员信息记录丢失的情况,查询完全靠人工进行。

后来电脑出现了,登记和删除人员信息效率大大提升,而且有案可查。但小中介之间电脑不能联网,无法互通相互之间信息。

到了互联网时代,所有登记的信息全部上互联网,信息共享,所有中介可以互查信息,非常方便。

与中介公司办公方式演变很相似,交换机方式的发展演变也经历了三个阶段:

·  程控交换机时代(PSTN)
·  软交换时代 (Softswitch)
·  IP多媒体时代(IMS)阶段




从交换机到软交换,最后到IP多媒体子系统的演进,正是不但满足人们通信业务多样性需求的过程,从单一的语音业务,到部分多媒体业务,最后是全业务(全多媒体业务),通信网络逐渐进入了一个全IP的时代(ALL IP),业务也进入了一个大爆炸的时代。

固定网的演进方式如下:


移动电话网的演进方式与固定网的演进非常相似

如下图:


通信比较

对于语音通话,无论是固定电话还是移动电话,在网络控制(核心网)这一块的原理是相似的。由于固定电话是通过电话外线,直接与端局程控交换机相连,所以电话号码与外线端口的对应关系在开户登记时已经固定了,一般不会改变;移动电话则不然,天生就具备四处溜达的习惯,所以它的位置总是变动的,唯一不变的是开户登记时的位置所在地及电话号码,所以要找到移动用户还需要费一番周折。

对比程控交换机、软交换和IMS三种网络的电话识别方式:



移动电话号码的识别方式有些不同,每部手机有一个SIM卡号(IMSI)和移动电话号码(MSISDN),开户时需要登记这两个参数。由于被叫电话的位置不固定,所以找到它不容易。
要找到被叫移动用户,需要使用两种创意方法:行踪反馈和广播找人。

行踪反馈

古代文人出远门赴京城赶考不容易,风餐露宿,到了大一点的客栈才有条件给家里写信报平安,这样一路赶路,一路写信,家里人就知道自家秀才到了哪里,是否平安。所以及时反馈自己的行踪非常重要。

同样的道理,手机用户无论漫游溜达到了什么地方,只要具备条件(开了漫游功能), 手机用户就把自己溜达地的移动通信网络的移动交换中心(MSC)的编号(这个就相当于网络中的物理位置)告诉给自己开户所在地的数据库(它们称为归属寄存器HLR),这样开户所在地的 网络就知道自家的孩子(移动用户)漫游到哪里去了。如果孩子经常变动位置,自家网络的数据库就需要经常刷新自己的记录。

“秀才赶考”与“手机漫游”的对比:



广播找人

举个例子,开运动会时,运动员都临时编了号,人员都在流动,如果我想找到10086号韦小宝,我就使用高音大喇叭,猛喊一声“10086号韦小宝?你的老婆007在一楼西门口等你,请速前去!” 10086号韦小宝听到喇叭通知后,就知道了是哪一个老婆找他,然后就会屁颠屁颠的前往一楼西门口见老婆007。

同样的道理,在寻找移动被叫用户的过程中,也需要使用“广播找人”的原理,这个时候在核心网设备上需要找一些临时的本地用户号码(TMSI)分配给被叫移动用户, 这样才能找到被叫。找到被叫的方法比较特殊,在一个核心网网元设备(MSC)控制下的位置区对应的无线基站采用广播的方式,谁应答就谁接通。

“运动会找人”与“无线广播找人”的对比:



在移动网络中,移动用户的寻找和定位过程如下:



寻址方式

由于中介公司的数量十分得多,我们采用一定的编号规则来表示每一个中介公司。同样的道理在通信网络中,存在很多交换机设备,我们用SPC(信令点编码)标识来区分他们,不同的交换机有不同的SPC,它是全球唯一。交换机之间通过控制信令(SS7,7号信令)来寻找对方,进行交流。主叫方就是OPC(源信令点),被叫方就是DPC(目的信令点),控制消息SS7就是在OPC---DPC之间来回交流的语言。

移动通信继承了固定交换这个思路:OPC—DPC,但是这只能保证找到被叫交换机所在的设备,如果被叫出现漫游的业务,那就无能为力啦。所以移动通信扩展了控制信令SS7的消息,出现了SCCP(业务连接控制点),它可以扩展移动业务,提供诸如漫游等新业务,他的这种寻址方式我们称为SCCP寻址,有时也称为GT(全球码)寻址,每一个手机号码MSISDN就是一个独立的GT码,这个绝对是全球唯一。

在IMS网络里,实现了固定网与移动网的融合,全网采用IP来找被叫设备,设备之间通过IP地址来通信,完全取消了SPC和GT寻址的概念,以后每部手机或者SIP固定终端都需要一个独立的IP地址。

ENUM(电话号码映射)/DNS(域名解析服务器)的作用相当关键,你拨打的被叫号码没人认识,机器也不认识,咋办呢?ENUM设备帮助你把被叫号码变成一个E-mail地址类似的域名,这就好办多了,从域名的后缀就知道它属于哪个网络。

而DNS会帮你把这个域名转换成对应的IP地址,有了目的地的IP地址,找到被叫人那还不是轻而易举的事!

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