手机基站靠什么来识别其信号覆盖范围内的每一部手机？

这个问题是我专业对口领域，其实挺有技术含量，想要简单回答并不容易。我会基于本科期间的课程《无线通信原理与移动网络》的课程内容，为大家尽量简单，科普的阐述这一问题。

本文分为三个部分：

1.以GSM为例的通信系统介绍

2.手机（移动）端用户的被呼叫过程

3.蜂窝网络的移动性管理

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1.以GSM为例的通信系统介绍

本 回答会以最主流的GSM举例。GSM是Global System for Mobile Communications的缩写，意为全球移动通信系统，是世界上主要的蜂窝系统之一。它属于2G，是国内市场占有率最大的数字蜂窝系统，也是我们平 时打移动和联通电话及收发短信时会使用的通信系统。

其结构如图所示，首先我会简单给大家介绍一些相关概念，大家无需深入理解，只需要大致明白通信网络由哪些部分组成即可。

1.移动台就是用户设备部分，由移动终端（ME，比如手机）和客户识别卡（SIM卡）。

2.移动终端，例如手机，需要具备数据编码/加密/调制/解调功能，以及数据发射和接收的功能。

3.SIM卡类似于“身份证”，存有认证客户身份所需的全部信息。只有插如SIM卡后，移动终端才能入网。这一点也符合大家的生活常识。

1.负责完成无线收发和无线资源管理，与移动台进行通信，由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）组成。

2.基站控制器（BSC）负责无线资源管理、小区配置数据管理、功率控制和切换等功能。

3.基站收发信台（BTS）是无线接口设备，由基站控制器（BSC）控制，与移动台进行通信。

4.简单来说就是基站控制器（BSC）相当于控制系统，基站收发信台（BTS）相当于通信系统。

(NSS)

2.其中HLR为数据库，存储管理部门用于移动客户管理的数据。

3.每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：

1)客户的参数，如移动用户识别号、用户类别、访问能力和补充业务。

2)客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。

4.VLR：是管辖区中MS呼叫所需检索信息的数据库，提供用户号码、所处理的识别号码，并向用户提供服务参数。同时它是一个动态数据库，如果用户进入和退出该管辖区，它具有写入/删除功能。

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上述概念大家简单看一看即可，并不要完全理解，重要的部分我在之后还会强调。下面我们介绍蜂窝网络呼叫的建立过程。对于用户而言，可能需要做的仅仅是输入号码，然后拨号。但对于蜂窝网络而言，需要做的事情却远远多于此。

呼叫连接需要的步骤：

•识别被呼用户；

•定位用户所在的位置；

•了解用户所需提供的业务；

•建立网络到用户的路由连接并维持所建立的连接直至两用户通话结束；

•当用户通话结束时，网络要拆除所建立的连接。

2.固定电话网（程控交换网）交换机分析用户所拨打的移动用户的号码

3.网关移动交换中心分析用户所拨打的移动用户的号码

移动交换中心没有被呼用户的位置信息，用户的位置信息只存放在上文提及的HLR和VLR中。

移动交换中心分析用户所拨打的移动用户的号码得到被呼用户所在的归属寄存器的地址，取得被呼用户的位置信息。

得到被呼用户的所在地区，同时也得到与该用户建立话路的信息，这个过程称为归属寄存器查询。

4.网关移动交换中心找到当前为被呼移动用户服务的移动交换中心

5.由正在服务于被呼用户的移动交换中心得到呼叫的路由信息

正在服务于被呼用户的移动交换中心是由其产生的一个移动台漫游号码（MSRN）给出呼叫路由信息的。

这里由访问登记表分配的移动台漫游号码是一个临时移动用户的一个号码。该号码在接续完成后即可以释放给其它用户。

6.移动交换中心与被呼叫的用户所在基站连接，完成呼叫。

接收包含移动台漫游号码的信息，并分析它，得到被叫的话路信息。

最后将向正在为被呼用户服务的移动交换中心发送携带有移动台漫游号码的呼叫建立请求消息，正在为被呼用户服务的移动交换中心接到此消息，找到被叫用户。通过其所在基站完成呼叫。

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3.蜂窝网络的移动性介绍

(一)位置管理

移动系统中，用户在系统覆盖范围内任意移动。为能把一个呼叫传送给移动的用户，必须有一个高效的位置管理系统来跟踪用户的位置变化。

位置管理采用两层数据库，即HLR和VLR。通常由一个HLR（它存储在其网络注册的所有用户信息，包括用户预定业务、记帐信息、位置信息等）和若干个VLR（VLR管理该网络中若干位置区内的移动用户）组成。

位置管理追求目标：以尽可能小的处理能力和附加的业务量，最快地确定用户位置，以容纳尽可能多的用户。

(二)位置登记

所谓位置登记(或称注册)是通信网为了跟踪移动台的位置变化，而对其位置信息进行登记、删除和更新的过程。

数字蜂窝网的用户密度大于模拟蜂窝网，因而位置登记过程必须更快、更精确。

(VLR)中。

使用小区选择标准和算法，MS扫描它附近小区的BCCH信道，给出一张所有通过选择标准的小区表，在表中最好的小区，被MS选择为工作小区。

如果所选小区是以前的位置区域，MS就进入空闲模式等待用户发起呼叫或接收来自网络的寻呼。

①移动台MS从一个位置区(属于MSCB的覆盖区内)移动到另一个位置区(属于MSCA的覆盖区内)。

②通过检测由基站BS持久发送的广播信息，移动台发现新收到的位置区识别与目前所使用的位置区识别不同。

③、④移动台通过该基站向MSCA发送具有“我在这里”的信息位置更新请求。

⑤由MSCA向HLR发送消息。

⑥HLR发回响应消息，其中包含有全部相关的用户数据。

⑦、⑧在被访问的VLR中进行用户数据登记。

⑨把有关位置更新响应消息通过基站送给移动台(如果重新分配TMSI，此时一起送给移动台)。

10通知原来的VLR，删除与此移动用户有关的用户数据。

(三)GSM位置更新机制

一个LA 通常包括一组小区，由BSC 控制。

MS 在三种情况下进行位置更新：

开机加电时，MS 将以前记录的LAI 与正在广播的LAI 进行比较，若不同则进行位置更新；当MS 通过一个LA 的边界时进行位置更新；经过网络预先确定一段时间后，即使位置没有发生变化，MS 也必须发送位置更新消息。

(四)切换管理

切换指当MS 从一个AP 的覆盖区移动到另一个AP 的覆盖区时，需要对当前连接进行处理的全部问题和行为。该过程也称自动链路转移ALT(Automatic

在蜂窝网中，越区切换使一个话音呼叫从一个BS 转交给另一个BS；

在WLAN 中，越区切换使一个连接从一个AP 转交给另一个AP；

在混合网络中，越区切换使一个连接从一个BS 转交给另一个BS，从一个AP

转交给另一个AP，从一个BS 转交给另一个AP，或从一个AP 转交给另一个BS。

越区切换分类: 硬切换、软切换、更软切换。

软切换既维持旧的连接,又同时建立新的连接,并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。（CDMA可实现BTS之间、BSC

之间和MSC之间的软切换。）

硬切换在新的连接建立以前,先中断旧的连接。

更软切换同一基站不同扇区之间的软切换称为更软切换

(五)切换原因

信号强度：BS 或MS 接收信号很弱，且MS 移动到了另一个小区或同小区但不同的频率有更好的链路质量时，可能导致切换。

信号质量：当信道受到干扰使信号质量降低较多时，即使原来信道的接收信号仍足够强，仍需切换到质量更好的信道。

MS 到BS 的距离：各小区间的距离限制被存入BS 的数据库中，不断检查实际距离（和时间提前量有关），超过门限就必须无条件执行切换。

功率预算：根据有效的传输路径损耗测量结果，在可用小区列表中选择最小路径损耗的信道（相应的参数称为功率预算）进行切换，使链路中发射功率最小且接收电平和服务质量都可以接受。

没有被分配的时隙中的干扰：切换时BS 对空闲时隙中的噪声电平进行测量，以在一个新载频或同一载频上的空闲信道中选择新的最佳信道。

话务量原因：小区可以通过把正在通信的、时间提前量大的MS 切换到相邻小区减轻拥塞。

科研君写完此回答后，也意识到了比较晦涩深奥。所以各位读者若有问题，欢迎在评论区提出，科研君会尽快答复大家~谢谢支持

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