上网打电话 为什么你的手机能上网打电话？

这本来是一篇科普短文，旨在让更多的人了解传播网络，但无意中写成了随笔。

蜂窝移动通信无疑是人类历史上最伟大的发明之一。然而，世界欠它正义。

每当我看到那些通讯设备被恶意破坏，....

希望大家能理解通信网。

因为无知者无畏，知道的越多，越懂得恐惧。

故事可以追溯到几天前，2016年12月1日，澳大利亚最大的移动运营商Telstra关闭了已经运行了23年6个月7天的2G网络。面对这个曾经承载870亿手机通话的通信网络的终结，Telstra的一位老记者在网络上写了一封感人的告别信，引起了无数记者的共鸣。

每个人都记得留言板上为全球移动通信系统而奋斗的先驱，包括米歇尔·穆利…，一本熟悉的书《全球移动通信系统》的作者…

在这篇文章中，作者感叹并感叹世界欠一个公平的交流。

蜂窝移动通信技术对世界的贡献不亚于任何其他发明，那些通信先驱的成就不亚于任何艺术家、明星或社会名流。但是，当那些通讯设备走到尽头的时候，已经没有观众了，也没有大厅来缅怀通讯先驱，就像那些伟大的艺术家和社会名流一样。

但是，没有蜂窝移动通信网，没有那些通信贡献者，你为什么要打互联网？

每天刷朋友圈，一个电话就能联系到千里之外的恋人。但是，你知道怎么打电话吗？你知道这些小动作背后是什么庞大的通讯网络吗？

以下动画简单描述了你2G手机通话的全过程...

每次打电话发短信都离不开身后庞大的移动通讯网络。这个通信网络一开始是由无数个基站组成的。你要发送的文字、图片、声音、视频，先通过无线电波发送到最近的基站，再通过各种网络节点发送到最近的基站，再通过无线电波发送到对方的手机。

基站之间有许多通信设施，如光缆、基站控制器、交换中心等。，所有这些构成了一个巨大的通信网络。

正是这个庞大的通信网络连接了全世界的移动用户。

与移动通信网络中的其他设施相比，基站分布广泛，分为三个扇形小区，每个小区负责一个覆盖区域。当你在移动中打电话时，你可能会穿过多个手机。此时，任何基站的覆盖不足都会导致您的呼叫中断或质量差。

这种蜂窝网络是蜂窝移动通信系统的起源。

事实上，随着从2G、3G到4G的发展，蜂窝移动通信网络变得越来越大、越来越复杂。

通常，移动通信网络包含来自不同制造商的各种设备。从某种角度来说，它是一种为了互连、安全和适应性而交织在一起的网络拓扑。

但为了便于理解，我们根据功能和业务的不同，将网络分为接入网、传输网、核心网和业务/应用网四个部分，它们都有统一的接口，并按照国际标准化组织3GPP定义的全球统一标准相互连接。

无线接入网

简单来说，接入网就是由手机和基站组成的网络。我们把手机和基站之间的接口叫做空 Uu。手机通过空 UU连接基站。一个基站连接多个手机，将来自手机的数据和语音信息聚合传输到核心网。

由于2G、3G和4G的无线接入技术不同，其接入网络中包含的网元名称也不同。

比如2G基站叫BTS，3G基站叫NodeB，4G基站叫eNodeB。至于负责基站管理和聚合的网元，2G叫BSC，3G叫RNC，4G由于采用了更扁平的架构，直接取消了这个网元。

但是从用户的角度来说，无论名字怎么变，其功能都是差不多的。

这是一个包括2G、3G、4G和WiFi的无线接入网络架构...

看似简单的建筑，本质上是相当复杂的。它的复杂性不仅在于网络内部设备的互连，还在于无连接网络的构建、维护和优化，这需要无数的通信者日夜留在这个网络上。网络建设前需要规划，建设后需要365天*24小时不间断维护，网络需要不断测试优化，因为网络稍有问题就会影响用户体验。

播送

传输是网络的主干，网络中的各种设备可以通过它进行连接。传输范围很广，包括铜线、微波、光纤和卫星通信等。技术上包括SDH、ATM转IP/MPLS等。，传输容量也随着网络规模的扩大而增加，从E1到STM64到400GBPS...

核心网络

核心网是网络的心脏，也是网络最关键的部分。所有数据都存储在这里，计费也在这里完成。

核心网络主要包括以下网元:

移动交换中心。它提供所有基于电路交换的2G语音通话连接，负责2G手机与PSTN等手机之间的所有通话切换。

HLR/VLR: HLR和VLR相当于连接到MSC的两个数据库服务器。HLR存储MSC管辖范围内所有本地用户的基本信息。当用户选择网络运营商并购买SIM卡时，许多相关信息被输入HLR系统。正如每个合法的中国公民都有一个身份证号码一样，每个可以拨打的手机号码都必须在某个HLR进行查询。

VLR存储当前连接到MSC的用户的动态信息，包括漫游到本地的用户。

HLR/VLR只负责2G/3G用户，HSS负责4G用户。

SGSN:服务GPRS支持节点。它主要负责会话管理、路由和转发数据包，用于浏览网页和视频电话等数据服务。

GGSN:网关GPRS支持节点，负责将用户连接到互联网。

EPC:演进的分组核心网，全ip分组核心网。EPC直接连接4G基站eNodeB。由于LTE网络的全IP设计，所有的数据，无论是语音还是视频，都是通过数据包传输的，所以只有分组域，没有电路域。

HSS:HSS功能相当于2/3G的HLR/VLR，只是存储4G用户信息。

EIR:设备识别登记。EIR的数据库存储手机的IMEI信息，用于识别接入网中终端设备的合法性。我们通常所说的通过网络跟踪器跟踪被盗手机是通过EIR实现的。

AAA:AAA是认证、授权和计费的缩写。其主要目的是管理用户的访问权限、用户可用的服务以及计费用户使用的网络资源。

服务/应用网络

我们用智能手机打电话、上网、发短信、微信聊天、看视频等。这些被称为服务，每个服务由不同的服务网络提供，包括公共交换电话网、其他PLMN、互联网、国际监测系统和应用服务器。

公共交换电话网。当我们用手机打固定电话时，我们会使用这个服务网络。

PLMN:公共陆地移动网络。某个运营商的某个标准的蜂窝移动通信网络叫PLMN，这里的另一个PLMN是指当你用手机拨打其他运营商的手机号码，比如139到133，你就连接到了另一个PLMN。

互联网:用手机上网需要连接的是互联网。

Ims: IP多媒体子系统。你可以把它当成你通往运营商IP网络的网关。由于LTE网络目前是全IP网络，所以所有IP业务都必须通过IMS融合在这个全IP网络上。IMS是一种全新的多媒体业务承载形式，能够满足终端用户日益多样化的多媒体业务需求，降低网络管理和向终端用户交付新业务的复杂性。

应用服务器:应用服务器是IMS系统中的顶层应用层设备，负责提供服务。当用户需要尝试访问某些服务时，他们会通过IMS连接到应用服务器。

最后，我们将以上四个部分结合起来，形成一个完整的蜂窝移动通信网络结构图...

自从1983年使用第一代模拟移动通信网络以来，蜂窝通信技术已经每10年更新一次，持续了33年。现在2/3/4G网络并存，基站分布越来越密集，网络覆盖越来越好，网络越来越大，越来越复杂。中国的基站数量是全球最高的，仅4G基站就占全球基站总数的一半以上。

这样一个庞大而复杂的网络，在给人们的交流带来便利的同时，通讯员肩上的负担也在不断增加。为了保持每一次通话不中断，并给用户带来终极体验，他们一年365天、一天24小时守护着这个网络。

这是一个通讯工程师凌晨3点在微信群里汇报工作...

这是另一个通信工程师在半夜3点处理完故障后，没有车就回到了机房...

然而，无论是传播网络本身，还是承载网络的这群传播者，他们的一切贡献都没有得到社会的理解和认可。即使到了今天，通讯设施依然遭到恶意破坏，很多通讯员也在挣扎着逃离通讯的纠缠。

所以，你要知道为什么你的手机可以在网上打电话。

网优秀佣兵投稿邮箱:wywd11@126.com

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