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手机与基站之间是如何工作的?

流星雨 2019-03-20建立 •  366   
1.基站如何区分手机?
让手机工作在不同的频率上区分 或者 工作在不同的时间里区分;
2.手机如何找到基站?
基站一刻不停的向外广播信息,以便手机找到基站;
对于GSM系统,不同的基站广播信息时所使用的频率不同,这样GSM手机必须扫描整个频段,按信号的强度从最强信号开始逐一检查,直到找到合适的基站广播信息;
对于CDMA系统,手机锁定基站的方式要简单的多,CDMA系统里,基站固定使用一个频率(控制载频)广播信息,手机只要调谐到这个频率就可以收到基站的指引信息, 从而找到基站。系统的控制载频在整个CDMA通信网络中是统一的。
( GSM系统:GSM是Global System For Mobile Communications的缩写,由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准,GSM是全球移动通信系统(Global System for Mobile communications) 的简称。
它的空中接口采用时分多址技术。
自90年代中期投入商用以来,被全球超过100个国家采用。GSM标准的设备占据当前全球蜂窝移动通信设备市场80%以上。
GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的,因此GSM被看作是第二代(2G)移动电话系统;GSM属于第2代(2G)蜂窝移动通信技 术。模拟蜂窝技术被称为一代移动通信技术,宽带CDMA技术被称为三代移动通信技术,即3G。
CDMA系统:CDMA系统是基于码分技术(扩频技术)和多址技术的通信系统,系统为每个用户分配各自特定地址码。地址码之间具有相互准正交性,从而在时间、空间和频 率上都可以重叠;将需传送的具有一定信号带宽的信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的伪随机码进行调制,使原有的数据信号的带宽被扩展,接收端进行向 反的过程,进行解扩,增强了抗干扰的能力。)
广播的内容:GSM系统:先广播频率校正信号和同步信号,再广播基站的标识、空中接口的结构参数(比如基站使用哪些频率、属于哪个位置区、手机选择该小区的优先级等);
CDMA系统:先广播导频信号和同步信号,再广播基站的标识、空中接口的结构参数(比如基站使用哪些频率、属于哪个位置区、手机选择该小区的优先级等);
广播之间避免干扰:GSM相邻的基站采取不同的频率,工作的频率不同自然不会互相干扰;CDMA系统采用的是一个固定的频率,但扩频码不一样,也不会产生干扰;

3.基站如何找到手机?
现代的无线通信系统先是将一个城市的无线网络化成若干个位置区(类似城市的片区划分),手机通过侦听广播信息得知自己所在的位置区,如果发现自己的位置区发生变化,则主动联系无线网络,上报自己的位置。无线网络收到手机发来的位置变更信息后,就把它记载数据库里,这个数据库称为位置寄存器,等以后无线网络收到对该手机的呼叫请求时,就首先查找位置寄存器,确定手机当前的位置区,再将被叫的请求发送到该位置区的基站,由这些基站对手机进行寻呼;
位置变更消息有时效性问题,通常设定一个周期性的时间,要求手机每隔一定时间,不管位置区有没有变化都要向网络汇报自己当前所处的位置区,对于逾时未报的,就把它当作“网络不可及”,直到收到它的下一次位置更新再改变状态。
4.如何识别手机用户的身份?
GSM系统:用户的标识称为IMSI (International Mobile Subscriber Identity,国际移动用户识别)号,对于整个系统而言。每个用户的IMSI号是唯一的,用以标识和区别用户,IMSI号存储于SIM卡,SIM卡可以独立于终端,核心网络也存储了IMSI号,以便于与SIM卡中的信息进行核对。
CDMA系统:CDMA手机在国外都是机卡一体的,CDMA系统中用户的标识是32bit的电子序列号(ESN,Electronic Serial Number),由终端厂商或运营商固化在用户手机里,而在国内,为了照顾国人的消费习惯,CDMA手机是机卡分离的,所以它的用户标识也采用和GSM相似的做法,即将IMSI号存储与SIM卡和核心网络。
5.如何保证通话不被窃听?
数字通信系统的信号是一串串比特流,通过加密算法和密钥就可以对其加密,很难被破解。
6.如何保证移动着通话不会有问题?
移动通信的特点就是用户在通话过程中位置可以不断的变化,而每个基站的覆盖范围是有限的。用户从一个基站移动到另一个基站的覆盖范围,用户与一个基站的通信也必然要移动到另一个基站上去,这就是“Handover”----切换。切换的方式分为硬切换和软切换(或 无缝切换);
硬切换:终端首先切断与原来基站的通信,然后再接入新的基站,在切换过程中通信会发生瞬时的中断;
软切换:终端和相邻的两个基站同时保持通信,当终端彻底进入某一个基站的覆盖区域后,才断开与另一个基站的通信,切断期间没有中断通话。
衡量是否需要切换的两个参数:接收信号的强度和通话质量。

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