漫漫漫游路(四)[宁宇专栏-326]

afrokido

【摘要】从GSM开始，移动通信有了核心网。技术架构的创新支持漫游业务，给移动电话的爆发打下了基础。

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宁 宇
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原中国移动业务支撑系统部经理，现华为业务软件部专家


愿意和大家分享运营商的辉煌与没落，成功与失败，他用他的故事和分析诉说：运营商和你们想的不一样。
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* V0 L. }% _0 J科技杂谈：keji_zatan长按二维码查看宁宇更多历史文章
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$ H* |. D& k, B; a在绝大多数人的印象中，移动通信的演进主要是无线技术的不断发展。
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7 n6 c9 l# ]) r' b其实这是错觉，至少是不完整的概念。


移动通信从1G演进到5G，每一次的升级都是核心网的大变革，只不过这种升级改造是内部的、封闭的，不像直接与用户有关的终端和无线产业，所以核心网的变革往往被忽略。
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但是对于电信运营商来说，网络的变迁和运营的调整，主要缘于核心网。核心网的一次次全面升级，从结构上大幅降低了通信业务的实现成本，不仅让移动通信走进了千家万户，还能让运营商有利可图。

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要穷举核心网创造的价值是件非常困难的事情。这个系列里，我仅谈一个移动电话的业务——漫游，借助这个业务的诞生、成长和演进，揭示移动通信网络的演进轨迹。

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- I3 y9 a) s  U7 I第一篇回忆了第一代移动通信的人工漫游，第二篇回忆了第一代移动通信的发展历程以及联网漫游工程，第三篇回忆了第一代移动电话漫游的计费结算历史，从第四篇开始回顾GSM的辉煌发展。

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* _7 @9 v) U& N3 q+ j( j【技术上GSM彻底解决漫游问题】
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/ I' v' U8 |8 r8 Y+ D# [- ?相对于第一代模拟移动电话，第二代移动电话在很多方面进行了改进和优化。我们用这样一个GSM简单的示意图来说明下：
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左半边是手机和基站部分，这是无线的地盘。GSM的改进点至少包括这么几项：
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一是手机实现了机卡分离，SIM卡记录着个人信息，可以让用户不换号码就轻松换新机；


二是空中接口从FDMA（频分多址）升级为TDMA（时分多址），同样的资源下可以容纳更多的通信量；
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三是对空中通信进行加密处理，由手机和基站进行加密和解密；

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$ \5 v- q( I3 i- U- L* f9 C7 I四是把BSC（基站控制器）从交换机里分离出来，并且将BSC和MSC之间的接口标准化（A接口），不同厂商设备之间可以互联，提升了网络开放性和可替换程度。


从1G升级到2G，在无线侧发生了这么多变化，无线这边确实是巨变了。但是对于核心网来说变化更大：
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因为第一代移动电话是固定电话的延伸和补充，只能以市话端局的方式存在于通信网络之中。而第二代移动电话GSM，从一开始就是按照移动电话独立组网的方式进行设计的，这是划时代的改变。


& _3 h+ N4 n  i0 [4 {% {' Q也就是说，从2G开始，有了移动通信的核心网。
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GSM的核心网是这样设计的：
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; x, O, K- C. I$ J/ d0 X/ w一是从MSC中分离出独立的HLR，用来存放和管理用户的数据；HLR与AUC合设，完成用户的鉴权；而MSC和VLR融合在一起；

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二是MSC互联，移动电话之间的通话不必通过PSTN进行接续，可以直接完成；

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1 K# w! x1 ?! n9 x- _2 v三是信令链路和话音链路分开，甚至建设专用的信令网，用于话音接续之前的信息交互。
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5 w% Q9 W- S" i' u: V4 c这样设计和建设起来的核心网，非常好地解决了移动电话用户漫游的问题。无论是漫游地是在注册地还是非注册地，鉴权、通信的流程都是一样的，也可以说，在GSM网内大家都是漫游用户。

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3 f6 ^# p( i3 B0 X. s这种网络拓扑结构的设计可以大大节省网络资源，因此让技术人员非常兴奋：一个北京的移动用户漫游到上海，被一个上海的用户呼叫，以前这个呼叫需要从上海先接到北京，然后再从北京发起到上海的呼叫，一个电话占用了两条长途线路。而在GSM里，上海先查询用户的位置信息，看到这个被叫用户在上海，就在本地直接接续，不再走长途了。

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请记住，这个场景叫做"同城特例"，很重要。
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. X8 o% O9 Z( m对于移动电话的设计者来说，第一代模拟移动电话实现了移动通信的基本功能，发展到第二代的GSM时，体系化地解决了漫游问题，在技术上全面满足了移动电话的话音业务所需要的所有功能。
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  \* {* [$ \: V【通信技术之外的漫游问题】


# Z, H) y, e( K理想很丰满，现实很骨感。在实际运营中，技术人员心目中完美支撑漫游的GSM网络，对有些问题还真解决不好。
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比如，前面提到的同城特例，实际上这个场景只有两个139的GSM用户之间进行通话时才可能发生，其他的组合下，还是要走两个长途。

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如果主叫用户是联通的GSM用户，那么联通的网络无法查询139用户的位置信息，只能将呼叫送到被叫用户的归属地，由被叫用户的移动交换机再进行路由判断和接续。
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( [( G( T, x- M5 W; R$ e如果主叫用户是固定电话用户，那么首先电话会送到主叫所在的长途局，同样的，长途局也无法识别用户的位置信息，还是要把呼叫转到北京去。

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这样看起来，只有很少的情况下才能体现出GSM的先进性，这就尴尬了，所以技术人员就想办法进一步优化。那个时候，移动和电信还是一家，于是制定了"就近入网"的技术方案，也就是：如果固定电话用户呼叫一个移动用户，就把呼叫转接到当地的移动网，由移动网来判断被叫的情况。这样，即便是固定电话呼叫移动用户，也能实现"最佳路由"了。
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' h' y& P% b! Y6 D& v7 F' p$ l4 \6 G可是没过多久，中国移动独立上市了，变成和中国电信一样的独立公司，甚至两家之间还有竞争关系。
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既然是独立的公司，自然希望自己的利益最大化，尽量走自己的长途路由。一个上海固定电话用户呼叫北京移动的用户，先要走中国电信的长途到北京，再接到移动网内。这样一来，GSM节约路由的优势又没了。


& K) J( }( x; z4 e  N不仅如此，更意想不到的是：GSM路由组织的技术先进性，并没有体现在用户的资费上。


' q# C7 }! v1 Q- n" ?  I长期以来，电信的资费是"成本定价"，是基于通信对资源的消耗来确定计费原则和资费标准。比如打长途电话就是对长途电路资源的消耗，那时候根据距离，资费标准为每分钟0.60、0.80、1.00元不等。

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4 H" e  F- Y; x/ p0 U: h) [当讨论GSM资费的时候，很多人认为，既然GSM在技术上节约了长途电路资源，就应该把这个利益体现到资费里。所以在发布的第一版GSM资费（电经资【1995】956号）中，同城特例的计费规则被正式发布，如果两个移动用户漫游或处在同一个地方，相互之间的通话不收长途费。
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可实际上，这个计费规则并不能完全实现。


# w4 u+ A" y  S0 e0 ]: C2 V! U其一，主叫话单可以记录被叫的位置信息，但是被叫话单无法得知主叫的位置信息。在被叫话单中，只能看到主叫号码，但是主叫号码能等同于主叫的位置信息么？
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如果主叫是固定电话，可以。
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/ ]% m( I( j5 Z# q) y如果主叫是移动电话，可能这个用户漫游走了，所以不能确定啊。
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- m' O( v/ j% i+ @8 j其二，如果主叫是固定电话，那么他的计费点是在长途局，即便是把呼叫送到移动网内，最终没有占用长途电路，长途局照样会按照长途电话的标准向用户计费的。
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2 u4 y) V1 x& |' _同样的道理，如果主叫是联通的用户，在话单里也看不到被叫的位置信息，只能按收长途费来计算。
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对于搞计费的人来说，同城特例是一个危险的BUG：它无法实现，但又是正式发布的规则，如果遇到较真的用户，这错误一抓一个准。在执行侧的一再要求下，后来又针对同城特例情况发布了一版新的规则（电经资【1998】228号），对同城特例的规则进行了修订，这才把这个坑填上。
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! I2 H  e' p- q! V+ S来源：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1570939204&ver=1909&signature=3TnuZ4PlBRzC7XhcipafdvwtJaNfdti6djOIOjTbyQ2HfSWh5qnvK605j5*55No1IZLhDVu*tYVggqZcAmQiIp1RMTINEULhUpKxFsBK5843HOB2rS5hHDb3wZkJq1L*&new=1
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