撥打手機時種種回應的理論分析

魏秉國，周 侃，魏永欽

（濮陽縣職業技術學校，河南 濮陽 457000）

0 引言

當今信息時代，手機在我們的生活中扮演著愈來愈重要的角色，用手機或固定電話撥打某一手機時，除大部分能正常通話外，往往還會聽到諸如：①不在服務區；②撥打的手機已關機；③正在通話中；④無人接聽；⑤網絡忙；⑥無法接通等種種回應，以提醒主叫方下一步采取相應的措施。現從移動通信網絡的結構及通話信道的分配與使用的角度，對撥打手機時得到的各種回應作一理論探討。

1 移動通信實現的基本過程

手機通信屬于無線通信，對于每部手機來說，它既是接收機又是發射機。要實現手機與手機、手機與固定電話之間的通信，需要解決的首要問題是搭建好移動通信網絡。移動通信網絡由移動業務交換中心、基站（BS，Base Station）、基站收發信機、移動臺（手機）（MS，Mobile Station）等來組成，移動業務交換中心又與固話局相連，如圖1所示。當前，按照移動通信的多址方式不同有頻分多址（FDMA，Frequency Division Multiple Access），時分多址（TDMA，Time Division Multiple Access），碼分多址（CDMA，Code Division Multiple Access）。

實現移動通信時，按不同的頻率范圍劃分出不同的頻段有：CDMA800M、GSM900M、DCS1800M、PCS1900M頻段以及3G手機寬帶碼分多址（WCDMA，Wideband Code Division Multiple Access）、CDMA2000、時分同步碼分多址 TD-SCDMA，Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）使用的2 000 M頻段等。每個頻段分為上行頻率和下行頻率，所謂上行頻率是手機向基站發射信號使用的頻率，所謂下行頻率是指基站向手機發射信號使用的頻率。無論是上行頻率還是下行頻率按照頻率由低到高又劃分出許多信道。例如：GSM900M頻段上行頻率范圍是880～915 MHz，下行頻率范圍是925～960 MHz，上行頻率和下行頻率的帶寬均為35 MHz，雙工間隔為 45 MHz。在上下行頻帶中，按頻率的高低每200 kHz帶寬劃分為一個信道，用CH表示，為防止相鄰頻段間的干擾，在上、下行頻帶的兩端各留有100 kHz的余地[1]。故GSM900M頻段中共有174個信道，每個信道從頻率上講是成對出現的,即包含一個上行頻率與一個下行頻率,帶寬200 kHz雙工間隔也為45 MHz。如圖2所示。

圖2 GSM900頻道信道劃分

每個基站所覆蓋的范圍是一個小區，從原理上講一個小區在地平面上應當是以基站為中心的一個圓。但考慮到小區之間的銜接性,避免信號出現盲區，故每個基站實際的作用范圍人為地定為以基站為中心的正六邊形，如圖3所示。

圖3 小區結構分布

這樣多個小區的整體排列就形成相互銜接的多個正六邊形，初看很象蜂窩形狀，這也是蜂窩移動通信的由來。每個小區均配有若干個信道，每個基站通過收、發信機接收上行頻率和發射下行頻率與手機實現連接，然后再通過移動交換中心，實現與另一手機或固定電話的通話。在每個小區的若干個信道中，其中有一個信道稱為廣播控制信道（BCH，Broadcast Channel），其余為業務信道[2]，如圖4所示。

手機在開機后撥打、接收電話前，首先要完成入網過程，入網的步驟為：①查找廣播控制信道，把所有收到的廣播控制信道按信號的強弱排隊，然后守候在信號最強的廣播控制信道上；②通過上行控制信道經基站向交換中心發送本機客戶識別模塊（SIM，Subscriber Identity Module）卡內的國際移動用戶識別碼（IMSI，International Mobile Subscriber Identification Number）；③移動交換中心經基站通過BCH的下行信道向手機發送隨機數據；④該數據在用戶SIM卡內經過加密運算，由手機通過BCH將計算結果發回移動交換中心；⑤交換中心用同一隨機數根據用戶檔案中的加密運算方法也計算出一結果；⑥移動交換中心將兩個運算結果進行比較，如果中心運算數據與手機發來的數據相同，鑒定通過；⑦交換中心向手機發出鑒定通過指令，同時指定一個臨時用戶識別碼存入手機和交換中心；⑧手機入網成功，并繼續守候在BCH上，液晶屏（LCD，Liquid Crystal Display）上顯示網號、網名、信號場強[2]。

圖4 小區內信道分配

手機一旦入網就處于斷續的接收廣播控制信道BCH下行頻率的狀態，且移動中心通過基站每間隔一定的時間呼叫手機一次，手機接到中心的呼叫后就通過 BCH的上行頻率向移動中心作回應，此時移動中心就知道手機在何位置，是否仍在開機以及手機所處位置的信號場強如何。一旦有別的手機或固話撥打該手機，移動中心首先會查找該小區有無空閑的業務信道，若有，移動中心會通過BCH讓手機跳轉到空閑的業務信道上，從而實現通話。

2 主叫方得到種種回應的原因

在實際使用的過程中，除能正常通話外，往往還會出現不能正常通話時候，但此時會得到以下幾種不同的回應。

（1）“你撥打的電話已關機”

若手機在待機狀態下按下關機鍵實現正常關機，則手機會在關機前通過BCH向移動中心作關機匯報，移動中心會將該手機的關機信息存儲起來，此時若用別的手機或固話再撥打該手機，當呼叫信息送至移動中心時，移動控制中心會將被叫手機的關機信息通過主叫所在小區的BCH或固話局發送到主叫方，主叫就會得到“你撥打的電話已關機”的回應。

（2）“你撥打的電話無法接通”

若手機是非正常關機，如電池脫落或電池低電量突然關機，均會導致手機還沒有來得及向移動中心發送關機信息就已關機。此時若撥打該手機，移動控制中心會通過各小區的BCH呼叫被叫手機，由于移動控制中心得不到被叫手機的回應，就會向主叫發出無法接通的信息，此時主叫就會得到“你撥打的電話無法接通”的回應。但由于移動中心沒有接到關機信息，故移動中心還會每間隔一定的時間通過 BCH呼叫該手機，若連續幾次呼叫均得不到回應，就自動視為關機[3]，此時若再撥打該手機會得到“你撥打的電話已關機”的回應。

（3）“你撥打的手機不在服務區”

若手機進入移動網絡信號的盲區，諸如手機處在移動網絡的屏蔽區，或者移動網絡信號覆蓋不到的地方，即手機接收不到BCH，此時手機LCD上會出現無網絡的字樣或圖標，若此時撥打該手機，由于移動中心通過 BCH呼叫該手機得不到應答，則主叫方會得到“你撥打的手機不在服務區”的回應。

（4）“網絡忙請稍后再撥”

若手機處在手機密度較高的區域，由于同時通話的手機較多，手機所在小區內業務信道全部被手機占用，盡管呼叫的手機信號場強也很強，此時只能表明此處的廣播控制信道正常，但沒有多余的空閑業務信道供被叫手機使用，故主叫方會得到移動控制中心發出的“網絡忙請稍后再撥”的回應。由于信道是公用的，一旦有一手機通話完畢讓出信道，再撥打該手機即可得到接通的回鈴聲。當然類似這種情況也可能是用手機作主叫方時，主叫手機所在小區無空閑業務信道 所致。

（5）“你撥打的手機無人接聽”

若手機正在通話，表明它已占有業務信道，若此時撥打該手機，由于移動中心知道該手機在業務信道上，因而主叫方會得到“你撥打的手機正在通話中”之類的回應。

（6）“你撥打的手機無人接聽”

若呼叫某一手機并聽到回鈴聲，表明移動中心通過被叫手機所在小區的BCH為手機分配了業務信道，只要被叫方按下接聽鍵就可使手機轉到業務信道上實現通話，若對方一直不按接聽鍵，經過幾次回鈴后主叫方會聽到“你撥打的手機無人接聽”的回應。

3 結語

總之，要實現與被叫手機正常的通話：①手機正常開機后并守候在小區的BCH上；②該小區有空閑的業務信道供手機通話使用；③主叫方若是手機也應滿足上述兩條件，這樣基本上均能實現正常的通話。但滿足上述條件后通話的過程中有時會出現：①聽不到對方說話；②對方聽不到自己說話；③雙方均聽不到對方說話等現象。遇到這種情況一般是業務信道的上行、下行頻率信號發生阻塞或一時不暢引起，掛機后重新撥打一般均能恢復正常。

[1] 趙伶俐.WCDMA系統基站覆蓋范圍的分析與優化[J].通信技術，2008,41（08）：166-167.

[2] 張興偉.數字手機電路與檢修技術[M].北京:人民郵電出版社，2007.

[3] 尚鵬,李小文.TD-SCDMA/GSM雙模終端切換問題研究[J].通信技術，2008,41（06）：173-174.