移动通信的基石——公共陆地移动网络

一、 核心哲学：有界疆域内的完整通信主权

PLMN 的核心定义是：由一个单一行政实体（通常是获得政府许可的移动网络运营商）所运营和管理的、可提供全国性移动通信服务的完整端到端网络基础设施。

• "公共"：区别于专用网络（如军队、铁路的私有网络），面向公众提供商业服务。

• "陆地"：区别于卫星移动通信网络，其基础设施主要建立在陆地上。

• "移动"：核心特征是支持用户在移动中接入并获得连续服务。

• "网络"：强调它是一个包含无线接入、核心交换、传输、支撑系统的完整体系。

一个精炼的比喻：PLMN是一个"移动通信王国"

• 国王（运营商）：拥有该王国的独家建设和运营权。

• 疆域（覆盖范围）：其无线电波覆盖的地理区域，通常以国家或地区为单位。

• 法律（技术标准）：遵循3GPP等国际标准，确保内部秩序和对外兼容。

• 货币（计费体系）：拥有独立的用户管理和计费系统。

• 护照（网络标识）：拥有全球唯一的国家代码和运营商代码（MCC+MNC），作为其"国家身份证"。

• 公民（用户）：订阅该网络服务的个人或企业。

• 外交协议（漫游协议）：与其他"王国"（PLMN）签订协议，允许彼此的"公民"互访。

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二、 PLMN的解剖学：三层核心架构

一个完整的PLMN由以下三个逻辑部分组成，它们共同协作以提供"任何时间、任何地点"的移动性。

1. 用户设备

• 角色：用户接入网络的端点。

• 关键组件：

  • 移动设备：手机、物联网模块、CPE等。

  • USIM卡 ：PLMN身份的核心载体 。存储了用户的全球唯一身份标识 IMSI ，其开头部分就是 MCC（国家代码） 和 MNC（运营商代码） ，直接指明了用户的"归属PLMN"。USIM卡也存储了用于网络认证的根密钥 K。

2. 无线接入网

• 角色：PLMN的"空中接口"和用户的第一接触点，负责无线资源管理。

• 演进：

  • 2G：BSS，包含BTS和BSC。

  • 3G：UTRAN，包含Node B和RNC。

  • 4G：E-UTRAN，只包含演进型Node B。

  • 5G：NG-RAN，包含gNB和ng-eNB。

3. 核心网

• 角色：PLMN的"大脑和中枢神经系统"，负责呼叫控制、移动性管理、用户数据管理和对外互联。

• 核心功能实体演进：

  • 电路交换域 ：用于传统语音（2G/3G），核心是 MSC。

  • 分组交换域 ：用于移动数据业务（2G/3G/4G/5G），核心是 SGSN/GGSN 演进为 SGW/PGW ，再演进为5GC的 SMF/UPF。

  • 用户数据存储 ：HLR 演进为 HSS ，再演进为5G的 UDM。这是PLMN的"户口本"，存储所有归属用户的主数据。

  • 策略控制 ：PCRF 演进为 PCF。

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三、 PLMN的全球唯一标识系统：MCC, MNC, PLMN ID

这是PLMN能在全球范围内被无歧义识别的基石。

1. 移动国家代码：

   • 定义：由ITU-T统一分配的、用于唯一标识移动用户所属国家的3位十进制代码。

   • 示例 ：中国为 460，美国为 310，英国为 234。

   • 意义：MCC是国际漫游时，拜访网络识别用户来源国的第一依据。

2. 移动网络代码：

   • 定义：由本国监管机构分配，用于唯一标识该国境内某个特定运营商的2-3位十进制代码。

   • 示例：

     • 中国移动： 460 00, 460 02, 460 04, 460 07

     • 中国联通： 460 01, 460 06, 460 09

     • 中国电信： 460 03, 460 05, 460 11

   • 意义：MNC使得在一个国家内可以有多个运营商共存竞争。

3. PLMN标识符：

   • 定义 ：MCC和MNC的组合，构成了一个PLMN在全球范围内的唯一标识符。

   • 格式 ：MCC-MNC（如 460-00 代表中国移动）。

   • 应用：

     • 存储在USIM卡中。

     • 由基站广播（在系统信息块SIB1中），以便UE进行网络选择和重选。

     • 用于核心网中所有与用户路由、计费、策略相关的决策。

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四、 PLMN的关键流程：从开机到漫游

1. PLMN选择

当用户开机或失去信号时，UE会自动执行PLMN选择流程：

• 自动模式：

  1. 扫描所有RF频段，查找可用信号。

  2. 读取每个信号广播的PLMN ID。

  3. 按照优先级列表选择网络：归属PLMN -> 等效归属PLMN -> 签约用户漫游PLMN列表中的网络 -> 按信号强度选择其他可用网络。

• 手动模式：用户从搜索到的PLMN列表中手动选择一个。

2. 附着与位置更新

UE在选定的PLMN（无论是归属还是拜访）中发起"附着"流程，核心是向该网络的HSS/UDM注册当前位置，并建立安全上下文。

3. 移动性管理

在同一个PLMN内部，通过 跟踪区 、路由区 或 位置区 来高效管理用户的位置，平衡寻呼开销和信令负载。

4. 漫游

当用户移动到其归属PLMN的覆盖范围外时，就进入了漫游状态。此时，服务PLMN需要通过信令网（Diameter/SS7）与用户的归属PLMN的HSS交互，完成认证、获取用户数据，并为用户提供服务。计费记录由拜访网络生成，最终结算给归属网络。

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五、 虚拟运营商与网络共享：PLMN模型的演进

传统的一个MNC对应一套物理网络的模式正在发生变化。

1. 虚拟运营商：

   • 本质：一个没有自己无线接入网和核心网物理设施的运营商。

   • 模式 ：从某个实体运营商批发网络容量和服务，然后以自己的品牌、计费体系和客户服务向最终用户零售。关键 ：MVNO通常拥有自己独立的MNC（如中国联通的 460 06 常用于虚拟运营商），但在无线层面，其用户实际接入的是实体运营商的基站。

2. 网络共享：

   • 场景：两个或多个运营商（各有自己的MNC）共享同一套无线接入网（甚至部分核心网）基础设施。

   • 模式：

     • MOCN：多个运营商的核心网连接到同一套无线网络。基站同时广播多个PLMN ID。用户根据自己USIM卡中的PLMN ID选择接入，但使用的是相同的物理基站。

     • MORAN：共享范围更广，包括频谱和站点。

   • 意义：降低5G等高额网络建设成本，快速扩大覆盖。

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六、 5G时代的PLMN：切片与专网

5G为PLMN的概念带来了新的维度。

1. 网络切片：

   • 在一个物理的5G PLMN内部，可以逻辑划分出多个端到端的、隔离的、特性各异的虚拟网络（切片），如eMBB切片、uRLLC切片、mMTC切片。

   • 关键：一个用户（一个IMSI）可以同时接入多个切片，以满足不同应用的需求。这打破了传统PLMN"一个用户一个网络连接"的模式。

2. 5G专网：

   • 企业或行业自建或与运营商合作建设的、服务于特定区域和业务的5G网络。

   • 与PLMN的关系：

     • 独立专网 ：拥有自己独立的PLMN ID（通常使用非商业MCC，如 999），与公网完全隔离。

     • 混合专网：与运营商PLMN共享部分基础设施（如基站），通过切片技术实现逻辑隔离，用户可能需要双模接入。

总结

PLMN 是一个集技术标准、国家主权、商业运营和用户身份于一体的复杂综合体。它不仅是蜂窝技术的物理实现，更是一套完整的、全球互联的服务交付和管理体系。

理解PLMN，意味着理解了移动通信世界的"国家"格局：每个PLMN都是一个主权实体，通过全球统一的"身份证系统"相互识别，通过"外交协议"实现互联，在竞争与合作中共同构成了我们每天赖以生存的全球移动通信生态。从2G到5G，PLMN的内涵从"连接管道"演进为"可定制化的数字服务使能平台"，但其作为移动服务基本组织单元的核心地位从未动摇。