移动台主叫和被叫实验.docx

1、移动台主叫和被叫实验深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 移动通信 实验项目名称： 移动台主叫实验和移动台被叫实验 学院： 信息工程学院 专业： 通信工程 指导教师： 钱恭斌 报告人： 学号：2011130145 班级： 2班 实验时间： 2014年5月13日 实验报告提交时间： 2014年5月27日 教务部制 移动台主叫实验：一、实验目的1掌握移动台主叫正常接续时的信令流程；2了解移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程；3了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程；4了解移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程。二、实验仪器1基站一台；2交换机一台；3移动终端实验箱两

2、台；4台式计算机一台。三、实验原理处于开机空闲状态的移动台要建立与另一个用户的通信，在用户看来他只要输入被叫用户的号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。实际上，移动台和网络需要经过许多步骤才能将呼叫建立起来。以移动台同移动台进行通信为例，就包括主叫移动台和主叫MSC建立信令连接、主叫MSC通过被叫电话号码对被叫用户进行选路，即寻找被叫所处的MSC、被叫MSC寻呼被叫MS并建立信令连接过程等三个过程。本实验主要是让学生掌握移动通信中移动台主叫时MS和MSC之间的信令过程、以及为了完成通话连接，主叫MSC和被叫MSC之间的信令过程（即七号信令中的部分消息）。并通过作为被叫的移动通信实

3、验箱的配合，去了解在出现被叫忙、被叫振铃未接电话等信令过程。本节先介绍一般的主叫信令流程。关于移动台被叫的信令过程以及通话链路释放信令过程我们将在下一个实验中进行。1主叫信令流程移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。经过这个阶段

4、，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。取被叫用户路由信息阶段主要包括：向HLR请求路由信息；HLR向VLR请求漫游号码；VLR回送被叫用户的漫游号码；HLR向MSC回送被叫用户的路由信息（MSRN）。MSC收到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被叫用户的局向。然后进行话路接续。下面的图2-7-1是两个移动台建立通话并释放的整个信令过程。下面我们只介绍移动台主叫信令的流程。当用户输入被叫号码完毕按下发送按钮后，MS将进行一系列动作，首先MS将在随机接入信道（RACH）向BSS发送信道请求消息CHANNEL REQUEST，以便申请一个

5、专用信道（SDCCH），BSC为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(AGCH)中通过立即分配消息IMMEDIATE ASSIGNMENT消息通知MS为其分配的专用信道，随后MS将在为其分配的SDCCH上发送一个层三消息CM业务请求消息CM SERVICE REQUEST，在该消息中CM业务类型为移动发起呼叫，该消息被BSS透明的传送至MSC，MSC收到CM业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知VLR处理此次MS的接入业务请求，收到业务接入请求后，VLR将首先查看在数据库中该MS是否有鉴权三参组，如果有，将直接向MSC下发鉴权命令，否则，向相应的HLR/AUC请求鉴权参数，从HLR/AUC

6、得到三参组，然后再向MSC下发鉴权命令。MSC收到VLR发送的鉴权命令后，通过BSS向MS下发鉴权请求AUTHENTICATION REQUEST，在该命令中含有鉴权参数，MS收到鉴权请求后，利用SIM卡中的IMSI和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应AUTHENTICATION RESPONSE消息送达MSC，MSC将鉴权结果回送VLR，由VLR核对MS上报的鉴权结果和从HLR取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后若需要加密，VLR将首先向MSC下发加密命令，然后通知MSC该MS此次接入请求已获通过，MSC通过BSS通知M

7、S业务请求获得通过，然后MSC向MS下发加密命令，该命令内含加密模式，MS收到此命令并完成加密后，回送加密完成消息，到此MS完成了整个接入阶段的工作。经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，此时MS将发送一个SETUP消息，在此消息中，携带有被叫号码和主叫标识等更为详细的信息，MSC收到此消息后，首先向VLR查询该用户的相关业务信息，VLR根据此次业务类别和开户时MS已经申请的业务信息，决定此次呼叫是否可以继续，如果可以继续，则向MSC回送该用户数据，MSC收到该信息后，通过呼叫继续CALL PROCEEDING消息，经

8、BSS通知MS呼叫在继续处理之中，然后，根据A接口电路情况，向BSC发送指配请求消息，在该消息中选定某条A接口电路，BSC收到该指令后，向BTS、MS指定无线资源，MS收到该指令后，占用成功回送分配完成消息，到此TCH指配阶段完成，本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。MSC收到MS上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到被叫的HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSR

9、N后，向主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAM消息。至此主叫信令流程基本结束。2MSC之间使用到的七号信令消息的简单介绍在GSM移动通信网络里，网络侧的各设备之间的连接都具有单一的接口。比如MSC和HLR、VLR之间，以及MSC与MSC之间。网络侧各实体间均用CCS7信令（即七号信令）支持相互间的信令交换。CCS7信令方式的信令协议结构如下图2-7-2所示。各协议相同的底层功能层面是大家分享的，从最底层的物理传输层到第三层的MTP都是相同的。MTP以上的协议就与所涉及的功能实体相关了。在MSC之间或者

10、MSC与其他外部设备之间，与呼叫有关的信令将使用ISUP，与呼叫无关的信令侧组合在MAP上。在两个移动台进行呼叫的过程中，主叫MSC和被叫MSC的信令就是ISUP中规定的基本信令。下面简单介绍这些信令。（1）ISUP INITIAL ADDRESS MESSAGE(IAM)：IAM初始化消息是主叫MSC向被叫MSC发送的最早的一条信令。当主叫MSC查询到被叫MSC的地址后，就向被叫MSC发送IAM消息，此消息中包含主叫号码、被叫号码和业务类型等。被叫MSC根据这条消息就可以知道主叫的电话号码、以及被寻呼的被叫号码。根据被叫号码被叫MSC可以在相应的位置区对被叫MS发起寻呼。（2）ISUP AN

11、SWER COMPLETE MESSAGE（ACM）：若被叫MS处于开机空闲状态，被叫MSC顺利寻呼到被叫MS，此次通话能够建立，且被叫MS开始振铃，则被叫MSC向主叫MSC发送ACM地址完成消息，表示被叫MSC接收呼叫。主叫MSC收到ACM消息后，它的反应是将“提醒”（ALERTING）消息发给MS。（3）ISUP ANSWER MESSAGE（ANC）消息：如果被叫MS摘机，被叫MSC会向主叫MSC发回“应答”（ANSWER）消息，此时主叫与被叫之间的链路接通，主叫MSC将发给MS一条“连接”（CONNECT）消息，MS收到该消息后将停止待命指示，接着向系统返回“连接证实”（CONNECT

12、 ACKNOWLEDGE），当系统收到此消息时，就开始计费。呼叫建立过程完毕，双方进入通话阶段。（4）ISUP RELEASE消息：这条消息是通知对方MSC释放MSC到MS之间的信道资源。在通过连接建立过程中，当主叫MSC向被叫MAC发送IAM消息后，若因某种原因（如对端占线或被叫MS未开机）呼叫建立失败，则被叫MSC会向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息。通话正常结束后，主动挂机的一方，MS会向MSC发送DISCONNECT消息，这时MSC就会向对端的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的对端MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，开始链路释放。另外一种异常情况是

13、，当被叫长期振铃，被叫未摘机时，过一定的时候后，被叫MSC将开始释放被叫MSC与被叫MS之间的信道资源，并且向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，主叫MSC也开始主叫MSC与主叫MS之间的信道资源的释放。3呼叫建立过程中出现的异常现象及其对应的信令（1）被叫号码无效时的情况：主叫过程中，MSC收到SETUP消息后，能够知道被叫号码和主叫标识等更为详细的信息。当主叫MSC分析SETUP消息发现其中的信息无效时，比如被叫号码为“未分配号码”、“号码已改变”、“无效号码格式（长度不完全）时，MSC将向主叫MS发送Release Complete消息，启动清除程序，释放MSC和MS之间的信令链

14、路。（2）被叫忙或者未开机时的情况：被叫的MSC收到主叫MSC发送来的初始化地址消息ISUP INITIAL ADDRESS后，被叫MSC将根据初始化地址消息中包含的被叫用户的信息进行查询。如果此时被叫忙或者未开机，则向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的主叫MSC则向主叫MS发送DISCONNECT消息，进行链路的释放。（3）被叫无应答的情况下的信令流程：被叫的电话振铃，但是被叫长时间没有应答时的信令流程：被叫MSC收到主叫MSC发送的初始化地址消息后，寻呼被叫MS并建立和MS之间的信令链路。若被叫MS振铃，被叫MSC将向主叫MSC发送ISUP ADDRESS COMPL

15、ETE地址完成消息。主叫MSC于是向主叫MS发送Alert消息，实际中，该消息一般由MS翻译成回铃音。若在一定的时间内，被叫不摘机，被叫MSC将释放MSC和被叫MS之间的链路，并同时向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，主叫MSC收到ISUP RELEASE消息后，也将由网络发起MSC和MS之间的链路释放过程。四、实验步骤（一）实验准备1.将实验箱关机，在实验箱右下的A扩展接口安插上“GSM开发模块”， 用配套的RS232连接线连接“GSM开发模块”和计算机。打开对应基站电源。打开交换机的电源，交换机上按下两次“确认”键进入工作状态，显示屏上显示所属实验箱的状态；2. 按“GSM开发模

16、块”左下角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-SYS”对应的指示灯亮，此时计算机和实验箱上的主单片机连接；3打开计算机上的“移动系统信令软件”。4. 打开主叫移动实验箱电源，等待初始化完成。初始化完成后，先按菜单键，进入实验准备状态。5实验箱1（主叫），按数字键“9”进入系统通信实验，液晶屏自动显示实验箱1号码；6移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合（最好同一个基站下的移动台），在教师的协调下，选择一个作为被叫的实验箱2，并了解此被叫的电话号码；7打开作为被叫的实验箱2的电源，等待初始化完成。初始化完成后，先按菜单键，进入实验准备状态；8实验箱2（被叫），按数字键“9”进入系统通信

17、实验，液晶屏自动显示实验箱2的号码。（二）呼叫建立正常的信令流程1将与实验箱1相连的电脑上的移动系统信令实验平台软件打开，在主界面上点击“移动台主叫信令”按钮，进入此实验界面；2主叫在实验箱1上输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“确认”按键。主叫移动台开机拨叫被叫号码；3由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫试验箱电话将振铃，同时显示主叫号码。被叫振铃后，控制被叫的学生按动被叫实验箱上的“确认”键进行摘机。此后，主被叫之间的通话链路完全建立，能够进行通话。主叫学生电脑上的移动系统信令实验平台软件将显示移动台主叫的信令过程；4通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动试验箱上的“取消”键，网络

18、将自动进行挂机；5点击“退出键”退出主叫信令实验。（三）被叫关机的信令流程1实验箱2（被叫），按“菜单”键退出系统通信实验，相当于被叫关机；2将与主叫实验箱1相连的电脑上的移动系统信令实验平台软件打开，在主界面上点击“移动台主叫信令”按钮，进入此实验界面；3主叫在实验箱1上输入被叫号码，并按动对话框边的“确认”按键。主叫试验箱1拨叫被叫号码；4之后，主叫学生电脑上的移动系统信令实验平台软件将显示移动台被叫关机的信令过程。（四）被叫号码无效的信令流程1将与主叫实验箱1相连的电脑上的移动系统信令实验平台软件打开，在主界面上点击“移动台主叫信令”按钮，进入此实验界面；2主叫在实验箱1上输入被叫号码8

19、0（此号码不对应任何实验箱，因此可认为是个不合法的号码），并按动对话框边的“确认”按键。主叫试验箱1拨叫被叫号码，主叫实验箱1将显示“空号”；3之后，主叫学生电脑上的移动系统信令实验平台软件将显示移动台被叫号码无效的信令过程；进行以上实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录；4记录正常呼叫的过程中，移动台主叫部分的信令流程；5记录被叫关机时，移动台主叫部分的信令流程；6记录被叫号码无效时，移动台主叫的信令流程。五、数据处理分析：正常呼叫的过程中，移动台主叫部分的信令流程：被叫关机时，移动台主叫部分的信令流程：被叫号码无效时，移动台主叫的信令流程：六、实验

20、结论：通过这次的实验, 我掌握了移动台主叫正常接续时的信令流程；了解了移动台主叫时被叫号码为空号时的信令流程；了解了移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时的信令流程；了解了移动台主叫时被叫用户振铃后长时间不接听的信令流程。巩固了课本上学过的知识，受益匪浅。移动台被叫实验：一、实验目的1掌握移动台被叫正常接续时的信令流程；2掌握通话结束呼叫释放时的信令流程；3了解被叫用户振铃后长时间不接听时移动台被叫的信令流程。二、实验仪器1基站一台；2交换机一台；3移动终端实验箱两台；4台式计算机一台。三、实验原理本次实验主要是让学生掌握移动台被叫的信令过程以及通话链路释放信令过程。下面详细介绍这两个信令过程

21、。1移动台被叫的信令过程对移动用户来说，被叫的过程从MSC向BSC发起对被叫用户的寻呼开始，到主叫和被叫通话为止。一般来说，被叫流程经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，通话阶段。接入阶段主要包括：手机收到BTS的寻呼命令后，信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，寻呼响应。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立。经过这个阶段，被叫用户的身份已经得到了确认，网络认为被叫用户是一个合法用户。TCH指配阶段主要包括：指配命令，指配完成。经过这个阶段，被叫用户的话音信道已经确定，

22、被叫振铃，主叫听回铃音。如果这时被叫用户摘机，主被叫用户进入通话状态。下面具体介绍移动台被叫的信令过程。流程图参见上节的图2-7-4。当一个端局MSC收到它局发送的IAM消息后，为了确定被叫用户是否能够接受此次呼叫，MSC会首先向相应的VLR查询有关该被叫用户的用户信息，如果VLR通过查询用户信息，发现该用户可以接受此次呼叫(未关机且允许接受呼叫)，会向MSC发送寻呼命令消息，在该消息中，含有用户的位置信息（LAI），MSC收到此信息后，查询数据，得到控制此位置区的BSC的信令点编码，向相应的BSC下发寻呼命令，BSC通知所控制的BTS在寻呼信道（PCH）下发寻呼请求消息PAGING REQU

23、EST。手机一直在侦听该信道，当收到寻呼自身的消息后，在随机接入信道（RACH）上报寻呼响应消息PAGING RESPONSE，同时MSC向VLR发送处理接入请求消息，VLR首先启动鉴权流程，查看该用户的鉴权参数组，如果VLR中没有该用户的鉴权三参组，VLR会发起向HLR取鉴权参数的过程，否则VLR会直接向MSC发送启动鉴权消息，在启动鉴权消息中含有该用户的一个鉴权三参组（RAND，KC，SERS），MSC收到该消息后，会继续通知对应的BSC、BTS下发鉴权命令，MS收到鉴权请求后，根据SIM卡中的KI，计算出对应的SERS，之后，将SERS在鉴权响应消息中上报MSC，MSC回送至VLR，VL

24、R收到鉴权响应消息后，核对上报的SERS和从HLR得到的三参组中的SERS是否一致，如果一致，向MSC发送接入请求接受消息，通知MSC该用户的此次接入请求被接受。并通过完成呼叫消息向MSC回送被叫的用户信息；如果不一致，此次呼叫将被拒绝。由于本实验系统MSC和VLR的功能均在学生平台上实现的，MSC和VLR之间的信令交互过程就省略了。被叫TCH指配阶段、通话阶段主要信令流程为：在完成对被叫MS的寻呼后，BS要向MS侧发送SETUP消息，提示将建立呼叫，MS收到该消息后，回送呼叫证实消息CALLCONFIRMED，之后，MSC选择相应的A接口电路，向对应的BSC发送指配请求消息，BSC根据资源情

25、况分配相应的无线资源，并用ASSIGNMENT COMMAND消息通知MS，MS占用成功后回送指配完成消息ASSIGNMENT COMPLETE，同时被叫MS开始震铃，向其所在MSC回震铃消息ALERTING，该MSC向主叫所在MSC回地址完成消息ACM，主叫所在MSC向MS发送被叫震铃消息ALERTING，此时主机用户可以听到回铃音；被叫用户如果决定接受此次呼叫，按应答按钮，此动作被手机翻译成为CONNECT消息，向MSC发送，MSC收到该消息后，向主叫MSC发送应答消息（ANC），主叫MSC收到此消息后，向主叫MS发送连接建立请求消息CONNECT，主叫MS相应的向主叫所在MSC回连接证实

26、消息CONNECT ACKNOWLEDGE，此消息经被叫MSC传送至被叫MS，于是，本此呼叫开始通话，双方进行通话。2通话链路释放信令此程序的目的是去活正在使用的所有相关专用信道。当信道释放后，MS返回到CCCH配置的空闲模式。当一方用户挂机时，系统开始清除通信连接。从第三层(L3)的CC子层开始清除，最终到物理层(L1)。2.1 呼叫连接释放（CC层）如图2-8-1，若主叫先挂机，则：MS利用FACCH信道向MSC发出“断连” (DISCONNECT)消息，指明呼叫清除的发起端及清除原因。MSC收到该消息后，随即停止所有的CC连接定时器，清除业务信道在网络中的连接，并向被叫端发出“释放” I

27、SUPRELEASE消息，来通知对方通信中止，被叫端在收到该指示后，将向被叫用户发出“断连”指示DISCONNECT消息，端到端的连接到此结束。但至此呼叫并未完全结束，因为系统与MS之间仍需保持一定的任务，如送收费指示等，当系统认为与MS之间的连接已无必要时，则向主叫端MS发出“释放”RELEASE消息，通知它网络正在释放CC层的连接。在MS收到该消息后将停止所有CC连接定时器，释放MM连接，并向系统发出“释放完成消息”RELEASE COMPLETE，本身进入“Null”(空闲)状态，表示呼叫已结束。这时在MS侧，L3的连接已经全部释放完毕，但MS不能自己拆除L2层的连接，要等待网络的释放命

28、令。在MSC收到MS的“释放完成”（RELEASE COMPLETE）消息后，将释放MM连接，返回到“NULL”状态。CC层和MM层的连接释放完毕后，网络将向BSC发出“清除命令”（CLEAR COMMAND）的消息来请求释放信令链路。在该消息中携带着此次呼叫清除的原因。例如“因切换完成”而清除还是“因位置更新完成”而清除等等。若由于是无线接口消息失败、无线链路失败或因设备故障等原因而导致呼叫进程非正常性释放，则BSC向系统发出“清除请求”（CLEAR REQUEST）消息。2.2 RR连接释放BSC收到“清除命令”(CLEAR COMMAND)后，则将释放RR连接，RR连接释放的目的是去活正

29、在使用的专用信道。一方面BSC将向MS发出“信道释放”(CHANNEL REQUEST)的命令(包括释放原因，如正常释放、超时、切换失败等)，表示要将所有底层链路释都放掉，并要求MS返回空闲模式下。移动台收到“信道释放”命令后，回送一条Lad的DISC消息，MS经过一段时间后或者收到BS发来的UA证实帧后，MS去活所有的信道，认为RR连接已经释放，并返回到CCCH空闲模式。BTS收到DISC后，将向MS发出UA的证实，并向BSC发出消息来报告这一事件。为了保证上下行链路都能及时的拆除，在BSC向MS发出“信道释放”(CHANNEL RELEASE)消息要求拆除上行链路的同时，还要要求BTS释放

30、下行的随路信令，即要求停止双方之间的信令联系。随路信令释放完成之后，BSC还将命令BTS进行无线信道释放，即释放刚才用于通话的TCH资源。至此，整个呼叫释放信令流程彻底结束。四、实验步骤（一）实验准备1. 将实验箱关机，在实验箱右下的A扩展接口安插上“GSM开发模块”， 用配套的RS232连接线连接“GSM开发模块”和计算机。再打开移动实验箱电源，等待初始化完成。初始化完成后，先按菜单键，进入实验准备状态。打开对应基站电源。打开交换机的电源，交换机上按下两次“确认”键进入工作状态，显示屏上显示所属实验箱的状态；2. 按“GSM开发模块”左下角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-SYS”

31、对应的指示灯亮，此时计算机和实验箱上的主单片机连接；3实验箱1（被叫），按数字键“9”进入系统通信实验，液晶屏自动显示实验箱1的号码；4移动台被叫实验需要某一个主叫移动台的配合（最好同一个基站下的移动台），在教师的协调下，选择一个作为主叫的实验箱2，并了解此被叫的电话号码；5打开作为主叫的实验箱2的电源，等待初始化完成。初始化完成后，先按菜单键，进入实验准备状态；6实验箱1（被叫），按数字键“9”进入系统通信实验，液晶屏自动显示实验箱2号码。（二）呼叫建立正常的被叫信令流程。1将与实验箱1相连的电脑上的移动系统信令实验平台软件打开，在主界面上点击“移动台被叫信令”按钮，进入此实验界面；2主叫在

32、实验箱2上输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“确认”按键。主叫移动台开机拨叫被叫号码；3由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫试验箱电话将振铃，同时显示主叫号码。被叫振铃后，被叫的学生按动被叫实验箱上的“确认”键进行摘机。此后，主被叫之间的通话链路完全建立，能够进行通话。被叫学生电脑上的移动系统信令实验平台软件将显示移动台被叫的信令过程。4此时不要按下“取消”键，准备进入下面呼叫释放信令流程。（三）通话结束呼叫释放的被叫信令流程。1在主界面上点击“呼叫释放”按钮，进入呼叫释放的被叫信令流程实验界面；2通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动试验箱上的 “取消”键，网络将自动进行挂机；3主被叫学生电脑上的移动系统信令实验平台软件将显示呼叫释放的信令流程。（四）呼叫建立时被叫振铃不应答的被叫信令流