北京交通大學移動通信實驗報告

1、通信工程專業(yè)綜合實驗移動通信 姓 名： 董則偉 學 院： 電子信息工程學院 學 號： 12211074 班 級： 通信1204班 指導教師： 周春月 實驗一 移動臺主叫實驗一、 實驗目的1、掌握移動臺主叫正常接續(xù)時的信令流程。2、了解移動臺主叫時被叫號碼為空號時的信令流程。3、了解移動臺主叫時被叫用戶關機或處于忙狀態(tài)時的信令流程。4、了解移動臺主叫時被叫用戶振鈴后長時間不接聽的信令流程。 二、 預備知識1、移動臺同MSC之間的信令鏈路建立過程2、移動臺主叫的呼叫建立過程3、與通話連接相關的七號信令消息三、 實驗儀器移動通信實驗箱 一臺臺式計算機 一臺小交換機 一臺四、 實驗步驟1、硬件實驗環(huán)境

2、：PC和試驗箱，它們之間通過串口線連接；實驗臺中各PC通過以太網連接在一起，保證IP地址都在一個網段，能通過ping通試驗箱中語音接口通過電話線與小交換機相連。 2、準備軟件配置，按說明進行連接 3、通過串行口將實驗箱和電腦連接，給實驗箱上電。將與實驗箱相連的電腦上的學生平臺程序打開。在主界面上雙擊“主叫實驗”圖標，進入此實驗界面。 4、點擊“初始化”鍵，看到消息框中出現“初始化”完成。再點擊“開機”鍵，從而使移動臺處于開機狀態(tài)。 5、移動臺主叫實驗需要某一個被叫移動臺的配合，選擇一個作為被叫的實驗箱，并了解此被叫的電話號碼。 6、呼叫建立正常實驗： （1）提示被叫通過點擊學生平臺上的“初始化

3、”、“開機”鍵，使被叫處于開機空閑狀態(tài)。 （2）主叫在學生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫學生戴上實驗箱上配備的耳機，充當話機。主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫處于開機空閑狀態(tài)，很快被叫學生平臺的電話將振鈴，主叫學生平臺上將會顯示從被叫學生平臺發(fā)送來的ISUP ADRRESS COMPLETE(ACM)消息。主叫MSC將想MS發(fā)送ALERTING信令。 （4）被叫振鈴后，控制被叫學生平臺的學生按動被叫實驗界面上的“摘機”鍵，被叫學生戴上實驗箱上配備的耳機。被叫學生平臺上將顯示

4、被叫MS將向被叫MSC發(fā)送CONNECT消息。這時，被叫MSC向主叫MSC發(fā)送ISUP ANSWER消息，主叫MSC收到此消息后，將向主叫MS發(fā)送CONNECT消息，MS回送CONNECT ACKNOWLEDGE消息。此后，主被叫之間的通話鏈路完全建立，能夠進行通話。主叫學生平臺上會提示“進入通話中”。 （5）通話結束，主叫主動掛斷電話。主叫學生按動學生平臺界面上的“掛機”，并放下實驗箱上的電話。主叫學生平臺會顯示通話鏈路釋放。 7、被叫無應答的情況下的信令流程 （1）提示被叫通過點擊學生平臺上的“初始化”、“開機”鍵，使被叫處于開機空閑狀態(tài)。 （2）主叫在學生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話

5、號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫處于開機空閑狀態(tài)，很快被叫學生平臺的電話將振鈴，主叫學生平臺上將會顯示從被叫學生平臺發(fā)送來的ISUP ADRRESS COMPLETE(ACM)消息。主叫MSC將想MS發(fā)送ALERTING信令。 （4）被叫振鈴后，讓被叫學生不按動“摘機”鍵。等待1DLWLLD分鐘后，被叫MSC釋放鏈路的信令顯示在被叫學生平臺上。并且被叫MSC向主叫MSC發(fā)送ISUP RELEASE消息，主叫MSC收到此消息后，將進行主叫鏈路的釋放，所有的釋放鏈路的信令將依次顯示在

6、主叫學生平臺的界面上。 8、進行被叫未開機時的信令流程實驗。 （1）讓被叫學生按動被叫學生平臺上的“關機”鍵，使被叫移動臺處于關機狀態(tài)。 （2）主叫在學生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫學生拿起實驗箱上的話筒。主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫移動臺處于關機狀態(tài)，主叫MSC將從被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。主叫學生平臺上會顯示從被叫MSC收到此消息，緊接著是主叫MSC釋放鏈路的信令過程。 9、被叫號碼無效時的信令流程。 （1）主叫在學生平臺上輸入教師規(guī)定的一個號碼

7、（此號碼不對應任何實驗箱，因此可認為是個不合法的號碼），并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕。 （2）學生平臺上會顯示緊接著的所有的信令過程。最后會彈出對話框提示“本號碼是空號，請掛機”。學生放下電話。 10、進行以上4種情況的實驗時，每一實驗結束后，結合實驗原理中的信令流程圖認真分析信令流程并做相應的記錄。11、以上實驗時主被叫學生平臺均不需要選擇“單步”按鈕。如果需要選擇“單步”按鈕，主叫學生平臺和被叫學生平臺要密切配合，否則會由于一方不按動“下一步”鍵，整個實驗無法繼續(xù)，導致移動臺或者基站的定時器超時，導致異常。5 實驗結果及分析1、 初始化準備這個實驗需要兩臺機器配合

8、，首先在開始運行里查找自己的IP地址，同時要知道對方的IP地址，得到所需信息之后將其填寫在相應程序里。第二步啟動程序，然后點擊初始化鍵，界面上顯示初始化完成，則實驗準備完成。初始化過程中主叫MSC向被叫MSC發(fā)送初始化信息，即ISUP INITIAL ADDRESS MESSAGE（IAM），IAM消息包括主叫、被叫號碼和服務類型，被叫MSC可以根據被叫號碼在相應位置區(qū)對被叫MS發(fā)起尋呼2、 建立呼叫連接主要經歷接入階段和鑒權加密階段，接入階段包括信道請求，信道激活，信道激活響應，立即指配（建立“手機”（電腦）與BTS（BSC）建立了暫時固定的關系）；鑒權加密階段包括鑒權請求，鑒權響應，主叫用

9、戶身份得到確認，網絡允許繼續(xù)處理該呼叫可以從界面上看出網絡允許通信之后，立即開始信道分配MS處于閑置模式的時候呼叫MS后若建立連接，被叫就會振鈴，被叫MSC向主叫發(fā)送ACM地址完成消息，表示被叫MSC接受呼叫。從界面顯示可以看出，主叫MSC發(fā)送ALTERTING消息給MS表示收到ACM消息。被叫振鈴，通過按“摘機”鍵實現雙方通信。經過Call Proceeding的過程，MS發(fā)送一個SET UP 消息，在此消息中攜帶有被叫號碼和主叫標識等更為詳細的信息，MSC收到此消息后，首先向VLP查詢該用戶的相關業(yè)務信息，VLR根據此次業(yè)務類別和開戶時MS已經申請的業(yè)務信息，決定此次呼叫是否可以繼續(xù)；如果

10、繼續(xù)則向MSC回送該用戶數據。從而建立通話。3、被叫無應答被叫未呼叫成功，掛機的一方MS則發(fā)送DISCONNECT信號，MSC向對面發(fā)送ISUP RELEASE消息，開始鏈路釋放4、 被叫未開機5、被叫號碼無效當輸入一個非指定號碼的時候，顯示出“所撥號碼是空號，請掛機”的對話框，表示號碼無效，無法進行信令連接 移動臺被叫實驗一、 實驗目的1、掌握移動臺被叫正常接續(xù)時的信令流程。2、掌握通話結束呼叫釋放時的信令流程。3、了解被叫用戶振鈴后長時間不接聽時移動臺被叫的信令流程。二、 實驗器材電源，臺式計算機，交換機，串口線，電話線，耳機和麥克，電源線，移動通信試驗箱。三、 實驗步驟1、通過串行口將實

11、驗箱和電腦連接，給實驗箱上電。將與實驗箱相連的電腦上的學生平臺程序打開。在主界面上雙擊“GSM移動臺被叫”實驗圖標，進入此實驗界面。2、點擊“初始化”鍵，看到消息框中出現“初始化”完成。再點擊“開機”鍵，從而使移動臺處于開機狀態(tài)。3、移動臺被叫實驗是同一個主叫移動臺配合進行的，在教師的協調下，確定作為主叫的實驗箱。4、下面進行呼叫建立正常的實驗，主要觀察移動臺被叫的信令過程。（1）等待主叫移動臺撥叫本實驗箱上的移動臺。由于被叫開機，學生平臺上會顯示被叫MSC尋呼被叫移動臺的信令過程。（2）被叫MSC尋呼被叫移動臺結束后，被叫MSC與被叫移動臺之間的信令連接建立。過片刻，被叫實驗箱振鈴。觀察學生

12、平臺信令的顯示，會出現MS向MSC發(fā)送ALERTING消息。（3）按動學生平臺上的“摘機”鍵并且佩戴實驗箱上的耳機作為電話聽筒。觀察學生平臺的信令顯示，會出現MS向MSC發(fā)送CONNECT消息，緊接著MSC向MS發(fā)送CONNECT ACKNOWLEDGE消息。至此整個通話建立?？梢赃M行通話。5、下面進行通話結束呼叫釋放的實驗。（1）通話結束，被叫主動掛斷電話，觀察學生平臺上呼叫釋放的信令流程。6、下面進行呼叫建立時被叫振鈴不應答的實驗，觀察移動臺被叫的信令過程。（1）等待主叫移動臺撥叫本實驗箱上的移動臺。由于被叫開機，學生平臺上會顯示被叫MSC尋呼被叫移動臺的信令過程。（2）被叫MSC尋呼被叫

13、移動臺結束后，被叫MSC與被叫移動臺之間的信令連接建立。過片刻，被叫實驗箱振鈴。觀察學生平臺信令的顯示，會出現MS向MSC發(fā)送ALERTING消息。（1）被叫學生不按動學生平臺上的“摘機”鍵，等待片刻，由于被叫無應答，會導致被叫端定時器超時，被叫會釋放呼叫鏈路。7、進行以上三種情況的實驗時，每一實驗結束后，結合實驗原理中的信令流程圖認真分析信令流程并做相應的記錄。8、以上實驗時主被叫學生平臺均不需要選擇“單步”按鈕。如果需要選擇“單步”按鈕，主叫學生平臺和被叫學生平臺要密切配合，否則會由于一方不按動“下一步”鍵，整個實驗無法繼續(xù)，導致移動臺或者基站的定時器超時，導致異常。四、 實驗結果及分析1

14、、正常呼叫移動臺被叫部分的信令流程：1、被叫MSC向被叫MS發(fā)送尋呼請求2、被叫MS向被叫MSC應答尋呼3、被叫MSC向被叫MS發(fā)送鑒權請求4、被叫MS向被叫MSC發(fā)回鑒權應答5、被叫MSC向被叫MS發(fā)送簡歷呼叫和指配命令6、被叫MS向被叫MSC發(fā)回指配完成消息7、被叫MS振鈴并向被叫MSC發(fā)回振鈴消息8、被叫MSC向主叫MSC發(fā)回地址完成消息9、被叫MS摘機，并向被叫MSC發(fā)連接消息10、被叫MSC向主叫MSC發(fā)回被叫應答消息2、通話結束，呼叫鏈路書房的信令流程1、 主叫MS向主叫MSC發(fā)出斷連消息2、 主叫MSC向被叫MSC發(fā)送釋放ISUP消息3、 主叫MSC向MS發(fā)送釋放命令4、 主叫M

15、S向主叫MSC發(fā)回釋放完成消息5、 主叫BS向主叫MS發(fā)出釋放信道命令6、 主叫MS向主叫BS發(fā)送DISC消息7、 主叫BS向主叫MS發(fā)回UA證實幀8、 被叫MSC向被叫MS發(fā)出釋放命令9、 被叫MS向被叫MSC發(fā)回釋放完成消息10、 被叫BS向被叫MS發(fā)回釋放信道命令11、 被叫MS向被叫BS發(fā)送DISC消息12、 被叫BS向被叫MS發(fā)回UA證實幀3、 被叫振鈴后無應答5、 實驗思考題1.實驗中小交換機的作用是什么？如果配置文件的端口和實際連接的端口不符，會出現什么現象？小交換機是將兩臺電腦連接從而實現主被叫的實驗，如果不符，則無法進行信令連接。2.實驗中，若主叫無法呼叫被叫，分析可能產生的

16、原因？可能是串口連接不好、電腦或試驗箱的硬件問題；兩臺電腦地址設置不對；未點擊初始化；被叫忙，正在通話中；被叫未啟動。6、 實驗感想 具體實驗操作很不熟悉，然后只能自己邊做邊問，遇到很多問題，希望以后還能再更加了解，復習實驗。實驗二 900MHz GSM 手機實驗一、實驗目的1、了解GSM模塊的基本功能2、熟悉用AT命令控制GSM模塊進行語音通信的流程3、掌握TEXT模式和PDU模式下的短信收發(fā)命令。二、實驗器材電源，SIM卡，手機，臺式計算機，串口線，電話線，耳機和麥克，電源線，移動通信試驗箱。三、實驗原理及內容在一部GPRS/GSM手機上，用戶通過鍵盤、顯示屏或攝像頭等人機接口，可以實現語

17、音通信，短信收發(fā)，GPRS上網和彩信業(yè)務。眾多的通信廠商提供GSM/GPRS模塊，在本次試驗中采用SIM200通信模塊。本實驗主要圍繞如何用AT命令來控制SIM200 GSM模塊來實現語音通信和TEXT/PDU模式下的短信息收發(fā)。本實驗所涉及的主要AT命令如下表所示：AT+CREG?查詢網絡登錄狀態(tài)AT+CSQ查詢接受信號強度ATDT<電話號碼>主叫撥號ATA被叫摘機ATH0主動掛機或終止電話呼叫AT+CCFC=<reas>,<mode>,<號碼>,h號碼模式>呼叫轉移（call forwarding）與控制AT+CLIP=0或1來電顯示與

18、控制AT+CMGF=0或1設置短信工作模式AT+CMGD=<n>刪除短信AT+CMGL=<stat>短信列表AT+CMGS發(fā)送短信AT+CSCA?查詢存儲在SIM卡中的服務中心地址AT+CSCA=<sca>,<tosca>加入短信消息服務碼實驗內容：查詢網絡登錄狀態(tài)、查詢接收信號強度、主叫撥號、被叫摘機、主動掛機或終止電話呼叫、呼叫轉移與控制、來電顯示與控制、短信操作。四、實驗步驟1、通過串行口將實驗箱和電腦連接，通電之后將與實驗箱相連的電腦上的學生平臺程序打開。在主界面上雙擊“GSM終端”實驗圖標，進入實驗界面。 2、在右邊的空白欄輸入接收短信

19、的手機號碼（11位） 3、在短消息收發(fā)欄輸入要發(fā)送的短消息（如123456,Hello!）。 4、點擊發(fā)送短消息 5、10秒鐘后，查看對應短信是否被手機收到。 6、在手機上向實驗箱回復短信，查看收到的消息內容。 7、點擊右下邊的摘機圖標，向另一臺手機撥號，看另一臺手機是否有來電顯示、振鈴。按掛機圖標可以掛機。如果另一臺手機應答摘機，通過耳機/麥克風可以進行語音通話。 8、手機也可以向實驗箱發(fā)起電話呼叫，按右下邊的摘機圖標就可以進行通話。 9、在左上邊的透明數據發(fā)送欄中，輸入AT命令，就可以通過AT命令直接控制短信收發(fā)、電話呼叫等過程；發(fā)AT 命令時，必須選中“Tail”選項，代表AT

20、命令的末尾必須添加回車符號<CR>。所發(fā)送的AT命令本報告的“實驗原理”部分。 五、實驗結果及分析1、查詢網絡登錄狀態(tài)發(fā)送的AT命令：AT+CREG?返回消息：+CREG:0,5-登陸成功，漫游（roaming）2、查詢接收信號強度AT+CSQ3、主叫撥號ATD返回是：對方無人接聽返回是：正常接通。4、被叫摘電顯示RING后發(fā)ATA摘機命令。5、主動掛機顯示OK表示接通后，發(fā)送ATH0掛斷電話6、呼叫轉移與控制呼叫轉移未成功。AT+CCFC=1,40=unconditional4=erasure7、來電顯示與控制AT+CLIP=0

21、 表示來電顯示關閉8、短信操作（1）設置工作模式到TEXTAT+CMGF=1(2) 刪除短信AT+CMGD=1 即刪除了第一條短信（3）短信列表AT+CMGL=“REG UNREAD”表示顯示未讀短信顯示了來短信息。（4）讀短信內容 可以看我發(fā)送了“abc”三個字符。（5）發(fā)送短信AT+CMGS=141，并且勾選上Hex和Tail。9、短信服務中心查詢AT+CSCA?10、短信服務中心更新AT+CSCA=+8613800100500先將起改為了+8613800100501；然后又將其改回了+8613800100500。六、思考題1.使用AT命

22、令設置呼叫轉移后，若不再取消，手機SIM可是否一直保持該功能？是，要關閉的話需要關閉無條件呼叫轉移代碼AT+CCFC=0,02.AT命令撥打某人手機時，若該手機關機、占線、無人接聽，返回值是否都一樣？不一樣。手機關機是NO DIALTONE；占線是BUSY 無人接聽時NO CARRIER7、 實驗感想 經過第一節(jié)課的詢問，大部分問題都能自己解決了。通過這次實驗，我也收獲了許多的知識。當然僅通過這一次課，收獲的畢竟有限。在做這次實驗的過程我們也遇到了一些小的問題，大部分都是我們馬虎造成的。所以在做任何實驗的過程中，我們都要認真的完成每一步。 本次試驗主要是了解2G通信系統的各個模塊，各種指令，建

23、立模擬GSM手機通信，達到查看短信，呼叫轉移的目的。在實驗中，要用AT命令控制GSM模塊實現各種功能，在此過程中，我對主要AT命令有了一定的了解，也可以熟練地運用它完成各種要求的指令。實驗三 網絡層協議分析一、實驗目的1、分析ARP協議報文首部格式，掌握ARP協議工作原理；2、分析IP報文格式；3、了解ICMP協議的工作過程。二、實驗內容 通過在不同主機之間執(zhí)行Ping命令，截獲報文，分析ARP協議、IP協議、ICMP協議的報文結構。三、實驗原理1、ARP協議ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析協議用于將計算機的網絡地址（IP地址32位）轉化為物理地址（MAC地

24、址48位）RFC826。ARP協議是屬于鏈路層的協議，在以太網中的數據幀從一個主機到達網內的另一臺主機是根據48位的以太網地址（硬件地址）來確定接口的，而不是根據32位的IP地址。內核（如驅動）必須知道目的端的硬件地址才能發(fā)送數據。當然，點對點的連接是不需要ARP協議的。 2、IP協議IP是英文Internet Protocol（網絡之間互連的協議）的縮寫，中文簡稱為“網協”，也就是為計算機網絡相互連接進行通信而設計的協議。在因特網中，它是能使連接到網上的所有計算機網絡實現相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計算機在因特網上進行通信時應當遵守的規(guī)則。任何廠家生產的計算機系統，只要遵守 IP協議就可以與因

25、特網互連互通。IP地址具有唯一性，根據用戶性質的不同，可以分為5類。另外，IP還有進入防護，知識產權，指針寄存器等含義。3、ICMP協議 ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制報文協議。它是TCP/IP協議族的一個子協議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息?？刂葡⑹侵妇W絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數據，但是對于用戶數據的傳遞起著重要的作用。四、實驗環(huán)境1、連接在局域網中的計算機；2、計算機均需安裝Ethereal/Wireshark軟件。五、實驗步驟1、啟動Ethereal

26、/Wireshark軟件；2、在“Capture”菜單中選擇“Options”菜單選項，在Options設置窗口中把捕獲參數設置為非混雜模式；3、點擊“Start”按鈕開始捕獲數據包；4、在開始菜單中點擊“運行”，選擇鄰實驗臺的其他機器IP地址，進行Ping命令操作，待命令執(zhí)行完畢，數據包基本穩(wěn)定后點擊“Stop”按鈕停止捕獲。當網絡中ARP解析過程較多時，會捕捉到其它主機的解析數據包，為了使實驗結果清晰，可以將捕獲數據包過濾器設置為僅本機IP地址；5、選中被捕獲的一個ICMP協議數據包，在詳細信息窗口中觀察并記錄IP數據報的詳細信息，分析數據報結構以及各項信息的含義；6、在“Capture”

27、菜單中選擇“Start”菜單選項，重新開始捕獲數據包。此時，在開始菜單的“運行”窗口中，輸入“arp d *”和“ping某主機IP地址”命令，ping命令執(zhí)行完畢并且數據捕獲基本穩(wěn)定后，點擊“Stop”按鈕停止捕獲；7、 根據捕獲到的ARP數據包，分析ARP協議的地址解析過程。8、重新捕獲數據包，期間，在“運行”窗口中輸入“arp-d”和“ping某主機IP地址”的命令。9、根據捕獲到的數據包，分析ARP的地址解析過程。六、實驗結果目的主機MAC地址為00:23:89:A7:67:B2；實驗室網關的MAC地址。源地址MAC地址為34:17:EB:99:37:67；我們使用的電腦的MAC地址。

28、1、ARP網絡層數據包結構分析（1）實現地址解析的第一步是產生ARP請求分組。在相應的字段寫入本地主機的源物理地址、源IP地址，在目的物理地址字段寫入0，并在操作字段寫入1。（2）將ARP分組發(fā)送到本地的數據鏈路層，并封裝成幀。以源物理地址作為源地址，以物理廣播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）作為目的地址，通過物理層發(fā)送出去。ARP請求數據包是采用廣播的方式，目標地址為0XFFFFFFFFFFFF。如下圖：ARP查詢數據包長度為42字節(jié)，沒有填充(padding)。如下圖（3） 由于采用了廣播地址，因此網段內所有的主機或設備都能接受到該幀。除了目的主機外，所有接受到該分組的主機和設備都會丟棄該分組，因為目的主機能夠識別ARP消息中的目的IP地址（4） 目的主機發(fā)送ARP應答分組。在ARP應答分組中，以請求分組中源物理地址、源IP地址作為其目的物理地址、目的IP地址，并將目的主機自身的物理地址、IP地址填入應答分組的源物理地址、源IP地址字段，并在操作字段中寫入2。該分組通過數據鏈路層以點對點的方式發(fā)送出去（因為現在目的方已經知道雙方的物理地址）。 ARP數據包的消息格式，如下圖： 硬件類