实验五、GSM开机和移动性管理.docx

计算机与信息工程学院综合性、设计性实验报告专业：通信工程 年级/班级：2011 20132014学年第二学期课程名称移动通信指导教师刘艳芳本组成员学号姓名1108224030王文举实验地点计科楼503实验时间2014/5/8项目名称GSM开机和移动性管理实验类型综合性/设计性一、 实验目的1、了解GSM移动终端开机后接入网络进入工作状态的全过程；2、掌握GSM移动终端开机入网位置登记的信令过程；3、掌握VLR内部位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表的影响。4、掌握跨VLR位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表、HLR参数列表的影响。二、实验仪器或设备1、移动通信实验箱 一台；2、台式计算机 一台；三、实验原理1、移动台开机搜索网络的过程当移动终端MS开机或者从盲区进入覆盖区时，手机将寻找PLMN（公共陆地移动网络）允许的所有频点，搜寻最强的BCCH载频，接收到FCCH信道信息，锁定到一个正确载频频率上。紧接着，MS开始解码SCH信道上与同步有关的信息。这时，MS也可以接收BCCH信道上有关小区信息的系统消息了。MS比较系统消息中所携带的本小区的LAI和手机中所存储的LAI。如果两者相同，则触发IMSI附着过程。2、IMSI附着的信令过程介绍图5.2.1-1是MS进行IMSI附着的信令过程。由于IMSI附着是一个由MM层完成的特定程序。MM层消息交互的建立是以RR层连接建立为前提的。信令过程中，首先是MS收到来自基站（BS）的系统消息，其中包含了基站广播的本小区的LAI号，由于这个LAI号同MS中先前存储的LAI号相同。即表示MS上次关机时所处的位置区同现在开机时所处的位置区相同。从而MS开始IMSI附着的信令过程。首先，是MS和BS之间建立RR连接的过程。这个过程我们在4.1.4节中已做了具体的介绍。这里在（1）（2）（3）步中再做简单的介绍。（1）MS在RACH随机接入信道上发送CHANNEL REQUEST消息；（2）BS收到CHANNEL REQUEST消息后，在下行的AGCH接入许可信道上发送IMMEDIATE ASSIGNMENT 消息，其中包括BS给MS分配的专用控制信道的物理信息。图5.2.1-1 MS进行IMSI附着的信令过程（3）收到IMMEDIATE ASSIGNMENT信息，MS的调整到分配的专用信道上，发送SABM帧，其中包含的层3消息为LOCATION UPDATING REQUEST，这个消息中包含的参数有：位置更新的类型（可以是正常位置更新、IMSI附着或者周期性位置更新，则这里位置更新类型就是IMSI附着）；MS所在位置域的LAI；MS的IMSI。（4）BS收到包含有LOCATION UPDATING REQUEST内容的SABM帧后，所做的操作：向MS回发SABM的响应UA帧，UA帧的内容同SABM中的内容完成相同，MS收到内容与SABM完全相同的UA帧后，则MS的数据链路层进入证实传递模式BS将LOCATION UPDATING REQUEST消息转发给MSC/VLR。因为MM层的程序执行是由MSC/VLR完成的。3、MS关机的信令过程介绍图5.2.1-2是关机的信令过程。关机的过程同其他的过程相同，开始是MS和BS之间进行RR连接的建立过程。之后在MS发向MSC/VLR的SABM帧中就包含消息IMSI DETACH INDICATION。收到这条消息以后，MSC/VLR就将与此MS对应的记录改为“未附着”状态。图5.2.1-2 MS关机的信令过程MSC/VLR维护IMSI的附着与否，作用在于当别的MS呼叫此MS时，MSC/VLR对此MS寻呼之前，先查看是否附着这一位，若已附着则进行正常的寻呼，否则就不进行寻呼，直接告诉对方的MSC/VLR此MS未开机或者不在服务区。4、移动通信网中移动性管理的作用同固定网络相比，移动通信网络中的用户总是处于不断运动状态的，其位置是不固定的。当有电话用户要同某移动用户通话时，移动通信网络必须能够知道此移动用户目前的大概位置，从而顺利地寻呼到此用户。即移动通信网络要始终跟踪移动用户的位置，这项工作就是由移动通信网络中的移动性管理功能块实现的，它是移动网络所特有的。当移动台的位置区改变的时候，而且新旧两个位置区是由相同的MSC/VLR控制的时候，进行的就是VLR内部的更新，这时候VLR中有此移动台的记录，接收到移动台的位置更新请求的时候，VLR只是将记录中的LAI项修改成新的位置区的LAI，不需要通知HLR。以上过程称为VLR内的位置更新过程。当移动台的位置区改变的时候，若新旧两个位置区处于不同的MSC/VLR控制的时候，进行的位置更新就是跨VLR的位置更新。比如当移动台从归属交换局（MSC-H）覆盖范围移动到被访交换局（MSC-V）覆盖范围时，就是通常所说的漫游，这时的位置更新过程就属于跨VLR的位置更新。这个更新过程就比较复杂。新的VLR通过移动台的IMSI知道移动台的HLR地址，新的VLR将向移动台的HLR通知移动台的位置改变。若HLR检测到MS在新的VLR中有权限，将记录新的VLR号，并向旧VLR（PVLR）发送消息删除MS的“位置消息”。这样HLR就获得了MS的最新位置信息。新的VLR继续对MS进行鉴权和TMSI再分配。四、实验步骤开机实验：1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“开机登陆”实验图标，进入此实验界面。2、点击界面上的“初始化”键。看到消息框中出现 “初始化”完成。3、点击界面上“查看参数列表”键，观察MS参数列表，可以查看到本MS对应的IMSI。再根据此IMSI去观察MSC/VLR中同本MS的IMSI相同的那条记录，可以看到在“是否附着”一栏中，目前的状态为“未附着”。4、点击界面上的“开机”开机键，观察消息框中显示的开机的信令过程。开机信令过程若正常结束，会弹出对话框“开机过程完成，已经完成IMSI附着，手机处于空闲状态”。这时，再次观察MSC/VLR列表，可以看到同本MS的IMSI相同的那条记录中“是否附着”一栏，目前的状态变为“已附着”。5、到目前为止，正常的开机过程结束，紧接着点击界面上的“关机”键，观察消息框中显示的关机信令过程。关机信令过程若正常结束，会弹出对话框“关机结束”。这时，点击界面上“查看参数列表”键，再次观察MSC/VLR列表，可以看到同本MS的IMSI相同的那条记录中“是否附着”一栏，目前的状态变为“未附着”。6、由于从MS到达MSC/VLR的信令通过了MS和BS之间的无线信道、BS和MSC/VLR之间的有线信道，因此LOCATION UPDATING REQUEST消息出错的情况会偶尔出现，若出现这种情况，IMSI附着会失败，信令会显示“LOCATION UPDATING REJECT”；IMSI附着失败的信令结束后，会弹出对话框：IMSI附着失败，可按“开机”键重新开始。这时，可按动“开机”键重新进行IMSI附着过程。移动性管理实验：1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“移动性管理”实验图标，进入此实验界面。2、选择界面上“位置更新模式”为“内部”，进行VLR内位置更新实验。点击界面上的“初始化”键。看到消息框中出现 “初始化”完成。3、点击界面上“查看参数列表”键，观察MS参数状态表、MSC/VLR参数状态表、HLR参数状态表。记录MS参数状态表的内容，并根据此MS的IMSI作为索引，在VLR参数状态表、HLR参数状态表中寻找与本IMSI对应的一行记录，并记录下来。4、点击界面上的“位置更新”键，观察消息框中显示的VLR内位置更新信令过程。位置更新过程若正常结束，会弹出对话框“位置更新过程结束”。5、点击界面上“查看参数列表”键，再次观察MS参数状态表、MSC/VLR参数状态表、HLR参数状态表。对比之前记录的参数状态表，可以发现MS的TMSI和LAI都改变了，即MS所在的位置区改变了，但由于这两个位置区同处于一个MSC/VLR的控制，因此HLR参数状态表中MSC/VLR识别码没有发生改变。VLR内位置更新实验结束，若想重复以上过程，可以选择“VLR内”、“单步”标识，再按动“初始化”键，进入单步VLR内位置更新过程。点击“位置更新”键，并按动“下一步”键，信令过程可单步执行。6、VLR内位置更新过程结束后，可进行跨VLR位置更新过程。选择界面上的“跨区”，点击“初始化”键。看到消息框中出现“初始化”完成。这样就可进行跨VLR的实验。7、点击界面上“查看参数列表”键，观察MS参数状态表、MSC/VLR参数状态表、漫游MSC/VLR（即MS漫游到的新MSC/VLR）参数状态表、HLR参数状态表。记录MS参数状态表