北京交通大学 移动通信实验报告.doc

.通信工程专业综合实验移动通信 姓 名： 董则伟 学 院： 电子信息工程学院 学 号： 12211074 班 级： 通信1204班 指导教师： 周春月 实验一 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、 预备知识1、移动台同MSC之间的信令链路建立过程2、移动台主叫的呼叫建立过程3、与通话连接相关的七号信令消息三、 实验仪器移动通信实验箱 一台台式计算机 一台小交换机 一台四、 实验步骤1、硬件实验环境：PC和试验箱，它们之间通过串口线连接；实验台中各PC通过以太网连接在一起，保证IP地址都在一个网段，能通过ping通试验箱中语音接口通过电话线与小交换机相连。 2、准备软件配置，按说明进行连接 3、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“主叫实验”图标，进入此实验界面。 4、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。 5、移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合，选择一个作为被叫的实验箱，并了解此被叫的电话号码。 6、呼叫建立正常实验： （1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。 （2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生戴上实验箱上配备的耳机，充当话机。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。 （3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃，主叫学生平台上将会显示从被叫学生平台发送来的ISUP ADRRESS COMPLETE(ACM)消息。主叫MSC将想MS发送ALERTING信令。 （4）被叫振铃后，控制被叫学生平台的学生按动被叫实验界面上的“摘机”键，被叫学生戴上实验箱上配备的耳机。被叫学生平台上将显示被叫MS将向被叫MSC发送CONNECT消息。这时，被叫MSC向主叫MSC发送ISUP ANSWER消息，主叫MSC收到此消息后，将向主叫MS发送CONNECT消息，MS回送CONNECT ACKNOWLEDGE消息。此后，主被叫之间的通话链路完全建立，能够进行通话。主叫学生平台上会提示“进入通话中”。 （5）通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动学生平台界面上的“挂机”，并放下实验箱上的电话。主叫学生平台会显示通话链路释放。 7、被叫无应答的情况下的信令流程 （1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。 （2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。 （3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃，主叫学生平台上将会显示从被叫学生平台发送来的ISUP ADRRESS COMPLETE(ACM)消息。主叫MSC将想MS发送ALERTING信令。 （4）被叫振铃后，让被叫学生不按动“摘机”键。等待1DLWLLD分钟后，被叫MSC释放链路的信令显示在被叫学生平台上。并且被叫MSC向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，主叫MSC收到此消息后，将进行主叫链路的释放，所有的释放链路的信令将依次显示在主叫学生平台的界面上。 8、进行被叫未开机时的信令流程实验。 （1）让被叫学生按动被叫学生平台上的“关机”键，使被叫移动台处于关机状态。 （2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生拿起实验箱上的话筒。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。 （3）由于被叫移动台处于关机状态，主叫MSC将从被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。主叫学生平台上会显示从被叫MSC收到此消息，紧接着是主叫MSC释放链路的信令过程。 9、被叫号码无效时的信令流程。 （1）主叫在学生平台上输入教师规定的一个号码（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“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮。 （2）学生平台上会显示紧接着的所有的信令过程。最后会弹出对话框提示“本号码是空号，请挂机”。学生放下电话。 10、进行以上4种情况的实验时，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。11、以上实验时主被叫学生平台均不需要选择“单步”按钮。如果需要选择“单步”按钮，主叫学生平台和被叫学生平台要密切配合，否则会由于一方不按动“下一步”键，整个实验无法继续，导致移动台或者基站的定时器超时，导致异常。5 实验结果及分析1、 初始化准备这个实验需要两台机器配合，首先在开始运行里查找自己的IP地址，同时要知道对方的IP地址，得到所需信息之后将其填写在相应程序里。第二步启动程序，然后点击初始化键，界面上显示初始化完成，则实验准备完成。初始化过程中主叫MSC向被叫MSC发送初始化信息，即ISUP INITIAL ADDRESS MESSAGE（IAM），IAM消息包括主叫、被叫号码和服务类型，被叫MSC可以根据被叫号码在相应位置区对被叫MS发起寻呼2、 建立呼叫连接主要经历接入阶段和鉴权加密阶段，接入阶段包括信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配（建立“手机”（电脑）与BTS（BSC）建立了暂时固定的关系）；鉴权加密阶段包括鉴权请求，鉴权响应，主叫用户身份得到确认，网络允许继续处理该呼叫可以从界面上看出网络允许通信之后，立即开始信道分配MS处于闲置模式的时候呼叫MS后若建立连接，被叫就会振铃，被叫MSC向主叫发送ACM地址完成消息，表示被叫MSC接受呼叫。从界面显示可以看出，主叫MSC发送ALTERTING消息给MS表示收到ACM消息。被叫振铃，通过按“摘机”键实现双方通信。经过Call Proceeding的过程，MS发送一个SET UP 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VLP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；如果继续则向MSC回送该用户数据。从而建立通话。3、被叫无应答被叫未呼叫成功，挂机的一方MS则发送DISCONNECT信号，MSC向对面发送ISUP RELEASE消息，开始链路释放4、 被叫未开机5、被叫号码无效当输入一个非指定号码的时候，显示出“所拨号码是空号，请挂机”的对话框，表示号码无效，无法进行信令连接 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、 实验器材电源，台式计算机，交换机，串口线，电话线，耳机和麦克，电源线，移动通信试验箱。三、 实验步骤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“GSM移动台被叫”实验图标，进入此实验界面。2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。3、移动台被叫实验是同一个主叫移动台配合进行的，在教师的协调下，确定作为主叫的实验箱。4、下面进行呼叫建立正常的实验，主要观察移动台被叫的信令过程。（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。由于被叫开机，学生平台上会显示被叫MSC寻呼被叫移动台的信令过程。（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。过片刻，被叫实验箱振铃。观察学生平台信令的显示，会出现MS向MSC发送ALERTING消息。（3）按动学生平台上的“摘机”键并且佩戴实验箱上的耳机作为电话听筒。观察学生平台的信令显示，会出现MS向MSC发送CONNECT消息，紧接着MSC向MS发送CONNECT ACKNOWLEDGE消息。至此整个通话建立。可以进行通话。5、下面进行通话结束呼叫释放的实验。（1）通话结束，被叫主动挂断电话，观察学生平台上呼叫释放的信令流程。6、下面进行呼叫建立时被叫振铃不应答的实验，观察移动台被叫的信令过程。（1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。由于被叫开机，学生平台上会显示被叫MSC寻呼被叫移动台的信令过程。（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。过片刻，被叫实验箱振铃。观察学生平台信令的显示，会出现MS向MSC发送ALERTING消息。（1）被叫学生不按动学生平台上的“摘机”键，等待片刻，由于被叫无应答，会导致被叫端定时器超时，被叫会释放呼叫链路。7、进行以上三种情况的实验时，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。8、以上实验时主被叫学生平台均不需要选择“单步”按钮。如果需要选择“单步”按钮，主叫学生平台和被叫学生平台要密切配合，否则会由于一方不按动“下一步”键，整个实验无法继续，导致移动台或者基站的定时器超时，导致异常。四、 实验结果及分析1、正常呼叫移动台被叫部分的信令流程：1、被叫MSC向被叫MS发送寻呼请求2、被叫MS向被叫MSC应答寻呼3、被叫MSC向被叫MS发送鉴权请求4、被叫MS向被叫MSC发回鉴权应答5、被叫MSC向被叫MS发送简历呼叫和指配命令6、被叫MS向被叫MSC发回指配完成消息7、被叫MS振铃并向被叫MSC发回振铃消息8、被叫MSC向主叫MSC发回地址完成消息9、被叫MS摘机，并向被叫MSC发连接消息10、被叫MSC向主叫MSC发回被叫应答消息2、通话结束，呼叫链路书房的信令流程1、 主叫MS向主叫MSC发出断连消息2、 主叫MSC向被叫MSC发送释放ISUP消息3、 主叫MSC向MS发送释放命令4、 主叫MS向主叫MSC发回释放完成消息5、 主叫BS向主叫MS发出释放信道命令6、 主叫MS向主叫BS发送DISC消息7、 主叫BS向主叫MS发回UA证实帧8、 被叫MSC向被叫MS发出释放命令9、 被叫MS向被叫MSC发回释放完成消息10、 被叫BS向被叫MS发回释放信道命令11、 被叫MS向被叫BS发送DISC消息12、 被叫BS向被叫MS发回UA证实帧3、 被叫振铃后无应答5、 实验思考题1.实验中小交换机的作用是什么？如果配置文件的端口和实际连接的端口不符，会出现什么现象？小交换机是将两台电脑连接从而实现主被叫的实验，如果不符，则无法进行信令连接。2.实验中，若主叫无法呼叫被叫，分析可能产生的原因？可能是串口连接不好、电脑或试验箱的硬件问题；两台电脑地址设置不对；未点击初始化；被叫忙，正在通话中；被叫未启动。6、 实验感想 具体实验操作很不熟悉，然后只能自己边做边问，遇到很多问题，希望以后还能再更加了解，复习实验。实验二 900MHz GSM 手机实验一、实验目的1、了解GSM模块的基本功能2、熟悉用AT命令控制GSM模块进行语音通信的流程3、掌握TEXT模式和PDU模式下的短信收发命令。二、实验器材电源，SIM卡，手机，台式计算机，串口线，电话线，耳机和麦克，电源线，移动通信试验箱。三、实验原理及内容在一部GPRS/GSM手机上，用户通过键盘、显示屏或摄像头等人机接口，可以实现语音通信，短信收发，GPRS上网和彩信业务。众多的通信厂商提供GSM/GPRS模块，在本次试验中采用SIM200通信模块。本实验主要围绕如何用AT命令来控制SIM200 GSM模块来实现语音通信和TEXT/PDU模式下的短信息收发。本实验所涉及的主要AT命令如下表所示：AT+CREG?查询网络登录状态AT+CSQ查询接受信号强度ATDT主叫拨号ATA被叫摘机ATH0主动挂机或终止电话呼叫AT+CCFC=,h号码模式呼叫转移（call forwarding）与控制AT+CLIP=0或1来电显示与控制AT+CMGF=0或1设置短信工作模式AT+CMGD=删除短信AT+CMGL=短信列表AT+CMGS发送短信AT+CSCA?查询存储在SIM卡中的服务中心地址AT+CSCA=,加入短信消息服务码实验内容：查询网络登录状态、查询接收信号强度、主叫拨号、被叫摘机、主动挂机或终止电话呼叫、呼叫转移与控制、来电显示与控制、短信操作。四、实验步骤1、通过串行口将实验箱和电脑连接，通电之后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“GSM终端”实验图标，进入实验界面。 2、在右边的空白栏输入接收短信的手机号码（11位） 3、在短消息收发栏输入要发送的短消息（如123456,Hello!）。 4、点击发送短消息 5、10秒钟后，查看对应短信是否被手机收到。 6、在手机上向实验箱回复短信，查看收到的消息内容。 7、点击右下边的摘机图标，向另一台手机拨号，看另一台手机是否有来电显示、振铃。按挂机图标可以挂机。如果另一台手机应答摘机，通过耳机/麦克风可以进行语音通话。 8、手机也可以向实验箱发起电话呼叫，按右下边的摘机图标就可以进行通话。 9、在左上边的透明数据发送栏中，输入AT命令，就可以通过AT命令直接控制短信收发、电话呼叫等过程；发AT命令时，必须选中“Tail”选项，代表AT命令的末尾必须添加回车符号。所发送的AT命令本报告的“实验原理”部分。 五、实验结果及分析1、查询网络登录状态发送的AT命令：AT+CREG?返回消息：+CREG:0,5-登陆成功，漫游（roaming）2、查询接收信号强度AT+CSQ3、主叫拨号ATD返回是：对方无人接听返回是：正常接通。4、被叫摘电显示RING后发ATA摘机命令。5、主动挂机显示OK表示接通后，发送ATH0挂断电话6、呼叫转移与控制呼叫转移未成功。AT+CCFC=1,40=unconditional4=erasure7、来电显示与控制AT+CLIP=0 表示来电显示关闭8、短信操作（1）设置工作模式到TEXTAT+CMGF=1(2) 删除短信AT+CMGD=1 即删除了第一条短信（3）短信列表AT+CMGL=“REG UNREAD”表示显示未读短信显示了来短信息。（4）读短信内容 可以看我发送了“abc”三个字符。（5）发送短信AT+CMGS=141，并且勾选上Hex和Tail。9、短信服务中心查询AT+CSCA?10、短信服务中心更新AT+CSCA=+8613800100500先将起改为了+8613800100501；然后又将其改回了+8613800100500。六、思考题1.使用AT命令设置呼叫转移后，若不再取消，手机SIM可是否一直保持该功能？是，要关闭的话需要关闭无条件呼叫转移代码AT+CCFC=0,02.AT命令拨打某人手机时，若该手机关机、占线、无人接听，返回值是否都一样？不一样。手机关机是NO DIALTONE；占线是BUSY 无人接听时NO CARRIER7、 实验感想 经过第一节课的询问，大部分问题都能自己解决了。通过这次实验，我也收获了许多的知识。当然仅通过这一次课，收获的毕竟有限。在做这次实验的过程我们也遇到了一些小的问题，大部分都是我们马虎造成的。所以在做任何实验的过程中，我们都要认真的完成每一步。 本次试验主要是了解2G通信系统的各个模块，各种指令，建立模拟GSM手机通信，达到查看短信，呼叫转移的目的。在实验中，要用AT命令控制GSM模块实现各种功能，在此过程中，我对主要AT命令有了一定的了解，也可以熟练地运用它完成各种要求的指令。实验三 网络层协议分析一、实验目的1、分析ARP协议报文首部格式，掌握ARP协议工作原理；2、分析IP报文格式；3、了解ICMP协议的工作过程。二、实验内容 通过在不同主机之间执行Ping命令，截获报文，分析ARP协议、IP协议、ICMP协议的报文结构。三、实验原理1、ARP协议ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析协议用于将计算机的网络地址（IP地址32位）转化为物理地址（MAC地址48位）RFC826。ARP协议是属于链路层的协议，在以太网中的数据帧从一个主机到达网内的另一台主机是根据48位的以太网地址（硬件地址）来确定接口的，而不是根据32位的IP地址。内核（如驱动）必须知道目的端的硬件地址才能发送数据。当然，点对点的连接是不需要ARP协议的。 2、IP协议IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。另外，IP还有进入防护，知识产权，指针寄存器等含义。3、ICMP协议 ICMP是（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。四、实验环境1、连接在局域网中的计算机；2、计算机均需安装Ethereal/Wireshark软件。五、实验步骤1、启动Ethereal/Wireshark软件；2、在“Capture”菜单中选择“Options”菜单选项，在Options设置窗口中把捕获参数设置为非混杂模式；3、点击“Start”按钮开始捕获数据包；4、在开始菜单中点击“运行”，选择邻实验台的其他机器IP地址，进行Ping命令操作，待命令执行完毕，数据包基本稳定后点击“Stop”按钮停止捕获。当网络中ARP解析过程较多时，会捕捉到其它主机的解析数据包，为了使实验结果清晰，可以将捕获数据包过滤器设置为仅本机IP地址；5、选中被捕获的一个ICMP协议数据包，在详细信息窗口中观察并记录IP数据报的详细信息，分析数据报结构以及各项信息的含义；6、在“Capture”菜单中选择“Start”菜单选项，重新开始捕获数据包。此时，在开始菜单的“运行”窗口中，输入“arp d *”和“ping某主机IP地址”命令，ping命令执行完毕并且数据捕获基本稳定后，点击“Stop”按钮停止捕获；7、 根据捕获到的ARP数据包，分析ARP协议的地址解析过程。8、重新捕获数据包，期间，在“运行”窗口中输入“arp-d”和“ping某主机IP地址”的命令。9、根据捕获到的数据包，分析ARP的地址解析过程。六、实验结果目的主机MAC地址为00:23:89:A7:67:B2；实验室网关的MAC地址。源地址MAC地址为34:17:EB:99:37:67；我们使用的电脑的MAC地址。1、ARP网络层数据包结构分析（1）实现地址解析的第一步是产生ARP请求分组。在相应的字段写入本地主机的源物理地址、源IP地址，在目的物理地址字段写入0，并在操作字段写入1。（2）将ARP分组发送到本地的数据链路层，并封装成帧。以源物理地址作为源地址，以物理广播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）作为目的地址，通过物理层发送出去。ARP请求数据包是采用广播的方式，目标地址为0XFFFFFFFFFFFF。如下图：ARP查询数据包长度为42字节，没有填充(padding)。如下图（3） 由于采用了广播地址，因此网段内所有的主机或设备都能接受到该帧。除了目的主机外，所有接受到该分组的主机和设备都会丢弃该分组，因为目的主机能够识别ARP消息中的目的IP地址（4） 目的主机发送ARP应答分组。在ARP应答分组中，以请求分组中源物理地址、源IP地址作为其目的物理地址、目的IP地址，并将目的主机自身的物理地址、IP地址填入应答分组的源物理地址、源IP地址字段，并在操作字段中写入2。该分组通过数据链路层以点对点的方式发送出去（因为现在目的方已经知道双方的物理地址）。 ARP数据包的消息格式，如下图： 硬件类型 协议类型物理地址长度协