1、实验二 系统综合实验实验二 系统综合实验一.实验目的1掌握GSM移动通信系统的组成及各功能实体。2了解移动通信系统中主被叫通信过程。3了解GSM 移动系统HLR功能。4了解GSM 移动系统MSC/VLR功能。二.实验内容1用麦克风和耳机来测试系统通信中语音通信的性能。2通过键盘和液晶选择和发送短信，观测接收结果。3通过教师展台计算机上的“移动交换机软件”查看通信过程中HLR、MSC/VLR中各参数的变化情况，记录并拍摄相应的界面。三、实验仪器 1. 台式计算机一台。2移动交换机一台。3移动基站二台。4RZ6001实验箱一台。5耳麦一个。6“移动交换机软件”一套。四.实验原理RZ600X移动通信
2、系统可以分为三个子系统，如移动台(MS)、基站子系统(BSC/BSS)、网络和交换子系统(NSS)。如下图所示：图 1 移动通信系统结构示意图交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。基站子系统是在一定的无线覆盖区中与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。移动终端完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。SIM卡存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路
3、。RZ6001型移动终端实验平台可以与配套的基站，交换机组成一个移动通信系统。各个移动终端实验平台在系统中作为一个独立的移动终端。每个基站管理4个移动终端实验箱，基站主要完成各移动终端实验箱通信的状态登记、存储和频率分配及通信链路的建立，并将移动终端实验箱的状态上传到交换机。每个基站内的移动终端实验箱之间的通信由基站独立完成，不同基站之间的移动终端实验箱通信通过交换机实现。工作过程如下：启动交换机，启动基站。正确设置移动终端实验箱,用拨码开关SW601设置语音压缩速率为2.4kb/s(拨码开关SW601的设置拨到ON为1，否则为0。从1到8设置为：01011111),启动移动终端实验箱等待初始
4、化完成；主叫和被叫移动终端实验箱均进入系统通信实验。1语音通信（1）主叫方和被叫方移动终端实验箱都处于空闲状态；（2）如有拨号则该移动终端实验箱成为主叫方，拨号完成后向基站申请与被叫移动终端实验箱进行语音通信；（3）基站收到请求后，分析被叫号码，然后基站直接或通过交换机发送主叫号码到被叫移动终端实验箱；（4）被叫移动终端实验箱收到主叫号码后进行显示并振铃；（5）被叫移动终端实验箱根据被叫用户选择接通或拒绝；（6）基站根据被叫移动终端实验箱用户选择向主叫移动终端实验箱回复相应状态；（7）如被叫用户选择接通，基站给主叫和被叫分配频率资源，主叫和被叫建立通信链路；（8）主叫和被叫用户可以通过麦克风进
5、行语音通信；（9）主叫和被叫用户在进行语音通信过程中可以选择结束语音通信，基站撤消主叫和被叫的通信链路；（10）通信链路撤消后原主叫和被叫移动终端实验箱均进入空闲状态，可以再次进行语音或数据通信；2数据通信（短信收发）（1）发送方和接收方均处于空闲状态；（2）如有拨号则该移动终端实验箱成为发送方，拨号完成后选择发送短信；（3）短信选择完成后发送方向基站申请与接收方移动终端实验箱进行数据通信；（4）基站收到请求后检查接收方当前状态，如果接收方处于空闲状态将发送方号码和短信内容发送到接收方移动终端实验箱。否则基站回复发送方短信发送不成功；（5）接收方移动终端实验箱收到主叫号码和短信内容后分别显示，
6、完成一次数据通信。（6）完成一次数据通信后，发送方和接收方均回到空闲状态，可以再次进行语音或数据通信。3.归属用户位置寄存器（HLR）HLR（Home Location Register）是GSM系统的中央数据库，是网络子系统（NSS）的重要组成部分。存储着该HLR控制区内所有用户的相关数据。一个MSC/VLR只能对应一个HLR，但一个HLR可以控制一个或者若干个MSC/VLR。HLR中存储着该HLR控制区内所有移动用户的静态和动态数据，静态数据包括：移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；动态数据包括：用户位置更新信息、漫游用户所在的MSC/VLR地址等，保证每个入局呼叫都能按
7、最新的路径信息接续至被叫用户。HLR为每个归属用户至少存储一个可用的三参数组（RAND，SRES，Koch）。HLR 支持的功能主要有：（1）用户数据的存储%#*(我K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有HLR 必须存储其归属的有关数据，存储数据的内容目前至少包括：3东oitrK:JFD()本文来自移动通信网,版权所有IMSI（在不支持IMSI 的情况下，可存储MIN）fads睰:JFD本文来自移动通信网,版权所有MDN 0874*$#(*K:JFD()$#本文来自移动通信网,版权所有ESN 3221a3ds襅:JFD()$#本文来自移动通信网,版权所有主叫用户类别（CPC）%#(么$*K:
8、JFD()$本文来自移动通信网,版权所有移动台等级标志 1354afK:JFD(本文来自移动通信网,版权所有移动台协议版本时隙周期索引服务项目清单（应包括“始发指示”，终端限制码“等参数）74*$#(K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有漫游限制 #(*$#蔏:JFD(本文来自移动通信网,版权所有承载业务信息 s4fads13东oiK:JFD()$#_*(本文来自移动通信网,版权所有用户终端业务信息 玱itre43289蜬:JFD()$#_*(本文来自移动通信网,版权所有补充业务信息MSC 号码 ierpoej礙:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有MSC/VLR 的厂家类型 89西7K
9、:JFD本文来自移动通信网,版权所有MS 去活标记 1fd3s1K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有MS 去活原因 d3s1fd知1fK:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有HLR 还必须存储由运营者选择的不向用户提供的业务数据。并能随着业务的发展，增改相应的存储内容。vckjluK:JFD(本文来自移动通信网,版权所有（2）用户数据的检索)$#3221a3dK:JFD()$#_*本文来自移动通信网,版权所有任何时候当VLR 请求（例如登记时），HLR 能依要求向VLR 提供有关的用户数据。1f3dsaf1K:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有当某些用户数据有变化时（例如签约
10、的变化，服务项目清单的变化），HLRtre43289K:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有要能将这些信息通知VLR。oitre43289蜬:JFD()$#_*本文来自移动通信网,版权所有（3） 提供TLDN当MS 为被叫时，HLR 能依GMSC（关口MSC）或始发MSC 的请求，要求VMSC 的VLR 分配TLDN，然后将TLDN 发往请求的MSC，即支持每次对呼叫进行的TLDN 分配。%#(么$*#(K:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有4. 鉴权HLR 能支持用户的鉴权操作。5. 登记kjlurewioK:JFD()$#_*(本文来自移动通信网,版权所有HLR 能配合VLR
11、 完成登记功能，和向前一个VLR 发起取消登记等功能。1fkjhK:JFD本文来自移动通信网,版权所有6. 移动台去活ouierpoeK:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有当HLR 从VLR 得到移动台去活的通知后，HLR 能设置此移动台为去活状态。#*($(K:JFD本文来自移动通信网,版权所有7. HLR 的恢复（二）主叫用户类型（CPC）主叫用户类别由10个比特表示，具体含义如下0A普通长话-长话0B优先长话-长话0C数据呼叫（语带数据）0D测试呼叫0F付费电话10普通、免费市-长11普通、定期市-长12普通、用户表市-长13普通、打印机市-长14优先、免费市-长15优先、定期市-
12、长18普通市-市在本实验系统中对主叫类型进行了简化，实际各终端的主叫类别只有2种：分别为：普通长长（0A）和普通市市（18）。普通长长用户时对应主叫可以拨打长话，普通市市用户只能拨打市话。4.访问用户位置寄存器（VLR）VLR（Visitor Location Register）通常和MSC集成在一起，VLR中存放的就是和其集成在一起的MSC管辖范围内的用户的相关信息。VLR负责用户的位置登记和位置信息的更新，MSC根据用户在VLR中登记的位置，对其发起寻呼。VLR中的数据是临时的（只有用户在其服务区内时，VLR中才保留该用户的数据），HLR中的数据则是相对固定不变的，但HLR中也有一个临时的
13、数据库，用于存放用户的当前位置信息，在HLR中存放用户位置信息的目的是为了方便呼叫的转接。VLR支持的功能主要有：1. 用户数据的存储VLR 中存储当前活动在MSC/VLR 区域中的移动用户的有关数据。存储数据7K:JFD本文来自移动通信网,版权所有的内容目前至少包括：IMSI（在不支持IMSI 的情况下，可存储MIN）8e342K:JFD本文来自移动通信网,版权所有MDNESN主叫用户类别（CPC）移动台等级标志 *$#什21fK:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有移动台协议版本 rpoej道h$#$#K:JFD()$#_*(本文来自移动通信网,版权所有时隙周期索引SSDA （SSD
14、共享的情况下，用于鉴权） ads不21fds3aK:JFD()$#_*(本文来自移动通信网,版权所有SSDB（ SSD 共享的情况下，用于VP/SME）呼叫历史计数器（ SSD 共享的情况）服务项目清单（应包括“始发指示”，终端限制码哦*&#%K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有等参数）*(我)$#32K:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有承载业务信息 kjlurewiK:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有用户终端业务信息 #(_K:JFD本文来自移动通信网,版权所有补充业务信息TLDN s不21fK:JFD(本文来自移动通信网,版权所有HLR 号码最后登记的基站识别码 a
15、fd5a4K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有最后登记的类型 ioK:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有最后登记的时间 临时342是4343K:JFD()$#本文来自移动通信网,版权所有无应答定时器（补充业务） 临时ej道h$#K:JFD()本文来自移动通信网,版权所有能随着业务的发展，增改相应存储内容。存储容量能适应向每个用户提供所有补充业务的要求。&%#*(K:JFD本文来自移动通信网,版权所有2. 用户数据的检索在呼叫建立时，根据MSC 的请求，VLR 能依IMSI，TLDN 向MSC 提供用户f8e342是434K:JFD()$#_*本文来自移动通信网,版权所有的信息。通
16、常当移动台为主叫时，依据IMSI，移动台为被叫时，依据TLDN。3. 登记fads13东oiK:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有当移动用户出现在一个新的位置区，或从移动台收到登记、呼叫建立、补充我)$#32K:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有业务操作消息后，若需要则能向HLR 发起登记通知。kjlurewiK:JFD()$本文来自移动通信网,版权所有VLR 具有完成登记、取消登记的功能，并能向HLR 检索用户的信息。根据HLR 的请求，或当移动用户在24 小时内没有在MSC/VLR 区域中出现#%kcvmmvckjK:JFD()$#_*本文来自移动通信网,版权所有时，VLR
17、 能删除该用户的有关数据。fd5a4fK:JFD(本文来自移动通信网,版权所有4. 移动台去活当VLR 收到MSC 发来的移动台去活通知后，VLR 能删除此用户的数据，并dsaf12zcvK:JFD()$#本文来自移动通信网,版权所有通知相应的HLR 此移动台去活。(*$#什K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有5. 鉴权K:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有当SSD 共享时，VLR 能支持鉴权操作。fds3aK:JFD本文来自移动通信网,版权所有能向AC 索取并存储鉴权参数。什21f3K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有VLR 能通过MSC 要求移动台进行鉴权，并比较从移动台
18、返回的和自己所存的(*)#$K:JFD(本文来自移动通信网,版权所有鉴权参数。当比较得到的结果不一致时，有告警，并进行不成功鉴权的计数。6. 提供TLDNMS 被叫时，终接VLR 能根据HLR 请求，要求VMSC 分配TLDN，并将TLDN发往请求的HLR，即支持对每次呼叫进行TLDN 分配。fd知1fkjhfK:JFD()$#_本文来自移动通信网,版权所有7. VLR 的恢复(&#*($(哦K:JFD()$#本文来自移动通信网,版权所有当VLR 发生数据错误的时候，VLR 能通知相应的HLR，删除与其相关的数据。RZ6001型移动终端实验平台可以与配套的基站，交换机组成一个移动通信系统。该移
19、动交换机软件可以进行HLR和VLR管理，可以在软件中控制修改主叫用户类型等实验。五.实验步骤 注意：在做此实验前，每两组互相配对扮演通信双方的角色。1、完成语音通信过程（1）指导老师向同学们介绍由实验设备所组成的移动通信系统，包括MSC、BS、MS以及教师展台计算机中所存在的“移动交换软件”平台，并让同学们观察一下未开机状态下的各个界面。（2）学生在实验箱的相应地方插上耳麦。（3）学生打开移动实验箱电源，等待实验箱初始化。初始化结束后显示“初始化完成，请使用”，此时可以进行下面操作；（4）按下键盘上“菜单”键；再按下数字键“9”选择“九 系统综合通信”实验，显示屏上将显示本机号码，第1位表示所
20、属基站编号，第2位表示移动终端实验箱编号；如果本机号码后显示“*”，表示移动实验箱开机入网正常，否则重复步骤（4），或者重复步骤（3）和步骤（4）；每组记下本移动台号码并告知对方组，同时必须去教师展台的“移动交换系统软件”平台确认本移动台是否正常入网，记录实验现象。（5）输入对方组的2位被叫号码，可以听到拨号音和回铃音。（6）拨号完毕后按“/确认”或“电话”键表示请求与被叫进行语音通信；（7）如果被叫移动终端实验箱进入系统通信实验，则被叫移动终端实验箱会收到主叫号码并振铃；（8）可以按下被叫移动终端实验箱的“/确认”键选择接通，此时主叫方移动终端实验箱和被叫方移动终端实验箱显示“通信中”，之后
21、主叫和被叫可以通过麦克风进行语音通信；（9）如果按下被叫移动终端实验箱的“取消”键则选择拒绝接通；（10）如果被叫移动终端实验箱的长时间没有按键，则主叫移动终端实验箱显示“被叫无应答”。6、在主叫和被叫通过麦克风进行语音通信时，双方均可主动按下“/取消”键挂机并进入空闲状态，此时另一方显示“对方挂机”，之后也进入空闲状态。2、完成数据通信过程（1）拨号完毕后按“短信”键表示将进行短信通信，并进入短信编辑方式选择状态；（2）按下“1”键进入“选择短信序号”方式，显示屏显示短信编号和内容，可以通过“/确认”键和“/取消”键查看更多的短信。按下相应的数字编号选择要发送的短信内容，并启动短信发送程序；
22、按下“2”键进入“编辑数字短信”方式，可以用键盘输入数字，输入完毕后按下“/确认”键，启动短信发送程序；按下“3”键进入“编辑数字短信”方式，此时数字19分别代表字母AI，可以用键盘输入字母，输入完毕后按下“/确认”键，启动短信发送程序；（3）如果接收方移动终端实验箱进入系统通信实验，此时显示（以12发短信，13收短信为例）：九系统综合通信本机号码：13接收短信：12按下“/确认”键，则接收方移动终端实验箱会收到短信内容并显示；此时发送方显示“发送成功”；（4）如果接收方移动终端实验箱不在系统通信实验状态，则短信发送不成功。3、HLR实验（1）以互相通信的两组学生为单位，参照前面的实验步骤，进
23、行开机，关机，主叫，被叫语音通信，同时在教师展台计算机的“移动交换软件”平台观察移动台当前的实验状态，并记录和拍摄实验现象。软件可以用不同颜色显示不同基站下各移动台工作状态：黄色表示关机、蓝色表示空闲、绿色表示通信准备以及红色表示正在通信。（2）点击“HLR”按钮，进入HLR管理界面，如下图。在该管理界面可以看到各移动用户对应的各项数据如IMSI，ISDN，用户等级，主叫用户类型，服务项目，漫游限制，所属MSC/VLR，当前MSC/VLR，当前状态，RAND，Kc，SERS等参数。并记下通信双方两组所属的MSC/VLR编号。表中可以看到13和22当前归属编号为1的MSC/VLR管理。（3）点击
24、进入双方移动台所属MSC/VLR1或MSC/VLR2按钮，进入1管理界面，如下图。在该管理界面可以看到各移动用户对应的各项数据如IMSI，ISDN，TMSI，MSRN，用户等级，主叫用户类型，服务项目，漫游限制，所属MSC/VLR，当前MSC/VLR，当前状态，RAND，Kc，SERS等参数。（4）RZ6001进入系统通信实验，分别进行开机，关机，漫游，主叫呼叫，被叫语音通信等实验，观察响应用户在VLR中各参数的变化以及和HLR中对应各项参数的关系。（5）在电话号码中输入通信双方其中一组的号码（如13），主叫用户类型框中输入“18”，点击确认，此时13对应的主叫用户类型即修改为普通市市，只能拨打市话，在该系统中，实际是只能拨打1开头的移动终端。六、实验报告要求1描述移动通信系统的结构框图；2记录并打印移动通信系统中主被叫通信过程时移动通信系统软件中HLR、VLR中的参数状态。3. 分析HLR、VLR列表中各个参数的意义。
