通信工程综合实验
GSM系统实验
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、实验仪器
台式计算机，小交换机，串口线，电话线，耳机和麦克，电源线，移动通信试验箱
三. 实验原理
1、主叫信令流程
成功建立呼叫的信令流程，见下图1.1
图1.1 成功建立呼叫的信令流程
2、MSC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1.2所示。
图1.2 GSM系统的CCS7信令协议层
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。
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SET UP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SET UP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之间的信令链路。信令流程如图1.3所示：
图1.3 被叫号码无效时的信令过程
（2）被叫忙或者未开机时的情况：此情况的信令流程如图1.4所示：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。
图1.4 被叫忙或者被叫未开机情况下的信令流程
（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如图1.5所示：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 COMPLETE 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。
图1.5被叫无应答的情况下的信令流程
四. 实验步骤及内容
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“主叫实验”图标，进入此实验界面。如下图1.6：
图1.6 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。
4、下面进行呼叫建立正常的实验。
（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。
5、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1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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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. 信令流程及实验过程
1.设置配置文件:
192.168.0.65,138********,1589000001,12345665,0001,2
192.168.0.93,138********,1589000002,12345693,0003,6
五、遇到的困难及分析
六、实验心得
实验二移动台被叫实验
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. 实验原理
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。
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)。下面将以MS主叫用户首先挂机为例来说明一下呼叫释放的过程。
图2.1 呼叫释放的信令过程
2.1 呼叫连接释放（CC层）
如图2.1，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”ISUP RELEASE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LAPDm 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，整个呼叫释放的信令流程彻底结束。
四. 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。
五. 信令流程及实验过程
六. 实验心得
900M 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
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模式下的短消息收发。
本实验所涉及的主要AT命令如下表所示。
四. 实验步骤及内容
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终端”实验图标，进入如下实验界面。
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
五. 实验过程及结果
AT命令及响应
查询网络登录状态
表示登陆成功
查询接收信号强度
拨打电话：直接输入电话号码，如下图：
主叫拨号：
1）发送的AT命令：ATDT<电话号码>,
2）可能返回消息：OK-------------接通或正在振铃
NO CARRIER-----对方无人接听
BUSY-----------对方正忙
NO DIALTONE----无拨号音
对方无人接听时结果如下图：
被叫无拨号音：
被叫成功接听：
被叫忙时：
移动台被叫：
有如下几个命令可以使用：
1）被叫摘机：当显示RING或者来电号码时，可以发送摘机命令：ATA
2）主动挂机或终止电话呼叫:在电话已经成功接通后或正在呼叫时，可以发送此命令挂断电话：ATH0
3）呼叫转移与控制：AT+CCFC=
4）来电显示与控制：AT+CLIP=0或
下面是具体实验情况：
（1）有人打电话，被叫响铃：
（2）被叫摘机，接听成功：
（3）来电显示控制
如下图：（1）被叫摘机
（2）拒绝接听，终止呼叫：
（3）呼叫转移
（4）来电显示