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1、课程名称 移动通信原理 实验序号 实验8 实验名称 移动台主叫实验 实验地点 实验学时 2 实验类型 验证性 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1基站一台；2交换机一台；3移动终端实验箱两台；4计算机一台。四、实验原理处于开机空闲状态的移动台要建立与另一个用户的通信，在用户看来他只要输入被叫用户的号码
2、，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。实际上，移动台和网络需要经过许多步骤才能将呼叫建立起来。以移动台同移动台进行通信为例，就包括主叫移动台和主叫MSC建立信令连接、主叫MSC通过被叫电话号码对被叫用户进行选路，即寻找被叫所处的MSC、被叫MSC寻呼被叫MS并建立信令连接过程等三个过程。本实验主要是让学生掌握移动通信中移动台主叫时MS和MSC之间的信令过程、以及为了完成通话连接，主叫MSC和被叫MSC之间的信令过程（即七号信令中的部分消息）。并通过作为被叫的移动通信实验箱的配合，去了解在出现被叫忙、被叫振铃未接电话等信令过程。本节先介绍一般的主叫信令流程。关于移动台被叫的信令过程以及
3、通话链路释放信令过程我们将在下一个实验中进行。1主叫信令流程移动用户做主叫时的信令过程从MS向BTS请求信道开始，到主叫用户TCH指配完成为止。一般来说，主叫经过几个大的阶段：接入阶段，鉴权加密阶段，TCH指配阶段，取被叫用户路由信息阶段。接入阶段主要包括：信道请求，信道激活，信道激活响应，立即指配，业务请求等几个步骤。经过这个阶段，手机和BTS（BSC）建立了暂时固定的关系。鉴权加密阶段主要包括：鉴权请求，鉴权响应，加密模式命令，加密模式完成，呼叫建立等几个步骤。经过这个阶段，主叫用户的身份已经得到了确认，网络认为主叫用户是一个合法用户，允许继续处理该呼叫。取被叫用户路由信息阶段主要包括：向
4、HLR请求路由信息；HLR向VLR请求漫游号码；VLR回送被叫用户的漫游号码；HLR向MSC回送被叫用户的路由信息（MSRN）。MSC收到路由信息后，对被叫用户的路由信息进行分析，可以得到被叫用户的局向。然后进行话路接续。下面的图2-7-1是两个移动台建立通话并释放的整个信令过程。下面我们只介绍移动台主叫信令的流程。图2-7-1 成功建立呼叫的信令流程当用户输入被叫号码完毕按下发送按钮后，MS将进行一系列动作，首先MS将在随机接入信道（RACH）向BSS发送信道请求消息CHANNEL REQUEST，以便申请一个专用信道（SDCCH），BSC为其分配相应的信道成功后，在接入允许信道(AGCH)
5、中通过立即分配消息IMMEDIATE ASSIGNMENT消息通知MS为其分配的专用信道，随后MS将在为其分配的SDCCH上发送一个层三消息CM业务请求消息CM SERVICE REQUEST，在该消息中CM业务类型为移动发起呼叫，该消息被BSS透明的传送至MSC，MSC收到CM业务请求消息后，通过处理接入请求消息通知VLR处理此次MS的接入业务请求，收到业务接入请求后，VLR将首先查看在数据库中该MS是否有鉴权三参组，如果有，将直接向MSC下发鉴权命令，否则，向相应的HLR/AUC请求鉴权参数，从HLR/AUC得到三参组，然后再向MSC下发鉴权命令。MSC收到VLR发送的鉴权命令后，通过BS
6、S向MS下发鉴权请求AUTHENTICATION REQUEST，在该命令中含有鉴权参数，MS收到鉴权请求后，利用SIM卡中的IMSI和鉴权算法，得出鉴权结果，通过鉴权响应AUTHENTICATION RESPONSE消息送达MSC，MSC将鉴权结果回送VLR，由VLR核对MS上报的鉴权结果和从HLR取得的鉴权参数中的结果，如果二者不一致，拒绝此次接入请求，此次呼叫失败；如果二者一致则鉴权通过，鉴权通过后若需要加密，VLR将首先向MSC下发加密命令，然后通知MSC该MS此次接入请求已获通过，MSC通过BSS通知MS业务请求获得通过，然后MSC向MS下发加密命令，该命令内含加密模式，MS收到此命
7、令并完成加密后，回送加密完成消息，到此MS完成了整个接入阶段的工作。经过接入阶段和鉴权加密过程后，主叫用户的合法身份已经得到确认，已经接入了网络，为继续进行呼叫，需要更为详细的信息，此时MS将发送一个SETUP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VLR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，如果可以继续，则向MSC回送该用户数据，MSC收到该信息后，通过呼叫继续CALL PROCEEDING消息，经BSS通知MS呼叫在继续处理之中，然后，根据A接口电路情况，向BSC发送指配请求消
8、息，在该消息中选定某条A接口电路，BSC收到该指令后，向BTS、MS指定无线资源，MS收到该指令后，占用成功回送分配完成消息，到此TCH指配阶段完成，本局的无线资源和A接口电路均已成功分配。MSC收到MS上报的指配完成消息后，进行被叫分析，根据被叫号码，寻址到被叫的HLR，发送路由信息请求消息，HLR收到该消息后，根据被叫IMSI查询得到被叫所在的VLR，向被叫所在的VLR请求漫游号码，被叫所在的VLR在受到请求漫游号码消息后，为对应的MS分配MSRN，然后在请求漫游号码响应消息中回送给HLR，HLR得到该MSRN后，向主叫所在MSC发送路由信息响应消息，MSC从该消息中得到被叫的MSRN，根
9、据MSRN进行局间中继选路，并向被叫所在的MSC发送IAM消息。至此主叫信令流程基本结束。在图2-7-1的示意图中主叫MSC获得被叫MS路由信息的过程做了简化。2MSC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2-7-2所示。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
10、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。下面简单介绍这些信令。图2-7-2 GSM系统的CCS7信令协议层（1）ISUP INITIAL ADDRESS MESSAGE(IAM)：IAM初始化消息是主叫MSC向被叫MSC发送的最早的一条信令。当主叫MSC查询到被叫MSC的地址后，就向被叫MSC发送IAM消息，此消息中包含主叫号码、被叫号码和业务类型等。被叫MSC根据这条消息就可以知道主叫的电话号码、以及被寻呼的被叫号码。根据被叫号码被叫MSC可以在相应的位置区对被叫M
11、S发起寻呼。（2）ISUP ANSWER COMPLETE MESSAGE（ACM）：若被叫MS处于开机空闲状态，被叫MSC顺利寻呼到被叫MS，此次通话能够建立，且被叫MS开始振铃，则被叫MSC向主叫MSC发送ACM地址完成消息，表示被叫MSC接收呼叫。主叫MSC收到ACM消息后，它的反应是将“提醒”（ALERTING）消息发给MS。（3）ISUP ANSWER MESSAGE（ANC）消息：如果被叫MS摘机，被叫MSC会向主叫MSC发回“应答”（ANSWER）消息，此时主叫与被叫之间的链路接通，主叫MSC将发给MS一条“连接”（CONNECT）消息，MS收到该消息后将停止待命指示，接着向系统
12、返回“连接证实”（CONNECT ACKNOWLEDGE），当系统收到此消息时，就开始计费。呼叫建立过程完毕，双方进入通话阶段。（4）ISUP RELEASE消息：这条消息是通知对方MSC释放MSC到MS之间的信道资源。在通过连接建立过程中，当主叫MSC向被叫MAC发送IAM消息后，若因某种原因（如对端占线或被叫MS未开机）呼叫建立失败，则被叫MSC会向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息。通话正常结束后，主动挂机的一方，MS会向MSC发送DISCONNECT消息，这时MSC就会向对端的MSC发送ISUP RELEASE消息，收到此消息的对端MSC就会向MS发送DISCONNECT消息，
13、开始链路释放。另外一种异常情况是，当被叫长期振铃，被叫未摘机时，过一定的时候后，被叫MSC将开始释放被叫MSC与被叫MS之间的信道资源，并且向主叫MSC发送ISUP RELEASE消息，主叫MSC也开始主叫MSC与主叫MS之间的信道资源的释放。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SETUP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SETUP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
14、序，释放MSC和MS之间的信令链路。信令流程如图2-7-3所示：图2-7-3 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2-7-4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2-7-4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
15、时的信令流程如图2-7-5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2-7-5 被叫无应答的情况下的信令流程五、实验数据分析11号移动台呼叫16号移动台。显示11号移动台主叫的信令过程：11号移动台呼叫16号移动台，16号移动台振铃后长时间不接听。显示11号移动台主叫的信令过程：11号移动台呼叫16号移动台，16号移动台接听电话。16号移动台呼叫11号移动台。显示11号移动台被叫的信令过程：11号移动台被16号移动台呼叫， 11号移动台振铃后长时间不接听。显示11号移动台被叫的信令过程：11号移动台被16号移动台呼叫，11号移动台接听电话。六、实验总结在移动台主叫实验中，我们初步掌握了移动台主叫征程接续时得信令过程，了解移动台主叫时被叫号码为空号是的信令流程，了解移动台主叫时被叫用户关机或处于忙状态时得信令流程。
