移動通信原理實驗移動臺漫游實驗

1、 買驗報告課程名稱移動通信原理實驗序號實驗八實驗項目移動臺漫游實驗實驗地點實驗學時 實驗類型指導教師實驗員專業(yè)班級學號 姓名年 月 日成績:教 師 評 語、實驗目的及要求. 了解移動通信網(wǎng)絡中移動性管理的作用及其實現(xiàn)；.掌握VL咕部位置更新的信令過程及其對 MSC/VL數(shù)列表的影響；.掌握跨VLR&置更新的信令過程及其對 MSC/VL數(shù)列表、HL諂數(shù)列表的影響。二、實驗原理與內(nèi)容移動網(wǎng)管理的實驗，主要是讓學生了解兩種位置更新的信令流程以及對應的VL用口 HL曲數(shù)的改變。這兩種位置更新是 VL咕的位置更新和跨 VLR勺位置更新。本節(jié)將介紹移動通信網(wǎng)中移動性管理 作用；VL附部位置更新和跨VL對置

2、更新原理及其信令流程。1.移動通信網(wǎng)中移動性管理的作用同固定網(wǎng)絡相比，移動通信網(wǎng)絡中的用戶總是處于不斷運動狀態(tài)的，其位置是不固定的。當有 電話用戶要同某移動用戶通話時，移動通信網(wǎng)絡必須能夠知道此移動用戶目前的大概位置，從而順 利地尋呼到此用戶。即移動通信網(wǎng)絡要始終跟蹤移動用戶的位置，這項工作就是由移動通信網(wǎng)絡中 的移動性管理功能塊實現(xiàn)的，它是移動網(wǎng)絡所特有的。為了確認移動臺（MS的位置，每個GSMPLMN（GS處共陸地移動網(wǎng)絡）的覆蓋區(qū)都被分為許多 個位置區(qū)（LA）, 一個位置區(qū)可以包含一個或多個小區(qū)。一個MS毓制區(qū)域可以分為多個位置區(qū)，也可以一個MS筮制域就是一個LA。當移動臺由一個位置區(qū)移

3、動到另一個位置區(qū)時，必須在新的位置區(qū)進行登記，也就是說一旦移動臺出于某種需要或發(fā)現(xiàn)其存儲器中的LAI與接收到當前小區(qū)的LAI號發(fā)生了變化，就必須通知網(wǎng)絡來更改它所存儲的移動臺的位置信息。這個過程就是位置更新。當移動 臺從一個小區(qū)進入另一個小區(qū)，如果新舊小區(qū)處于同一個位置區(qū)，移動臺是不需要進行位置更新的。只有新舊小區(qū)不處于同一個位置區(qū)的時候，才觸發(fā)位置更新過程。用于標識移動臺當前所處位置域 的標識LAI會存儲在目前移動臺所處區(qū)域的MSC/VLRP的VL刖問位置寄存器數(shù)據(jù)庫中；同時這個標識還會存儲則移動臺的HLW屬位置寄存器的數(shù)據(jù)庫中。當移動臺的位置區(qū)改變的時候， 而且新舊兩個位置區(qū)是由相同的 M

4、SC/VL腑制的時候，進行的就 是VL訥部的更新，這時候 VLW有此移動臺的記錄，接收到移動臺的位置更新請求的時候，VLRR是將記錄中的LAI項修改成新的位置區(qū)的 LAI,不需要通知HLR以上過程稱為VL附的位置更新過程。當移動臺的位置區(qū)改變的時候，若新舊兩個位置區(qū)處于不同的 MSC/VL歌制的時候，進行的位置更新就是跨VLR勺位置更新。比如當移動臺從歸屬交換局 （MSC-H覆蓋范圍移動到被訪交換局 （MSC-V 覆蓋范圍時，就是通常所說的漫游，這時的位置更新過程就屬于跨VLR勺位置更新。這個更新過程就比較復雜。新的 VLR!過移動臺的IMSI知道移動臺的HLRfe址，新的VLR各向移動臺的

5、HLR!知移動臺 的位置改變。若HLR僉測至ij M新的VLW有權(quán)限，將記錄新的 VLRt,并向舊VLR ( PVLR)發(fā)送消息 刪除MS勺“位置消息。這樣 HLR1獲彳導了 MS勺最新位置信息。新的 VLRI續(xù)對MSS行鑒權(quán)和TMS再 分配。在實驗一中提到，GSW絡位置更新程序包括三類：IMSI附著、周期性位置更新和正常位置更新。 本節(jié)實驗中進行的VL汕部的位置更新和跨VL電置更新就屬于正常位置更新。即移動臺前后所處的 位置域不相同。2、VL汕部位置更新的原理及其信令流程VL汕部的位置更新是一類最簡單的位置更新程序，只在當前所在的VLW進行，而不需通知HLRVL汕部位置更新的彳t令流程如圖

6、2-6-1所示，從信令的流程可以看出來，它跟前面提到過的IMSI附著的信令過程非常相似。首先同樣是信令信道的分配過程，之后在初始化過程中，移動臺向網(wǎng)絡發(fā) 送SABMJ中攜帶LOCATIONUPDATIN審EQUEST息，但是這個消息中有一個標識位，表明此次接入需 要完成的是“正常位置更新”；且該消息中包含MSJTMSI和LAI號。若MSCC到了此報文，則通知 VLR執(zhí)行位置更新處理。具體的處理過程是：更新VL對對此MS勺記錄，存儲新的LAI號碼；并根據(jù)需要向移動臺分配一個新的 TMS號。MSC/VLR MSt送LOCATIONUPDATINGACCEPT息，其中包含新分配 的TMS號。MS攵到

7、新的TMS號后，向MSC/VLRt送TMSIRELOCATION COMPLETE、。此后釋放信道， VL汕位置更新結(jié)束。MSBSMSC/VLKRAC 1 AGCHDCCHSYSTEM INFORMATIONDA I ING REQUES T、hRRii接便！謫求位置更新鑒權(quán)過程1 M印亞新分配RRit接釋放CHAWI- IU：Q1 .S IMMLUIAIE A5SUiNMLXILOCATION UIr/L2-UA ,ATI ON REQIJ1：ST/AIJIHLNIICA：ION RESPONSE1.0CA710M UPI/AH(； ACWTT *IMS RFLIMATK)N COMP1-E

8、 I ECHANNEL RHI 1 ASErwCLHAR.I M JI SC =L2-UA圖2-6-1 VLR內(nèi)位置更新信令流程.跨VL電置更新的原理及其信令流程當移動臺的位置區(qū)改變的時候，若新舊兩個位置區(qū)處于不同的 MSC/VL歌制的時候，進行的位置更新就是跨VLR勺位置更新?？鏥L就置更新的信令流程如圖 2-6-2所示。若移動臺進入一個小區(qū)后發(fā) 現(xiàn)所存儲的LAI號與當前的LAI號不一致，則將其舊的 LAI號和存儲的TMS號在LOCATION UPDATING REQUEST息中通過 MSCt送給 VLR MSC；至U M跋送的 LOCATIONJPDATINGREQUEST息后，就要求 V

9、LR 根據(jù)LOCATION UPDATING REQUE?ST中的參數(shù)來進行位置更新的操作。由于是跨VL電置更新，新的VLRa據(jù)庫中沒有關(guān)于此 MS寸應的TMSI的記錄，而這時新的 VLR!要得到此MSIMSI和鑒權(quán)參數(shù)， 目的有兩個，一個是利用IMSI向此MSHLRS行位置更新操作；另一個是要對 MSS行鑒權(quán)。信令流程 圖中PVLR!示以前M斯在區(qū)域的VLR新的VLFMPVLRb得到IMSI和鑒權(quán)參數(shù)的操作如下：VLR艮據(jù)舊的TMS和LAI號碼導出前一個 VLR ( PVLR)的地址,并向 PVL般送消息 MAP SENDIDENTIFICATION 消息。PVL醐會向新的VLRU發(fā)有關(guān)移動

10、臺的IMSI和鑒權(quán)參數(shù)。這些內(nèi)容是包含在消息“MAP_SEND_IDENTIFICATIOACK中。至此，新的 VL就得到了 MSJIMSI,接著要進行HLRt置更新 過程了。操作如下：新的 VLRt MSHL儂出位置更新的消息“ MAP UPDATE LACATIQNfc此位置消息中，有MS勺標識和相關(guān)信息以便 HL氈詢數(shù)據(jù)和建立路徑，HLR攵到此消息后，如果新的 MSC/VLR有正常的業(yè)務權(quán)限，則 HL陶存儲當前的VL咫碼，并向PVL時發(fā)出“刪除位置”消息(MAP_CANCEL_LACATIONPVLR攵到“刪除位置消息”后將刪除該 MS勺所有信息，并向HL儂回“刪除位置確認”(MAP_C

11、ANCEL_LACATION_ACK在新的VLRW完成鑒權(quán)加密后，HLRg過發(fā)起“插入用戶數(shù)據(jù)”的消 息(MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA報文，將向該 VL就供它所需的用戶信息，其中包括鑒權(quán)參數(shù) 等信息。當HLR攵到VLR勺響應時，則向該 VL儂出位置更新確認的消息。然后，新的MSC/VL晌MSt送LOCATION UPDATIN ACCEPT息，其中包含由 VL府分配的 TMSI。MSF是向 MSC/VLR0發(fā)TMSI RELOCATIONCOMPLETE、。位置更新結(jié)束，釋放 RR言道。MSUS新MSC/VLRPVLKtil KSYSTEM IK FORM Ml ON

12、.(1 ASSl.l RL JI LSI IX1MLIJIAI LL(K ATION L FITAT1NO REQUESTM A P SEML1DFNTIF1C A TICN ir stMj iDExnucA .TJON ACKMAP-Li Fl J A aX1 2-t l.RHn.LSI1 t-LOCA I K)N 、)NAUILMKA；IUNMAP INKI_!3- LR 向.LIP CANCI1 LOI XH(AP AN( 1 1 lAX APH ACK.1RlltAAl.nihMK AIH _LIN KEWDNSELOCATION I： PL.I ATI NG At CL Plp IM

13、AP IMSL：R1 SI BM R|.EK DMA M RkMAP I J.Ml： I.OfATlONIMslIDK COMPLE IEHAKNLL RIXLASE* -.J .2 l；Aia圖2-6-2跨VLRti置更新信令流程對于以上的信令過程做兩點說明，首先，一般來說VLR勺設(shè)置總是跟MSN一對應的，即由一個MS筮制的區(qū)域會有一個 VL哪據(jù)庫，其中記錄所有目前處在此 MS筮制區(qū)內(nèi)的MS勺位置情況。而HLR 則是MSF戶的時候登記的數(shù)據(jù)庫，無論 M震游到什么地方，新的 VLRW需要向HLRS行位置更新，從 而使HLR臺終知道M出前處于哪個MSC/VL陛的那個位置域。這樣做的目的，是方便呼

14、叫一個處于漫 游狀態(tài)的用戶。當要呼叫一個漫游狀態(tài)的用戶的時候，呼叫建立過程中，主叫的MSC/VLR(在固定打移動時，則是GMSC會根據(jù)被叫的手機號碼查詢被叫用戶的HLR從而得到目前被叫所在的 MSC/VLR從而在主叫的MSC口被叫MSCL間建立有線的鏈路。因此，位置更新操作是呼叫能夠正常建立的重要 前提。另一個問題是，在信令流程中，可以看到MSC VLR HLR間的信令前有“ MAP的標識， MAF是Mobile Application Part移動應用部分的簡稱。 GSM0絡中，網(wǎng)絡子系統(tǒng)中的實體 MSC VLR HLR AU篇之間的接口均采用了 7號信令系統(tǒng)。MA新議屬于七號信令協(xié)議層的第

15、七層，即應用層。MAP勺主要功能是支持移動用戶位置登記、位置刪除；用戶業(yè)務管理、用戶參數(shù)管理；漫游、越區(qū)切換等。MA林口網(wǎng)絡信令Z合，支持 GS幡項業(yè)務和網(wǎng)絡功能。.本實驗涉及到參數(shù)狀態(tài)表的介紹本實驗中為了模擬GSMJ絡的移動性管理的過程，建立并維護了幾張參數(shù)列表，包括 M繆數(shù)狀態(tài)表、B噲數(shù)狀態(tài)表、MSC/VL數(shù)狀態(tài)表和HL廖數(shù)狀態(tài)表。下 面介紹一下每張狀態(tài)表中包含的內(nèi)容。M落數(shù)狀態(tài)表中在實際系統(tǒng)中相當于MSSIM卡中記錄的關(guān)于此MS勺信息，包含本MSIMSI、目前由網(wǎng)絡分配的 TMSI、目前M薪處的位置區(qū)的LAI、更新狀態(tài)等。 MSIMSI是在運營商進行開戶時，唯一的分配給MS勺，它存儲在S

16、IM卡中。更新狀態(tài)是表示 M而新的位置區(qū)是否進行了成功的位置更新。BS勺參數(shù)狀態(tài)表，這張狀態(tài)表只有一個參數(shù)LAI ,這個參數(shù)表示目前M新處的小區(qū)對應的LAI號。這個參數(shù)在小區(qū)的系統(tǒng)消息中不斷地向小區(qū)中的所有M，播的。MSC/VL數(shù)狀態(tài)表中包含IMSI、TMS和LAI三項。在實際的 MSC/VLRVLRB據(jù)庫中會保存所有處于 此MS抗制之下的MS勺位置信息及其參數(shù)。 當然IMSI、TMSI和LAI三項是VLFB據(jù)庫每條記錄的基本內(nèi) 容，實際的VL哪據(jù)庫還會包含更多的參數(shù)，我們在這里做了簡化。MSC/VL數(shù)狀態(tài)表中的一條記錄就對應于一個處于此 MS曜制范圍內(nèi)的一個 MS勺參數(shù)。本實驗中有兩張 MS

17、C/VL數(shù)狀態(tài)表，原 MSC/VL數(shù)狀態(tài)表和新MSC/VL參數(shù)狀態(tài)表。在VL汕位置更新時，只有原MSC/VL數(shù)狀態(tài)表有效。 在跨VL時置更新時，這兩種表都有效，因為跨VLR勺位置更新，M縱一個MSC/VL腑制區(qū)漫游進入了另一個新的MSC/VL腑制區(qū)，所以在位置更新的過程中，原MSC/VL刖新MSC/VLRtt護的參數(shù)都會發(fā)生改變。HL廖數(shù)列表中包含IMSI、LAI和MSC/VL國別碼，表中的一條記錄就對應一個在此HLRS行開戶登記的MS勺位置參數(shù)。包括此 MSIMSI ,此MS1前的LAI以及目前M薪處的MSC/VLR勺識別碼。當 然實際的HL哪據(jù)庫中還會記錄更多的 MS勺參數(shù)，比如用于鑒權(quán)的

18、三參數(shù)等。本實驗中重要的內(nèi)容之一就是觀察位置更新前后這些參數(shù)狀態(tài)表的變化情況。三、實驗軟硬件環(huán)境.基站多臺；.移動終端實驗箱一臺；.計算機一臺。4、2臺交換機和計算機；四、實驗過程（實驗步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）（一）說明（老師注意）1、實驗箱的編號即實驗箱的號碼為2位數(shù)，如：1*, 2*, 3*, 4*, 5*, 6*。十位表示所屬基站編號（16）,個位表示在1個基站內(nèi)的編號（13）。交換機1管理編號為1, 2, 3基站，交換機2 管理編號為4, 5, 6基站。2、實驗箱進入同一個交換機下面的其他基站對應越區(qū)；實驗箱進入另一個交換機下面的其他基站對應漫游；3、越區(qū)或漫游時，每個基站所屬的實驗箱

19、每次只能有一臺進行實驗；4、越區(qū)或漫游時，實驗箱從本基站下一個基站開始，按照基站的編號161的順序進行循環(huán)掃描。例如編號為22的實驗箱將按照3, 4, 5, 6, 1, 2的順序掃描基站。5、按照上面的規(guī)律，在不人為控制基站時，基站 1, 2, 3, 4, 5, 6都工作時，號碼為1*, 2*, 4*, 5*的實驗箱在本試驗中進行的是越區(qū)實驗；號碼為 3*, 6*的實驗箱在本試驗中進行的是漫游實 驗。6、可以通過“移動交換機”軟件控制基站。（1）關(guān)機狀態(tài)下，用配套的RS232接口線連接交換機和計算機；（2）打開基站電源，打開交換機電源，連續(xù)按2次“確認”鍵，交換機進入狀態(tài)顯示工作狀態(tài)；（3）打

20、開計算機上的“移動交換機”軟件，如圖 2-6-3 。鄧幗 吃3天毅口豆 船而便足匚pai承用.|憚如信息魂踐-J二-二圖2-6-3移動臺的工作狀態(tài)顯示界面（4）在“移動交換機”軟件的“基站頻道控制”輸入框中輸入24,點擊關(guān)閉。此時基站 2將無法接收其他基站管理的移動實驗箱的越區(qū)或漫游。這是由于每個基站僅僅預留了1個信道即信道*4用來進行越區(qū)或漫游，關(guān)閉該信道后該基站將不能接受漫游越區(qū)申請。例如此時移動實驗箱12在漫游越區(qū)實驗時將不會進入 24信道，而是進入基站3管理的34信道。（二）實驗準備.（老師準備）將實驗箱關(guān)機，在實驗箱右下的A擴展接口安插上“ GSMFF發(fā)模塊”，用配套的US噴口線連接“ GSM#發(fā)模塊”和計算機（需要先安裝CH341驅(qū)動，參見“附錄一 CH341驅(qū)動安裝”）。打開對應基站電源。打開交換機的電源，交換機上按下兩次“確認”鍵進入工作狀態(tài)，顯 示屏上顯示所屬實驗箱的狀態(tài)；.打開計算機上的“移動系統(tǒng)信令軟件”；.打開移動實驗箱電源，等待初始化完成；.按“GSM#發(fā)模塊”左上角的“工作方式選擇”按鈕，使模塊右上角“PC-SYS對應的指示燈亮，此時計算機和實驗箱上的主單片機連接；（三）