1、第六章 移动通信网络实验 第六章第六章 移动通信网络实验移动通信网络实验 实验十四实验十四 AT命令实现命令实现GSM/GPRS移动台主呼及被呼过程移动台主呼及被呼过程实验十五实验十五 AT命令实现命令实现GSM/GPRS移动台短消息发送及接收移动台短消息发送及接收实验十六实验十六 无线数据传输实验无线数据传输实验实验十七实验十七 CDMA移动台主呼及被呼叫移动台主呼及被呼叫过程过程(选做选做)实验十八实验十八 CDMA移动台短消息发送及移动台短消息发送及接收接收(选做选做)实验十九实验十九 CDMA移动台数据移动台数据传输传输(选做选做)第六章 移动通信网络实验 实验十四实验十四 AT命令实
2、现命令实现GSM/GPRS移动台移动台主呼及被呼过程主呼及被呼过程一、实验目的一、实验目的(1)了解GSM/GPRS网络中常用的AT命令；(2)了解GSM移动台主呼和被呼的接续过程。二、实验器材二、实验器材(1)PC机一台；(2)GSM/GPRS模块一个(带天线、串口线)；(3)SIM卡一个；(4)手机一个(带SIM卡)。三、实验内容三、实验内容使用AT命令控制GSM/GPRS模块进行呼叫、被呼、挂机。第六章 移动通信网络实验 四、实验原理四、实验原理1常用常用AT命令及其功能介绍命令及其功能介绍AT即Attention的简称。AT命令集是从TE(Terminal Equipment)或DTE
3、(Data Terminal Equipment)向TA(Terminal Adapter)或DCE(Data Circuit Terminating Equipment)发送的。通过TA，TE发送AT命令来控制MS(Mobile Station)的功能与GSM网络业务进行交互。用户可以通过AT命令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、补充业务、传真等方面的控制。不同厂家生产的模块可以按照模块设计重新定义AT命令集，但都遵循常用的AT命令格式，且最常用的AT命令是通用的，各个厂家都相同。常用AT命令如表14-1所示。第六章 移动通信网络实验 表表14-1 常用常用AT命令命令第六章 移动通信网络实
4、验 2GSM呼叫接续过程呼叫接续过程任何一个移动通信系统，其网络运行的主要功能就是能够支持该移动通信系统业务的正常运行，即需实现各移动用户之间及移动用户与有线用户(如固定电话)之间建立正常通信。这就包含支持呼叫建立和释放，寻呼，信道分配和释放等呼叫处理过程，并能支持补充业务的激活、去激活及登记和删除等业务操作。移动台呼叫处理的基本原理如图14-1所示。第六章 移动通信网络实验 图14-1 移动台呼叫处理状态图第六章 移动通信网络实验 1)移动用户主呼如图14-2所示为移动台向固定电话发起的呼叫流程，主呼建立过程需要先有通信链路建立过程、原始信息过程、鉴权和加密过程。一旦这些过程成功完成，移动台
5、在建立的链路上(SDCCH)发送启动信息，这一信息有被叫部分的号码和其他一些网络在建立与公共交换电话网(PSTN)联系所需的信息。承载要求表明呼叫是进行通话还是进行数据呼叫，是电路呼叫还是分组呼叫，同步还是异步，以及提供用户数据速率(可在3009600 bit/s范围内变化)。第六章 移动通信网络实验 MSC利用这一信息确认承载要求是否能得到支持，MSC同时通过MAP-B信息查询VLR，确认是否有任何提供业务方面的限制。如果MS送出的被叫部分是密切用户群码(CUG)，则要求VLR翻翻译并检查用户限制以确认这种呼叫能否允许。如果对用户有呼叫发起限制，且VLR确认这次呼叫不违反有关限制，则这时呼叫
6、有效并被允许进行，MSC发出呼叫继续信息给MS，通知它建立信息已经收到并处理，网络试图接入本次呼叫。第六章 移动通信网络实验 图14-2 移动用户向固定电话发起的呼叫第六章 移动通信网络实验 如果用户要求进行话音连接，则系统安排业务信道(TCH)(是全速还是半速，取决于MS和网络是否支持半速)。BSC通知BTS新的信道，BTS激活新的信道。BSC然后为话音编码分配TRAU资源。在网络方所有的资源全部被安排用于处理业务信道，BSC送一个分配命令信息给MS，通知它在下一步传输中使用的新信道。MS调谐到新无线信道上并在该信道上开始发送。它发送一个分配结束信号，指示它已成功调谐到新信道上，BSC释放旧
7、信道。同时，MSC通过网络启动呼叫建立过程。如果连接到PSTN交换是通过ISUP(ISDN用户部分)，则送一个IAM(原始地址信息)给PSTN。第六章 移动通信网络实验 接入交换机返回一个ACM(地址完成信息)给MSC,表明被叫正在振铃。当MSC收到ACM时，送一个振铃信息给MS，MS在收到这一信息后就产生一个提示音通知用户已经联络被叫，电话正在振铃。被叫应答(摘机)，ANM(应答信息)通过网络送给MSC通知MS已连接。至此，两部分呼叫已连接，可以交换信息。第六章 移动通信网络实验 2)移动台被呼不管是从无线移动电话或有线电话系统拨号呼叫GSM手机，拨号时都只有输入GSM手机用户的MSISDN
8、号码，MSISDN号码并不包含目前手机用户的位置信息，因此GSM网络必须询问HLR有关手机的MSRN代码，才能得知手机用户目前所在的位置区域(LA)与负责该区域的交换机MSC。MSRN代码就是当手机在进行位置更新时由当地的VLR负责产生。图14-3给出了有线电话拨号呼叫GSM手机时的整个信号交换过程。第六章 移动通信网络实验 图14-3 由固定电话发往移动用户的呼叫第六章 移动通信网络实验 当拨号者输入手机的MSISDN号码时，有线电话PSTN的交换机从MSISDN号码中标识出是呼叫移动电话的手机后，依照MSISDN上的CC及NDC将信号传递到负责该手机服务区域内的关口MSC(GMSC)。如果
9、在PSTN中使用ISUP,则这必将是一个IAM信息。在IAM中的被叫部分号码将是MSISDN码。这一话音呼叫在GMSC中试图确定用户的位置，使用MAP-C信令过程从用户的HLR寻找路由信息。GMSC能够确定用户的HLR，因为它有一张与MSISDN相关的HLR翻译表。HLR在收到请求后，借助于内部表格将提供的MSISDN变换成一个IMSI码，然后查询与IMSI码相关的用户概貌，按照用户特性激活相干事件。第六章 移动通信网络实验 如果用户是CFU(前向呼叫无条件转移)，那么HLR返回前向码(the Forwarded-to Number)到GMSC，它将呼叫话音到目的交换机重新进行路由选择，处理前
10、向码。如果用户是BAIC(所有呼入禁止)，HLR则拒绝服务。在正常情况下，对用户被叫无限制，HLR确定被呼移动台当前登记的VLR地址(VLR地址作为用户概况的一部分存储在HLR中)，使用MAP-D过程查询VLR有关路由号码，即MS漫游号码(MSRN)，HLR返回该MSRN给GMSC。GMSC经过MSRN的指示将信号传递到当地的交换机MSC，MSC根据MSRN询问VLR，VLR在MSRN基础上查询用户记录，并确定当前的登记区，返回TMSI等信息给MSC。MSC通知该位置登记区所在的所有的BSC，BSC轮流送第六章 移动通信网络实验 出寻呼命令给BTS，命令它们通过寻呼信道送出寻呼用户的指令。MS
11、在收到它的寻呼后，启动通信链路建立与初始化信息过程、鉴权和加密过程，TMSI 重新配置，无论是否必要，建立的原因将打上作为响应寻呼的标记。MSC是来话停留的网络实体，一旦它确定收到一个有效的寻呼响应，它就通过建立的通信链路送一个启动(setup)信息。MS收到这一信息，就送出一个呼叫确认信息给网络，通知网络启动信息已经收到。网络开始安排一个业务信道(TCH)给MS。在成功完成这一步之后，MS开始提供一个音频提示音给用户，它同时送一个提示信息给MSC，MSC接着送一个ACM信息给PSTN用户，这个信息告诉PSTN用户，移动用第六章 移动通信网络实验 户已有效并得到通知，MS在提供振铃声时，作为可
12、选功能，可显示主叫号码。当MS应答时，就送出一个连接信息给MSC。MSC接着送一个ANS给PSTN用户，双方通信开始。本实验使用AT命令进行移动台的呼叫接续，用到三个AT命令。(1)拨号。命令为：“ATD+number+;”。语音呼叫的返回值可有4种，如表14-2所示。第六章 移动通信网络实验 表表14-2 语音呼叫的返回值语音呼叫的返回值第六章 移动通信网络实验 如呼叫13800571500，则命令格式为：“ATD138005715 00;”。(2)挂机。命令为：“ATH”。无需输入对方号码，只需要这个命令就可以终结所有正在进行或等待的呼叫连接。挂机成功，则返回“OK”；若返回ERROR，则
13、表明命令未得到确认或不支持。(3)应答。命令为：“ATA”。当有呼叫到来时，发送此命令用来接听。返回“OK”即可进行通话；若返回“NO CARRIER”，则表明连接已断开或对方已挂机。本实验对AT命令的应用进行了部分封装，编写了软件来完成语音通话。软件界面如图14-4所示。第六章 移动通信网络实验 图14-4 软件界面第六章 移动通信网络实验 五、实验步骤五、实验步骤(1)硬件连接。在操作之前需要进行硬件连接：连接计算机串口与GSM/GPRS模块串口；连接好GSM/GPRS模块天线；在GSM/GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡；检查无误后接上5 V稳压电源，模块通电。(2)运行软件。(3)
14、选择串口并打开。选择与模块连接的串口，打开，连接设备。串口打开成功后会有消息提示：“com N open success”。第六章 移动通信网络实验(4)呼叫。在号码输入区中输入要拨打的号码，按下“call”就可以进行呼叫；右边显示区会显示出模块返回的信息。对于串口发送给模块的所有命令信息，模块都会复制一份进行回显，如图14-5所示。第六章 移动通信网络实验 图14-5 呼叫、被呼及挂机显示信息第六章 移动通信网络实验 六、六、思考题思考题(1)移动用户向固定电话发起的整个呼叫流程是怎样的?(2)请简要阐述 GSM 呼叫接续过程。第六章 移动通信网络实验 实验十五实验十五 AT命令实现命令实现
15、GSM/GPRS移动台移动台短消息发送及接收短消息发送及接收一、实验目的一、实验目的(1)了解GSM/GPRS网络中常用的AT命令。(2)了解发送、接收短消息的处理流程。二、实验器材二、实验器材(1)PC机一台；(2)GSM/GPRS模块一个(带天线、串口线)；(3)SIM卡一个；(4)手机一个(带SIM卡)。第六章 移动通信网络实验 三、实验内容三、实验内容使用AT命令收、发短信。四、实验原理四、实验原理1GSM网络短消息业务网络短消息业务1)短消息业务分类短消息业务与语音传输及传真一样，同为GSM数字蜂窝移动通用网络提供的主要电信业务。它通过无线控制信道进行传输，经短消息业务中心完成存储和
16、转发。每个短消息的信息量限制为140 B。在短消息的可靠传递基础上，GSM网络与互联网技术的结合将给目前以提供话音业务为主的GSM移动通信网络带来新的生机。第六章 移动通信网络实验 SMS信息容量小，信息表现形式单一。GSM Phase+所规范的增强型短信业务(Enhanced Message Services，EMS)将多个SMS通道联合使用，可以发送10余倍于短信的信息，使短信业务从传送文本扩展到传送黑白图片、简单动画或铃声下载，但其承载的信息量还是极有限的。在GSM网(G网)引入GPRS分组承载通道后，SMS可以分流到GPRS承载通道上，加大了SMS的信息容量，降低了信令信道的负荷。短消
17、息业务包括移动台之间点对点短消息业务和小区广播式短消息业务。第六章 移动通信网络实验 点对点短消息(Point to Point Short Message)是通过移动通信网的信令信道传送简短文字信息的业务。在移动台空闲期间利用GSM网的无线独立专用信道(SDCCH)，在通话期间利用慢速伴随信道(SACCH)收/发短消息，故在移动台空闲或通话期间均可收/发短消息。最大消息长度为140 B。点对点的短消息服务可以实现双向计费性传送。它提供的服务方向可以是固定用户接向移动用户，或者相反。固定用户不必关注移动用户所在的位置。短消息服务必然导致短消息服务器的出现，它们是短消息服务中心(Short Me
18、ssage Service Centre，SMSC)或服务中心(Service Centre，SC)。第六章 移动通信网络实验 小区广播式短消息业务是GSM移动通信网以有规则的间隔向移动台广播具有通用意义的短消息，例如道路交通信息等。移动台连续不断地监视广播消息，并能在显示器上显示广播消息。此短消息也是在控制信道上传送的，移动台只有在空闲状态下才可接收广播消息，其消息量限制为93个字符。GSM网络中的短消息业务不占用话音通信的信道，费用低廉，对用户极具吸引力，已成为GSM移动通信网络中一个重要的服务领域。第六章 移动通信网络实验 2)短消息业务(PPS)的特点短消息业务具有如下特点：(1)短消
19、息传输速率低，适合于简短信息的传送。它既是电信业务，也可以通过短信中心与增值业务平台相连，作为增值服务的载体。(2)短消息需要在短信中心存储转发，实时性较弱(即存在时延)。(3)短消息的发送占用了控制信道，在业务量较高时，会受到无线信道的能力限制。(4)短消息的技术最成熟，对网络改造较小，实现业务比较容易。第六章 移动通信网络实验 3)短消息业务的网络结构短消息业务的网络结构组成如下：(1)短消息实体(Short Message Entity，SME)：接收和发送短消息的实体，包括移动用户、固网用户、语音信箱、信息点播平台和Internet等。其中的固网用户可通过人工座席(1258)或自动台(
20、1259)完成短消息的收发。(2)短消息业务中心(Short Message Service Center，SMSC)：负责存储与转发发往其归属MS的短消息。每个移动台均归属于某个SMSC(即该MS所归属移动本地网中的SMSC)。第六章 移动通信网络实验(3)SMS-GMSC和SMS-IWMSC：是具有短消息功能的移动交换中心(MSC)，其中SMS-GMSC是接收发自SMSC短消息的入口交换机；SMS-IWMSC是一个能够接收来自PLMN的短消息，并将此短消息送到相应SMSC的出口交换机。GSM用户若要使用短信业务，则需要在MS中设置其归属的短消息业务中心的号码，SMSC编号服从PLMN编号计
21、划E.160。例如，中国移动SMSC的号码为+8613800ABC50 0，其中ABC等同于移动用户所在本地的长途区号。例如，北京地区的SMSC号码为+8613800100500。MS在设置移动本地网的SMSC号码后，即成为其归属用户。第六章 移动通信网络实验 4)短消息传送的基本过程短消息传送的基本过程如下：(1)对终止于MS的短信(SMT-MT)业务：由SME经SMSC送来短消息，发送到入口交换机SMS-GMSC，由SMS-GMSC根据被叫号向HLR查询得到目前被呼移动台所在位置，并将短消息通过NO.7信令网送被呼移动台所在的MSC，MSC查询VLR，得到被呼移动台所在的BSC(位置区)，
22、并对该BSC所属的所有基站发出寻呼信号。(2)对始发于MS的短信(SMT-MO)业务：当一个移动台发起短消息呼叫时，由主呼移动台所在的MSC所接收，该MSC将所接收的短消息连同主呼用户所拨的被叫号码一起送给NO.7信令网。NO.7信令网根据全局码GT(即被叫号码)寻址被呼用户归属的SMS-IWMSC及其相连接的短消息中心。第六章 移动通信网络实验 2AT命令发送短信的处理算法流程命令发送短信的处理算法流程1)短信中心号码部分短信中心号码处理流程如图6-6所示，具体过程如下：(1)将短信息中心号码去掉+号，看其长度是否为偶数，如果不是，最后添加F。即center_number=+86138007
23、55500 =center_number=8613800755500F(2)将奇数位和偶数位交换。=center_number=683108705505F0第六章 移动通信网络实验(3)在短信息中心号码前面加上字符91，表示短信息中心号码类型。91是TON/NPI遵守International/E.164标准，指在号码前需加+号。=center_number=91683108705505F0(4)算出center_number长度，结果除2，格式化成2位的十六进制字符串，16/2=8=08 =center_number=0891683108705505F0第六章 移动通信网络实验 图15-1
24、短信中心号码处理流程第六章 移动通信网络实验 2)目的号码部分目的号码处理流程如图6-7所示，具体过程如下：(1)将手机号码去掉+号，看其长度是否为偶数，如果不是，最后添加F。即 phone=+8613612345678=phone=8613612345678F=phone=8613798264926F(2)将手机号码奇数位和偶数位交换。=phone=683116325476F8=phone=683197284629F6(3)在号码前加上字符串11000D91，这是一些PDU代码，需转化为二进制数据来查看各个位代表的意义。第六章 移动通信网络实验(4)号码后加上000800，这部分也是PDU代
25、码，所有发送的短信基本相同。3)信息内容处理信息内容处理过程如下：(1)编辑信息，并将其转换为unicode大端存储形式。(2)得到信息的长度，结果除以2，格式化为2位十六进制字符串，加为前缀；实际上是要得到unicode编码形式的信息内容所占的字节数。4)组合将目的号码与信息内容连接，并计算得到组合后的信息所占的字节数，格式化为3位十进制字符串。流程图如图15-2所示。第六章 移动通信网络实验 图15-2 目的号码及信息处理流程第六章 移动通信网络实验 5)发送格式(1)设定短消息格式。使用命令“AT+CMGF=0r”，将短消息设为PDU格式；(2)发送信息。“AT+CMGS=len+cen
26、ter_number+phone_message+”注：命令中无尖括号和“+”号，这里是表示将各部分信息区分开并连起来；rn分别表示回车和换行；Z是Ctrl+Z，ASCII码为0 x1a，Ctrl+Z是发送信息的标志。第六章 移动通信网络实验 3AT命令接收短信的处理算法流程命令接收短信的处理算法流程接收短信的算法处理流程是发送流程的逆过程。需要注意的是，接收的信息中含有短信中心号码、发送方号码、时间戳、时区及信息内容，要提取的主要信息是发送方号码、时间戳、信息内容。当有新短信时会有信息提示：“+CMTI:“SM”,N”，其中N是一个十进制数，用于标示收到的短信。使用命令“AT+CMGR=Nr
27、n”就可以显示收到的编号为N的短信。本实验软件采用实验十四中介绍的软件来实现。第六章 移动通信网络实验 五、实验步骤五、实验步骤(1)硬件连接。在操作之前需要进行硬件连接：连接计算机串口跟GSM/GPRS模块串口；连接好GSM/GPRS模块天线；在GSM/GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡；检查无误后接上5 V稳压电源，模块通电。(2)运行软件。(3)选择与模块连接的串口，打开，连接设备。串口打开成功后会有消息提示：“com N open success”。(4)在短信编辑区编辑所要发送的短信，在号码区输入号码，按下“Send Msg”就可以发送短信。显示区会显示发送的经过处理后的信息内容
28、，发送成功会提示：“+CMGS:N”，如图15-3所示。第六章 移动通信网络实验 图15-3 发送短信显示第六章 移动通信网络实验(5)使用手机给模块中的SIM卡发短信，当有短信到来时，会显示在软件右边显示区，并自动解码处理，显示出发送号码、接收时间和消息内容，如图15-4所示。六、六、思考题思考题用 AT 命令发送短消息时的目的号码及信息处理流程是怎样的?请简要阐述。第六章 移动通信网络实验 图15-4 接收短信显示第六章 移动通信网络实验 实验十六实验十六 无线数据传输无线数据传输实验实验一、实验目的一、实验目的(1)了解GPRS基本原理。(2)了解GPRS无线数据传输的过程。二、实验器材
29、二、实验器材实验器材同实验十五的实验器材(但本实验需要两个GSM/GPRS模块)。三、三、实验内容实验内容测试 GSM/GPRS 模块的话路通信和数据传输功能。第六章 移动通信网络实验 四、实验原理四、实验原理GSM所提供的基本业务可分为承载业务和电信业务，这两种业务是独立的通信业务，其区别在于用户接入点的不同。承载业务提供接入点(ISDN协议中称为用户网络间接口)之间传输信号的能力。GSM系统一开始便考虑到了兼容多种在ISDN中定义的承载业务，以满足GSM移动用户对数据通信服务的需要。GSM系统设计的承载业务不仅使移动用户之间能完成数据通信，更重要的是能为移动用户与PSTN或ISDN用户之间
30、提供数据通信服务，同时还能使GSM移动通信网与其它公用数据网(如公用分组数据网和公用电路数据网)实现互通。第六章 移动通信网络实验 在传输数据业务时，MSC需启用互通功能单元IWF。互通功能单元是为完成数据连通而规定的全部功能。用户总是需要不同种类的承载业务，要支持各种承载业务也就要经过不同类型的MS或IWF接入接口和终端网络。下面简要介绍不同种类的承载业务所能支持的各种用户应用。(1)具有透明和不透明非限制数字能力的非结构电路型所支持的用户应用是经过速率适配的子速率信息流。(2)分组组合和分解器(PAD)业务所支持的用户应用包括:经过速率适配的高速率信息流;接入分组组合/分解功能。(3)分组
31、业务所支持的用户应用包括:采用 X32 或 X31 选择 A 接入 X.25 公用数据网;X31 选择 B 接入的应用(虚拟电路承载业务)。第六章 移动通信网络实验 选择 B 接入的应用(虚拟电路承载业务)。(4)具有透明和不透明交替话音/非限制数字能力的非结构电路型所支持的用户应用包括:通过速率适配的子速率信息流;具有在呼叫中交替话音和数据的能力。(5)具有透明和不透明话音后接非限制数字能力的非结构电路型所支持的用户应用包括:经过速率适配的子速率信息流;开始建立语音呼叫,然后在呼叫持续过程中的某段时间能使用户转换为数据通信。第六章 移动通信网络实验 五、五、实验步骤实验步骤(1)硬件连接。在
32、操作之前需要进行硬件连接。连接计算机串口跟GSM/GPRS模块串口；连接好GSM/GPRS模块天线；在GSM/GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡；检查无误后接上5 V稳压电源，模块通电。(2)运行移动实验系统程序，选择GSM模式。(3)选择与模块连接的端口后连接设备。(4)点击“话路通信”按钮，打开下拉菜单，点击“数据传输”选项，打开数传系统子窗口，如图16-1所示。第六章 移动通信网络实验 图16-1 数传系统子窗口第六章 移动通信网络实验 数据传输功能模块主要是进行无线数据传输,此功能模块既能进行单字节传输,也能进行文件传输。首先在目标号码文本框内输入目标手机号,点击“呼叫连接”,呼叫
33、数据接收方模块,等待连接。需要注意的是,此目标手机号应为支持数据传输功能的模块所使用的手机号,普通手机不支持数据传输功能。并且使用 GSM 网络手机号的模块只能与使用同网络手机号的模块进行数据传输,而不能跨网数据传输,此功能限制与移动通信运营商有关。第六章 移动通信网络实验 在连接成功前,连接软件上的连接指示灯为红色,并提示未连接成功,点击“呼叫连接”按钮后等待对方应答信号,这个过程约需要 34 秒,如连接成功,连接指示灯变为绿色,并提示连接成功,此时,在数据传输呼叫方的窗口靠右侧文本框内容被清空,并做好数据发送准备。此时在这个文本框中敲击键盘按键,所按键的值都将被作为数据传送到被叫方数据传输
34、窗口右侧文本框中显示。第六章 移动通信网络实验 如果进行文件传输,则点击子窗口文件数据传送中的“打开”按钮,弹出文件选择对话框,然后选中要传送的文件,点击对话框“确定”按钮返回,被传送的文件路径就被显示在文本框中,再点击“发送文件”按钮,文件数据传输即开始。在被叫方数据传输窗口将出现接收到的文件十六进制数据内容,当传送完毕后,主叫方的窗口也会显示所发送的文件十六进制数据内容,而在被叫方接收到的数据将被重新存储成一个文件,存储在默认路径下,默认路径为“C:sendfile”,即 C 盘根目录下 sendfile 文件夹内。第六章 移动通信网络实验(5)传输完成后,点击“断开连接”按钮,则数据传输
35、连接指示灯恢复为红色状态。需要注意的是,由于数据传输是按通话时间计费,所以建议数据传输时使用小文件,达到实验目的即可。六、六、思考题思考题承载业务和电信业务分别是什么?请分别阐述它们的作用和意义。第六章 移动通信网络实验 实验十七实验十七 CDMA移动台主呼及被呼叫过程移动台主呼及被呼叫过程实验实验(选做选做)一、实验目的一、实验目的了解CDMA用户主呼和被呼的接续过程。二、实验器材二、实验器材(1)PC机一台；(2)CDMA2000手机测试板一个；(4)UIM卡两个；(5)手机一部；(6)串口线一条。三、三、实验内容实验内容使用 CDMA2000 开发板完成 CDMA 移动台主呼及被呼过程实
36、验。第六章 移动通信网络实验 四四、实验原理实验原理1移动台呼叫处理移动台呼叫处理1)移动台初始化状态移动台接通电源后就进入初始化状态。在此状态下，移动台首先要判定它要在模拟系统中工作，还是要在CDMA系统中工作。如果是后者，它就不断地检测周围各基站发来的导频信号和同步信号。各基站使用相同的引导PN序列，但其偏置各不相同，移动台只要改变其本地PN序列的偏置，就能很容易地测出周围有哪些基站在发送导频信号。移动台比较这些导频信号的强度，即可判断出自己目前处于哪个小区之中，因为一般情况下，最强的信号是距离最近的基站发送的。第六章 移动通信网络实验 2)移动台空闲状态移动台在完成同步和定时后，即由初始
37、化状态进入空闲状态。在此状态下，移动台可接收外来的呼叫，可进行向外的呼叫和登记注册的处理，还能制定所需的码信道和数据率。移动台的工作模式有两种：一种是时隙工作模式，另一种是非时隙工作模式。如果是后者，移动台要一直监听寻呼信道；如果是前者，则移动台只需在其指配的时隙中监听寻呼信道，其它时间可以关掉接收机(有利于节电)。第六章 移动通信网络实验 3)系统接入状态如果移动台要发起呼叫，或者要进行注册登记，或者收到一种需要认可或应答的寻呼信息，则移动台即进入系统接入状态，并在接入信道上向基站发送有关的信息。这些信息可分为两类：一类属于应答信息(被动发送)，一类属于请求信息(主动发送)。第六章 移动通信
38、网络实验 4)移动台在业务信道控制状态移动台在业务信道控制状态下，与基站利用反向业务信道和正向业务信道进行信息交换。其中比较特殊的是：(1)为了支持正向业务信道进行工作，移动台要向基站报告帧错误率的统计数字。如果基站授权它作周期性报告，则移动台要在规定的时间间隔内，定期向基站报告统计数字；如果基站授权它作门限报告，则移动台只在帧错误率达到了规定的门限时，才向基站报告其统计数字。周期性报告和门限报告也可以同时授权或同时废权。为此，移动台要连续地对它收到的帧总数和错误帧数进行统计。第六章 移动通信网络实验(2)无论移动台还是基站，都可以申请“服务选择”。基站在发送寻呼信息或在业务信道工作时，能申请
39、服务选择。移动台在发起呼叫、向寻呼信息应答或在业务信道工作时，都能申请服务选择。如果移动台(基站)的服务选择申请是基站(移动台)可以接受的，则它们开始使用新的服务选择。如果移动台(基站)的服务选择申请是基站(移动台)不能接受的，则基站(移动台)拒绝这次服务选择申请，或提出另外的服务选择申请；移动台(基站)对基站(移动台)所提另外的服务选择申请也可以接受、拒绝或再提出另外的服务选择申请，这种反复的过程称为“服务选择协商”。当移动台和基站找到了双方可接受的服务选择或者找不到双方可接受的服务选择时，这个协商过程就结束了。第六章 移动通信网络实验 移动台和基站使用“服务选择申请指令”来申请服务选择或建
40、议另外一种服务选择，而用“服务选择应答指令”去接受或拒绝服务选择申请。2基站呼叫处理与话音呼叫基站呼叫处理与话音呼叫1)基站呼叫处理的类型基站呼叫处理有以下类型：(1)导频和同步信道处理。在此期间，基站发送导频信号和同步信号，使移动台捕获和同步到CDMA信道；同时，移动台处于初始化状态。(2)寻呼信道处理。在此期间，基站发送寻呼信号；同时，移动台处于空闲状态或系统接入状态。第六章 移动通信网络实验(3)接入信道处理。在此期间，基站监听接入信道，以接收移动台发来的信息；同时，移动台处于系统接入状态。(4)业务信道处理。在此期间，基站用正向业务信道和反向业务信道与移动台交换信息；同时，移动台处于业
41、务信道控制状态。第六章 移动通信网络实验 2)话音呼叫话音呼叫主要分为移动台始呼和移动台被呼两类。如图6-11所示，移动台始呼过程的各个步骤(时序)如下：a：MS在空中接口的接入信道上，向BS发送携带层2证实请求的始发消息以请求业务。b：BS收到消息后向MS发送基站证实指令。c：BS构造一个CM业务请求信息，并将其放入完全层3信息消息中，发送给MSC。如果使用了统一查询，那么MSC将在呼叫建立过程中等待鉴权证实。如果MSC收到了来自VLR的鉴权失败指示，那么MSC可以清除该呼叫。d：MSC向BS发送支配请求消息以请求BS分配无线资源。第六章 移动通信网络实验 图6-11 移动台始呼的处理流程第
42、六章 移动通信网络实验 e：如果有用于该呼叫的业务信道并且MS不在业务信道上，则BS将在空中接口的寻呼信道上发送信道指配消息(带MS的地址)，以启动无线业务信道的建立。f：MS开始在分配的反向业务信道上发送前同步码(业务信道(TCH)前同步)。g：获取反向业务信道后，BS在前向业务信道上向MS发送携带层2证实请求的基站证实指令。h：MS收到基站证实指令后，发送移动台证实指令，并且在反向业务信道上传送空的业务信道数据(空TCH数据)。i：BS向MS发送业务连接消息/业务选择响应消息，以指定用于呼叫的业务配置。MS开始根据指定的业务配置处理业务。第六章 移动通信网络实验 j：收到业务连接信息后，M
43、S响应一条业务连接完成消息。k：无线业务信道和地面电路均建立并且完全互通后，BS向MSC发送指配完成消息，认为该呼叫进入通话状态。l：在呼叫过程音由带内提供的情况下，回铃音将在话音电路中向MS发送。如图17-2所示，如果主要是外网用户，则通过CDMA网络中的GMSC接入。移动台被呼过程的各个步骤(时序)如下：a：由始发MSC接收一个呼叫MS的号码簿号码。b：始发MSC/GMSC向与MS有关的HLR发送一个位置申请信息(LOCREQ)，这一关系是通过MS的号码簿号码确定的。第六章 移动通信网络实验 c：如果这个号码簿号码被分配给了合法用户，HLR向MS漫游地的VLR/MSC发送一个路由申请信息(
44、ROUTREQ)。在对ROUTREQ的响应过程中，服务MSC/VLR查询它的内部结构以确定MS是否正在进行一个呼叫。如果服务MSC/VLR没有获得服务项目清单，那么服务MSC可以通过向VLR发送资格申请消息(QUALREQ)得到MS的服务项目清单。本例假设服务MSC/VLR已经获得服务项目清单(例如通过MS登记)。第六章 移动通信网络实验 图17-2 移动台被呼的处理流程第六章 移动通信网络实验 d：服务MSC/VLR分配一个临时本地号码簿号码(TLDN)，并且在路由申请消息返回结果(Routreq)中向HLR返回这一信息。e：当HLR收到Routreq时，它向始发MSC/GMSC返回位置申请
45、信息(Locreq)。其中在终端列表参数中有路由信息。f：始发MSC/GMSC用NO.7号信令和Locreq提供的路由信息建立至服务MSC的话音通路。g：服务MSC收到始发MSC的呼叫请求消息后，向BS发送寻呼请求信息，启动移动台被呼的建立过程。h：BS在寻呼信道上发送带MS识别码的寻呼消息。i：MS识别出一个寻呼请求包含它的识别码，然后在接入信道上向BS回送一条寻呼响应消息。第六章 移动通信网络实验 j：BS利用从MS收到的消息，组成一个寻呼响应消息，发送到MSC。k：收到MS发来的寻呼响应消息后，BS在空中接口上回应一条基站证实指令。l：指配请求消息从MSC发送到BS，以请求无线资源的指配
46、。m：BS和MS执行空中接口业务信道的建立过程，该过程与始呼处理中的对应操作相同。n：在无线业务信道和地面电路均建立起来之后，BS向MSC发送指配完成消息。o：BS发送带特定信息的振铃消息使MS振铃。第六章 移动通信网络实验 p：MS收到带特定信息的振铃消息后，向BS发送移动台证实指令。q：当MS应答该呼叫时(摘机)，移动台向BS发送带层2证实请求的连接指令。r：收到连接指令消息后，BS在前向业务信道上向MS回应基站证实指令。s：BS发送连接消息通知MSC，移动台已经应答该呼叫。此时，该呼叫被认为进入通话状态。t：服务MSC通知始发MSC/GMSC，被叫已经接通。第六章 移动通信网络实验 四、
47、实验步骤四、实验步骤(1)在操作之前需要进行硬件连接：用串口线连接计算机和CDMA测试模块；在CDMA模块的UIM卡座上插入UIM卡；在CDMA模块上接好话筒跟耳机；检查无误后接上5 V稳压电源，模块通电。(2)运行实验程序，如图17-3所示。图中，按钮“Call”表示接电话和拨打电话；按钮“Reject”表示挂电话；按钮“ClearNum”表示清空数字文本框中的信息；按钮“ClearMsg”表示清空信令文本框中的信息；按钮“Back”表示对左边的文本框中输入的电话号码进行位修改；下拉框中有COM0COM7八个串口通道供选择，选择其中可用的连接通道，按“Open”按钮打开此串口。其余为电话键。
48、第六章 移动通信网络实验 图17-3 软件界面第六章 移动通信网络实验 打开相应的串口，本例使用的是COM2，拨打对方的电话号码，如10000。点击“Call”拨打，可在右边的文本框中看到一系列基站和移动台的交互信令。如图17-4所示。其中黑色字体代表前向信道的信息，红色字体代表反向信道的信息，绿色字体代表同步信道的信息(本书图中无颜色差别显示，实际操作屏幕中会有颜色显示)。若要挂断电话，则直接点击“Reject”即可实现。当收到呼叫时，可以通过耳机和话筒与对方进行语音通信。第六章 移动通信网络实验 图17-4 呼叫过程信令显示第六章 移动通信网络实验 实验十八实验十八 CDMA移动台短消息发
49、送及接收移动台短消息发送及接收 实验实验(选做选做)一、实验目的一、实验目的(1)了解SMS短消息服务的基本知识。(2)了解CDMA系统短消息发送和接收流程。二、实验器材二、实验器材实验器材同实验十七的实验器材。三、三、实验内容实验内容完成在目标号码标签后的选择框内输入目标手机号,在信息文本框内输入短消息内容,短消息通过 CDMA 模块发往目标手机的测试。第六章 移动通信网络实验 四、四、基本原理基本原理短信业务分为三类：MS起始的点到点短信业务(SMS-MO)、MS终止的点到点短信业务(SMS-MT)和小区广播短信业务。点对点短信的发送或接收可采用寻呼信道发送，也可采用业务信道传送，这决定于
50、MS所处的状态和短信的长度，但短消息不可超过160 B。MS到MS的消息发送是将点到点的两种短信业务通过业务中转连接完成的。点对点的短信业务中转是由短信中心完成存储和前转功能。小区广播短信业务是指在CDMA某特殊区域内广播短信。此种短信在控制信道上发送，移动台在空闲状态时才可接收，其最大长度为82 B。下面将简要介绍CDMA2000系统中SMS业务的网络结构和实现流程。点对点短消息业务系统结构如图18-1所示。第六章 移动通信网络实验 图18-1 点对点短消息业务系统结构第六章 移动通信网络实验 SMSC(短消息中心)是实现SMS业务的主要功能实体，其主要功能是存储和转发用户的短消息。它作为一
