實(shí)驗(yàn)七 移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)七移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解GSM移動(dòng)終端開(kāi)機(jī)后接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工作狀態(tài)的全過(guò)程；2．掌握GSM移動(dòng)終端開(kāi)機(jī)入網(wǎng)位置登記的信令過(guò)程；3．掌握GSM移動(dòng)終端關(guān)機(jī)離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)的信令過(guò)程。二、預(yù)備知識(shí)1．GSM移動(dòng)終端開(kāi)機(jī)搜索網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程；2．GSM移動(dòng)終端同基站建立RR連接的信令過(guò)程；3．GSM移動(dòng)終端開(kāi)機(jī)入網(wǎng)時(shí)IMSI附著的信令；4．GSM移動(dòng)終端關(guān)機(jī)時(shí)IMSI分離涉及到的信令。三、實(shí)驗(yàn)儀器1．基站一臺(tái)；2．移動(dòng)終端實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；3．臺(tái)式計(jì)算機(jī)一臺(tái)；四、實(shí)驗(yàn)原理1．移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)搜索網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程當(dāng)移動(dòng)終端MS開(kāi)機(jī)或者從盲區(qū)進(jìn)入覆蓋區(qū)時(shí)，手機(jī)將尋找PLMN（公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)）允許的所有頻點(diǎn)，搜尋最強(qiáng)的BCCH載頻，接收到FCCH信道信息，鎖定到一個(gè)正確載頻頻率上。緊接著，MS開(kāi)始解碼SCH信道上與同步有關(guān)的信息。這時(shí)，MS也可以接收BCCH信道上有關(guān)小區(qū)信息的系統(tǒng)消息了。MS比較系統(tǒng)消息中所攜帶的本小區(qū)的LAI和手機(jī)中所存儲(chǔ)的LAI。如果兩者相同，則觸發(fā)IMSI附著過(guò)程。否則，則觸發(fā)正常位置更新。本實(shí)驗(yàn)主要進(jìn)行IMSI附著的信令過(guò)程，及其MSC/VLR數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)于此MS記錄的改變情況。而正常的位置更新過(guò)程將在移動(dòng)性管理實(shí)驗(yàn)中介紹。GSM網(wǎng)絡(luò)中位置更新程序包括三類(lèi)：IMSI附著、正常位置更新、周期性位置更新。從信令角度上看，周期性位置更新的信令過(guò)程同IMSI附著相似，目的是周期性向網(wǎng)絡(luò)報(bào)告MS的可達(dá)性。有了周期性的位置更新，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開(kāi)機(jī)進(jìn)入盲區(qū)的時(shí)候，MS就不會(huì)向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周期性的位置更新，網(wǎng)絡(luò)就將此MS標(biāo)記為隱含關(guān)機(jī)狀態(tài)，這時(shí)如果有其他的MS呼叫此MS，MSC/VLR就不會(huì)對(duì)此MS進(jìn)行呼叫，而是直接告訴主呼的MSC/VLR，被叫MS不在服務(wù)區(qū)。從而避免了不必要的尋呼過(guò)程，節(jié)省了資源。2．IMSI附著的信令過(guò)程介紹圖2-5-1是MS進(jìn)行IMSI附著的信令過(guò)程。由于IMSI附著是一個(gè)由MM層完成的特定程序。MM層消息交互的建立是以RR層連接建立為前提的。信令過(guò)程中，首先是MS收到來(lái)自基站（BS）的系統(tǒng)消息，其中包含了基站廣播的本小區(qū)的LAI號(hào)，由于這個(gè)LAI號(hào)同MS中先前存儲(chǔ)的LAI號(hào)相同。即表示MS上次關(guān)機(jī)時(shí)所處的位置區(qū)同現(xiàn)在開(kāi)機(jī)時(shí)所處的位置區(qū)相同。從而MS開(kāi)始IMSI附著的信令過(guò)程。首先，是MS和BS之間建立RR連接的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程我們?cè)谙到y(tǒng)實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)7.4節(jié)中已做了具體的介紹。這里在（1）（2）（3）步中再做簡(jiǎn)單的介紹。（1）MS在RACH隨機(jī)接入信道上發(fā)送CHANNELREQUEST消息；（2）BS收到CHANNELREQUEST消息后，在下行的AGCH接入許可信道上發(fā)送。IMMEDIATEASSIGNMENT消息，其中包括BS給MS分配的專(zhuān)用控制信道物理信息。圖2-5-1MS進(jìn)行IMSI附著的信令過(guò)程（3）收到IMMEDIATEASSIGNMENT信息，MS的調(diào)整到分配的專(zhuān)用信道上，發(fā)送SABM幀，其中包含的層3消息為L(zhǎng)OCATIONUPDATINGREQUEST，這個(gè)消息中包含的參數(shù)有：位置更新的類(lèi)型（可以是正常位置更新、IMSI附著或者周期性位置更新，則這里位置更新類(lèi)型就是IMSI附著）；MS所在位置域的LAI；MS的IMSI。（4）BS收到包含有LOCATIONUPDATINGREQUEST內(nèi)容的SABM幀后，所做的操作：①向MS回發(fā)SABM的響應(yīng)UA幀，UA幀的內(nèi)容同SABM中的內(nèi)容完成相同，MS收到內(nèi)容與SABM完全相同的UA幀后，則MS的數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)入證實(shí)傳遞模式。②BS將LOCATIONUPDATINGREQUEST消息轉(zhuǎn)發(fā)給MSC/VLR。因?yàn)镸M層的程序執(zhí)行是由MSC/VLR完成的。（5）MSC/VLR收到LOCATIONUPDATINGREQUEST消息，則要進(jìn)行位置更新程序。則位置更新程序之前，要進(jìn)行MM層的一個(gè)公共程序，也就是鑒權(quán)程序，鑒權(quán)程序的目的是確認(rèn)移動(dòng)臺(tái)通過(guò)空中接口傳送的IMSI是否為合法的簽約IMSI，即鑒別用戶SIM卡的真實(shí)性，防止無(wú)權(quán)用戶接入網(wǎng)絡(luò)。在每次位置登記，呼叫（主呼與被呼）建立，或執(zhí)行某些補(bǔ)充業(yè)務(wù)的登記、刪除前均需要鑒權(quán)。鑒權(quán)的執(zhí)行過(guò)程如下：MSC/VLR向MS發(fā)送鑒權(quán)請(qǐng)求消息AUTHENTICATIONREQUEST。在MSC/VLR中存儲(chǔ)了來(lái)自AUC鑒權(quán)中心的用戶三參數(shù)組（RAND、SRES、Koch）。SRES是由隨機(jī)數(shù)RAND和密鑰Kid通過(guò)A3算法得到的符號(hào)響應(yīng)。MSC/VLR通過(guò)鑒權(quán)請(qǐng)求消息將隨機(jī)數(shù)RAND發(fā)送給MS。MS的SIM卡中也存儲(chǔ)有密鑰Kid和A3算法的程序。因此MS收到RAND后，讓隨機(jī)數(shù)RAND和密鑰Kid通過(guò)A3算法得到符號(hào)響應(yīng)SRES’，并且將SRES’通過(guò)鑒權(quán)響應(yīng)消息AUTHENTICATIONRESPONSE發(fā)送給MSC/VLR。MSC/VLR比較SRES和SRES’。若兩者相同，則表示MS是合法的用戶，鑒權(quán)成功；否則鑒權(quán)失敗，向MS發(fā)送LOCATIONUPDATINGREJECT消息。為了保證空中接口數(shù)據(jù)的安全性，網(wǎng)絡(luò)還可以在鑒權(quán)之后啟動(dòng)加密程序。在加密模式下，空中接口上的數(shù)據(jù)首先都要進(jìn)行加密，接收端進(jìn)行相應(yīng)的解密，但這個(gè)過(guò)程并不是必須的。由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商設(shè)備所決定。（6）鑒權(quán)過(guò)程完成之后，MSC/VLR對(duì)LOCATIONUPDATINGREQUEST消息進(jìn)行處理。MSC/VLR在其維護(hù)的參數(shù)列表中尋找同LOCATIONUPDATINGREQUEST消息中包含的IMSI相同的那行記錄，將其中“是否附著”這一項(xiàng)標(biāo)識(shí)為“已附著”；并向MS發(fā)送LOCATIONUPDATINGACCEPT消息。（7）在LOCATIONUPDATINGACCEPT消息或者LOCATIONUPDATINGREJECT消息發(fā)送完畢后，IMSI附著過(guò)程完成，開(kāi)始鏈路釋放的過(guò)程。MSC/VLR向BS發(fā)送CLEAR消息，BS收到CLEAR消息，則向MS發(fā)送CHANNELRELEASE消息。MS收到CHANNELRELEASE消息，則向BS發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路層Lad的DISC幀。BS收到DISC幀后，將釋放MSC與BS之間的鏈路；并向MS回送對(duì)于DISC幀響應(yīng)的UA幀。MS收到UA幀后，則進(jìn)入空閑狀態(tài)，釋放RR連接。至此，整個(gè)IMSI附著過(guò)程完成。3．MS關(guān)機(jī)的信令過(guò)程介紹圖2-5-2是關(guān)機(jī)的信令過(guò)程。關(guān)機(jī)的過(guò)程同其他的過(guò)程相同，開(kāi)始是MS和BS之間進(jìn)行RR連接的建立過(guò)程。之后在MS發(fā)向MSC/VLR的SABM幀中就包含消息IMSIDETACHINDICATION。收到這條消息以后，MSC/VLR就將與此MS對(duì)應(yīng)的記錄改為“未附著”狀態(tài)。圖2-5-2MS關(guān)機(jī)的信令過(guò)程MSC/VLR維護(hù)IMSI的附著與否，作用在于當(dāng)別的MS呼叫此MS時(shí)，MSC/VLR對(duì)MS尋呼之前，先查看是否附著這一位，若已附著則進(jìn)行正常的尋呼，否則就不進(jìn)行尋呼，直接告訴對(duì)方的MSC/VLR此MS未開(kāi)機(jī)或者不在服務(wù)區(qū)。五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1．打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的“移動(dòng)系統(tǒng)信令軟件”。2.打開(kāi)主叫移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱電源，等待初始化完成。3.按“GSM開(kāi)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(duì)應(yīng)的指示燈亮，此時(shí)計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)箱上的主單片機(jī)連接；（二）開(kāi)機(jī)入網(wǎng)信令實(shí)驗(yàn)1．在“移動(dòng)系統(tǒng)信令軟件”主界面上點(diǎn)擊“開(kāi)機(jī)信令”按鈕，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面；2．實(shí)驗(yàn)箱上，先按“菜單”鍵，再按數(shù)字鍵“9”進(jìn)入系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)，相當(dāng)于MS開(kāi)機(jī)，液晶屏自動(dòng)顯示本實(shí)驗(yàn)箱的號(hào)碼；3．當(dāng)實(shí)驗(yàn)箱液晶屏本機(jī)號(hào)碼后顯示“*”時(shí)，表示移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)機(jī)入網(wǎng)正常，否則重復(fù)該步驟2，或者移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱關(guān)機(jī)后再開(kāi)機(jī)，重復(fù)步驟2。觀察消息框中顯示的開(kāi)機(jī)的信令過(guò)程。開(kāi)機(jī)信令過(guò)程若正常結(jié)束，會(huì)彈出對(duì)話框“開(kāi)機(jī)過(guò)程完成，終端處于空閑狀態(tài)”；4．到目前為止，正常的開(kāi)機(jī)過(guò)程結(jié)束，點(diǎn)擊“退出”按鈕退出開(kāi)機(jī)信令實(shí)驗(yàn)。下面進(jìn)入關(guān)機(jī)信令實(shí)驗(yàn)。5．可以在和交換機(jī)連接的PC機(jī)上觀察HLR和VLR中觀察相應(yīng)的狀態(tài)變化。（三）關(guān)機(jī)信令實(shí)驗(yàn)1．在“移動(dòng)系統(tǒng)信令軟件”主界面上點(diǎn)擊“關(guān)機(jī)信令”按鈕，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面；2．實(shí)驗(yàn)箱上，按“菜單”鍵從系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)中退出，相當(dāng)于MS關(guān)機(jī)；3．觀察消息框中顯示的關(guān)機(jī)信令過(guò)程。關(guān)機(jī)信令過(guò)程若正常結(jié)束，會(huì)彈出對(duì)話框“關(guān)機(jī)結(jié)束”；4．可以在和交換機(jī)連接的PC機(jī)上觀察HLR