实验八 移动台漫游实验
实验八 移动台漫游实验一、实验目的1了解移动通信网络中移动性管理的作用及其实现；2掌握VLR内部位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表的影响；3掌握跨VLR位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表、HLR参数列表的影响。二、实验仪器1基站多台；2移动终端实验箱一台；3计算机一台。4、2台交换机和计算机；三、实验原理移动网管理的实验，主要是让学生了解两种位置更新的信令流程以及对应的VLR和HLR参数的改变。这两种位置更新是VLR内的位置更新和跨VLR的位置更新。本节将介绍移动通信网中移动性管理作用；VLR内部位置更新和跨VLR位置更新原理及其信令流程。1移动通信网中移动性管理的作用同固定网络相比，移动通信网络中的用户总是处于不断运动状态的，其位置是不固定的。当有电话用户要同某移动用户通话时，移动通信网络必须能够知道此移动用户目前的大概位置，从而顺利地寻呼到此用户。即移动通信网络要始终跟踪移动用户的位置，这项工作就是由移动通信网络中的移动性管理功能块实现的，它是移动网络所特有的。在实验中提到，GSM网络位置更新程序包括三类：IMSI附着、周期性位置更新和正常位置更新。本节实验中进行的VLR内部的位置更新和跨VLR位置更新就属于正常位置更新。即移动台前后所处的位置域不相同。2、VLR内部位置更新的原理及其信令流程VLR内部的位置更新是一类最简单的位置更新程序，只在当前所在的VLR中进行，而不需通知HLR。VLR内部位置更新的信令流程如图2-6-1所示，从信令的流程可以看出来，它跟前面提到过的IMSI附着的信令过程非常相似。首先同样是信令信道的分配过程，之后在初始化过程中，移动台向网络发送SABM帧中携带LOCATION UPDATING REQUEST消息，但是这个消息中有一个标识位，表明此次接入需要完成的是“正常位置更新”；且该消息中包含MS的TMSI和LAI号。若MSC收到了此报文，则通知VLR执行位置更新处理。具体的处理过程是：更新VLR中对此MS的记录，存储新的LAI号码；并根据需要向移动台分配一个新的TMSI号。MSC/VLR向MS发送LOCATION UPDATING ACCEPT消息，其中包含新分配的TMSI号。MS收到新的TMSI号后，向MSC/VLR发送TMSIRELOCATION COMPLETE消息。此后释放信道，VLR内位置更新结束。图2-6-1 VLR内位置更新信令流程3跨VLR位置更新的原理及其信令流程当移动台的位置区改变的时候，若新旧两个位置区处于不同的MSC/VLR控制的时候，进行的位置更新就是跨VLR的位置更新。跨VLR位置更新的信令流程如图2-6-2所示。若移动台进入一个小区后发现所存储的LAI号与当前的LAI号不一致，则将其旧的LAI号和存储的TMSI号在LOCATION UPDATING REQUEST消息中通过MSC发送给VLR。MSC收到MS发送的LOCATION UPDATING REQUEST消息后，就要求VLR根据LOCATION UPDATING REQUEST消息中的参数来进行位置更新的操作。由于是跨VLR位置更新，新的VLR数据库中没有关于此MS对应的TMSI的记录，而这时新的VLR需要得到此MS的IMSI和鉴权参数，目的有两个，一个是利用IMSI向此MS的HLR进行位置更新操作；另一个是要对MS进行鉴权。信令流程图中PVLR表示以前MS所在区域的VLR。新的VLR从PVLR处得到IMSI和鉴权参数的操作如下：VLR根据旧的TMSI和LAI号码导出前一个VLR（PVLR）的地址，并向PVLR发送消息“MAP SEND IDENTIFICATION”消息。PVLR就会向新的VLR回发有关移动台的IMSI和鉴权参数。这些内容是包含在消息“MAP_SEND_IDENTIFICATION ACK”中。至此，新的VLR就得到了MS的IMSI，接着要进行HLR位置更新过程了。操作如下：新的VLR向MS的HLR发出位置更新的消息“MAP_UPDATE_LACATION”，在此位置消息中，有MS的标识和相关信息以便HLR查询数据和建立路径，HLR收到此消息后，如果新的MSC/VLR有正常的业务权限，则HLR将存储当前的VLR号码，并向PVLR中发出“删除位置”消息（MAP_CANCEL_LACATION）。PVLR收到“删除位置消息”后将删除该MS的所有信息，并向HLR发回“删除位置确认”（MAP_CANCEL_LACATION_ACK）。在新的VLR侧完成鉴权加密后，HLR通过发起“插入用户数据”的消息（MAP_INSERT_SUBSCRIBER_DATA）的报文，将向该VLR提供它所需的用户信息，其中包括鉴权参数等信息。当HLR收到VLR的响应时，则向该VLR发出位置更新确认的消息。然后，新的MSC/VLR向MS发送LOCATION UPDATIN ACCEPT消息，其中包含由VLR新分配的TMSI。MS于是向MSC/VLR回发TMSI RELOCATIONCOMPLETE消息。位置更新结束，释放RR信道。图2-6-2 跨VLR位置更新信令流程四、实验步骤（一）说明（老师注意）1、实验箱的编号即实验箱的号码为2位数，如：1*，2*，3*，4*，5*，6*。十位表示所属基站编号（16），个位表示在1个基站内的编号（13）。交换机1管理编号为1，2，3基站，交换机2管理编号为4，5，6基站。2、实验箱进入同一个交换机下面的其他基站对应越区；实验箱进入另一个交换机下面的其他基站对应漫游；3、越区或漫游时，每个基站所属的实验箱每次只能有一台进行实验；4、越区或漫游时，实验箱从本基站下一个基站开始，按照基站的编号161的顺序进行循环扫描。例如编号为22的实验箱将按照3，4，5，6，1，2的顺序扫描基站。5、按照上面的规律，在不人为控制基站时，基站1，2，3，4，5，6都工作时，号码为1*，2*，4*，5*的实验箱在本试验中进行的是越区实验；号码为3*，6*的实验箱在本试验中进行的是漫游实验。6、可以通过“移动交换机”软件控制基站。（1）关机状态下，用配套的RS232接口线连接交换机和计算机；（2）打开基站电源，打开交换机电源，连续按2次“确认”键，交换机进入状态显示工作状态；（3）打开计算机上的“移动交换机”软件。（4）在“移动交换机”软件的“基站频道控制”输入框中输入24，点击关闭。此时基站2将无法接收其他基站管理的移动实验箱的越区或漫游。这是由于每个基站仅仅预留了1个信道即信道*4用来进行越区或漫游，关闭该信道后该基站将不能接受漫游越区申请。例如此时移动实验箱12在漫游越区实验时将不会进入24信道，而是进入基站3管理的34信道。（二）实验准备1. （老师准备）将实验箱关机，在实验箱右下的A扩展接口安插上“GSM开发模块”， 用配套的USB接口线连接“GSM开发模块”和计算机（需要先安装CH341驱动，参见“附录一 CH341驱动安装”）。打开对应基站电源。打开交换机的电源，交换机上按下两次“确认”键进入工作状态，显示屏上显示所属实验箱的状态；2打开计算机上的“移动系统信令软件”；3打开移动实验箱电源，等待初始化完成；4. 按“GSM开发模块”左上角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-SYS”对应的指示灯亮，此时计算机和实验箱上的主单片机连接；（三）VLR内位置更新信令实验（越区）1在“移动系统信令软件”主界面上点击“漫游信令”按钮，进入此实验界面；2实验箱上，初始化完成后，先按“菜单”键，再按数字键“0”进入系统漫游通信实验，相当于MS开机漫游，液晶屏自动显示本实验箱的号码；3当实验箱液晶屏本机号码后显示“*”时，MS开机和基站联系结束，MS会寻找到本交换机对应的其他基站。观察消息框中显示的开机越区信令过程。开机信令过程若正常结束，会弹出对话框“越区过程完成”；4到目前为止，正常的越区过程结束，点击“退出”按钮退出开机信令实验。5可以在和交换机连接的PC机上观察HLR和VLR中观察相应的状态变化。（四）跨VLR位置更新信令实验（漫游）1在“移动系统信令软件”主界面上点击“漫游信令”按钮，进入此实验界面；2实验箱上，先按“菜单”键，再按数字键“0”进入系统漫游通信实验，相当于MS开机漫游，液晶屏自动显示本实验箱的号码；3当实验箱液晶屏本机号码后显示“*”时，MS开机和基站联系结束，MS会找到其他交换机对应的某一个基站。观察消息框中显示的开机漫游信令过程。开机信令过程若正常结束，会弹出对话框“漫游过程完成”；4到目前为止，正常的漫游过程结束，点击“退出”按钮退出开机信令实验。5可以在和交换机连接的PC机上观察HLR和VLR中观察相应的状态变化。实验截图：五、实验心得本次实验难度较大，知识点较多。在操作过程中，了解移动通信网络中移动性管理的作用及其实现；掌握VLR内部位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表的影响；掌握跨VLR位置更新的信令过程及其对MSC/VLR参数列表、HLR参数列表的影响。
