通信工程专业综合实验报告..

通信工程专业综合实验

实验报告

（移动通信系统和网络协议部分）

姓 名: 学 号： 班 级： 指导教师：

通信工程专业综合实验实验报告 陈华涛 10211001

实验一：主被叫实验

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。 5、掌握移动台被叫正常接续时的信令流程。 6、掌握通话结束呼叫释放时的信令流程。

7、了解被叫用户振铃后长时间不接听时移动台被叫的信令流程。

二、实验仪器

1、移动通信实验箱 一台； 2、台式计算机 一台； 3、小交换机 一台：

三、实验原理

处于开机空闲状态的移动台要建立与另一用户的通信，在用户看来只要输入被叫号码，再按发送键，移动台就开始启动程序直到电话拨通。实际上，移动台和网络要经许多步骤才能将呼叫建立起来。以移动台和移动台进行通信为例，就包括主叫移动台和主叫MSC建立信令链接、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）。

四、实验内容

1、记录正常呼叫的过程中，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程

2、记录被叫关机时，移动台主叫部分的信令流程

3、记录被叫振铃后无应答时，移动台主叫部分和被叫部分的信令流程 4、记录被叫号码无效时，移动台主叫的信令流程 5、记录通话结束后，呼叫链路释放的信令流程

五、实验步骤

主叫实验：

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“主叫实验”图标，进入此实验界面。 2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

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3、移动台主叫实验需要某一个被叫移动台的配合，在教师的协调下，选择一个作为被叫的实验箱，并了解此被叫的电话号码。 4、下面进行呼叫建立正常的实验。

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生戴上实验箱上配备的耳机，充当话机。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。

（4）被叫振铃后，控制被叫学生平台的学生按动被叫实验界面上的“摘机”键，被叫学生戴上实验箱上配备的耳机。主叫学生平台上会提示“进入通话中”。 （5）通话结束，主叫主动挂断电话。主叫学生按动学生平台界面上的“挂机”，并放下实验箱上的电话。主叫学生平台会显示通话链路释放。 5、被叫无应答的情况下的信令流程

（1）提示被叫通过点击学生平台上的“初始化”、“开机”键，使被叫处于开机空闲状态。

（2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫处于开机空闲状态，很快被叫学生平台的电话将振铃。

（4）被叫振铃后，让被叫学生不按动“摘机”键。等待1分钟后，被叫MSC释放链路的信令显示在被叫学生平台上。

6、进行被叫未开机时的信令流程实验。

（1）让被叫学生按动被叫学生平台上的“关机”键，使被叫移动台处于关机状态。 （2）主叫在学生平台上选择或输入被叫移动台的电话号码，并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮，主叫学生拿起实验箱上的话筒。主叫移动台开机拨叫被叫号码。主叫学生平台上将显示移动台主叫的信令过程。

（3）由于被叫移动台处于关机状态，主叫MSC将从被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。

7、被叫号码无效时的信令流程。

（1）主叫在学生平台上输入教师规定的一个号码（此号码不对应任何实验箱，因此可认为是个不合法的号码），并按动对话框边的“OK”按钮。点击界面上的“呼叫”按钮。

（2）学生平台上会显示紧接着的所有的信令过程。最后会弹出对话框提示“本号码是空号，请挂机”。学生放下电话。

8、进行以上4种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。

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被叫实验

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“GSM移动台被叫”实验图标，进入此实验界面。

2、点击“初始化”键，看到消息框中出现“初始化”完成。再点击“开机”键，从而使移动台处于开机状态。

3、移动台被叫实验是同一个主叫移动台配合进行的，在教师的协调下，确定作为主叫的实验箱。

4、下面进行呼叫建立正常的实验，主要观察移动台被叫的信令过程。 （1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。过片刻，被叫实验箱振铃。

（3）按动学生平台上的“摘机”键并且佩戴实验箱上的耳机作为电话听筒。 5、下面进行通话结束呼叫释放的实验。

（1）通话结束，被叫主动挂断电话，观察学生平台上呼叫释放的信令流程。 6、下面进行呼叫建立时被叫振铃不应答的实验，观察移动台被叫的信令过程。 （1）等待主叫移动台拨叫本实验箱上的移动台。

（2）被叫MSC寻呼被叫移动台结束后，被叫MSC与被叫移动台之间的信令连接建立。

7、进行以上三种情况的实验时，每一实验结束后，结合实验原理中的信令流程图认真分析信令流程并做相应的记录。

六、信令流程

主叫部分

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被叫部分

七、实验中出现的现象和问题，以及分析、解决过程

1、按照老师的要求，认真连好四条连接线：电源线、串口线、电话线、耳机和麦克连接线。而且要注意，耳机和麦克不要接反。

2、修改system文件，设置IP地址和本机号码，填写使用的交换机端口号。核对自己主机的IP地址是不是192.168.0.***。

3、一开始进行实验，却没有成功，原来是没有进行初始化，犯了低级的错误。 4、在做实验的时候认真做好每一步，认真配置、串口的选择等等，我们第二个成功进行呼叫，得到了优。

八、思考题和实验心得

思考题： 1、实验中，小交换机的作用是什么？如果配置文件的端口和实际连接端口不符，会出现什么现象？

2、实验中，若主叫无法呼叫被叫方，分析可能产生的原因。 回答：

1、交换机的作用是完成两个MS之间的话音通信。在移动台呼叫过程的实验中，在主叫和被叫之间信令交互完成之后，交换设备完成两个学生平台之间话音的接续。用小交换机进行话音接续模拟了实际移动通信系用中话音信号在有线部分的传输。如果配置文件的端口和实际连接端口不符，那么主被叫之间无法进行通信。 2、主叫无法呼叫被叫方，可能是因为被叫号码无效，或者被叫关机等。 实验心得：

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实验二：900M GSM手机实验

一、实验目的

1、 了解GSM模块的基本功能

2、熟悉用AT命令控制GSM模块进行语音通信的流程 3、掌握TEXT模式和PDU模式下的短信收发命令

二、实验仪器

1、移动通信实验箱 一台； 2、台式计算机 一台； 3、GSM网络有效SIM卡（自备） 一张

三、实验原理

本实验主要围绕如何用AT命令来控制SIM200 GSM模块来实现语音通信和TEXT模式下的短消息发送 AT+CREG? AT+CSQ ATDT<电话号码> ATA ATH0 AT+CCFC=,,<号码>[,号码模式] AT+CLIP=0或1 AT+CMGF=0或1 AT+CMGD= AT+CMGL= AT+CMGS

查询网络登录状态 查询接收信号强度 主叫拨号 被叫摘机 主动挂机或终止电话呼叫 呼叫转移与控制 来电显示与控制 设置短信工作模式 删除短信 短信列表 四、实验内容

1、记录下主叫和被叫情况下对应的AT命令及其响应

2、记录TEXT模式下发送短消息、接收短消息、短消息列表、删除短消息所对应的命令和响应

3、记录AT命令设置来电、呼转等功能的响应

五、实验步骤

1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“GSM终端”实验图标，进入如下实验界面。

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2、在右边的空白栏输入接收短信的手机号码（11位）

3、在短消息收发栏输入要发送的短消息（如123456,Hello!）。 4、点击发送短消息

5、10秒钟后，查看对应短信是否被手机收到。

6、在手机上向实验箱回复短信，查看收到的消息内容。

7、点击右下边的摘机图标，向另一台手机拨号，看另一台手机是否有来电显示、振铃。按挂机图标可以挂机。如果另一台手机应答摘机，通过耳机/麦克风可以进行语音通话。

8、手机也可以向实验箱发起电话呼叫，按右下边的摘机图标就可以进行通话。 9、在左上边的透明数据发送栏中，输入AT命令，就可以通过AT命令直接控制短信收发、电话呼叫等过程；发AT 命令时，必须选中“Tail”选项，代表AT命令的末尾必须添加回车符号。所发送的AT命令本报告的“实验原理”部分。

实验注意事项：

1、目前短信实验中，必须先做直接输入短信内容和号码发送的实验，AT命令后做，若先输入AT命令，则直接发短信栏可能会出现逻辑问题（实验箱自带软件的一个bug）。

2、直接输入短信的命令反映时间可能在几秒到十几秒。

3、本实验AT命令结尾的回车不用输入，但需要选定命令框后面的Tail；

4、短信发送内容时依然选勾Tail，然后输入1A，并选定命令框后面的Hex+Tail，点击发送；

5、AT命令发送短信时不建议选PDU模式（因不能直接输入文本格式）； 5、注意谨慎拆装SIM卡，勿造成塑料卡脱落；

6、实验结束后小心拔下各连接线，捆好，按照原先摆放，清理实验台。

六、实验结果

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1、使用AT命令给老师发送短信 2、读短信

3、呼叫转移与撤销呼叫转移

设置呼叫转移

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撤销呼叫转移

七、实验中出现的现象和问题，以及分析过程 八、思考题和实验心得 思考题：

1、使用AT命令设置呼叫转移后，若不再取消，手机SIM卡是否一直保持该功能。 2、AT命令拨打某手机电话时，若该手机关机、占线、无人接听，返回值是否一样？ 回答：

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1、 若不再取消，手机sim卡会一直保持呼叫转移功能。 2、若该手机关机、占线、无人接听，返回值不一样。 实验心得：

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实验 三：网络协议分析

一、实验目的

1、 熟悉网络协议分析原理及分析软件使用

2、 分析Ethernet V2标准规定MAC层帧结构，了解IEEE802.3标准规定的MAC层帧结构和TCP/IP的主要协议和协议的层次结构

3、 分析ARP协议报文首部格式，掌握ARP协议工作原理； 4、 分析IP报文格式；

5、 了解ICMP协议的工作过程

二、实验内容

1、通过对截获帧进行分析，验证MAC层帧结构 2、初步了解TCP/IP的主要协议和协议的层次结构

3、 运行ping命令产生ARP解析过程，捕获网络数据帧 4、对ARP、IP、ICMP网络层数据包结构进行分析

三、实验原理

局域网近年来快速以太网、吉比特以太网和10吉比特以太网的飞速发展，采用CSMA/CD接入方法的以太网已经在局域网市场中占有绝对优势，以太网几乎成为局域网的同义词。常用的以太网MAC帧格式有两种标准，一种是DIXEthernet V2标准，另一种是IEEE的802.3标准。

ARP协议时地址解析协议的简称，实际通信中，物理网络采用硬件地址进行报文传输，IP地址不能被物理网络所识别，所以必须建立两种地址间的映射关系，这一过程称为地址解析。用于将IP地址解析成硬件地址的协议就称为ARP协议。

IP协议是一种无连接、点对点的数据报传送协议，位于网络层，且能将来自底层的不同物理网络帧统一为IP数据报提供给传输层使用。

ICMP是因特网控制报文协议的缩写，允许路由器或主机报告差错情况和提供有关信息，用以调试和监视网络。在网络中，ICMP报文将作为IP层数据报的数据，封装在IP数据报中进行传输。

Ping 是Windows系列自带的一个可执行命令。利用它可以检查网络是否能够连通，用好它可以很好地帮助我们分析判定网络故障。应用格式：Ping IP地址。该命令还可以加许多参数使用，具体是键入Ping按回车即可看到详细说明。Ping的基本原理：向目标主机发送一个ICMP回声请求消息给目的地并报告是否收到所希望的ICMP回声应答。

四、实验结果

1、链路层帧格式分析

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从图中可以看出，我们截获的一个从ip 58.68.245.123发到ip 219.242.115.225的TCP包。其中，第一、第二字段的六个字节分别为目的地址、源地址；第三字段类别字段，为两个字节，由图我们可以看出类型为IP；第四字段为IP字段；第五字段为TCP字段。

帧结构为

分析可知： 目的地址源地址类型：08 00

2、网络层协议分析

先ping一下另一个小组的IP，并进行用指令host +本机IP（192.168.0.81）进行过滤抓包得到如下结果：

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用“host+本机ip（192.168.0.81）”命令设置为仅本机ip地址，得到的数据包：

ARP报文分析

当封装的ARP报文在以太网上传输时，硬件类型字段赋值为0x0001，标识硬件为以太网硬件；协议类型字段赋值为0x0800，标识上次协议为IP协议；由于以太网的MAC地址为48比特位，IP地址为32比特位，则硬件地址长度字段赋值为6，协议地址长度字段赋值为4；选项字段标识ARP报文的类型，当为请求报文时，赋值为0x0001，当为回答报文时，赋值为0x0002。 ICMP分析

ICMP报文共有类型、代码和校验和3个字段。接下来的4个字节内容与ICMP报文的类型有关。ICMP请求的校验和为0x265c，标识0x0200，序列号为0x2500，数据部分为32比特；应答的校验和为0x2a5c，标识0x0200，序列号为0x2500，

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数据部分为32比特。

四、实验中出现的现象和问题，以及分析过程

本次实验比较顺利，但也出现了一些问题。一开始抓包，很多杂乱的数据影响正常数据的分析，分析后才发现，没有进行老师说的过滤，于是用host+本机IP进行过滤，顺利得出理想的数据。

还有就是由于准备不充分，导致老师提出的抢答性问题都没及时回答，没有获得优的资格。在实验之前应好好准备好好预习，这样才能做到最好。

五、思考题和实验心得

思考题：

1、挑选捕获的一个数据包，写出该包中Ethernet帧的结构以及各项信息的含义；

2、挑选捕获的一组ARP数据包，画出以太网上ARP请求/应答的帧格式以及各项信息数值；

3、捕获数据包的封装协议层次依次有哪些？

4、当ping一个局域网中不存在的机器时，会捕捉到什么样的数据包？ 5、根据实验数据，说明ARP地址解析的工作过程。 6、实验步骤六的目的是什么？

7、若两台主机不在一个网段内，ping命令执行后捕获的数据包有何不同？ 回答：

1、（以ARP请求数据包为例）第一、二字段分别是目的地址和源地址字段，长度是6字节，信息为：目的地址是局域网内所有的mac地址，源地址为realteks_05:26:56。第三字段是类型字段，信息是ARP类型。第四字段是数据字段，即ARP协议内容。第五个字段是帧校验序列FCS。 2、请求ARP数据包格式：硬件类型（以太网）、协议类型（IP）、硬件大小（6，即48位）、协议大小（4，即32位）、ARP报文类型（请求类型）、发送端MAC地址（realteks_05:26:56）、发送端IP地址（192.168.0.89）、目的端MAC地址（局域网内全部的mac地址）、目的端IP地址（192.168.0.78）。 回答ARP数据包格式：硬件类型（以太网）、协议类型（IP）、硬件大小（6，即48位）、协议大小（4，即32位）、ARP报文类型（回答类型）、发送端MAC地址（realteks_36:ac:98）、发送端IP地址（192.168.0.78）、目的端MAC地址（realteks_05:26:56）、目的端IP地址（192.168.0.89）。

3、数据包封装协议层次：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层。

4、收不到目的地址的回应，无法建立连接。

5、在同一网段的主机间进行通信时，利用ARP协议进行地址解析的过程不同。通信开始时，如果在ARP缓存中查找不到对方主机的MAC地址，则源主机直接发送ARP请求报文，目的主机对此请求报文做出应答即可。例如，当主机A需要发

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报文给主机B，如果在缓存中查找不到相应的记录，就必须先解析主机A的硬件地址。主机A首先在网段内发出ARP请求报文，主机B收到后，判断报文的目的IP地址是自己的IP地址，便将自己的硬件地址写入应答报文，发送给主机A，主机A收到后将其存入缓存，则解析成功，将报文发送给主机B。 6、清除ARP缓存，重新进行主机之间的“握手”应答，建立记录表。

7、ping命令发送的数据包在每经过一个路由器的时候生存时间将减1，从而可以计算出两台主机之间的距离。 心得体会：

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报文给主机B，如果在缓存中查找不到相应的记录，就必须先解析主机A的硬件地址。主机A首先在网段内发出ARP请求报文，主机B收到后，判断报文的目的IP地址是自己的IP地址，便将自己的硬件地址写入应答报文，发送给主机A，主机A收到后将其存入缓存，则解析成功，将报文发送给主机B。 6、清除ARP缓存，重新进行主机之间的“握手”应答，建立记录表。

7、ping命令发送的数据包在每经过一个路由器的时候生存时间将减1，从而可以计算出两台主机之间的距离。 心得体会：

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