通信工程專業(yè)綜合實驗報告

通信工程專業(yè)綜合實驗實驗報告 陳華濤 通信工程專業(yè)綜合實驗實驗報告（移動通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分）姓 名: 學(xué) 號：班 級：指導(dǎo)教師：- 15 -實驗一：主被叫實驗一、實驗?zāi)康?、掌握移動臺主叫正常接續(xù)時的信令流程。 2、了解移動臺主叫時被叫號碼為空號時的信令流程。 3、了解移動臺主叫時被叫用戶關(guān)機或處于忙狀態(tài)時的信令流程。 4、了解移動臺主叫時被叫用戶振鈴后長時間不接聽的信令流程。 5、掌握移動臺被叫正常接續(xù)時的信令流程。 6、掌握通話結(jié)束呼叫釋放時的信令流程。 7、了解被叫用戶振鈴后長時間不接聽時移動臺被叫的信令流程。二、實驗儀器1、移動通信實驗箱 一臺；2、臺式計算機 一臺；3、小交換機 一臺：三、實驗原理 處于開機空閑狀態(tài)的移動臺要建立與另一用戶的通信，在用戶看來只要輸入被叫號碼，再按發(fā)送鍵，移動臺就開始啟動程序直到電話撥通。實際上，移動臺和網(wǎng)絡(luò)要經(jīng)許多步驟才能將呼叫建立起來。以移動臺和移動臺進行通信為例，就包括主叫移動臺和主叫MSC建立信令鏈接、主叫MSC通過被叫電話號碼對被叫用戶進行選路，即尋找被叫所處的MSC、被叫MSC尋呼被叫MS并建立信令連接過程等三個過程。本實驗主要是讓學(xué)生掌握移動通信中移動臺主叫時MS和MSC之間的信令過程、以及為了完成通話連接，主叫MSC和被叫MSC之間的信令過程（即七號信令中的部分消息）。四、實驗內(nèi)容 1、記錄正常呼叫的過程中，移動臺主叫部分和被叫部分的信令流程 2、記錄被叫關(guān)機時，移動臺主叫部分的信令流程 3、記錄被叫振鈴后無應(yīng)答時，移動臺主叫部分和被叫部分的信令流程 4、記錄被叫號碼無效時，移動臺主叫的信令流程 5、記錄通話結(jié)束后，呼叫鏈路釋放的信令流程五、實驗步驟主叫實驗：1、通過串行口將實驗箱和電腦連接，給實驗箱上電。將與實驗箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“主叫實驗”圖標(biāo)，進入此實驗界面。 2、點擊“初始化”鍵，看到消息框中出現(xiàn)“初始化”完成。再點擊“開機”鍵，從而使移動臺處于開機狀態(tài)。 3、移動臺主叫實驗需要某一個被叫移動臺的配合，在教師的協(xié)調(diào)下，選擇一個作為被叫的實驗箱，并了解此被叫的電話號碼。 4、下面進行呼叫建立正常的實驗。 （1）提示被叫通過點擊學(xué)生平臺上的“初始化”、“開機”鍵，使被叫處于開機空閑狀態(tài)。 （2）主叫在學(xué)生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫學(xué)生戴上實驗箱上配備的耳機，充當(dāng)話機。主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學(xué)生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫處于開機空閑狀態(tài)，很快被叫學(xué)生平臺的電話將振鈴。 （4）被叫振鈴后，控制被叫學(xué)生平臺的學(xué)生按動被叫實驗界面上的“摘機”鍵，被叫學(xué)生戴上實驗箱上配備的耳機。主叫學(xué)生平臺上會提示“進入通話中”。 （5）通話結(jié)束，主叫主動掛斷電話。主叫學(xué)生按動學(xué)生平臺界面上的“掛機”，并放下實驗箱上的電話。主叫學(xué)生平臺會顯示通話鏈路釋放。 5、被叫無應(yīng)答的情況下的信令流程 （1）提示被叫通過點擊學(xué)生平臺上的“初始化”、“開機”鍵，使被叫處于開機空閑狀態(tài)。 （2）主叫在學(xué)生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學(xué)生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫處于開機空閑狀態(tài)，很快被叫學(xué)生平臺的電話將振鈴。 （4）被叫振鈴后，讓被叫學(xué)生不按動“摘機”鍵。等待1分鐘后，被叫MSC釋放鏈路的信令顯示在被叫學(xué)生平臺上。6、進行被叫未開機時的信令流程實驗。 （1）讓被叫學(xué)生按動被叫學(xué)生平臺上的“關(guān)機”鍵，使被叫移動臺處于關(guān)機狀態(tài)。 （2）主叫在學(xué)生平臺上選擇或輸入被叫移動臺的電話號碼，并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕，主叫學(xué)生拿起實驗箱上的話筒。主叫移動臺開機撥叫被叫號碼。主叫學(xué)生平臺上將顯示移動臺主叫的信令過程。 （3）由于被叫移動臺處于關(guān)機狀態(tài)，主叫MSC將從被叫MSC收到ISUP RELEASE消息。7、被叫號碼無效時的信令流程。 （1）主叫在學(xué)生平臺上輸入教師規(guī)定的一個號碼（此號碼不對應(yīng)任何實驗箱，因此可認(rèn)為是個不合法的號碼），并按動對話框邊的“OK”按鈕。點擊界面上的“呼叫”按鈕。 （2）學(xué)生平臺上會顯示緊接著的所有的信令過程。最后會彈出對話框提示“本號碼是空號，請掛機”。學(xué)生放下電話。 8、進行以上4種情況的實驗時，每一實驗結(jié)束后，結(jié)合實驗原理中的信令流程圖認(rèn)真分析信令流程并做相應(yīng)的記錄。 被叫實驗1、通過串行口將實驗箱和電腦連接，給實驗箱上電。將與實驗箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“GSM移動臺被叫”實驗圖標(biāo)，進入此實驗界面。 2、點擊“初始化”鍵，看到消息框中出現(xiàn)“初始化”完成。再點擊“開機”鍵，從而使移動臺處于開機狀態(tài)。 3、移動臺被叫實驗是同一個主叫移動臺配合進行的，在教師的協(xié)調(diào)下，確定作為主叫的實驗箱。 4、下面進行呼叫建立正常的實驗，主要觀察移動臺被叫的信令過程。 （1）等待主叫移動臺撥叫本實驗箱上的移動臺。（2）被叫MSC尋呼被叫移動臺結(jié)束后，被叫MSC與被叫移動臺之間的信令連接建立。過片刻，被叫實驗箱振鈴。（3）按動學(xué)生平臺上的“摘機”鍵并且佩戴實驗箱上的耳機作為電話聽筒。5、下面進行通話結(jié)束呼叫釋放的實驗。 （1）通話結(jié)束，被叫主動掛斷電話，觀察學(xué)生平臺上呼叫釋放的信令流程。 6、下面進行呼叫建立時被叫振鈴不應(yīng)答的實驗，觀察移動臺被叫的信令過程。 （1）等待主叫移動臺撥叫本實驗箱上的移動臺。（2）被叫MSC尋呼被叫移動臺結(jié)束后，被叫MSC與被叫移動臺之間的信令連接建立。7、進行以上三種情況的實驗時，每一實驗結(jié)束后，結(jié)合實驗原理中的信令流程圖認(rèn)真分析信令流程并做相應(yīng)的記錄。 六、信令流程主叫部分 被叫部分七、實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，以及分析、解決過程1、按照老師的要求，認(rèn)真連好四條連接線：電源線、串口線、電話線、耳機和麥克連接線。而且要注意，耳機和麥克不要接反。2、修改system文件，設(shè)置IP地址和本機號碼，填寫使用的交換機端口號。核對自己主機的IP地址是不是192.168.0.*。3、一開始進行實驗，卻沒有成功，原來是沒有進行初始化，犯了低級的錯誤。4、在做實驗的時候認(rèn)真做好每一步，認(rèn)真配置、串口的選擇等等，我們第二個成功進行呼叫，得到了優(yōu)。八、思考題和實驗心得思考題：1、實驗中，小交換機的作用是什么？如果配置文件的端口和實際連接端口不符，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？2、實驗中，若主叫無法呼叫被叫方，分析可能產(chǎn)生的原因?；卮穑?、交換機的作用是完成兩個MS之間的話音通信。在移動臺呼叫過程的實驗中，在主叫和被叫之間信令交互完成之后，交換設(shè)備完成兩個學(xué)生平臺之間話音的接續(xù)。用小交換機進行話音接續(xù)模擬了實際移動通信系用中話音信號在有線部分的傳輸。如果配置文件的端口和實際連接端口不符，那么主被叫之間無法進行通信。2、主叫無法呼叫被叫方，可能是因為被叫號碼無效，或者被叫關(guān)機等。實驗心得：實驗二：900M GSM手機實驗一、實驗?zāi)康?、 了解GSM模塊的基本功能 2、熟悉用AT命令控制GSM模塊進行語音通信的流程 3、掌握TEXT模式和PDU模式下的短信收發(fā)命令二、實驗儀器1、移動通信實驗箱 一臺；2、臺式計算機 一臺；3、GSM網(wǎng)絡(luò)有效SIM卡（自備） 一張三、實驗原理 本實驗主要圍繞如何用AT命令來控制SIM200 GSM模塊來實現(xiàn)語音通信和TEXT模式下的短消息發(fā)送AT+CREG?查詢網(wǎng)絡(luò)登錄狀態(tài)AT+CSQ查詢接收信號強度ATDT主叫撥號ATA被叫摘機ATH0主動掛機或終止電話呼叫AT+CCFC=,號碼模式呼叫轉(zhuǎn)移與控制AT+CLIP=0或1來電顯示與控制AT+CMGF=0或1設(shè)置短信工作模式AT+CMGD=刪除短信AT+CMGL=短信列表AT+CMGS四、實驗內(nèi)容 1、記錄下主叫和被叫情況下對應(yīng)的AT命令及其響應(yīng) 2、記錄TEXT模式下發(fā)送短消息、接收短消息、短消息列表、刪除短消息所對應(yīng)的命令和響應(yīng) 3、記錄AT命令設(shè)置來電、呼轉(zhuǎn)等功能的響應(yīng)五、實驗步驟1、通過串行口將實驗箱和電腦連接，給實驗箱上電。將與實驗箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“GSM終端”實驗圖標(biāo)，進入如下實驗界面。 2、在右邊的空白欄輸入接收短信的手機號碼（11位） 3、在短消息收發(fā)欄輸入要發(fā)送的短消息（如,Hello!）。 4、點擊發(fā)送短消息 5、10秒鐘后，查看對應(yīng)短信是否被手機收到。 6、在手機上向?qū)嶒炏浠貜?fù)短信，查看收到的消息內(nèi)容。 7、點擊右下邊的摘機圖標(biāo)，向另一臺手機撥號，看另一臺手機是否有來電顯示、振鈴。按掛機圖標(biāo)可以掛機。如果另一臺手機應(yīng)答摘機，通過耳機/麥克風(fēng)可以進行語音通話。 8、手機也可以向?qū)嶒炏浒l(fā)起電話呼叫，按右下邊的摘機圖標(biāo)就可以進行通話。 9、在左上邊的透明數(shù)據(jù)發(fā)送欄中，輸入AT命令，就可以通過AT命令直接控制短信收發(fā)、電話呼叫等過程；發(fā)AT命令時，必須選中“Tail”選項，代表AT命令的末尾必須添加回車符號。所發(fā)送的AT命令本報告的“實驗原理”部分。 實驗注意事項：1、目前短信實驗中，必須先做直接輸入短信內(nèi)容和號碼發(fā)送的實驗，AT命令后做，若先輸入AT命令，則直接發(fā)短信欄可能會出現(xiàn)邏輯問題（實驗箱自帶軟件的一個bug）。2、直接輸入短信的命令反映時間可能在幾秒到十幾秒。3、本實驗AT命令結(jié)尾的回車不用輸入，但需要選定命令框后面的Tail；4、短信發(fā)送內(nèi)容時依然選勾Tail，然后輸入1A，并選定命令框后面的Hex+Tail，點擊發(fā)送；5、AT命令發(fā)送短信時不建議選PDU模式（因不能直接輸入文本格式）；5、注意謹(jǐn)慎拆裝SIM卡，勿造成塑料卡脫落； 6、實驗結(jié)束后小心拔下各連接線，捆好，按照原先擺放，清理實驗臺。 六、實驗結(jié)果1、使用AT命令給老師發(fā)送短信2、讀短信3、呼叫轉(zhuǎn)移與撤銷呼叫轉(zhuǎn)移設(shè)置呼叫轉(zhuǎn)移 撤銷呼叫轉(zhuǎn)移七、實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，以及分析過程八、思考題和實驗心得思考題：1、使用AT命令設(shè)置呼叫轉(zhuǎn)移后，若不再取消，手機SIM卡是否一直保持該功能。2、AT命令撥打某手機電話時，若該手機關(guān)機、占線、無人接聽，返回值是否一樣？回答：1、 若不再取消，手機sim卡會一直保持呼叫轉(zhuǎn)移功能。2、若該手機關(guān)機、占線、無人接聽，返回值不一樣。實驗心得：實驗 三：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析一、實驗?zāi)康?、 熟悉網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析原理及分析軟件使用2、 分析Ethernet V2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定MAC層幀結(jié)構(gòu)，了解IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的MAC層幀結(jié)構(gòu)和TCP/IP的主要協(xié)議和協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)3、 分析ARP協(xié)議報文首部格式，掌握ARP協(xié)議工作原理；4、 分析IP報文格式；5、 了解ICMP協(xié)議的工作過程 二、實驗內(nèi)容1、通過對截獲幀進行分析，驗證MAC層幀結(jié)構(gòu)2、初步了解TCP/IP的主要協(xié)議和協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)3、 運行ping命令產(chǎn)生ARP解析過程，捕獲網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀4、對ARP、IP、ICMP網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)進行分析三、實驗原理局域網(wǎng)近年來快速以太網(wǎng)、吉比特以太網(wǎng)和10吉比特以太網(wǎng)的飛速發(fā)展，采用CSMA/CD接入方法的以太網(wǎng)已經(jīng)在局域網(wǎng)市場中占有絕對優(yōu)勢，以太網(wǎng)幾乎成為局域網(wǎng)的同義詞。常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn)，一種是DIXEthernet V2標(biāo)準(zhǔn)，另一種是IEEE的802.3標(biāo)準(zhǔn)。ARP協(xié)議時地址解析協(xié)議的簡稱，實際通信中，物理網(wǎng)絡(luò)采用硬件地址進行報文傳輸，IP地址不能被物理網(wǎng)絡(luò)所識別，所以必須建立兩種地址間的映射關(guān)系，這一過程稱為地址解析。用于將IP地址解析成硬件地址的協(xié)議就稱為ARP協(xié)議。IP協(xié)議是一種無連接、點對點的數(shù)據(jù)報傳送協(xié)議，位于網(wǎng)絡(luò)層，且能將來自底層的不同物理網(wǎng)絡(luò)幀統(tǒng)一為IP數(shù)據(jù)報提供給傳輸層使用。ICMP是因特網(wǎng)控制報文協(xié)議的縮寫，允許路由器或主機報告差錯情況和提供有關(guān)信息，用以調(diào)試和監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)中，ICMP報文將作為IP層數(shù)據(jù)報的數(shù)據(jù)，封裝在IP數(shù)據(jù)報中進行傳輸。Ping 是Windows系列自帶的一個可執(zhí)行命令。利用它可以檢查網(wǎng)絡(luò)是否能夠連通，用好它可以很好地幫助我們分析判定網(wǎng)絡(luò)故障。應(yīng)用格式：Ping IP地址。該命令還可以加許多參數(shù)使用，具體是鍵入Ping按回車即可看到詳細說明。Ping的基本原理：向目標(biāo)主機發(fā)送一個ICMP回聲請求消息給目的地并報告是否收到所希望的ICMP回聲應(yīng)答。四、實驗結(jié)果1、鏈路層幀格式分析從圖中可以看出，我們截獲的一個從ip 58.68.245.123發(fā)到ip 219.242.115.225的TCP包。其中，第一、第二字段的六個字節(jié)分別為目的地址、源地址；第三字段類別字段，為兩個字節(jié)，由圖我們可以看出類型為IP；第四字段為IP字段；第五字段為TCP字段。幀結(jié)構(gòu)為分析可知：目的地址源地址類型：08 002、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議分析先ping一下另一個小組的IP，并進行用指令host +本機IP（192.168.0.81）進行過濾抓包得到如下結(jié)果：用“host+本機ip（192.168.0.81）”命令設(shè)置為僅本機ip地址，得到的數(shù)據(jù)包：ARP報文分析當(dāng)封裝的ARP報文在以太網(wǎng)上傳輸時，硬件類型字段賦值為0x0001，標(biāo)識硬件為以太網(wǎng)硬件；協(xié)議類型字段賦值為0x0800，標(biāo)識上次協(xié)議為IP協(xié)議；由于以太網(wǎng)的MAC地址為48比特位，IP地址為32比特位，則硬件地址長度字段賦值為6，協(xié)議地址長度字段賦值為4；選項字段標(biāo)識ARP報文的類型，當(dāng)為請求報文時，賦值為0x0001，當(dāng)為回答報文時，賦值為0x0002。ICMP分析ICMP報文共有類型、代碼和校驗和3個字段。接下來的4個字節(jié)內(nèi)容與ICMP報文的類型有關(guān)。ICMP請求的校驗和為0x265c，標(biāo)識0x0200，序列號為0x2500，數(shù)據(jù)部分為32比特；應(yīng)答的校驗和為0x2a5c，標(biāo)識0x0200，序列號為0x2500，數(shù)據(jù)部分為32比特。四、實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題，以及分析過程本次實驗比較順利，但也出現(xiàn)了一些問題。一開始抓包，很多雜亂的數(shù)據(jù)影響正常數(shù)據(jù)的分析，分析后才發(fā)現(xiàn)，沒有進行老師說的過濾，于是用host+本機IP進行過濾，順利得出理想的數(shù)據(jù)。還有就是由于準(zhǔn)備不充分，導(dǎo)致老師提出的搶答性問題都沒及時回答，沒有獲得優(yōu)的資格。在實驗之前應(yīng)好好準(zhǔn)備好好預(yù)習(xí)，這樣才能做到最好。五、思考題和實驗心得思考題：1、 挑選捕獲的一個數(shù)據(jù)包，寫出該包中Ethernet幀的結(jié)構(gòu)以及各項信息的含義；2、 挑選捕獲的一組ARP數(shù)據(jù)包，畫出以太網(wǎng)上ARP請求/應(yīng)答的幀格式以及各項信息數(shù)值；3、 捕獲數(shù)據(jù)包的封裝協(xié)議層次依次有哪些？4、 當(dāng)ping一個局域網(wǎng)中不存在的機器時，會捕捉到什么樣的數(shù)據(jù)包？5、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，說明ARP地址解析的工作過程。6、 實驗步驟六的目的是什么？7、 若兩臺主機不在一個網(wǎng)段內(nèi)，ping命令執(zhí)行后捕獲的數(shù)據(jù)包有何不同？回答：1、 （以ARP請求數(shù)據(jù)包為例）第一、二字段分別是目的地址和源地址字段，長度是6字節(jié)，信息為：目的地址是局域網(wǎng)內(nèi)所有的mac地址，源地址為realteks_05:26:56。第三字段是類型字段，信息是ARP類型。第四字段是數(shù)據(jù)字段，即ARP協(xié)議內(nèi)容。第五個字段是幀校驗序列FCS。2、 請求ARP數(shù)據(jù)包格式：硬件類型（以太網(wǎng)）、協(xié)議類型（IP）、硬件