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PHS短信技術(shù)原理及分析

李文斌　 2007/02/05

　　 短信是PHS主要增值業(yè)務(wù)之一，越來越得到廣大PHS用戶的認(rèn)同和喜愛，在市場上呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。

　　 但PHS短信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，也給PHS網(wǎng)絡(luò)帶來了一些新的問題，給電信公司維護(hù)工作提出了新的要求。下文將描述PHS短信的完整流程，包括空中接口信令流程、網(wǎng)絡(luò)側(cè)組網(wǎng)情況及協(xié)議流程，簡要分析短信對(duì)PHS無線側(cè)的影響，并與GSM短信進(jìn)行對(duì)比。

1、PHS短信空中接口信令流程

　　PHS短信的發(fā)送、接收是基于語音控制流程(Call Control，CC)及其消息體實(shí)現(xiàn)的。主要通過CC SETUP，CC DISConnect，CC ALERTing消息的UUI(User to User Information)單元來完成。

　　1.1　短信的發(fā)送

　　PHS短信的發(fā)送是通過CC SETUP和CC DISConnect消息來實(shí)現(xiàn)。

　　在CC Setup消息中，發(fā)送、接收號(hào)碼分別放置在Calling Party Number和Called Party Number中，短信的相關(guān)內(nèi)容在UUI中。短信發(fā)送模式設(shè)置為應(yīng)答模式，即要求系統(tǒng)給出回應(yīng)。

　　在鑒權(quán)過程結(jié)束后，發(fā)送方等待系統(tǒng)的CC Disconnect消息，并根據(jù)其Cause Value和回應(yīng)UUI判斷消息發(fā)送是否成功。如果在主叫鑒權(quán)過程前收到CC Disconnect消息，則認(rèn)為發(fā)送短信失�。蝗绻鸆C Disconnect消息中不包含UUI應(yīng)答消息或UUI不符合要求時(shí)，也認(rèn)為發(fā)送短信失敗。

　　1.2　短信的接收

　　短信的接收是通過CC Setup和CC Alerting消息來實(shí)現(xiàn)。

　　系統(tǒng)發(fā)到手機(jī)的短信附在CC Setup的UUI信息中，同樣設(shè)置為應(yīng)答模式，即要求PS在回應(yīng)的CC A1erting中需要附帶短信的應(yīng)答信息。手機(jī)在CC Alerting中發(fā)出應(yīng)答之后，等待系統(tǒng)發(fā)出的CC Disconnect。在收到的CC Disconnect中，如果Cause Value為正常的原因值(0x90和0x9F)，則認(rèn)為短信接收成功。

　　1.3　UUI單元格式

　　(1)發(fā)送UUI單元格式

　　表l為發(fā)送UUI格式，即CC Setup中的UUI格式。根據(jù)不同的編碼類型，發(fā)送短信有不同的長度限制。ASCII短信，UUI第12個(gè)字節(jié)到第131個(gè)字節(jié)為短信的內(nèi)容，最大長度可以為120個(gè)字節(jié)。中文短信，采用GB2312編碼，短信內(nèi)容前4個(gè)字節(jié)固定為80H，91H，00H，ODH；UUI第16個(gè)字節(jié)到131個(gè)字節(jié)才為短信內(nèi)容，最大內(nèi)容長度為116個(gè)字節(jié)，即58個(gè)漢字。

表1　發(fā)送UUl格式

  1. UUI單元標(biāo)識(shí)符(7EH)

  2. UUI單元的長度

  3. 協(xié)議標(biāo)識(shí)符(43H)

  4. 應(yīng)用標(biāo)識(shí)字節(jié)數(shù)(O1H)

  5. 短消息業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)(04H)

  6. 兼容性操作指示(81H)

  7. 應(yīng)用數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)(7EH)

  8. 數(shù)據(jù)內(nèi)容長度

  9. 應(yīng)答指示(01為應(yīng)答模式，00為非應(yīng)答模式)

  10. 編碼類型(00為ASCII編碼，01為GB2312編碼)

  11. 保留為O

  12. 短信內(nèi)容
131 短信內(nèi)容

　　(2)回應(yīng)UUI格式

　　表2為回應(yīng)UUI格式，即CC DISConnet或CC Alerting消息中的UUI格式。當(dāng)回應(yīng)UUI第9字節(jié)為80H時(shí)，表示正確應(yīng)答，此時(shí)無后續(xù)字節(jié)，UUI長度為9字節(jié)；當(dāng)回應(yīng)UUI第9字節(jié)為8lH時(shí)，表示錯(cuò)誤，后續(xù)字節(jié)表示錯(cuò)誤原因。

　　以上的空中接口信令流程及參數(shù)可以通過PHS35C進(jìn)行測(cè)試和檢查。

表2　回應(yīng)UUI格式

BYTE 內(nèi)　容
  1. UUI單元標(biāo)識(shí)符(7EH)

  2. UUI單元的長度

  3. 協(xié)議標(biāo)識(shí)符(43H)

  4. 應(yīng)用標(biāo)識(shí)字節(jié)數(shù)(01H)

  5. 短消息業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)(04H)

  6. 兼容性操作指示(8lH)

  7. 應(yīng)用數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)(7EH)

  8. 數(shù)據(jù)內(nèi)容長度

  9. ACK為正確應(yīng)答(80H)NACK為不正確應(yīng)答(81H)

  10. 編碼類型(00為ASCII編碼，01為GB2312編碼)

  11. 保留為0

  12. 不正確應(yīng)答原因表示
131 不正確應(yīng)答原因表示

2、短信網(wǎng)絡(luò)側(cè)組網(wǎng)及協(xié)議流程

　　2.1　PHS短信網(wǎng)絡(luò)側(cè)組網(wǎng)情況

　　短信由PS發(fā)送至CS后，被轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的PHS SMC(短信中心)，SMC實(shí)現(xiàn)短信的接收、存儲(chǔ)、提交、轉(zhuǎn)發(fā)、重試轉(zhuǎn)發(fā)、短消息實(shí)體接入控制等功能，各省內(nèi)根據(jù)PHS機(jī)型可能設(shè)置存在UT、中興、朗訊3種PHS SMC。各省設(shè)有1個(gè)短信二級(jí)網(wǎng)關(guān)LSMG(Low Short Message Gateway)；全國在上海、廣州設(shè)置有兩個(gè)短信一級(jí)網(wǎng)關(guān)HSMG(High Short Message Gateway)。短信二級(jí)網(wǎng)關(guān)提供省內(nèi)不同SMC之間的互通、地方性SP的接入及與中國移動(dòng)、中國聯(lián)通短信網(wǎng)關(guān)的互通。短信一級(jí)網(wǎng)關(guān)提供不同省短信二級(jí)網(wǎng)關(guān)的互通、全國性SP接入及與北方網(wǎng)通短信網(wǎng)關(guān)的互通。

　　中國電信短信網(wǎng)關(guān)采用全覆蓋的組網(wǎng)方式，即兩個(gè)一級(jí)網(wǎng)關(guān)全覆蓋所有二級(jí)網(wǎng)關(guān)，兩個(gè)一級(jí)網(wǎng)關(guān)互為備用的組網(wǎng)方式。由二級(jí)網(wǎng)關(guān)上行短信發(fā)送至其主覆蓋區(qū)歸屬的一級(jí)網(wǎng)關(guān)，由一級(jí)網(wǎng)關(guān)下行短信直接發(fā)送到目的省的二級(jí)網(wǎng)關(guān)。

　　目前，中國電信PHS短信已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)，也已經(jīng)和中國網(wǎng)通PHS短信實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)，與中國移動(dòng)、中國聯(lián)通手機(jī)用戶的短信互通也將在近期實(shí)現(xiàn)。

　　2.2　短信網(wǎng)絡(luò)側(cè)協(xié)議流程

　　SMC使用SMPP 3.3以上協(xié)議，LSMG、HSMG使用SMGP協(xié)議。

　　下面以某省用戶PS1發(fā)送短信至外省用戶PS2為例，簡要描述短信網(wǎng)絡(luò)側(cè)協(xié)議流程，整個(gè)流程可以分為短信發(fā)送和回執(zhí)返回兩部分。

　　(1)短信的發(fā)送

　　用戶PS1將短信發(fā)送至短信中心SMC1，SMC1判斷短信目的路由后，發(fā)送smpp_deliver數(shù)據(jù)包至LSMG1，LSMG1收到smpp_deliver數(shù)據(jù)包并確認(rèn)有效后，返回smpp deliver_resp包給SMC1。

　　LSMG1判斷短信目的路由后，發(fā)送smgp_forward數(shù)據(jù)包至其歸屬HSMG，HSMG收到smgp_forward數(shù)據(jù)包并確認(rèn)有效后，返回smgp_forward_resp數(shù)據(jù)包給LSMG1。

　　HSMG判斷短信目的路由，發(fā)送smgp_forward數(shù)據(jù)包至LSMG2，LSMG2收到smgp_forward數(shù)據(jù)包確認(rèn)有效后，返回Smgp_forward_resp數(shù)據(jù)包給HSMG。

　　LSMG2判斷短信目的路由，通過smpp_submit數(shù)據(jù)包發(fā)送給PS2歸屬SMC2，SMC2收到smpp_submit數(shù)據(jù)包并確認(rèn)有效后，返回smpp submit_resp數(shù)據(jù)包給LSMG2。

　　(2)回執(zhí)的返回

　　SMC2(使用適當(dāng)?shù)闹匕l(fā)機(jī)制)成功下發(fā)短信至用戶PS2(超時(shí)失敗)后，發(fā)送狀態(tài)報(bào)告回執(zhí)到LSMG2。經(jīng)由發(fā)送時(shí)逆向的路由返回，回執(zhí)經(jīng)LSMG2，HSMG，LSMG1返回到SMC1，即圖4中的(⑤⑥⑦⑧)�；貓�(zhí)返回與短信發(fā)送使用相同的協(xié)議和流程，只是在協(xié)議字段中有專門的回執(zhí)標(biāo)識(shí)，以便短信中心和短信網(wǎng)關(guān)正確區(qū)分是短信發(fā)送還是回執(zhí)返回。

　　短信中心或短信網(wǎng)關(guān)保持發(fā)送短信與其回執(zhí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。LSMG1在收到短信成功發(fā)送回執(zhí)后，對(duì)用戶進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

　　網(wǎng)絡(luò)側(cè)協(xié)議流程可以用QSZ07短信測(cè)試儀進(jìn)行分析。

3、PHS短信對(duì)無線側(cè)指標(biāo)的影響

　　目前，PHS短信已經(jīng)有相當(dāng)大的業(yè)務(wù)量。以我省某分公司為例，其全天PHS普通電話試呼次數(shù)為3752627次、短信起呼次數(shù)179361次、短信終呼次數(shù)為607703次；從呼叫次數(shù)比例來看，PHS短信業(yè)務(wù)占整個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)總量的比例為17.33%。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況不好的情況下，系統(tǒng)還會(huì)產(chǎn)生大量的盲區(qū)呼叫短信。SP或短信人工臺(tái)在做短信群發(fā)時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量的短信業(yè)務(wù)。

　　PHS短信空中接口流程與語音呼叫類似，需要占用尋呼信道和TCH信道。PHS短信的高業(yè)務(wù)量會(huì)大大增加尋呼信道和TCH信道的負(fù)荷，對(duì)PHS網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)指標(biāo)造成明顯的影響。例如，某電信公司春節(jié)向用戶群發(fā)祝福短信，造成來話滲透率20%以上的下降。隨著PHS短信用戶的增加，提供短信增值業(yè)務(wù)的SP數(shù)量、內(nèi)容不斷增加，特別是在與中國移動(dòng)、中國聯(lián)通手機(jī)短信互通之后，PHS短信的業(yè)務(wù)量將會(huì)大幅度提升，對(duì)此，可以在短信網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過簡單的擴(kuò)容來滿足需求，但對(duì)PHS網(wǎng)絡(luò)無線側(cè)的影響，還需要電信公司在維護(hù)工作中進(jìn)一步分析和應(yīng)對(duì)。

4、PHS短信與GSM短信的差異

　　(1)空中接口采用不同的信令方式

　　GSM短信在SDCCH或SACCH信道上傳遞。若用戶處于待機(jī)狀態(tài)，TCH信道未分配，則短信在SDCCH上傳遞；若用戶處于通話狀態(tài)，TCH信道已經(jīng)分配，則短信在SACCH上傳遞。GSM短信與語音是并行的業(yè)務(wù)，用戶在通話過程中可以收發(fā)短信。

　　PHS短信附加在CC SETUP等消息中的UUI部分上傳遞。用戶在待機(jī)狀態(tài)才能收發(fā)短信。

　　(2)短信長度不同

　　GSM短信長度為140個(gè)8位組，英文字符采用7字節(jié)編碼，可以傳遞160個(gè)字符；漢字采用UCS2編碼，可以傳遞70個(gè)漢字。

　　PHS短信采用UUI單元格式，采用ASCII編碼方式時(shí)，傳遞120個(gè)字符；漢字采用GB2312編碼，可以傳遞58個(gè)漢字。

　　GSM短信和PHS短信長度不同會(huì)給短信互聯(lián)互通帶來一些困難。一條GSM短信可能需要經(jīng)過拆分才能傳送至PHS用戶，在短信互聯(lián)互通中的計(jì)費(fèi)方面也需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而給用戶使用帶來一定程度的不便。

　　(3)計(jì)費(fèi)方式不同

　　GSM用戶只要將短信從手機(jī)成功發(fā)送至短信中心系統(tǒng)就對(duì)用戶扣費(fèi)，不理會(huì)短信是否成功送達(dá)接收方，短信扣費(fèi)實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

　　PHS短信在用戶成功將短信上發(fā)至短信中心后并不立即對(duì)用戶計(jì)費(fèi)，而是要等到接收方成功接收短信，發(fā)送方短信中心或短信網(wǎng)關(guān)收到短信發(fā)送成功回執(zhí)后才對(duì)用戶計(jì)費(fèi)。由于PHS短信只有在用戶待機(jī)狀態(tài)才能收發(fā)以及PHS網(wǎng)絡(luò)覆蓋等方面的原因，接收方PS可能不能立即成功接收短信，PHS SMC需要采用適當(dāng)?shù)那鞍l(fā)機(jī)制，如用戶忙采用1min、3min、10min等重發(fā)機(jī)制，用戶不在服務(wù)區(qū)采用1h、3h等重發(fā)機(jī)制。短信最多保留48h，48h后仍然不能成功下發(fā)就回送失敗狀態(tài)回執(zhí)。所以，PHS短信扣費(fèi)是準(zhǔn)實(shí)時(shí)的，有可能出現(xiàn)48h的滯后。

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