淺析PHS短信技術原理及分析

 　　
　　短信是PHS主要增值業(yè)務之一，越來越得到廣大PHS用戶的認同和喜愛，在市場上呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。但PHS短信業(yè)務的快速發(fā)展，也給PHS網(wǎng)絡帶來了一些新的問題，給電信公司維護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)絡側組網(wǎng)情況及協(xié)議流程，簡要分析短信對PHS無線側的影響，并與GSM短信進行對比。

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消息來實現(xiàn)。

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

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

系統(tǒng)發(fā)到手機的短信附在CC Setup的UUI信息中，同樣設置為應答模式，即要求PS在回應的CC A1erting中需要附帶短信的應答信息。手機在CC Alerting中發(fā)出應答之后，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個字節(jié)到第131個字節(jié)為短信的內(nèi)容，最大長度可以為120個字節(jié)。中文短信，采用GB2312編碼，短信內(nèi)容前4個字節(jié)固定為80H，91H，00H，ODH；UUI第16個字節(jié)到131個字節(jié)才為短信內(nèi)容，最大內(nèi)容長度為116個字節(jié)，即58個漢字。

表1　發(fā)送UUl格式
1 UUI單元標識符(7EH)

2 UUI單元的長度

3 協(xié)議標識符(43H)

4 應用標識字節(jié)數(shù)(O1H)

5 短消息業(yè)務標識(04H)

6 兼容性操作指示(81H)

7 應用數(shù)據(jù)標識(7EH)

8 數(shù)據(jù)內(nèi)容長度

9 應答指示(01為應答模式，00為非應答模式)

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UUI格式

表2為回應UUI格式，即CC DISConnet或CC Alerting消息中的UUI格式。當回應UUI第9字節(jié)為80H時，表示正確應答，此時無后續(xù)字節(jié)，UUI長度為9字節(jié)；當回應UUI第9字節(jié)為8lH時，表示錯誤，后續(xù)字節(jié)表示錯誤原因。

以上的空中接口信令流程及參數(shù)可以通過PHS35C進行測試和檢查。

表2　回應UUI格式

BYTE 內(nèi)　容

l　 UUI單元標識符(7EH)

2　 UUI單元的長度

3　 協(xié)議標識符(43H)

4　 應用標識字節(jié)數(shù)(01H)

5　 短消息業(yè)務標識(04H)

6　 兼容性操作指示(8lH)

7　 應用數(shù)據(jù)標識(7EH)

8　 數(shù)據(jù)內(nèi)容長度

9　 ACK為正確應答(80H)NACK為不正確應答(81H)

10　編碼類型(00為ASCII編碼，01為GB2312編碼)

1l 保留為0

12 不正確應答原因表示

…
…

131 不正確應答原因表示

2、短信網(wǎng)絡側組網(wǎng)及協(xié)議流程

2.1　PHS短信網(wǎng)絡側組網(wǎng)情況

短信由PS發(fā)送至CS后，被轉發(fā)至相應的PHS SMC(短信中心)，SMC實現(xiàn)短信的接收、存儲、提交、轉發(fā)、重試轉發(fā)、短消息實體接入控制等功能，各省內(nèi)根據(jù)PHS機型可能設置存在UT、中興、朗訊3種PHS SMC。各省設有1個短信二級網(wǎng)關LSMG(Low Short Message Gateway)；全國在上海、廣州設置有兩個短信一級網(wǎng)關HSMG(High Short Message Gateway)。短信二級網(wǎng)關提供省內(nèi)不同SMC之間的互通、地方性SP的接入及與中國移動、中國聯(lián)通短信網(wǎng)關的互通。短信一級網(wǎng)關提供不同省短信二級網(wǎng)關的互通、全國性SP接入及與北方網(wǎng)通短信網(wǎng)關的互通。

中國電信短信網(wǎng)關采用全覆蓋的組網(wǎng)方式，即兩個一級網(wǎng)關全覆蓋所有二級網(wǎng)關，兩個一級網(wǎng)關互為備用的組網(wǎng)方式。由二級網(wǎng)關上行短信發(fā)送至其主覆蓋區(qū)歸屬的一級網(wǎng)關，由一級網(wǎng)關下行短信直接發(fā)送到目的省的二級網(wǎng)關。

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

2.2　短信網(wǎng)絡側協(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)絡側協(xié)議流程，整個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?shù)闹匕l(fā)機制)成功下發(fā)短信至用戶PS2(超時失敗)后，發(fā)送狀態(tài)報告回執(zhí)到LSMG2。經(jīng)由發(fā)送時逆向的路由返回，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)標識，以便短信中心和短信網(wǎng)關正確區(qū)分是短信發(fā)送還是回執(zhí)返回。

短信中心或短信網(wǎng)關保持發(fā)送短信與其回執(zhí)的對應關系。LSMG1在收到短信成功發(fā)送回執(zhí)后，對用戶進行計費。

網(wǎng)絡側協(xié)議流程可以用QSZ07短信測試儀進行分析。

3、PHS短信對無線側指標的影響

目前，PHS短信已經(jīng)有相當大的業(yè)務量。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)務占整個網(wǎng)絡業(yè)務總量的比例為17.33%。在網(wǎng)絡覆蓋情況不好的情況下，系統(tǒng)還會產(chǎn)生大量的盲區(qū)呼叫短信。SP或短信人工臺在做短信群發(fā)時，也會產(chǎn)生大量的短信業(yè)務。

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)務量會大大增加尋呼信道和TCH信道的負荷，對PHS網(wǎng)絡無線側指標造成明顯的影響。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)務的SP數(shù)量、內(nèi)容不斷增加，特別是在與中國移動、中國聯(lián)通手機短信互通之后，PHS短信的業(yè)務量將會大幅度提升，對此，可以在短信網(wǎng)絡側通過簡單的擴容來滿足需求，但對PHS網(wǎng)絡無線側的影響，還需要電信公司在維護工作中進一步分析和應對。

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，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8位組，英文字符采用7字節(jié)編碼，可以傳遞160個字符；漢字采用UCS2編碼，可以傳遞70個漢字。

PHS短信采用UUI單元格式，采用ASCII編碼方式時，傳遞120個字符；漢字采用GB2312編碼，可以傳遞58個漢字。

GSM短信和PHS短信長度不同會給短信互聯(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)互通中的計費方面也需要進行適當?shù)恼{(diào)整，從而給用戶使用帶來一定程度的不便。

(3)計費方式不同

GSM用戶只要將短信從手機成功發(fā)送至短信中心系統(tǒng)就對用戶扣費，不理會短信是否成功送達接收方，短信扣費實時性強。

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用戶計費，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)關收到短信發(fā)送成功回執(zhí)后才對用戶計費。由于PHS短信只有在用戶待機狀態(tài)才能收發(fā)以及PHS網(wǎng)絡覆蓋等方面的原因，接收方PS可能不能立即成功接收短信，PHS SMC需要采用適當?shù)那鞍l(fā)機制，如用戶忙采用1min、3min、10min等重發(fā)機制，用戶不在服務區(qū)采用1h、3h等重發(fā)機制。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短信扣費是準實時的，有可能出現(xiàn)48h的滯后。