PHS短信技术原理及分析

    作者：李文斌

    短信是PHS主要增值业务之一，越来越得到广大PHS用户的认同和喜爱，在市场上呈现出良好的发展趋势。

    但PHS短信业务的快速发展，也给PHS网络带来了一些新的问题，给电信公司维护工作提出了新的要求。下文将描述PHS短信的完整流程，包括空中接口信令流程、网络侧组网情况及协议流程，简要分析短信对PHS无线侧的影响，并与GSM短信进行对比。

    1、PHS短信空中接口信令流程

    PHS短信的发送、接收是基于语音控制流程(CallControl，CC)及其消息体实现的。主要通过CCSETUP，CCDISConnect，CC ALERTing消息的UUI(User to User Information)单元来完成。

    1.1短信的发送

    PHS短信的发送是通过CCSETUP和CCDISConnect消息来实现。

    在CCSetup消息中，发送、接收号码分别放置在CallingPartyNumber和Called Party Number中，短信的相关内容在UUI中。短信发送模式设置为应答模式，即要求系统给出回应。

    在鉴权过程结束后，发送方等待系统的CCDisconnect消息，并根据其CauseValue和回应UUI判定消息发送是否成功。假如在主叫鉴权过程前收到CCDisconnect消息，则认为发送短信失败；假如CC Disconnect消息中不包含UUI应答消息或UUI不符合要求时，也认为发送短信失败。

    1.2短信的接收

    短信的接收是通过CCSetup和CCAlerting消息来实现。

    系统发到手机的短信附在CCSetup的UUI信息中，同样设置为应答模式，即要求PS在回应的CCA1erting中需要附带短信的应答信息。手机在CCAlerting中发出应答之后，等待系统发出的CC Disconnect。在收到的CC Disconnect中，假如Cause Value为正常的原因值(0x90和0x9F)，则认为短信接收成功。

    1.3UUI单元格式

    (1)发送UUI单元格式

    表l为发送UUI格式，即CCSetup中的UUI格式。根据不同的编码类型，发送短信有不同的长度限制。ASCII短信，UUI第12个字节到第131个字节为短信的内容，最大长度可以为120个字节。中文短信，采用GB2312编码，短信内容前4个字节固定为80H，91H，00H，ODH；UUI第16个字节到131个字节才为短信内容，最大内容长度为116个字节，即58个汉字。

    表1发送UUl格式

    1UUI单元标识符(7EH)

    2UUI单元的长度

    3协议标识符(43H)

    4应用标识字节数(O1H)

    5短消息业务标识(04H)

    6兼容性操作指示(81H)

    7应用数据标识(7EH)

    8数据内容长度

    9应答指示(01为应答模式，00为非应答模式)

    10编码类型(00为ASCII编码，01为GB2312编码)

    11保留为O

    12短信内容

    …

    …

    131短信内容

    (2)回应UUI格式

    表2为回应UUI格式，即CCDISConnet或CCAlerting消息中的UUI格式。当回应UUI第9字节为80H时，表示正确应答，此时无后续字节，UUI长度为9字节；当回应UUI第9字节为8lH时，表示错误，后续字节表示错误原因。

    以上的空中接口信令流程及参数可以通过PHS35C进行测试和检查。

    表2回应UUI格式

    BYTE内容

    lUUI单元标识符(7EH)

    2UUI单元的长度

    3协议标识符(43H)

    4应用标识字节数(01H)

    5短消息业务标识(04H)

    6兼容性操作指示(8lH)

    7应用数据标识(7EH)

    8数据内容长度

    9ACK为正确应答(80H)NACK为不正确应答(81H)

    10编码类型(00为ASCII编码，01为GB2312编码)

    1l保留为0

    12不正确应答原因表示

    …

    …

    131不正确应答原因表示

    2、短信网络侧组网及协议流程

    2.1PHS短信网络侧组网情况

    短信由PS发送至CS后，被转发至相应的PHSSMC(短信中心)，SMC实现短信的接收、存储、提交、转发、重试转发、短消息实体接入控制等功能，各省内根据PHS机型可能设置存在UT、中兴、朗讯3种PHSSMC。各省设有1个短信二级网关LSMG(LowShort Message Gateway)；全国在上海、广州设置有两个短信一级网关HSMG(High Short Message Gateway)。短信二级网关提供省内不同SMC之间的互通、地方性SP的接入及与中国移动、中国联通短信网关的互通。短信一级网关提供不同省短信二级网关的互通、全国性SP接入及与北方网通短信网关的互通。

    中国电信短信网关采用全覆盖的组网方式，即两个一级网关全覆盖所有二级网关，两个一级网关互为备用的组网方式。由二级网关上行短信发送至其主覆盖区归属的一级网关，由一级网关下行短信直接发送到目的省的二级网关。

    目前，中国电信PHS短信已经实现了全国联网，也已经和中国网通PHS短信实现了互联，与中国移动、中国联通手机用户的短信互通也将在近期实现。

    2.2短信网络侧协议流程

    SMC使用SMPP3.3以上协议，LSMG、HSMG使用SMGP协议。

    下面以某省用户PS1发送短信至外省用户PS2为例，简要描述短信网络侧协议流程，整个流程可以分为短信发送和回执返回两部分。

    (1)短信的发送

    用户PS1将短信发送至短信中心SMC1，SMC1判定短信目的路由后，发送smpp_deliver数据包至LSMG1，LSMG1收到smpp_deliver数据包并确认有效后，返回smppdeliver_resp包给SMC1。

    LSMG1判定短信目的路由后，发送smgp_forward数据包至其归属HSMG，HSMG收到smgp_forward数据包并确认有效后，返回smgp_forward_resp数据包给LSMG1。

    HSMG判定短信目的路由，发送smgp_forward数据包至LSMG2，LSMG2收到smgp_forward数据包确认有效后，返回Smgp_forward_resp数据包给HSMG。

    LSMG2判定短信目的路由，通过smpp_submit数据包发送给PS2归属SMC2，SMC2收到smpp_submit数据包并确认有效后，返回smppsubmit_resp数据包给LSMG2。

    (2)回执的返回

    SMC2(使用适当的重发机制)成功下发短信至用户PS2(超时失败)后，发送状态报告回执到LSMG2。经由发送时逆向的路由返回，回执经LSMG2，HSMG，LSMG1返回到SMC1，即图4中的(⑤⑥⑦⑧)。回执返回与短信发送使用相同的协议和流程，只是在协议字段中有专门的回执标识，以便短信中心和短信网关正确区分是短信发送还是回执返回。

    短信中心或短信网关保持发送短信与其回执的对应关系。LSMG1在收到短信成功发送回执后，对用户进行计费。

    网络侧协议流程可以用QSZ07短信测试仪进行分析。

    3、PHS短信对无线侧指标的影响

    目前，PHS短信已经有相当大的业务量。以我省某分公司为例，其全天PHS普通电话试呼次数为3752627次、短信起呼次数179361次、短信终呼次数为607703次；从呼叫次数比例来看，PHS短信业务占整个网络业务总量的比例为17.33%。在网络覆盖情况不好的情况下，系统还会产生大量的盲区呼叫短信。SP或短信人工台在做短信群发时，也会产生大量的短信业务。

    PHS短信空中接口流程与语音呼叫类似，需要占用寻呼信道和TCH信道。PHS短信的高业务量会大大增加寻呼信道和TCH信道的负荷，对PHS网络无线侧指标造成明显的影响。例如，某电信公司春节向用户群发祝福短信，造成来话渗透率20%以上的下降。随着PHS短信用户的增加，提供短信增值业务的SP数量、内容不断增加，非凡是在与中国移动、中国联通手机短信互通之后，PHS短信的业务量将会大幅度提升，对此，可以在短信网络侧通过简单的扩容来满足需求，但对PHS网络无线侧的影响，还需要电信公司在维护工作中进一步分析和应对。

    4、PHS短信与GSM短信的差异

    (1)空中接口采用不同的信令方式

    GSM短信在SDCCH或SACCH信道上传递。若用户处于待机状态，TCH信道未分配，则短信在SDCCH上传递；若用户处于通话状态，TCH信道已经分配，则短信在SACCH上传递。GSM短信与语音是并行的业务，用户在通话过程中可以收发短信。

    PHS短信附加在CCSETUP等消息中的UUI部分上传递。用户在待机状态才能收发短信。

    (2)短信长度不同

    GSM短信长度为140个8位组，英文字符采用7字节编码，可以传递160个字符；汉字采用UCS2编码，可以传递70个汉字。

    PHS短信采用UUI单元格式，采用ASCII编码方式时，传递120个字符；汉字采用GB2312编码，可以传递58个汉字。

    GSM短信和PHS短信长度不同会给短信互联互通带来一些困难。一条GSM短信可能需要经过拆分才能传送至PHS用户，在短信互联互通中的计费方面也需要进行适当的调整，从而给用户使用带来一定程度的不便。

    (3)计费方式不同

    GSM用户只要将短信从手机成功发送至短信中心系统就对用户扣费，不理会短信是否成功送达接收方，短信扣费实时性强。

    PHS短信在用户成功将短信上发至短信中心后并不立即对用户计费，而是要等到接收方成功接收短信，发送方短信中心或短信网关收到短信发送成功回执后才对用户计费。由于PHS短信只有在用户待机状态才能收发以及PHS网络覆盖等方面的原因，接收方PS可能不能立即成功接收短信，PHSSMC需要采用适当的前发机制，如用户忙采用1min、3min、10min等重发机制，用户不在服务区采用1h、3h等重发机制。短信最多保留48h，48h后仍然不能成功下发就回送失败状态回执。所以，PHS短信扣费是准实时的，有可能出现48h的滞后。