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PHS短信技术原理及分析
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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(Call Control，CC)及其消息体实现的。主要通过CC SETUP，CC DISConnect，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CC SETUP和CC DISConnect消息来实现。
在CC Setup消息中，发送、接收号码分别放置在Calling Party Number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CC Disconnect消息，并根据其Cause Value和回应UUI判断消息发送是否成功。如果在主叫鉴权过程前收到CC Disconnect消息，则认为发送短信失败；如果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CC Setup和CC Alerting消息来实现。
系统发到手机的短信附在CC Setup的UUI信息中，同样设置为应答模式，即要求PS在回应的CC A1erting中需要附带短信的应答信息。手机在CC Alerting中发出应答之后，等待系统发出的CC Disconnect。在收到的CC Disconnect中，如果Cause Value为正常的原因值(0x90和0x9F)，则认为短信接收成功。
1.3 UUI单元格式
(1)发送UUI单元格式
表l为发送UUI格式，即CC Setup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
1 UUI单元标识符(7EH)
2 UUI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CC DISConnet或CC Alerting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
l UUI单元标识符(7EH)
2 UUI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
9 ACK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
2.1 PHS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PHS SMC(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PHS SMC。各省设有1个短信二级网关LSMG(Low Short 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SMPP 3.3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判断短信目的路由后，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smpp deliver_resp包给SMC1。
LSMG1判断短信目的路由后，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判断短信目的路由，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判断短信目的路由，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smpp submit_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，特别是在与中国移动、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CC SETUP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，PHS SMC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。
作者：李文斌 来源：中国联通网站
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(Call Control，CC)及其消息体实现的。主要通过CC SETUP，CC DISConnect，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CC SETUP和CC DISConnect消息来实现。
在CC Setup消息中，发送、接收号码分别放置在Calling Party Number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CC Disconnect消息，并根据其Cause Value和回应UUI判断消息发送是否成功。如果在主叫鉴权过程前收到CC Disconnect消息，则认为发送短信失败；如果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CC Setup和CC Alerting消息来实现。
系统发到手机的短信附在CC Setup的UUI信息中，同样设置为应答模式，即要求PS在回应的CC A1erting中需要附带短信的应答信息。手机在CC Alerting中发出应答之后，等待系统发出的CC Disconnect。在收到的CC Disconnect中，如果Cause Value为正常的原因值(0x90和0x9F)，则认为短信接收成功。
1.3 UUI单元格式
(1)发送UUI单元格式
表l为发送UUI格式，即CC Setup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
1 UUI单元标识符(7EH)
2 UUI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CC DISConnet或CC Alerting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
l UUI单元标识符(7EH)
2 UUI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
9 ACK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
…
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131 不正确应答原因表示
2、短信网络侧组网及协议流程
2.1 PHS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PHS SMC(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PHS SMC。各省设有1个短信二级网关LSMG(Low Short 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SMPP 3.3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判断短信目的路由后，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smpp deliver_resp包给SMC1。
LSMG1判断短信目的路由后，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判断短信目的路由，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判断短信目的路由，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smpp submit_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，特别是在与中国移动、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CC SETUP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，PHS SMC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。
作者：李文斌 来源：中国联通网站
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