短信详细流程

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GSM 点对点短消息业务中,需要在 MT 中设置其归属的短消息中心号码,其编号服从 PLMN 编号计划 E.160。例如中国移动 SMC 的号码是+861380ABCD500,其中 ABCD 等同于 移动用户所在本地的长途区号,不足 4 位的长途区号右补零。例如杭州地区的 SMC 号码为 +8613800571500,北京地区的 SMC 号码为+8613800100500。
2. SM MT(Mobile Terminated)是到达移动终端的短消息,描述 GSM 系统从 SMC 向 被呼移动终端转发短消息的能力。
下文重点讨论点对点的短消息业务。在点对点业务中,短消息发送后被存储在归属的 SMC 中(对应 MT 中的短消息中心号码),再通过 SMS 协议转发给接受方。同时主呼/被呼 终端不论是在本地移动网还是漫游中(GSM 网络本身也有自动漫游特性),都可以收发短信。 即使因为被呼终端关机,被呼终端 SIM 卡空间不足,SMC 仍然可以在一段时间内保留短信 (默认是 48 小时),等到移动终端发送提醒消息提示接收有效后,再转发给被呼移动终端, 成功后还可以返回成功发送的状态信息(当然失败也有)。下图是点对点短消息业务的网络 结构。
在 CMPP3.0 协议中,包括三类短消息:业务提供商(SP)与互联网短信网关(ISMG)间的 消息、互联网短信网关(ISMG)之间的消息和互联网短信网关(ISMG)与汇接网关(GNS)之间的 消息。三类消息中,后两类主要用于 ISMG、GNS 的开发厂商开发网关产品,因此对于后两类 消息的过程将不予讨论,只涉及 SP 与 MT 之间的消息传递。SP 与 MT 之间,主要有以下两类 业务:(1)短信发送(SM MO);(2)短信接收(SM MT)。
从整个流程可以看出,SM MT 转发方式中,MT 接收的短消息都需要经过归属的 SMC, 而从归属 SMC 到 MT 的路径选择则由 HLR 和 VLR 合力完成。在路由选择的过程中,不管 MT 漫游与否,短消息都会选择一定合理的路径到达 MT。
2 移动终端主呼短消息(SM M0)过程(Submit) SM MO 的流程如下图序号标示。
短信流程
短消息采用存储转发方式,其承载通道为控制信令信道,信息容量有限,一条短消息 最多包含 140Byte。短消息分为小区广播短消息业务和点对点短消息业务。其中点对点的短 消息业务又可以分为下面两种基本业务。
1. SM MO(Mobile Originated)是由移动终端(MT)发起的短消息,描述 GSM 系统 中 MT 通过短消息中心(SMC,Short Message Center)向一个短消息实体(SME,Short Message Entity)发送短消息的能力。SME 可以是 MT,也可以是固网用户,联网 PC 等。
(3)HLR 返回 SMS-GMSC 到达被呼 MT 的路由信息。 (4)SMS-GMSC 根据路由信息通过 No.7 信令网(主要是有线线路)将该条短消息转送 给被呼 MT 所在的 MSC。 (5)MSC 向 VLR 查询(根据 HLR 中 VLR 标识码)被呼 MT 所在的位置区,即当前的 MT 漫游位置。 (6)VLR 返回 MSC 被呼 MT 所在的位置区(Cell-ID)。 (7)MSC 向位置区内所有基站(BS)发出寻呼(Paging)信息。 (8)被呼 MT 所在基站返回 MSC 响应寻呼信息。 (9)MSC 向 VLR 发出搜索被呼 MT 结果和接续请求。 (10)VLR 根据其鉴权信息返回 MSC 确认或拒绝信息。 (11)通过基站到 MT 的空中接口,MSC 给被呼 MT 发送短消息。 (12)MT 返回 MSC 接收短消息确认信息,表明短消息已被成功转发(Deliver) (13)接收方的 MSC 通过 No.7 信令网发送状态报告,返回发送方的 SMS-GMSC 转发短消息确认信息。 (14)SMS-GMSC 返回与其相连的被呼 MT 归属的 SMC 转发短消息成功确认信息。
3. 提醒消息传递过程
该过程是由于上次发送的短消息因被呼 MT 不可达,或接收 SIM 卡存储空间溢出导致 的转发失败引起的。具体过程如下:
(1)发现被呼 MT 有短信业务请求、寻呼响应或位置更新信息(说明被呼 MT 现已有效)。 (2)被呼 MT 所在 MSC 向 VLR 发出接续请求。 (3)VLR 通过 No.7 信令网向被呼 MT 所归属的 HLR 发送准备接受短消息信息。 (4)HLR 返回被呼 MT 所在 VLR 准备接受短消息的确认信息。
其中,互联网短信网关(ISMG,Internet Short Message Gateway)是短消息中心和移动 运营商所组建的互联网---例如中国移动集团的”移动梦网”---之间的接口设备。ISMG 和互联 网之间的接口协议采用点对点短消息协议(SMPP,Short Message Peer to Peer),即互联网 中各 SP 服务器均采用 SMPP 协议与 ISMG 通信,但是中国移动采用了自己的标准---中国移 动互联网短信网关接口协议 (CMPP,China Mobile Peer to Peer)。
3. 移动交换中心 MSC(Mobile Switching Center) MSC 为 PLMN 中的移动交换中心,与 HLR、VLR(访问位置寄存器)等组成移动交换子 系统。其功能主要有: (1)接收由 SMC 通过与其相连的 SMS-GMSC 传递的 TPDU,根据被呼号查询存储在 VLR 中的用户当前位置,经 No.7 信令网向被呼 MT 传送 TPDU. (2)接收来自主呼 MT 的 TPDU(其中有短消息内容),根据被呼号查询存储在 HLR 中 的用户归属位置,经 No.7 信令网向被呼 MT 归属的 SMS-IWMSC 和与其相连的 SMC 传送 TPDU。 4. HLR 和 VLR HLR(Home Location Register)是移动运营商用于移动用户归属管理的数据库,一个移 动本地网一般设有一个或多个 HLR。每个移动用户均应在某一 HLR 中注册登记,例如某一 MT 的移动用户识别码 13xABCDxxxx,其中间的 4 位 ABCD 即为其 HLR 的代码。HLR 主 要存储用户的两类信息,一是移动用户的静态数据,例如用户类别,用户识别号,访问能力 等;二是当前漫游的位置信息,即包含有当前 MT 所在的 VLR 识别号(漫游所在的辖区标 识)和在上次接续期间暂存的该 MT 被呼时分配的漫游号。 VLR(Visit Location Register)是移动运营商用于移动用户漫游管理的数据库,用来暂 存其辖区所有 MT 的用户数据。数据来自 HLR 和 BSS(基站子系统),包括移动用户识别, MT 所处位置识别(Cell-ID)和业务、登记、鉴权等信息。 当 MT 进入某一 VLR 业务区域或在某一业务区开机申请位置登记时,接收登记的 VLR 将该 MT 的用户识别号和该 VLR 的识别号送归属的 HLR,若为合法用户则 VLR 从 HLR 获 取其用户数据暂存 VLR。当此 MT 被呼时,归属 HLR 要求 VLR 给该 MT 分配一漫游号送 HLR 暂存。主呼 MT 所在的 MSC 可将被呼 MT 归属 HLR 中暂存的漫游号,作为本次路由 接续的依据。即使是处于本地移动网的非漫游用户,同样需要分配一个漫游号,因此 GSM 具有自动漫游功能。
(1)主呼 MT 向 MSC(本地移动交换中心)提交(Submit)提交短消息。 (2)MSC 向 VLR 报告 MT 始发短消息(SM MO)信息。 (3)VLR 鉴权返回 MSC 确认信息。 (4)MSC 以被呼 MT 号码为依据,通过 No.7 信令网向被呼用户归属的 SMS-IWMSC(被 呼 MT 中的归属 SMC 号码)转送该条短消息。 (5)SMS-IWMSC 向与其相连的被呼 MT 归属的 SMC 提交该条短消息。 (6)SMC 返回 SMS-IWMSC 提交的短消息的确认接收信息。 (7)SMS-IWMSC 通过 No.7 信令网,向本地 MSC 返回短消息确认信息。 (8)MSC 返回主呼 MT 提交的短消息确认信息。
从上面 MO 的流程可以看出,实际 MT 在发送短消息时没有经过其归属的 SMC,直接 通过移动交换子系统发送短消息,说明 SMC 主要转发发往其登记归属的 MT 短消息。这或 许说明,发送的一方可能在短消息中心号码错误的情况下仍然能够发送短信息,无法接收短 信息。另外在所有的流程说明中,涉及到 No.7 信令网的内容都一笔带过,具体过程需要参 考 No.7 信令规程,限于现阶段学习深度,不予说明。
点对点短消息业务网络中的重要网络实体介绍如下。 1. 短消息中心(SMC) SMC 负责存储与转发发往其归属 MT 的短消息,和用户的管理与计费。SMC 在 PLMN (公众陆地移动通信系统)的外部,通过专用接口与 MSC(移动交换中心)相连。 SMC 的功能为:(1)对所存储的短消息,在 SME 指定的有效期内(一般最长 3 天)递 送给目的 MT,并进行传输确认;(2)能够接收 SM MO 短信息进行存储,具有接收时间记 录,同时给 PLMN 发送确认消息。 2. SMS-GMSC 和 SMS-IWMSC SMS-GMSC(Gateway MSC)是具有网关功能的 MSC,服务于 MT 类型的短消息,是接 收发自 SMC 的短消息的入口交换机。SMS-IWMSC 是具有网络交互功能的 MSC,服务于 MO 类型的短消息,是一个能接收来自 PLMN 的短消息,并将短消息送给相应的 SMC 的出 口交换机。 SMS-GMSC 的功能为: (1)接收来自被呼 MT 归属的 SMC 的 TPDU(传输协议数据单元),询问 HLR(归属位置 寄存器)关于被呼 MT 的路由信息,根据具体情况向 SMC 回送接收确认或出错原因。 (2)根据 HLR 提供的路由信息通过 No.7 信令网,向被呼用户所在的 MSC 传送 TPDU。
SMS-IWMSC 的功能为: (1)通过 No.7 信令网接收来自主呼用户所在 MSC 的 TPDU,并向被呼用户的 SMC 传送。
(2)若被呼用户关机,不在网络覆盖区或 SIM 卡短信空间溢出,短信被存储在 SMC 中, 当收到来自 HLR 的提醒消息,被呼用户已有效,向被呼 MT 的归属 MSC 发送提醒消息。
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(5)HLR 向主呼 MT 归属的 SMS-IWMSC 发送提醒消息。 (6)SMS-IWMSC 向被呼 MT 归属的 SMC 发送提醒消息。 (7)SMS-IWMSC 返回 HLR 发送提醒消息的确认消息。
真正大幅增加运营商利润的短信业务是基于短信业务平台的增值业务,包括短信聊天 (QQ)、铃声下载、移动支付等。以下介绍移动梦网的互联网短信网关结构,用于 SP(Service Provider)向移动提供短信增值服务。下图为中国移动集团的移动梦网结构示意图。
下面介绍点对点短消息的三种基本流程。 1. 移动终端接收短消息(SM MT)过程(Deliver)
SM MT 的流程如下图序号标示。
(1)被呼 MT 归属的 SMC 向相连的 SMS-GMSC 转发短消息,不管 MT 漫游与否,短 消息都会送往归属的关口 SMS-GMSC。
(2)SMS-GMSC 根据被呼 MT 号码向 HLR 查找传送该条短消息的路由(HLR 暂存有 MT 的 VLR 标示和漫游号)。
互联网短信网关一方面负责接收 SP 发送给移动用户的信息并提交给短信中心。另一方 面,移动用户点播 SP 业务的信息将由短信中心通过互联网短信网关发给 SP。另外,为了减 轻短信中心的信令负荷,互联网短信网关还应根据路由原则将 SP 提交的信息转发到相应的 互联网短信网关。互联网短信网关通过向汇接网关(GNS,Gateway Name Server)查询的方 式获得网关间的转发路由信息。
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