TDSCDMA短消息业务特性需求分析.docx
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TDSCDMA短消息业务特性需求分析
TDSCDMA短消息业务特性需求分析
只供内部使用
TD-SCDMA短消息业务特性需求分析
标准类型
TD-SCDMA
文档编号
XDTM4.390.102FRS
版本号
V1.0
状态
作者
杨皓
所属部门
系统部
提交日期
2003年6月2日
I.文档操纵
1）文档更新记录
日期
更新人
版本
备注
2003-6-2
杨皓
V1.0
提交测试部
2）文档审核记录
日期
审核人
职务
备注
3）文档发行范畴
分发单位
说明
1.引言
1.1编写目的
本特性需求分析报告详细分析了TD-SCDMA系统短消息业务的实现过程。
本文档可为今后TD-SCDMA系统联调时相关设备引进提供技术依据，也可作为自主研发TD-SCDMA核心网设备的参考文档。
1.2预期读者和建议
TD-SCDMA系统核心网研究人员建议全部阅读；
TD-SCDMA系统技术委员会全体人员建议全部阅读；
负责系统测试及评审的人员建议全部阅读。
1.3文档约定
文档正文为五号宋体，所有英文字符为TimesNewRoman字体。
文档正文标题1为小四号加粗宋体。
文档其它正文标题为五号加粗宋体。
1.4参考资料
[1]3GPPTS23.040:
〝TechnicalrealizationofShortMessageService（SMS）.〞
[2]3GPPTS24.011:
〝Point-to-Point（PP）ShortMessageService（SMS）SupportonMobileRadioInterface.〞
[3]3GPPTS29.002:
〝MobileApplicationPart（MAP）specification.〞
[4]3GPPTS23.060:
〝GeneralPacketRadioService（GPRS）Servicedescription;Stage2.〞
[5]3GPPTS24.007:
〝Mobileradiointerfacesignalinglayer3;GeneralAspects.〞
[6]3GPPTS24.008:
〝MobileradiointerfaceLayer3specification;Corenetworkprotocol;Stage3.〞
[7]3GPPTS25.4一三:
"UTRANIuInterfaceRANAPSignalling".
[8]3GPPTS25.331:
〝RadioResourceControl（RRC）protocolspecification.〞
[9]3GPPTS25.931:
〝UTRANFunctions,examplesonsignalingprocedures.〞
注：
以上参考资料均遵循3GPPR42002年12月版本。
1.5缩写术语
CM
ConnectionManagement
连接治理
CN
CoreNetwork
核心网络
MM
MobilityManagement
移动性治理
GMM
GPRSMobilityManagement
GPRS移动性治理
GPRS
GeneralPacketRadioService
通用分组无线业务
HLR
HomeLocationRegister
归属位置寄存器
IMSI
InternationalMobileSubscriberIdentity
国际移动用户识别码
MCEF
MobileStationMemoryCapacityExceededFlag
移动台内存容量溢出标志
MNRF
MobileStationNotReachableFlag
移动台不可及标志
MNRG
MobilestationNotReachableforGPRS
GPRS移动台不可及标志
MNRR
MobileStationNotReachableReason
移动台不可及缘故
MS
MobileStation
移动台
MSC
MobileservicesSwitchingCentre
移动业务交换中心
MWD
MessagesWaitingData
消息等待数据
MWI
MessagesWaitingIndication
消息等待指示
NAS
Non-AccessStratum
非接入层
ODB
OperatorDeterminedBarring
运营者决定的闭锁
PCCH
PagingControlChannel
寻呼操纵信道
PLMN
PublicLandMobileNetwork
公共陆地移动网络
RLC
RadioLinkControl
无线链路操纵
RNS
RadioNetworkSubsystem
无线网络子系统
RRC
RadioResourceControl
无线资源操纵
RRM
RadioResourceManagement
无线资源治理
SC
ServiceCentre
服务中心
SME
ShortMessageEntity
短消息实体
SMMO
ShortMessageMobileOriginated
移动起始的短消息
SMMT
ShortMessageMobileTerminated
移动终止的短消息
SMS
ShortMessageService
短消息业务
SMS-GMSC
GatewayMSCForShortMessageService
短消息业务网关MSC
SMS-IWMSC
InterworkingMSCForShortMessageService
短消息业务互通MSC
SM-AL
ShortMessageApplicationLayer
短消息应用层
SM-TL
ShortMessageTransferLayer
短消息传输层
SM-RL
ShortMessageRelayLayer
短消息中继层
SM-LL
ShortMessageLowerLayers
短消息低层
SM-TP
ShortMessageTransferLayerProtocol
短消息传输层协议
SM-CP
ShortMessageControlProtocol
短消息操纵协议
SM-RP
ShortMessageRelayLayerProtocol
短消息中继层协议
SM-TS
ShortMessageTransferService
短消息传输业务
SM-RS
ShortMessageRelayService
短消息中继业务
SGSN
ServingGPRSSupportNode
服务GPRS支持节点
TPDU
Transferprotocoldataunit
传输层协议数据单元
TP-SCTS
TransferprotocolServiceCentreTimeStamp
传输层协议业务中心时刻戳
VLR
VisitLocationRegister
拜望位置寄存器
1.6定义
移动台（MS）：
本文不区别MS和UE。
短消息实体（SME）：
发送或接收短消息的实体。
包括移动用户、固定用户、语音信箱、寻呼中心、信息点播平台、Interent网络及其他业务系统。
服务中心（SC）：
负责在SME和MS间中继及储备转发短消息的功能实体。
短消息业务网关MSC（SMSGMSC）：
当短消息从SC转发到MS时使用的网关MSC。
短消息业务互通MSC（SMSIWMSC）：
当短消息从MS提交到SC时使用的网关MSC。
短消息转发（Shortmessagedelivery）：
专指MT方向。
短消息提交（Shortmessagesubmission）：
专指MO方向。
报告（Report）：
从网络或短消息接收者发回的响应，可为Deliveryreport或Failurereport。
消息等待指示（MWI）：
HLR和VLR内对应每个MS储备的数据，指示了关于某个MS在一组SC里有一个或多个短消息等待传送（由于失败的传递）。
消息等待数据（MWD）：
储备在HLR中MWI的一部分。
MWD包含一个具有等待传向某个MS的短消息的SC地址列表。
移动台内存容量溢出标志（MCEF）：
储备在HLR内的MWI的一部分。
当向MS转发短消息失败时，MCEF指示MWD的地址列表增加一个或多个记录是否是由于MSMemoryCapacityExceeded。
移动台不可及标志（MNRF）：
储备在HLR及VLR内的MWI的一部分。
当向MS转发短消息失败时，MNRF指示MWD的地址列表增加一个或多个记录是否是由于AbsentSubscriber。
GPRS移动台不可及标志（MNRG）：
储备在HLR及SGSN内的MWI的一部分。
当向MS转发短消息失败时，MNRF指示MWD的地址列表增加一个或多个记录是否是由于AbsentSubscriber。
移动台不可及缘故（MNRR）：
储备在HLR内的MWI的一部分。
当MS不存在，短消息向此MS转发失败，HLR内储备了MS不存在的缘故。
不存在缘故有无寻呼响应、IMSI分离、GPRS分离。
业务中心时刻戳（SCTS）：
为短消息接收者提供短消息何时到达SC的SM-TL实体的信息单元，到达时刻包括年、月、日、时、分、秒及时区。
短消息提醒（ALERT）：
SMMT由于MS不可及或无接收短消息的可用内存而失败，当用户已激活且能够接收短消息时，SC获知用户此状态的过程。
MSIsdn-Alert：
对每个MS依照不同业务用途会分配多个MSIsdn。
当一个MS已激活且能够接收短消息时，HLR需使用一个特定的MSIsdn值通知相应的SC。
那个MSIsdn值即为MSIsdn-Alert。
2.特性需求原由
短消息业务是一项极具吸引力的增值业务，种类繁多的数据增值业务是基于短消息这种移动数据通信手段的，如手机银行、手机证券、信息点播、移动OICQ业务、无线电子邮件、无线数据和等，这些业务统称为短消息业务。
短消息业务具有开通方便、收费低廉、内容丰富、应用广泛等特点，因而迅速获得了移动用户的青睐。
本文针对这种蕴涵庞大商机的电信增值业务的实现进行了详细地分析和介绍。
3.功能性描述
3.1框架结构
本文第一从差不多业务、网络结构、网络实体间的接口协议这几个方面对SMS业务做一概述，即介绍了SMS业务是什么，SMS业务涉及了哪些网络实体，SMS业务的网络实体间是依靠什么接口协议相互通信。
接着本文通过消息流程图结合流程说明的方式围绕SMS业务的SMMT、SMMO、ALERT这三个差不多流程做一介绍，详细分析出SMS业务具体是如何实现的。
3.2SMS的差不多业务
SMS业务是通过移动网络用手机收发简短文本消息的一种通信机制，其包括点到点的短消息业务和小区广播短消息业务。
本文只涉及点到点的短消息业务，即通过SMMO和SMMT将一条短消息从一个实体发送到指定目的地址的业务。
SMMO指示了移动通信系统内MS通过SC向一SME提交短消息的能力，同时利用提交报告或失败报告为短消息的提交过程提供必要信息。
消息中必须包含SC中继此短消息最终所到达的SME的地址。
如图1所示。
Shortmessagesubmission
Report
图1移动发起的短消息
SMMT指示了移动通信系统内SC向MS转发短消息的能力，同时利用转发报告或失败报告为短消息的转发过程提供必要信息，如图2所示。
Shortmessagedelivery
Report
图2移动终止的短消息
能够看到SMS业务采纳储备转发模式，即短消息被发送出去之后，不是直截了当发送给接收方，而是先储备在SC，然后再由SC将短消息转发给接收方。
假如接收方当时关机或不在服务区内，或者无接收短消息的可用内存，SC就会自动储存该短消息。
在短消息储备有效期限内，等到接收方复原正常操作后SC再发送给它。
除此以外，SMS业务是一项有保证的双向服务。
发送方能够在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息以及不可到达的缘故。
3.3SMS网络结构
图3短消息业务的网络结构
图3所示为TD-SCDMA系统短消息业务的网络结构（注：
具体实施中，一样分为SC与SMS-G/IWMSC合设及SMS-G/IWMSC与MSC合设两种方式），图中涉及的网络实体功能如下：
1、SME：
短消息实体，能够接收或发送短消息，位于固话系统、移动基站或其他服务中心内。
2、SC：
短消息中心，要紧负责在MS和SME间储备、提交和转发短消息。
SC是PLMN网以外的实体，它与PLMN网的接口关系差不多超出我们研究的范畴，然而作为网络运营者完全能够把SC包括在其运行的网络内。
SC的要紧功能如下：
Ø短消息的储备能力
SC储备对应于用户短消息的数据。
要紧包括：
·MSISDN号码；
·短消息1－n条（文本、长度）；
·对应于每条短消息的时刻戳、优先级、有效期等；
·发起者和目的地地址。
Ø短消息的提交和转发
短消息提交：
当短消息提交给短消息中心后，在确认消息有效后，将短消息插入数据库，并向发起者返回确认信息。
短消息转发：
短消息中心取出应该发送的消息，并确保在一个时刻向一个MS发送一条消息。
假如转发失败，那么返回缘故。
短消息中心不再向接收侧发送，直至从网络接收到ALERT消息或短消息中心采纳重试机制。
Ø消息优先级
关于移动台终止的短消息，短消息中心可将短消息分为高优先级和一般优先级。
消息优先级可由系统设置或由用户申请而设置。
指配为高优先级的消息，短消息中心进行如下处理：
－强制转发尝试，即使MS为临时缺席或无储备容量也进行尝试转发；
－高优先级消息第一发送。
Ø有效期
有效期，立即短消息成功转发给用户之前，短消息储备在SC中的有效时长。
当发送一条消息时，尝试转发的有效时刻能够由短消息中心设置，也能够由消息的发起者设置。
当有效期逾时时，短消息中心将消息从数据库中删除，并依照运营者设定可选地产生状态报告。
Ø重复转发尝试
短消息可进行两种转发尝试：
－短消息中心得到通知，MS已激活且能够接收短消息时重复转发尝试；
－消息中心进行自动重复转发。
这两种方式的应用由运营者依照不同的失败缘故而设定。
Ø状态报告
短消息中心有能力通知MS上一个由MS发起的短消息的状态。
消息状态能够是：
－转发通知（成功地转发）；
－缓冲通知（临时不成功状态）；
－未转发通知（永久的失败）。
3、SMS-GMSC或SMS-IWMSC：
SMS网关。
ØSMS-GMSC功能：
－接收短消息，检验参数；
－向HLR询问短消息路由；
－向MSC或SGSN转发短消息；
ØSMS-IWMSC功能：
－接收短消息；
－建立与短消息中心地址的链路；
－向短消息中心提交短消息，并向MSC或SGSN返回报告；
－完成提醒短消息中心的程序。
4、HLR：
归属位置寄存器，为SMS-GMSC提供用户的路由信息；同时储备MWD，用来与VLR或SGSN及SMS-IWMSC一起完成短消息提醒过程。
5、MSC：
移动交换中心。
当用户利用电路域传送短消息时，关于SMMO，MSC负责将SMS-GMSC发来的短消息转发给MS，并向SMS-GMSC返回报告。
关于SMMT，MSC负责将MS发来的短消息提交给SMS-IWMSC，并向MS返回报告。
6、VLR：
拜望位置寄存器。
含有用户临时信息的数据库。
MSC为用户提供短消息业务时需要这些信息。
7、SGSN：
服务GPRS支持节点。
当用户利用分组域传送短消息时，关于SMMT，SGSN负责将SMS-GMSC发来的短消息转发给MS，并向SMS-GMSC返回报告。
关于SMMO，SGSN负责将MS发来的短消息提交给SMS-IWMSC，并向MS返回报告。
8、RNS：
无线网络子系统，由RNC和NodeB组成。
负责提供在无线接口上MSC或SGSN与MS之间传送短消息的信令承载。
9、MS：
移动台。
功能如下：
－负责向SC提交一个短消息TPDU，并同意网络返回的报告；
－从SC接收短消息TPDU，并向网络返回先前接收短消息的报告；
－先前由于无内存而拒绝接收短消息并再次具有接收一个或多个短消息的可用内存时，MS应通报网络。
3.4SMS接口协议
网络实体间的接口包含一定的协议层，以实现实体之间的正常通信。
SMS的接口协议结构如图4、图5所示。
（注：
SMS-GMSC/SMS-IWMSC与SC之间SM-TL以下的接口协议由PLMN网络运营商和SC来协定，其差不多超出本文档所讨论的范畴。
）
图4电路域短消息业务协议结构
图5分组域短消息业务协议结构
如上两图所示，SMS业务中，网络实体的接口协议结构从上至下分为SM-AL、SM-TL、SM-RL、SM-LL四层。
SM-AL同意SM-TL为其提供的服务，此服务使得SM-AL向它的对等端传送短消息，并从对等端接收短消息以及先前所传送短消息的报告，相当于把消息最终交给接收者使用。
SM-TL治理端到端的消息传送，相当于引路员。
它负责从下面的SM-RL接收SMS传输层消息，翻译目标地址和其它路由信息，并要求下面的SM-RL按地址转发消息。
SM-TL对应的协议SM-TP是MS与SC之间的协议，此协议使得移动台能发送或者接收短消息。
SM-RL是SM-TL和SM-LL的中介。
在核心网内部，SM-RL是各个实体接口协议的最高层，这一层的短消息用户信息单元被映射到MAP/TCAP上，利用电路域H接口或分组域Gd接口的MAP协议进行传送。
在接入网部分，SM-RL对应的协议为SM-RP。
SM-LL完成一些底层的功能，为SM-RL服务。
在TD-SCDMA系统电路域内（如图4），MSC和MS之间无线接口的SM-LL对应为CM/MM；分组域内（如图5），SGSN和MS之间无线接口的SM-LL对应为CM/GMM。
CM子层为SM-RL提供服务，对等端之间的协议为SM-CP。
SM-RP、SM-CP及以下的移动性治理层的消息信令关于RNS是透传的，RNS提供Uu接口的RRC连接以及Iu接口的Iu信令连接作为上层协议的承载，分别利用RRC的消息及RANAP消息传送短消息用户信息单元。
图6C/D/Gr接口协议结构
另外，SMS业务还需要一个关键的网络实体HLR，它与SMS-GMSC/SMS-IWMSC之间的C接口，与VLR之间的D接口，与SGSN之间的Gr接口的协议结构如图6所示，接口应用层协议均为MAP协议。
SMS业务中，C接口上的MAP协议能使SMS-GMSC向HLR查询用户的地址；关于短消息提醒过程，VLR或SGSN通过与HLR的D接口或Gr接口上的MAP协议通知HLR某MS已处于能够接收短消息的状态，HLR再通过与SMS-IWMSC之间的C接口上的MAP协议提醒SC某MS差不多能够再次接收短消息，该MS先前可能由于不可及等缘故未能收到发给它的短消息。
3.5SMS差不多过程
3.5.1移动发起的短消息
图7SMMO涉及网络实体
由图7所示，MS第一完成无线接口的接入过程，然后将短消息提交给MSC或SGSN。
MSC或SGSN收到短消息后检查消息参数，并将短消息提交给SMS-IWMSC。
SMS-IWMSC将短消息最终提交给SC。
SC收到短消息后，通过SMS-IWMSC、MSC或SGSN将短消息提交结果报告返回给MS。
3.5.1.1成功的SMMO过程
3.5.1.1.1电路域成功的SMMO过程
注：
蓝色的消息为RANAP消息。
图8电路域成功的SMMO过程
流程说明：
1、UE发起一次SMMO业务，第一发起RRC连接建立过程，要求RNC为其在无线接口上建立一条传输信令的链路。
2、RRC连接建立后，UE在Uu接口上向RNC发送INITIALDIRECTTRANSFER消息，消息参数包括起始NAS消息，即业务要求CMSERVICEREQUEST，并包括用户识别码和KSI；CN域标识符等。
3、在Iu接口上，RNC向MSC发送INITIALUEMESSAGE消息，将从Uu接口接收到的NAS信令前转到MSC，并建立此UE的Iu信令连接。
消息中包括NAS-PDU、CN域标识符等。
4、MSC利用MAP_PROCESS_ACCESS_REQUEST消息向VLR报告当前UE的接入连接状态，以及CM业务类型、用户识别码和KSI。
VLR收到消息后判定出此用户无RR连接，决定执行一次完整的用户接入过程。
5、6、VLR假设发觉用户识别码无效，那么会发起一个用户识别要求过程。
7、8、VLR假设发觉收到的KSI为无效值，那么会发起一个用户鉴权及密钥生成过程。
9、在空中接口完成MS的用户识别及鉴权过程后，VLR向MSC返回MAP_PROCESS_ACCESS_REQUEST_ACK消息。
10、11、12、一三、MSC发起的无线接口上的加密及完整性爱护过程。
（注：
步骤5～8、10～一三详见«TD-SCDMA分组域安全治理特性需求分析»）
14、一五、无线接口的寻呼、鉴权、加密及完整性爱护过程成功执行后，UE利用SM-RL的RP-DATA消息向MSC提交短消息TPDU，利用SM-LL的CP-DATA消息向MSC提交短消息RPDU。
对应于Uu接口上，UE利用INITIALDIRECTTRANSFER消息向RNC传递这条短消息信令，RNC收到后在Iu接口上利用UPLINKDIRECTTRANSFER消息向MSC提交短消息RPDU。
16、17、MSC从UE收到短消息RPDU，那么它会向VLR发送MAP-SEND-INFO-FOR-MO-SMS消息，用于从VLR得到确认，SMMO传输并未侵犯已启用的补充业务或由网络特性ODB施加的限制。
成功的VLR响应消息MAP-SEND-INFO-FOR-MO-SMS_ACK携带了传向SC的起始MS的MSISDN。
一八、MSC收到VLR的成功响应后，会检查RP-DATA参数。
假如参数正确，MSC利用MAP-MO-FORWARD-SHORT-MESSAGE消息向SMS-IWMSC提交短消息RPDU。
19、SMS-IWMSC收到短消息RPDU，向SC提交这条短消息。
20、SC向SMS-IWMSC发送DeliveryReport，即RP-ACK，向SMS-IWMSC报告短消息提交成功。
21、SMS-IWMSC收到DeliveryReport，向MSC返回MAP-MO-FORWARD-
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