中兴通讯股份有限公司 支蔚秋

一种改善长短信收发成功率的方法

中兴通讯股份有限公司 支蔚秋

空闲状态SMS有时会存在发送不成功或接收不完整的情况，这和SDCCH信道被长时间占用有关。为此，本文提供一种方法，可以减少短信占用SDCCH信道时间。即当网络侧判断TCH空闲信道富裕时，不在SDCCH上发送SMS，选择直接在TCH信道传送SMS，在FACCH上以偷帧形式传送信令和信息。不但可以提升SMS的发送、接收成功率和实效性，还可以降低SDCCH信道负荷。

短信收发；信道负荷；TCH；FACCH

1.引言

空闲状态编辑一条长短信发送时（本文定义手机编辑70个汉字字符的短信为标准短信，超过70个汉字字符的短信为长短信），有时会存在发送不成功，或是收信者接收短信不完整的现象。归咎原因，是因为长短信内容太长，占用SDCCH信道太久导致的。一旦长短信传送时位于频繁发生小区切换的地区或是网络质量不好的地区，就会导致短信关键信令丢失，出现短信发送失败、或短信接收不完全的现象[1]。一种方法是网络引入重发机制，但重发势必又延长了SMS占用SDCCH信道的时间[2]。另外，当SMS业务量大时，SDCCH信道被长时间占用，会导致SDCCH信道负荷很高，严重时还会影响到通话的接入成功率[3]。因此，解决短消息发送失败、接收不完全的问题可以考虑在网络侧减少短信占用SDCCH信道时间。

本文提出了一种方法，当网络侧判断TCH空闲信道富裕时，使SMS不再在SDCCH信道传送信令，而是直接在为其分配TCH信道、在FACCH信道上以偷帧形式传送信令和信息；或是减少SMS在SDCCH信道上传送信令的时间，使流程尽快转移至TCH信道，让大部分信息传递以偷帧形式在FACCH信道上传递。这是因为，FACCH信道上传递信息帧是以偷帧形式进行，其速度比在SDCCH信道上要快1倍。

图1 短信发送流程

2.系统设计

本文提供一种动态的机制，可以改善短信收发耗时。一方面可以提升SMS的发送、接收成功率和实效性，另一方面可以降低SDCCH信道负荷。

2.1 SMS快速发送参数

BSC以小区为单位设置短信快速发送开关及门限。当TCH空闲信道数/配置TCH信道数得到的数值大于短信快速发送门限时，通知其所属BTS短信快速发送开关为打开，否则为关闭。

需要说明的是：短信快速发送开关由BSC进行控制，当该小区开关打开时，其小区参数NECI同时置为1MS可以通过系统消息获知小区NECI等于1。

图2 短信接收流程

2.2 短信发送

对于短信发送方，包括步骤1～步骤3。具体流程见图1。

步骤1：移动台MS发起发送短信流程，向网络发送信道请求；BSC收到信道请求判断发信方所在小区的短信快速发送开关是否打开。如果打开，并且解析到请示信道中RA（Random Reference）值为0001****[4]。满足以上2个条件：短信快速发送开关打开并且RA为0001****时，则BSC直接要求BTS激活一条TCH信道，BTS侧TCH信道成功。BSC下发立即指派消息给MS。

步骤2：MS收到立即指派在TCH信道上进行层2（Lapdm）建链。首先建立SAPI=0的Lapdm链路，其次建立SAPI=3的Lapdm链路，BTS会针对两条SABM帧分别回UA帧，并且分别向BSC上报建立指示。至此，MS和BTS间的层2链路建立成功。

步骤3：L2链路建好后，发送短信的MS占用TCH信道，以偷帧形式和网络侧交互信息，最终短消息通过BSS子系统、MSC最终到达短消息中心[5]。

图1中5-1～5-(n+1)表示短信在Um口FACCH信道的交互。由于Um口受传输字节限制，一般短信需要分包传输。因此短信越长，n越大。一对I帧（Information Frame）和RR帧（Receive Ready Frame）记为一包交互，多包信息帧组合成一条CP DATA表示一条SMS[6]，见5-(n+2)。

2.3 短信接收

对于短信接收方，包括步骤4～步骤10。

步骤4：短消息中心收到发信MS发来的短信，通过MSC向短信收信方所在的小区发送寻呼消息。

步骤5：收信方MS收到寻呼消息发起信道请求。BSC收到后（即使该小区短信快速发送开关打开，由于请示信道的RA不为0001****，因此BSC不会要求基站激活TCH信道），要求BTS激活一条SDCCH信道。信道激活后，BSC向MS发送立即指派。

步骤6：收信方MS收到立即指派后在SDCCH信道上进行层2建链（SAPI=0），L3原因为寻呼响应。基站将建立指示发送给BSC。BSC将L3消息“寻呼响应”上报给MSC。

步骤7：MSC向BSC发送短消息RP_DATA，BSC收到短消息判断收信方所接入小区的“短信快速发送开关”是否打开。如果开关打开，则立即要求该BTS激活一条TCH信道（不再继续在SDCCH信道上发起SAPI=3的Lapdm链路建立流程）。BTS激活成功后，BSC向MS发送指派命令，将最新的TCH信道指派给收信MS。

步骤8：MS在SDCCH信道上收到指派命令，跳转到TCH信道上，并在TCH信道上进行L2建链（SAPI=0）。

步骤9：MS在FACCH信道上向BTS发送SABM（SAPI=0）帧，BTS收到后向MS回UA帧(SAPI=0)，并且向BSC上报建立指示（SAPI=0）。随后BSC发起SAPI=3的Lapdm建链流程，即向BTS发送建链请求。BTS收到后向收信方MS发送SABM帧（SAPI=3），收信方MS收到SABM帧后以UA帧（SAPI=3）响应。基站收到UA帧后，向BSC回应建立证实。

步骤10：BSC收到建立证实（SAPI=3）时，说明TCH信道上的L2链路已经建好。那么收信方MS占用TCH信道以偷帧形式在FACCH信道上和网络侧交互信息，最终短消息通过短消息中心、MSC、BSS子系统最终到收信方MS。另外，当MS成功跳转到TCH信道上，则由BSC发起，与BTS一道执行SDCCH信道释放流程。

3.实验

SMSC+MSC+BSC+BTS，工作在同一个BSC下的2部MS。具体实验如下：在BSC侧设置短信快速发送门限=1/3,当TCH空闲信道数/配置TCH信道数＞1/3时，一部MS编辑一条长短信发送，一部MS接收长短信。观察原方案和本文方案在Um口SDCCH或FACCH信道上传递SMS的时间。原方案在SDCCH信道上传递一包数据需要的时间约为51帧；新方案在FACCH信道上传递一包数据需要的时间约为26帧。当发送一条标准短信（70字节）时，在Um需交互3包数据，新方案较原方案的短信收发流程可以节省115*3*2ms左右；如果发送的是长短信（设为K个字节，K＞70），那么发信方和收信方可以节省约115*3*([K/70]+1)*2ms。

4.结论

综上所述，短信内容越长，短信发送/接收缩短的时间就越多。这样，就加速了短信特别是长短信的发送、接收速度。由于短消息收发速度增快，那么SMS内容丢失发生的概率会进一步改善。而且当话务量大时，可以缓解由于SDCCH拥塞引起的呼叫困难。

[1]韩斌杰,杜新颜,张建斌.GSM原理及其网络优化(第2版) [M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]张君,高福祥,谢钢锋,等.短消息业务系统的设计与实现[J].计算机应用,2003(S1):262-264.

[3]王艳芳,赵义娟.GSM网络中SDCCH拥塞及解决[J].通信管理与技术,2007(2):47-48.

[4]3GPP TS 04.08. Mobile radio interface layer 3 specification[S].1999.

[5]欧洲通信标准协会(ETSI).GSM03.40:European digital cellular telecommuni-cation system(Phase 2);Technical realiz ation of the Short message Service(SMS)pointto Point(PP),版本4.13.0[S].1996.

[6]欧洲通信标准协会(ETSI).GSM 03.38:European digital cellular telecommuni-cation system(Phase2+);Alphabets and languagespecificinformation.版本5.6.1[S].1998.

支蔚秋（1982—），陕西西安人，硕士，中兴通讯股份有限公司工程师，主要研究方向：信息与通信工程。