LTE網絡下的SMS收發(SMS Over SGs方案的詳細流程)

關鍵詞: IMS,SMS, LTE, MSC, MME, EPS,eNodeB, SMS Over SGs, SMS Over IMS服務器

2G時代因爲採用了比較複雜的CS/PS域架構,因此SMS(短信)做爲上個世紀的產物,一直寄居在2G的CS域架構下。看看核心網的配置,其實SMS的收發仍是比較複雜的。
介紹下面的信息以前你須要去百度一下這些關鍵詞,這裏我只說明比較重要的三個單元
微信

  • MS 移動終端(能夠理解爲手機)
  • SMS-SC 短消息中心
  • MSC 移動業務交換中心(mobile switching center),是2/3G CS域的核心,它提供交換功能以及面向系統其餘功能實體。短信服務會通過這個單元進行處理
    2G時代的短信核心網配置

而LTE核心網已經沒有了短信業務單元,也就是說在設計核心網的時候,根本就沒把短信業務當回事。實際也是如此,這年頭除了廣告和驗證碼,誰還會用短信。網絡

4G核心網架構
可是爲了給運營商創造點利潤以及爲了一些舊業務的兼容,短信也不可能徹底被拋棄,那怎麼辦呢?
架構

方案一:SMS Over SGs

這是什麼呢?咱們都知道目前的LTE網絡是和2/3G網絡並存的,那核心網搞個網線把2G核心網和4G的核心網連起來不就好了,這樣有短信就能夠經過這根網線來收發短信了,多方便,並且不增長什麼成本。沒錯這個SGs就根網線,兩頭鏈接的是LTE核心網MME單元和2G的MSC服務器單元,這樣短信就順利地利用上了2G的已有短信技術,並且對於手機來講又不用回落到2G網絡,直接在4G網絡下實現短信收發。咱們來具體看看這根神奇網線的佈局
帶上短信功能後的LTE網絡
SGs接口傳輸的協議格式以下圖,這裏瞭解一下就能夠,沒必要細究。
SGs協議
咱們重點講一下對於ME測,要想用這個方案該如何處理:



ide

  • 1,ME在網絡註冊的時候使用Combined EPS/IMSI attach參數註冊
EMM ATTACH
ME
EPS
Non-Access-Stratum (NAS)PDU
    0000 .... = Security header type: Plain NAS message, not security protected (0)
    .... 0111 = Protocol discriminator: EPS mobility management messages (0x7)
    NAS EPS Mobility Management Message Type: Attach request (0x41)
    0... .... = Type of security context flag (TSC): Native security context (for KSIasme)
    .001 .... = NAS key set identifier:  (1)
    .... 0... = Spare bit(s): 0x00
    .... .010 = EPS attach type: Combined EPS/IMSI attach (2)
  • 2,位置更新時候一樣須要帶上這個參數。
    這樣核心網就會在MMEMSC之間建立一個通訊實體,用來處理短信收發。

1, 發短信(MO Message)

SMS Over SGs MO
重點看下MME和UE之間的信令
工具

2, 收短信(MT Message)

MT SMS
短消息到達短信中心後,短信中心發起paging請求,MME請求相關eNodeB發起paging,MS收到paging消息後,發起Service Request,後面就是把短消息內容經過NAS層遞交給ME,完成消息接收過程。具體過程見下圖,圖中的1234即是短信息內容。
佈局

在這裏插入圖片描述

方案二:SMS Over IMS

既然LTE都已經全面實現了基於IP通訊,那基於IP實現個短信業務那不是至關簡單,直接像微信或者其餘聊天室工具同樣,把短信放到IP數據包裏傳輸不就完了。是的這個方案就是這麼個意思。但實際上實現起來要考慮的細節還不少,要否則怎麼能體現偉大的3GPP以及菊花廠、愛立信、諾基亞這些通訊大佬的威力呢
IMS全稱IP Multimedia sunsystem的縮寫,是用IP的方式實現多媒體業務。沒錯既然是多媒體那確定包含了語音、文字、圖片等。VOLTE也就是高清通話就是這個技術的最爲廣泛和廣爲人知的一個應用。這個方案是徹底不要落後的2/3G網絡的,是徹底基於LTE網絡來實現的。
spa

  • 短信收發流程:
    MO SMS
    在這裏插入圖片描述

  • 接受短消息(MT SMS)

在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述
是否是全部網絡都支持這兩種方案呢?從目前筆者瞭解到的信息,國內運營商中國移動採用了方案一 SMS Over SGs,由於移動的2G到目前爲止也還依然健在,這個方案只要升級一下MSC Server就能夠了,因此成本較低。而中國電信由於2/3G業務基本上沒有積累多少用戶量,因此他們的4G網絡發展的更爲快速,支持的是更爲先進的方案二 SMS Over IMS。而中國聯通因爲沒有調查過,沒有發言權。未來是否會發生變化,很難說。由於協議是標準的,用哪一種方案徹底取決於運營商。

設計

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