基于VOLTE解决方案的IP短消息研究

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　　摘要：IP-SM-GW应用于VoLTE解决方案，为基于IP的LTE终端提供与CS域终端进行短消息互通的功能。本文从VoLTE解决方案IP短消息的注册注销以及主被叫等流程、容灾部署以及计费实现方案三个方面进行深入研究。
　　关键词：IP-SM-GW;VoLTE
　　VoLTE是3GPP标准定义的，基于IMS网络的LTE语音解决方案。IP-SM-GW应用于VoLTE解决方案，为基于IP的LTE终端提供与CS域终端进行短消息互通的功能。本文中IP短消息的实现通过IP-SM-GW作为LTE侧的短消息接入点和SMSC配合提供短消息的存储转发功能及递送报告的产生、发送功能。
　　本文从VoLTE解决方案IP短消息的流程、容灾部署及计费三个方面进行深入研究。
　　1IP短消息流程
　　1.1短消息注册、注销流程
　　注册时由S-CSCF完成对UE的鉴权。从融合HSSHSS下载用户的业务签约数据，并根据iFC规则向IP-SM-GW发送第三方注册请求。IP-SM-GW收到注册请求后，向HSS请求用户数据。更新HSS中的透明数据，并将IP-SM-GW的地址注册到HSS中。通知HLS用户可及状态。HSS存储用户的业务签约数据、鉴权数据等，下发业务签约数据并记录注册状态。
　　注销时由S-CSCF在用户注册的IP-SM-GW上发起注销。IP-SM-GW收到注销请求后向HSS发起注销流程。HSS记录用户的注销状态，将原记录的IP-SM-GW的地址更新为空。
　　1.2LTE用户始发短消息流程
　　用户终端将短消息发送到P-CSCF，由P-CSCF根据注册时保存的地址信息将短消息转发给S-CSCF。S-CSCF根据初始过滤规则iFC配置的IP-SM-GW地址，将短消息转发给IP-SM-GW。IP-SM-GW检查UE的短消息业务权限和发送权限，判断是否始发短消息。将MESSAGE消息转换成MAP消息，发送到SMSC。由SMSC完成短消息的存储、计费和转发短消息。
　　1.3LTE用户终结短消息流程
　　当用户在IMS网络注册时，在HSS上登记用户所在的IP-SM-GW地址。LTE用户终结短消息流程采用查询路由方式，当SMSC触发终结短消息流程时，向HSS取短消息路由。HSS将取路由请求转发到预先登记的IP-SM-GW中，由IP-SM-GW根据数据配置进行域选择，并指示SMSC将终结短消息发送到被叫用户。当用户在IMS网络注销时，IP-SM-GW指示HSS将原记录的IP-SM-GW地址更新为空。在短消息终结流程中，HSS则按照CS用户终结短消息流程处理，向SMSC发送用户所在MSCServer的地址。
　　1.4短消息状态报告和通知
　　当终端不可及，暂时无法接收短消息时，IP-SM-GW需要记录不可及状态。反之，当用户可及时，需要IP-SM-GW通知HSS可以接收后续短消息。用户不可及时，S-CSCF返回失败指示终端无法接收短消息，或超时未返回响应消息。IP-SM-GW记录不可及状态，并向SMSC报告。IP-SM-GW向HSS发消息，指示用户状态置为不可及。当IP-SM-GW判断用户的状态变为可及时，发消息给HSS，指示用户可接收后续短消息。判断依据为，接收到终端重注册或刷新注册的请求，接收到终端的始发IP短消息，以及接收到终端的始发呼叫。SMSC收到HSS的提醒消息后，选择适当的时机重新尝试短消息的下发。
　　1.5用户上报内存可用通知
　　当终端由于内存满导致短消息接收失败时，终端通过MESSAGE消息携带RP-ERROR信息，通知IP-SM-GW。IP-SM-GW通过SMSC向HSS上报终端内存满。当用户删除短消息，终端内存可用时，终端通过MESSAGE消息携带RP-SMMA消息，通过IP-SM-GW向HSS上报终端内存可用。
　　2IP短消息容灾
　　2.1注册时容灾
　　当IP-SM-GW故障时，如果有UE发起注册，则S-CSCF会选择另一负荷分担的互助IP-SM-GW发起第三方注册。互助IP-SM-GW收到第三方注册请求时，就和普通第三方注册一样处理即可。
　　2.2始发IP短消息时的容灾
　　当IP-SM-GW故障时，如果有UE发起IP短消息业务，则S-CSCF会选择另一负荷分担的互助IP-SM-GW接续业务。互助IP-SM-GW收到始发IP短消息请求时，发现该UE未在互助IP-SM-GW注册，则向HSS恢复用户数据，然后再根据用户数据再处理始发IP短消息。
　　2.3终结IP短消息取路由时的容灾
　　当有IP-SM-GW故障或是链路故障导致与STP的通信中断时，STP会将原指向该故障GT地址翻译为负荷分担的信令点，由互助的IP-SM-GW协助完成业务。通过消息触发互助的IP-SM-GW从HSS恢复用户数据，以便后续能正常处理业务。待UE发起刷新注册后，在HSS中记录的IP-SM-GW地址，将会刷新为新的地址。
　　2.4终结IP短消息递送时的容灾
　　如果故障是发生在为短信查路由流程后，短消息下发之前，则本次下发会因为互助的IP-SM-GW无用户数据及IMSI与MSISDN对应关系而失败。这和传统IMS网元容灾时接续中的呼叫会失败的原理一样。后续短消息中心再发起终结IP短消息时，会重新取路由，短消息可以成功被接续。
　　3IP短消息的计费
　　短消息一般由短消息中心SMSC进行计费，IP短消息也同样。作为AS作用的IP-SM-GW可以根据要求输出离线计费事件话单，供对账使用，通常可以通过配置决定是否出始发短消息话单和终结短消息话单。
　　另外需要说明IP-SM-GW为主要网元实现的IP短消息存在以下约束项。不支持彩信，当短消息递送失败时由SMSC实现存储功能。目前不提供消息群发功能，由终端自行分解为单条短消息发送。当遇到超长的IP短消息需要由终端来拆分，另外不支持超大IP短消息转SMS，如果短消息正文转换后超过140字节，则转换失败，回复错误。
　　IP-SM-GW应用于VoLTE网络，通过和SMSC以及现网CS网絡的配合，实现了用户IP短消息互通以及IP短消息和电路域短消息的互通，保障了用户从CS向VOLTE迁移阶段的用户业务的一致性，平稳度过过渡期。IP短消息实现方案在未来一个时期都将会是短消息业务实现的主流技术。
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