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摘 要本文介绍了一种优化短信中心重发机制改善短信接收时延的方法，首先介绍了短信中心的重发机制，然后根据MSC、HLR返回的错误码分析了影响短信延迟接收的各种原因，接着针对具体的错误码提出了短信中心重发机制的优化方法，最后通过抽样统计的方法评估优化效果。
关键词短信；延迟接收；时延；错误码；重发机制；优化
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0109-02
随着短信业务的广泛应用，移动用户对短信收发质量的要求越来越高，短信延迟接收是用户投诉的热点问题。因此，如何优化短信网络，减少短信接收的时延，提高短信下发的成功率，是移动通信运营商亟需研究解决的一个课题。
1短信接收延迟的原因
GSM短信业务是GSM系统中一种不需要建立端到端业务通道的业务，它通过GSM系统的信令信道（SDCCH用户正常时或SACCH用户忙时）来传送短信，通过短信中心（SMSC）完成接收、存储和转发用户的短信，整个业务流程覆盖手机、无线网络、交换网络、短信中心等层面。
短信业务不同于语音业务，它是一种非实时性的通信业务，存在一定程度的时延是正常的、合理的。用户不在服务区、手机内存满等不同方面的因素都会导致短信不能正常下发，当被叫用户处于不可接收短信的异常状态时，该条短信将存储在短信中心中，但鉴于对短信中心业务量和负荷的考虑，短信不可能被永久存储，短信中心一般设置了48小时的有效期，超过48小时有效期后就会将该条短信丢弃，在48小时有效期内，短信中心会根据重发机制定时尝试向被叫用户多次主动下发短信，直至被叫用户恢复正常状态后，就会收到这条短信，这时，不可避免地出现短信延迟接收现象。接收时延过大会影响用户感知，造成用户投诉。
2短信中心的重发机制优化
2.1短信中心的重发机制
短信重发可分为主动重发和被动重发两种情况：1）主动重发：短信中心不管被叫用户当前的状态是否正常，根据系统设置的重发机制对等待队列中的消息主动尝试下发。2）被动重发：由特定的触发条件触发导致的短信重试，如alert消息、新消息连带下发、用户开机、用户清除手机内存等，由HLR通知短信中心重发。
短信中心下发短信失败，MSC、HLR等交换网元会根据无线侧、用户手机终端返回的失败信息向短信中心返回相应的错误代码，短信中心的重发机制就是根据不同的错误代码设置主动重发等待短信的频次，定时主动重发短信，合理配置重发机制，有利于减少由于无线网络不稳定、手机终端问题等原因造成的短信下发失败数量，提升短信MT成功率，缩短短信下发时延。
短信下发失败，必然会产生不同程度的短信下发延迟，尽管增加重发次数、减少重试时间间隔可以大幅降低短信下发时延，但必然会增加短信中心、交换网元以及无线网络的负荷，占用大量的网络资源，因此，必须综合各方面因素合理配置重发机制。
2.2短信终呼失败的错误码
为了合理配置短信中心的重发机制，必须先对主要的终呼失败的错误码进行深入分析。终呼失败的错误码很多，在短信中心统计出失败数量最多的错误码，大致可以分为以下几大类：
2.2.1无线覆盖原因：被叫用户长时间脱网
VMSC，缺席用户（27）：失败原因是用户不在服务区，即由于无线信号弱或者无信号造成的；
HLR，未标识用户（5）：失败原因是目的用户长期脱网导致VLR中的位置信息被清除。
2.2.2网络原因：系统间的通讯错误
GMSC，未知原因（34）：失败原因是终呼时因为某个未知的原因失败；
VMSC，未收到响应（253）：失败原因是VMSC未回响应；
VMSC，收到未预期响应（254） ：失败原因是VMSC回了响应，但并非为预期所应回响应；
收到VMSC Abort（117）：失败原因是GMSC收到VMSC的abort消息；
VMSC，GMSC与VMSC对话失败（116）：失败原因是网元间对话为建立不成功；
VMSC，远端地址不可达（245）：失败原因是与VMSC之间链路不通。
2.2.3用户原因：被叫用户或终端状态异常
HLR，缺席用户（219）：失败原因是用户手机关机了；
VMSC，MS存贮容量满（92）：失败原因是目的用户手机终端存储短信满；
VMSC，终端故障（90）：失败原因是目的用户手机终端发生某种不可知的故障，如终端损坏等；
VMSC，用户忙（31）：失败原因是目的用户繁忙，如终端在连续接受短信来不及处理，接收短信时用户正在发短信。
2.2.4被叫用户在系统中数据异常
HLR，查无此号（1）：失败原因是目的用户是空号；
HLR，电信业务不支持（11）：失败原因是目的用户没有短信接收功能；
HLR，禁止操作（182）：失败原因是用户欠费停机；
HLR，禁止业务执行（181）：失败原因是短信功能受限。
2.3短信中心的重发机制优化
根据上述统计的几大类中主要的错误码进行分析，提出短信中心重发机制的优化建议。
2.3.1针对线覆盖原因：被叫用户长时间脱网的优化
当被叫用户所在位置的无线信号较弱，寻呼不到用户，这时用户处于不在服務区状态，短信中心向该用户下发短信必然无法下发成功，MSC返回VMSC，缺席用户（27）的错误码。待用户重新进入服务区时，若用户拨打、接听电话、发短信时，HLR立即触发短信中心下发短信，这种情况下一般用户能在一分钟内收到短信；若用户不做任何操作，需等待BSC每个周期性位置更新时，MSC通过HLR通知短信中心用户回到服务区，触发短信中心下发短信，这时用户明显感觉到接收延迟。
考虑到当用户脱网超过了这个周期的两倍左右时间，该用户在VLR上的状态会置成了脱网状态，这时无论短信中心主动重发多少次都不会成功的，只有在用户重新登网后的下一次周期性位置更新时才会触发短信中心重发等待的短信。因此，建议在周期性位置更新的周期内尽量增加重试次数，尽可能缩短下发时延。例如：BSC周期性位置更新时长为30分钟，则可配置VMSC，缺席用户（27）错误码的重发机制在30分钟内定时主动重发短信4次，重发的时间间隔分别为1分钟、3分钟、5分钟、10分钟，之后等待。
2.3.2针对网络原因：系统间的通讯错误的优化
造成这些错误码的主要原因是网元间的临时通讯错误，如MSC瞬时繁忙而没有给短信中心回应答信号，由于是属于临时性的通讯错误，建议通过缩短首次重发时间来减少短信接收时延，在几分钟内尽量增加重试次数，这样一般来说会延迟几分钟就可以下发成功，用户基本没有感觉到延迟。例如：可配置这些错误码的重发时间间隔分别为30秒、1分钟、2分钟、3分钟、10分钟，之后等待。
2.3.3针对用户原因：被叫用户或终端状态异常的优化
1）用户关机。当用户手机处于关机的状态下，用户必然不能接收任何短信，当用户手机开机恢复正常状态时，HLR会立即发送ALERT-SC信令触发短信中心下发等待短信，一般情况下用户能在开机后一分钟内收到短信，故对于HLR，缺席用户（219）这种错误码不需要主动重试多次。2）手机内存满。用户手机的存储空间不足必然导致不能接收新的信息，这是属于手机终端问题，无法避免和控制。由于GSM规范定义了终端短信存储空间释放的通知消息流程，对于VMSC，MS存贮容量满（92）这种错误码不需要短信中心主动重试，主要是靠目的用户清空了手机和SIM卡的内存后而被动重试。3）手机终端故障。由于用户手机发或SIM卡生了故障，如手机部件损坏、死机等。由于VMSC，终端故障（90）这种错误原因主要是用户手机终端问题，主动重发效果不大，只有在用户手机终端重新开关机恢复正常后，短信会成功下发，这时下发延迟是不可避免的。建议缩短首次重发时间来尽量减少短信接收时延。4）手机忙。由于用户手机状态繁忙，如手机正在发短信等。这时短信是无法下发成功的，只有在手机终端状态恢复正常后才能接收短信。由于VMSC，用户忙（31）这种错误绝大部分都是手机正在发短信引起冲突的，一般手机的状态可以在1分钟左右恢复正常，建议缩短首次重发时间来减少短信接收时延。
2.3.4对于被叫用户在系统中数据异常
造成这些错误码的主要原因是被叫用户空号、停机、无短信功能等，这时短信是必然无法下发成功的，建议不重发直接丢弃。
不同厂家的短信中心设置的错误码不同，但都是基于GSM MAP信令的错误码进行扩展的，上述的重发机制的优化方法都可以做参考。
2.4优化效果评估
结合网络资源适当调整重发机制，某种错误码的重发机制优化后，可以通过对短信中心主动重试下发成功的短信记录进行抽样统计，以此评估优化前后的效果，经过多次反复的微调和评估，得出不同的网络异常下短信时延最短的模型。
以下以VMSC，缺席用户（27）错误码优化前后的模型作为样例说明评估方法。
从图1可见，第一次优化后重发成功的峰值比优化前明显前移，说明接收时延有所改善；第二次优化后峰值没有前移，但重发成功数量明显增多，说明接收时延略有改善。通过多次微调，找出最优的模型。
3结束语
合理配置短信中心的重发机制可以有效改善短信接收时延，对于某些网络因素、用户因素的错误码，首次重发时间越短、重发次数越多可以大幅缩短主动重发的时延，优化效果越明显，但也存在部分错误码优化效果不明显，结合系统负荷情况，可以考虑增加前者的重发次数和减少后者的重发次数，减少对交换、无线网络负荷的影响。
鉴于短信终呼流程涉及手机、无线、交换等层面，优化短信中心的重发机制只是对交换、无线网络异常的一种补救措施，因此，只有结合交换、无线网络层面的优化，才能最有效改善短信接收时延。
参考文献
[1]YDT 1039-2000 900-1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网短消息中心设备规范第一分册点对点短信业务.
[2]中国联通移动通信网络短消息中心设备技术规范v1.0.
作者简介
伍铭坚，男，北京邮电大学通信工程专业本科毕业，通信工程师，现为中国联合网络通信有限公司佛山市分公司工程师，从事增值业务平台、移动网关口局等核心网交换设备的运维工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词短信；延迟接收；时延；错误码；重发机制；优化
中图分类号TN文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0109-02
随着短信业务的广泛应用，移动用户对短信收发质量的要求越来越高，短信延迟接收是用户投诉的热点问题。因此，如何优化短信网络，减少短信接收的时延，提高短信下发的成功率，是移动通信运营商亟需研究解决的一个课题。
1短信接收延迟的原因
GSM短信业务是GSM系统中一种不需要建立端到端业务通道的业务，它通过GSM系统的信令信道（SDCCH用户正常时或SACCH用户忙时）来传送短信，通过短信中心（SMSC）完成接收、存储和转发用户的短信，整个业务流程覆盖手机、无线网络、交换网络、短信中心等层面。
短信业务不同于语音业务，它是一种非实时性的通信业务，存在一定程度的时延是正常的、合理的。用户不在服务区、手机内存满等不同方面的因素都会导致短信不能正常下发，当被叫用户处于不可接收短信的异常状态时，该条短信将存储在短信中心中，但鉴于对短信中心业务量和负荷的考虑，短信不可能被永久存储，短信中心一般设置了48小时的有效期，超过48小时有效期后就会将该条短信丢弃，在48小时有效期内，短信中心会根据重发机制定时尝试向被叫用户多次主动下发短信，直至被叫用户恢复正常状态后，就会收到这条短信，这时，不可避免地出现短信延迟接收现象。接收时延过大会影响用户感知，造成用户投诉。
2短信中心的重发机制优化
2.1短信中心的重发机制
短信重发可分为主动重发和被动重发两种情况：1）主动重发：短信中心不管被叫用户当前的状态是否正常，根据系统设置的重发机制对等待队列中的消息主动尝试下发。2）被动重发：由特定的触发条件触发导致的短信重试，如alert消息、新消息连带下发、用户开机、用户清除手机内存等，由HLR通知短信中心重发。
短信中心下发短信失败，MSC、HLR等交换网元会根据无线侧、用户手机终端返回的失败信息向短信中心返回相应的错误代码，短信中心的重发机制就是根据不同的错误代码设置主动重发等待短信的频次，定时主动重发短信，合理配置重发机制，有利于减少由于无线网络不稳定、手机终端问题等原因造成的短信下发失败数量，提升短信MT成功率，缩短短信下发时延。
短信下发失败，必然会产生不同程度的短信下发延迟，尽管增加重发次数、减少重试时间间隔可以大幅降低短信下发时延，但必然会增加短信中心、交换网元以及无线网络的负荷，占用大量的网络资源，因此，必须综合各方面因素合理配置重发机制。
2.2短信终呼失败的错误码
为了合理配置短信中心的重发机制，必须先对主要的终呼失败的错误码进行深入分析。终呼失败的错误码很多，在短信中心统计出失败数量最多的错误码，大致可以分为以下几大类：
2.2.1无线覆盖原因：被叫用户长时间脱网
VMSC，缺席用户（27）：失败原因是用户不在服务区，即由于无线信号弱或者无信号造成的；
HLR，未标识用户（5）：失败原因是目的用户长期脱网导致VLR中的位置信息被清除。
2.2.2网络原因：系统间的通讯错误
GMSC，未知原因（34）：失败原因是终呼时因为某个未知的原因失败；
VMSC，未收到响应（253）：失败原因是VMSC未回响应；
VMSC，收到未预期响应（254） ：失败原因是VMSC回了响应，但并非为预期所应回响应；
收到VMSC Abort（117）：失败原因是GMSC收到VMSC的abort消息；
VMSC，GMSC与VMSC对话失败（116）：失败原因是网元间对话为建立不成功；
VMSC，远端地址不可达（245）：失败原因是与VMSC之间链路不通。
2.2.3用户原因：被叫用户或终端状态异常
HLR，缺席用户（219）：失败原因是用户手机关机了；
VMSC，MS存贮容量满（92）：失败原因是目的用户手机终端存储短信满；
VMSC，终端故障（90）：失败原因是目的用户手机终端发生某种不可知的故障，如终端损坏等；
VMSC，用户忙（31）：失败原因是目的用户繁忙，如终端在连续接受短信来不及处理，接收短信时用户正在发短信。
2.2.4被叫用户在系统中数据异常
HLR，查无此号（1）：失败原因是目的用户是空号；
HLR，电信业务不支持（11）：失败原因是目的用户没有短信接收功能；
HLR，禁止操作（182）：失败原因是用户欠费停机；
HLR，禁止业务执行（181）：失败原因是短信功能受限。
2.3短信中心的重发机制优化
根据上述统计的几大类中主要的错误码进行分析，提出短信中心重发机制的优化建议。
2.3.1针对线覆盖原因：被叫用户长时间脱网的优化
当被叫用户所在位置的无线信号较弱，寻呼不到用户，这时用户处于不在服務区状态，短信中心向该用户下发短信必然无法下发成功，MSC返回VMSC，缺席用户（27）的错误码。待用户重新进入服务区时，若用户拨打、接听电话、发短信时，HLR立即触发短信中心下发短信，这种情况下一般用户能在一分钟内收到短信；若用户不做任何操作，需等待BSC每个周期性位置更新时，MSC通过HLR通知短信中心用户回到服务区，触发短信中心下发短信，这时用户明显感觉到接收延迟。
考虑到当用户脱网超过了这个周期的两倍左右时间，该用户在VLR上的状态会置成了脱网状态，这时无论短信中心主动重发多少次都不会成功的，只有在用户重新登网后的下一次周期性位置更新时才会触发短信中心重发等待的短信。因此，建议在周期性位置更新的周期内尽量增加重试次数，尽可能缩短下发时延。例如：BSC周期性位置更新时长为30分钟，则可配置VMSC，缺席用户（27）错误码的重发机制在30分钟内定时主动重发短信4次，重发的时间间隔分别为1分钟、3分钟、5分钟、10分钟，之后等待。
2.3.2针对网络原因：系统间的通讯错误的优化
造成这些错误码的主要原因是网元间的临时通讯错误，如MSC瞬时繁忙而没有给短信中心回应答信号，由于是属于临时性的通讯错误，建议通过缩短首次重发时间来减少短信接收时延，在几分钟内尽量增加重试次数，这样一般来说会延迟几分钟就可以下发成功，用户基本没有感觉到延迟。例如：可配置这些错误码的重发时间间隔分别为30秒、1分钟、2分钟、3分钟、10分钟，之后等待。
2.3.3针对用户原因：被叫用户或终端状态异常的优化
1）用户关机。当用户手机处于关机的状态下，用户必然不能接收任何短信，当用户手机开机恢复正常状态时，HLR会立即发送ALERT-SC信令触发短信中心下发等待短信，一般情况下用户能在开机后一分钟内收到短信，故对于HLR，缺席用户（219）这种错误码不需要主动重试多次。2）手机内存满。用户手机的存储空间不足必然导致不能接收新的信息，这是属于手机终端问题，无法避免和控制。由于GSM规范定义了终端短信存储空间释放的通知消息流程，对于VMSC，MS存贮容量满（92）这种错误码不需要短信中心主动重试，主要是靠目的用户清空了手机和SIM卡的内存后而被动重试。3）手机终端故障。由于用户手机发或SIM卡生了故障，如手机部件损坏、死机等。由于VMSC，终端故障（90）这种错误原因主要是用户手机终端问题，主动重发效果不大，只有在用户手机终端重新开关机恢复正常后，短信会成功下发，这时下发延迟是不可避免的。建议缩短首次重发时间来尽量减少短信接收时延。4）手机忙。由于用户手机状态繁忙，如手机正在发短信等。这时短信是无法下发成功的，只有在手机终端状态恢复正常后才能接收短信。由于VMSC，用户忙（31）这种错误绝大部分都是手机正在发短信引起冲突的，一般手机的状态可以在1分钟左右恢复正常，建议缩短首次重发时间来减少短信接收时延。
2.3.4对于被叫用户在系统中数据异常
造成这些错误码的主要原因是被叫用户空号、停机、无短信功能等，这时短信是必然无法下发成功的，建议不重发直接丢弃。
不同厂家的短信中心设置的错误码不同，但都是基于GSM MAP信令的错误码进行扩展的，上述的重发机制的优化方法都可以做参考。
2.4优化效果评估
结合网络资源适当调整重发机制，某种错误码的重发机制优化后，可以通过对短信中心主动重试下发成功的短信记录进行抽样统计，以此评估优化前后的效果，经过多次反复的微调和评估，得出不同的网络异常下短信时延最短的模型。
以下以VMSC，缺席用户（27）错误码优化前后的模型作为样例说明评估方法。
从图1可见，第一次优化后重发成功的峰值比优化前明显前移，说明接收时延有所改善；第二次优化后峰值没有前移，但重发成功数量明显增多，说明接收时延略有改善。通过多次微调，找出最优的模型。
3结束语
合理配置短信中心的重发机制可以有效改善短信接收时延，对于某些网络因素、用户因素的错误码，首次重发时间越短、重发次数越多可以大幅缩短主动重发的时延，优化效果越明显，但也存在部分错误码优化效果不明显，结合系统负荷情况，可以考虑增加前者的重发次数和减少后者的重发次数，减少对交换、无线网络负荷的影响。
鉴于短信终呼流程涉及手机、无线、交换等层面，优化短信中心的重发机制只是对交换、无线网络异常的一种补救措施，因此，只有结合交换、无线网络层面的优化，才能最有效改善短信接收时延。
参考文献
[1]YDT 1039-2000 900-1800MHz TDMA数字蜂窝移动通信网短消息中心设备规范第一分册点对点短信业务.
[2]中国联通移动通信网络短消息中心设备技术规范v1.0.
作者简介
伍铭坚，男，北京邮电大学通信工程专业本科毕业，通信工程师，现为中国联合网络通信有限公司佛山市分公司工程师，从事增值业务平台、移动网关口局等核心网交换设备的运维工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文