1.1 SMS 业务模型#

SMS分为两个步骤：

1. 消息提交（Message Submission） — 发送方将短消息提交至SMSC
2. 消息投递（Message Delivery） — SMSC将短消息投递给接收方，可选投递状态报告

用途场景涵盖三类：

1.2 SMS-MO（Mobile Originated）#

• 文本消息被路由到 SMSC（短消息服务中心），本质是一个电子消息存储
• SMSC成功接收后向发起方发送确认（手机上显示”消息已发送”——这不等同于接收方已收到）
• 如果发送失败，手机可能显示”消息发送失败”提示

1.3 SMS-MT（Mobile Terminated）#

• SMSC成功收到消息后，尝试向接收方手机投递
• 如果接收方手机关机或不在覆盖区，SMSC会保留消息并重试（retry机制 + alerting机制）
• 只有发送方选择了”投递确认”选项时，才会知道接收方是否已收到

NOTE

关键约束：短消息发送方始终使用其归属网络的SMSC。该SMSC负责将消息投递给接收方（即使接收方在漫游或属于其他网络）。

1.4 MTC/MIoT 的 SMS 需求#

在MTC/MIoT场景中，SMS作为关键技术使能器，具有以下功能：

• IP会话唤醒：向设备发送SMS以唤醒IP会话，基于MTC-IWF架构
• 无CS附着的SMS投递：减少MSC使用，特别适用于大规模IoT设备部署
• OTA空中写卡：通过SMS进行USIM配置更新

NOTE

根据GSMA调查，LTE-M明确确认SMS将部署于全球LTE-M场景，但NB-IoT社区尚未形成一致的SMS部署计划。

1.5 SMS 安全挑战#

经过一系列SS7漏洞审计后，SMS作为可信赖解决方案的地位受到挑战。同样需要关注Diameter、SIP等新协议的安全漏洞。

2.1 2/3G SMS over MAP#

MAP（Mobile Application Part） 是2/3G时代SMS的基础承载协议，运行在SS7协议栈之上，可通过TDM或SIGTRAN传输。定义了三个MAP接口支持SMS：

SMS可通过两条路径到达SMSC：

• CS域路径：UE → MSC → MAP/E → SMSC
• PS域路径：UE → SGSN → MAP/Gd → SMSC

对于仅需要PS数据的M2M设备，如果SGSN支持SMS且HLR/HSS允许，UE无需附着CS域即可收发短信。SMSC通过MAP/H接口查询HLR获取用户信息和路由。

2.2 4G SMS over SGsAP#

4G初期，在没有IMS的环境下，3GPP定义了SGs接口作为过渡方案。这是一种混合方案——通过LTE无线传输来自CS基础设施的原生SMS。

SGs 是基于Gs的演进接口，运行于SCTP之上，在3GPP TS 29.118中定义。其主要用途是EPS与CS域之间的移动性管理和寻呼流程，但也用于SMS的MO/MT传递。

关键点：

• SGs SMS独立于CSFB（Circuit Switched Fall Back），不要求LTE与2/3G重叠覆盖
• UE通过 Combined EPS/IMSI Attach 流程附着，可在ATTACH REQUEST中标识为”SMS only”
• MME与MSC/VLR之间建立SGs关联，MME通过 SGsAP 协议连接MSC

在LTE网络中，SMS传输路径为：UE → MME → SGsAP → MSC → MAP/E → SMSC，4G网络通过SGs”借用”2/3G CS基础设施来处理SMS。

2.3 4G SMS over Diameter#

随着4G网络成熟，Diameter协议被引入承载SMS，实现了MME直接与SMSC通信，无需MSC参与。

定义的Diameter接口：

NAS传输机制：根据3GPP TS 24.301，SMS消息（CP-DATA、CP-ACK、CP-ERROR）封装在Uplink/Downlink NAS Transport消息的NAS Message Container IE中，在UE与MME之间传递。

核心路径对比：

• SGs方案：MME → SGsAP → MSC → MAP → SMSC（需MSC参与）
• Diameter方案：MME → SGd/Diameter → SMSC（无需MSC，减少CS附着）

2.4 IMS SMS over MAP/Diameter#

IMS SMS over Diameter架构：

IMS SMS over MAP架构：

两种对接方式主要区别在对接的域不同。

IMS中的SMS通过IP-SM-GW（IP Short Message Gateway） 实现SIP与MAP/Diameter的互通。IP-SM-GW在IMS网络中充当Application Server的角色。

架构核心要点：

用户面路径：UE → S-CSCF（SIP/ISC）→ IP-SM-GW → SMSC

控制面路径：

• S-CSCF ↔ HSS：使用 Diameter/Cx 接口进行用户鉴权和Profile获取
• IP-SM-GW ↔ HSS：使用 Diameter/Sh 接口获取应用数据（SMS Profile）
• IP-SM-GW ↔ HSS：使用 MAP/J 接口查询路由信息
• SMSC ↔ HSS：使用 MAP/C 接口查询用户漫游状态

两种互通模式：

• SLI（Service Level Interworking） — 支持Session或Page Mode Messaging （只做 IP ↔ CS 透传）
• TLI（Transport Level Interworking） — 仅支持SMoverIP（SMS over IP），规范在3GPP 24.341 （完整会话支持）

IP-SM-GW核心功能：

• 识别短消息应在CS、PS还是IMS域投递
• 对传统网络透明——SMS-GMSC认为IP-SM-GW就是MSC/SGSN（通过MAP连接）
• 使用自己的地址响应HSS的路由信息请求，完成域选
• 将MSISDN/IMSI转换为TEL URI或SIP URI

2.5 5G SMS over NAS#

5G中SMS的定义在3GPP TS 23.501 §4.4.2和3GPP TR 29.891 §9.1中明确。核心变化是引入了SMSF（SMS Function） 网元。

架构特点：

• AMF：通过N1接口使用NAS传输SMS
• SMSF：5G核心网专用的SMS功能网元，每个UE关联唯一的SMSF
• UDM：支持MAP或Diameter S6c接口接续传统SMS-GMSC/SMS Router
• N20/NSmsf：AMF与SMSF之间的服务化接口

5G信令基于HTTP2/JSON（SBA架构），不再使用SCTP。SMSF通过MAP或Diameter接口支持与传统SMSC互通。

AMF重定位时SMSF保持不变：源AMF在UE上下文传输中将SMSF标识传递给目标AMF，确保SMS业务连续性。

3.1 当前归属架构#

当前SMS归属网络架构呈现多代际共存的状态：

• 2/3G用户：通过MSC使用MAP over SS7进行SMS收发（CS域），或通过SGSN使用MAP（PS域）
• 4G用户（无IMS）：通过MME使用 SGsAP 接口回程MSC，再通过MAP接续SMSC
• IMS用户：通过S-CSCF使用SIP接续 IP-SM-GW，IP-SM-GW与SMSC之间使用MAP/Diameter
• 5G用户：通过AMF使用NAS传输，SMSF接续SMSC（MAP或Diameter）

TIP

核心思路：无论接入网如何演进，SMSC始终作为SMS的核心存储转发节点，变化的只是接入侧的路由方式。

3.2 未来归属架构趋势#

GSMA NG.111展望的未来架构中，用户分类和承载协议将出现分化：

协议优缺点比较：

关键结论——SMS技术演进不是一刀切，而是按用户类型分化。

4.1 当前漫游架构#

当前SMS漫游主要基于SS7 MAP路由：

• SMS-MO：拜访网络MSC/SGSN通过MAP E接口将消息路由至归属网络SMSC，经由IPX（SS7/STP）转发
• SMS-MT：归属网络SMSC通过HLR/HSS查询获取拜访网络MSC地址，经SS7路由投递

漫游场景下，VPMN侧的接入方式：

• 2/3G PS：UE → SGSN
• 2/3G CS：UE → MSC
• 4G：UE → MME（通过SGsAP连接MSC）

所有漫游SMS均通过SS7网络路由，4G SMS锚定在MSC上。

4.2 未来漫游架构#

随着2/3G退网（包括MSC能力关闭），拜访网络可能关闭MAP E接口。未来的解决方案是通过IWF（InterWorking Function） 进行协议转换。 两种关键方案：

方案一：纯Diameter漫游

• 拜访网络MME通过Diameter SGd直接连接归属网络SMSC
• 无需SGs接口和MSC参与
• 需在所有漫游合作伙伴间部署SGd接口

方案二：IWF互通方案

• 拜访网络使用Diameter SGd → IWF → 归属网络通过MAP或Diameter接续
• IWF可部署在拜访网络或IPX中
• IWF需具备CDR生成能力（MME本身不产生SMS CDR，对漫游批发计费至关重要）

重要前提：为使IWF方案的SMS-MT可行，归属SMSC需要通过MAP C HLR查询或S6c HSS查询检索MME客户位置。有两种选项：

• 选项1：HSS中不支持S6c → 通过MAP C接口包含MME相关信息（非3GPP标准，依赖厂商实现）
• 选项2：HSS中支持S6c → 通过SRR收集SMSoNAS MT路由的拜访MME信息

MAP vs Diameter 漫游选择：

5.1 当前互连#

当前所有SMS互连通过SS7网络路由。接收方网络中，SMS防火墙（SMS Firewall）负责Home Routing所有入向SMS，以防护信令安全漏洞。

NOTE

部署SMS Router以防护信令安全漏洞。

5.2 未来互连#

互连接口（NNI）也面临从MAP到Diameter的演进，核心挑战是号码可移植性（NP）的解决。 NNI方案对比：

5.3 SMS Hubbing 架构#

SMS类似于一个集线（HUB），负责协议转换。

6.1 2/3G SMS over MAP 信令流程#

完整SMS事务分为SMS-MO和SMS-MT两个阶段。

SMS-MO（移动台发起）：

SMS-MT（移动台终止）：

6.2 4G SMS over SGs 流程 — MO#

1. EPS/IMSI Attach完成后，UE触发Service Request发起MO SMS
2. Uplink NAS Transport：SMS封装在NAS消息中发送至MME
3. Uplink Unitdata：MME将SMS转发至MSC/VLR，MSC/VLR向UE确认接收
4. Forward SM-MO：SMS被转发至SMSC，SMSC返回Delivery Report
5. Delivery Report逐级（MSC/VLR → MME → UE）回传
6. UE确认接收，MSC/VLR告知MME不再需要隧道NAS消息（Release Request）

6.3 4G SMS over SGs 流程 — MT#

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1. SMSC 向HLR请求路由信息（SRIforSM），SMS转发至正确的MSC/VLR
2. MSC/VLR向MME发起Paging
3. MME向TA范围内的LTE基站发起Paging
4. UE响应Service Request，MME向MSC/VLR发起Service Request
5. MSC/VLR构建SMS，通过MME以NAS消息封装（Downlink NAS Transport）转发给UE
6. UE确认接收（Uplink NAS Transport），可选发送Delivery Report
7. Delivery Report经MSC/VLR回传至SMSC
8. Release Request释放连接

6.4 4G SMS over Diameter 流程#

NOTE

Diameter SMS操作对应MAP操作：

• OFR = MAP MO-ForwardShortMessage
• OFA = MAP MO-ForwardShortMessage Ack
• TFR = MAP MT-ForwardShortMessage
• TFA = MAP MT-ForwardShortMessage Ack

6.5 IMS SMS 架构#

IP-SM-GW是IMS与传统网络之间的桥梁。在IMS域中，LTE用户接入A-SBC(P-CSCF) → I-CSCF → S-CSCF，S-CSCF根据iFC将SMS转发至IP-SM-GW。IP-SM-GW通过SIGTRAN将SIP转换为MAP，接续传统SMSC和HLR。

6.6 IMS SMS 流程#

阶段1：路由信息查询（步骤1-5）

阶段2：消息转发与域选（步骤6-7）

阶段3：IMS投递（步骤8-11）

阶段4：投递报告（步骤12-16）

6.8 5G SMS over NAS 流程#

5G的SMS流程核心参与者：UE ↔ AMF（N1/NAS）↔ SMSF（N20）↔ UDM（N21）↔ 传统SMSC（MAP/Diameter） MO流程：

1. UE通过NAS（UL NAS Transport）将SMS提交至AMF
2. AMF通过N20/NSmsf转发至SMSF
3. SMSF通过MAP/Diameter转发至SMSC
4. SMSC确认，反向路径返回

MT流程：

1. SMSC通过MAP/Diameter S6c查询UDM获取路由信息
2. UDM返回SMSF地址
3. SMSC通过MAP/Diameter SGd将SMS发送至SMSF
4. SMSF通过N20/NSmsf发送至AMF
5. AMF通过NAS（DL NAS Transport）投递给UE

7.1 当前全局架构#

当前全局架构呈现多协议并存的局面。漫游和互连场景下：

• SS7（MAP）：承载不同用户类型（Legacy、IMS、IoT）的漫游信令
• Diameter：在归属网络逐步部署（SGd优先），但漫游/互连迁移为时尚早

7.2 GSMA调查结论#

基于12家运营商的完整调查，关键结论：

1. SMS是MIoT的强制技术使能（OTA/IP唤醒），需要免CS附着的投递方案
2. SMS将逐步迁移至Diameter，SGd是第一个接口，未来3年扩展到Gdd和S6c
3. SMSoIMS在归属网络已成现实，漫游将逐步开放，SMSoIMS网间互通仍以MAP为主
4. SMS漫游/互连迁移到Diameter为时尚早
5. Diameter安全漏洞仍是运营商迁移SMS到Diameter的主要顾虑

7.3 按用户类型的演进趋势#

TIP

SMS技术的演进对所有用户来说不会是一致的，而是取决于三大用户类别的特定需求：传统用户、IMS用户和物联网设备。IMS用户的SMS over IP迁移已在顺利进行中，而IoT设备的SMS over Diameter迁移仍处于早期阶段。

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