CN102986258A - 在移动通信系统中递送短消息服务消息的方法和系统 - Google Patents

在移动通信系统中递送短消息服务消息的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在移动通信系统中递送SMS消息的方法和系统。根据本发明的移动通信系统中的SMS消息递送方法包括步骤：在设置到基站的RRC连接的同时，SMS发信UE向基站（eNB）发送包括用于请求发送SMS的服务请求消息的RRC连接完成消息；基站通过初始UE消息向MME发送接收的服务请求消息；响应于初始UE消息，MME向基站发送不包括关于数据承载的信息的用于信令的初始上下文建立消息；在接收初始上下文建立消息之后，基站建立与SMS发信UE的AS安全模式；在建立AS安全模式之后，SMS发信UE激活与MME的NAS安全模式；在完成与MME的NAS安全模式之后，SMS发信UE通过上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。

Description

在移动通信系统中递送短消息服务消息的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法和系统。
背景技术
通常，移动通信系统中的增值服务SMS是指向对方发送短文本的服务。目前，诸如长期演进（LTE）的移动通信系统使用电路交换回退（CSFB）功能，其使用旧式网络中现有的移动交换中心（MSC）。在递送开销方面，在发送一条被限制为160个字符的SMS消息时，需要相当多的控制消息以支持空闲状态的用户设备（UE）。
发明内容
技术问题
本发明提供用于在LTE系统中高效地提供SMS服务的方法和系统。
本发明提供用于在LTE系统中减小SMS服务期间的负荷的方法和系统。
技术方案
在根据本发明的实施例的一个方面，提供一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，该方法包括：由SMS发信用户设备（UE）使用无线资源控制（RRC）连接完成消息向演进节点B（eNB）发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；由eNB使用初始UE消息将接收到的服务请求消息发送到移动管理实体（MME）；由MME响应于初始UE消息将不包括关于数据承载的信息的‘用于信令的初始上下文建立’消息发送给eNB；在接收到初始上下文建立消息之后，由eNB建立与SMS发信UE的接入层（AS）安全；如果建立了AS安全，则由SMS发信UE执行与MME的非接入层（NAS）安全；以及在完成与MME的NAS安全过程之后，由SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息将SMS消息发送到MME。
根据本发明的实施例的另一方面，提供一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，该方法包括：由SMS发信用户设备（UE）使用无线资源控制（RRC）连接完成消息向演进节点B（eNB）发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；由eNB使用初始UE消息将接收到的服务请求消息发送到移动管理实体（MME）；由MME响应于初始UE消息将包括用于非接入层（NAS）安全建立的信息的初始UE消息响应消息发送给eNB；由eNB通过下行链路传输将针对服务请求消息的接受消息发送给SMS发信UE；以及在接收接受消息之后，由SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息将SMS消息发送到MME。
根据本发明的实施例的另一方面，提供一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，该方法包括：在建立与演进节点B（eNB）的无线资源控制（RRC）连接的过程中从eNB接收RRC连接建立消息之后，由SMS发信用户设备（UE）激活非接入层（NAS）安全；在激活NAS安全之后，使用RRC连接完成消息向eNB发送服务请求消息，其包括使用激活的NAS安全的安全上下文中的密钥加密的SMS消息以及指示仅发送SMS的指示符；在接收服务请求消息之后，由eNB向移动管理实体（MME）发送初始UE消息，其包括服务请求消息和eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）；如果服务请求消息有效，则由MME使用加密密钥解密包括在服务请求消息中的SMS消息；以及由MME经由移动交换中心（MSC）向SMS收信UE发送解密的SMS消息。
根据本发明的实施例的另一方面，提供一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，该系统包括：SMS发信用户设备（UE），用于使用无线资源控制（RRC）连接完成消息发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；演进节点B（eNB），用于，如果在建立与SMS发信UE的RRC连接时接收到RRC连接完成消息，则使用初始UE消息发送包括在RRC消息中的服务请求消息；以及移动管理实体（MME），用于，如果从eNB接收到初始UE消息，则向eNB发送不包括关于数据承载的信息的‘用于信令的初始上下文建立’消息，其中，如果接收到初始上下文建立消息，则eNB建立与SMS发信UE的接入层（AS）安全，并且如果建立AS安全，则SMS发信UE执行与MME的非接入层（NAS）安全，并且在与MME的NAS安全过程完成后，SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。
根据本发明的实施例的另一方面，提供一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，该系统包括：SMS发信用户设备（UE），用于使用无线资源控制（RRC）连接完成消息发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；演进节点B（eNB），用于响应于初始UE消息使用初始UE消息发送在建立与SMS发信UE的RRC连接时接收的服务请求消息；以及移动管理实体（MME），用于，如果从eNB接收到初始UE消息，则响应于初始UE消息向eNB发送包括用于建立非接入层（NAS）安全的信息的初始UE消息响应消息，其中，eNB通过下行链路传输向SMS发信UE发送针对服务请求消息的接受消息，并且已经接收接受消息的SMS发信UE使用上行链路NAS发送消息向MME发送SMS消息。
根据本发明的实施例的另一方面，提供一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，该系统包括：SMS发信用户设备（UE），用于在建立与演进节点B（eNB）的RRC连接的过程中接收无线资源控制（RRC）连接建立消息之后，激活非接入层（NAS）安全，并且在激活NAS安全之后，使用RRC连接完成消息向eNB发送服务请求消息，其包括使用激活的NAS安全的安全上下文中的密钥加密的SMS消息以及指示仅发送SMS的指示符；eNB，用于建立与SMS发信UE的RRC连接，并且如果从SMS发信UE接收到服务请求消息，则发送初始UE消息，其包括服务请求消息和eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）；以及移动管理实体（MME），用于，如果服务请求消息是有效的，则使用包括在服务请求消息中的密钥解密包括在服务请求消息中的SMS消息，并且经由移动交换中心（MSC）向SMS收信UE发送解密的SMS消息。
有益效果
根据本发明，可以在演进移动通信系统中减小用于SMS递送的UE和eNB的负载。
附图说明
图1是在应用本发明的LTE系统中从空闲UE A发送SMS消息到空闲UE B的端到端信号流程图；
图2是根据本发明的第一实施例的在SMS发送期间处理消息起始（MO）呼叫的信号流程图；
图3是根据本发明的第一实施例的处理用于SMS接收的消息终止（MT）呼叫的信号流程图；
图4是根据本发明的第二实施例的在SMS发送期间处理MO呼叫的信号流程图；
图5是根据本发明的第二实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的信号流程图；
图6是根据本发明的第三实施例的在SMS发送期间处理MO呼叫的信号流程图；以及
图7是根据本发明的第三实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的信号流程图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例。全部附图中，使用相同的引用数字指示本发明的实施例的相同或类似的元素。
下面的描述中，诸如详细结构和组件的具体的细节仅仅被提供用来协助对于本发明的示例性实施例的整体理解。因此，对于本领域的技术人员而言显而易见的是，可以对这里描述的实施例进行各种变更和修改而不脱离本发明的范围和精神。此外，为了清楚和简明，将省略公知的功能和结构的描述。
在应用本发明的LTE系统中，为了在整个系统方面确定用于SMS提供的实际负荷，将如图1所示分析从空闲状态的UE A发送SMS消息到空闲状态的UE B的端到端信号流程图。
图1是在应用本发明的LTE系统中从空闲UE A 100发送SMS消息到空闲UE B 122的端到端信号流程图。为方便起见，将图1分成图1a和图1b。
在步骤124，空闲状态下的UE A 100向演进节点B（eNB）102发送用于建立RRC连接的无线资源控制（RRC）建立请求消息，以发送SMS消息。
在步骤124中从UE A 100接收RRC建立请求消息之后，在步骤126，eNB 102分配信号无线承载，并且向UE A 100发送包括分配信息的RRC建立消息。
在步骤126中接收RRC建立消息之后，在步骤128，UE A 100使用RRC建立完成消息将用于与移动管理实体（MME）104连接的服务请求消息发送给eNB 102，以便发送SMS消息。
在步骤128中接收RRC建立完成消息之后，在步骤130，eNB 102使用初始UE消息向MME 104发送UE A 100所发送的服务（SVC）请求消息。eNB 102分配eNB的S1 AP id，其是用于标识来自UE A 100的消息的临时id，并且然后在初始UE消息中包括该临时id。
在步骤130中接收包括来自UE A100的服务请求消息的初始UE消息之后，在步骤132，MME 104激活其根据其在UE A 100为空闲状态之前执行的验证程序产生的UEA 100与MME 104之间的安全上下文，并且基于该上下文中的非接入层（NAS）安全密钥产生在UE A 100与eNB 102之间使用的接入层（AS）安全密钥。MME 104激活在UE A 100切换到空闲状态之前使用的非GBR承载。在步骤132中，MME 104在MME 104发送给eNB 102的初始上下文建立消息中包括产生的AS的安全密钥、关于将被激活的非GBR承载的信息、以及MME S1 AP id，其是由MME 104分配的临时id，并且将初始上下文建立消息发送至eNB 102。
在步骤132中接收初始上下文建立消息之后，在步骤134，eNB 102基于包括在所接收的消息中的AS安全密钥将AS安全命令消息发送给UE A100。在步骤136，eNB 102接收对此的响应，并激活AS安全。在步骤138，eNB 102通过对将被激活的承载执行RRC重新配置来激活无线承载。
如果无线承载的激活成功，则在步骤150，UE A 100激活NAS层安全，将其解释为暗示MME 104已经接受来自UE A 100的服务请求的隐式信号（AS层安全在步骤136中被激活）。
如果无线承载的激活是成功的，在步骤140中，使用初始上下文建立响应消息，eNB 102将其通知到MME 104。
在步骤142，UE A 100使用激活的NAS密钥发送SMS消息。（使用ULNAS传输在AS层中发送NAS消息，以及使用UL NAS传输，甚至在eNB 102与MME 104之间在S1 AP中发送NAS消息）。
在步骤142中从UE A 100接收SMS消息之后，在步骤144，MME 104将其发送到MSC/访问者位置寄存器（VLR）106。
在步骤148，MSC/VLR 106将指示其接收SMS消息的ACK发送给UEA 100，以防止UE A 100重发SMS消息。在步骤146，MSC/VLR 106转发SMS消息到SMS互通MSC（IWMSC）108，以发送SMS消息到SMS收件人（UE B 122）。
在步骤152，SMS-IWMSC 108发送SMS消息到SMS中心（SC）110。
在步骤154，SC 110将接收的SMS消息发送到SMS网关移动交换中心（GMSC）112。
在步骤156，通过归属位置寄存器/归属用户服务器（HLR/HSS）114，SMS-GMSC 112发现SMS接收方（UE B 122）的路由信息，即，关于可以发送SMS消息到接收方的MSC的信息。
在步骤158，SMS-GMSC 112将SMS消息转发到与接收方有关的MSC116。在步骤160，如果UE B 122、或SMS接收（或收信）UE处于空闲状态，则MSC 116经由MME 118和eNB 120向UE B 122发送寻呼，以便将UE B 122切换到激活状态。
当在步骤160中接收寻呼之后，在步骤162，UE B 122与eNB 120建立RRC连接并且向eNB 120发送用于响应寻呼的服务请求消息，以响应寻呼。
在步骤164，eNB 120使用初始UE消息向MME 118发送来自UE B 122的服务（SVC）请求消息。
在接收服务请求消息后，在步骤166，MME 118向MSC 116发送服务请求消息，以便从MSC 116接收将要被递送到UE B 122的SMS消息。从MME 118接收服务请求消息之后，在步骤168，MSC 116通过下行链路单元数据向MME 118发送SMS消息。
在步骤170，MME 118发送初始UE上下文建立请求消息到eNB 120，以便执行关于在步骤162中发送服务请求消息的UE B 122的AS安全和非GBR承载激活。在步骤170中接收初始UE上下文建立请求消息之后，在步骤172，eNB 120通过发送和接收安全模式命令/完成消息激活AS安全，并且使用RRC重新配置/完成消息激活非GEBR承载。
如果无线承载的激活成功，则UE B 122激活NAS层安全，将其解释为暗示MME 118已经接受来自UE B 122的服务请求消息的隐式信号（AS层安全在步骤172中激活）。在步骤174，如果无线承载的激活成功，则eNB 120使用初始上下文建立响应消息将其通知MME 118。在步骤176，MME 118使用激活的NAS安全对从MSC 116接收的SMS消息进行加密，向其附加用于完整性检查的MAC，并且然后使用NAS消息将产生的SMS消息递送到UE B 122。
在步骤176中接收SMS消息后，UE B 122在步骤177经由MME 118向MSC 116发送指示SMS消息的接收的ACK以防止MSC 116重发SMS消息。
在接收SMS消息之后，UE B 122在步骤178和步骤180经由MME 118将其发送到SC 110的递送报告消息发送到MSC 116。在步骤182，MSC 116经由MME 118向UE B 122发送指示递送报告消息的接收的ACK。
在步骤184，UE B 122或SMS接收UE发送的递送报告消息由MSC 116经由SMS-GMSC 112发送到SC 110。
在步骤186，SC 110经由SMS-IWMSC 108、MSC/VLR 106、和MME104，发送所接收的递送报告消息到UE A 100，其是已发送SMS消息的UE。
在步骤186中接收递送报告消息之后，在步骤188，UE A 100或SMS发送（或发信）终端发送作为递送报告消息的响应的ACK到MSC/VLR 106。
在其中处理用于SMS发送的信息起始（MO）和递交报告的图1的上述过程中，在中继SMS消息的SC 110处接收SMS消息一次，通过SC 110发送SMS消息一次，在SC 110处接收关于SMS递送的报告一次，以及通过SC 110发送关于SMS传递的报告一次，所以SC 110接收总共两个消息，并且发送总共两个消息。MSC 106和116接收总共三个消息且发送总共三个消息。然而，SMS发送/接收终端100和122、以及eNB 102和120的每个发送总共六个消息且接收总共六个消息，并且MME 118发送总共四个消息且接收总共四个消息。每个UE以及每个网络实体发送和接收的消息的数目列在下面的表1中，示出当使用CSFB功能发送和接收SMS消息时，大部分负载集中在UE、eNB和MME上。
表1
UE eNB MME MSC SC
消息发送 6 9 5 3 2
消息接收 5 9 6 3 2
本发明提供下面的实施例，用于减小如表1所示的应用本发明的诸如LTE的移动通信系统中SMS递送期间UE和eNB的负载。
第一实施例
本发明的第一实施例对应于如下的方法，其中，如果UE 200仅发送SMS消息，则在UE 200与eNB 202之间不建立数据承载。
图2是根据本发明的第一实施例的在SMS发送期间处理消息起始（MO）呼叫的信号流程图。虽然图2a和图2b形成一个图，但为了方便将它们分离。
在步骤214，UE 200或SMS发信UE向eNB 202发送RRC连接请求消息，以请求RRC连接。在步骤216，eNB 202响应于在步骤214中接收的RRC连接请求消息，向UE 200发送RRC连接建立消息。
在步骤218，UE 200发送RRC连接完成消息。在发送期间，UE 200在RRC连接完成消息中包括服务请求消息。服务请求消息包括指示仅发送SMS消息的指示符‘仅SMS’、密钥集指示符（KSI）、和MAC。KSI是指示通过最近的验证分配的加密/解密密钥、用于完整性断言/检查的加密/解密密钥、以及完整性断言/检查密钥的集合的信息，而MAC是一种使用完整性密钥（IK）计算的哈希值。KSI和MAC是本发明的技术领域中普遍使用的术语，因此将不对其进行详细描述。在步骤220，使用初始UE消息将该服务请求消息经由eNB 202发送到MME 204。
在步骤220，eNB 202分配eNB UE S1 AP id，其是UE的临时id，并且被用在S1 AP连接中（eNB 202分配的临时id，用于标识UE A 200），并且将其包括作为初始UE消息的参数。在步骤220中接收初始UE消息之后，在步骤222，对于用于SMS交换的UE，MME 204向eNB 202发送‘用于信令的初始上下文建立’消息。
由于在本发明的第一实施例中将不在UE 200和eNB 202之间建立数据承载，所以将要在步骤222中执行的将要在用于信令的初始上下文建立中发送的‘用于信令的初始上下文建立’消息不包括关于数据承载的信息，并且MME 204发送MME 204分配作为S1AP连接中的UE的临时id的MME S1AP id（MME 204临时分配的临时id，用于标识UE 200）以及用于eNB 202所需的eNB的密钥（KeNB），以使用参数来建立AS安全。
在接收MME 204在步骤222中发送的‘用于信令的初始上下文建立’消息之后，eNB 202仅建立AS安全，而不建立与数据承载对应的无线承载。在步骤224，eNB 202向UE 200发送AS安全命令（SEC MOD CMD）消息。
如果AS安全被成功建立，则在步骤226，考虑到MME 204已接受来自UE200的步骤218的服务请求（仅SMS等），已经在步骤224中接收AS安全模式命令的UE 200激活NAS安全。在步骤228，UE 200响应于步骤224向eNB 202发送安全模式（SEC MOD）完成消息。AS安全是指eNB 202与UE 200之间的安全，并且NAS安全是指UE 200与MME 204之间的安全。
在激活AS安全之后，在步骤230，基站202使用‘用于信令的初始上下文建立完成’消息将结果发送到MME 204。
在步骤232，UE 200使用上行链路NAS传输消息将SMS发送消息到MME 204。在步骤234，MME 204使用上行链路单元数据将SMS消息发送到MSC 206。图2中的步骤232和234对应于图1中的步骤142和144。
在步骤234中从MME 204接收SMS消息之后，在步骤236，MSC 206经由SMS-IWMSC 210将所接收的SMS消息转发到SC 212。在步骤238，MSC 206通过下行链路单元数据向MME 204发送向UE 200通知SMS消息被正常接收的SMS接收ACK消息。在步骤240，MME 204使用下行链路NAS传输消息向UE 200发送SMS接收ACK。步骤238和240对应于图1中的步骤148的详细信息。
在步骤242，SC 212经由SMS-IWMSC 210将递送报告消息发送到MSC206。
当在步骤240中接收下行链路NAS传输消息之后，在步骤248，UE 200使用上行链路NAS传输消息向MME 204发送ACK消息，用于指示其接收递送报告消息。步骤248对应于图1中的步骤188。通过步骤250和252，在MME 204、eNB 202、和UE 200之间的连接被释放。
以下将参考图3描述根据本发明的第一实施例的处理用于SMS接收的消息终止（MT）呼叫的过程。图3是根据本发明的第一实施例的处理用于SMS接收的消息终止（MT）呼叫的信号流程图。图3a和图3b形成一个图，但为了方便将它们分离。
在步骤314，SC 312经由SMS-IWMSC 310和HLR/HSS 308将从SMS发信UE接收的SMS消息转发到MSC 306。在步骤316，MSC 306向将要接收SMS消息的UE 300发送寻呼消息。
当接收到寻呼消息之后，在步骤318，UE 300向eNB 302发送RRC连接请求消息。响应于此，在步骤320，eNB 302向UE 300发送RRC连接建立消息。
当接收到RRC连接建立消息之后，在步骤322，UE 300向eNB 302发送RRC连接完成消息。RRC连接完成消息包括服务请求消息。服务请求消息包括指示服务请求消息仅用于SMS发送的指示符‘仅SMS信息’、KSI、和MAC。在接收到服务请求消息之后，eNB 302在步骤324使用初始UE消息将服务请求消息发送到MME 304。在步骤324中，eNB 302分配S1AP eNBUE id，其是UE的临时id并且将用在S 1AP连接中，并且使用初始UE消息的参数发送之。
在接收到初始UE消息之后，在步骤326，对于用于SMS交换的UE，MME 304向eNB 302发送‘用于信令的初始上下文建立’消息。由于在第一实施例中将不在UE 300与eNB 302之间建立数据承载，所以将要在步骤326中执行的用于信令的‘“用于信令的初始上下文建立’消息不包括关于数据承载的信息，并且使用参数发送服务请求消息以及MME 304分配作为S1AP连接中的UE的临时id的S 1AP MME id。
在接收MME 304在步骤326中发送的‘用于信令的初始上下文建立’消息之后，eNB 302仅建立AS安全，并且不建立与数据承载对应的无线承载。在步骤328，基站302发送AS安全命令（SEC MOD CMD）消息给UE300。如果AS安全被成功建立，则考虑到MME 304已经接受关于UE 300的服务请求（仅SMS等），则在步骤330中，已经接收AS安全命令消息的UE 300激活NAS安全。在步骤332，UE 300响应于步骤328，将安全模式（SEC MOD）完成消息发送到eNB 302。
在激活AS安全之后，在步骤334，已经接收安全模式完成消息的eNB302使用‘用于信令的初始上下文建立完成’消息将结果发送到MME 304。在步骤336，MME 304将服务请求消息发送给MSC 306，以便请求发送MSC306在步骤314中接收的SMS消息。
在步骤336中从MME 304接收服务请求消息之后，在步骤338，MSC306将SMS消息经由MME 304转发到UE 300。
在步骤338中接收SMS消息之后，在步骤340，如果用于接收的SMS消息的递送报告传输时间小于预设的定时器值T，则UE 300可以仅发送递送报告消息而省略SMS接收ACK消息发送。在步骤340中，UE 300可以确定是否使用一个UL NAS传输消息来发送SMS接收ACK消息和递送报告消息两者。
在步骤342，UE 300发送SMS接收ACK消息，用于指示正常接收SMS消息。然而，如果其在步骤340中确定在预设的定时器值内发送递送报告消息，则UE 300可以省略步骤342。
在步骤344，UE 300经由MME 304向MSC 306发送递送报告。可以使用在步骤344中发送的UL NAS传输消息连同递送报告消息一起发送在步骤342发送的SMS接收ACK消息。
在步骤344中接收递送报告消息之后，在步骤346，MSC 306向SC 312发送接收的递送报告消息。
在步骤348，如果MSC 306在接收SMS接收ACK之前接收递送报告消息，则其认为UE 300已成功接收SMS消息。
在步骤350，MSC 306经由MME 304向UE 300发送递送报告接收ACK消息。在步骤352，MME 304和eNB 302释放它们与UE 300的连接。
本发明的第一实施例中处理用于SMS接收的MT呼叫的过程与处理用于SMS发送的MO呼叫的过程的不同之处在于，寻呼接收触发对UE 300的服务请求。此外，处理用于SMS接收的MT呼叫的过程与图2中处理用于SMS发送的MO呼叫的过程的不同之处在于，在接收SMS消息之后，UE 300使用一个UL NAS传输消息来发送用于SMS消息接收的ACK以及递送报告，或者UE 300仅仅发送递送报告，并且在接收它之后，MME 304可以确定用于SMS消息接收的ACK被隐式地包括。
根据本发明的第一实施例，与表1相比，UE和eNB发送和接收的消息的数量各减少2，并且总共减小4，如表2所示。
表2
UE eNB MME MSC SC
消息发送 5 8 4 3 2
消息接收 4 8 5 3 2
第二实施例
本发明的第二实施例对应于如下的方法，在该方法中，如果UE只发送SMS消息，则不建立数据承载和AS安全。
本发明的第二实施例的特征在于，不建立AS安全和数据承载。如果处于空闲状态的UE打算发送一个SMS消息，则UE建立RRC连接，在NAS消息中发送一个SMS消息，并且然后，立即释放RRC连接，使得额外的RRC消息不太可能发生。由于SMS消息通过在NAS消息中发送而得到NAS安全的保护，所以对于AS安全建立的需求较低。因此，在本发明的第二实施例中，不建立数据承载，并且不激活AS安全。
图4中示出根据本发明的第二实施例的在SMS发送期间处理MO呼叫的信号流程图。图4a和图4b形成一个图，但为了方便将它们分离。
图4的步骤414至步骤420与图2中的步骤214至步骤220相同，所以其描述将被省略。
在步骤420中接收初始UE消息之后，在步骤424，MME 404向eNB 402发送初始UE消息响应，其不包括数据承载上下文和用于AS安全建立的KeNB‘eNB密钥’，并且包括关于在步骤418中发送的服务发送请求消息的服务接受消息以及MME UE S1AP id。在本发明的第二实施例中，由于不建立数据承载和AS安全，所以MME 404在步骤424中向eNB 402发送初始UE消息响应，其与本发明的第一实施例不同，不包括KeNB。
在步骤426，eNB 402使用下行链路传送消息向UE 400发送服务请求接受，其是对于UE 400发送的服务请求消息的接受。
本发明的第二实施例中，UE 400可以在步骤422和428的任何一个中激活NAS安全。
步骤422表示如下的情况，其中，UE 400在作为RRC的下层的RLC层中检查针对包括服务请求消息的RRC连接完成消息的响应之后执行NAS安全激活，并且步骤428表示如下的情况，其中，UE 400在接收MME 404在步骤426中显式地发送的服务请求接受消息之后执行NAS安全激活。换言之，在本发明的第二实施例中，UE 400可以在步骤422或步骤428中执行NAS安全激活。
在步骤430，eNB 402发送初始UE消息响应ACK到MME 404。步骤432到452与步骤232至252相同，因此将省略其详细描述。
换言之，根据本发明的第二实施例的处理用于SMS发送的MO呼叫的过程与根据本发明的第一实施例的处理用于SMS发送的MO呼叫的过程的不同之处在于如下过程，其中如图4中所示，在步骤420中接收初始UE消息之后，MME 404在步骤424向eNB 402发送初始UE消息响应，其不包括数据载体上下文和用于AS安全建立的KeNB；在于如下过程，其中在接收到响应之后，eNB 402在步骤430将初始UE消息ACK消息发送到MME404；在于如下过程（步骤422），其中，UE 400在作为发送服务请求的RRC的下层的RLC中检查成功发送RRC连接完成消息之后，激活NAS安全；或者在于如下过程（步骤428），其中，UE 400在接收到针对MME 404显式地发送的服务请求的响应消息之后激活NAS安全。
以下将参考图5描述根据本发明的第二实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的过程。图5a和图5b形成一个图，但为了方便将它们分离。
图5中的步骤514至524与图3中的步骤314至324相同，所以将省略其详细描述。
在步骤526，MME 504向MSC 506发送服务请求消息。在步骤528，MSC 506使用DL单元数据向MME 504发送在步骤514中接收的SMS消息。
在本发明的第二实施例中，取决于执行NAS安全激活的时间，UE 500选择性地执行步骤530或步骤532。步骤530示出如下的情况（步骤530c），其中，在UE 500从RLC层接收关于RRC连接完成消息的ACK消息之后，执行用于UE 500的NAS安全激活，并且步骤532示出如下的情况（步骤532d），其中，在UE 500从MME 504接收服务请求接受消息之后，执行用于UE 500的NAS安全激活。
将详细说明在步骤530中执行的程序。在步骤530a，MME 504向eNB502发送初始UE消息响应消息，并且响应于此，eNB 502在步骤530b向MME 504发送初始UE消息响应ACK消息。在步骤530c，UE 500执行NAS安全激活。
将详细说明在步骤532中执行的程序。在步骤532a，MME 504向eNB502发送初始UE消息响应消息。在步骤532b，eNB 502向UE 500发送包括服务请求接受消息的下行链路传送消息。在步骤532c，eNB 502响应于步骤532a向MME 504发送初始UE消息响应ACK消息。在步骤532d，UE 500执行NAS安全激活。
在步骤534，MME 504使用DL NAS传输消息向UE 500转发在步骤528中接收的SMS消息，并且UE 500执行步骤536。步骤536与图3中的步骤340相同，步骤538与图3中的步骤342相同，并且步骤540与图3中的步骤344相同的，所以将省略其详细描述。
此外，图5中的步骤542、544、和546分别与图3中的步骤348、346、和352相同，所以将省略其详细描述。
如上所述，与根据第二实施例的处理用于SMS发送的MO呼叫的过程相似，根据本发明的第二实施例的处理用于SMS发送的MT呼叫的过程的特征在于，eNB 502和MME 504交换不包括数据载体上下文和用于AS安全建立的KeNB初始UE消息响应消息以及初始UE消息ACK消息，而且用于UE 500的NAS安全激活可以在步骤530c和532b的任何一个中执行。根据本发明的第二实施例，与表1相比，UE和eNB发送和接收的消息的数量各减少3，并且总共减小6，如表3所示。
表3
UE eNB MME MSC SC
消息发送 4 8(7*) 4 3 2
消息接收 4(3*) 7 5 3 2
表3中，（数字*）表示其中不使用服务接受并且通过来自RLC的ACK激活NAS安全的情况。
第三实施例
本发明的第三实施例对应于如下的方法，其中，如果UE仅发送SMS消息，则在发送服务请求消息之前激活NAS安全，并且在服务请求消息中发送SMS消息。
在本发明的第三实施例中，当UE 600向eNB 602发送RRC连接请求消息之后eNB 602发送RRC连接建立消息时，分配用于信令的无线承载。因而，之后可以使用所分配的无线承载来发送NAS消息。换言之，在分配给UE的专用无线承载上发送服务请求消息，从而与共享共用信令信道时不同，可以在服务请求消息中包括消息尺寸的限制为最大160字节的SMS消息。因此，本发明的第三实施例提供如图6和图7在服务请求消息和服务请求接受消息中发送SMS消息的方法。
将参考图6来描述根据本发明的第三实施例的在SMS发送期间处理MO呼叫的过程。图6a和6b形成一个图，但为了方便将它们分离。
步骤614和616分别与图2中的步骤214和216相同，所以将省略其详细描述。在步骤616中从eNB 602接收RRC连接建立消息之后，在步骤618，UE 600在发送服务请求消息之前激活NAS安全。UE 600在步骤620使用作为激活的安全上下文中的加密密钥的安全密钥将SMS消息加密，将其包括在服务请求消息中，并且使用RRC连接完成消息向eNB 602发送服务请求消息。服务请求消息可以包括指示服务请求消息仅用于SMS发送的指示符‘仅SMS’、KSI、MAC、已加密的SMS消息（enc（SMS消息））、以及指示SMS消息已经被加密的标志信息（enc flg）。在步骤620中，UE 600在服务请求消息中仅发送用于完整性检查的MAC而不以现有的方式加密服务请求消息本身。
虽然在图6a的步骤620中仅加密和发送SMS消息，但是根据另一种变体，将包括SMS消息的服务请求消息以及SMS消息加密，并且然后可以将MAC连同加密的服务请求消息一起递送到MME 604。该情况下，MME 604执行针对MAC的验证，并且在完成针对MAC的验证之后，使用预先存储的安全上下文将加密的服务请求消息解密，以提取包括在服务请求消息中的SMS消息，并且将所提取的SMS消息发送到MSC 606。
当在步骤620中接收到包括服务请求消息的RRC连接完成消息之后，在步骤622，eNB 602向MME 604发送初始UE消息，其包括服务请求消息和eNB UE S1AP id。在步骤622中接收初始UE消息之后，MME 604使用包括在服务请求消息中的MAC码执行完整性检查，并且如果识别其有效性，则MME 604激活安全上下文。MME 604然后在步骤624使用包括在安全上下文中的安全密钥（加密密钥）对包括在服务请求消息中的SMS消息进行解密，然后将解密的SMS消息发送到MSC 606。步骤626与图2中的步骤236相同，因此省略其详细描述。
在本发明的第三实施例中，对于在MME 604向MSC 606发送SMS消息之后的处理，2种步骤628和630是可能的。
步骤628“选择A”对应于如下的情况，其中，MME 604独立地处理SMS接收ACK消息和初始UE消息。换言之，在步骤622中接收包括服务请求消息的初始UE消息之后，MME 604在步骤628a向eNB 602发送初始UE消息响应消息，并且在步骤628b从eNB 602接收初始UE消息响应ACK消息。在步骤624中向MSC 606发送包括在服务请求消息中的SMS消息之后，MME 604在步骤628d向UE 600发送MSC 606在步骤628c中发送的SMS接收ACK消息。
如此，在图6中，初始UE消息响应和SMS接收响应可以单独处理，或者它们可以在同一时间处理。
然而，步骤630“选择B”对应于如下的情况，其中，MME 604一起处理SMS接收ACK消息和初始UE消息。换句话说，在步骤622中从eNB 602接收包括服务请求消息的初始UE消息之后，在步骤624中向MSC 606发送在服务请求消息中的SMS消息之后的过程与步骤628不同。即，在步骤630a中从MSC 606接收SMS接收ACK消息之后，MME 604在步骤630b将接收的SMS接收ACK消息连同初始UE消息响应消息一起发送到eNB 602。在步骤630c，eNB 602使用DL信息传输消息向UE 600发送SMS接收ACK消息。
步骤632到步骤640与图2中的步骤242至步骤252相同，所以将省略其详细描述。
将参考图7来描述根据本发明的第三实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的过程。
图7是根据本发明的第三实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的信号流程图。图7a和图7b形成一个图，但为了方便将它们分离。
步骤714至726与图5中的步骤514至步骤526相同，所以将省略其详细描述。
在根据本发明的第三实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的过程中，取决于MME 704是独立地处理初始UE消息还是连同SMS消息一起来对其进行处理，可以执行步骤728和730中的任何一个。
将详细说明在步骤728中执行的过程。在步骤728a，MME 704向eNB702发送针对在步骤724中接收的初始UE消息的响应。在步骤728b，eNB 702向MME 704发送指示其已在步骤728a中接收初始UE消息响应消息的ACK消息。
在步骤728c，MSC 706向MME 704发送在步骤714中接收的SMS消息。在步骤728d，MME 704使用下行链路NAS传输消息向UE 700发送服务请求接受消息，其具有SMS消息和指示包括加密的SMS消息的标志encFlag。
当接收下行链路NAS传输消息之后，UE 700在步骤728e检查encFlag并激活NAS安全。之后，UE 700使用激活的NAS安全上下文中的加密密钥来解密与服务请求接受消息一起发送的加密的SMS消息。
接下来，将详细说明在步骤730中执行的过程。在步骤730a，MSC 706向MME 704发送在步骤714中接收的SMS消息。在步骤730b，MME 704向eNB 702发送针对在步骤724中接收的初始UE消息的响应。在步骤730B中接收到初始UE消息的响应之后，eNB 702在步骤730c使用下行链路NAS传输消息向UE 700发送服务请求接受消息，其具有SMS消息和指示包括加密的SMS消息的标志enc Flag。
另一方面，作为步骤730b和步骤730c的另一种变体，如果MME 704对SMS消息以及包括SMS消息的服务请求消息进行加密，而不是仅仅对SMS消息进行加密，并且添加用于到UE 700的传输的MAC，则已经接收到加密的消息的UE 700首先执行针对MAC的验证，并且在完成针对MAC的验证之后，通过使用预先存储的安全上下文来对包括SMS消息的服务请求消息进行解密，并提取包括在服务请求消息中的SMS消息。
在接收下行链路NAS传输消息之后，在步骤730d，UE 700检查enc Flag并且激活NAS安全。此后，UE 700使用激活的NAS安全上下文中的加密密钥来解密与服务请求接受消息一起发送的加密的SMS消息。在步骤730e，eNB 702向MME 704发送指示其已经在步骤730中接收初始UE消息响应消息的ACK。
图7中的步骤732到步骤736与图5中的步骤536至步骤540相同，所以将省略其详细描述。另外，图7中的步骤738、740、和742与图5中的步骤544、542、和546相同，所以将省略其详细描述。
虽然在根据本发明的第三实施例的处理用于SMS接收的MT呼叫的过程中假定NAS安全在步骤728和步骤730的任何一个中激活，但是如果UE700基于其在步骤716中接收的寻呼消息可以确定其仅通过电路交换（CS）服务接收SMS服务，则NAS安全也可以在步骤720和步骤722之间激活。
根据本发明的第三实施例的MT呼叫的处理与MO呼叫的处理一样，使用初始UE消息响应消息来发送SMS消息。本发明的第三实施例中接收用于SMS消息接收的寻呼、根据其发送服务请求消息、以及激活NAS安全与本发明的第二实施例中的那些相同。
然而，第三实施例与第二实施例的不同之处在于，在步骤722中发送RRC连接完成消息之后，UE 700在步骤728d或步骤730c从eNB 702接收具有SMS消息的服务请求接受消息，检查指示包括加密的SMS消息的encFlag，在步骤728e或730d激活NAS安全，并且然后使用激活的NAS安全上下文中的加密密钥来解密与服务请求接受消息一起发送的加密的SMS消息。与MO呼叫处理一样，MME 704可以如选择-A（步骤728）中将初始UE消息与SMS消息一起处理，或者可以如选择-B（步骤730）中独立地对它们进行处理。
根据本发明的第三实施例，与表1相比，UE和eNB发送和接收的消息的数量分别减少5和6，总共减小11，如下面表4所示。
表4
UE eNB MME MSC SC
消息发送 3 6(5*) 4 3 2
消息接收 3 6(5*) 5 3 2
表4中，（数字*）表述在选择-B中的控制消息的数量。

Claims (36)

1.一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，包括：
由SMS发信用户设备（UE）使用无线资源控制（RRC）连接完成消息，向演进节点B（eNB）发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；
由eNB使用初始UE消息将接收到的服务请求消息发送到移动管理实体（MME）；
由MME响应于初始UE消息向eNB发送不包括关于数据承载的信息的‘用于信令的初始上下文建立’消息；
在接收到初始上下文建立消息之后，由eNB建立与SMS发信UE的接入层（AS）安全；
如果建立了AS安全，则由SMS发信UE执行与MME的非接入层（NAS）安全；以及
在完成与MME的NAS安全过程之后，由SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，服务请求消息包括指示仅发送SMS的信息、密钥集标识符（KSI）、和消息验证码（MAC）。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，初始上下文建立消息包括用于在eNB与SMS发信UE之间建立AS安全的eNB的密钥（KeNB）以及MME临时分配用于在S1应用协议（AP）连接中标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1 AP id）。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，已经接收初始上下文建立消息的eNB不建立与SMS发信UE的数据承载。
6.一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，包括：
由SMS发信用户设备（UE）使用无线资源控制（RRC）连接完成消息向演进节点B（eNB）发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；
由eNB使用初始UE消息将接收到的服务请求消息发送到移动管理实体（MME）；
由MME响应于初始UE消息向eNB发送包括用于非接入层（NAS）安全建立的信息的初始UE消息响应消息；
由eNB通过下行链路传输将针对服务请求消息的接受消息发送给SMS发信UE；以及
在接收接受消息之后，由SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，服务请求消息包括指示仅发送SMS的信息、密钥集标识符（KSI）、和消息验证码（MAC）。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，初始UE消息响应消息既不包括关于eNB与SMS发信UE之间的数据承载的信息，也不包括用于在eNB与SMS发信UE之间建立接入层（AS）安全的eNB的密钥（KeNB）。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，初始UE消息响应消息包括接受消息以及MME临时分配用于在S1应用协议（AP）连接中标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）。
11.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：在无线链路控制（RLC）层中检查针对RRC连接完成消息的响应之后，由SMS发信UE激活非接入层（NAS）安全。
12.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：在从eNB接收针对服务请求消息的接受消息之后，由SMS发信UE激活非接入层（NAS）安全。
13.一种在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的方法，包括：
在建立与演进节点B（eNB）的无线资源控制（RRC）连接的过程中从eNB接收RRC连接建立消息之后，由SMS发信用户设备（UE）激活非接入层（NAS）安全；
在激活NAS安全之后，使用RRC连接完成消息向eNB发送包括使用激活的NAS安全的安全上下文中的加密密钥加密的SMS消息以及指示仅发送SMS的指示符的服务请求消息；
在接收服务请求消息之后，由eNB向移动管理实体（MME）发送包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UES1AP id）的初始UE消息；
如果服务请求消息有效，则由MME使用加密密钥解密包括在服务请求消息中的SMS消息；以及
由MME经由移动交换中心（MSC）向SMS收信UE发送解密的SMS消息。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，服务请求消息包括指示仅发送SMS的信息、指示SMS消息已经被加密的标志信息（enc flag）、密钥集标识符（KSI）、以及消息验证码（MAC）。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：由MME通过使用包括在服务请求消息中的MAC来执行针对服务请求消息的完整性检查。
17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
在从MSC接收针对SMS消息的接收ACK之后，
由MME响应于初始UE消息发送包括MME分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）的初始UE消息响应消息；以及
在接收针对初始UE响应消息的ACK之后，向SMS发信UE发送指示SMS消息已经被成功地递送到MSC的SMS接收ACK消息。
18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：
在从MSC接收针对SMS消息的接收ACK之后，
由MME响应于初始UE消息向eNB发送包括MME临时分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）以及指示SMS消息已经被成功地递送到MSC的SMS接收ACK消息的初始UE消息响应消息。
19.一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，包括：
SMS发信用户设备（UE），用于使用无线资源控制（RRC）连接完成消息发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；
演进节点B（eNB），用于，如果在建立与SMS发信UE的RRC连接时接收到RRC连接完成消息，则使用初始UE消息发送包括在RRC消息中的服务请求消息；以及
移动管理实体（MME），用于，如果从eNB接收到初始UE消息，则向eNB发送不包括关于数据承载的信息的‘用于信令的初始上下文建立’消息，
其中，如果接收到初始上下文建立消息，则eNB建立与SMS发信UE的接入层（AS）安全，并且如果建立了AS安全，则SMS发信UE执行与MME的非接入层（NAS）安全，并且在与MME的NAS安全过程完成之后，SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，服务请求消息包括指示仅仅发送SMS的信息、密钥集标识符（KSI）、和消息验证码（MAC）。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
22.根据权利要求19所述的系统，其中，所述上下文建立消息包括用于在eNB与SMS发信UE之间建立AS安全的eNB的密钥（KeNB）以及MME临时分配用于在S1应用协议（AP）连接中标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）。
23.根据权利要求19所述的系统，其中，已经接收初始上下文建立消息的eNB不建立与SMS发信UE的数据承载。
24.一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，包括：
SMS发信用户设备（UE），用于使用无线资源控制（RRC）连接完成消息发送服务请求消息，用于在建立RRC连接的过程中请求SMS发送；
演进节点B（eNB），用于响应于初始UE消息使用初始UE消息发送在建立与SMS发信UE的RRC连接时接收的服务请求消息；以及
移动管理实体（MME），用于，如果从eNB接收到初始UE消息，则响应于初始UE消息向eNB发送包括用于建立非接入层（NAS）安全的信息的初始UE消息响应消息，
其中，eNB通过下行链路传输向SMS发信UE发送针对服务请求消息的接受消息，并且
已经接收接受消息的SMS发信UE使用上行链路NAS传输消息向MME发送SMS消息。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，服务请求消息包括指示仅发送SMS的信息、密钥集标识符（KSI）、和消息验证码（MAC）。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
27.根据权利要求24所述的系统，其中，初始UE消息响应消息既不包括关于eNB与SMS发信UE之间的数据承载的信息，也不包括用于在eNB与SMS发信UE之间建立接入层（AS）安全的eNB的密钥（KeNB）。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，初始UE消息响应消息包括接受消息以及MME临时分配用于在S1应用协议（AP）连接中标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）。
29.根据权利要求24所述的系统，其中，在无线链路控制（RLC）层中检查针对RRC连接完成消息的响应之后，SMS发信UE激活非接入层（NAS）安全。
30.根据权利要求24所述的系统，其中，在从eNB接收针对服务请求消息的接受消息之后，SMS发信UE激活非接入层（NAS）安全。
31.一种用于在移动通信系统中递送短消息服务（SMS）消息的系统，包括：
SMS发信用户设备（UE），用于在建立与演进节点B（eNB）的无线资源控制（RRC）连接的过程中接收RRC连接建立消息之后，激活非接入层（NAS）安全，并且在激活NAS安全之后，使用RRC连接完成消息向eNB发送包括使用激活的NAS安全的安全上下文中的加密密钥加密的SMS消息以及指示仅发送SMS的指示符的服务请求消息；
eNB，用于建立与SMS发信UE的RRC连接，并且如果从SMS发信UE接收到服务请求消息，则发送包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）的初始UE消息；以及
移动管理实体（MME），用于，如果服务请求消息是有效的，则使用包括在服务请求消息中的密钥解密包括在服务请求消息中的SMS消息，并且经由移动交换中心（MSC）向SMS收信UE发送解密的SMS消息。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，服务请求消息包括指示仅发送SMS的信息、指示SMS消息已经被加密的标志信息（enc flag）、密钥集标识符（KSI）、和消息验证码（MAC）。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，初始UE消息包括服务请求消息以及eNB分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（eNB UE S1AP id）。
34.根据权利要求33所述的系统，其中，MME通过使用包括在服务请求消息中包括的MAC执行针对服务请求消息的完整性检查。
35.根据权利要求31所述的系统，其中，在从MSC接收针对SMS消息的接收ACK之后，MME响应于初始UE消息发送包括MME分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）的初始UE消息响应消息，并且
在接收针对初始UE响应消息的ACK之后，MME向SMS发信UE发送指示SMS消息已经被成功地递送到MSC的SMS接收ACK消息。
36.根据权利要求31所述的系统，其中，在从MSC接收针对SMS消息的接收ACK之后，MME响应于初始UE消息向eNB发送包括MME临时分配用于标识SMS发信UE的临时标识符（MME UE S1AP id）以及指示SMS消息已经被成功地递送到MSC的SMS接收ACK消息的初始UE消息响应消息。
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