Vi känner alla till SMS-meddelanden, det är trots allt en av de äldsta och mest använda metoderna för mobil kommunikation. Men det finns en överraskande mängd samordning och teknik som arbetar i bakgrunden för att skicka så till synes enkla meddelanden. Så låt oss ta en titt på hur allt fungerar.
För det första – SMS står för short messaging service, ett protokoll som används för att skicka korta meddelanden via trådlösa nätverk. Till skillnad från många tjänster som används idag, t.ex. MMS och andra datadrivna tjänster, fungerar SMS fortfarande på det grundläggande röstnätet och är baserat på de tre stora GSM-, CDMA- och TDMA-nätteknikerna, vilket gör det till en universell tjänst.
Relaterat innehåll: Vad är Android
SMS tillåter textmeddelanden på 160 tecken (bokstäver, siffror och symboler). Eller för andra alfabet, till exempel kinesiska eller arabiska, är den maximala meddelandestorleken begränsad till endast 70 tecken. En del av orsaken till detta är att SMS-meddelanden ursprungligen betraktades som en efterhandskonstruktion som lades till på den lediga bandbredd som fanns tillgänglig i trådlösa röstnät. Det fanns alltid en gräns för hur stora dessa meddelanden kunde vara, vilket är anledningen till att vissa tecken, t.ex. utländska alfabet eller obskyra bokstäver, fortfarande tar upp flera utrymmen av de 160 tillåtna.
Den 160-gränsen beslutades så småningom av Friedhelm Hillebrand, som observerade och testade det typiska antalet tecken i en genomsnittlig mening, kombinerat med en kompromiss om den tillgängliga bandbredden vid den tiden. Numera är bandbredden inte ett lika stort problem, och meddelanden kan lätt skickas bakåt och kompileras på nytt på den mottagande handenheten. De, numera betraktade, kraven på låg bandbredd för överföring av dessa korta alfanumeriska strängar gör det möjligt att skicka meddelanden över hela världen med mycket låg latenstid.
Sms-standarden
Sms-standarden definierar vilken information som sänds i ett textmeddelande, vilka bitar av binär kod som varje bokstav består av och hur dessa data organiseras så att avsändande och mottagande enheter kan kommunicera med varandra. Själva dataformatet för meddelandet innehåller saker som meddelandets längd, en tidsstämpel, mottagarens telefonnummer och naturligtvis själva meddelandet.
Dessa detaljer beskrivs av protokollbeskrivningsenheten (PDU), som har formen av en sträng av hexadecimala-oktetter och semidekimala-oktetter. Hexadecimalt är värden i bas 16, med 0-9 för att representera värdena noll till nio och A, B, C, D, E och F för att representera värdena tio till femton.
Den här tabellen visar hur man konverterar från decimaltal till hexadecimaltal till binärtal och tillbaka igen.
Vi kommer inte att gå in mer i detalj på binär, det räcker att veta att hexadecimal bara är ett mer organiserat och effektivt sätt att representera binär kod, som används av olika enheter för att skicka, ta emot och avkoda sms-meddelanden. PDU-formatet består av följande information i varje textmeddelande. De första okteterna innehåller information om vart meddelandet ska skickas, vilken kortmeddelandecentral (SMC) och även avsändarens eget nummer. Längden på informationen måste också definieras i strängen, så att mottagaren vet exakt vad den ska leta efter.
Efter avsändar- och mottagarinformationen följer en protokollidentifierare och en tagg för att identifiera det datakodningsschema som används i meddelandet, vilket gör det möjligt för olika mottagare att veta hur de ska avkoda det aktuella meddelandet. Det finns också en tidsstämpel och information om längden på användarens meddelande innan användarens faktiska meddelande kodas.
När det gäller själva meddelandet kan det som redan nämnts innehålla upp till 160 tecken, där varje tecken definieras av GSM-alfabetet med 7 bitar. Ett 7-bitars alfabet resulterar i 128 (2^7) tillgängliga bokstäver, siffror och skiljetecken som kan användas för att skapa ett SMS-meddelande. Till exempel är 48656C6C6F GSM-alfabetets motsvarighet till ordet Hello.
Diagrammet nedan kan hjälpa till att förklara hela denna standard lite bättre.
Som du kan se är det mycket mer information som skickas med ett SMS-meddelande än bara en mening eller två. Det finns andra viktiga delar av informationen som hjälper till att leverera meddelandet till rätt mottagare och se till att varje enhet i leveranslinjen kan förstå vad som skickas på rätt sätt.
Sändning av data
När det gäller själva överföringen av ett SMS lagras textmeddelandet från den avsändande mobila enheten i en central SMC, som sedan vidarebefordrar meddelandet till den önskade destinationen. Eftersom SMS-meddelanden använder sig av en separat kanal, som normalt används för överföring av kontrollmeddelanden för att överföra sina paket, kommer röst- och datasamtal inte att avbrytas av SMS-överföringen.
Denna kontrollkanal används vanligen för att spåra den cell som telefonen för närvarande befinner sig i, vilket gör det möjligt för dig att byta cell när du flyttar runt och så att samtal och meddelanden kan sändas till rätt mobiltelefoner på rätt plats.
Som redan nämnts ansvarar SMC för att lagra och vidarebefordra meddelanden till och från mobilstationen och andra enheter för korta meddelanden, vilket vanligtvis är en mobiltelefon. Fördelen med att lagra meddelanden här är att flera försök kan göras för att leverera ett meddelande om den mottagande enheten inte kan kontaktas. Om en trådlös mottagare är avstängd, utom räckhåll eller om det blir ett nätverksavbrott lagras SMS-meddelandet i nätverket och levereras när mottagaren blir tillgänglig igen. Även om detta kanske inte verkar vara en så revolutionerande funktion i en tid av datadrivna meddelanden, var detta vid tiden för införandet den första tekniken som erbjöd en sådan funktion.
Diagrammet visar den typiska organisationsstrukturen för ett GSM-nät som stöder SMS. Källa: Wireless Developer Network
För att kunna räkna ut exakt vart meddelandet ska skickas måste SMC dock få reda på var mottagaren finns. Det är här som Home Location Register (HLR) kommer till nytta. HLR är en databas som innehåller information om alla nätets abonnenter och ansvarar för att matcha telefoner med telefonnummer, konton och information om tjänsteplaner. Men viktigast av allt är att den håller reda på användarens plats så att inkommande samtal och meddelanden kan dirigeras vidare till rätt nätverksmast.
När meddelandet vet vart det ska skickas ansvarar Mobile Switching Center (MSC) för att koppla över anslutningen till rätt mobilstation. Det finns också ett besökarplatsregister som är kopplat till varje MSC, vilket hjälper till att begränsa den exakta platsen för den cell där den mottagande mobiltelefonen för närvarande befinner sig. Meddelandet överförs sedan slutligen till motsvarande basstationssystem (BSS).
BSS består av sändare som sänder och tar emot information via luften, till och från mobilstationen. Informationen skickas över signalkanalerna så att mobilen kan ta emot meddelanden även om ett röst- eller datasamtal pågår. BSS är den sista enheten som sänder textmeddelandet till rätt mobil. Det är en förvånansvärt lång och komplicerad resa för bara 160 tecken.
SMS må ha varit ryggraden för snabb textkommunikation i årtionden, men standarden möter växande konkurrens från alternativa meddelandetjänster. Särskilt i västländerna blir databaserade klienter alltmer populära och kan mycket väl ersätta den trogna gamla SMS-standarden någon gång i framtiden, även om det förmodligen inte kommer att ske på ett bra tag ännu.