电子与通信工程硕士论文-交通违章信息处理与通信系统研究与实现.pdf

苏州大学 硕士学位论文 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 姓名：董峰 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：朱灿焰 20071001 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 摘要 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 摘要 随着通信技术的不断发展，特别是移动通信技术的发展，信息传输和信息管理的 智能化、灵活便捷在社会生活的各个方面也得到了体现，移动通信业务也随之得到更 多应用和增长，特别是基于g s m g p r s 平台的短消息s m s 发展非常迅猛。由于s m s 具有许多其他通信方式不具有的优点，因此，在现代远距离分布式信息管理系统中得 到了广泛应用。 本文以实现一种基于s m s 短消息传输的交通违章信息管理系统为工程设计任 务，深入研究了现代移动通信技术的发展历史和发展趋势；详细介绍了短消息s m s 传输的框架结构，信令流程，短消息网关，点对点短消息以及小区广播短消息等传输 方式，还简单介绍了短消息增值服务以及多媒体短消息等。研究了西门子公司的g s m 模块m c 5 1 i 结构，以及该模块与计算机r s 2 3 2 串口实现无线通信的相关协议和命令设 计。在此基础上，结合现有公安内部信息管理系统，给出了交通违规信息系统的设计 方案和系统结构，详细介绍了系统信息采集和消息触发等系统信息管理功能设计，以 及消息通信功能设计。最后，给出了本文研究设计的交通违规信息系统的实现结果和 实验结果。 关键词：g s m g p r s ；s i s 短消息；交通管理信息系统 作者：董峰 指导老师：朱灿焰 d e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o no f a ni l l e g a lt r a f f i ci n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m a b s t r a c t d e v e l o p m e n t a n d i m p l e m e n t a t i o no f a ni l l e g a lt r a f f i c i n f o r m a f ip r o c e s s i n 2a n dc o m m u n i c a t i o n $ 3jtlnl-ormationf r o c e s s ma n do m m u n i c a t i o ns y s t e m a b s t r a c t w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g i e s ，e s p e c i a l l y t h e d e v e l o p m e n t o fw i r e l e s sm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g i e s ，t h e i n f o r m a t i o n t r a n s p o r t a t i o na n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti sm o r ea n dm o r ei n t e l l i g e n ta n dc o n v e n i e n t i t a p p e a r sa l m o s ta l lt h ea s p e c t si ns o c i e t y t h em o b i l es e r v i c e sa 陀m o r ea n dm o r en e e d e di n c o m m u n i c a t i o na p p l i c a t i o n sa n di ti sk e p tr a p i di n c r e m e n t s t h es h o r tm e s s a g es e r v i c e ( s m s ) b a s e do ng p r s g s mp l a t f o r mi sp a r t i c u l a r l yo u t s t a n d i n g t h a ti sb e c a u s eo fs m s i so fs o m ea d v a n t a g e sp r e f e rt oo t h e rc o m m u n i c a t i o ns t y l e t h e r e f o r e ，i ti sw i d e l yu s e di n m o d e r nw i r e l e s sr e m o t ed i s t r i b u t e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t h i sa r t i c l ec o n c e a l so nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fal r a 伍ci n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m删s )b a s e do ns m sc o m m u n i c a t i o n o na c c o u n tf o rt h i s c o n s i d e r a t i o n ，w ef i r s ts t u d i e dt h eg e n e r a t i o n so fm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g i e s ，a n d d i s c u s s e dt h e i rd e v e l o p i n gt r e n di nf u t u r e t h e nw ei n t r o d u c e dt h es m sc o m m u n i c a t i o n p r o t o c o ls t r u c t u r e ，w o r kf l o wo fc o m m a n d sa n dc o n t r o l s ，g a t e w a yo fs m s ， s m s c o m m u n i c a t i o nm o d e l so fp o 硫t 0p o 硫a n db r o a d c a s t i n g t h es m sa d d - v a l u es e r v i c e s a n dm u l t i m e d i as m sa r es i m p l yi n t r o d u c e d i na d d i t i o n , t h es t r u c t u r eo fg s mm o d u l e m c 51io fs i m m o nc o r p i sd e e p l ys t u d i e d ，t h ew i r e l e s ss m sc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l s a n dc o m m a n d sc o m b i n e d 、航t 1 1r s 2 3 2s e r i a l p o r ti n ac o m p u t e ra r ed e s i g n e da n d i m p l e m e n t e d b a s e do nt h e s ee f f o r t s , w ee x p l o i to u ri n t r a m u r a lp o l i c ei n f o r m a t i o ns y s t e m ， a n dc o m b i n e di tt od e s i g nat r a f 五cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m w es h o w e do u rd e s i g n s c h e m ea n dt h es y s t e ms t r u c t u r ei nt h i sa r t i c l e i nd e t a i lw ei n t r o d u c e dt h em a n a g e m e n t f u n c t i o n sd e s i g ns u c ha si n f o r m a t i o ng a t h e r i n g ，m e s s a g eb u r s t i n gm o d e ，a n ds m sc o n t r 0 1 f i n a l l y , s o m er e s u l t so fo u rd e s i g n e dt m i ss y s t e mr u n n i n ga p p l i c a t i o n sa r es h o w ni nt h i s a r t i c l e k e yw o r d s ：g s m g p r s ；s h o r tm e s s a g es e i v i c es m s ；t r a f f i cm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m n w r i t t e nb y d o n gf e n g s u p e r v i s e db yz h uc a ny a n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究叠签名：耋盔日期：2z ：生研究生签名：熏丝日期：2z ：! ! ：生 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容：论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理： 研究生签名： 导师签名： e l 期：丝21 1 ：垂 e t 期：墨型：! ! ! 9 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 i 绪论 1 绪论 随着现代信息社会的不断发展，各种新技术层出不穷，其主要表现是：计算机 技术和现代通信技术相互结合、相互渗透，并成为几乎所有现代智能应用系统的技 术核心。特别是，由于无线通信技术( 含卫星通信技术) 的普适性和微电子技术的 发展，使得移动通信技术的发展速度异常迅速，从g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s ) 系统、g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 系统、发展到现在的 c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 第三代移动通信系统，以及现在正在研究和发 展的认知无线电系统，弹指一挥间，移动通信技术的发展在短短2 0 来年的发展时间 里，已经成为了通信技术的主流，并有逐步取代传统通信方式的趋势；并且，移动 通信技术与计算机技术相结合，在现代监控测量系统、智能信息处理系统和办公管 理系统、智能交通控制系统等现代化生产、管理和社会生活的方方面面得到了普遍 应用f 1 捌，从而，不断提高社会生产力的发展水平，推动社会的进步。 1 1 移动通信的发展 现代无线通信技术的起源可以追朔到1 9 世纪赫兹电磁波辐射实验和麦克斯韦方 程组的建立，但是移动通信技术的主要发展还是表现在过去的3 0 多年中所获得的巨大 进步。随着计算技术和微电子超大规模集成电路技术的发展，移动通信技术发展经历 了从单机站大功率到多机站小功率，从单一覆盖模式到蜂窝和微微蜂窝覆盖模式，从 小区覆盖到达去覆盖并实现了国内国际漫游，从纯语音系统到包括数据传输的综合传 输系统，从模拟移动通信系统到数字移动通信系统，等等。移动通信技术的发展历史， 也可以追寻国际电信联盟( i t u ：i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n ) 通常所定义的 移动通信技术 3 1 。接下来按照移动通信朝代的划分简要介绍移动通信技术的发展。 1 1 1 第一代( 1 g ) 移动通信系统 1 9 7 1 年1 2 月，b e l l 公司向美国联邦通信委员会( f c c ：f e d e r a lc o m m u n i c a t i o n s c o m m i s s i o n ) 提出了蜂窝移动通信系统( h c m t s ：h i 曲c a p a c i t ym o b i l e 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 1 绪论 t e l e c o m m u n i c a t i o n ss y s t e m ) 的建议。f c c 接受了这个建议，并在8 5 0 m h z 频段提供 了4 0 m h 的通信资源。h c m t s 在1 9 7 8 年安装，1 9 8 3 年开始商业服务。该系统在多 方面发展了蜂窝和移动通信技术，并在2 0 世纪8 0 年代演变成了美国模拟系统的国家 标准a s ( a d v a n c e dm o b i l ep h o n es e r v i c e ) 。与此同时，基于不同标准的其他 模拟蜂窝移动通信系统也得到了很大发展，如英国的t a c s 、日本的n a m t s 、北欧 的n m t s 和原联邦德国的n e t z c 等，其中a m p s 与t a c s 非常接近。9 0 年代初， 中国电信0 9 0 开头的门号就是属于此类。它的原理相当简单，就像是无线电手机一样 透过基地台与他人通话，只要频率相同即可收听内容，也因为如此有如盗拷机等等安 全上的顾虑。现在市场上己看不见0 9 0 的踪影了。 1 1 2 第二代( ( 2 g ) 移动通信系统 尽管各种模拟蜂窝移动通信系统具有很多相似的特征，但没有发展出一个全球共 同的标准。各国和地区都选择了与之国情相适应的系统进行研究和无线资源配置，这 一明显地缺点是导致第二代移动通信系统发展的主要原因。同时，大规模和超大规模 集成电路技术的发展，伴随之数字系统综合处理能力不断提高，系统成本和功耗不断 下降，这些条件也给第二代移动通信系统的发展提供了可能。在中国，a m p s 等模拟 系统停止发展的同时，全球通( g s m ) 却获得了高速增长，并很快成为了全球最大 的g s m 市场。美国联邦通信委员会对数字蜂窝式技术通称为个人通信业务( p c s ： p e r s o n a lc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e ) ，在市场上主要有三种技术标准，即应用于欧洲和 世界各地的g s m 、北美的i s 一13 6 和日本的j - d c ( j a p a n e s ed i g i t a lc e l l u l a r ) 或p d c ( p a c i f i cd i g i t a lc e l l u l a r ) 。第二代移动通信技术均采用频分双工模式( f d d ) ，其 多址技术主要包括c d m a ，f d m a 和t d m a 。t d m a 是一种使用“时槽分割多路传 输”的数字无线通信技术，将无线电频率切割成为一个一个时槽( t i m es l o t ) ，来分 配给数个通信端使用，我们现在所使用的第二代g s m 系统，就是架构在t d m a f d m a 之下的通信系统。 1 1 3 第二点五代( 2 5 g ) 移动通信系统 由于第二代数字移动通信系统在很多方面仍然没有思想最初的目标，比如统一的 2 交通违章信息处理与通信系统研究与实现1 绪论 全球标准；同时也由于技术的发展和人们对于系统传输能力的要求愈来愈高，几千比 特每秒的数据传输能力已经不能满足某些用户对于高数据率数据传输的需求，一些新 的技术如i p 等不能有效地实现，在这种情况下，具有9 - - 一1 5 0 k b p s 传输能力的通用分 组无线电业务( g p r s ) 系统和其他系统开始出现，并成为了向第三代移动通信系统过 渡的中间技术。 通用分组无线电业务系统这是一种以全球通手机系统( o s m ) 为基础的数据传输 技术。相对原来g s m 的拨号方式的电路交换数据传送方式，g p r s 是分组交换技术， 具有“高速”和咏远在线”的优点。g p r s 的传输速率快，最高可以达到1 5 0 k b p s ，不 论是传输文字或是影像资料都可以快速的完成。g p r s 之所以会被称为是2 5 g ，在于 从g s m 系统升级到g p r s 只需要更换i p 核心网路以及升级部份软体，资料传输速率 便可达1 5 0 k b p s ，相对于目前的9 6 k b p s ，其差距惊人，所以被视为从2 g 到3 g 的过 渡方案。虽然g p r s 系统可以提供最大1 5 0 k b p s 的传输速率，但是手机本身如果不能 提供对等的传输速率，则以手机所能提供的传输速率为主。 1 1 4 第三代( 3 g ) 移动通信系统 随着社会信息量的爆炸式增长，第二代半2 5 g 移动通信系统的通信速率仍然不 能满足人们对通信技术的要求，因而，第三代通信系统标准必然出现【4 5 】。第三代移 动通信系统主要的技术来源是c d m a 的延伸，根据i m t - 2 0 0 0 的规范，第三代行动 通信的标准是车行速度9 0 k m h r 时传输速率达1 4 4 k b p s ，步行速度时传输速率达 3 8 4 k b p s 。室内或固定时传输速率可达2 m b p s 。根据这个标准，全球行动电话目前可 说是兵分三路，占有率较高的是由诺基亚( n o k i a ) 、爱立信( e r i c s s o n ) 等欧日厂商所主 导的w c d m a ，紧追在后的则是由快通( q u a l c o m m ) ，朗信( l u c e n t ) 等美国厂商所主导 的c d m a 2 0 0 0 以及由我国提出的t d s c d m a 。3 g 通信的优势就在于大量且迅速的 声音、影像以及文字资料的传输。目前，三种标准的实验系统建设基本完成，因而， 3 g 通信时代即将来临，真正达到“沟通无极限“ 的境界已经指日可待了。 1 2 短信息s m s 的应用现状及其发展趋势 短消息发展非常迅猛，它具有许多其他通信方式不具有的优点，比如：用户可以 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 1 绪论 随时接收或者发送短消息：即使由于关机而不能接收消息，在开机后仍能接收到先前 没有接收的短消息；短消息的收费也相对低廉；移动、联通、小灵通的用户之间也可以 互发短信 6 1 。正是由于这些优点，它已经成为人们交流的一个重要手段。 为了拥有更大的用户群，短信息还推出了增值业务，这些增值服务包括：新闻点 播、天气预报、俏皮话、l o g o 下载、铃声下载等等。短信息的服务满足了用户在方 便快捷性、移动性以及交互性方面的需求，因此很受欢迎，可以说它己经渗透了人们 生活的各个领域、行业。 很多网站除了给用户提供定制信息，还根据短信息提出了“移动邮件的服务， 把邮件通过短信息的形式发送到手机上，方便用户的需求。 腾信公司的用户除了可利用q q 向手机发送短信息以外，还可以实现手机用户和 q q 用户的互通联系，增强了交互性。 将短信息技术、g p s ( g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ) 技术与地理信息技术相结合可以实现 移动物体的跟踪f 7 8 】。现在有很多公司都已经开发出相应的产品实现车辆跟踪、车辆 防盗、货物跟踪、无线导航等等功能。这些系统不仅使中心对监控目标的管理更加方 便、顺畅、及时；用户的通话更加方便，同时也为车辆的防盗、防劫提供了更加可靠 的安全保障。这些系统可以广泛地应用于公交、出租车、运输、公安等部门。如果城 市运输系统使用这样的模式，那么管理人员可以及时联系司机，重新安排司机、路线， 通知他们哪儿有交通堵塞等等，这样可以缓解交通压力，使城市交通畅通无阻。 在服务行业旅店旅馆可以接收通过短信息发送的预定信息，比萨饼、酒吧、饭 店等等都可以加入到s m s 服务的行列，可以用短消息实现定购 同时也可以利用短消息来实现高性能的、自动化的管理体系：比如g s m s m s 移 动性数据查询系统：s m s s m s g p s 移动车辆监控调度系统：g s m s m s 机房监控和远 程维护管理系统：水、电、煤气的远程无线自动抄表系统等等 9 , 1 0 , 1 1 1 。 m m s ( m u l t i m e d i am e s s a g i n gs e r v i c e ) 是s m s 向多媒体的演进，中文意为多媒体 短信业务，即“彩信“ ，它的最大特色就是支持多媒体功能。多媒体短信业务在g p r s 网络或c d m a 2 0 0 01 x 网络的支持下，以w a p 无线应用协议为载体传送视频片段、 图片、声音和文字；支持语音、因特网浏览、电子邮件、会议电视等多种高速数据业 务，实现即时的手机端到端、手机终端到互联网或互联网到手机终端的多媒体信息 传送。 总之，短信息的相关应用是层出不穷。随着无线互联的发展，将会有越来越多的 公司开发出新的短信息应用。他们的特点都是将短信息作为一种无线数据的载体，而 4 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 1 绪论 不是将其仅仅作为文本信息来看待。短信息必定会在无线互联发展的初期写上它辉煌 的一页。 1 3 论文主要内容及结构 目前，公安交警部门已经拥有了自己的数据网络，特别是苏州市电子交警“上岗一 以来，信息的传输变得更加迅速和快捷，但是，交警网络的工作性质和特点决定了他 们需要在非办公环境对信息数据进行查询和处理，因而，在警务信息查询的手段上具 有很大的局限性，不能充分满足其信息化的需求，公安信息系统和民众之间还基本处 于隔离状态。本文设计课题的研究目的是希望借助移动公司的公共短信平台，设计一 个交通违章信息处理和通信系统，作为现有公安交警信息系统的补充。可以设想当有 机动车辆被交警部门在道路上设置的传感装置采集到闯红灯、超速和不按路面标志行 驶等信息，系统自动将这些信息传送到交警内部数据网络，除了记录在案外，同时通 过公共信息平台的s m s 服务功能，将交通违章的地点、时间、错误方式和处罚结果 及时主动的发送给当事人的手机，从而实现及时处理。这样，针对少数司机的侥幸心 理达到及时有效的警告，同时也使犯规的司机有机会主动接受处理，以免产生更严重 后果。 本论文共分六章： 第一章绪论：简要介绍了移动通信和发展状况和广阔的应用范围和短信息的应 用及其发展趋势以及论文所作的主要工作。 第二章s m s 短消息：详细的介绍了短消息的框架结构，信令流程，短消息网关， 点对点短消息以及小区广播短消息，最后介绍了短消息增值服务以及多媒体短消息。 第三章介绍了计算机接口和无线通信模块的接口的主要控制命令，以及无线模 块的s m s 控制a t 命令集。 第四章给出了交通违章信息系统的设计方案，系统结构和系统信息管理功能设 计。 第五章给出了交通违章信息系统的结构设计，并使用具有红外接口的n o k i a 手 机取代无线移动通信模块，进行了系统设计方案实验论证，给出了相关实验结果。 第六章总结与展望：对自己现工作进行了总结，给出了本文研究的结论，并对 后续工作做了展望。 交通违章信息处理与通信系统研究与实现2 s m s 短信息协议 2 1 目前的短信协议 2 s m s 短信息协议 手机所支持的短信协议也即多媒体协议，目前主要有s m s 、e m s 和m m s 三种i 】2 1 。 ( 1 ) s m s - - s h o r tm e s s a g i n gs e r v i c e ，即：短信服务。是最早的短信业务，也是现 在普及率最高的一种短信业务，通过它移动电话之间可以互相收发短信，内容以文本、 数字或二进制非文本数据为主，目前，这种短消息的长度被限制在1 4 0 字节之内。s y s 以简单方便的使用功能受到广大用户的欢迎，迅速普及，但却始终是属于第一代的无 线数据服务，在内容和应用方面存在技术标准的限制。 ( 2 ) e m s - e n h a n c e dm e s s a g es e r v i c e ，意为增强型短消息服务。它比起s y s 来， 其优势是除了可以像s m s 那样发送文本短消息之外，还可以发送简单的图像、声音和 动画等信息。而它更大的优势是e m s 仍然可以运行在原有s m s 运行的g s m 网络上， 并且在发送途径和操作方法上也没有差别。该标准属于开放式的，所以任何对e m s 感兴趣的第三方公司或个人都可以在此平台上开发应用软件和服务。但由于各种手机 品牌存在着技术上的不兼容情况，在实际使用中往往只能在相同品牌的手机间才能实 现以上的相互传送，因此实用性有待进一步提高。 ( 3 ) m m s - m u l t i m e d i am e s s a g i n gs e r v i c e ，意为多媒体功能，可以在g p r s 、 c d m a l x 、3 g 、e d g e 的支持下，以w a p 无线应用协议为载体传送视频短片、图片、 声音和文字，传送方式除了在手机间传送外，还可以是手机与电脑之间的传送。具有 m m s 功能的移动电话的独特之处在于其内置的媒体编辑器，使用户可以很方便地编 写多媒体信息。如果手机具有一个内置或外置的照相机，用户便可以制作出 p o w e r p o i n t 格式的信息或电子明信片，并把他们传送给朋友或同事。姗s 的工业标准 是由两个组织，w a pf o r u m ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l 论坛) 和3 g p p ( 3 g p a r t n e r s h i pp r o j e c t ：3 g 伙伴计划) 所制定的。因此，m m s 是设计成可以在w a p 协议 的上层运行，它不局限于传输格式，既支持电路交换数据格式( c i r c u i t s w i t c h e dd a t a ) ， 也支持通用分组无线服务g p r s 格式( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 。其工作原理 为利用高速传输技术e d g e ( e n h a n c e dd a t ar a t e sf o rg s me r o l u t i o n ) 是一种提高数 6 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 2 s m s 短信息协议 据速率的新技术，是g s m 向第三代移动通信系统i m t 2 0 0 0 过度的台阶。它也被称 为g s m 3 8 4 ，因为这种技术能使数据速率由目前的9 6 k b i f f s 提高到3 8 4 k b i f f s ，这种 速率可以支持语音、因特网浏览、电子邮件、会议电视等多种高速数据业务和g p r s 的支持下，以w a p ( 无线应用协议) 为载体传送视频、图片、声音和文字。 2 2 短信息实现方式 手机的短消息实现目前有三种方法【l 习： ( 1 ) 通过移动网关发送短消息，使用该方法不需要附加的硬件，但是需要到电信 部门申请网关，比较适用于一些大型的网络通讯公司开发，目前华为，中兴等公司就做 的这方面的工作，并且还有相应的开发包供开发人员使用 ( 2 ) 在电脑上通过g s mm o d e m 向手机发送中文短消息，这是目前比较适合于 小项目开发的一种方法，所需硬件包括一款手机，提供g s mm o d e m ，以及相应的数 据线或是红外线适配器该方法编码简单，只需对a t 指令和串口编程比较熟悉就可以 实现，而且对硬件需求不高，并能自动收发短消息 ( 3 ) 通过一些网站上提供的短信发送功能来实现，比如新浪网，网易都提供这方 面的服务，这种方法是这三种方法中实现起来最简单，所需资源最少的，但是对于网站 的依赖性太强，对网络的依赖同样无法避免，不适用于项目开发 通过第二种方法收发短消息又分为三种模式【1 4 】：b l o c k 模式、t e x t 模式和 p d u ( p a c k e td a mu m t ：数据分组单元) 模式。使用b l o c k 机生产厂家提供驱动支持， 现在还没有发现哪个厂家公布支持这种短信发送模式，而p d u 模式开发起来比较复 杂，并且需要编写专门的函数来将文本转换为p d u 格式，比较繁琐相对而言，应用 t e x t 模式开发及方便也简单，是一种不错的选择，不过使用t e x t 模式开发只能发送 a s c i i 码，对于中文的u m c o d e 码不能发送使用t e x t 模式发送短信其实很简单，只要 对于a t 指令有基本的了解，就能编写出短消息的发送程序，可是一直以来介绍该方法 的文章却少之又少，很多人认为使用该方法太简单，不值一提。不过对于简单的应用来 说，该方法也不失于一种不错的选择。 2 3s m s 协议 短消息具有许多其他通信方式不具有的优点，比如：用户可以随时接收或者发送 7 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 2 s m s 短信息协议 短消息：即使由于关机而不能接收消息，在开机后仍能接收到先前没有接收的短消息； 短消息的收费也相对低廉；移动、联通、小灵通的用户之间也可以互发短信。正是由 于这些优点，它发展非常迅猛，已经成为人们交流的一个重要手段。 2 3 1s m s 短消息体系结构1 1 卸q g s m 规范所定义的点对点短消息业务是指通过短消息服务中心在两个短消息实 体之间传输限定大小的短信息的一种电信业务，在短消息的传输过程中涉及到许多象 归宿用户位置寄存器h l r ( h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ) ，移动交换中心m s c ( m o b i l e s w i t c h i n gc e n t e r ) ，短消息业务网关短消息互通移动服务交换中心 ( s m s - g m s c s m s i w m s c ) 等g s m 系统多功能实体，它们之间的基本网络结构如图 2 1 所示。 图2 1 短消息体系结构 图2 1 中，短消息功能实体s m e ( s h o r tm e s s a g ee n t i t y ) 是能够接受和发送短消息 的功能实体；m s c 是整个g s m 系统的核心，它提供交换功能及面向系统其它功能实 体的接口功能，就短消息业务而言，它提供必要的路由选择和临时缓冲功能；短消息 业务中心s m s c 在s m e 和移动台之间传输短消息的过程中，负责中继存储和转发短 消息的功能实体。s m s c 不属于g s m 系统任何组成部分，但是在实际运营中s m s c 和m s c 往往是合二为一；s m s g w m s 是一种能够从s m s c 接收短消息的m s c ，接 收由s m s c 发送的短消息，向h l r 查询路由信息和短消息信息然后转发短消息到接 收者所在的m s c 。s m s i w m s c 是短消息互通移动服务交换中心。它能够从p l m n 内部接收短消息并把它递交到接收者所属的s m s c 的m s c 。v l r ( v i s i t o rl o c a t i o n r e g i s t e r ) 和h l r 的定义和g s m 网络系统的定义是相同的。就短消息业务而言，当 3 交通违章信息处理与通信系统研究与实现2 s m s 短信息协议 s m s g m s c 从s m s c 接收到一个正确短消息的t p d u 时就向h l r 查询路由信息， 然后使用这些路由信息将短消息转发到m s c ：基站子系统b b s ( b a s es m a l ls y s t e m ) 负责与手机进行无线通信。 在该结构中，短消息由消息发送者传送到短消息业务中心( s m s c ) 。s m s c 通过 一个特定的被称为短消息业务网关的m s c c s m sg m s c ) 与g s m 网络连接。s m s c 可 以和几个g s m 网络相连，也可以和一个g s m 网络中的几个s m sg m s c 相连。s m s g m s c 按照g s m 漫游协议，找到消息接收者当前所处的m s c 的位置，并将消息转 发到该项m s c 。m s c 向基站系统广播该消息，基站收发信台( b t s ) 寻呼该目的m s 。 用于短消息业务的m s 必须包含特定的软件，使其能够对消息进行解码和存储。消息 可以存储在s i m 卡中或移动装置m 正) 的内存中，并显示在m s 的标准屏幕上。 m s 能够发送或答复一条短消息，消息发送到短消息业务互联m s c ( i w m s c ) 后又 被送到s m s c 中。短消息的接收者可以是m s 、传真机或连接到因特网的p c 机。在使 用过程中必须清楚的认识到，s m s 是一种存储转发业务j 短消息不能从发送者直接发 送到接收者，必须经过s m s c 。s m s c 在支持高质量的s m s 业务中起着很重要的作用， 通常s m s c 都是在高速服务器平台上实现的，从而能够充分保证s m s 业务的质量。 2 3 2 短消息的协议结构1 1 强羽 s m s 的协议结构如图2 2 所示。图2 2 中表示了移动台在发起的短消息传递中所 用的协议结构，该协议在g s m0 4 1 1 中定义。移动台终结消息传递的结构中除了用 g m s c 代替i w m s c 外，其余与移动台发起的短消息结构相类似。短消息业务中心和 移动台之间的点对点短消息业务的协议共分为4 层：短消息应用层s m - a l 、短消息 传输层s m t l 、短消息中继层s m - r l 和短消息链路层s m l l 。 短潍怠 应甩层 短肖息 传输层 镪消怠 中：缱昙 蹴 理于层 籍消息业 移动台务中心 短糍短凇 1r 嬲脚 短燃 短消息传输协议 短燃 黼1 幼黼 7蝴 缅消窟申 燃 短消息中短消息应短黼 继卖阵 短撇 继实体用实体螂 短消皂j 空制擞 短消息控短消息传短黼 制卖f 奉 制实体输实体蝴 图2 2 短消息协议分层结构 9 交通违章信息处理与通信系统研究与实现2 s m s 短信息协议 ( 1 ) 短消息应用层 短消息应用层的数据为来自移动台要发送的短消息文本，每次只能发送最大长度 为1 4 0 字节的信息，如果是超过1 4 0 字节的长信息，可以自动分成几次发送。g s m 标准规定，能够自动分发的长信息最多分为2 5 5 次发送。 ( 2 ) 短消息传输层 短消息传输层为传输短消息应用层的消息文本及其相应的传送报告提供服务，使 得短消息应用层能够向对等实体发送，接收短消息。这些s m t l 所支持的业务为每 一个与之相关联的短消息生成一个称之为短消息识别符( s m i ) 的参考号码。移动台中 的s m i 不能在s m s c 对等实体之间互相传送，也就是说，一条短消息在移动台和短 消息中心应该有不同的s m i 。 ( 3 ) 短消息中继层 短消息中继层为短消息传输层提供传送用户数据单元( t p d u ) 业务及其相应的发 送报告。s m r l 所支持的业务为与之相关的每一条短消息产生一个s m r ls m i 。类 似于s m t ls m i ，m s 中的s m - r ls m i 不能由s m s c 中的对等实体传送，每一条短 消息的s m r ls m i 对应于s m t ls m i 。 在该层，m s 的短消息中继实体通过短消息中继协议与m s c 中的对等s m r 进行 通信。s m r p 与m s c 中的t c a p 瓜d a p 一起提供m s 与s m s c 之间的网络功能。 ( 4 ) 短消息连接管理层 s m l l 层由连接管理c m 子层、移动管理m m 子层、无线资源r r 子层、l a y e r 2 子层和l a y e r l 子层构成。其中c m 子层向s m - r l 层提供服务以支持短消息业务。c m 子层的短消息服务由短消息控制s m c 实体进行控制。不同短消息控制实体通过传输 标志，n 的不同取值来识别。m s 侧的s m c 通过对等协议s m c p 短消息业务控制协 议与m s c 或s g s n 侧的s m c 进行通信。s m c 实体之间的通信协议数据单元c p d u 中的用户数据部分c p l i d 携带了s m - r l 层的数据单元r p d u ，r p d u 的最大长度为 2 4 8 字节。 根据s m s 分层协议，短消息发送过程中，其自上而下的数据封装过程如图2 3 所示。 1 0 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 2 s m s 短信息协议 2 3 3 短消息的收发流程1 9 刎 2 4 8 字节 帧1j 帧2 i 酉一一帧n 图2 3s m s 数据封装过程 短消息通信仅限于一个消息，一个消息的传输就构成了一次通信。移动台发短消 息和移动台接收短消息是不同的业务。 ( 1 ) 移动台发短消息 移动用户在发短消息的时候，应指明最终收件人地址( s m e ) 和s m s c 服务器的 地址。短消息的传输要求在移动台和m s c 之间建立信令连接。消息本身的传递要求 在无线路径上建立专门的链路层连接，即s a p i - 3 连接，并要求采用专门的消息传递 协议( s m - t p ) ，该协议让用户设置一个短消息的有效期( v a l i d i t y - p e r i o d ) ，过期后，服 务中心不再试图发送此消息而是销毁它。m s c n l r 收到建立报文，它对请求进行分 析以检查它是否接受。m s c v l r 是否接受依赖于提供此业务的m s c v l r 的容量以 及资源的可用性。移动传输实体按照至多1 4 0 字节的块形式编码短消息，把收件人 s m e 地址置于协议数据单元p d u 。经过各层封装后被发送到m s c v l r m s c l r 解开p d u ，找到收件处s m s c 的地址，通过i w m s c 建立到s m s c 地址的路由将 短消息发送至s m s c ( 2 ) 移动台接收短消息 当s m s c 有短消息需发送到某一g s m 用户时，它建立一条包含各种有利于接 收者的信息的s m t ps m s d e l i v e r 报文，此信息包括用户的内容，最初的发送者 身份以及用于指示短消息已被s m s c 接收的时间标志。s m s c 把短消息发送给s m s 攀一 一 一 一一 n u 交通违章信息处理与通信系统研究与实现 2 s m s 短信息协议 一网关，根据原发用户提供的目标电话号码( 典型的是用m s i s d n 来分辨被传送的用 户) 。s m s 网关有了m s i s d n 就可以向相关的h l r 查询，并找回必要的路由信息发 送短消息，如果当时已经知道被送用户为不可及，发回的消息可以是“拒绝“ 。移动 台不可及的情况可分为三种：第一种情况h l r 当时己经知道该移动台为不可及：第二 种情况h l r 当时不知道，要到该移动台拜访m s c 后才知道；第三种情况为一直到 m s c 投递的短消息失败后显示不可到达信息。s m s 网关用s s 7 地址向有关的m s c 传递消息，然后m s c 把短消息投递到移动台。 1 2 交通违章信息处理与通信系统研究与实现3 计算机通信结构协议 3 1r s 2 3 2 接口协议 计算机通信结构协议 计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式【2 1 , 2 2 1 ：并行通信和串行通信。 并行通信指数据的各位同时传送。并行方式传输数据速度快，但占用的通信线多，传 输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。 串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。发送过程中，每发送 完一个数据，再发送第二个，依此类推。接受数据时，每次从单根数据线上一位一位 地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。在远距离数据通信中，一般采用串行通 信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。 3 1 1 串行通信的基本概念 ( 1 ) 同步和异步通信方式 串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。同 步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格 同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器和接收 器的成本较高。异步串行通信是指发送端和接收端在相同的波特率下不需要严格地同 步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差在1 0 以内，就能保证正确 实现通信。 异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态( 又 称m a r k 状态)