（无线电物理专业论文）气象预报信息短信服务系统的设计与实现.pdf

原创性声明 本人郑重声明；所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：鳖日论文作者签名：j 兰兰! ： 日期：竺兰! ! ? 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：避导师签名：域日 期： 沙s “ 山东大学硕士学位论文 一 n m _ i 摘要 短消息是于机终端除语音通话外最摹本、最常用的服务。气象部门与电信运营商 ( 中国移动、中国联通、中国网通，中国电信) 合作发展基于手机短消息的气象预报 信息服务，将成为未来气象预报服务最： 要、最快捷、覆盖面最广的传播方式之一 截至2 0 0 5 年底，山东省手机气象站用户已经突破3 0 0 万，如何实现气象短信面 一向全省海量群发、快速送达是本文的要实现的目标。 基于山东省气象台的通信网络特点，本课题制定了快速可靠的组网方案，在山东 省气象台数据机房搭建系统，通过光纤数据专线直接接入山东移动、山东联通、山东 网通的短信中心。通过调度系统统调度全省气象信息资源，统一调度各个运营商用 户短信下发任务，提高短信下发速度。建立统一的全省各级气象台运营管理平台，实 现资源共享，服务全省。 本系统在设计上重点考虑电信级的稳定性、可靠性容错性、超强处理能力( 面 向特大用户群，时效要求高) 、新业务推出的灵活性、互联互通性( 移动、联通移动 短信及网通固话短信的接入) 、可维护性( 维护简便、实时监控等) 、可管理性( 友好 完善的各种人机界面，省地市两级管理中心) 、可营业性( 用户管理计费等) ，技术 可持续发展性。系统在设计上分为通信接口层，数据层，业务逻辑层，应用层。各个 层直接采用独立可扩展的接口，具有业务管理灵活，业务无关性，运行稳定，规范扩 展等特点。 本文针对气象预报信息短消息服务系统，重点论述系统平台的设计策略、软件硬 件结构，功能模块组成，系统运作流程，并对核心软件模块及主要业务接口部分作相 应说明。本论文的手要内容有：气象预报信息短消息服务系统的重要性、气象预报信 息短消息服务系统的发展概况，阐述论文的研究目标、方法及完成的主要工作：气象 预报信息短消息服务系统关键技术方案进行几个方面的分析；气象预报信息短消息服 务系统的系统架构进行设计；系统网络拓扑、硬件系统构架设计、软件系统构架设计、 系统安全性、扩展性等的设计；气象预报信息短消息服务系统测试标准和方法；气象 预报信息短消息服务系统运行中可能存在的问题和解决办法。 关键词：气象服务，信息传播，移动通信，短消息，手机气象站 山东大学硕士学位论文 _ _ _ _ - _ 一i i _ _ _ - - _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - - - _ - _ _ - - - _ - _ _ - _ _ a b s 们t u pt ot h ee n do f 2 0 0 5 ，t h e r ea r e3 ，0 0 0 ，0 0 0c o n s u m e r si ns h a n d o n gp r o v i n c i a lm o b i l e p h o n ew e a t h e rs t a t i o n ，m o b i l ep h o n em e s s a g e i sb a s i ca n di nc o m m o nu s es e r v i c ee x c e p t f o rp h o n e t i cc a l l ，w e a t h e rd e p a r t m e n ta n dt e l e c o mt r a d e m a n ( c h i n am o b i l e ，c h i n au n i c o m ， c h i c ，c h i n at e l e c o m ) c o o p e r a t e st os e n dw e t h e rf o r e c a s tb ym o b i l ep h o n em e s s a g e ，i t w i l lb e c o m eo n eo ft h em a i nm e t h o d sf o rw e a t h e rf o r e c a s ts p r e a d i n g t h et h e s i sa i m sa t i n t r o d u c i n gh o wt os e n di nb u l ka n dr a p i d l ym o b i l ep h o n ew e a t h e rm e s s a g ei nt h ew h o l e s h a n d o n gp r o v i n c e b a s eo nt h ec h a r a c t e r i s t i co fc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ki ns h a n d o n gp r o v i n c i a l w e a t h e rd e p a r t m e n t ，t h et h e s i sw o r k so u tap l a nq u i c k l ya n dw i t hc e r t a i n t y , v i z i t e s t a b l i s h e ss y s t e m si nt h ed a t a e q u i p m e n tr o o mo fs h a n d o n g p r o v i n c i a lw e a t h e r d e p a r t m e n t , a n ds w i t c ho nd i r e c t l ym o b i l ep h o n em e s s a g ec e n t e ri ns h a n d o n gm o b i l e ， u n i c o r n ，c n ct h r o u g hs p e c i a ld a t al i g h t - g u i d ef i b e r a n dt od i s p a t c ht h ep r o v i n c e s w e a t h e rm e s s a g er e s o u r c e sa n ds e n d i n gm e s s a g et a s k so fe v e r yt r a d e m a n st h r o t i g h d i s p a t c hs y s t e m ，i no r d e rt oi n c r e a s es p e e do f s e n d i n gm e s s a g e i ti sc o n s i d e r e de s p e c i a l l yi nt h ed e s i g na b o u tt h es y s t e ms t a b i l i t y , r e l i a b i l i t y , s u p e r s t r e n g t hp r o c e s s i n gc a p a c i t ya n df l e x i b i l i t y , i n t e r o p e r a b i l i t y , m a i n t a i n a b i l i t y , m a n a g e a b i l i t y , b u s i n e s s a b i l i t y , s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n tw h e np u s h i n go u tn e ws e r v i c e 1 r h es y s t e mi s d i v i d e di n t of o u r l a y e r si n c l u d i n g c o m m u n i c a t i o n si n t e r f a c e , d a t a , s e r v i c el o g i c ， a p p l i c a t i o n e v e r yl a y e ru s e st h ea b s o l u t ea n de x p a n d a b l ei n t e r f a c e ，i no r d e rt om a n a g e f l e x i b l y , n od i s t u r b i n g ，r u ns t a b l y , e x p a n d i n gn o r m a t i v e l y t h et h e s i sa i m sa ti n t r o d u c i n gm e s s a g es e r v i c es y s t e mf o rw e a t h e rf o r e c a s t ( h e r e a f t e r s y s t e mf o rs h o r t ) ，t od i s c u s se s p e c i a l l yd e s i g ns t r a t e g yo fs y s t e mp l a t f o r m ，s o f t w a r ea n d h a r d w a r ec o n f i g u r a t i o n ，f u n c t i o n a lm o d u l ec o m p o s i t i o n ，s y s t e mo p e r a t i o np r o c e s sa n dt o e x p l a i nc o r r e s p o n d i n g l yc o r es o f t w a r em o d u l ea n dp r i m a r ys e r v i c ei n t e r f a c e t a b l eo fc o n t e n t so ft h et h e s i s ：t ot e l lo ft h ei m p o r t a n c ea n dg e n e r a lo v e r v i e wo f s y s t e m ，s t u d yg o a lo ft h et h e s i sa n df i n i s h e dm a i nj o b , a n dt oa n a l y z ek e yt e c h n o l o g y 2 山东大学硕士学位论文 p r o j e c to ft h cs y s t e m ，a n dh o w t od e s i g nt h es y s t e mf a b r i c ，h a r d w a r ea n ds o f t w a r ef a b r i c ， s e c u r i t ya n de x p a n s i b i l i t yo ft h es y s t e ma n dh o wt ot o p o l o g i ct h es y s t e mn e t w o r k a n d f i n a l l ys e tf o r t ht h et e s t i n gs t a n d a r da n dm e t h o do f t h es y s t e ma n dt h ee x i s t i n gp r o b l e ma n d s o l u t i o nw h e nt h es y s t e mr u n n i n g k e y w o r d ：w e t h e rs e r v i c e ，i n f o r m a t i o ns p r e a d i n g ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，m o b i l ep h o n e m e s s a g e ，m o b i l ep h o n ew e a t h e r s t a t i o n 山东大学硕士学位论文 术语与缩写 英文缩写英文全称说明 l s m gi n t e m e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y互联网短信网关 s m p ps h o r tm e s s a g ep e e rt op e e r 短消息点对点协议 c m p pc h i n am o b i l ep e e rt op e e r 中国移动点对点协议 s m cs h o r tm e s s a g ec e n t e r 短消息中心 g n s g a t e w a yn a m es e r v e r 网关名称服务器( 汇接网关) s ps e r v i c ep r o v i d e r 业务提供者，即信息资源站实体 s p 为收取包月业务费用而向网 s m c s h o r t m e s s a g ec o n t r o l 关发送的消息，网关收到后不送 给用户仅产生相应的话单； g n s g a t e w a yn a m es e r v e r负责系统路由的管理和同步 啪m o b i l eo r i g i n由手机用户提交的短消息 1 4 tm o b i l et e n n i n a i 由手机用户接收的短消息 s h o r t m e s s a g e g a t e w a y s g i p 短消息网关接口协议 i n t e r f a c ep r o t o c o l s m gs h o r tm e s s a g eg a t e w a y短消息网关 4 山东大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 短信信息服务( s m s ) 的由来 s m s 是短信息服务( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 的简称，是通过手机来发送和接收有限 长度的文本信息的功能，作为一种通信的手段，s m s 不仅仅能够满足人们通信的基 本需求，而且能够成为一种提供信息服务的途径。并且因其价格低廉、使用方便、信 息传递准确及时，存储转发离线通信等优点倍受用户欢迎。短信息服务已经成为移动 用户经常使用的业务之一。 短信息业务按其实现的方式【1 】可以分为点到点短信息业务和小区广播短信息业 务。 点到点短信息业务是通过移动业务起始( m o b i l eo r i g i n ，m o ) 和移动业务终止 ( m o b i l et e r m i n a l ，m t ) 将一条短信息从一个实体发送到指定目的地址的业务。 小区广播短信息业务是指通过发送信息的基站向指定区域中所有短信息用 户发送短信息的业务。 当前在短信技术方面，各大城市的移动通讯公司都建成了大容量的短信通道技 术标准上，国际和国内的都趋于成熟。中国移动和联通已经在使用这种方式在一定的 区域内向所有g s m 用户循环发送一些具有通用性的信息，如新闻、天气信息、交通 信息、股市信息等。 1 2s m s 的特点 s m s 具有以下几方面的特点i l l ： ( 1 ) s m s 采用的是存储转发模式，即短信息被发送出去之后，不是直接发送给接 收方，而是先存储在短信息服务中心( s m s c ) ，然后再由短信息服务中心将短信转发 给接收方。如果当接收方当时关机或不在服务区内，s m s c 就会自动保存该短信息( 一 般不超过3 天) ，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。 ( 2 ) s m s 对发送成功信息具有保证的双向服务，s m s 发送方可以在将短信息发送 出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息，以及不可以达到的原因 ( 3 ) s m s 可以与话音、数据、传真等业务一起进行同步传输。由于s m s 业务是 非对称业务，它使用信令信道传输数据分组，所以即使在业务信道到处于高峰期的情 山东大学硕士学位论文 况下，也照样可以使用短信息顺利通信，s m s 还可以实现全国和国际漫游。 1 3 短信信息服务的发展 从短信业务的发展来看，短信信息服务的发展经历了下述两个时期： 第一阶段，以短信中i = f , ( s h o r tm e s s a g es e r v i c ec e n t e r , s m s c ) 为主要的业务提供及 信息提供的时期。在此阶段，短信中心是唯一的信息提供者及数据传输通道，造成信 息量少，且各短信中心的信息来源不一致。这一阶段是短信信息服务的独立发展时期。 第二阶段，以互联网上的信息作为短信的主要信息来源，由互联网上的s p ( s e r v i c e p r o v i d e r ) 直接与各s m s c 相沟通，建立信息交换的接口。其特点是，由信 息的极大富有者s p 作为信息的提供者，弥补了原来s m s c 的不足。这一阶段是短信 业务的急剧扩展时期 1 4 短信网关 1 。4 。1 短信网关的引入 目前短信业务正处在业务发展的第二阶段，其主要的业务特征模式就是依附于原 有的手机信息传递方式( 短消息) ，将互联网上的巨大信息量根据用户的要求通过手 机的短消息方式传递给用户。这一发展模式，将传统的信息提供与信息服务合二为一， 体现了一种传统业务与互联网相结合的发展模式。 在移动短信息服务第二阶段业务发展的初期，一般采用s p 直接与某一个s m s c 连接，由s m s c 直接通过信令网发送短信给用户的方式。但当s p 的短信息服务业务 量很大时，全部短信都由与s p 直连的s m s c 负责转发，造成该s m s c 负荷极大难以 满足业务发展的需要。而且，g s m 网的规范做法是由用户归属地的s m s c 负责用户 短信业务的转发，如果该s m s c 与提供服务的s p 没有连接，当用户采用短信点播申 请短信息服务时，上行短信无法发送到该s p 。 因此，随着业务的发展，信息类短信的转发也要求采用g s m 网的规范做法，即 由用户归属她的s m s c 负责用户短信息服务的发送。但是如何将大量s p 接入到各地 的s m s c 上，如何保证接入的一致性及安全性，如何为用户提供优质的服务，是这 一阶段业务发展需要解决的主要问题。为了解决这一问题，短信网关应运而生。在短 信网关参与的模式下，短信网关作为专业化的信息分配及管理者实现s p 与s m s c 之 间的交互。 6 山东大学硕士学位论文 1 4 2 短信网关系统结构 短信网关系统结构”示意图如图l - i 所示。 一at 卜 i m l i 一 1 ll 娜 n - 口4 c t 口 i 主控靛l l m p t 蛾曩l f 叠t 冀 圈回 l l4 r n l 也! 叫回回 i li ir f 日 厂 胃刁 lr o t l l l l i p 翟代鼍i f l 幕轳 r 吲i 一- i i -ii ，7f -l 手 图1 1 短信网关系统结构示意图 短信网关的作用是为s p 与短消息中心之间数据交换提供一条安全、快捷的通道， 以便手机用户利用短信方式与s p 双向通信，接收s p 提供的信息服务，同时完成相 应计费采集的功能。 短信网关系统结构主要包括：消息处理中心( m e s s a g ec e n t e r ) 、短信中心代理 ( s m s cp r o x y ) 、应用服务代理( s pp r o x y ) 、消息存储中心( m d a p ) 、管理控制中心和计 费结算中心 短信中心代理系统遵循s m p p3 3 和3 4 版本协议与g s m 网中短消息中心连接， 实现高效、可靠的数据传输。该系统支持流量控制功能，能够根据s m s c 的业 务量进行发送流量控制。 应用服务代理系统实现与s p 等内容供应商的连接和协议互通。它基于t c p f i p 协议基础之上，利用s g i p 协议与s p 之间建立一条安全、高效的传输通道。该系统 山东大学硕士学位论文 支持流量控制功能，能够根据本身的业务量进行接收流量控制。 消息处理中心系统完成网关的业务处理，包括向网关路由服务器g n s ( g a t e w a y n a m i n gs e r v e r ) 进行路由查询，在本地建立短信网关i d 、用户于机号码、s pi d 及其 i p 地址对应表的缓存，建立用户手机号码段与s m s c ( 短信中心) 地址的对应表，完成 对数据分发功能的支持、计费原始话单的提供及处理等。 短信网关计费结算中心提供短信网关的原始话单记录( c d r ) ，管理控制中心包括 业务管理和网管监控功能。业务管理宅要完成对业务的统计报告、生成报表、运营者 对用户数据的添加、修改、删除等；网管监控丰要完成对网关系统的监控、查询、操 作和维护的管理。 1 5 课题的背景与意义 天气、气候和气候变化对国民经济建设和社会发展有直接的影响，我国地处东亚 季风区，是世界上最严重的气候脆弱区之一，特别是近年来，人类活动和自然变化对 气候的影响越来越明显，多种气象灾害频繁发生，对国计民生影响很大，给社会经济 带来严重损失。因此，在目前通信技术与计算机技术高度结合与发展的背景下，如何 利用现有的高科技技术与发达的通信网络，建立完善的灾害天气预警信号播发服务体 系，充分发挥气象部门在人们生产生活中的指导作用，更好地服务于社会，便成了我 俯目前研究的重要课题。 我国气象行业目前已经建立了通过电视、电台等各种媒体发布气象信息的服务模 式，以及通过语音查询的1 2 1 气象信息查询系统。这些系统的建成很大程度上方便了 广大群众对气象信息的需求，应该说我国气象对客户的关注程度和解决用户问题的手 段方面，已经走在了各行业的前列。 随着气象信息新业务的不断推出以及人们对气象信息越来越多的需求，建设一个 面向公众的气象短信运营平台，及时将相关气象信息发布到各个地方，为人们生产生 活提供气象支持，为政府开展气象防灾减灾工作提供决策服务，为广大企业用户提供 专业气象信息服务，将成为新时代对气象信息服务发展的重要内容。手机短消息在面 向公众和企业的服务性行业的商业运营活动中，如生产调度、防灾减灾、客户服务、 市场推广等将发挥越来越重要的作用，气象短信运营平台的应用正是这样一种典型的 应用。 经过深入学习研究气象短信的特点和气象短信事业发展情况，山东省气象局提出 毫 山东大学硕士学位论文 了气象短信平台的设计方案，并将其付诸实现，推出了可运营，可管理的i n f o m a s t e r 综合信息平台利用该平台，气象部门将天气服务产品，通过移动网络以短信息方式 传送给公众，并通过各种移动通信终端实现信息查询，发送、接受定制信息的解决方 案，使社会大众非常方便享受到气象服务，尤其是有灾害性天气情况时，移动短信具 有主动、快速、方便的特点，可使公众随时随地了解预警信号的发布情况，做好防灾 抗灾工作，因此，本课题具有重要的社会意义和现实意义。 1 6 气象短信运营平台的现状 1 、用户发展情况 此课题完成之前，山东省气象短信平台已经推出免费定制用户1 7 万，另有四个 地市的1 2 万多用户等待割接。 2 、存在的主要问题 此课题完成之前，简易型的短信处理系统存在以下方面的缺点： ( 1 ) 发送的带宽严重不足； 发送带宽是制约着气象短信业务的发展丰要瓶颈。由于气象短信的时效性要求， 傍晚发送的气象短信必须在1 9 ；3 0 前发出。之前，用于发送气象短信的带宽只有2 0 条，秒。理论上，每小时只能发送7 2 万用户，从1 7 ：3 0 开始发送，只能发展1 4 万用 户，因此1 7 万用户已经超负荷，无法再发展用户。 ( 2 ) 气象短信误损率居高不下，信息时延较长； 调查发现，傍晚发送的气象短信误损率很高，严重时超过5 0 ，很多用户反映收 不到气象信息；一些重要信息的延时让人无法忍耐。 ( 3 ) 缺乏信息调度机制； 对于所发出的信息是何时发出，用户有没有收到无法得知，服务质量不高。 ( 4 ) 无路由备份，紧急重大的信息仍不敢通过短消息发送； ( 5 ) 计费困难，在费用结算方面普遍存在着较大的用难； ( 6 ) 新业务推出速度慢，造成客户的厌倦等。 3 、问题解决 以上问题的出现主要是业务开发者对短消息底层技术理解不深，忽视了电信级、 可运营、可管理的基本业务需求，没有考虑到系统商业运营的背景。经过深入的探讨 和调研，我们建立了更为先进的短信平台，设计并开发了气象预报信息短信服务系统， o 山东大学硕士学位论文 基本解决了上述问题，能够实现以下目标； ( 1 ) 全省短信系统集中在济南建设，通过专线直接联接到各地移动i o d ，所有业 务的管理、维护、监控都在省中心完成。 ( 2 ) 实现全省发送资源的灵活调配，最大限度共享发送资源，尤其是发送预警信 号和紧急突发天气情况时，能灵活、方便、快速地调配发送资源，提高发送效率。 ( 3 ) 集中系统监控，包括各个分中心通信机、数据库运行情况的监控、各个与运 营商连接端口情况的监控，短信发送流量信息的实时统计。 ( 4 ) 建立内部短信业务管理网站。各市县气象局通过气象v p n 网络与省中心联接， 管理和监控自己的天气短信业务；可以设定用户优先级、。建立特定的用户服务组群、 针对不同的用户发送临时的信息；查看用户发展情况、每天发送情况、计费收费情况 等。 1 7 本文的章节安排 本文在对气象短信服务的实际业务需求及现状进行分析的基础上，对原短信运营 系统中存在的缺陷进行全面改造和提升，阐述了气象预报短信服务系统平台的设计与 实现情况。本文共分五章，内容安排如下： 第一章是绪论，介绍了短信息服务的由来、特点和发展概况，引入了短信网关的 概念并介绍了其系统结构，最后对本课题的研究背景进行了阐述。 第二章是对短信业务相关通信协议的综述，简单介绍了t c p 协议和s m p p 协议， 较为详细地介绍了c m p p 协议。 第三章阐述了系统的分析与设计过程，对系统需求目标、系统功能进行了详细的 分析，并以系统的软件构架为依据对通信接口层，数据层、业务逻辑层和应用层进行 了设计。 第四章着重于系统的实现，对于各个模块内以及各模块之间的技术难题给予了代 码描述，对系统所采用的关键技术也进行了说明介绍。 第五章对文章进行了总结、说明了下一步的工作，最后给出了参考文献。 1 0 山东大学硕士学位论文 第二章短信业务相关通信协议综述 本章对短信业务涉及到的重要协议作了介绍。在短信业务中，服务提供商和电信 运营商之间以及电信运营商的短信业务中心和短信网关之间的底层传输协议一般是 t c p i p 协议族的传输控制协议( t c p ：t r a n s m i s s i o nc o n t r o l p r o t o c 0 1 ) ，所以，本章 首先对t c p 作了简单介绍。电信运营商的短信中心和短信网关之间的应用层协议通常 采用短信点对点协议( s m p p ：s h o r tm e s s a g ep e e rt o p e e rp r o t o c 0 1 ) ；服务提供商和 电信运营商之间的应用层协议往往是电信运营商特定的协议，但这些协议是对基于 t c p 的s m p p 的改造，协议结构和内容稍有差别，因此，本章又对s m p p 进行了解释， 并以中国移动的c m p p 为例，介绍了电信运营商和服务提供商之间的应用层协议，对 于其它电信运营商的协议就不再赘述。 2 1t c p 协议简介 t c p t 2 1 ，即传输控制协议，是著名的t c p i p 体系结构中的传输层协议。 从通信和信息处理的角度看，传输层属于面向通信部分的最高层；从网络功能或 用户功能来划分，则传输层又属于用户功能的最低层。传输层是整个网络体系结构中 关键的一层，传输层弥补了通信子网提供的服务的差异和不足，使得对两端的网络用 户来说，各通信子网都变成透明的。换言之，传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网 的细节，使高层用户看不见实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用的 是什么协议。传输层使高层用户看见的就好像在两个传输层实体之间有一条端到端 的、可靠的、全双工通信通路。 在传输层中有两种主要的协议：一种是面向连接的协议，即t c p ；另一种是无连 接的协议，即u d p 用户数据包协议) 。 t c p 是专门设计用于在不可靠的因特网上提供可靠的、端到端的字节流通信的协 议。因特网不同与一个单独的网络，不同部分可能具有不同的拓扑结构、带宽、时延、 分组大小以及其它特性。t c p 被设计成能动态满足互联网的要求，并且足以健壮能面 对多种差错。 每台支持t c p 的机器均有一个t c p 传输实体，或者是用户进程，或者负责管理 t c p 流以及与i p 层接口的核心。t c p 实体从本地进程接收用户的数据流，并将其分为 不超过6 4 k 字节( 实际应用中，通常约为1 5 0 0 字节) 的数据片断，并将每个数据片断 山东大学硕士学位论文 作为单独的i p 数据报发送出去。当包含有t c p 数据的i p 数据报到达某台相连的机器 后，它们又被送给该机器内的t c p 实体，被重新组合为原来的字节流 2 2s m p p 协议 2 3s m p p 协议简介 s m p 妒】，即短信点对点协议( s h o r tm e s s a g ep e e r t op e e rp r o t o c 0 1 ) ，该协议是一种开 放的、工业化的接口协议短信的转换提供了灵活的数据通信接口，它为短信中心和 s m s 应用系统之间的。短信中心是指如短信服务中一d , ( s m s c ：s h o r tm e s s a g es e r v i c e c e n t r e ) g s m 非结构化补充业务数据( u s s d ：u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c e sd a m ) 服务器或其它的消息中心等；s m s 应用系统是指如w a p 代理服务器、e m a i l 网关或 其它消息网关等。 采用s m p p 协议，s m s 应用系统，即所谓的外部短信实体( e s m e ：e x t e m a l s h o r t m e s s a g ee n t i t y ) ，可以同s m s c 在t c p i p 或x 2 5 网络连接上建立应用层连接，然后 向s m s c 发送短信并从s m s c 接收短信，e s m e 也可以查询、取消或替换短信。 2 4s m p p 协议定义 s m p p 协议基于t c p i p 或x 2 5 网络连接上的e s m e 和s m s c 之间的请求与响 应协议数据单元( p d u ) 的交换，该协议定义了： ( i ) e s m e 和s m s c 之间为进行短信交换而进行的一系列操作和相关的协议数据 单元( p d u ) ； 、 c ) 在s m p p 操作期间中，e s m e 应用和s m s c 可以交换的数据。 每个s m p p 操作必须由请求p d u 和相应的响应p d u 组成。接收实体必须返回一 个相应的s m p p 响应给一个s m p p 请求p d u ，但有一种情况例外：a l e 叱n o t i f i c a t i o n p d u 是无响应的。 按照s m p p 协议，如图2 1 所示，根据e s m e 角色的不同，e s m e 和s m s c 之 问消息交换可以分为三种方式： ( 1 ) e s m e 作为发送者( t r a n s m i a e 0 ，消息从e s m e 发往s m s c ； ( 2 ) e s m e 作为接收者( r e c e i v e r ) ，消息从s m s c 发往e s m e , 山东大学硕士学位论文 ( 3 ) e s m e 作为收发者 ( t r a n s c e i v e r ) ，消息从e s m e 发往s m s c 并且从s m s c 发 往e s m e e 三卜 e 锄- 0 0 1 ( e g w a pp r o x y 目一 e 滩- 0 0 2 ( e i v p s ) 目 舅即t r a r u t i t t e r 疆p p ”o s 醒e ，l e mf r 幔e s 眶t o 锺s c e s i 旺- 0 0 3 ( e 1e i a l l6 a t e * a o , ) 2 5c m p p 协议嘲 f r o , , 强s ct oe 滩 s m 母t r m a s c e i v e r 钟p - e s z e $ 0 e mf r o me s ht os n s c s i p p s s 姆e ，s e n tf r o ms l s c t oe s 掘 图2 - 1e s m e 和s m s c 消息交换方式 c m p p 协议。即中国移动点对点协议( c h i n a m o b i l e p e e r t op e e r p r o t o c 0 1 ) ，又称中 国移动互联网短信网关接口协议，该协议为中国移动通信集团公司企业规范，该规范 描述了中国移动短信业务中各网元( 包括互联网短信网关i s m g ，网关名称服务g n s 和s p ) 之间的相关消息的类型和定义。 2 6c m p p 范围 c m p p 规范规定了以下三方面的内容： ( 1 ) 信息资源站实体与互联网短信网关之间的接口协议； ( 2 ) 互联网短信网关之间的接口协议； ， ( 3 ) 互联网短信网关与汇接网关之间的接口协议。 c m p p 规范适用于各s p 和i s m g 的开发厂商。 2 7 网络结构 移动网内短信中心之间的中介实体，互联网短信网关一方面负责接收s p 发送给 移动用户的信息并提交给短信中心。另一方面，移动用户点播s p 业务的信息将由短 山东大学硕士学位论文 信中心通过互联网短信网关发给s p 。另外，为了减轻短信中心的信令负荷，互联网 短信网关还应根据路由原则将s p 提交的信息转发到相应的互联网短信网关。互联网 短信网关通过向汇接网关( g n s ) 查询的方式获得网关间的转发路由信息。 圈2 - 2 互联网短信网关逻辑网络结构 2 8c m p p 功能概述 c m p p 协议主要提供以下两类业务操作： ( 1 ) 短信发送( s h o r tm e s s a g em o b i l eo r i g i n a t e ，s mm o ) 典型的业务操作举例如图2 - 3 所示： 图2 - 3 需要前转的m o 示意图 1 ) 手机发出数据请求( 可能是订阅信息或图片点播等) ，被源工s m g 接收； 2 ) 源i s m g 对接收到的信息返回响应； 3 l 源i s m g 在本地查询不到要连接的s p ，向g n s ( 汇接网关) 发路由请求信息； 4 ) g n s 将路由信息返回； 1 4 山东大学硕士学位论文 5 ) 源i s m g 根据路由信息将请求前转给目的工s m g l 6 ) 目的i s m g 对接收到的信息返回响应： 7 ) 目的i s m g 将请求信息送s p ； 8 ) s p 返回响应； 在以上操作中，步骤3 到步骤8 均使用c m p p 协议；在随后的操作中，目的工 s m g 在接收到s p 的响应后将产生m o 状态报告发给源i s m g 。 ( 2 ) 短信接收( s h o r tm e s s a g em o b i l et e r m i n a t e ds mm d 典型的业务操作举例如图2 - 4 所示： 图2 - 4 需要前转的m t 示意图 1 ) s p 发出数据请求( 可能是短信通知或手机铃声等) 。被源i s m g 接收； 2 ) 源i s m g 对接收到的信息返回响应； 3 ) 源i s m g 在本地数据库中找不到要目的手机号段所对应网关代码，向g n s ( 汇 接网关) 发路由请求信息； 4 ) 汇接网关将路由信息返回； 5 ) 源工s m g 根据路由信息将请求前转给目的工s m g ： 6 ) 目的i s m g 对接收到的信息返回响应； 7 ) 目的l s m g 将请求信息发送至s m c ： 8 ) s m c 向目的i s m g 返回响应。 在上述操作中，步骤l 到步骤6 均使用c m p p 协议；在随后的操作中。s m c 将 通过n o 7 信令网向移动用户发送信息，移动用户收到后将返回状态报告 ( d e l i v e r y - r e c e i p 0 给短信中心，短信中心将按照m o 操作的流程将状态报告返回给 s p ( 如果s p 要求返回状态报告1 。 山东大学硕士学位论文 2 9 协议栈 c m p p 协议以t c w i p 作为底层通信承载，具体结构由图2 - 5 所示： 辨i s 辫isk(,lis c 盱p c m i p c n pc 舡，p t i 呼 t i ：pl c p 碍 口 口 底层承载 底层承魏 底层承戴底层承藏 图2 - 5 c m p p 协议栈 v 2 1 0 通信方式 s p 与1 s m g 之间、各i s m g 之间进行信息交互时，可以采用长连接方式，也可 以采用短连接方式。所谓长连接，指在一个t c p 连接上可以连续发送多个数据包， 在t c p 连接保持期间，如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包以维持此连接。 短连接是指通信双方有数据交互时，就建立一个t c p 连接，数据发送完成后，则断 开此t c p 连接，即每次t c p 连接只完成一对c m p p 消息的发送。 ( 1 ) 长连接 通信双方以客户一服务器方式建立t c p 连接，用于双方信息，的相互提交。当 信道上没有数据传输时，通信双方应每隔时间c 发送链路检测包以维持此连接，当 链路检测包发出超过时间t 后未收到响应，应, - r a p 再发送链路检测包，再连续发送 n 1 次后仍未得到响应则断开此连接。网关与s p 之间、网关之问的消息发送后等待 t 秒后未收到响应，应立即重发，再连续发送n - 1 次后仍未得到响应则停发。 消息采用并发方式发送，加以滑动窗口流量控制。 c 2 ) 短连接 通信双方以客户一服务器方式建立t c p 连接，应答与请求在同一个连接中完成。 系统采用客户服务器模式，操作以客户端驱动方式发起连接请求，完成一次操作后 关闭此连接。网关与s p 之间、网关之间的消息发送后等待t 秒后来收到响应，应立 1 6 山东大学硕士学位论文 _ _ _ _ _ _ - - _ _ - _ _ _ _ - _ _ - _ _ - 一i i ll - - _ _ - - _ _ _ - _ _ - _ - 即重发，再连续发送n 1 次后仍未得到响应则停发。 ( 3 ) 交互过程中的应答方式 在s p 与t s m g 之间，s m c 与i s m g 之间及t s m g 之间的交互过程中均采用异 步方式，即任一个网元在收到请求消息后应立即回送响应消息。举例如图2 - 6 所示： 孵p _ i 蠢隶消息 s 耶p 响应消，墨 a 哪请求消息 卜- - 一 c i p p 响应消息 c p p 请隶消息 c 册响应消息 图2 _ 6 异步交互方式示意图 2 1 1 信息资源站s p 与i s m g 问的操作 s p 与i s m g 之间互为客户，服务器，但要求s p 首先以客户的身份请求连接到 i s m g ，之后s p 与i s m g 之间方可进行数据传输。 s p 与工s m g 闯的操作如下： i 、s p 请求连接到i s m g ( c m p p _ c o n n e c t ) 操作 m p po n n e c t 操作的目的是s p 向i s m g 注册作为一个合法s p 身份，若注册成 功后即建立了应用层的连接，此后s p 可以通过此i s m g 接收和发送短信。 1 s m g 以c m p p c o n n e c tr e s p 消息响应s p 的请求。 2 ，s p 或i s m g 请求拆除连接( c m p p c m p pt e r m i n a t e 操作的目的是s p 或i s m g 基于某些原因决定拆除当前的应 用层连接而发起的操作。此操作完成后s p 与i s m g 之间的应用层连接被释放，此后 s p 若再要与 s m g 通信时应发起c m p p 操作_connect l s m g 或s p 以c m p p ，r e 蹦i n 煳吧r e s p 消息响应请求。 3 、向i s m g 提交短信( c m p p c m p ps u b m - r t 操作的目的是s p 在与i s m g 建立应用层连接i 舌向i s m g 提交 短信。 山东大学硕士学位论文 i s m g 以c m p ps u b m i t _ r e s p 消息响应。 4 、s p 向i s m g 查询发送短信状态( c m p p - - q u e r y ) 操作 c m p p - - q