（通信与信息系统专业论文）移动短消息平台的研究与实现.pdf

中文摘要 摘要：伴随着移动通信技术的迅速发展，移动通信的无线数据增值业务已进入深 度运营状态。短消息服务是各类无线增值服务中发展最早、最成熟、最为消费者 认可的业务。短消息平台是各大服务提供商( s p ) 实现短消息增值服务的保障。本文 设计和实现了一种基于s m p p c m p p 协议的短消息平台。 论文首先回顾了短消息业务的发展历程和现状，阐述了短消息网络体系结构、 短消息传输原理。并进一步分析了互联网短消息网关和短消息网络接口协议。详 细讨论和设计了短消息统一接入平台，重点实现了短消息平台服务器端的设计， 解决了各个功能模块的关键问题和处理流程。最后通过对s m p p 协议和c m p p 协 议的封装，以动态链接库的形式对外提供了短消息平台接口程序，方便短消息应 用系统进行二次开发。 系统采用c 撑面向对象设计语言进行开发，主要涉及网络编程、多线程处理、 消息队列等技术。短消息平台服务器主要负责与应用实体、短消息网关或短消息 中心之间的通信，以及处理上行下行消息，根据功能不同划分为应用实体通信代 理模块、消息处理模块、网关通信代理模块和管理配置模块。系统为了处理各个 模块之间共享的数据，设计了一个消息队列类，并定义了发送消息队列、接收消 息队列两个全局队列作为各个模块之间数据交换的桥梁。消息处理模块采用多线 程处理机制，对于短消息的收发以及链路检测等开发独立的线程进行处理。系统 采用滑动窗口技术进行流量控制，提高了发送效率和可靠性，并通过事件模型来 保证短消息平台对短信网关响应的自动化。平台接口程序分为s o c k e ti o 层、p d u 层和a p i 层，设计和实现了s m p p 、c m p p 协议所规定的各种数据包的生成解析 以及请求应答机制，底层为上层提供服务，上层函数的实现需要使用底层函数。 最终将封装好的协议以a p i 接口的形式供s p 客户端接入短消息系统。 要实现移动短消息平台，短消息应用系统可以选择通过s m p p 协议接入短消 息中心，也可以通过c m p p 协议接入短消息网关。通过测试，平台能够正确且稳 定的收发短信，并已成功应用于贵州移动直放站监控系统的通信平台中。 关键词：短信网关；s m p p ；c m p p ；短信平台 分类号：t p 3 1 9 j 蔓塞变通太堂亟堂僮途塞曼墨至b ! a b s t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to 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 y , w i r e l e s sd a t av a l u e a d d e ds e r v i c e so ft h em o b i l ec o m m u n i c a t i o na r ee n t e r i n gt h e c o n d i t i o no fp o w e r f u lo p e r a t i o n s h o r tm e s s a g es e r v i c e ( s m s ) i st h ee a r l i e s ta n d m a t u r e s t ，m o s tc o n s u m e r sr e c o g n i z e ds e r v i c ei nd i f f e r e n tk i n d so fw i r e l e s sv a l u e - a d d e d s e r v i c e s s h o r tm e s s a g ep l a t f o r mi st h eg u a r a n t e eo fm a j o rs e r v i c ep r o v i d e r st oa c h i e v e s h o r tm e s s a g ev a l u e a d d e ds e r v i c e i nt h i sp a p e r , w ed e s i g na n dr e a l i z eas h o r tm e s s a g e p l a t f o r mb a s e d o ns m p p c m p pp r o t o c 0 1 t h ep a p e rf i r s tr e v i e w st h ed e v e l o p m e n tc o u r s ea n dt h ep r e s e n ts i t u a t i o no fs m s ， e l a b o r a t i n gt h ea r c h i t e c t u r eo fs h o r tm e s s a g en e t w o r ka n dt h ep r i n c i p l eo f s h o r tm e s s a g e t r a n s m i s s i o n a n df u r t h e ra n a l y z e st h ei n t e r n e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y ( i s m g ) a n dt h e s h o r tm e s s a g en e t w o r ki n t e r f a c ep r o t o c o l ；d i s c u s s e sa n dd e s i g n sau n i f i e dm e s s a g e a c c e s sp l a t f o r mi nd e t a i l ；r e a l i z e st h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r ms e r v e rd e s i g nw i m e m p h a s i s ，s o l v e st h ek e y i s s u e sa n dp r o c e s s i n gf l o wo fe a c hm o d u l e f i n a l l yt h r o u g ht h e s e a lo fs m p p c m p pp r o t o c o l ，t h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r mi n t e r f a c ei sp r o v i d e dt ot h e o u t s i d eb yt h ef o r mo fd y n a m i cl i n kl i b r a r ys ot h a ts h o r tm e s s a g ea p p l i c a t i o ns y s t e m s c a nc a l t yo ns e c o n d a r yd e v e l o p m e n t t h es y s t e ma d o p t sc 撑o b j e c t - o r i e n t e dl a n g u a g et od e v e l o p e ，m a i n l yi n v o l v e s n e t w o r kp r o g r a m m i n g , m u l t i - t h r e a dp r o c e s s i n g ，m e s s a g eq u e u ea n do t h e rt e c h n o l o g y s h o r tm e s s a g es e r v e ri sp r i m a r i l yr e s p o n s i b l ef o rt h ec o m m u n i c a t i o nw i t ha p p l i c a t i o n e n t i t y , i s m go r 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 ) ，a sw e l la sd e a l sw i t hu p l i n ka n d d o w n l i n km e s s a g e s t h es h o r tm e s s a g es e r v e ri sd i v i d e di n t oa p p l i c a t i o ne n t i t y c o m m u n i c a t i o na g e n tm o d u l e ，m e s s a g ep r o c e s s i n gm o d u l e ，g a t e w a yc o m m u n i c a t i o n a g e n tm o d u l e ，c o n f i g u r a t i o na n dm a n a g e m e n tm o d u l ea c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n c e so f t h ef u n c t i o n i no r d e rt op r o c e s st h es h a r e dd a t aa m o n gm o d u l e s ，w ed e s i g nam e s s a g e q u e u ec l a s s ，d e f i n et w og l o b a lm e s s a g eq u e u e s ，m e s s a g es e n d i n gq u e u ea n dr e c e i v i n g q u e u e , a c ta st h eb r i d g eo fd a t as h a r i n ga m o n gm o d u l e s t h em e s s a g ep r o c e s s i n g m o d u l ea d o p t sm u l t i t h r e a dp r o c e s s i n gm e c h a n i s m ，d e v e l o p si n d e p e n d e n tt h r e a dt o p r o c e s st h er e c e i v i n ga n ds e n d i n gs h o r tm e s s a g ea sw e l la st h el i n kt e s t i n g t h es y s t e m u s e st h es l i d i n gw i n d o wf l o wc o n t r o lt e c h n o l o g yt oi m p r o v et h et r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c y a n dr e l i a b i l i t y , a n dg u a r a n t e e st h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r ma u t o m a t i cr e s p o n s et oi s m g t h r o u g he v e n tm o d e l t h ei n t e r f a c ep r o g r a m ，w h i c hi sd i v i d e di n t os o c k e t 1 0l a y e r , p d u l a y e ra n da p il a y e r , d e s i g n s a n di m p l e m e n t sp a c k i n ga n du n p a c k i n gt h ep r o t o c o l d a t au n i t ( p d u ) d e f i n e di ns m p p c m p pa n dt h er e q u e s t r e s p o n s em e c h a n i s m ，t h e l o w e rl a y e rp r o v i d e ss e r v i c ef o rt h eu p p e rl a y e r , t h er e a l i z a t i o no ft h eu p p e rf u n c t i o n s n e e dt ou s et h el o w e rf u n c t i o n s t h es e a l e dp r o t o c o li sp r o v i d e df o rt h es pc l i e n ti nt h e f o r mo f a p ii n t e r f a c e t or e a l i z et h em o b i l em e s s a g i n gp l a t f o r m s ，s h o r tm e s s a g ea p p l i c a t i o n ss y s t e mc a l l a c c e s ss m s ct h r o u g hs m p pa l s oc a na c c e s si s m gt h r o u g hc m p p t h ep l a t f o r mc a l l c o r r e c t l ya n ds t a b l yr e c e i v ea n ds e n d s h o r tm e s s a g et h r o u g ht e s t i n ga n dh a sb e e n s u c c e s s f u l l ya p p l i e di n t h ec o m m u n i c a t i o np l a t f o r mo fg u i z h o um o b i l er e p e a t e r m o n i t o r i n gs y s t e m k e y w o r d s ：s h o r tm e s s a g eg a t e w a y ；s m p p ；c m p p ；s h o r tm e s s a g ep l a t f o r m c i a s s n o ：t p 3 1 9 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：弓红谁军 导师签名： 签字日期：w o 脾月，珀签字日期：0 7 7 具 涕 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：减+ 诲样签字日期：枷p 扩年 珀红日 致谢 本论文的工作是在我的导师刘云教授的悉心指导下完成的，论文从选题、构 思、组织、撰写直至完成都凝聚着刘老师辛勤的汗水和大量的心血。在此衷心感 谢两年来刘老师对我的关心和指导。刘老师严谨求实的治学态度、渊博的知识， 无论是在治学还是做人上都深深影响着我，这将是一笔宝贵的精神财富。在此， 我祝愿刘老师身体健康，事业顺利。 感谢实验室张振江老师，在两年的研究生生活中，张老师无论从学术上、生 活上都给予了我无微不至的关怀，特别是论文完成阶段，张老师提出了大量的宝 贵意见，对此表示诚挚的谢意。孟嗣仪副教授在学习上和生活上都给予了我很大 的关心和帮助，在此向孟老师表示衷心的谢意。 深深的感谢我的父母，是他们哺育我成人，多年来任劳任怨，是他们的理解 和支持，我才有今天的进步。同时，感谢李秀宾、刘海鹏、陈本锡等同学在我论 文研究工作中的热情帮助，感谢贵卅i 省移动通信公司网络中心的工作人员在系统 调试时给予的帮助，在此向他们表示感激。 最后，感谢在百忙之中为我评阅论文的专家、学者、老师，感谢所有关心， 支持和帮助过我的人! 1 绪论 1 1 短消息服务概述 伴随着移动通信网络的不断发展，移动通信的数据增值业务进入深度运营状 态，市场快速稳步发展，语音业务所占比重不断下降，增值业务所占比重逐渐上 升。随着时间的推移，增值业务必将成为未来无线通信业务体系中的主导业务。 在所有的增值业务中，短信服务是发展最早，最为消费者认可，也相对最成熟的 业务f l 】。 短信是伴随着移动数字通信系统而产生的一种电信业务，通过移动通信系统 的信令信道和信令网传输，属于一种非实时、非语音的数据通信业务。短信息服 务( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ，s m s ) 是一种独特的沟通方式，短信息业务主要包括点到 点消息业务与小区广播短消息业务。点到点消息业务即通过移动台发起短消息 ( m o b i l eo r i g n a t e d ，m o ) 署g l 移动台终止短消息( m o b i l et e r m i n a t e d ，m t ) 将一条短信 从一个实体发送到制定目的地址的业务。小区广播消息业务即通过基站向制定区 域中所有短消息用户发送短消息业务。与语音服务不同，短信息通过短信息服务 中心在网络和手机间传递文字，图像等信息。 短信增值业务是指基于移动增值业务平台，通过网络向用户提供信息类、个 人信息管理类、娱乐类、交易类等业务。短消息服务是移动网络提供的主要电信 业务，它通过无线控制信道进行传输，经短消息中心完成存储和转发功能。由于 短信息发送占用的是信令信道，当移动台占线而无法通话的情况下仍可以接收短 消息。短信息服务具有安全性高、交互性好、短信数据带宽窄、稳定性好、离线 编辑、存储转发、运营费用低、扩展性好、受环境影响小等明显优点。 与传统语音电话业务相比，短信息服务具有以下几个特点【2 1 ：， ( 1 ) 交互性好、发送时间短、占用资源少：短信具有较强的交互性，非常适合 进行互动，像电台短信交互、媒体交互，具有非常强的业务渗透能力。短信的格 式固定、信息长度短、具有离线编辑的特点，只在发送时与系统建立连接关系， 发送时间短，对系统资源占用少。 ( 2 ) 信息传递可靠：与语音业务相比，编辑的短信息具有可保存、可再现、可 事先准备斟酌的优势。速度快、准确、安全，短信以信令网为基础，而信令网是 电信网的神经中枢，自成一体，系统独立、安全、可靠。 ( 3 ) 离线通讯，存储转发：语音沟通的最大特点是通话双方必须同时具备上线 条件以完成同步通讯，而现实中往往会因为在特定场合( 如飞机上) 或特定时间( 会 议进行中) 无法开机而无法完成同步通讯。而短信息服务具备了离线通讯的重要特 征，采用存储转发机制，不受关机、网络信号不好等各种因素的影响而完成异步 通讯。 ( 4 ) 移动化、个人化、价格低：短信服务具有移动化、个人化的特点。从国内 的资费政策来看，每条短信息服务只是单向收费0 1 元。并且没有漫游费和长话费， 与语音相比，短信息服务的成本优势是显而易见的。 除了大量使用的手机用户到手机用户的点对点短信业务之外，从信息平台到 手机用户的短信息服务业务也在快速发展，该业务已经成为广大用户及时方便的 获取信息的一种手段。在广大服务提供商( s e r v i c ep r o v i d e r , s p ) 的支持下，用户可以 采用短信点播或网站定制的方式得到大量有用信息，s p 也能通过提供有偿信息服 务而获得收益，因此用户和s p 对短信息服务业务的需求都很大。通过短信息增值 平台还可以实现诸如系统监控、信息交互、股票交易、移动秘书等服务。 1 2 短信息服务发展阶段 短信业务是移动通信系统应用最为广泛的数据通信业务，也是增长最快的数 据业务，回顾短信发展历程，短信息服务的发展大致经历了下述三个阶剐3 j ： ( 1 ) 第一阶段：以短信中心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。短信网络主要提供点对点业务， 局限于短信应用服务与短信中心直接相连。这一阶段是短信信息服务的独立发展 时期。 ( 2 ) 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 直接与各短消息服务中- b ( 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 ) 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。s p 通过短消息点对点( s h o r tm e s s a g ep e e rt op e e r , s m p p ) 协议与 s m s c 进行交互。这一阶段是短信业务的急剧扩展时期。 ( 3 ) 第三阶段：s p 与短信中心通过短信网关相连，s p 与网关之间通过中国移动 点对点( c h i n am o b i l ep o i n t t op o i n t ，c m p p ) 协议进行通信，短信网关与s m s c 之 间通过s m p p 接口协议进行通信。这对于在移动外部企业应用来说可以保证信息 的安全性，短信网关的建设可以为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，以便手机用户采用短信方式与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、业务管理、网络管理等功能。 目前短信业务正处在业务发展的第二阶段向第三阶段过渡时期，其主要的业 2 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的合二为一彻底分离，体现了一种传统业务与互联网相结合 的发展模式。在这一阶段，中国移动推出了“移动梦网”业务。 1 3 短信息服务发展现状及前景 历史数据显示，2 0 0 5 年春节假期全国手机短信发送量为1 1 0 亿条，2 0 0 6 年为 1 2 6 亿条，2 0 0 7 年为1 5 2 亿条，2 0 0 8 年超过1 7 0 亿条。据信产部统计，截至2 0 0 7 年1 2 月，中国手机用户数达5 4 7 3 8 6 亿户，手机普及率为4 1 6 。手机短信发送 量达到5 9 2 1 亿条，同比增长3 7 8 。2 0 0 6 年移动增值业务市场规模已达到1 0 0 0 亿元，增值业务收入占中国移动总收入的比例达到2 5 。短信业务将持续增长。 在2 0 0 6 年，短信业务收入在移动增值业务收入中所占的比例为6 1 5 t 4 1 。 未来几年，短信业务仍然是移动增值业务收入的最主要的来源。在移动运营 商的积极推动下，短信业务将向行业应用和企业应用领域加速渗透，但以信息沟 通和娱乐为主的大众短信业务仍是主要的应用领域。随着政府和基础运营商加强 了市场监管力度。短信业务进入稳定成熟期，在相当长的时间内，仍将是移动增 值业务的支柱型业务。 1 4 论文的内容和意义 目前短消息增值服务接入的实现，在移动内部应用通常采用短信平台客户端 直接与s m s c 通过s m p p 协议进行连接，社会上其它服务提供商s p 与短消息网关 之间通过c m p p 等协议接口进行信息交互。各增值服务提供商如果根据短信网关 厂家提供的a p i 来开发具体业务，一旦要连接多家网关时大部分代码需要重写， 造成在增加某项业务时不得不修改通信底层代码和业务代码，导致重复开发。采 用厂家a p i 开发，在消息处理效率和可靠性方面不易控制，造成平台处理能力较 低。 本文的工作是构建一个短消息接入平台，编程实现短消息接口模型，通过对 短信规范和接口协议的封装，开发出实现s m p p 、c m p p 协议的移动短消息平台， 平台可以通过s m p p 协议实现与短消息中心的互通，也可以通过c m p p 协议建立 与短信网关的连接，实现移动网络内通用短消息接入平台。通过加入短消息平台 服务器，利用多种技术提高消息处理能力和可靠性。在实现短消息功能的基础上， 将封装好的协议以a p i 接口的形式供s p 客户端接入短消息系统，使短消息应用系 3 统不必处理接口协议的复杂性，方便短消息应用系统进行二次开发。 课题的开发是为贵州移动直放站监控平台中实现短信监控功能，通过短消息 接入平台把地区内所有直放站接入监控系统，随时接收告警信息以及查询设置直 放站实时状态，实现对直放站运行状态实时监控，对故障信息的实时采集和处理， 通过短消息进行远程监控，提高设备维护效率和质量，减少网络运营维护成本。 开发的平台也可用于其它短信增值服务中，s p 经过简单的业务开发，即可在平台 上实现各种具体增值业务，如信息服务、娱乐服务、商务服务等，能产生良好的 经济效益。 本文的结构如下： 第一章绪论，主要讲述短消息业务的概况，发展阶段与现状，论文主要工作 内容及意义。 第二章短信网络与短信网关分析，介绍短消息网络的系统结构及短消息传输 原理，阐述了短消息网关在短消息网络中的作用和构成，并分析了短消息网络接 口协议。 第三章短消息平台总体设计，分析系统需求，设计系统整体结构，并对平台 工具与相关技术进行论述。 第四章短消息平台服务器的设计，对短消息平台服务器端的各个组成模块进 行了详细阐述，给出了各个模块具体的实现过程。 第五章短消息平台接口的设计与实现，给出了短消息平台对外的接口程序的 详细设计及接口类的实现，编程实现了对s m p p c m p p 协议的封装。 第六章平台的测试与分析，对开发的短消息平台进行了完整的测试并分析了 平台的特色。 第七章系统的总结与展望。 4 2 短信网络与短信网关分析 g s m 短消息业务是移动通信部门利用g s m 网络在提供电路交换的各种电信 业务和承载业务之外提供的基于数据分组交换的一项增值业务。s m s 以数字蜂窝 终端发送和接收字母数字消息的功能为基础，使用s s 7 信令信道来传输数据分组， 在无业务信道呼叫时使用独立专用控制信道( s t a n d a l o n ed e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l ， s d c c h ) ，有业务信道呼叫时使用慢伴随控制信道( s l o w a s s o c i a t e dc o n t r o lc h a n n e l ， s a c c h ) 。因此允许用户在一个话音或数据呼叫的同时接收一个文本消息。同时， s m s 是目前g s m 网内唯一采用分组方式的数据业务，一个活跃移动台能够在任何 时候发送和接收一个短消息的传输协议数据单元，不管当时业务信道上是否有正 在进行的话音和数据呼叫【5 j 。短消息业务是基于存储转发机制的，g s m 短消息的 传递是有保证的，即使一个目的蜂窝终端不可达( 比如关机或不在服务区内) ，网络 也会保留发给它的消息并当该蜂窝终端重新出现在网络中时传递【6 】。 2 1 短信网络系统结构 短消息是通过移动网络传输的有限长度的文本信息。短消息业务占用g s m 的 控制信道，而不是业务信道，因此与话音业务、数据业务互不干扰。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。短消息业务是非对称的， 一般认为移动台起始短消息m o 传输与移动台终止报文m t 传输是两回事。这并 不阻碍实时对话，不同的消息彼此独立，g s m 的短消息业务分为两种：点对点短 消息业务和短消息小区广播业务。 g s m 网络的点对点短消息包括两种基本业务： m t ，是到达移动台( m o b i l es t a t i o n ，m s ) 的短消息业务，描述g s m 系统从 短信中心向一个移动台m s 发送短消息的能力； m o ，是由移动台m s 发起的短消息业务，描述移动台m s 发送短消息到 一个短消息实体( s h o r tm e s s a g ee n t i t y ，s m e ) ，直到收到短消息中心的确认 为止。消息必须包括短消息的最终到达地址，即s m e 地址。 短消息网络结构如图2 一l 所示 7 1 ： 5 图2 - 1 短信网络结构图 f i g u r e2 - 1t h es t r u c t u r eo fs h o r tm e s s a g en e t w o r k s m e ：s h o r tm e s s a g ee n t i t y ，短消息实体。可以接收或改变短信息，位于固定 电话、移动基站或其它服务中心内。 s m s c ：s h o r tm e s s a g es e r v i c ec e n t e r ，短消息服务中心。负责在基站和s m e 间中继、储存或转发短消息。短消息中心本身是运行在服务器上的一个应用程序， 其实质是一个数据库应用程序。短消息中心核心进程担负着通过7 号信令与移动 交换机连接并且改善接收短消息底层编码的任务。它收到一条短消息后将其放入 数据库中，同时另一个进程试图将这条短消息放入发送队列将其发送出去。 s m s g m s c ：g a t e w a ym s c f o rs h o r tm e s s a g es e r v i c e ，短消息关口m s c 。负 责m t 类型的业务，能够直接从短消息中心接收短消息，从h l r 获取路由信息和 短消息信息，然后经由g s m 电路交换网络路由到m s 所在的目的拜访移动交换中 心v m s c ( v i s i t e dm s c ) ，并将短消息传递给v m s c 。 s m s i w m s c ：i n t e rw o r k i n gm s cf o rs h o r tm e s s a g es e r v i c e ，和s m s g m s c 对应，它代表短消息业务互联，负责m o 类型的业务，接收公众陆地移动电话网 内部m s 发来的短信息，并提交给短消息中心瞵】。 h l r ：h o m el o c a t i o nr e g i s t e r ，归属位置寄存器。用于永久储存管理用户和服 务记录的数据库，由s m s c 产生。s m s 网关与h l r 之间的协议使前者可以要求 h l r 搜索可找到的用户地址。它与m s c 与h l r 之间的协议一起，能够在移动台 因超出覆盖区而丢失报文，随后又可以在找到时加以提示。 m s c ：m o b i l es w i t c h i n gc e n t e r ，移动交换中心。负责系统切换管理并控制来 自或发向其他电话或数据系统的拨叫。 v l r ：v i s i t o rl o c a t i o nr e g i s t e r ，访问位置寄存器。含有用户临时信息的数据 库、交换中心服务访问用户时需要这些信息。 b s s ：b a s es t a t i o ns y s t e m ，基站系统。是移动终端通过无线信道接入网络的 接口。 m s c 与v l r ，h l r ，s m s g m s c i w m s c 之间通过七号信令网承载信息。m s c 6 与b s s 之间采用2 0 4 8 k b s 的e l 线路承载消息【9 1 。 2 2 短消息传输业务流程 短消息传输过程分为移动始发m o 和移动终止m t 过程，下面分别分析移动 m o 和m t 流程。 2 2 1移动始发短消息的基本流程 对于手机来说，移动始发短消息和移动终结短消息是完全独立的两个过程， 移动始发的短消息从手机接入系统开始，到收到短消息中心发来的发送成功为止。 手机将短信发送给v m s c ，v m s c 根据短信中携带的短消息中心的标识号，将短 信提交给i w m s c ，由i w m s c 提交短信中，6 , t 1 0 1 。 移动始发短消息可以分为以下几个过程： 接入和鉴权加密 发送短消息到短消息中心 短消息中心向手机报告发送结果。 图2 2 显示详细的移动始发短消息过程： 图2 2 m s 始发短消思 f i g u r e2 - 2m o b i l es t a t i o no r i g i n a t e ss h o r tm e s s a g e s ( 1 ) 移动台m s 向移动交换机m s c 提交短消息； ( 2 ) m s c 访问拜访位置寄存器v l r 以请求移动台的用户数据； ( 3 ) v l r 查询数据库向m s c 返回移动台的数据； ( 4 ) 根据返回的用户数据，m s c 将移动台提交的短消息转发给互通m s c ； ( 5 ) g 通m s c 将短消息提交给短消息业务中心s m s c ； 7 ( 6 ) s m s c 回应接收确认给i w m s c ； ( 7 ) i w m s c 回送确认给m s c ； ( 8 ) m s c 回应确认给移动台。 2 2 2 移动终结短消息的基本流程 移动台终结短消息的过程与移动用户被叫的过程类似，短消息中心将收到的 短消息发送给s m s g m s c ，s m s g m s c 向h l r 查询发送短消息所必需的路由信 息，然后将短信传送给短信接收者所在的m s c ，由该m s c 将短消息发送给用户 手机。整个过程包括取路由信息、寻呼、接入和寻呼响应、鉴权加密、短消息传 送，最后向短消息中心报告接收结果，这个结果经s m s g m s c 分别送至h l r 和 短消息中心，由短消息中心回送始发短消息给用户【u l 。图2 3 为移动台终结短消息 过程： 图2 3m s 终结短消息 f i g u r e2 - 3m o b i l es t a t i o nt e r m i n a t e ss h o r tm e s s a g e s m s 终止短消息过程： ( 1 ) 短信中心将短消息发到短信网关g m s c ； ( 2 ) 短信网关g m s c 向归属位置寄存器h l r 查询目的手机的路由信息； ( 3 ) h l r 将查询的路由信息返回给g m s c ； ( 4 ) g m s c 根据返回的路由信息将短信发往手机所在的m s c ； ( 5 ) m s c 向拜访位置寄存器v l r 请求手机当前的状态信息； ( 6 ) v l r 向m s c 发送命令寻呼目的手机； ( 7 ) m s c 寻呼目的手机； ( 8 ) 目的手机响应m s c 的寻呼，向m s c 发起接入请求： ( 9 ) m s c 向v l r 发送手机的接入请求； ( 1 0 ) v l r 向m s c 回应手机的状态信息； ( 1 1 ) m s c 将短消息发送给目的手机： ( 1 2 ) 手机接收到短消息之后，回应短消息证实消息给m s c ； ( 1 3 ) m s c 将发送成功消息报告发送给网关g m s c ； ( 1 4 ) 网关g m s c 向短信中心发送状态确认报告。 2 3 短信网关体系结构分析 2 3 1短信网关的引入 在短信业务发展的初期，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， 即由用户归属地的s m s c 负责用户短信信息服务的发送。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，互联网短信 网关( i n t e m e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y , l s m g ) 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【1 2 】。 短消息网关就像互联网上的路由器一样，不同的是，路由器为目标主机不在 本网络的数据报选路并转发，短消息网关为目标手机不在本短消息中心覆盖范围 内的短消息选路并转发【l3 。如果短消息中心之间存在短消息网关，则接入到一个 短消息中心就可使用所有互连的短消息中心。使用短消息网关，系统投资少、构 建简单、编程方便，但前提是必须存在短消息网关及其管理系统。目前部分地区 间的短消息中心已通过短消息网关实现了互连，部分地区正在系统改造中【1 4 】。 图2 4 是短信网关在网络中的位置，中国移动采用c m p p 协议实现短消息应 用实体与短消息网关之间的连接。 9 s m p p 1 人 s p 短 短 信 信 c m p p 耳 s m p p 息 息 1卜 联 卜 服 接网 务 入 短 中 平 信 心 厶 网口 关 图2 4 短信网关在网络中的位置 f i g u r e2 - 4t h ep o s i t i o no fi s m gi nn e t w o r k 2 3 2 短信网关网络结构 图2 5 是以中国移动通信网络为例的互联网短信网关组网结构5 】： 图2 - 5 互联网短信网关组网结构 f i g u r e2 - 5t h en e t w o r ks t r u c t u r eo fi n t e m e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y 如图所示，互联网短信网关是s p 与移动网内短消息中心之间的中介实体，互 联网短信网关主要负责两方面的业务，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 l o 负责与其相连的短信中心的寻路功能，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 a t e w a y n a m es e r v e r ，g n s ) 查询的方式获得网关问的转发路由信息。 另外，i s m g 还必须与数据业务管理平台( d a t as e r v i c em a n a g e m e n tp l a t f o r m ， d s m p ) 进行连接，在业务流程中对用户、业务以及定购关系等进行鉴权并完成相 应计费管理等。 2 3 3 短信网关系统结构 i 脚关ii 业务管li 蝴l l 计费系统ll 理系统 l 系统l i s m i p 短消 通信 息网通信 j 代理 关处 代理 工 理系 系统 系统 统 图2 6 短信网关系统结构 f i g u r e2 6i s m gs y s t e ms t r u c t u r e 短信网关相当于网络中的路由器，为目标手机不在本短信中心的短消息进行 寻路，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，使手机用户 利用短信方式与s p 双向通信，接收s p 提供的信息服务，同时完成相应计费管理 的功能。 短信网关包括采用c m p p 等协议与负责范围内s p 进行连接的通讯软件，采用 s m p p 协议软件与负责范围内s m s c 相连以及与其他i s m g 进行连接的通讯软件 ( 采用c m p p 等协议) 、网络管理软件、业务处理软件、防火墙软件和为计费提供原 始话单的计费处理软件等。 短信网关各组成部分的功能为【1 6 1 ： ( 1 ) s m p p 代理系统按照s m p p 协议实现与短消息中心的连接，完成双方高效、 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 的业务量进行流量 控制。 ( 2 ) 短消息网关处理系统主要完成网关的业务处理，包括：短信发送时向汇接 网关进行路由查询，在本地建立短信网关i d 、企业代码及其i p 地址对应表的缓存， 建立用户手机号码段与s m s c 地址的对应表，完成对数据分发功能的支持、对计 费原始话单的支持等。 ( 3 ) 通信代理系统实现与s p 客户端的连接和协议互通。它基于t c p i p 协议， 通信时采用c m p p 等协议，与s p 之间建立一条安全、高效的传输通道。该系统支 持流量控制功能，通过s p 接收能力对数据的发送与接收进行流量控制。 ( 4 ) 防火墙的功能是针对内外访问的包过滤和代理，对短信网关内部其它相关 模块进行保护。 ( 5 ) 短信网关计费系统提供短信网关的原始话单记录，完成短信计费等操作。 ( 6 ) x j k 务管理系统包括业务管理和网管监控功能。业务管理主要完成对业务的 生成报表、统计报告、运营商对用户数据的添加、修改、删除等；网管监控主要 完成对网关系统的监控、查询、操作和维护的管理【1 7 】。 2 4 通信协议分析 s m p p ( s 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，s m p p 协议是一个开放 的消息转换协议。它定义了一系列操作的协议数据单元和当s m p p 运行时扩展短 消息实体( e x t e r n a ls h o r tm e s s a g ee n t i t y ，e s m e ) 与s m s c 之间交换的数据，从而完 成s m s c 与e s m e 之间的信息交换。s m p p 是基于s m s c