（通信与信息系统专业论文）企业短信应用服务平台的开发.pdf

中文摘要 随着通信技术的飞速发展，各种无线通信手段己在人们的工作、生活中得到 了广泛的应用。而g s m 数字通信网的无线短消息业务更是凭借其方便快捷，可 靠性等优点倍受青睐。为了使公司员工之间、公司与客户、公司与代理商之间、 人力资源部门与求职者之间的信息沟通更简便、有效、快捷，让用户及时、准确 了解公司的各种通知、公告等公共信息和产品、市场、营销、面试、录用等个人 信息，许多企业都希望通过在原有的信息系统中增加短信功能，用以建立一套强 大的企业移动业务系统，架构一个企业短信应用平台。 本文的目的是在企业现有系统上实现一种更方便快捷的短信平台，通过可靠 的短信发送系统将企业现有系统与手机短信业务结合起来，将用户需要处理的事 情及时发送到用户手机上，提示用户处理相关事务。全文首先讨论了短信平台的 功能，介绍t g s m 通信业务的原理，然后在已有的g s m 和s m s 基础上提出短信服 务业务。 本文设计和实现了一种综合的集成式短信平台系统，本系统通过标准的通信 协议与设备接口，采用g s mm o d e m 通信模块，通过r s 一2 3 2 与计算机进行连接，组 成短信收发设备。系统由d e l p h i 和m ss q l 开发一个软件控制平台，实现对g s m 收 发器控制管理。本平台可以与企业原有的管理系统如o a 、s c m 、e r p 、c r m 等无缝 集成，实现无线移动式、低成本、高效、大规模的企业管理应用，可为企业提高 工作效率、降低办公费用。 关键词：短消息g s ms m p p 协议c m p p 协议 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 fc o m m u n i c a t i o n ，a l lk i n d so fw i r e l e s sm e a n so f c o m m u n i c a t i o no b t a i n e dw i d e l yu s ei np e o p l e sw o r ka n dl i f e b u tt h ew i r e l e s ss h o r t m e s s a g es e r v i c eo f t h eg s md i g i t a lc o m m u n i c a t i o n sn e t w o r ki sf a v o r e db e c a u s eo f i t sc o n v e n i e n c e ，q u i c k , r e l i a b i l i t ya n ds oo n i no r d e rt oc o m m u n i c a t es i m p l y ， e f f e c t i v e l y ，q u i c k l yb e t w e e nt h ec o m p a n ys t a f f s ，t h ec o m p a n ya n d t h ec u s t o m e r ，t h e c o m p a n ya n dt h eb u s i n e s sa g e n t ，t h eh u m a n r e s o u r c e sd e p a r t m e n ta n dj o b - s e e k e r s ； l e tt h eu s e ru n d e r s t a n d i n gc o m p a n y sp u b l i ci n f o r m a t i o na b o u te a c h k i n d o f n o t i c e ，t h ea n n o u n c e m e n t ，a n ds o o np r o m p t l y ，a c c u r a t e l y ，a n dt h ei n d i v i d u a l i n f o r m a t i o na b o u tt h ep r o d u c t ，t h em a r k e t ，t h em a r k e t i n g ，i n t e r v i e w s ，h i r e sa n ds oo n m a n ye n t e r p r i s e sh o p e st o e s t a b l i s has e to ff o r m i d a b l ee n t e r p r i s em o b i l es e r v i c e s y s t e m ，a n da ne n t e r p r i s es m sa p p l i n gt h ep l a t f o r m ，t h r o u g hi n c r e a s e s t h es h o r t m e s s a g ef u n c t i o ni nt h eo r i g i n a li n f o r m a t i o ns y s t e m t h i sa r t i c l e sg o a li sr e a l i z e ss m sp l a t f o r mm o r ec o n v e n i e n t l y , m o r eq u i c k l y , o n t h ee n t e r p r i s ee x i s t i n gs y s t e m ，u n i f i e st h ee n t e r p r i s ee x i s t i n gs y s t e ma n dt h em o b i l e p h o n es m st h r o u g ht h er e l i a b l es h o r tm e s s a g et r a n s m i s s i o ns y s t e m ，a n dt r a n s m i tt h e u s e r st h i n g sn e e d i n gt op r o c e s st ot h eu s e r sm o b i l ep h o n e p r o m p t l y , p r o m p tt h eu s e r p r o c e s s i n gr e l a t e dt h i n g s t h ep a p e rf i r s t d i s c u s s e dt h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r m f u n c t i o n ，i n 仃o d u c e dt h eg s mc o m m u n i c a t i o ns e r v i c ep r i n c i p l e ，t h e np r o p o s e dt h e s h o r tn o t es e r v i c ei ne x i s t i n gg s ma n ds m s t h ep a p e rd e s i g n e da n dr e a l i z e do n ek i n do fi n t e g r a t e dd y a d i cs y n t h e t i c a ls h o r t m e s s a g ep l a t f o r ms y s t e m ，t h i ss y s t e mc o m p o s e do fp a s s i n gs t a n d a r dc o m m u n i c a t i o n a g r e e m e n t a n de q u i p m e n ti n t e r f a c e ，a d o p t i n gg s mm o d e mc o m m u n i c a t i o n m o d u l e ，r e c e i v i n ga n dd i s p a t c h i n ge q u i p m e n tb yt h ef a c t t h a tr s 一2 3 2a n dt h e c o m p u t e rc a r r y i n go u tc o n n e c t i o n s y s t e md e v e l o p sas o f t w a r et oc o n t r o lp l a t f o r m ， r e l e a z eg s mr e c e i v ea n dd i s p a t c hi m p l e m e n tu n d e rt h ec o n t r o lo fa d m i n i s t r a t i o nf r o m d e l p h ia n dm ss q l t h i sp l a t f o r mc a i lb ei n t e g r a t e dw i t ho r i g i n a lm a n a g e m e n t s y s t e mo fe n t e r p r i s ei fo a ，s c m ，e r p ，c r me t c s e a m l e s s l y ，c o m et r u ew i r e l e s s m o b i l e ，l o wc o s t ，h i g h - e f f e c t ，l a r g e s c a l ee n t e r p r i s em a n a g e st h e c o s ta p p l y i n g ， i n c r e a s ew o r k i n ge f f i c i e n c y ，r e d u c e s k e yw o r d s ：s h o r tm e s s a g e ，g s m ，s m s ，s m p p , c m p p 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，也不包含为获得苤盗盘堂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访 意。 学雠文储豁督蠢 签郑期：辟，月胡同 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫连盘堂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) 学位论文作者虢群蕴 签字日期：少9 年f 月龆同 刷磁名冽 签字同期：一- 7 年月吁同 ， 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 1 9 9 2 年1 2 月，英国沃达丰公司的g s m 网络实现了世界上第一条从p c 机到手 机的短信息。在此后的几年中，短信息业务并没有得到广泛的应用。从1 9 9 8 年开 始，移动话音业务的增长变缓，而移动数据业务则迅速发展。欧洲一些运营商， 女i s o n e r a 、v o d a f o n e 等公司纷纷把目光投向短信服务市场，大力推动短信息业务， 掀起了一场短信息高潮。欧洲短信息的火爆与日本i m o d e 模式迅速发展，也刺激 了中国的运营商大力发展短信息业务。2 0 0 0 年9 月，中国移动与新浪、搜狐、清 华深讯、灵通网等四大著名的s p 联合，为全球通手机用户提供“全球通奥运快讯” 互联网信息点播服务并获得成功。这次成功使中国移动和联通下定决心大力发展 短信市场，到了2 0 0 1 年中国短信市场空前火爆。这次成功使中国移动提供商都从 中获益，证实了现阶段发展短信业务这一策略的正确性。 随着s m s 的迅速发展，它的应用范围也越来越广泛，如移动定位系统、移动 电子告示系统、汽车防盗系统、工业监视系统、工业自动系统等。这些系统的共 同点是：在移动子系统和监控子系统之间，通过短消息方式传送数据。这种通信 方式采用通常的无线g s m 发送胺收设备就能实现，实现简单，具有通信成本低、 抗干扰能力强、维护便利、控制简单等特点。它利用信令信道传输，不用拨号建 立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务 中心再发送给最终的信宿，从而达到定位、宣传、防盗和监视、控制等的功能。 这种通信方案投入的设备也不是很多，例如：对控制端而言，硬件只需一台普通 的p c 机，一台通信设备，一只为通信设备供电的电源适配器，一条带有r s 2 3 2 连接器的数据线( 连接器符合与串口通信规范的就可以了) ；软件也比较简单， 只需一套具有控制、管理和通信等功能的软件就可以了( 本文研发的平台) 。如 果你是s p 或与s p 有业务，你的控制端只需一台p c 机，一套通信软件就可以了。 被控制端的硬件，一般用单片机的形式实现，把通信芯片与单片机整合后植入被 控制设备中以达到监视和控制的效果。例如，移动数据电子告示系统，在控制中 心一端，由p c 机通过c m p p 协议和s g i p 协议分别与移动和联通s m c 通信，然后 转发到被控制端( 多媒体电子牌) ，从而可以在被控制端实现文字、图片、动画， 达到用p c 机直接控制电子屏所不能达到的效果：电子屏可以到处移动，而不受 第一章绪论 p c 机的位置所限，同时，控制不方便，不但可以通过p c 机控制终端，用手机也 可以控制终端。如果你不是s p ，也没有与s p 建立业务关系，就要考虑用a t 指令 通过串口来控制终端了。本文开发的短信平台是根据后者来设计的。 1 2 企业短信应用服务平台简介 企业短信应用服务平台，专门应用于企业办公管理、供应商管理、销售管理、 客户服务管理、管理层实时掌握运营状况等，通过使用本平台，以及将本平台与 企业原有的管理系统如0 a 、s c m 、e r p 、c r m 等无缝集成，可以实现无线移动式、 低成本、高效、大规模的企业管理应用，并能为企业提高工作效率、降低办公费 用。 1 2 1 短信平台功能 1 办公管理 企业短信平台可用于企业内部的办公管理，包括公司总部及总部与各地分支 机构之间的信息传递，如工作通知、信息收集等。比如首先本平台能将各种工作 通知以短信方式群发到各地员工手中，通知信息瞬间即可送达大量员工；其次本 平台能与各种o a 系统女i l o t u s 系统集成，实现在发送邮件的时候自动发送短信到 收件人的手机，以提醒其及时收取邮件，以免因收件人无法及时收取邮件而误事， 此外企业总部还可以运用本平台的接收功能，实时接收全国各地分支机构反馈的 各种信息，以及时掌握全国各地的经营情况。 2 供应商管理 企业短信平台可用于企业供应商管理，如企业可分门别类向不同的供应商发 送相应的招标、采购信息，以将相关信息迅速传送到相应的大量供应商处，同时 供应商可运用本平台的接收功能向本平台发送查询短信，如查询产品库存量、产 品采购价、是否有新招标信息等。 3 销售管理 企业短信平台可用于企业的销售队伍管理、渠道商管理、终端销售数据采集、 销售信息查询等工作，包括企业总部向全国各地分支机构的销售人员发送销售通 知，向渠道商发送订货会议促销价格变动等信息，相关信息可以瞬间发送到需 要接收信息的大量销售人员渠道商手机，切实传达到个人；遍布全国的成千上 万个零售终端每天的销售数据都可以运用短信的方式，实时回传到企业总部的管 理软件中自动汇总，企业管理人员可即时掌握每天的销售数据，此种终端销售数 据采集方式不仅高效，而且运行费用低廉；销售人员渠道商还可以运用本平台 第一章绪论 的接收功能用短信查询所需的信息，如是否有工作通知、是否有商品促销等，本 平台2 4 d 时在线，能大幅提高销售效率。 4 客户服务管理 企业将企业短信平台运用于客户服务管理中，不仅可以作为一种新的客户服 务沟通工具，而且相对于8 0 0 电话可以节省大量通信费用。如在原有的8 0 0 免费客 服电话外，企业可运用本平台开设客服短信专线，客户可以向企业客户短信专线 特服号发送客服需求信息，如使用咨询、故障报修等，短信客服专线的优势：一 是客户无须象8 0 0 电话般忍受需要等待、无人接听、电话忙音等不便，二是企业 可以节省8 0 0 电话费( 客户发送的短信自付费，无须企业支付) ；此外企业还可以 运用客户短信完成诸如用户购后致谢、客户使用调查、服务提醒、节日问候等客 服工作，不仅比电话节省费用，而且可以瞬间完成大量客户服务。 5 。管理层实时掌握运营状况 企业短信平台可以将各级别、各部门的管理人员所需要掌握的运营状况，如 销售部管理人员需要掌握的实时销售数据、促销销量等通过短信的方式及时发送 到相应管理人员手机，此类信息可通过事先定时( 如每日下午1 9 ：0 0 ) 、定对象( 发 送何人) 、定内容( 发送何种信息) 的方式自动发送到管理人员手机，从而保证 管理层无论何时何地均可以掌握实时运营状况，为管理和决策提供依据。 1 2 2 短信平台优点 1 、利用计算机来收发手机短信，可实现短信的群发、分组发、定时发、号段 循环发等，可在计算机上输入、导入发送短信内容，可实现企业的诸如会议通知j 新产品发布通知、客户问候等具体应用。 2 、在计算机上可以保存短信收发记录，提供方便的检索、查询功能，确保短 信收发记录长久保存且一目了然。短信收发记录可导出为计算机能使用的通用文 件格式。 3 、可以在计算机上创建足够多的用户分组和用户，可以创建足够多的惯用短 语类别和惯用短语，从而方便短信的编辑和发送；可以从计算机文件中导入短信 接收者和短信内容。 1 3 本文主要工作 本文在总结了前人关于g s m s m s 通信系统各种研究和应用的基础上，深入 研究了g s m 数字移动通信网络和无线短信服务( s m s ) 的工作原理，设计出了 基于g s m 网络的无线信息交互系统。该设计向软件开发商提供一个数据独立管 第一章绪论 理、伸缩性好、应用开发简单、屏蔽移动网络通讯复杂特性和协议细节、统一运 作体系的应用开发平台。 本文涉及的短信开发平台，通过标准的通信协议与通信设备接口，在实现 g s m 无线通讯时，采用g s mm o d e m 收发设备，通过r s 一2 3 2 进行连接，在电气 上不改变应用系统原有的设计，在结构上增j j i g s m 收发器和天线；系统的控制 完全由软件实现对g s m 收发器的接收发送控制管理。在接口设计或通讯过程中， 设计者不必考虑g s m 网络本身的通讯方式及相关的传输手段，在这方面对系统 开发者说可以看作是同名的，因为g s m 短信息本身有一个完整的技术基础，包 括提供可靠的信息收发支持。 通讯控制软件是整个系统开发的关键。通讯控制软件要与原有系统或设备进 行无缝集成，最终作为应用系统或设备的一个组成部分，提供系统g s m 移动通 讯的支持手段。通讯控制软件不仅具有控制g s m 通信设备工作的能力，而且提 供g s m 网络以外的可靠性的保障差错控制等。 第二章g s m 系统及短消息业务 第二章g s m 系统及短消息业务 最近几年无线通信得到了迅猛的发展，它适应了人们日益快捷的生活节奏， 给人们带来极大的方便。通信公司不仅仅满足于卖出移动设备给用户，还希望通 过随身携带的小小移动设备获取尽可能多的信息。于是，各种各样的移动设施应 运而生，各种新技术，新标准也不断产生。 本章简单介绍现有的一些主要技术；然后介绍与我们所设计的短信平台相关 的短消息业务。 2 1g s m 业务 移动通信是实现个人通信的必由之路，没有移动通信，个人通信的愿望是无 法实现的。移动通信是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信 方式。移动通信的主要应用系统有无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫 星移动通信、海事卫星移动通信等。而陆地蜂窝移动通信是当今移动通信发展的 主流和特点。 ：2 0 世纪7 0 。年代末的蜂窝移动通信采用的空中接入方式为频分多址接入方 式，即所谓f d m a 方式。其传输的无线信号为模拟量，因此人们称此时的移动 通信系统为模拟通信系统，也称为第一代移动通信系统( 1 g ) 。 由于模拟系统本身的缺陷，如频谱效率低、网络容量有限、保密性等，已使 得模拟系统无法满足人们的需求。在2 0 世纪9 0 年代初期开发出了基于数字通信 的移动通信系统，即所谓的数字蜂窝移动通信系统，也称第二带移动通信系统 ( 2 g ) 。 尽管2 5 g 系统可以方便地传输数据业务，然而由于它先天不足，没有从根 本上解决无线信道传输速率低的问题，因此说2 5 g 还是个过渡产品。而当今人 们定义的第三代移动通信系统才能基本达到人们对传输数据业务的需求。 当前的3 g 技术标准主要有3 个：欧洲的w c d m a 、北美的c d m a 2 0 0 0 和 中国的t d s c d m a 。 虽然3 g 移动通信系统能基本满足人们对快速传输数据业务的需求，但许多 专家学者己把目光投到了4 g 移动通信系统的研究。严格的说，目前对4 g 还没 有一个权威的定义，它还处于研发阶段。然而通过近年来的不断研究，人们对 第二章g s m 系统及短消息业务 4 g 的基本需求、技术支撑、网络体系等有了一些明确的概念。各国、各大通信 公司和学者都在积极研究新技术和网络，力争在下一代移动通信领域取得领先地 位。 g s m 数字移动通信系统是由欧洲主要电信运营者和制造厂家组成的标准化 委员会提出来的，它是在蜂窝系统的基础上发展而成。 蜂窝系统的概念和理论在2 0 世纪6 0 年前就由美国贝尔实验室等单位提了出 来，但其控制系统复杂，尤其是实现移动台的控制在当时的技术条件下难于实现。 7 0 年代，半导体技术的成熟、大规模集成电路期间和微处理器技术的发展以及 贴装工艺的广泛应用为蜂窝移动通信的实现提供了技术基础。1 9 7 9 年美国芝加 哥开通了第一个a m p s ( 现金的移动电话业务) 模拟蜂窝系统，而北欧的瑞典也 于1 9 8 1 年9 月开通了n m t ( 北欧移动电话) 系统，接着欧洲的英国开通了t a c s 系统( 全介入通信系统) ，德国开通了c - 4 5 0 系统。 蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命。其采用的频率再用技术 大大提高了频率利用率并增大了系统容量，其智能化的网络实现了越区切换和漫 游功能，扩大了客户服务范围，但上述模拟系统有四大缺点： 1 、各系统间没有公共接口 2 、很难开展数据承载业务 3 、频率利用率低，无法适应大容量的需求； 4 、安全保密性差，易被窃听，易做“假机”。 尤其是在欧洲，各系统间没有公共接口，手机只能国内使用，不可能在国外 使用，相互之间不能漫游，给客户造成很大的不便。 为了方便欧洲统一使用移动电话，需要一种公共的系统。1 9 8 2 年北欧国家 向c e p t ( c o n f e r e n c ee u r o p eo f p o s tt e l e c o m m u n i c a t i o n s ) 提交了一份建议书，要 求制定9 0 0 m h z 频段的公共欧洲电信业务规范。在这次大会上就成立了一个在欧 洲电信标准学会( e t s i ) 技术委员会下的“移动特别小组( g r o u ps p e c i a lm o b i l e ) ”， 简称“g s m ”，由该小组来制定有关的技术标准和建议书。 1 9 8 6 年在巴黎，该小组对欧洲各国及各公司经大量研究和实验后所提出的8 个建议系统进行了现场实验。 1 9 8 7 年5 月g s m 成员国就数字系统采用窄带时分多址t d m a 、规则脉冲激 励线性预测r p e l t p 话音编码和高斯滤波最小频移键控g m s k 调制方式达成一 致意见。同年，欧洲1 7 个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录( m o u ) ，相 互达成履行规范的协议。与此同时还成立了m o u 组织，致力于g s m 标准的发 展。 第二章g s m 系统及短消息业务 1 9 9 0 年完成了g s m 9 0 0 的规范制定，共产生大约1 3 0 项的全面建议书，不 同建议书经分组而成为一套1 2 系列的e t s ig s m 标准建议书。 1 9 9 1 年在欧洲开通了第一个系统，同时m o u 组织为该系统设计和注册了市 场商标，将g s m 更名为“全球移动通信系统 ( g l o b a ls y s t e m f o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s ) 。从此移动通信跨入了第二代数字移动通信时代。同年，移动特 别小组根据英国的建议，完成论文制定1 8 0 0 m h z 频段的公共欧洲电信业务的规 范，名为d c s l 8 0 0 系统。该系统与g s m 9 0 0 具有同样的基本功能特性，因而该 规范只占g s m 建议的很小一部分，仅将g s m 9 0 0 和d c s l 8 0 0 之间的差别加以 描述，二者绝大部分是通用的，g s m 9 0 0 和d s c l 8 0 0 这两个系统都属于g s m 系 统。 1 9 9 2 年大多欧洲g s m 运营者开始商用业务。 1 9 9 3 年欧洲第一个d c s l 8 0 0 系统投入运营。 此后g s m 系统迅速发展，全球大多数移动运营商都采用了g s m 制式。到 2 0 0 3 年3 月g s m 网络已经覆盖近2 0 0 个国家，有4 5 0 家运营商经营g s m 网络， 总用户数已经超过8 亿。g s m 网络也成为最成熟的第二代移动通信系统。随着 g p r s 的开通和大力发展，g s m 网络已经平滑过渡到了2 5 g 移动通信系统，目 前有8 5 的移动通信运营商选择g s m g p r s 一3 g 的发展之路。根据欧洲的计划： g s m 将进一步过渡到w c d m a ，这是目前最成熟，也是今后主流的第三代移动 通信系统。 2 0 0 2 年我国g s m 用户突破2 亿，中国移动公司也成为世界上用户数量最多i 网络规模最大的移动运营商。 2 1 1g s m 系统结构 移动通信网主要分交换传输部分和无线部分，交换传输部分与p s f i n 很类似， 而无线网络是特有的，无线存在很多不确定因素，而移动无线通信比固定无线通 信由于其移动性和传播条件的恶劣就更复杂。无线网络的优劣常常成为决定移动 通信网络好坏的决定因素之一，也是网络优化的重点。 。 一套完整的蜂窝移动通信系统主要是由交换网络子系统( n s s ) 、无线基站 子系统( b s s ) 、移动台( m s ) 及操作维护子系统( o m c ) 四大子系统设备组成。 g s m 规范是由北欧一些运营公司制定出的规范，为了照顾各运营公司的利 益，规范对系统的各个接口都有明确的规定，也就是说，各接口都是开放式接口。 g s m 系统结构如图2 - 1 所示，n s s 包括移动业务交换中心( m s c ) 、访问位置 寄存器( v l r ) 、归属位置寄存器( h l r ) 、鉴权中心( a u c ) 和移动设备识别寄 存器( e i r ) ；b s s 包括基站控制器( b s c ) 和基站收发台( b t s ) 。 第二章g s m 系统及短消息业务 为了让各个厂家所生产的设备可以通用，上述各组成部分的连接都必须严格 地符合规定的接口标准。g s m 系统遵循原则c c i t t 建议的公用陆地移动通信网 ( p l m n ) 接口标准，采用n o 7 信令支持p l m n 接口进行所需的数据传输。 g s m 系统各功能实体之间的接口定义明确，同样g s m 规范对接口所使用的 分层协议也作了详细的定义，协议是各功能实体之间共同的“语言”，通过各个接 口互相传递有关的消息，为完成g s m 系统的全部通信和管理功能建立起有效的 信息传送通道。不同的接口可能采用不同形式物理链路，完成各自特定的功能， 传递各自特定的消息，这些都由相应的信令协议来实现。g s m 系统各接口采用 的分层协议结构是符合开放系统互连o s i 参考模型的。分层的目的是允许隔离各 组信令协议功能，按连续的独立层描述协议，每层协议在明确的服务接入点对上 层协议提供它自己特定的通信服务。 输 图2 - 1g s m 系统结构 其中b s c 与m s c 之间的接口为a ”接口；移动交换中心与访问位置寄存器之 间的接口为“b ”接口；移动交换中心与归属位置寄存器之间的接口为“c ”接口；归 属位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口为“d ”接口；移动交换中心之间的接 口为e ”接口；移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口为f ”接口；访问位置 寄存器之间的接口为“g ”接口；b s s 与m s 之间的接口为 u m ”接口；基站收发台 与基站控制器之间的接口为“a b i s ”接口。系统中各接口参考图2 2 。 在模拟通信系统中，t a c s 规范只对u m 接口进行了规定，而未对a 接口做任 何的限制。因此，各设备生产厂家对a 接口都采用各自得接口协议，对u m 接口 第二章g s m 系统及短消息业务 则遵循t a c s 规范。也就是说，n s s 系统和b s s 系统只能采用一个厂家的设备，而 m s 可用不同厂家的设备。 一、交换网络子系统 交换网络子系统( s s ) 主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管 理所 图2 2g s m 系统中的不同接口 1 m s c 移动交换中心 它是g s m 网络系统的核心部分，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控 制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其他公用通信网之间的接 口。m s c 提供交换功能，完成移动用户寻呼接入、信道分配、话务量控制、计费、 基站管理等功能，还可以完成b s s 、m s c 之间的切换和辅助性的无线资源管理、 移动性管理等，并提供面向系统其他功能实体和面向固定( p s t n 、i s d n 等) 的 接口功能。作为网络的核心，m s c 与网络其他部件协同工作，完成移动用户位置 登记、越区切换和自动漫游、合法性检验及频道转接等功能。 m s c 处理用户所需的数据和后面介绍的三个数据库有关，它们是h l r 、v l r 和a u c 、m s c 根据用户当前位置和状态信息更新数据库。 2h l r 归属位置寄存器 h l r 是一个静止数据库，用来存储本地用户数据信息。一个h l r 能够控制若 干个移动交换区域或整个移动通信网，所有用户重要的静态数据都存储在h l r 中，在g s m 通信网中，通常设置若干个h l r ，每个用户都必须在某个h l r ( 相 当于该用户的原籍) 中登记。登记的内容分为两类：一种是永久性的参数，如用 户号码、移动设备号码、接入的优先等级、预订的业务类型以及保密参数等；另 一种是暂时性的需要随时更新的参数，即用户当前所处理的有关参数，即使用户 漫游至i h l r 所服务的区域外，h l r 也要登记由该区传送来的位置信息。这样做的 第二章g s m 系统及短消息业务 目的是保证当呼叫任一个不知处于哪一个地区的移动用户时，均可由该移动用户 原地位置寄存器获知它当时处于哪一个区，进而建立起通信连路。 h l r 储存两类数据：一是用户的参数，包括m s i s d n 、i m s i 、用户类别、 ，补充业务等参数；二是用户的位置信息，即该m s 目前处于那个m s c l r 中 的m s c v l r 地址。 3v l r 访问位置寄存器 v l r 是一种用于存储来访用户位置信息的数据库。一个v l r 通常为一个 m s c 控制区服务，也可为几个相邻m s c 控制区服务。当移动用户漫游到新的m s c 控制区时，它必须向该地区的v l r 申请登记。v l r 要从该用户的h l r 查询有关的 参数，要给该用户分配一个新的漫游号码( m s r n ) ，并通知其i - i l r 修改该用户 的位置信息，准备为其他用户呼叫此移动用户时提供路由信息。如果移动用户由 一个承服务区移动到另一个v l r 服务区时，h l r 在修改该用户的位置信息后， 还要通知原来的v l r ，删除此移动用户的位置信息。因此v l r 可看作一个动态的 数据库。 l r 用于寄存所有进入本交换机服务区域用户的信息。v l r 看成是分布的 h l r ，由于每次呼叫，他们之间有大量的信令传递，若分开，信令链路负荷大， 所以在爱立信系统中，v l r 和m s c 配对合置于一个物理实体中，将m s c 与v l r 之间的接口做成a x e 的内部接口。 v l r 中也寄存两类信息：一是本交换区用户参数，该参数是从h 已r 中获得的。 二是本交换区m s 的l a j 。 4a u c 鉴权中心 a u c 属于h l r 的一个功能单元部分，专用于g s m 系统的安全性管理。它产 生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的参数( 随机号码r a n d 、 符合响应s r e s 、密钥k c ) 的功能实体，用户的鉴权和加密都需要通过系统提供 的用户三参数组参与来完成。 三参数组：r a n d o mn u m b e r ( r a n d ) 、s i g n e dr e s p o n s e ( s r e s ) 、c i p h e r i n g k e y ( k c ) 。 a u c 存储着鉴权信息与加密密钥，用来进行用户鉴权及对无线接口上的话 音、数据、信令信号进行加密，防止无权用户接入和保证移动用户通信安全。 每个用户在注册登记时，就被分配给一个用户号码和用户识别码( i m s i ) 。 i m s i 通过s i m 写卡机写入s i m 卡中，同时在写卡机种又产生一个对应i m s i 的唯一 的用户密钥飚，它被分别存储在s i m 卡和a u c 中。 a u c 中有个伪随机码发生器，用户产生一个不可预测的伪随机数( ra n d ) 。 r a n d 和经a u c 的a 8 算法( 也叫加密算法) 产生一个k c ，经a 3 算法( 鉴权算 第二章g s m 系统及短消息业务 法) 产生一个响应书( s r e s ) 。由r a n d 、s r e s 、k c 一起组成该用户的一个三 参数组，a u c 中每次对每个用户产生7 1 0 组参数组，传送给h l r ，存储在该用 户的用户资料中。 v l r 依次向h l r 要5 组参数组，每鉴权一次用1 组，当只剩下2 组( 该数组可 在交换机中设置) 时，再向h l r 要5 组，如此反复。 空中接口是移动通信中最重要的通道。保护在它上面所传送的用户信息和信 令不被无权者获知，是p l m n 网提供一种重要功能，即用户安全功能。 所谓空中接口的安全是指：空中所传送的话音及数据不被窃听；网络不为无 权者提供服务；使用接口的用户不能被识别或跟踪。 针对用户安全问题，g s m 提供下列用户安全工能。 1 ) 鉴权( a u t h e n t i c a t i o n ) 鉴权是为了保护合法用户，防止假冒合法用户的“入侵”。当用户请求接入时， m s c n l r 通过控制信道将r a n d 传送给用户，s i m 卡收到后，用此r a n d 与s i m 卡中的经同样的a 3 算法得到响应数s r e s ，传送给m s c v l r 。m s c n l r 将收 到的s r e s 与参数组中的s r e s 进行比较，若相同就允许接入，若不同则拒绝此次 呼叫。 2 ) 加密( c i p h e r i n g ) 加密就是对用户在空中所传送的用户数据( 包括语音及数据) 和信息数据进 行加密，以保护话务和信令通道中的用户信息的隐私。 加密是指无线信道上的加密，是为了防止在b t s 和m s 之间交换用户信息和用 户参数时被非法个人或团体监听或窃取。m s , 贝i j 以a 8 算法得到k c 。根据m s c v l r 发送出去的加密命令，b t s n 和m s 侧同时使用k c 。在m s 侧，由k c 、t d m a 帧号 和加密命令一起经a 5 算法，对用户信息数据流进行加密( 也叫扰码) ，在无线路 径上传送。在b t s 侧，把收到的数据流，t d m a 帧号和k c 再经a 5 算法解密后传 送给b s c 和m s c 。 5e i r 设备识别寄存器 e i r 也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识 别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台使用。 e i r 存储着移动设备的国际移动设备识别号( i m e i ) ，通过核查白色清单、黑 色清单、灰色清单这三种表格，分别列出准许使用、出现故障监视、失窃不准使 用的移动设备识别号( i m e i ) 。运营部门可据此确定被移动台的位置并将其阻断， 对故障移动台能采取及时的防范措施。 在我国，基本没有采用e i 剐差行设备识别。 二、无线基站子系统 第二章g s m 系统及短消息业务 b s s 系统是在一定的无线覆盖区中由m s c 控制，与m s 进行通信的系统设备， 它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制 器( b s c ) 和基站收发信息台( b t s ) 。 基站子系统b s s 在g s m 网络的固定部分和无线部分之间提供中继，一方面 b s s 通过无线接口直接与移动台实现通信连接，另一方面b s s 又连接到无线网络 端的移动交换机。 l b s c 基站控制器 基站控制器( b s c ) 是基站收发台和移动交换中心之间的连接点，也为基站 收发台和操作中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制多个基站收 发台，其主要功能是进行无线信道管理，实施呼叫和通信链路的建立和拆除，并 为本控制区内移动台的过区切换进行控制，控制完成移动台的定位、切换及寻呼 等，是个很强的业务控制点。 2b t s 基站收发台 基站收发台( b t s ) 包括无线传输所需要的各种硬件和软件，如发射机、接 收机、支持各种小区结构( 如全向、扇形、星状和链状) 所需要的天线，连接基 站控制器的接口电路以及收发台本身所需要的监测和控制装置等。b t s 完全由 b s c 控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加 密、跳频等功能。 b t s 包括无线收发机和天线，此外还有与无线接口相关的信号处理电路。信 号处理电路将实现多址复用所需的帧和时隙的形成和管理，以及为改善无线传输 所需的信道编码、解码和加密、解密，速率适配等功能。 一 三、移动台( m s ) 移动台就是常说的“手机”，它是g s m 系统得移动客户设备部分，它由两部分 组成，移动台( m s ) 和客户识别卡( s i m ) 。m s 可完成话音编码、信道编码、 信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 s i m 卡就是“身份卡”，它类似于现在所用的i c 卡，因此也称作智能卡，存有 认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防 止非法客户进入网络。s i m 卡还存储与网络和客户有关的管理数据，只有插入s i m 卡后移动终端才能接入网络进行正常通信。 ， 四、操作维护子系统( o m c ) g s m 系统还有个操作维护子系统( o m c ) ，它主要是对整个g s m 网络进行管 理和监控。通过它实现对g s m 网内各种部件功能的监视、系统得自检、报警与 备用的激活、系统的故障诊断与处理、话务量的统计和计费数据的记录与传递， 以及各种资料的收集、分析与显示等功能。 第二章g s m 系统及短消息业务 2 1 26 s m 通信流程 移动通信系统和固定电话系统有一个很大的不同，就是移动通信中的移动台 ( m s ) 是在不断进行位置变化的，因此为了与系统保持联系，m s 就需要不停的 和系统进行信息交换。m s 和g s m 移动通信系统之间进行信息交换的过程就是 g s m 通信流程。 在介绍g s m 通信流程之前，先介绍m s 可能处于的几种状态。m s 的状态包括 开机和关机两种，m s 在开机后，又存在着两种状态，一种就是空闲状态，另外 一种就是通话状态。空闲状态包括了网络选择、小区选择、小区重选、位置更新 和寻呼事件；通话状态下会出现信道立即指配、鉴权加密、主叫、被叫、短消息、 切换、模式改变、释放、呼叫重建、无线链路控制和功率控制等事件。表2 1 列 举了m s 的几种状态与通信事件。 表2 1m s 状态与通信事件 状态行为 解释 这个过程是手机选择和登记网络的过程，决定手机驻留在那 网络选择 个网络中 漫游当一个手机移动到本地区以外的网络中使用时，就叫漫游 空闲 国际漫游当一个手机移动到本国以外的网络进行登记，就叫国际漫游 位置更新当手机漫游到一个新的l a 时，必须向网络报告 寻呼为了呼叫网络中的手机，就需要对手机进行寻呼 通话切换在通话中，为保持通话的连续性而进行的服务小区改变 m s 关机( 也称为分离状态) ：此时m s 与移动通信系统间不能进行任何关系， 即网络不能达到m s ，m s 也无法告诉网络其所处的位置区的变化。一旦m s 关机， 就与移动通信系统之间没有任何的信令交互，也就没有话务流程可言。 m s 开机( 空闲状态，也称为附着状态) ：此时系统可成功寻呼到m s ，m s 被 认为是“附着”。当m s 移动时，经检查，m s 连接到接收性能最好的b c c h 上。m s 还必须通知网络区位置的变化，即“位置更新”，同时在连续移动时，也要检测 b c c h 上的载频强度，决定是否切换到新小区的载频强度更好的b c c h 上( 网络 不参与处理，由m s 自动完成) 。 位置更新：m s 在移动中能发现的仅是位置区的变化，但并不知新的位置区 属于那个m s c l r ，但当m s 将位置更新请求发往m s c v l r 时，该m s c 将区别 该m s 是已登记在案的还是新进入的访问者。 m s 通话( 占用t c h ) ：