（电力系统及其自动化专业论文）基于短消息的远程（家居）测控系统.pdf

r e m o t e ( h o m e ) m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l l i n g s y s t e m - b a s e d o ng s m s m s p o w e r s y s t e m a n da u t o m a t i z a t i o n p o s t g r a d u a t ew a n gx i a n gs u p e r v i s o rh u a n g h u a n o w a d a y s ，s m s i st h em o s t p o p u l a rw i r e l e s st e c h n o l o g y , l i k ew a p , m m s ，a n d g p r s s o m er e a s o ni st h a ts m si sa l m o s ts u p p o r t e db ya l lk i n d so f m o b i l ed e v i c e s a n do t h e ri si t sl o wc o s t s h o r tm e s s a g es e r v i c et a k e sg s mn e tf o ri t st r a n s m i s s i o n a n dw ec a n d e v e l o p t h ea p p l i c a t i o nw i t hs i g n i f i c a n tp r o s p e c tb a s e do ni t d i s s e r t a t i o ni l l u s t r a t e sh o wt oc o n s t r u c tar e m o t eh o m em o n i t o r i n ga n d c o n t r o l l i n gs y s t e m ，u s i n ge x i s t i n g g s m s m ss e r v i c ea n dl o wc o s th a r d w a r e f o r m e r l y , i ti sc o m m o n t ou s ew i r em o d et or e a l i z er e m o t ed e v i c em o n i t o r i n ga n d c o n t r o l l i n g ，t 1 1 i sw a y n o to n l yc o s t sh i g h ，b u ta l s oi sn o tc o n v e n i e n t n o w a d a y s ， t h e r ea r es o m er e s e a r c hp r o d u c t i o n s ，w h i c hi st h er e m o t e m o n i t o r i n g a n dc o n t r o l l i n g s y s t e mv i as m st r a n s m i t t e db e t w e e nw i r e l e s sm o d e m c o n n e c t e dw i t hc o m p u t e r s e r i a l p o r t t h e s es y s t e m sh a so n es a m ef e a t u r e ，t h e y a l l o n l yu s eg s m n e tt o t r a n s m i ts h o r tm e s s a g e i nt h es y s t e mo ft h i sd i s s e r t a t i o n ，s h o r tm e s s a g ei sn o to n l y t r a n s m i t t e di ng s m ，b u ta l s oi ni n t e m e t ，t h r o u g hc o n n e c t i n gs pt 0s m s c 州t l i s m g s y s t e mr e a l i z e s f o u rk i n d so fs e r v i c em e n t i o n e di nd i s s e r t a t i o nv i as m s s i m u l t a n e o u s l y , d i s s e r t a t i o nd e f i n e ss m s c o n t e n tf o r m a tc o r r e s p o n d i n gt od i f f e r e n t s y s t e ms e r v i c e s d i s s e r t a t i o np u t t h ee m p h a s i so n a p a r t m e n t s u b s y s t e md e s i g n 。f o r e x a m p l e ，a p a r t m e n tm a n a g e m e n tc e n t e rd e s i g n ，u s e r s t e r m i n a ld e v i c e sf u n c t i o n d e s i g n ，a p a r t m e n tc o m m u n i c a t i o n n e td e s i g na n dc o m m u n i c a t i o n p r o t o c o ld e s i g n k e yw o i r d s ： g s m s m si s m gm o n t e m e tr e m o t e m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l l i n g p c - m c u 四川大学硕士学位论文 i 绪论 1 1 课题的目的及意义 随着计算机技术和通信技术的飞速发展，现代生活正在向数字化、信息化 时代大踏步前进。近年来，随着g s m 全球移动通信系统的迅速普及，短消息服务 业务s m s 作为g s m 网络的一种基本业务日趋成熟。基于s m s 短消息服务业务，以g s m 通信系统作为无线传输网络其占用系统资源少，建网速度快，投资费用少， 可以开发出前景乐观的各类应用。 短消息s m s 这个在技术上看来不很领先的应用已呈现蓬勃发展之势。用户对 s m s 的需求出现巨大增长的原因，主要表现在几个方面：发送短信息没有通话费， 可以为用户节省大部分的通信费用；信息可以保存在手机中，可以随时查阅； 信息内容丰富且具有新意：不受对方是否开机的限制，即使对方关机，在开机 后就能即时看到信息：收发s m s 的终端设备呈现多样化，手机、呼机、掌上电脑、 p d a 等产品基本都具有接收和发送短信息的功能。 综合考查中国s m s 市场我们会发现，目前s m s 市场可以分两大部分，第一部 分是中国移动和中国联通两家移动运营商的移动用户通过手机发送的短信息， 这是目前s m s 市场的主要组成部分；第二部分是基于i n t e m e t 提供的s m s 月i 务。 随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，人们对住宅的安全性、舒适 性、便利性提出了更高的要求，家居智能化系统应运而生。课题通过基于i n t e m e t 的s m s 艮务，实现了用户对目标的远程测控。这种新的短消息业务在基于 i n t c m e t 的s m s 业务蓬勃发展的背景下一定会有广阔的市场前景。 1 2 技术研究现状 从s 惦业务的发展来看，s m s 信息服务的发展经历了两个时期l l 】： 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，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。 四川大学硕士学位论文 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 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 期呻1 。 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”，而中国联通也推出了“联通 在线”。 过去，要实现对远端设备的监控和操作一般利用有线的方式，这种方法往 往成本较高而且并不方便。现在，随着第二代移动通信向第三代的迅速过渡， 以g s m 网为平台的各种业务的不断拓展，无线上网，无线传输图像，无线传输数 据和话音业务等，都得到越来越广泛的应用。尤其是短消息业务，一问世就因 其低廉的价格、可靠的传输性能得到广大用户的青睐。现在已经有将计算机串 口与g s m 无线m o d e m 相连，通过短消息业务，利用g s m 公用网进行远程测量系统的 研究成果，例如基于g s m s m s 的远程智能抄表系统【6 】。但这些系统有一个共同的 特点，就是只用g s m 无线网络传输短消息，而课题中的短消息业务的信息提供是 基于i n t e r n e t 的，信息的传递不仅仅局限于g s m 网络。 1 3 课题研究的必要性 目前利用手机短信完成远程监控、车辆防盗、远程抄表的研究在国内已有 成功的范例：但其利用的技术是采用手机模块直接发送到g s m 网，由g s m 网转发 到另一个手机模块，实现端对端的控制。这种方案扩展性差，不可能迸一步的 扩展服务。简单的智能小区也有实例，但仅限于单个独立的小区，还没有和互 联网结合。作为一个发展趋势，互联网与g s m 结合的应用已有实现：提供铃声的 下载，上网游戏，收发邮件等。在这个设计中我们采用第二种方案。利用互联 网技术将s m s c ( 短消息服务中心) 通过i s m g 和互联网与小区管理中心连接。设计 不是简单得把手机短信和智能化小区相加，而是一个全新的真正意义上的信息 四川大学硕士学位论文 化小区，实现真正的数字化，智能化的数字家园，并为以后的服务扩展提供空 间。 目前商品房正朝着智能化方向发展，住户对住宅环境要求越来越高，这就 要求物业管理朝着自动化管理发展。如：维护小区安全，方便的交纳水电气费， 紧急报警等成为物业管理的首要任务。自从智能小区的概念出现后，在全国一 些城市如上海、深圳、成都、无锡等地已建成批智能化小区。智能化小区的 建立不仅为管理提高了效率，更为业主提供了舒适、便捷的生活空间。但如若 与国外先进的智能化建筑相比，与我们最初设定的目标相比较，则可以看到智 能小区的多项功能远未发挥出来【7 】。课题中描述的系统是一个由小区中心的主 计算机为中央控制机，各住户和不同信息点所共同形成的分布式集中管理系统。 由住户家中安装用户数据终端，负责采集住户各种数据：水电气表数据，防盗、 火灾、煤气泄漏报警等。并及时的传送给小区中心；并可在命令下控制一部分 家电，如打开空调、微波炉等。将用户数据终端与主计算机相连构成小区l a n ， 并由小区中心的数据库统一管理，智能化的完成抄表业务、报警业务等。并可 将小区人员出入的数据和泊车等数据也由数据库统一管理。 1 4 课题研究的主要内容与关键技术 课题主要研究了如何用已有的g s m s m s 服务和低成本的硬件设施来搭建 一个远程测控系统。这个系统可以通过s m s 来监控系统覆盖范围内的设备。同 时，如果有事故发生，系统可以设定发送特定的s m s 来告之。 课题研究的关键技术有： 小区管理中心与用户测控终端的互联。 用户测控终端的设计。 通信协议豹转换。 四川大学硕士学位论文 2 基本原理 2 1g s m 网络与s m s 业务 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i e a t i o n ) 作为欧洲一个数字蜂窝移 动通信标准于1 9 9 1 年正式在欧洲面世，由于其公开的规范标准和诸多优点，很 快就在全世界范围内的到了广泛的应用，实现了世界范围内移动用户的联网漫 游【3 i 。截止2 0 0 1 年一季度我国移动用户总数已达到1 亿户。 g s m 可以与各种公用通信网互连互通，尤其与i s d n 的兼容性，可提供更 多的业务，各种接口规范明确，网络适合未来数字化发展的要求。g s m 组网结 构灵活方便，能更有效地使用无线频率，抗干扰性强，通信质量高，能提供相 当好的话音质量。并且采用了鉴权、语音加密等技术使用户信息安全性得到保 证。在采用g s m 系统的所有国家范围内，可提供穿越国界的自动漫游功能。用 户终端小、轻便、功能强。 g s m 是一种提供话音、数据、补充业务等多种服务的系统。话音业务是 g s m 系统提供的基本业务，允许用户在世界范围内任何地点能同固定电话用 户、移动电话用户以及专用网用户进行双向通话联系【4 j 。从电话中派生出的另 一项业务是语音信箱，声音信息被存储，以各收方提取，在呼叫不能接通时， 用户可将声音信息存入g s m 的语音信箱；或者用户直接接入语音信箱。数据业 务提供了固定用户和i s d n 用户所能享用的大部分业务，包括文字、图像、传 真、计算机文件、访问i n t e m e t 等服务。补充业务如来电显示、呼叫追踪、短消 息业务等。 g s m 系统由一系列功能单元构成，主要分为两个部分：基站子系统( b s s ) 和网络子系统( n s s ) 1 8 - 2 0 1 。b s s 基站子系统负责无线通道的控制，每一个呼 叫都通过它来连接。n s s 负责呼叫控制功能，呼叫总是通过n s s 连接。基站子 系统有下列部分构成。 m s ：移动台。移动台是用户设备，它可以为车载型、便携型和手持型。移 动台是终端物理设备和用户数据的组合。终端设备即移动设备( 如手机) ，用户 的全部数据信息被存储在智能卡中( 如s i m 卡) ，该卡可在任何移动台上使用， 4 四川大学硕士学位论文 用来区分不同移动用户身份，移动设备和移动用户是完全独立的。 b s c ：基站控制器和b t s ：基站收发信台。一个基站控制器( b s c ) 控制 一个或多个基站收发信台( b t s ) 。它们在g s m 网络的固定部分和无线部分之 间提供中继，这部分还提供某些交换功能和内部控制功能。通过空中接口，移 动用户能够连接到b t s 和b s c 。网络子系统分为下面几个功能模块。 移动业务交换中心( m s c ) 。m s c 是网络的核心，它提供交换功能，把移 动用户与固定网用户连接起来，或者把移动用户互相连接起来。m s c 使各种业 务可供用户使用。 归属位置寄存器( h l r ) 。归属位置寄存器存储与用户有关的数据，包括用 户的漫游能力、签约服务和补充业务，此外，它还为移动业务交换中心提供移 动台实际漫游所在地的信息，这样就使任何来话呼叫立即按选择的路径送到被 叫用户。 拜访位置寄存器( v l r ) 。拜访位置寄存器存储进入其覆盏区的移动用户的 全部信息，使移动业务交换中心能够建立呼入和呼出的呼口q 。 鉴权中心( a u c ) 。鉴权中心存储保证移动用户通信不受侵犯的鉴权参数等 必要信息。 设备识别寄存器( e i r ) 。通过对照禁止使用网络的某个或者成批的移动台 号码的清单，来禁止某些非法移动台的使用。 操作与维护中心( o m c ) 。用于对所有网络单元的监测和维护。 s m s 短消息业务( 即在手机屏幕上可以显示中文信息的业务) 实现了手机与 b p 机合二为一的功能。目前不需要办理任何手续就可以享受短消息的收发服务。 所以可以很方便她在本人手机上直接发送和接收文字或数字信息。这项业务的 功能对前言所述及的种种不便提供了解决的办法。用户已关机或在盲区时，系 统将保留该条短信息，在用户开机或重新进入服务区时，即时送进手机。短消 息业务( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 是g s m 系统中提供的一种g s m 手机之间及短消息 实体( s h o r tm e s s a g ee n t i t y ) 之间通过业务中心( s e r v i c ec e n t e r ) 进行文字信 息收发的方式，其中业务中心完成信息的存储和转发功能。短消息业务可以认 为是g s m 系统中最为简单和方便的数据通信方式，它不需要附加其他较为庞大的 数据终端设备，仅使用手机就可以达到进行中、英文信息交流的目的。根据g s m 规范，g s m 手机可收发最多1 6 0 个字母、数字或最多7 0 个汉字的短消息。 四川大学硕士学位论文 短消息业务按照通信方式分为两种：点对点的短消息业务和一点对多点的 短消息业务，即小区广播型短消息业务。对于点对点的短消息业务又可分为手 机发点对点短消息( m o ) 和手机收点对点短消息( m t ) 两个过程。小区广播型短消 息业务，即是在一定的区域内向所有g s m 用户循环发送些具有通用性的信息， 如交通信息、天气情况、股市信息、新闻等，编码后每页消息长度为8 2 个字节， 最大页数为1 5 页。一个小区广播中心可以连接一个或多个b s c 。这两种方式都可 以在网络暂时无法将消息传递给移动台的情况下，将信息记载下来，当发现移 动台可达的情况下通知相应的实体重传消息，因此具有很高的可靠性。短消息 的根本用途是实现移动用户之间的信息传递，同时也可以通过短消息中心查询 或预定信息。可以发送短消息的实体( s m e ) ，包括移动用户、固定用户、语音信 箱、寻呼中心、信息点播平台、i n t e r n e t 及其他业务系统。 短消息业务系统的构成如图2 1 所示。 图2 1 中的一些缩略语解释如下： s m p p ：s h o r tm e s s a g ep o i n tt op o i n t ：短消息点对点协议。 c m p p ：c h i n am o b i l ep o i n tt op o i n t ：中国移动点对点协议。 图2 1 全国短消息业务系统结构 6 四川大学硕士学位论文 p l m n ：p u b l i cm o b i l en e t w o r k ：公用陆地移动网。 i s m g ：i n t e r n e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y ：互联网短消息网关。 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 ：短消息业务中心：它负责在基站 和s m e 问中继、储存或转发短消息。 m s ：m o b i l es t a t i o n s ：移动台。 s m e ：s h o r tm e s s a g ee n t i t y ：短消息实体。它可以接收或改善短消息，位 于固话系统、移动基站或其他服务中心内。 c i m d ：c o m p u t e ri n t e r f a c em e s s a g ed i s t r i b u t i o n ：n o k i as m s c 与外界的 接口。 2 2i s m g 互联网短消息网关 2 2 1i s m g 的产生 在s m s 信息服务第二阶段业务发展的初期，一般采用s p 直接与一个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 的短信信息 服务业务量很大肘，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，i s m g 互联网短信网关应运而生。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h 。 2 2 2i s m g 的系统结构 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条安全、快捷的 7 四川大学顼士学位论文 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。短信网关包括与负责范围内s p 进行连接的通讯 软件( 采用c m p p 协议) 、与负责范围内s m s c 相连的协议软件( 采用s m p p 协议) 、 与其他i s m g 进行连接的通讯软件( 采用c m p p 协议) 、业务处理软件、网络管 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 ) s m p p 代理系统遵循s m p p3 3 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。 ( 2 ) 通信代理系统实现与s p 等内容供应商的连接和协议互通。它基于t c p i p 协议基础之上，利用c m p p 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，能够根据本身的业务量进行接收流量控制。 ( 3 ) 防火墙作为短信网关的重要功能组成部分，其功能是对短信网关内部其 它相关模块进行保护，实现针对内外访问的包过滤和代理。 “) 短消息网关处理系统完成网关的业务处理，包括：向汇接网关进行路由 查询，在本地建立短信网关i d 、用户手机号码、s p _ i 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。 ( 5 ) 短信网关计费系统提供短信网关的原始话单记录( c d r ) 。 ( 6 ) 业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 主要完成对网关系统的监控、查询、操作和维护的管理。 2 2 3i s m g 的路由 在短信业务流程中存在着两次路由的过程： ( 1 ) 短信中心到提供信息服务的s p 的路由。( 2 ) s p 的信息服务内容送到用 户手机归属的短信中心的路由。 由于手机用户、短信中心以及提供服务的s p 数量众多，地域分布广泛，不 可能存在一个短信网关可以直接连接所有的短信中心及s p ，为网内短信用户提 四川大学硕士学位论文 供服务：丽是存在若干短信网关，各自负责一部分地域范围内短信中心及s p 的 连接。这就要求短信网关之间存在着路由关系，使任短信用户可以寻找到任 s p 进行信息点播，而任一s p 可以将短信信息发送给任一用户。s p 与s p 所 连接的短信网关这路由信息没有明确的规律，且随着业务的开展，s p 的情况 变化很快，不可能所有的短信网关都维护这一路由表，而是由汇接网关维护这 路由表。 当短信网关接收到短信请求需发送给s p 时，如果该s p 不与本短信网关直 接相连，则短信网关将通过c m p p 协议向汇接网关发起路由查询，汇接网关将 以c m p p 协议进行应答，将前转短信网关地址发结该短信网关。该短信网关通 过这一过程查询到路由后，将短信请求发给前转短信网关，再由前转短信网关 转发给相连接的s p 。这样可以做到信息最多经一次转发到达s p 。 用户号码与用户归属地的路由表，用于发送短信给用户，其内容为用户号 段与所对应的短信中心地址或前转短信网关地址，其中用户号段与前转短信网 关地址的对应路由表由汇接网关维护。 当短信网关接到s p 的短信发送请求时，若用户归属的短信中心不与本短信 网关直接连接，则短信网关将通过c m p p 协议向汇接网关发起路由查询，汇接 网关将以c m p p 协议进行应答，将前转短信网关地址发给该短信网关。该短信 网关通过这个过程查询到路由后，将请求发给前转短信网关，再由前转短信网 关转发给相连接的短信中心，可做到信息最多经一次转发到达用户。 9 四川大学硕士学位论文 3 系统构架 3 1 系统结构 3 1 1 系统网络拓扑 系统的数据及控制信息是以g s m s m s 为载体的，所以系统用户的移动终 端必须能够支持g s m 网络通信，并且支持s m s 业务。系统网络拓扑结构如3 1 所示。 图3 1 系统网络拓扑结构 1 0 四川大学颈士学位论文 系统小区管理中心接入指定的s p ，同时s p 通过i i l t c m c t 与i s m g 互联网短 信网关相连，最后i s m g 与s m s c 短消息服务中心连接。这样就形成了m s 到 系统小区管理中心的信息通路。同时，系统小区管理中心以点对多点的方式与 多个用户终端相连接，以实现小区用户终端的集中式管理【捌。从系统结构上看， 小区管理中心担当了信息的处理、存储和转发的角色，所以是整个系统设计的 重点。小区管理中心的工作效率直接影响整个系统的运行。 系统网络结构划分有线和无线网络部分。无线部分是网络结构已经很成熟 的g s m 全球移动通信网络，我们不需要对起进行设计和修改，只需要系统用户 在g s m 移动网中注册一个号码，并且拥有一个支持g s m s m s 业务的移动终端 ( 例如移动电话) 【4 3 删。有线网络分为两个部分：小区子系统和i n t e r n e t 。i n t e m e t 网络不需要也不可能我们自行设计，我们只需要向位于i n t e m e t 中的支持 i s m g s m s 业务的s p 以小区管理中心的身份申请业务的开放即可。因此系统设 计的工作量可以集中到小区子系统的设计，以及小区子系统与s p 的通信上。 3 1 2 系统业务体系结构 系统中的数据信息如果以m s ( 移动站) 为参考，可分为m o 和m t 业务。 由m s 发起的业务称为m o 业务：而由用户终端或者小区管理中心发起的，到 达m s 的业务称为m t 业务。从系统的结构上可以看出，数据信息的传递实现 了无线到有线的跨接，通信网络不简单的是无线或者有线。i s m g ( i n t e m e t s h o r t m e s s a g eg a t e w a y ) 实现了短消息在g s m 网络与i n t e m e t 之间的传递。 系统业务类型分为四类：1 家居安防业务；2 远程家电监控业务；3 紧急事 故报警、处理业务4 远程查表业务。 3 1 2 1 家居安防业务 顾名思义，就是家庭的安全防范。住宅小区必须保持良好的生活环境和社 会治安状况，随着科学技术的飞速发展，利用高科技手段来加强安全防范工作 已成为当前的必然趋势。通过在家内安装探测器及报警通信主机，对住家进行 四川大学硕士学位论文 困 图3 2 家居安防业务结 家居安防业务分为两个部分：入口防范和外部防范。入1 5 1 防范就是在住家入口 大门处安装门磁，对企图从大门非法入侵住家的事件发出报警。外部防范就是 在阳台采用幕帘式红外微波双鉴探测器，窗口采用玻璃破碎探测器，对企图从 阳台及窗户非法入侵住宅的事件发出报警。 3 1 2 2 远程家电监控业务 所谓远程家电监控就是指家庭中的家用电器设备，如音响、电视机、热水 器、空调器、洗衣机、微波炉以及照明设备等，通过集中化、遥控化和异地化 地远程控制调节实现对这些家用电器设备的状态进行监视、控制和调节( 1 i l 。 根据所监控对象和功能的不同，此业务可分为： 1 电器的开关控制； 2 红外遥控； 3 家电程序控制。 其中，电器开关控制的设备包括：电灯、电风扇、电暖气、电热水器等； 红外遥控的对象有：电视机、空调机、录像机等；家电程序控制可分为定时控 制、程序互控以及模拟控制等，其对象如微波炉、洗衣机等。 四川大学颂士学位论文 图3 3 远程家电测控业务结构 3 1 2 3紧急事故报警、处理业务 紧急事故报警、处理业务包括以下两个方面的内容：火灾检测报警；燃气 泄露报警。 火的利用是人类文明史上的一个具有划时代意义的里程碑，而火灾是人类 和自然界的社会现象。是一种发生频率较高的灾害。由于现代化的建筑物，包 括智能化的住宅小区，起家用电器设备和电器设备的种类和用量的大大增加， 内部陈设与装修材料大多又是易燃的，这无疑是火灾频繁增加的一个因素。其 次，现代化的高层建筑物一旦起火，火势猛，蔓延快，建筑物内部的管道竖井、 楼梯和电梯等如同一座座烟囱，拔火力强，使火势迅速扩散，这样处于高处的 人员及物资在火灾时疏散较为困难。除此之外，高层建筑物发生火灾时，其内 部通道往往被火切断，从外部扑救不如低层建筑物从外部扑火那么有效，扑救 工作主要靠建筑物内部的消防设施。由此可见，高层建筑物的火灾自动报警和 自动灭火系统是何等的重要【l 。 凡装有自动报警系统的建筑物，当火灾发生时，由于报警及时，火灾被消 灭在初期，从而大大减少了火灾的危害。火灾自动报警系统随时警惕火灾的发 生，是早期报警的有力手段，特别是高层建筑人员密集的公共场所。 同样的，燃气泄露报警系统可以有效及时的探测到煤气、天然气等燃气的 泄露，并可以自动向外报警。可以将燃气泄露事故所造成的危害有效的降低。 四川大学硕士学位论文 图3 4 紧急事故报警、处理业务结构 3 1 2 4 远程查表业务 随着我国国民经济和电力事业的迅速发展，绝大部分地区的用电已经没有 限制，一户一表制已经基本普及。但是随着住宅电表数量的增加，人工抄表的 工作量急增，另一方面，随着智能住宅小区的兴起，人们对居住环境的要求提 高了，舒适、方便成为人们关注的重点。 图3 5 远程查表业务结构 1 4 四川i 大学硕士学位论文 由于计算机管理系统数据存储容量大，检索、查询方便，可以节省大量的 人工，减少差错，提高工作效率，因此，无论是用户还是用电管理部门都迫切 地需要计算机管理的介入f 1 3 】。系统的业务体系结构如图3 6 所示： 1入口防范i 电器开关控制 火灾检测报水表 警、处理 红外遥控 电表 外部防范 煤气泄露报 家电程序控制 警、处理 气袁 家居安防业务远程家电监控业务 鬟壹雾故报警处 远程查衰业务 图3 6 系统业务体系结构 综上所述，根据系统业务的发起不同，可以分为m o ( m o b i l eo r i g i n a l ) 和 m t ( m o b i l et e r m i n a l ) 业务。其中，家居安防业务和紧急事故报警、处理业务 属于m t 业务，业务的发起者为小区用户终端，用户的移动终端作为业务数据 的接收端：远程家电监控业务和远程查表业务属于m o 业务，业务的发起者为 用户的移动终端，小区用户终端根据业务数据动作。 3 2g s m 网络与i n t e r n e t 的互联 g s m 网络与i n t e r n e t 的互联主要有三种方式【i ”。 一；s m s c 与s p 直接互联，协议采用s m p p 。 二：s m s c 通过i s m g 与s p 互联；s m s c 与i s m g 之间采用s m p p 协议， i s m g 与s p 之间采用c m p p 协议。比如移动通信公司的“移动梦网”短消息增 值平台采用的就是这种方式。 三：采用n o k i a 定义的s m s c 与外界的接口c i m d ( c o m p u t e ri n t e r f a c e m e s s a g ed i s t r i b u t i o n ) 使s m s c 与s p 互联。 其中第二种方式的“移动梦网”短消息增值平台使用最为广泛。由于这种 l s 四川大学硕士学位论文 增值平台已经存在，并且已经日趋成熟：所以本系统无需自行设计i s m g 与s p ： 只需要向现有的支持短消息增值服务的s p 申请业务就可以实现系统s m s 短消息 数据及控制信息从骼到s p 的传递。对于系统开发来说，从i s m g 到s m s c 以及 m s 的实现是透明的。如图3 7 所示： 图3 7 系统结构主要于架 囱 因此系统的重点就在于小区子系统的设计开发以及系统s m s 数据协议格式 的定义。 3 2 1 移动梦网 无线数据增值服务一直被移动通信业界权为活跃的业务增长点。尽管基于 g p r s 技术的w a p 业务还未普及，但手机商业短信市场高达2 0 0 的业务增长率还是 足以让人们对移动数据业务的应用充满信心【i “。在我国，随着移动互联网的到 来，短消息市场在摸索中呈现出蓬勃生机。移动数据业务渐渐成为运营商的重 要收入来源，移动互联网用户数大幅增长。面对潜力巨大的市场，中国移动实 施了“移动梦网”计划：就是既增加对高端数据业务的研究开发，又要巩固和挖 掘原有的商业短信市场田1 。 移动梦网( m o n t e m e t ) 是中国移动通信集团2 0 0 0 年1 1 月l o f 正式推出，并 于2 0 0 0 年1 2 月1 日开始实施的无线数据增值业务的全国统一品牌，m o n t e r n e t 是 m o b i l e i n t e m e t 的组合，其内涵为m o b i l ei n t e r a c t ，即为移动的互联网。基于移动 梦网的技术平台m i s c 所具备的声讯、w e b 、w a p 、s m s 和s t k 接入方式。提 1 6 四川丈学硕士学位论文 供客户以移动信息为服务内容的信息查询、点播、个性化定制和电子交易业务， 通过互联网、w a p 、短信息或各地移动公司营业网点注册后，即可使用移动梦 网提供的各项服务。 为实现向用户、向社会提供更有价值的服务这个最终目标，中国移动将走 出运营商的传统定格，向众多的内容应用服务提供商( s p ) 提供一个大舞台， 实现开放、公平的接入。中国移动将其短消息平台、w a p 平台和i s m g 平台进行 全面开放提供一个统一的网络支撑平台。而其中短消息系统平台将作为主要 的移动用户接人、服务系统，并在全国范围内建设四个全国性i n t e r a c t 短消息网 关( i s m g ) ，以实现各i s p i c p 与各短消息系统的互联，从网络连接上增强“一 点接入，全网服务”的能力。并升级和完善计费系统，争取向合作伙伴提供一 个全面服务的网络。并将积极关注g p r s 、3 g 的商用、努力提供一流的网络平台 和网络服务，给各合作伙伴充分施展才能创造出更大的空间。 中国移动还以客户聚集者的身份架起服务提供商( s p ) 与用户之间的桥梁。 移动梦网作为移动互联网业务的载体，使全球通用户可便捷使用互联网上各应 用内容服务提供商所提供的丰富信息资源和应用服务，如通过手机进行传递信 息图片、收发电子邮件、网上购物、服务咨询、获取实时股市信息等等，使人 们实现“无论何时何地，都若近在咫尺”的通信梦想。 目前移动梦网已经开通了“奥运快讯”、“全球通爱心卡”等等互联网业 务。中国移动将在此基础上扩建i s m g ，引入更多的s p ，为用户提供更加丰富的 业务和信息。其中各s p 和i s m g 的通信是通过中国移动自己制定的c m p p 协议来完 成的，i s m g 至各短消息服务中心( s m s c ) 的通信是通过s m p p 协议来完成的，各 地的移动用户在需要使用互联网业务时，都只需接入本地的短消息中心。短消 息中心找到所连的i s m g ，由i s m g 来寻找提供该信息或业务的s p 的地址，若该s p 连在其它的r s 粥上。则通过i s m g 之间的互联路由找到该s p 。反之一个s p 只需接 人到一个i s m g ，就可以为全网的移动用户提供服务。 1 7 四川大学硕士学位论文 图3 8“移动梦网”全国短消息增值平台 如新浪网站在北京的i s m g 接人后，石家庄某用户若要查问新浪网上的一则 新闻，则向石家庄的s p 发请求，石家庄的s p 将此请求传递给石家庄i s m g ，石家 庄1 s m g 查到新浪网站连在北京的i s m g ，通过这两个i s m g 之间的互联，从新浪 网站下载到新闻，经由北京i s m g - 石家庄i s m g 一石家庄s m s c 移动用户，实现 “一点接入，全网服务”的目的。 “移动梦网”全国短消息增值平台结构如图3 8 所示。 全国短消息增值平台为五层平面，最上面是信息源的提供者，如各s p ，分 别接人到各省大区的i s m g ；第二层是短消息网关平面，即各省大区i s m g 形 成的网关平面。i s m g 之间进行互联，实现一点s p 的短消息全网服务；第三层是 各地的短消息中心平面、由各地负责各种业务的短消息实体构成：第四层是短 消息的s s 7 信令网关接入平面，负责各个短消息的s s 7 信令接入；短消息平台通 过集中的s s 7 信令网关，用s s 7 信令通过p l m n 网以短消息的方式将信息发送给 移动用户l j ”。 在省业务区内有一个统一的用户接入网关，即大信令接入网关。用户所有 四川大学硕士学位论文 应用在这一接入点接入，用户短消息中心号码所指向的都是该接入点，以避免 用户使用不同业务要设多个短消息中心号码的繁琐。基于安全性可采用备份方 式。用户业务需求接入后，由信令接入网关根据业务分类进行分发、发送到不 同的业务处理短消息中心。各业务处理短消息中心对于需外界数据的短消息请 求，通过i s m g 统一前转。而i s m g 连接各i c p i s p s p ，将获得结果发送回短消息 中心。同时i s m g 连接w a p 应用平台实现短消息方式的w a p 承载，并可连接s c p 进一步提供短消息智能业务。 在“移动梦网”短消息增值平台上提供的业务有【2 1 埘】： 1 普通点对点短消息、信息点播类短消息，如航班、天气、股票等。目前 在网上已经有了大量的应用，并为运营者带来了良好的收益。 2 金融交易类短消息，如移动银行、证券交易，可以和提供点对点短消息 的短消息中心合设或分设实现；如上海开通的“移动银行”业务。 3 小区广播短消息，对连到小区广播短消息中心的b s c 所覆盖地区的移动用 户可以提供一般公共信息服务，如交通信息、天气预报、地区和全国新闻、体 育新闻、金融公告等：提供专用公共信息服务、如车辆导航信息、交通通行税 信息等提供广告服务、如提供本地饭店、电影院等信息、不仅极大地丰富了短 消息平台本身的功能，而且为运营商带来丰厚的利益回报。 4 手写短消息，提供个性化业务，显示e 时代强烈的亲和力。如中兴通讯的 手写短消息应用、通过在目的码中加入相关标示，在短消息中心增加解析系统 完成手写短消息与普通短消息的互通，还可以“原形重现”看到手写的短消息 内容。 以上短消息的网络结构更加完善了移动梦网的功能和作用。短消息平台在 这里得到了极大的扩充，不仅很好地将网上已有的设备和业务通过这个平台连 接了起来，为因特网各i c p i s p 提供了接人的平台，而且在这个平台上开发了更 多新的业务如小区广播短消息、手写短消息等业务，为移动业务的丰富和完善 提供了途径和内容。简洁清晰的网络结构、明确可靠的业务划分、方便的用户 接入、丰富的业务提供和可继续扩充的平台基础，能够适应网络的长期发展。 在网络技术进步和业务发展的道路上，能兼容g p b s 、3 g 技术，不需要设各的更 新，节省了投资。i s m g 还可进一步演化为二级结构方式，类似于现在p l m n 网 两级结构的t m s c 。由现存的四个全国级的i s m g 升级为级i s m g ，同时增加二 1 9 四川大学硕士学位论文 级i s m g a 一级i s m g 负责汇接全国级业务服务。而二级i s m g 负责接人地区级或 本地级业务。这种完善、强化的i s m g 结构可为移动互联网、以及未来3 g 网络的 电信网与互联网的联通提供强大、稳定的连接通道。为移动电子商务、移动个 人信息服务、移动数据等业务提供一个强大的连接平台和信息源泉。 综上所述， “移动梦网”短消息平台的利用为系统各种现有业务的实现提 供了很大的便利，并且为系统业务的提供商利益的回报提供了强有力的保证； 同时，系统以这种增值平台结构为基础来开发自定的业务，与通用的标准保持 了一致，为将来的业务扩展留下了很好的空间。 3 3 小区子系统 3 3 1 小区管理中心 小区管理中心由电平转换器、计算机管理系统、输出设各及电话机等组成。 电平转换器主要完成通讯方式的转换；计算机管理系统实现控制和数据存储， 并向用户提供可视化操作平台：大屏幕和打印机完成信息输出功能，可将诸如 报警号码、报警地点、警情发生时间、警情种类( 盗警、煤气泄露、火警、紧 急求救等) 、通讯线路状态和多表数据等信息显示或打印出来【2 】。总之，该部 分是整个网络的核心，其功能强大、结构简单、操作方便，具有很好的人机界 面。其结构如图3 9 所示： 图3 9 小区管理中心结构 2 0 四川大学硕士学位论文 3 3 2 小区管理中心的i n t e m e t 接入 小区管理中心的主要任务是对来自小区和来自i n t e m e t 的信息进行综合、处 理。并将其保存于小区管理系统的综合数据库中：以实现信息的共享，以及信 息和功能的集成f 3 耵。小区管理中心是小区子系统的“门户”。来自小区子系统外 和发往小区子系统外的信息首先都需经过小区管理中心的综合、处理，然后再 传输 3