（计算机系统结构专业论文）基于ussd和sms的信息服务平台的研究与实现.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 随着网络技术和通信技术的进步，短消息业务得到了迅速发展，特别是服务提供商 的运作使其也不断深入到多个领域，包括办公、银行、金融等。但是，短消息业务本身 有着不可避免的缺点，特别是在一些实时性较强的业务中更为突出a 因此，移动运营商 推出了一项新的数据业务，即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 ed a t a ) 。这项新 的技术弥补了s m s 的一些不足之处，因而备受关注。为此，我们考虑设计基于u s s d 和 s m s 的信息平台，以充分发挥二者的优点。 本文首先介绍了g s m 的基本原理、g s 5 l ，的一些特点以及第三代通讯技术的发展情况。 然后介绍s m s 的相关技术，主要包括：s m s 的原理、s m s 的系统构架以及s m s 的工作流 程，同时分析其使用的相关协议和其优缺点。接下来的章节介绍了u s s d 技术的基本原 理以及其与s m s 相比的优缺点。进而提出结合u s s d 和s m s 的信息平台的设计。 然后，介绍平台的设计与实现。也是本文的重点，主要包括平台的详细设计、系统 框架和工作流程等。并且，在本章的后面列出了几个u s s d 、s m s 的几个典型应用和分析， 包括：u s s d 对s m s 的支持、u s s d 和s m s 对i m 、w e b 的支持以及u s s d 、s m s 对m m s 的支 持等，在这些系统中，u s s d 、s b l s 的优点得到了充分的发挥。 接下来介绍一些本平台程序设计中广泛使用的技术，主要包括：多线程技术、s o c k e t 编程技术和存储过程技术。 关键字：u s s d ；s m s ；g s m ；c m p p ；s m p p ；服务提供 浙江大学硕士学位论文 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 ft h en e t w o r kt e c h n o l o g ya n dm 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 y , t h es h o r tm e s s a g es e r v i c eh a sb e e nu s e di nm a n yd o m a i n s ，s u c ha sm o b i l eo f f i c e ， b a n k ，f i n a n c ea n ds oo n b u t ，t h es m s ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) h a ss o m ed i s a d v a n t a g e s ，a n di n s o m er e a l t i m es e r v i c ei td o e sn o tw o r kw e l l s ot e l e c o m m u n i c a t i o ns e r v i c ep r o v i d e r sb r i n g o u tt h eu s s d u s s d sf u l ln a m ei st h eu 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 ed a t a ，a n du s s d i sf a v o r e db yt h et e l e c o m m u n i c a t i o n s e r v i c ep r o v i d e r sb e c a u s eo fi t sa d v a n t a g e s i nt h i s d o c u m e n t ，w ei n t r o d u c et h ei n f o r m a t i o ns e r v i c ep l a t f o r mb a s e do nb o t hu s s da n ds m s i n t h ep l a t f o r mw ew i l lm a k ef u l lu s eo ft h ea d v a n t a g e so fu s s da n ds m s f i r s t l yw ei n t r o d u c et h ep r i n c i p l eo fg s m ，t h es p e c i a l i t yo fg s m a n dt h et e c h n o l o g yo f 3 gi nt h eh e a do ft h ep a p e r t h e nt h et e c h n o l o g yo fs m si sf o l l o w e d ，a n di ti n c l u d e d p r i n c i p l eo fs m s ，t h ef r a m ea n dt h ew o r k f l o wo fs m s i nt h es a m et i m es o m ep r o t o c o l s a s s o c i a t e dw i t hs m sa l ei n t r o d u c e d ：a n dt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fs m si st h e o t h e rc o n t e n to ft h i sc h a p t e r t h ef o l l o w i n gc h a p t e rw ei n t r o d u c et h ep r i n c i p l eo fu s s da n d t h ea d v a n t a g eo fu s s d s e c o n d l yw ed i s c u s sd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no ft h ei n f o r m a t i o ns e r v i c ep l a t f o r m ，a n d t h i sp a r ti st h ee m p h a s i so ft h ed o c u m e n t i tc o n s i s t so ft h ed e s i g na n df r a m eo ft h es y s t e m a n dt h ew o r k f l o wo ft h ep l a t f o r m ht h el a t t e ro ft h ec h a p t e r , w ei n t r o d u c es o m ea p p l i c a t i o n s i nt h e s e a p p l i c a t i o n s ：b o t hu s s da n ds m sa r eu t i l i z e d a n di n t h e s ea p l i c a t i o n st h e a d v a n t a g e so fu s s da n ds m s c a l lb ep e r f o r m e da d e q u a t e l y f i n a l l y , w ei n t r o d u c es o m ep r o g r a mt e c h n o l o g yi n c l u d i n gm u l t i t h r e a d ，s o c k e ta n d s t o r e dp r o c e d u r e ，e t c k e y w o r d s ：u s s d ；s m s ；g s m ；c m p p ；s m p p ；s e r v i c ep r o v i d e r 浙江大学硕士学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 近年来，移动通讯得到了迅速的发展，移动通讯从技术上也跨越了从模拟通信向数 字化通信发展的过程。随着网络的不断发展，移动数据业务的已经深入到多个领域。特 别是短信的出现，更是将数据业务带入新的时代。短信业务也是目前最流行、最普及的 数据业务，为移动运营商带来了巨大的利益，据调查目前中国g s m 运营商很大一部分收 入来源都来自于短信服务。随着市场的需要，各大移动运营商之间也实现了短信互通， 诸如中国移动、联通和电信短消息的互通，更是方便了广大用户的使用。 短消息具有很多优点，首先是使用方便，用户操作方便。而且大部分的手机都支持 短消息业务。同时价格低廉，就中国移动用户来说。每发送一条消息只需0 1 元钱。因 而，短消息的普及率相当高，而且数量十分庞大，特别是服务提供商的加入，更是使得 短消息业务得到巨大的发展。市场前景也十分看好。 同时，短消息业务也有种不可避免的缺点。短信息采用在短消息中心存储转发的方 式进行工作。在这种方式中，所有的短消息都必须在s m s c 进行排队等候，并按照一定 的策略转发消息，这导致无法保证用户请求或者信息的实时性。另外，对于服务提供商 提供的一些比较复杂的业务，用户不得不进行多次连接转发消息进行请求，使褥s m s 业务的使用效率非常低。并且，用户每次发送请求指令时都必须输入相应的指令代码。 也不便用户的使用。 而u s s d 业务的出现，正好弥补了s m s 的这些缺陷，u s s d 业务的全称是u n s t r u c t u r e d s u p p l e m e n t a r ys e r v i c ed a t a ，即非结构化补充数据业务，是一种基于g s m ( g l o b a ls y s t e m f o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 移动通信网络的新型交互式会话数据业务，类似于g s m 短消 息业务( s t 4 s ) ，但与短消息相比u s s d 具有一个非常重要的特性是面向会话，即在u s s d 业务发生过程中在物理承载层一直保持信道的连接，提供透明通道。在这种方式下，用 户和服务提供商之间可以进行一系列的交互，而不必象短消息业务那样，每发送一条消 息需要重新进行连接，这样减少了系统的开销。另外，进行u s s d 请求时用户不必象s m s 那样输入烦琐的指令，用户可以事先将相关业务的命令字串( 如：1 3 9 6 6 4 1 # ) 保存在 自己的手机上，在进行业务请求时，只需播打相应的命令字串即可。 浙江大学硕士学位论文 但是，u s s d 也有着自己不可避免的缺点，最主要的是u s s d 业务传输的消息不能在 手机用户终端进行保存，请求结束后信息即消失。另外，u s s d 不能之间进行点对点的 业务会话，u s s d 业务要进行点对点的会话，系统必须提供额外的应用进行支持，而且 使用不是特别方便，因为一个手机用户同时只能和一个u s s d 应用建立会话，不能同时 建立多个会话。 为此，我们考虑将u s s d 、s m s 两种业务相结合，发挥各自的优点，协同工作。建立 基于两种技术的信息平台。在这个平台中，充分发挥u s s d 和s m s 这两种技术各自的优 势，二者相互支持，为应用系统提供了很好的服务效率。为用户提供更好的信息服务。 1 2 论文的组织结构 本文主要围绕基于u s s d 和s m s 技术的信息服务平台的原理、设计与实现进行介 绍。结合u s s d 和s m s 两种技术，为服务提供商和用户提供一个很好的信息平台，用 于办公、股票、证券等领域，充分发挥信息平台的作用，为用户提供高效、快速的服务。 本文各章的安排如下： 第一章绪论。主要介绍移动数据业务特别是s m s 的发展情况，以及s m s 自身的特 点，同时引出u s s d 技术。另外还阐述了本文的研究工作。 第二章对g s m 原理进行简单的介绍 第三章对s m s 技术进行详细的介绍，同时分析其工作流程、使用的协议等。 第四章对u s s d 技术进行详细的介绍，同时将u s s d 与s m s 进行对比，引出基于u s s d 和s m s 相互支持的系统服务。 第五章对基于u s s d s m s 的信息支持平台的设计与实现作详细的介绍，同时对几种 常见的应用进行分析和介绍。 第六章对本系统程序设计中使用的主要技术进行介绍。主要包括多线程编程技术、 存储过程技术以及s o c k e t 编程技术。 第七章是对本系统的一些总结和今后工作的展望。 浙江大学硕士学位论文 2 1g s m 概述 第二章g s m 基本原理 移动通信指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通信。2 0 年代开始在 军事及某些特殊领域使用，4 0 年代才逐步向民用扩展，直到近十多年移动通信才得到蓬 勃发展。同时，移动通讯从技术上也跨越了从模拟通信向数字化通信发展的过程。目前 比较成熟的数字移动通信制式主要有泛欧的g s m 系统、美国的a d c 以及日本的j d c ( 现成 p d c ) 等【1 】f 2 j 。其中g s m 的发展最引入注目，其发展历程大致经过了如下几个阶段： 1 9 8 2 年欧洲邮电行政大会c e p t 设立了移动通信特另j j d , 组& p g s m 以开发第二代移动 通信系统为目标。 1 9 8 6 年在巴黎对欧洲各国经大量研究和实验后所提出的八个建议系统进行现场试 验。 1 9 8 7 年g s m 成员国经现场测试和论证比较就数字系统采用窄带时分多址t d m a 规则脉 冲激励长期预测( 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。 1 9 8 8 年十，l 个欧洲国家达成g s m 谅解备忘录( m o u ) 。 1 9 8 9 年g s m 标准生效。 1 9 9 1 年g s m 系统正式在欧洲问世网路开通运行移动通信跨入第二代。 目前，世界上已经有一百多个运营商在使用g s m 系统，目前中国移动通讯公司也采 用g s m 。g s m 全球贸易组织( g s m a ) 发布消息称，截止n 2 0 0 5 年底，全球g s m 用户己经达到 1 0 多亿。并且在所有g s m 运营商中，中国移动目前的客户数超过2 5 亿，成为世界上客户 规模、网络容量最大的移动通信运营商。g s m 蜂窝移动通信系统是完全按照欧洲通信标 准化委员会( e t s d 制定的g s m 规范研制而成的，它是一种典型的开放式结构，具有以下主 要特点： ( 1 ) g s m 系统由几个分系统组成，各分系统之间都有定义明确且详细的标准化接口 方案，以保证任何厂商提供的g s m 系统设备可以互联。同时，g s m 系统与其它各种公众通 信网之间也都定义了标准的接口规范，使g s m 系统可以与各种公用网实现互联互通。 ( 2 ) g s j l 5 系统除了可以开放基本的话音业务外，还可以开放各种承载业务、补充业 3 浙江大学硕士学位论文 务以及与i s d n 相关的各种业务。 ( 3 ) g s m 系统采用f d m a t d m a 及跳频的复用方式，同时具有灵活方便的组网结构，可 满足用户的不同容量需求。 ( 4 ) g g m 系统具有鉴权和加密功能，确保用户和网络的安全。 ( 5 ) 抗干扰能力较强，系统的通信质量较高。 2 2g s m 系统结构 g s m 网络的典型结构如图2 1 所示 0 s s 攮作支持子系统 口l c 网络管理中心 p c s 用户识荆卡个人化中心 y l r 来访用户位置寄存器 e i r 移动设备识别寄存器 p 蜊公用数据网 b s s 基站子系统 n p p s 数据盾处理系统 0 配操作维护中心 t t l r 归属用户位置寄存器 b s c 基站控镧器 p s 饼公用电话弼 n s s 同路子系统 s e 托安全性管理中心 船c 移动业务交换中心 m s 移动台 b t s 基站收襞信台 i s d n 综合业务数字网 图2 1g s m 网络结构图 如图2 1 所示一个g s m 系统可由三个子系统组成：即操作支持予系统( o s s ) ，基站子系 统( b s s ) 和网路子系统( n s s ) 。其中，基站子系统b s s 是g s m 系统中与无线蜂窝系统关系最 直接的基本组成部分，它通过无线接口直接与移动台相连，负责无线发送接收和无线资 源的管理。网路子系统n s s 是整个系统的核心，它对g s m 移动用户之间及移动用户与其它 通信网用户之间通信的交换连接进行管理。主要负责完成呼叫处理、通信管理、移动管 理、部分无线资源管理、安全性管理、用户数据和设备管理、计费记录处理、公共信道、 信令处理和本地运行维护等。 b s s 与n s s 相连，实现移动用户间或移动用户与固定网络用户之间的通信连接，传送 系统信息和用户信息等；当然，也要与操作支持子系统0 s s 之间实现互通。 4 卣 浙江大学硕士学位论文 下面对与移动数据业务关系较为紧密的各子系统进行简单的介绍： 移动台( m s ) 移动台是用户直接使用的完成移动通信的设备。对于数字移动通信来讲己经从一定 程度上具备了个人化的特点，即具有用户私人信息的s i m 卡和通信的物理实现设备的分 离。s i m 卡上包含所有与用户有关的无线接口一侧的信息，也含有鉴权和加密实现的信 息。而物理设备可以是手持机、车载机或是由移动终端直接与终端设备相连而构成。 基站子系统( b s s ) ： 1 ) 基站控制器( b s c ) ：主要有无线接口管理、无线参数及无线资源管理、小区切换、 支持呼叫控制等功能。 2 ) 基站发信台( b t s ) ：受控于基站控制器( b s c ) ，属于基站子系统( b s s ) 的无线部分， 服务于某小区的无线收发信设备，实现b t s 与移动台( m s ) 空中接口的功能。 网络子系统( n s s ) ： 1 ) 移动业务交换中心( m s c ) ：m s c 是整个网络的核心，完成或参与网络子系统( n s s ) 的全部功能，协调与控制整个g s m 网络中b s s o s s 的各个功能实体。支持一系列业务一 电信业务承载业务和补充业务、支持位置登记越区切换和自动漫游等其它网路功能。 2 ) 访问用户位置寄存器( v l r ) ：访问用户位置寄存器( v l r ) 是服务于其控制区域内移 动用户的，存储着进入其控制区域内己登记的移动用户相关信息，为己登记的移动用户 提供建立呼叫接续的必要条件。当某用户进入v l r 控制区后，此v l r 将由该移动用户的归 属用户位置寄存器( h l r ) 获取并存储必要数据。而一旦此用户离开后，将取消v l r 中此用 户的数据。 3 ) 归属用户位置寄存器( h l r ) ：相对于v l r ，归属用户位置寄存器( h l r ) 是一个静态数 据库。当然，也存储部分漫游移动用户所在m s c 区域的有关动态数据，包括用户识别号 码、访问能力、用户类别和补充业务等数据，由它控制整个移动交换区域乃至整个p l m n 操作支持子系统( o s s ) ： 主要包括网络管理中心( n m c ) ，安全性管理中心( s e m c ) ，集中计费管理的数据后处 理系统( d p p s ) 、用户识别卡个人化管理中心( p c s ) 等。 浙江大学硕士学位论文 2 33 g 简介 篇三代移动通信系统最早由国际电信联盟( i t u ) 1 9 8 5 年提出，考虑到浚系统将于 2 0 0 0 年左右进入商用市场，工作的频段在2 0 0 0 m h z ，且最高业务速率为2 0 0 0 k b p a ，故 于1 9 9 6 年正式更名为i m t - 2 0 0 0 ( i n t e r n a t i o n a lm o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o n 2 0 0 0 ) 。1 9 9 9 年l o 月下旬在芬兰首都赫尔辛基举行的国际电信联盟第三代移动通信标准会议中，正 式通过了世人关注的第三代移动通信系统“i g r 一2 0 0 0 ”的建议。标志着国际电信联盟知 道第三代移动通信系统无线技术规范工作基本完成，新代移动通信系统正式进入实质 性的开发和应用阶段。 第三代移动通信是移动通信发展的一大里程碑，他具有如下特点： 第三代移动通信系统( 简称3 g ) 是一种能提供多种类型、高质量的多媒体业务，能 实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任 何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统。 - 第三代移动通信系统全球统一频段、统。标准，垒球无缝覆盖。便于管理和接入。 - 高效的频谱效率，更低的建设成本。 高服务质量，高保密性能。 易于系统演进过渡。 提供多媒体业务，速率最高2 m b s 。 第三代移动通信系统能提供更高的带宽，车速环境：1 4 4 k b s ；步行环境：3 8 4 k b s ； 室内环境：2 硎b s 。 随着3 g 标准的日益成熟，国内外各大移动设备制造商也纷纷投入巨资研究自己的 产品。同时也出现了几种不同的移动通信传输技术，如w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 和我国拥有自 主知识产权的t d - s c d m 等。其中w c d 地e 由欧洲标准化组织3 g p p 所制定。w c d 4 a 受全球 标准恍组织、设备制造商、器件供应商、运营商的广泛支持，成为禾来3 g 的主流体制。 c d w , 2 0 0 0 体制是基于i s - 9 5 的标准基础上提出的3 g 标准，目前其标准化工作由3 g p p 2 来完成。t d s c i ) t “a 标准由中国无线通信标准组织c w t s 提出，目前已经融合到了3 g p p 关于w c d m a - t d d 的相关规范中。 下面就这几种主流技术作简单的介绍： 下面就这几种主流技术作简单的介绍： 6 浙江大学硕士学位论文 2 。3 1w c d i v i a w c d m a 标准主要是有欧洲e t s i 提成( 尤其是爱立信公司主推) ，w c d m a 系统的核心 网络是基于g s m - m a p 的，同时通过网络扩展方式提供在基于a n s i - - 4 1 的核心网上运行 的能力。系统支持宽带业务，可有效支持电路交换业务( 如p s t n 、i s d n 网) 、分组交换 业务( 如i p 网) 。灵活的无线协议可在一个载波内同时对同一用户支持话音、数掘和多 媒体业务。通过透明或者非透明传输块来支持实时、非实时业务。业务质量可通过如延 迟、误比特率、误帧率等来调整。其技术特点如下： 核心网络基于g s m g p r s 网络的演进，保持与g s m g p r s 网络的兼容性。 核心网络可基于t d m 、a t m 和i p 技术，并向全i p 的网络机构演进。 核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。 u t r a n 基于a t m 技术，统一处理语音和分组业务，并向i p 方向法发展。 m a p 技术和g p r s 隧道技术事w c d m a 体制移动性管理机制的核心。 2 3 2c d i a 2 0 0 0 c d m a 是由美国t i at r 4 5 5 向i t u 提出的r t t 方案，其核心是由l u c e n t 、m o t o r o l a 、 n o r t e l 和q u a n l e o m l l n 联合提出的w i d e b a n dc d m a o n e 技术。，c d m a 2 0 0 0 的一个主要的特点 是与现有的t i a e i a 一9 5 一b 标准向后兼容，并可与i s 一9 5 b 系统的频段共享或重叠，这样 就使得c d m a 2 0 0 0 系统可从i s 一9 5 b 系统的基础商平滑地过渡、发展，保护已有的投资。 另外，c d m a 2 0 0 0 也能有效地支持现存的i s 一6 3 4 a 标准。c d m a 2 0 0 0 的核心网络是基于 a n s i 一4 1 ，同时通过网络扩展方式提供在基于g s m w a p 的核心网上运行的能力。其技术 特点如下： 电路域：继承2 gi s 9 5c d m a 网络，引入以w i n 为基本框架的业务平台。 1 分组域：基于m o b il ei p 技术的分组网络。 无线接入网：以a t m 交换机为平台，提供丰富的适配层接口。 空中接口：c d m a 2 0 0 0 兼容i s 9 5 。 2 3 3t d s c d m a t d s c d m a 是由原邮电部科学技术研究所( c a t t ) 向i t u 提交的具有我国自主知识产 7 浙江大学硕士学位论文 权的r t t 方案，该方案将当今国际领先技术智能天线、同步c d m a 和软件无线电等技术 融于其中，具有较高的频谱利用率、较低的成本和较大的灵活性，具有较强的竞争力。 与前两者相比，其主要区别在于双工方式采用t d d ，理论上适用于慢速移动和较小覆盖 范围的环境，在支持非对成业务是，具有较好的适应性。目前，该方案已经得到很好的 改进，可以支持快速移动。t d s c d 淞技术特点如下： 核心网络基于g s m g p r s 网络的演进，保持域g s m g p r s 网络的兼容性。 核心网络可基于t d m 、a t m 和i p 技术，并向全i p 的网络结构演进。 核心网络逻辑上分为电路域和分组域两部分，分别完成电路型业务和分组型业务。 u t r a n 基于a t m 技术，统处理语音和分组业务，并向i p 方向发展。 m a p 技术和g p r s 隧道技术事w c d p d t 体制移动性管理机制的核心。 浙江大学硕士学位论文 3 1s m s 简介 第三章s m s 技术原理 s m s t q p l 是g s m 网络的种数据业务，是g s m 系统中提供的- - 十g s m 手机之间以及短消 息实体之间通过业务中心进行文字信息收发的方式。其最早于1 9 9 1 年出现于欧洲，其功 能主要局限于移动电话之间收发由字母和数字组成的简短信息。虽然设计和制定短消息 标准的初衷仅仅是收发简短的文字信息，只要充分利用短消息通信协议，再结合计算机 网络以及数据库技术，它仍然很适合于某些数据量不大的无线分布式应用系统。 s m s 同语音传输及传真一样同为g s m 数字蜂窝移动通讯网络提供的主要电信业务。 s m s 采用专门的控制信道传送，不占用普通语音信道，与语音通道相对独立，在移动终 端通话时依然可以传送。 s m s 系统还允许外部短消息实体通过s m p p 协议与s i s c 进行通讯。目前使用得最多的 短消息协议是点对点短消息协j , g ( s h o r tm e s s a g ep e e rt op e e rp r o t o c o l ，s m p p ) 5 1 ，s m p p 是 一个开放的工业标准，现由s m p p 开发论坛制定和维护。该协议主要规定了短消息服务中 心( s h o r t m e s s a g es e r v i c e c e n t e r ，s m s c ) 和短消息实体( s h o r t m e s s a g e e n t i t y ，s m e ) 或 外部短消息实体( 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 ) 之间的通信接口。 s m s 采用存储转发的方式，发送端和接收端并不建立直接的连接，而是通过互联网 短信网关( i s m g ) 进行存储和转发。当接收端用户关机或者不在服务区内的时候，i s m g 将会暂时保存该消息，如果接收端用户在规定时间( 通常为2 4 小时) 内重新处于工作状 态，i s m g 就会立即发送短消息给接收端用户，否则，i s m g 就将该消息从系统中删除。短 消息发送的过程中，每一步的接收端都会向它的发送端发送确认信号，当短消息最终成 功发送到接收端时会向短消息的发送端发送一个确认信号，因此s m s 具有较高的可靠 性。图3 1 是s m s 系统网络图。 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8 0 个汉字的短消息。 在所有基于短消息的应用系统中，s m s c 与s m e 或e s m e 之间的通信都是整个系统的关 键所在。所示的是短消息收发的一种典型架构。其中，s m e 通过t c p i p 或x 2 5 等网络 9 浙江大学硕士学位论文 通信协议，依据s m p p 协议与s m s c 进行连接。s m s c 主要由3 部分组成：s m e 接口负责与s 舱 进行通信；s m e 处理内核主要负责对短消息按照队列的方式进行存储转发控制并负责处 理可能发生的错误；短消息数据库主要用于存储尚未发送的短消息；短消息收发接口主 要负责处理短消息的源地址和目的地址的解析。在这种架构下，通常无法控制或改变 s m s c 以及无线网络部分的设最和处理过程。因此，在实际的应用中，通过s m p p 协议收发 定制的短消息就成为基于短消息的应用系统的主要任务。 图3 1u s s d 以及s m s 系统网络图 l o 浙江大学硕士学位论文 3 2s m s 的基本网络结构 s m s 业务系统网络结构的主要部分如图3 2 所示。当作为移动主叫的短消息要发送 时，$ m s c 将该消息先发送至s m s c g m s c ，s m s c g m s c 查询h l r 获得路由信息，将该消息 发送至相应的m s c ，再由m s c 将其发送到指定的移动台。如果手机是漫游状态中要访问 p l m n ，则将短消息发送到相应s m s i w m s c 。 图3 2s m s 网络结构图 s m s c 通过在s m s d e l i v e r 的t p s c t s ( 业务中心时间戳) 域上加盖一个时间戳来唯一 区别每条短消息，其精确度可以到秒，以确保当有两条或更多的短消息同时到达时，他 们的时间戳却不相同。移动台应可以发送接收一个s m - t p d u ，并返回一个成功接收的指 示，而且能够在s i m 卡存储空间末满时通知网络，而当存储空间己满时预先通知网络拒 绝再接收短消息。下面就业务系统中各个部分的功能进行介绍。 ( 1 ) s c 功能：s c 能向一个m s 递交短消息直到报告已经接收或有效期已过；从p l , n 接 收报告；从m s 接收短消息；就先前接收的短消息向p l m 、f 返回一个报告。 ( 2 ) m s 功能：m s 具有如下功能：向s c 提交一个短消息t p d u ，直到报告到达或时间超 过：从s c 接收短消息t p d u ；就先前接收的短消息向网络返回一个发送报告：从网络接收报 告：通知网络存储器现在有能力接收一个或多个短消息：当一个先前由m s 发往相同目的 地地址的短消息被另一个短消息置换时通知s c 。 ( 3 ) s m s c 功能：当从m s 接收短消息t p d u 时，m s c 负责以下操作：短消息t p d u 的接收， 从v l r 获取m s 的吣i s d n 或出错信息：在向m s 的故障报告里返回适当的错误信息( 如果v l r 指示有错误) ，检查t p - d u 参数( 如果v l r 指示无错) ：在向m s 的故障报告里返回适当的错误 信息( 如果参数不正确) ：检查目的地地址( 如果参数没有错误) ：向s m s i 州s c 转发短消息 t p d u ：s m s c 向m s 继续发报告( 当从s m s 1 w m s c 接收到短消息报告时) 。 l l 浙江大学硕士学位论文 ( 4 ) s i s c g m s c 功能：当从s c 接收短消，龟, t p d u ，s m s g m s c 负责以下操作：短消息t p d u 的接收：参数检查：在错误报告中返回适当的错误信息给s c ( 如果参数有错) ：询f 司h l r ，找 回路由信息或错误信息( 如果参数中没找到错误) ：用从h l r 处获得的路由信息将短消息 t p d u 转送到s m s c 。( 如果h l r 没有指示任何错误) ：通叫l r 成功发送或当从s m s c 收到错误 的报告时通圭n h l r ，并告诉其原因。 ( 5 ) s m s i w m s c 功能：当从s m s c 接收多j t p d u 时，s m s i w m s c 负责以下操作：短消息丁p d u 的接收：当需要时和s c 建立连接：传送短消息t p d u 至i j s c ( 当s c 的地址有效) ：当从s c 接收到 有关传送短消息t p d u 的报告时，s m s i w i s c 负责继续把该报告传向s m s c 当在期望时间以 前没有从s c 接收到有关传送短消。息t p d u 的报告或s c 地址无效时，s m s i w m s c 负责以下操 作：在故障报告里向s m s c 返回适当的错误信息，定时器的值依赖于s c 和s m s i w m s c 之间的 协议。 ( 6 ) s g s n 功能：当从s m s c - g m s c 接收短消息t p d u 时，s g s n 执行下列操作，接收短 消息转移协议数据单元t p d u ：如果s g s n 监测到错误，则通过错误报告把相应的错误信 息送还给s m s g m s c ：如果s g s n 没有监测到错误，将传送短消息到m s ：当收到来自m s 的 消息确认信息，使用递交报告传送递交确认到s m s c g m s c ：当收到一条传送给m s 的短消 息失败报告时，将使用故障报告把相应的错误信息送回给s m s c g m s c 。 3 3s m s 短消息传递过程 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。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 用户循环发送一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。 对于点对点的短消息业务又包括两个基本的服务，即按照短消息的传输分为移动发 起( m o ) 和移动终止( m t ) 两个独立的过程。其具体流程将在后面的章节进行介绍。 浙江大学硕士学位论文 3 4s m s 相关协议 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f t c p ：t r a n s m i s s i o n c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) 。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 t m e s s a g e p e e r t 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， 协议结构和内容与s m p p 稍有差别。因此，本章将对s m p p 进行余绍，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。 3 4 is m p p 协议 1 s m p p 简介 s m p p ，即短信点对点协议( s h o r tm e s s a g ep e e rt op e e rp r o t o c 0 1 ) 吲，该协议是一种开放 的、工业化的接口协议，实现了移动网络的外部短消息实体( e s m s ) 与短信中心( s m s c ) 之间的通信接口。所谓短信中心是指如短信服务中一o ( 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 e r ) 、g s m 非结构化补充业务数据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 ed a t a ) 服 务器或者其他的消息中心等。而s m s 应用系统是指如w a p 代理服务器、e m a i l 网关或者其 他消息网关等。 s m p p 协议基于t c p i p 或者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： ( 1 ) e s m e 署d 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 ) 。 ( 2 ) 在s m p p 操作期间，e s m e 应用和s m s c 可以交换的数据。 2 s m p p 协议网络层连接： s m s c 和e s m e 之间的底层接口既可以基于t c p i p 网络连接也可以基于x 2 5 网络连接。 s m p p 仅仅是一个基于t c p i p 或x 2 5 网络连接的应用层协议。他不提供传输功能，而假定 下层的网络连接包括数据报文的编码、滑动窗口、流量控制以及差错处理的可靠点到点 数据传输。因此，在s m p p 层，e s m e 和s m s c 把下层的网络连接当作一个可靠的传输，它只 浙江大学硕士学位论文 管理s m p pp d u 的传输和接收。如果需要，网络层的发送实体将s m p pp d u 分割成便于在网 络上传输的分组包，这样，网络层的接收实体在向s m p p 层传递整个s m p pp d u i g 需要重组 分组包。s m s c 并d e s m e 之间的传输接口模型如图3 3 所示。 图3 3s m s c 和e s 娅之间的接g l 模型 3 s m p p 协议消息： 根据消息的流向不同，s m p p 协议消息包括两类，即：从e s m e 到s m s c 的消息和从 s m s c 到e s m e 的消息等1 。 1 ) 从e s m e 到s m s c 的消息类型及描述： b i n d _ r e c e i v e r ：e s m e 要求以接收者身份连接到s m s c 。 b i n d _ t r a n s m i t t e r ：e s m e 要求以发送者身份连接到s m s c 。 u n b i n d ：e s m e 要求断开连接到s m s c 。 s u b m i t _ s i n ：e s m e 提交短消息到s m s c ，以便s m s c 下发此短消息到指定的移 动台。 d e l i v e r _ s m _ r e s pd e l i v e r _ s i n 的响应。 q u e r y _ s i n ：e s m e 查询以前所提交的短消息的状态 c a n c e ls m ：e s m e 要求取消以前所提交的某条短消息。 r e p i a c e _ s m ：e s m e 要求替换以前所提交的某条短消息。 e n q u i r e _ l i n k ：询问与s m s c 的连接情况。 g e n e n c _ n a k ：表示消息头有错误的响应。 1 4 浙江大学硕士学位论文 r e p l a c es me x ：e s m e 要求替换以前所提交的某条短消息的扩展命令，它比 r e p l a c es m 增加了数据编码格式字段。 a d ds u b ：增加用户。 d e ls u b ：删除用户。 r o o ds u b ：修改用户。 e n q u i r e：查询用户的信息。sub 2 ) 从s m s c 到e s m e 的消息及描述： b i n d r e c e i v e rr e s p ：b i n dr e c e i v e r 的响应，s t a t u s 表示连接成功与否。 b i n dt r a n s m i t t e rr e s p ：b i n dt r a n s m i t t e r 的响应，s t a t u s 表示连接成功与否。 u n b i n d3 e s p ：u n b i n d 的响应，s t a t u s 表示断开连接成功与否。 s u b m i ts mr e s d ：s u b m i ts m 的响应，s t a t u s 表明提交短消息是否成功。 d e l i v e rs i l l ：s m s c 下发短消息到e s i d e 。 q u e r y _ s m _ r e s p ：q u e r ys m 的响应，s t a t u s 表明此次询问是否成功，其它内容返回 查询到的短消息信息。 c a n c e l _ s m _ r e s p ：c a n c e l _ s m 的响应。s t a t u s 表明取消短消息是否成功。 r e p l a c e _ s m _ r e s p ：r e