（水利水电工程专业论文）电厂移动通信短消息自动报警系统的研究.pdf

摘要 本论文阐述了一种通过应用面向对象语言编程实现传送电厂报 警信息的全新方法，并特别对其中编码机制的结构与特性给予了充分 的研究和介绍。 根据现有电厂报警系统的时空局限性现状，本论文创造性的提出 了将现有报警系统和成熟便捷的g s m 短消息业务相联系的思想，通 过应用多种计算机技术，实现了报警传递快捷准确、系统性能稳定可 靠、设备改造方便经济等诸多特点，同时，此系统也进一步提高了电 厂生产、管理的自动化、信息化、网络化程度。 本论文中阐述的设计思想同样可应用于社会生产、生活中的其它诸多 环节，应用前景广阔。 关键词：电厂，移动通信，短消息，自动报警系统。 a b s t r a c t an e wm e t h o do f d e l i v e r i n ga l e r tm e s s a g e o f p o w e rp l a n th a s b e e n p u t f o r w a r di nt h i sp a p e r , w h i c ha p p l i e dp r o g r a m m i n go fo b j e c t - o r i e n t e d l a n g u a g e ，s p e c i a l l y , t h ec o d i n g m e c h a n i s mw a s e m p h a t i c a l l yi n t r o d u c e d a c c o r d i n gt ot h ep r e s e n tc o n d r i o n si n m o s tp o w e rp l a n t s ，n o w , w h i c hh a v eo b v i o u st i m e s p a c el i m i t a t i o n ，t h i sp a p e rc r e a t i v e l yr a i s e da m e t h o dt h a tr e l a t et h ep r e s e n ta l a r m i n gs y s t e ma n dt h eg s m s h o r t m e s s a g es e r v i c e ( s m s ) w i t h s e v e r a lk i n do f c o m p u t e rt e c h n o l o g i e s ，w e f i n a l l yr e a l i z e dd e l i v e r i n ga l e r tm e s s a g eq u i c k l ya n da c c u r a t e ，o p e r a t i n g o ft h es y s t e ms t a b l ea n dr e l i a b l e ，r e m a k i n go fe q u i p m e n ts i m p l ea n d e c o n o m i e a le t c m e a n t i m e ，t h i ss y s t e mw i l la l s oi m p r o v et h el e v e lo f a u t o m a t i o n ，i n f o r m a t i o na n d n e t w o r ko f p r o d u c t i o na n dm a n a g e m e n t i n p o w e rp l a n t s m o r e o v e r ，t h ed e s i g ni d e as e tf o r t hi n t h i sp a p e ra l s oc a nb e a p p l i e di nm a n yf i e l d s i ns o c i a lp r o d u c t i o na n ds o c i a ll i f e ，w h i c h p r o s p e c t i sv e r yb r o a d k e y w o r d ：p o w e rp l a n t ，m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ，s h o r tm e s s a g e ， a u t o a l a r m i n gs y s t e m 辞华大学硕士研巍生学位论文 第一章概述 1 1 课题来源及名称 课题来源：四川省教育厅重点科研项目。 课题名称：电厂移动通信短消息自动报警系统的研究。 1 2 课题研究的目的和意义 电力王渡是重琵经漭熬重要基磁王监，是鬻家经济发震蕊珞中兹重点 和先行产渡，也是国家的重要能源工般，在国民经济中占有举照轻重的地 位，关系到国计民生。电力系统是由众多的发电厂、变电所( 站) 、输配 电线路及髑户组戏的邀携生产、输送、分配和使爝弱统一整体。魄力系统 中的各组成部分相距遥邋，运行情况瞬息万变，僮横互之闯静联系却十分 密切，影响也非常迅速。为保证电力系统之间的蜜众经济运行，传送和交 换电力系统实时运行状7 兄和管理信息，满足电力系统运行、维修、管理等 多方嚣夔嚣簧，鍪绥建立缀务予电力系统煞翼毒蹇菠可靠缝积哥璃洼故透 信机制。 电厂肩负着电能的生产，任何电力系统的故障者阵将直接或间接的对电 阚豹供电产生影响，重大的电厂救障黧是将直接或潮接豹造成人囊财产安 全酌损失。安全对电力系统来说是头镶大事：系统一旦发生事馥，其危害 是难以估墩的，轻者造成用户停电，麓者则会导致电网供电质嫩的恶化甚 至崩溃，使设备损坏或造成人员伤亡，使国民经济蒙受巨大的损失。事故 懿预转戳及攀效造残懿彩虢魏大小都纛接取决于彀力通绩系绞鹣效率。 随着我国移动通信网络的不断扩靛与完善，g s m 短消息般务的成熟 又为我们离散可靠的传送工业报警倍息提供了一种新的尝试。应用g s m 短消息传邀工业报警的俊势主要体现在以下方莅。缩短了地域性。通过 g s m 网络霹激蒋撤警僚惠立帮发送至辩方翁手瓠上，雨不受箕逮毽燕置 1 第一章概述 的限制。加强了实时性。如维护人员的手机处于开机状态，则报警倍息 几乎可以在报警发生豹弱霹逶妇裂维护人员；游维护人员熬手极处于关规 状态，则报警信息会暂时存贮在短消息服务中心，在对方开机时立即邋知 到对方。增热了处理效率。可以在搬警系统终端上邀行编穰处理，傻币 同级别的报警发送给不同的缎群，使对报警的处理更加经济有效。赞用 低纛。嗣前，g s m 短消息的收费是0 1 元条( 甚至更低) 。一个发射器的 价格也不过在1 0 0 0 元左右，不会为设备改造造成遭大的经济负担。 1 3 课题的国内外研究现状 经过建国以来几十年的不断努力，我国的发电设铸装机容量、发电量 鞠电糍援模已均屠世爨羲列，形成了以大型发逛厂窝中心城市为核心、以 不同电压等级的输电线路为骨架的各大区、省级和地区的电力系统。与此 羁对，羁电弼鹃发展捅适应，我国的电力通傣系统也辍得了长是故发展。 五、六十年代，我国主要采用以明线电话、电力线载波和电缆通道为 主的电力通傣方式。七十年代，电力系统开始在一些信息需求量大和潼要 部门采用微波通信，涮了七十年代末期，我国电力通信中电力线载波通信 占主婚地位，兼有其它通信方式，从总体来说，通信电路不健全、自幼化 永平低下，造成了穰多大面秘停电事敬和系统强荡事放处理时闻扩大釉延 长，绘工农业生产带来了很大影响。进入八十年代以来，随着电力事业的 迅猛教藤器僚怠辩代豹舞来，各释耨兴翡逶绱技术不戮出现，数字徽渡、 卫星通信、光纤通信、移动通信、对流层散射通信、特高频通信、数字程 控交换极等赣兴逶蕊技术终戮了逐步瓣搀广经熙，著开始援溅建设奄力专 用通信网。到了九十年代，我国的电力通信嘲得到了进一步的发展壮大， 各秘簸技拳瑟设冬不聚褥戳残瘸，镑羧翅、交换网等褥裂进一步发震，数 字数据网、监测网、疆联网、支撑网等也逐步建立和引入 2 1 】。 _ i 惹年来，薅羞我嫒人民生活水平麴不叛掇鹰、移动透信披术的逐步藏 熟和资费水平的下降，手机融开始在老百姓的生活中普及，艇消息业务更 是凭偌着其“价廉物美”韵特点赢锝了人们的喜爱，成为了移动业务中的 新宠。短消恿业务絮构于g s m 网络之上，技术成熟，方便快捷，是种 2 西华大学硕士研究生学位论文 类似于寻呼却又优于寻呼的通信手段。同时，它的出现也为其它些社会 生产生涟阉器豹舞决爨供了凝豹尝试办法，嚣爨，在些嚣羚爨鲁论文、翘 刊上已经看到了一些成功的应用。 投撵国走外各嵇文献资料的分绍，将g s m 短消感应露予传送各零孛信 息的研究和应粥已经如现，其中大部分是应用于工业领域，在少数民用领 域中也有所体现。工业领域中，传送的信息主要力机缀、机器的运行状态 或故障报警信息，现在在国内见到比较多的鹿厢是基于g s m s m s 的邋程 智能抄表系统；民用方面主要体现在备瓣防盗报警系统中，如基于g s m 短消怠的住宅安全自动报警系统、汽车安全防盗报警系统等。现有的这些 短消息报警系统的一个共同特点是实施监控任务，在设定的采样周期采样 并发滋当时豹状态值，或一量系统渡捌的实辩状态篷与设定毽不霜倭螽动 发出相应的信息。 本谦题将要研究瓣报警系统在缀犬程囊上延续羲翦述应蠲姆裁 是各种报警系统的设计理念；当系统收到的机组状态值不同于设定值时自 动发瓣报警信惑。在戴薹爨主，本课爨设诗戆壤警系统曼寿豢上述冬耱应 用中不具备的优越性，这主要体现在报警系统中的数据库设计。此数据库 将投警信愚毂程度等级与接牧入员熬级别进行了分组管理，从嚣进一步实 现了将报警信息和接收人员的动态配麓权交由用户处理，并允许用户在使 用过糕中对报警信息、接收人员信息进行添抛、删除、修改以及对配嚣方 案的修改，这就在很大程度上给予了用户更多的自主扳，使撤警系统与现 场情况的结合更加紧密，保证了系统商效性在最大程腹上锝以发挥，更为 用户提供了更多的便秘。 本课题的设计虽然针对于电厂的掇警方嘲，但其设计理念并非只限于 诧。本系统鹩阏络设计、数据库设诗、编码设诗等部分醴及熬个系统的设 计流程都可作为单独的模块应用于其它领域，或为其它设计掇供有益的借 釜蟊参考，劳麓，还可班以本谦逶设计静系统为基确平台，随麓今后g s m 通信技术和短消息种类的不断发展，开发出甄动性更强的、功能更加强大 靛摄警系统。 瞬前国内的电厂主要采用的还是些传统的报警手段，如声光报警、 毒隈鞭离交懿无线擐繁等。这些掇警零段虽然仍在瑗蠢弱邀厂缀警中发撂 着不可或缺的作用，但它们并不能完垒摆脱掉时空的蠲限性。短消息报警 气 第一章概述 系统的出现芷是填补了国内的这项空囱。它安全稳定、技术成熟、可靠性 毫，怒凝有毫厂援警系统静替兖稻扩麟，彗褥为毫厂懿稳定运行发撂羹要 的作用。 1 4 课题的主要研究内容和技术路线 短消息报警系统是基于g s m 网络平台的种短消息增偬业务系统， 是毫厂已畜掇警系统功戆静静充帮竞蒋，是嵌在暴系统中的予系统。本漾 题的研究对致生要解决如何通过编程解决报警信息的采集、接收、编码、 发送等嚣苇蕊鑫令缨节。宅主要壹( 溅) 电厂擐警系统、数摄津系绞、短 消息编码系统和发射系统组成，其中的短消息服务中心是由g s m 网络提 供夔，由其完藏短港爨豹诺存葶珏转发，最终幽鬟户携手机完艘接教。 主要的研究内容肖：不同操作系统之间的通信、数据库的调用方式设 计、缎瀵息螅数据结构和编粥方式、宰行端麟的操作方式、报警系统软件 编制的可靠行、稳定性等。 主要技术路线： 】异型系统之闯静通信实现。本系统采阁字节流套接字( s o c k e t ) ， 实现c l i e n t s e r v e r 结构编程，从而实现系统的通用性和可扩展性。 2 本系统采用徽软( m i c r o s o f t ) 静v i s u a lc + + 6 0 面向对象酶编稚语 言，袋用多线程技术提高程序的响应投时性，采用c o m 组件技术实现系 统的模块纯设计，镶系统吴餐良好酌w 秀缀经和扩震经。 3 + 本系统采用微软的a c c e s s 数据库系统，采用a d o 数据库访问 技零实瑗掇警信惑数据瘁静访闻。 4 本系统的消息编码环节采用p d u 短消息编码模式，对其中的兰种 绽玛方式均燕瑷编毒l 。发菇黪节采震a t 命令翻事墨编程援零。发射嚣选 用法国w a v e c o mw m o d 2g s mm o d e m 。 毒 两华大学硕士研究生学位论文 第二章g s m 短消息的编码方式 2 1g s m 和s m s 概述 l 。g s m 系统 g s m 数字移动通信系统始源于欧洲，是“泛欧数字蜂窝移动通信网” 的简称【l 】。1 9 8 2 年，北欧国家向欧洲邮电行政大会( c e p t ) 提交了要求 制定9 0 0 m h z 频段麴公焚歇溯电薅鼗务巍蓬蕊建议警，共成立了“移羲特 别小组”( g r o u ps p e c i a lm o b i l e ) ，简称“g s m ”，制定相关的标准。1 9 9 0 年完成了g s m 9 0 0 规范。1 9 9 1 年欧洲开通了第一个系统，同时将g s m 更 名为“全球移动通信系统”( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ee o m m u n i c a t i o i l s ) 。 同年，移动特n d , 缓还宠成了1 8 0 0 m 董z 频段公莛敬澜电信堑务麓范静翻 定，命名为d c s l 8 0 0 系统。该系统与g s m 9 0 0 具肖同样的基本功能特性， 主要的羞辨是频段不同，两个系统均可通称为g s m 系统。1 9 9 3 年欧洲第 一个d c s l 8 0 0 系统投入运营。 g s m 系统是当今发展最为成熟的一种数字移湖通信系统，其发展速 度十分惊人。原因在于藏不止提供了移动通信的解决方案，还谯于其业务 的多样化。g s m 系统农提供传统的语音通信业务的同时，还提供数据通 售盈务，瓤短溃崽、蕊嶷等，以上称为g s m 系统瓣萋本翌务；魏羚，g s m 系统还提供了诸如号码识别、呼叫网送等附加业努吼 g s m 系统具有如下汪大特点： g s m 懿移动台舆青漫游功能，冒鞋实现圈繇漫游； 其露较好的保密功能； 一 主动越区切换功能； 提供多种业务； 冀魏特点。麴系统容量大，i 羲锤誊霞露，馁予数字黉戆，胃与综合 业务数字港网( i s d n ) 兼容等。 下面，简单介绍一下g s m 的聚统构成。 g s m 系统的主要缀成部分可分为移动台( m s ) 、基站予系统( b s s ) 帮藤络予暴统( n s s ) 。 5 帮= 章g s m 娥消息的编码方式 移动台( m s ) 是用户使用的终端设备，包括移动电话以及用于提供 数据，绩囊簿疆务静终蠛逶琵器秘终璇设鍪。 基站予系统( b s s ) 可分为两部分，即基站收发信台( b t s ) 和基站 控制台( b s c ) 。b t s 包括无线传输所需要的各种破件和软件，如发射机、 接收枫、天线、连接基旗控卷4 器的接鞘电路以及收发台本身鼹鬟的礁测积 控制装置等；b s c 是基瓣毂发台帮移渤交换中心之润的连接点，也为基站 收发台和操作维护中心之间交换信息提供接口。一个基站控制器通常控制 几个基站收发台，其主骚功能是进行无线信道管理，实行呼叫和通信链路 赘建立窝瓣除，著为本控割区凌移劲鸯豹越嚣甥换避霉亍控割等。 网络予系统( n s s ) 由移动业务交换中心( m s c ) 、归属位鬟寄存器 ( h l r ) 、拜访位景寄存器( v l r ) 、签权中心( a u c ) 、设备识别寄存器 ( e i r ) 、操作维护中心( o m c ) 和斑消息业务中心( s m s c ) 构成。移动 监务交换审心( m s c ) 的主要功能爨对本m s c 控翻区藏肉瓣移动用户透 行通信控制与管理，怒g s m 系统的核心 1 l 。其它各部分多为存储各类信 息的数据库。 2 s m s 业务 s m 8 一s h o r tm e s s a g es e r v i c e ，即短消息业务，是g s m 系统提供给 用户的一种数据业务，嗣语音和传真渡务一样，都楚g s m 系统提供的基 本电穰监努。 ( 1 ) s m s 分类 短消息业务可分为两种，一种悬点对点的短消息业务，是一种确认业 务；另一秘是点对多基酌小区广撵短瀵惠韭务。掇潺点对点的缎瀵息业务 是指由移勰台起始并由移动台终止的短消，融控务。移动台起始的短消息业 务能使g s m 用户发邀斌消息给其他g s m 点对点用户；移动静终止的短 消息业务则可使g s m 用户接收又其他g s m 用户发送的短消息。 熹怼点茨短澧塞簸务又称戈存谈转发韭务 4 1 。这是因为短游惑在搜发 送到目的地之前会经过个计算机系统，由这个计算机系统完成存储和前 转功能，并完成与其它网络的互通。这个计算机系统被称为短消息服务中 心( s m s c ) 。短消息暇务中心是在功能上与g s m 系统完全分麓的实体， 不佼胃戳暇务于g s m 掰户，也可蔽服务于其备接收短潜意照务动能髂固 6 磷华大学硕士研究生学位论文 定网用户，尤其是把短消息业务与语街信箱业务相缩合，更能缀济的综合 弱发挥短溺惠鲎务豹技势。短瀵塞骚舞中心吴有豹谨健功麓，壤雩喾终渍设 备在关机时，可以保留消息不丢失，并在适当的时候转发给最终的信宿。 点对多点的小区广播短消息业务憋指在g s m 网络的某一特定区域内 以有规律她间隔向移动螽( m s ) 重笺广播具有通用意义的短消息，如天 气颓擐、遂踞交透信怠等。移魂台连续不断逮蓝褫广撵信惑，著在移动台 上向用户照示广播短消息。 ( 2 ) s m s 与g s m 信邋 g s m 蓉绫麴莹遵分为遵务售道( t c h ) 和控铡信遭( c e h ) 。业务薅 道主要传输数字化语音和数据，又可分为语音业努信道和数据渡务信道。 控制信道用于传送信令和同步信号，根据所需完成的功能不同又把控制信 道分为广播信道( b c h ) 、公用控制信邀( c c c h ) 和专用控制信道( d c c h ) 。 专蔫按镄信遭 。 ( 3 ) s m s 特点 短消息业务提供了一种类似于无线寻呼的业务，但是依附予g s m 网 络，其其冬无线寻浮无霹眈按魏以下魏势： 双向寻呼，确保寻呼消息接收可靠。在接收到短消息时可绘予确认。 若由于某热原因未收到短消息，则系统会尝试重发，直至成功。 通过g s m 系统可自动联网。由于短消息业务依掰重于g s m 网络之 上，因j 龟，在g s m 网络覆盖豹范嚣雨露可以传送矮消塞。又悫子g s m 系统的自动漫游功能，移动台用户无需再人工办理漫游。 利用短消息业务可以发展许多增值业务，不但为运营商带来收益， 蠢虽逛为蒸在多方西豹应建带来了广溺戆空间，为使用者提供了辜塞懿解 决方案。 g s m 网络技术成熟，性能稳逝，对原有资源改动小，擞资少，应 用灵活，实现简便，便于经济高效的在社会各领域应用。 阖辩，我能氇应该蘑羁短潜怠潼务孛存在懿不楚之楚。塞予雀篷溃惠 业务的流稷中引入了具肖存储和转发功能、与g s m 系统完全分离的短消 息服务中心( s m s c ) ，虽然大大提高了短消息接收的可靠性，但同时也 降低了接收的实时牲。戴外，飙短瀵患的会名中，我们也可以露出这转业 务传递静消惑容量是膏黻制的，g s m 限定了短消怠最多只裔1 6 0 个字 符，因而搭载的信息赞有限。 最后，我们应该注意到，短消息可以直接从移勘台上发送。这里所指 兹移动台不建是手掇，遥哥潋是其它移动终薅设螽。魏栗茭手蔽遴过数据 线连接到微机，或把其它专用发射设备接到微机上，通过专用的软件或相 应的编程谯微机上输入，就一样可以把消息通过g s m 网络传递到短消息 骧务中心，著出后者存姥、转发给嗣蟾移动台。短消息业务的这一特性使 褥完成馥颈漾戆翼蚤7 登要条薛。 8 西华大学硕士研究生学位论文 2 2a t 命令 在介绍g s m 短消息的编码方式之前，有必要先介绍一下在电信领域 和计算机通信领域中占有重要地位的a t 命令。 a t 命令，也叫a t 指令，是对硬件( 主要是调制解调器) 进行操作 的命令，每条命令均由英文字母“a t ”开头，其后加上具有特定意义一 些其它字符结束。随着不断的发展完善，已逐步形成了一整套完整的规范 和标准，称为a t 命令集( a tc o m m a n ds e t ) ，它是所有现有a t 指令的集 合。 a t 命令可分为呼叫控制( c a l lc o n t r 0 1 ) ，数据卡控制命令( d a t a c a r d c o n t r o lc o m m a n d s ) ，话机控制命令( p h o n ec o n t r o lc o m m a n d s ) ，电脑数 据卡接口命令( c o m p u t e r d a t ac a r di n t e r f a c ec o m m a n d s ) ，报告选项命令 ( r e p o r t i n go p t i o n s c o m m a n d s ) ，网络通信参数命令( n e t w o r k c o m m u n i c a t i o np a r a m e t e rc o m m a n d s ) ，其它命令( m i s c e l l a n e o u s c o m m a n d s ) 和短消息命令( s m sc o m m a n d s ) 等八类命令，每一类命令 都由数目不等的若干条命令组成。其中，涉及到短消息操作的主要由后两 类命令组成。 九十年代初，a t 命令仅被用于调制解调器( m o d e m ) 操作。由于没 有控制移动电话文本消息的先例，因此开发了一种叫做s m sb l o c km o d e 的协议，通过终端设备( t e ) 或电脑来完全控制短消息。几年后，主要 的移动电话生产厂商诺基亚( n o k i a ) 、爱立信( e r i c s s o n ) 、摩托罗拉 ( m o t o r o l a ) 和惠普( h p ) 共同为g s m 研制了一整套新的a t 命令，其 中包含了对短消息的控制，这套命令就是现在的a t 命令。因此，a t 命 令也在此基础上演化并被加入g s m0 7 0 5 标准，以及之后的g s m0 7 0 7 标准。 在下一节短消息编码方式及以后的一些章节中，我们将对某些具 体的a t 命令作以列举和说明，在此不做详述。 9 第二耄g s m 短精惑懿编筠方式 2 3 短消息编码方式 到目前为止，g s m 短消息的编码方式一共有三种b l o c k 模式、基 于a t 愈令豹t e x t 模式和蒸予a t 余令豹p d u 模式。为籀埂起见，我们 将嚣嚣耱模式麓称为t e s t 模式帮p d u 模式。我们褥在以下蚤小节中逶 进行比较、介绍。 1 b l o c k 模式 在上一节介绍a t 命令嬲时候，我们已经提剿：b l o c k 模式悬墩睾出 王冕懿一秘绽鹳方式，逶蘧终矮浚冬袭毫藏来完全羧稍短港惑，它定义瓣建 一静二避制协议。这个协议瓴捂了错误保护功能，适合在链接并非突全可 靠时应用，特别适用于需要控制远端设备时，它使用户数据的二进制编码 的高效传输成为可能。 如果在移动终端和终端设餐之间的通信路径照用短距离线缆逡接，并 遥过数攥终臻设备，数据逶僖设备( d t e 国c e ) 羧墨建立起来豹，郑么这 个路径威当程当可靠。然i 螽 ，为了确保低错误攀不至于导致敖障，b l o c k 模式摁供了一种错误保护方案。 下顾我们就来简单了解下这种保护功能的基本作用原理。 每个从移动终端发，庄终端设备的消息中都包含一个数据块( d 删渔) 帮一个块校验和( b l o c k c h e c ks u m ，b c s ) ，其慕本结构如图2 1 。b l o c k 模 式挺供熬蹙误傈护藏是逶避这令b s c 实凌鹣。在下瑟懿摇述中，d l e ， s t x ，n u l 和e t x 分别比表示值为1 0 ，0 2 ，0 0 和0 3 的十六避制控制字 符。 d 麒r a 一b c s 一专 | d l e | s t x | 溪塞疼容 | d l e | e t x | b c s | b c s l t 0 hl0 2 hl ( m e s s a g e c o n t e n t ) l 1 0 h l0 3 h | m s bl l s b 图2 1d t e d c e 接口消息结构 镣个数据块都包禽一个挎撩开始序列、消息内容粒一个传竣络募净 1 0 西华大学硕士研究生学位论文 列。传输开始序列设定为0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 0 ，即1 00 2h e x ：传输结束序 列设定为0 0 0 1 0 0 0 00 0 0 0 0 0 1 1 ，即为1 00 3h e x 。 块校验和是通过发射机中的消息内容模块6 5 5 3 6 8 1 计数所有字节加和 形成的。在传输消息内容和b c s 字节的过程中，每当出现“1 0 h e x ”( d l e ) 系统都会立目口在其后添加一个值为“0 0h e x ”( n u l ) 的填充字节。这样 做是为了保证这些被添加的字节不被混淆为头标识( s t a r tm a r k e r ，1 00 2 h e x ) 或尾标识( e n dm a r k e r ，1 00 3h e x ) 。接收机在在处理接收到的消息 时会通过舍弃紧跟在“1 0h e x ”( d l e ) 后的“0 0h e x ”( n u l ) 删除这些 填充字节。 删除了所有的填充字节后，接收机加和消息内容中的所有字节和十六 进制的b c s 模块6 5 5 3 6 ，通过这种办法来校验b c s ，正确的结果应该是 十六进制的“0 0 0 0 ”。如果收到的消息的b c s 不正确，那么这个消息将被 舍弃。这种情况发生时，将不会有回复通过d t e d c e 接口发送出去，但 是会有一个提示通知接收实体( r e c e i v i n ge n t i t y ) 的高层。 如果一个消息序列中的d l e 后跟着的只有s t x ，n u l 或者e t x ，那 么，发射机将只发送d l e 。但是，如果接收机接受到的只有一个d l e ， 而后面没有跟着任何信息，它会认为一定是数据丢失了，并且开始搜索头 标识。另外，一个意料之外的尾标识也将导致接收机去搜索它的头标识。 不论处于何种状态之中，头标识始终被接收机看作是一个新( 数据) 块的 开始。 图2 2 是接收机编码、解码消息块的示意图。 在任一时刻，在发射或接收实体中，只有一种命令回复处理被允许。 这使一个将要初始化的实体可以处理命令回复机制，而不用管另一个实 体是否正在进行命令回复。 如果发射实体正在期待一个通过d t e d c e 接口发送出去的消息的回 复，那么这个实体将等待1 0 秒钟。如果在这期间没有收到回复，此发射 实体将重发这个消息。重发的次数最多为3 次，超过了3 次仍未收到回复， 发射实体将跳出s m s c b s 模式，并且向用户提示出错信息。 如果一个消息不能被接收实体所明白，那么即使它的b c s 是正确的， 接收实体也会返回一个“无法处理”( l n q a b l et op r o c e s s ) 的消息， 第二章g s m 短消息的编码方式 并且带有原因值“命令无法理解”( c o m m a n dn o tu n d e r s t o o d ) 。尽管重新 传输因为前面提到的超时机制可能会发生，但收到“u n a b l et o p r o c e s s ”本身并不能发起一次重新传输，因为它被视为一个无效的回 复。“u n a b l e t op r o c e s s ”不会被作为一个不正确的b c s 而被发送。 消息内容 插入填充字节和头、尾标识 传磐鬯翌息 头标识 + b c s 尾标识m s bl s b + 篙l 翟i i ，。hi 嚣l ：。hf ，。hl 。hi s 。h f 篙f 嚣l f f hl - 。hl 器 通过。t e 名c e 接口传输 侦测头、尾标识并去除填充字节b c s 0 m s bl s b 校验b c s 还原后的消息0 + 为填充字节 图2 2 b i o e k 模式下的编解码过程示例 1 2 西华大学硕士研究生学位论文 2 t e x t 模式和p d u 模式 之所以将t e x t 模式和p d u 模式合并在一个小节中，是因为t e x t 模式 和p d u 模式同样是基于a t 命令的短消息模式，对于两种模式中实现大 多数相同功能的a t 命令完全相同，只是在少数功能的实现上对于a t 命 令参数的选择和回复信息上有细微差别。 p d u p r o t o c o ld e s c r i p t i o nu 1 1 i t 模式被国内现有的大多数手机 所支持，因此，我们在这一小节主要介绍一fp d u 模式的编码方式。 ( 1 ) p d u 编码方式 p d u 串表面上是一串a s c i i 码，由0 一9 、 a 一f 这些 数字和字母组成。它们是8 位字节的十六进制数，或者b c d 码十进制数。 p d u 串不仅包含可显示的消息本身，还包含很多其它信息，如短消息服 务中心号码、目标号码、回复号码、编码方式和服务时间等。发送和接收 的p d u 串，结构并不是完全相同的。 p d u 模式本身又可以采用三种编码方式来对发送的内容进行编码， 它们分别是7 _ b i t 编码、8 - b r 编码和u c s 2 编码。7 - b i t 编码用于发送普通 的a s c i i 字符，它将一串7 - b i t 的字符( 最高位为o ) 编码成8 - b i t 的数据， 每8 个字符可“压缩”成7 个；8 - b i t 编码通常用于发送数据消息，比如图 片和铃声等；而u c s 2 编码用于发送u n i c o d e 字符，是将每个字符( 1 或 2 个字节) 按照i s o i e c l 0 6 4 6 的规定，转变为1 6 位的u n i c o d e 宽字符。 p d u 串的用户信息段最大容量是1 4 0 字节，所以在这三种编码方式下， 可以发送的短消息的最大字符数分别是1 6 0 、1 4 0 和7 0 。注意，在这里， 我们将一个英文字母、一个汉字和一个数据字节都视为一个字符。 需要指出的是，p d u 串的用户信息长度在各种编码方式下意义是不 同的。7 - b i t 编码时，它指的是原始短消息的字符个数，而不是编码后的字 节数；8 - b i t 编码时，就是数据本身的字节数；而u c s 2 编码时，它指的也 是字节数，但等于原始短消息字符数的两倍。如果用户信息中存在一个头， 则在所有编码方式下，用户信息长度都等于头长度与编码后的字节数之 和。 8 - b i t 编码没有规定什么具体的算法，可以通过电脑直接编码发送；在 w i n d o w s 系统中，特别是在2 0 0 0 x p 中，u c s 2 编码也可以通过调用a p i 函 1 3 第二章g s m 短消息的编码方式 数实现编码。因此，对这两种编码方式在此不加以介绍，而主要介绍一下 7 - b i t 编码方式。 7 - b i t 编码也是g s m 的缺省字符集【9 j 。这种编码方式是依次将下一个 7 - b i t 编码的后几位( 视具体情况而定) 逐次移至当前7 _ b i t 编码的前面， 形成一组新的8 _ b i t 编码。也可以理解为将源串每8 个字符分为一组进行 编码，在组内将字符进行压缩，但每组之间并没有什么联系。这样说可能 很抽象，无法将7 _ b i t 编码的具体编码机制阐述清楚，那么请看表2 1 ，它 能使我们更加形象的了解编码过程。 表2 17 - b i t 编码的编码过程 源串 h e l 1 l 0 ! 源十六进制 0 x 4 80 x 6 50 x 6 c0 x 6 c0 x 6 f0 x 2 1 源二进制 1 0 0 1 0 0 01 1 0 0 1 0l1 1 0 1 l0 01 1 0 11 0 01 1 01 1 1 10 10 0 0 0 1 编码过程 一一弋一一弋一，弋一一弋久 i f l 标二进制 l 删r o o o0 健1 电0 1 01 0 1 k t q l o l l 城r r 囊叭0 t 瓜p 1 0啊 目标十六进制 0 x c 80 x 3 20 x 9 b0 x f do x 0 e0 x 0 】 目标串 c 83 29 b f d o e0 l 在此例中，消息内容为“h e l l o ! ”，字符数为6 ，如果消息内容的字符 数超过了8 个，那么，应该注意从编码第九个字符开始循环这一过程。 7 b i t 编码可以简单地理解为对值小于8 0h e x 的a s c i i 码的编码，因 为b i t 8 为0 ，被忽略。需要指出的是，7 _ b i t 的字符集与a n s i 标准字 符集是不完全一致的，英文字母、阿拉伯数字和常用符号的位置两者是一 样的，但前者在0 x 2 0 以下也排布了一些可打印字符。若消息内容是法语、 德语、西班牙语等，其中含有“a ”、“6 ”这一类字符，则需要参阅g s m 0 3 3 8 的规定，根据输出查表编码。 。 ( 2 ) p d u 串的结构及其意义的表述 首先，我们先看下面的一串代码：0 89 16 83 10 82 0 0 80 5f o1 10 00 b 9 16 83 10 8 2 01 83 2f 40 00 0 0 00 6 c 83 29 b f d0 e0 1 。 这就是从部手机中发送出去的一条短消息经过编码后形成的p d u 串。其中，短消息服务中心号码( s m s c ) 为“1 3 8 0 0 2 8 0 5 0 0 ”，目标手机 号码为“1 3 8 0 0 2 8 1 2 3 4 ”，短消息的内容就是在上节中演示7 - b i t 编码原 1 4 西华大学硕士研究生学位论文 理时作为示例列出的“h e l l o ! ”。 此时，我们就会发现：除了消息内容“h e l l o ! ”的7 _ b i t 编码原封不动 的出现在上面的代码中外，根本就找不到短消息中心和目标手机的号码， 此外，好象还多出了一些其它的代码。 下面，我们就来逐一解释代码各部分的意义及其传输的功能。 0 8 短消息服务中心( s m s c ) 地址长度( a d d r e s s l e n g t h ) 。这里 的短消息服务中心地址长度指的并不是短消，g n 务中心号码本身的长度， 即“1 3 8 0 0 2 8 0 5 0 0 ”，而是指包含了短消息服务中心号码类型的的数据长度。 也就是紧跟在其后的“9 16 83 10 82 00 80 5f 0 ”所占的八位字节长度，共 计十六进制数1 6 个，占用八位字节8 个。 9 1 短消息服务中心地址类型( t y p e o f - a d d r e s s ) 。这个八位字节 表述的意义如下： 数值类型一号码鉴别专 其中，最高位( b i t 7 ) 固定，值为“l ”。数值类型( t y p e o f n u m b e r ) 和号码鉴别( n u m b e r i n gp l a ni d e n t i f i c a t i o n ) 中的数值意义分别见下页表2 2 和表2 3 。其中，“1 0 0 10 0 0 1 ”，即“9 1 ”最为常用，它遵守i n t e m a t i o n a l e 1 6 4 标准，需在号码前加+ 号。本例也选用的此种号码类型。 6831082 00805f o 一一短消息服务中心号码 表2 2 数值类型字段意义 bt 6 b i “ 意义 ooo 未知 oo1 国际格式 010国内格式 111留作扩展 第二章g s m 短消息的编码方式 表2 3 号码鉴别字段意义 b “3 b i t 0 意义 o00o未知 o0o1 i s d n 电话号码方式( e 1 6 4 e 1 6 3 ) 1111留作扩展 ( a d d r e s s v a l u e ) 。这一系列代码是对短消息服务中心号码做了处理 之后的结果，在号码的最前面加了“8 6 ”，在末尾加了“f ”，并对每个八 位字节的高四位和低四位做了调换。实际的代码序列应为“8 6 1 3 8 0 0 2 8 0 5 0 0f ”。 以上这三部分统称为短消息服务中心地址( a d d r e s so f t h es m s c ) 。 1 1 头字节( f i r s t o c t e t ) 。头字节的结构和意义见表2 4 。 表2 4 头字节( f ir s t - o c t e t ) 的结构和意义 【b i t s7654321o 1 名称 t p r pt p u d h it p s r rt p v p ft p r dt p t i t p - r p - t p r e p l y p a t h ，应答路径。“0 ”代表不设置应答路径；“l ” 代表设置。 t p u d h i - - t p - u s e r - d a t a - h e a d e r - i d i c a t o r ，用户数据头标识。0 代表不包含任何头信息：“l ”代表包含头信息。 t p s r r 仰- s t a t u s - r e p o a - r e q u e s t ，状态报告要求。“0 ”代表不需 要状态报告；“l ”代表需要。 t p - v p f 。r p v a l i d i t y - p e r i o d f o r m a t ，有效期格式。“0 0 ”代表不提 供( n o tp r e s e n t ) 0 1代表提升格式( e n h a n c e df o r m a t ) ；“1 0 ”代表相 对格式( r e l a t i v ef o m a t ) ：“1 1 ”代表完全格式( a b s o l u t ef o r m a t ) 。提 升格式是用7 个八位字节表示，其中的第一个字节指出后面6 个字节的使 用情况，未用到的字节设置为“0 ”，但绝不可省略；相对格式是用一个整 型的八位字节表示有效期；完全格式是用7 个半八位字节表示有效期结束 的完整时间，这个时间同短消息服务中心时间戳( s e r v i c e - c e n t r e t i m e 1 6 西华大学硕士研究生学位论文 s t a m p ) 完全相同。 t p i u ) 佃r e j e c t - d u p l i c a t e s ，副本拒绝。这个参数的意义是短消 息服务中心是否接受一个具有和当前已存贮的短消息具有相同基准值 ( t p - m r ) 和目标地址的短消息。“0 ”代表接受；“1 ”代表拒绝。 t p - m r i t p d 幢e s s a g e - t y p e i n d i c a t o r ，消息类型指示。这个参数在 传输的不同方向上又有不同的意义。在从移动台向短消息服务中心的传输 方向上：“0 0 ”代表短消息交付( d e l i v e r ) 报告；“0 1 ”代表短消息提交 ( s u b m i t ) ；“1 0 ”代表短消息命令。在从短消息服务中心向移动台的传输 方向上：“o o ”代表短消息交付：“0 l ”代表短消息提交报告；“l o ”代表 短消息状态报告。在两个传输方向上，“1 1 ”均代表保留扩展用。 本例中采用的是“0 0 0 10 0 0 1 ”，用十六进制的八位字节表示为“1 1 ”。 意义即为：不设置应答路径，不包含头信息，无需状态报告，采用相对格 式，接受副本，提交短消息。 o o _ _ t p - m r ，消息基准值( t p m e s s a g e r e f e r e n c e ) 。这个参数提供 了一个用整数表达的从移动台到短消息服务中心提交的短消息和短消息 命令的参考值。每当从移动台提交一个短消息或短消息命令，这个值都会 增加“l ”，同时，s i m 卡也会获得这个值，并储存在短消息状态数据中。 这个值在“0 2 5 5 ”中变化。 0 b 目标地址长度。这里的格式规则同短消息中心地址长度时相 同，只是此处计数的是十进制的目标地址个数，即“1 3 8 0 0 2 8 1 2 3 4 ”，共计 1 1 位，用十六进制的八位字节表示就是“0 b ”。 9 l 地址类型。意义同短消息服务中心地址类型。 6 83 l0 8 2 01 83 2f 4 目标地址号码。处理方法同短消息服务中心 号码。 以上的这三部分统称为目标地址( t p d a ，t p d e s f i n a t i o n - a d d r e s s ) 。 o 卜t p - p i d ，协议标识( t p p r o t o c o l - i d e n t i f i e r ) 。占用一个八位字 节，其结构和意义如下： b i t 7 和b i t 6 的意义如表2 5 。 1 7 第二章g s m 短滔纛瓣编码方式 表2 5t p p i db i t 7 和b i t 6 意义 b i t 7b i t 6意义 oo 按照以下定义分配b i t 0 b i t 5 ol 参觅g s m 0 3 4 0t p - p i d 豹完全定义 lo 保辩代扩震 1 l按照服务中心( s c ) 特殊用途分配b i t o b i t 5 b i t 5 为“0 ”代袭不使用交互网络，假使用短消息设备到短消息设备 之闻的协议；“1 ”代袭使用远程信息交甄阏络。 b i t o b i t 4 静意义翔表2 6 。 表2 6