（计算机应用技术专业论文）基于cmpp协议的短消息平台的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 当自h ，全国各地的手机用户( 中国移动用户、联通用户) 可以通过手机短消息 服务中心( s m c l 非常自由地发送和接收短消息。s m c 较好地解决了移动网络内 部的信息交换，但其本身不能很好的解决i n t e m e t 与移动网络的信息交换，同时 从安全性角度也不宣将s m c 直接接入i n t e m e t 。为此，运营商提供移动网络接八 i n t e m e t 的短消息网关，短消息平台是服务提供商( s p ) 为自己短消息增值业务 系统接入短消息网关的提供一个统一管理、配置、计费的平台，本论文设计与 实现了个基于中国移动短消息网关短消息平台。 本论文所做的主要工作： l ) 论文首先阐述了短消息系统的体系结构、原理，增值业务的应用，并深入分 析了短消息网关的工作原理，流程，c m p p 协议： 2 ) 针对当前每个中国移动为减轻短消息网关负荷，对s p 短消息应用提供有限 的连接数量，提出对接入服务较多的s p 搭建一个统一短消息接入平台( 短 消息服务器) ，在短消息平台网关通讯模块设计中，采用连接池技术，多个 短消息应用动态复用一个网关连接。 3 ) 为解决网关通信模块、消息处理模块以及应用实体通信模块各模块之间共事 数据的处理：设计了一个消息队列类，并定义两个全局消息队列：发送消息 队列、接收消息队列作为各模块数据交换的桥梁。 4 ) 设计实现了短消息平台的管理配置模块，为s p 所有短消息应用提供统一管 理配置查询功能，实现了s p 短消息应用统一计费功能： 5 ) 设计实现了短消息平台一个接口程序，该接口模块根据c m p p 协议设计，消 息收、发在不同线程，为了兼顾收发效率与可靠性，采用滑动窗口技术。谚： 接口模块封装动态连接库形式提供给短消息应用系统，其内部自动回复c m p p 消息应答包。 目前，本文设计的短消息平台已经在投入运行中，在实际中接入较多短消息 应用时，处理速度快，丢包率、差错率低。 关键词：c m p p ；s m p p ；短消息；增值业务：消息队列：固调机制 a b s t r a c t n o w a d a y sm o b i l ep h o n eu s e r s a l lo v e rt h ec o u n t r yc a nr a n d o m l ys e n da n d r e c e i v es h o r tm e s s a g e sb yt h ea s s i s t a n c eo fs h o r tm e s s a g ec e n t e r ( s m c ) s m cd o e s w e l li nt h ei n f o r m a t i o n e x c h a n g e i n s i d ew i r e l e s s n e t w o r k s ，b u tp o o r l y i nt h e i n f o r m a t i o n e x c h a n g eb e t w e e ni n t e m e ta n dw i r e l e s sn e t w o r k s b e s i d e s ，f r o mt h e v i e wo fs e c u r i t yi ti sa l s ou n s u i t a b l et o d i r e c t l y l i n ks m ca n di n t e r n e t t o g e t h e r c o n s e q u e n t l y , m a n a g e m e n tp r o v i d e r sh a v ep r o v i d e d s h o r t m e s s a g eg a t e w a y s f o r w i r e l e s sn e t w o r k st o a c c e s s i n t e m e t ，a n ds e r v i c ep r o v i d e r ss h o u l dp r o v i d es h o r t m e s s a g ep l a t f o r m s ，w h i c hi si nc h a r g eo fm a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o na n da c c o u n t i n g ， f o rt h e i rs h o r tm e s s a g ev a l u ea d d e ds e r v i c es y s t e mt oa c c e s st h es h o r t m e s s a g e g a t e w a y s i nt h i st h e s i s ，as h o r tm e s s a g ep l a t f o r mi sd e v e l o p e da n dr e a l i z e do nt h e s h o r tm e s s a g e g a t e w a y o fc h i n em o b i l e t h ef o l l o w i n gi st h em a j o rw o r ko ft h i st h e s i s ： 1 ) t h ea r c h i t e c t u r e ，p r i n c i p l e ，a n d a p p l i c a t i o n s o fp r o f i t a b l e p r o j c o t s o fs h o r t m e s s a g es y s t e ma r ei l l u s t r a t e df i r s t l y w o r k i n gp r i n c i p l e s ，p r o c e d u r e s ，a n dc m p p p r o t o c o lo f s h o r tm e s s a g e g a t e w a y a r ea l s oa n a l y z e di nd e p t h 2 ) f o r t h ep r o b l e mt h a te v e r yb r a n c ho fc h i n am o b i l e p r o v i d e sl i m i t e dl i n k sf o rs p s s h o r tm e s s a g ea p p l i c a t i o n st or e l i e v et h eb u r d e no fi t ss h o r tm e s s a g eg a t e w a y , a u n i v e r s a ls h o r tm e s s a g ea c c e s s i n gp l a t f o r m ( s h o r tm e s s a g e s e r v e r ) i sc o n s t r u c t e d f o rt h es pw h oh a s l a r g e a m o u n t so fa c c e s s i n gs e r v i c e i nt h em o d u l ef o r c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ep l a t f o r ma n dt h eg a t e w a y , l i n kp o o li se m p l o y e da n d m u l t i p l es h o r tm e s s a g ea p p l i c a t i o n sc a na c c e s so n es i n g l eg a t e w a y d y n a m i c a l l y 3 ) i no r d e rt os h a r ed a t aa m o n gt h em o d u l e so fg a t e w a yc o m m u n i c a t i o n ，m e s s a g e p r o c e s s i n g a n d a p p l i c a t i o ne n t i t yc o m m u n i c a t i o n ，am e s s a g eq u e u ec l a s s i s c o n s t r u c t e da n dt w o g l o b a lm e s s a g eq u e u e s ，m e s s a g e s e n d i n gq u e u e a n d r e c e i v i n gq u e u e ，a r ed e f i n e dt oa c ta st h eb r i d g eo f d a t as h a r i n g 4 ) t h em a n a g e m e n ta n dc o n f i g u r a t i o nm o d u l eo ft h ep l a t f o r mi sr e a l i z e dt op r o v i d e u n i v e r s a l m a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o n ，q u e r ya n da c c o u n t i n gf o ra l lo ft h es p s s h o r tm e s s a g e a p p l i c a t i o n 5 ) t h ei n t e r f a c em o d u l ef o rt h ep r o v i s i o no f a p p l i c a t i o ne n t i t i e sf o rt h ep l a t f o r mi s 西南交通大学硕士研究生学位论文 第i 页 d e v e l o p e d b a s e do nc m p pp r o t o c o l ，i nt h i s m o d u l em e s s a g e sa r es e n ta n d r e c e i v e di nd i f f e r e n tt h r e a d sa n ds l i d i n gw i n d o wi se m p l o y e dt oa c h i e v eb o t l f l e f f i c i e n c y a n dc r e d i b i l i t yi n s e n d i n ga n dr e c e i v i n g t h em o d u l e i ss e a l e di n d y n a m i cl i n k e dl i b r a r y f o rs h o r t m e s s a g ea p p l i c a t i o ns y s t e ma n dc o u l dr e p l y c m p p m e s s a g er e p l y i n gp a c k a g ea u t o m a t i c a l l y p r e s e n t l yt h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r md e v e l o p e di n t h i st h e s i sh a sb e e nw e l li n p r a c t i c e w h e ni a r g ea m o u n t so f s h o r tm e s s a g e sa r ea c c e s s i n g ，t h ep r o c e s s i n gs p e e d i sf a s t ，a n dt h ep a c k a g el o s i n ga n df a l s er a t e sa r el o w k e y w o r d s ：c m p p ；s m p p ；s h o r tm e s s a g e ；v a l u ea d d e ds e r v i c e ；m e s s a g eq u e u e ； c a l l b a e km e c h a n i s m 亘壹奎望盔兰翌主竺塞兰兰焦丝塞 笙! 巫 _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。1 。一一 第1 章绪论 1 1 短消息增值业务发展背景 随着信息技术和通信技术的日益发展、通信工具的不断普及，各种通信工具 日益增多，人们为了相互保持联系，每天都不得不面对手机、b p 机、电话机、 传真机等多种通信设备，还要定时检查电子邮件和语音信息以及传真信箱等， 通信方式越来越多样化，带来各种便利的同时，由于它们彼此是独立的，需要 不同的网络支持、多个终端以及多个号码，在发送和获取不同类型的消息时不 方便，也带来了昂贵的费用。 短消息业务包括基本业务和增值业务。基本业务也就是一些传统的短消息 业务，比如移动台发起到移动台终止的短消息业务：与语音信箱配合完成语音信 箱通知业务：可支持汉字的短消息业务，人工接续和自动接续的短消息业务。所 谓短消息增值业务，是指基于移动增值业务平台，通过网络向用户提供信息类， 娱乐类，交易类等业务。包括：话费查询、话费通知、股票行隋查询、股票实时 涨跌告警、超级寻呼、公共信息、电子邮件、铃声下载、图像下载、以及利用 到短消息网络的即时通讯工具( 如腾讯q q 、网易泡泡、搜q 等) ，联合s p ( s e r v e r p r o v i d e r 服务提供商) 提供的业务等。随着短消息业务的发展，增值业务的种 类范围将会根据需要不断扩充。 1 2 短消息增值业务发展现状 1 2 1 增长速度迅速 2 0 0 1 年，整个中国的短信发送量不过1 7 0 亿条，到了2 0 0 2 年猛增到9 0 0 亿， 而去年，又几乎实现翻番，达到2 2 0 0 多亿条，而中国移动短信发送量就达1 7 0 0 亿条。而在2 0 0 4 年从除夕到正月初七，仅仅一周时间，中国短信业务量为9 8 亿条，创造了有史以来的最高纪录。据估计，去年中国短信量己占全世界短信 量的i 3 ，而在2 0 0 2 年的比例是2 5 ：2 0 0 1 年和2 0 0 0 年的比例分别是7 和1 。 短信在中国互联网市场上的作用举足轻重。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2 页 1 2 2 利润前景广阔 短消息服务f 在从单纯数据增值服务演化成一个赢利的核一l i , ，网络及电讯 运营商希望把自己的业务同短消息发生联系，以期带来滚滚商机。 对于中国移动运营商，无论是中国移动还是联通，原先支撑利润高速增长 的语音业务和急剧扩大的用户规模，目前己进入温和发展时期，而以短消息为 代表的数据业务将是未来收入增长的最重要源泉。 而以提供内容见长的s p 们也发现了一块沉睡的宝地，国内众多的手机用户。 如同几年前大家争抢的p c 用户一样，是下一个“拉拢”的目标，所不同的是， 现在可以明显闻出“钱”的味道。以前对于p c 用户的争抢到最后是独独便宜了 中圆电信，而现在则真的可以看到金钱的影子。在中国移动和众多的s p 签订的 “移动梦网”计划中明确表示，所有收入的1 5 归中国移动所有并承担坏账风险， 其余8 5 归合作伙伴所有。不谈移动此举的真正目的是在竞争取胜还足其它，这 种己经具体到数字合作赢利模式，就已经让众多在赢利上“找不到北”的s p 们 看见了天边的一丝亮色。 短消息在中国互联网市场上的作用是如此巨大，目前在与中国移动合作的 s p 中，分账月收入高达1 0 0 0 万的就有1 5 家，而且，曾经排名中国首富的网易 董事长丁磊，公司收入的近九成即来自于短信，网易也成了中国移动旗下最大 的s p 。 据统计，2 0 0 2 年中国网站短信收入为9 2 亿元人民币，2 0 0 3 年短信收入中 网站的收入达到2 7 7 亿元人民币，2 0 0 4 年中国短信网络市场将达到4 4 3 亿元， 增长率达6 0 ，占整个s p 收入的5 0 。随着彩信的加入及网络短信用户的增加， 到2 0 0 6 年网站的短信收入将达到1 0 6 亿元人民币。 1 2 3 短消息服务的几个发展阶段 短消息业务的发展来看，短消息服务的发展经历了下述三个阶段： ( 1 ) 第一阶段，以短消息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 中心的信息来源不致。这一阶段是短消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消息的主要信息来源，由互联网上 的s p 直接与各s m s c 相沟通，建立信息交换的接1 ：3 。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$ m s c 的不足，s p 通过二进制协议s m p p 西南交通大学硕士研究生学位论文 第3 页 与短消息中心进行信息交换。这一阶段是短消息业务的急尉扩展时期， 在这个阶段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消 息给用户。当s p 的短消息信息服务业务量很大时，全帮短消息都由与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 负责用户短消息服务的发送。 ( 3 ) 第三阶段，互联网s p 与短消息中心s m s c 之间通过短消息网关相连，为 了保证信息的安全性，s p 不直接与短消息中心相连，而是与短信网关相连。s j ) 与网关之间通过c m p p 或者s g i p 进行通信，短消息网关与s m s c 之间通过s m p i ， 接口进行通信。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。短消息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； 目前短消息业务正处在业务发展的第三段，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。 1 3 本论文的内容和意义 目前短消息服务接入的实现，主要服务提供商s p 与短消息网关之间通过二 进制的c m p p ( 中国移动点对点协议) 和s g i p 协议( 短消息网关接口协议一联通) 接口进行信息交换，当前短消息网关对s p 以服务( 短消息应用如：新闻点播、 邮件通知等) 为单位提供其接入短消息网关的连接数，为减轻短消息网关负荷， 短消息网络运营商通常限制s p 连接到短消息网关的连接数量。为此，在建立统 一平台对接入的多个短消息应用动态复用短消息网关连接，在运营商提供定 的连接数的条件下接入较多的短消息应用，同时对短消息应用较多的s p 对其下 短消息业务的统一管理、计费。 本论文背景来源于某s p 公司应市场为方便其下的“移动交友”、“城市 通”、“生活导游”等多项短消息增值业务系统接入移动短消息网关丽开发的 西南交通大学硕士研究生学位论文 第4 页 统一短消息平台。该短消息平台是在移动网关协议接口( c 錾p p ) 的基础上开发 的，该协议( c i p p ) 主要是描述运营商网关和s p ( s e r v e rp r o v i d e r 服务提供 商) 之阊。以及网关和g n s ( g a t en a 聃s e r v e r ) ，以及网关之阚的接口协议。通过 c m p p 协议s p 可以接入运营商的网关实现点接入，全网服务。 论文首先介绍了短消息业务的背景以及短消息原理，同时l 硐述了短消息网 关的作用以及其必要性。 在第3 章深入分析了中国移动短消息网关协议( c i p p ) 的体系结构以及一 些c , m p p 重要消息的定义。 第4 章给出了整个短消息平台的系统结构设计、组成、短消息流程。 第j 章短消息平台服务器是短消息平台的主要部分，它分为四个模块， 短消息应用实体通信代理、短消息网关通信代理、短消息处理模块、管理配置 模块，本章给出了四个模块的详细设计。 在第6 章给出短消息平台对外的接口程序的详细设计，以回调函数方式提 供编程接口给具体短消息应用系统，内部封装应答包，在此接口上大大简化了 具体短消息业务应用编程时的工作量。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章短消息基本原理及相关技术 2 1 短消息网络概述 短消息是通过移动网络传输的有限长度的文本信息。短消息的根本用途是实 现移动用户之间的信息传递，也可以通过短消息中心查询或预定信息。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。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。 点对点短消息业务能够使g s m 数字移动通信网的用户可以发出或接收长度有限 ( 不超过1 4 0 个字节) 的数字或文字消息，并且短消息的收发不影响通话：短消息 业务可以使网络端知道被口q 方是否已经收到短消息，如果传送失败，被叫方没 有回答确切消息，网络一侧会保留所传的消息，一旦网络发现被叫方能被叫通 时，消息能被重发以确保被叫方能收到。通过短消息中心及其相关增值业务系 统还可以实现诸如股票交易、银行业务、信息点播、g p s 监控、e m a i l 通知等信 息服务，及日程安排、预约留言、电话号码薄等移动秘书服务。 图2 - i 短消息网络结构 s m e ：s h o r tm e s s a g i n ge 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： 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：移动台( m e ) 到s m s c 的协议能传输来自移动台或朝 向移动台的短消息，协议名为s m t p ( s h o r tm e s s a g et r a n s m i s s i o np r o t o c 0 1 ) ： s m c g w m s 或s m c g m s c ：s m s g a t e w a ym s c ，s m s 网关。接收由s m s c 发送的短消息， 向h l r 查询路由信息，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心： 图囱丑 蚕 国匡 雪 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 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，能在移动台因为超 出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。 b s s ：b a s es t a t i o ns y s t e m ，移动基站系统。负责与手机进行无线通讯。 短消息是g s m 中唯一不要求建立端到端业务路径的业务，即使移动台己处 于完全电路通信情况下仍可进行短消息传输。 短消息通信仅限于一个消息，换言之，一个消息的传输就构成了一次通信。 因此，业务是非对称的，一般认为移动起始短消息( m 0 ) 传输与移动终接短报文 ( m t ) 传输是两回事。这并不阻碍实时对话，但系统认为不同的消息彼此独立， 消息的传输总是由处于g s m 外部的短消息服务中心( s m s c ) 进行中继，消息、有 目的地或起源地，但只与用户和s m s c 有关，而与其他g s m 基础设施无关。 移动起始短消息( m o ) ：一个g s m 用户发送短消息时，他必须在其内容中包含 最终地址的识别符，和处理这消息的服务中心号码，然后请求传递。短消息的 传输要求在移动台和m s c 之间建立信令连接。消息本身的传递要求在无线路径 上建立专用的链路层链接，并要求采用专用的消息传递协议。在规定的协议栈 的顶部是所谓的传输层协议，在移动起始短消息情形下，它是一条单独的报文， 即s m t p ( 不是t c p i p 的s m t p ) 短消息传送报文，低层处理应答的传送，它只指 出s m s c 己收到报文。 短消息业务的功能是向移动用户提供短消息发送接收业务。短消息业务作 为g s m 第一阶段标准被创建。短消息由字符和数字组成，每个短消息长度最多 为1 6 0 个拉丁字符，如果是中文或其他非拉丁字符则长度最多为7 0 个。 短消息业务中心( s m s c ) 实现短消息业务，它需要直接与移动业务交换中心 ( m s c ) 相连，因此短消息业务中心必须实现n o 7 信令”3 的消息传递部分，才能 同m s c 通信。同时，短消息业务中心还要实现信令连接控制部分、事务处理能 力部分，以及移动应用部分中的短消息业务管理业务，这样才能实现高层的短 消息发送接收功能。 2 2 短消息传输过程 短消息传输过程可分为移动发起( m o b i l eo r i g i n a t e d ) 和移动接收( m o b i l e t e r m i n a t e d ) 过程。 移动发起短消息传输过程用于将短消息从移动用户( m s ) 传递给业务中心 ( s c ) 。图2 - 2 显示了这一过程。 im s1 s e r v c i n 州s c v l rlii n t e r w o r k i n 酬s c ls c 1 ，r 2 r 3 1 4 l 5 87 图2 2m s 发起短消息 1 ) 移动台( m s ) 向移动交换机( m s c ) 提交短消息： 2 ) m s c 访问拜访位黄寄存器( v l r ) 以请求移动台的用户数据 3 ) v l r 向m s c 返回移动台的数据； 4 ) m s g 将移动台提交的短消息转发给互通r s c ( i w m s c ) ： 5 ) 互通m s c 将短消息提交给短信中心( s c ) ； 6 ) 短信中心回应确认给互通m s c ； 7 ) 互通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 移动接收短消息传输过程 移动接收短消息传输过程用于将一个短消息或多个短消息从业务中心( s c ) 传递给移动用户( m s ) 。图2 - 3 显示了这一过程 e 一i 4 2 l r5 6 9 8 一 r 1 1 1 0 1 3。 图2 - 3m s 接收短消息 西南交通大学硕士研究生学位论文 第8 页 l ) 短信中心将短消息发到网关m s c ： 2 ) 网关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 将手机的路由信息返回到归属位置寄存器： 4 ) 网关m s c 根据返回的路由信息将短信发往手枧所在的m s c ： j ) m s c 向v l r 请求手机当前的状念信息： 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 ) 手机响应m s c 的寻呼，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： 儿) m s c 将短消息发给手机； 1 2 ) 手机回应短消息证实消息给m s c ： 1 3 ) m s c 将发送成功消息发送给网关m s c ； 1 4 ) 网关m s c 向短信中心短消息证实。 2 3 短消息中心 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。如果成功，这条短 消息将被删除以释放数据库空间，但统计信息将保存如果不成功，则根据设置 的时间间隔重发，一直到发送成功或有效期过为止：如果发现手机关机则等待其 开机时发送。接口层使得e s m e 可以通过一定的方式使用s m s c ，通常的做法是建 立一个多连接s o c k e t 服务端，在某一个端口上守候，通过一定的协议和客户端 迸行交互，实现功能。接口层协议的事实标准是短消息点对点协议( s m p p ) ，多 数厂商( 包括中兴、华为、w i n s f e r m ai n t e c h 等) 均支持该协议。 图2 4 短消息服务中心 2 4 1 短消息网关的引入 在短消息信息服务第二阶段业务发展的初期，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 的短信信 息服务业务量很大时，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，信息类短信的转发电要求采用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，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。 s p s m p p 目 议 短 短 消 消 短 s m p p 协议 息 息 消 服 服 c m p p 或s g i p 协议 息 务 务 、，l 网 中 皿 心 关 口 图2 - 5 短消恩网关在网络中的位置 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。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。目前大部 分地区间的短消息中心已通过短消息网关实现了互连，但有些地区还没有。 短消息端对端协议s m p p 是一个开放的行业标准协议，是为简化移动网络上 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 0 页 不同数据应用的集成而设计的。该协议在移动电信行业被广泛应用a 为短消启、 中心( 如s m s c ，u s s d 、分散的辅助服务数据服务器或其他的消息中心) 和s m s 应 用系统( 如w a p 代理服务器、e m a i l 网关或其他消息网关之间的短消息的转换提 供了灵活的数据通信接口。s m p p 协议作为一个开放的消息转换协议，完成s m s c 与e s m e s ( 外部短消息实体) 的信息交换，它定义了一系列操作的协议数据单元 ( p d u s ) 和当s m p p 运行时e s m s 应用系统与s m s c 之间交换的数据。通常将s m s c 称为s m p p 的“服务器”实体，而e d m s e ( 外部短消息实体) 称为“客户”。 2 4 2s m p p 协议定义 s m p p 协议。”基于t c p i p 或x 2 5 网络连接上的e s m e 和s m s c 之问的协议数 据单元( p d u ) 的请求与交换。它的定义如下： 为了在e s m e 和s m s c 之间进行短消息的交换，从而定义了一系列的操作和 相关的协议数据单元( p d u ) 。 在s m p p 操作中，e s m e 应用必须和一个s m s c 交换数据。 每一次s m p p 操作必须包含请求p d u 以及相关的p d u 响应，接收实体必须返 回一个相关的s m p p 响应给一个s m p pp d u 请求。但是，有一种情况例 外：a l e r t n o t i f i c a t i o np d u 是无应答的。s m p p 通过e s m e 首先创建一个和s m s c 相连的网络连接来对s m s c 和e s m e 之间的s m p p 通信进行初始化：然后利用s m p p b i n d ( 绑定) 请求来打开一个s m p p 会话，在一次s m p p 会话中，e s m e 需要提交一 系列的请求给s m s c 同时从s m s c 接收相应的请求响应。同样的s m s c 也可以提交 请求给e s m e 并从e s m e 接收对应的请求响应。 s m p p 会话有如下几种状态： o p e n ：e s m e 创建一个和s m s c 的网络连接，但还未提交一个b i n d 请求。 b o u n dt x ：己连接的e s m e 需要被绑定为一个e s m e 发送器( 提交个b i n d t r a n s m i t t e r p d u 来实现) 同时从s m s c 接收一个认证b i n d 请求的应答消息。 b o u n dr x ：己连接的e s m e 需要被绑定为一个e s m e 接收器( 提交一个b i n d r e c e i v e rp d u 来实现) 同时从s m s c 接收个认证b i n d 请求的应答消息。 c l o s e d ：e s m e 关闭绑定并取消和s m s c 的连接，s m s c 也可以取消来自于e s m e 的绑定。 s m p p 操作的协议数据单元( p d u s ) 和当s m p p 运行时e s m s 应用系统与s m s c 之 间交换的数据。从而完成s m s c 与e s m e s ( 外部短消息实体) 的信息交换。s m p p 是 基于s 幅c 与e s m e 之间的请求和响应协议数据单元的交换，每一个s b p p 操作都 西南交通大学硕士研究生学位论文第1l 页 由一个请求p d u 和相应的一个响应p d u 组成并且这种交换是在t c p i p 或x 2 5 网络连接之上的。 短消息服务中心和外部短消息实体之间的底层传输接口可以基于t c p i p 或 者x 2 5 网络，s m p p 是一个应用层协议，不提供具体传输功能，出底层网络连 接提供点对点的可靠数据传输，包括数据包的编码，窗口控制，流控制和出错 处理。短消息中心和外部应用在s _ i p p 层将网络层看成是一个管理s m p pp i ) u 的 传输的可靠连接。 当s m p pp d u 分组过大时，发送方实体的网络层在需要时处理s m p pp d u 的 分段传输，将其作为一系列分段的分组发送，接收方实体的网络层应当重组分 段的s m p pp d u ，然后将整个p d u 传给上面的s m p p 层。 2 4 3 s m p p 会话以及实体之间操作类型： 外部短消息应用在进行实际s p p 传输之前，必须创建一个与短消息中心的 s m p p 会话。会话请求由外部应用发起，首先创建一个与短消息服务中心的网络 连接，然后发送s m p p 绑定请求以建立一个s m p p 会话，如果应用只需要发送短 消息，则请求建立一个发送绑定：如果是要接收短消息，则请求接收绑定：若应 用同时需要发送和接收短消息，则请求一个发送兼接收绑定类型的请求。应用 请求不同绑定类型的情况下，与短消息中心之间的操作序列也不同， ( 1 ) 外部短消息应用实体请求发送绑定 在这种情况下，外部应用请求发送短消息给服务中一l i , ，可以从应用发送给 短消息中心的p d u 包括： s u b m i t s m 提交短消息给短消息服务中心 d e i i v e r s m 发送短消息给应用实体 q u e r y s m 向短消息服务中一l i , 查询提交的消息状态 c a n c e l s m 取消传送前面提交的消息 r e p l a c e s m 替换前面提交的消息 短消息中，d 在收到每个p d u 之后应该返回糨应约应答p d u ，对于s u b m its m 和d 叭i v e t s m 请求的s m p pp d u 应答包含一个消息标识号和一个通知应用实体 提交的消息是否有效的状态信息，当提交的消息无效时，短消息服务中心返回 一个相关的错误状态信息。 图2 - 6 显示在外部应用进行发送绑定情况下，短消息服务中心s m s c 和外部 短消息实体。e s m e 之间典型的s i p p 请求应答序列： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 e s m es m s ce s m es m s c b i n d _ t r a s m i t t e r ( 1 ) b i n d _ t r a n s m i t t e rr e s p ( 1 ) s u b m i ts m ( 2 ) s u b m i t _ s m _ r e s p ( 2 ) s u b m i t _ s m ( 3 1 。 q u e r y s m ( 4 ) 。 s u b m i t s m r e s p ( 3 ) q u e r y _ s m ( 4 ) u n b i n d s m ( 5 ) 。 u n b i n ds m _ r e s p ( 5 ) b i n d _ r e c e i v e r ( 1 1 。 。b i n d r e c e i v e rr e s d ( 1 l d e l i v e r ，s m ( 2 ) 1 d e l i v e rs i f t r e s p ( 2 l d e l i v e rs m ( 3 ) d e l i v e r s m ( 4 ) d e l i v e rs mr e s p ( 3 2 l d e l i v e rs mr e s p ( 4 ) 一u n b i n d _ s m ( 5 1。 u b i n d s m _ r e s p ( 5 ) 图2 - 6s m p p 请求应答序列 外部应用与短消息服务中心之间的s m p p 请求与应答可以同步或者异步传 输，因此应用可以不等待相关应答而连续发送多个请求给短消息服务中心。 2 ) 外部短消息应用实体接收请求绑定 全双工( 即应用同时可以发送和接收短消息) 情况下，外部短消息应用和短 消息服务中心之间的p d u 可以是结合上述两种情况下的p d u 。 2 4 4s m p p 协议数据单元结构( p d u ) 根据s m p p 协议，每个p d u 的结构定义由p d uh e a d e r 和p d ub o d y 组成( 有些 p d u 没有p d ub o d y ) ，见襄2 一l ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 表2 1s m p p | 办议数据单元结构 p d uh e a d ( m a n d a t o r y )p d ub o d y ( o p l l o n a l ) 整个p d up d u 类型p d u 状态p d u 序列号必要参数可选参 k 度数 c o m m a n dc o m m a n di dc o m m a n dc o m m a n dm a l l d a t o r y0 d t i o n a i l e n g t h s t a t u sn u m b e rp a r a m e t e rp a r a m e t e u n s i g n e du n s i g n e du n s i g n e du n s i g n e d m i x e dt 【- v l o n gl o n gl o n gl o n g 其中协议定义了非常复杂的可选参数，每个可选参数的结构定义如表2 2 表2 - 2s m p p 可选参数结构 可选参数际签参数值的字节睦度参数的取值 t a gl e n g t h v a l u e u n s i g n e d i n t u n s i g n e di n t变艮 其定义是为扩充应用功能，但在常见的短消息业务应用中，只需使用p d u 的必 选参数即可，但如要实现，也只是在p d u 定义结构中添加可选项，对系统的实 现无影响。 2 4 5 一个典型短消息网关的结构 f 面以实现一个i s m g 最基本的协议转换、消息接收与转发功能为例：首先要 建立i s m g 与s m s c 和s p 之间的网络连接，一般基于t c p i p 连接，利用s o c k e t 套接字进行数据通信。i s m g 中的s m p p 代理系统作为s o c k