（计算机应用技术专业论文）基于cmpp的短消息服务平台研究与实现.pdf

摘要 摘要 短消息服务是移动通信的一项重要增值业务，由于其具有快捷、方便、费用低、存储转 发等诸多优点，使该业务的发展极其迅速。随着通信技术的不断发展，服务方和客户方不断 提出新的需求和要求，导致短消息的应用业务也不断发生变化。因此，短消息业务开发人员 面临经常要变更系统功能、支撑技术甚至系统架构的问题。在短消息业务服务器的维护工作 和扩展中，如果每次修改短消息业务都需重新对原有的短消息服务平台进行重新编译，那么 势必会影响原来短消息业务的正常进行。本文的出发点是设计开发一个公共的中间业务平台， 该平台负责完成客户端与短消息网关交互的工作，从而使开发人员只需集中精力在具体业务 流程上，这样就能大大提高短消息应用系统的开发速度和系统的可扩展性，并保证系统运行 的稳定性。本文的设计与实现是基于( c h i n a m o b i l e p e e r t o p e e l c m p p ) 的短消息服务服务平 台( s h o r t m e s s a g es e r v i c e p l a 响皿，s m s p ) 。 本文首先综述了国内外的短消息业务发展与现状，并指出当前短消息平台所存在的一些 问题，然后介绍了短消息通信的相关原理与技术，对短消息网关在短消息服务系统中的作用 做了分析解释。 本文的核心是从短消息的业务特点、s m s p 的功能分析入手，设计了一个可扩展的、维护 性强的业务总线型s m s p 的软件体系结构。该体系结构采用多线程机制的复合组件作为与其 它子系统的数据接口；设计了服务平台的系统功能，详解了各个功能模块的功能和实现；并 对s m s p 的数据库作了分析设计；在通信的数据流量控制技术方面，分析和讨论了滑动窗口 流量控制技术原理，在此基础上提出了一个改进的流量控制算法一窗口宽度白适应( w i n d o w w i d t hs e l f - a d a p t i n g ，w s a ) 流量控制算法，并在通信线程中实现了它。在服务平台的 功能模块实现中，运用多线程技术，对服务平台的相关功能进行子任务划分，设计出多个并 行线程，把服务平台的接收、发送信息用不同的独立的线程完成，提高了服务平台的并行处 理能力，从而极大增强了平台的处理消息的效率，同时对通信线程的潜在问题作了分析并给 出了解决问题的方法。 最后对服务平台进行了运行测试，并对测试数据作了分析。 关键词：短消息；c m p p ；服务平台；多线程 东南大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h es h o r tm e s s a g es e r v i c ei sa ni m p o n a n tv a i u e - a d d e ds e r v i c ei nm o b i l ec o m m u n i c a t i o na i l d a l s od e v e l o p sq u i t eq u i c “yb e c a u s eo ft h ea d v 龃t a g e ss u c ha si t s r a p i d n e s s ，c o n v e n i e n c e ，l o w e x p e n s e ，s t o r a g e a 士1 d - 臼饥s m i s s i o ne t c w i 血t h ec o n t i n u o u si m p r o v e m e mo f t l ec o n s u m e r s r e q u e s t a 1 1 dt h ec o n s t a n td e v e 】o p m e n to ft h ec o m m u n c a t i o nt e c h n j q u e ，廿l ep r 0 v i d e rw i l la l s oi n c r e a s i n g l y o 丘hv a r i o u sn e w 印e c i a ls e i c e ss ot l l a t 血e 印p l i c a t i o ns e r v i c eo f 也es h o r tm e s s a g ew i hc h a n g e g r e a t l 斗t h e r e f o r et h ed e v e i o p e r so ft 1 1 es h o r cm e s s a g ew i l lb ef 缸e dw i t t lp r o b l e m st h a tt h e yo f l e n c h a l l g et h es y s t e mf u n c t i o na n ds u p p o nt e c h n i q u e se v e nt h es y s t e ms t 兀l m l r e i fe a c hc o r r e c t i o n0 f t h es h o nm e s s a g es e n ，i c en e e dt 0r e c o m p i l e 吐l eo r i g m a l p l a t f b m ，t h eo g i n a ls e r v i c em u s tb e a 彘d e d t h i sa n i c l ea i m st od e s g i la i l dd e v e l o pap u b l i cp l a 仃o m ，w h i c hi si n c h a 喀eo f 血e i n t e r a c t l o nb e h e e n 廿1 ec l i e n t sa n dt h es h o r tm e s s a g eg a t e w a ya n dm a k e st | l ed e v e l o p e r sc o n c e n 订a t e o n1 1 1 ec o n c r e t em e s s a g eh a n d l i n gs om a tt h es p e e d0 fd e v e l o p m e n to ft h ea p p l i c a t l o ns y s t e ma n di t s e ) ( t e n s i b i l i t yc a l lb ei m p m v e da n dt h es t a b i l i t yo fm n n i n gs y s t e mc a nb ek e p t t h ed e s j g na i l d r e a l i 勰t i o ni nt h i sa n i c l ei sm es m s p ( s h o r 七m e s s a g es e i c ep l 曲瑚) ，w h i c hb a s e do nm ec m p p t h i st 1 1 e s i s ，f i r s to fa l l ，s u m su p 廿l ed e v e l o p m e n t 柚dc u r r e n ts i t l l a 虹o no ft 1 1 es h o r tm e s s a g ea t h o m ea n da b r o a d ，a n da l s op o m t so u tm ec u r r e n tp m b l e mo nt h es h o tm e s s a g es e r v i c e 口l a t f o 皿a n d m e ni n 仃0 d u c e sn sr e l a t e dp r i n c i p l ea i l dt e c h n i q u e s t h es h o r tm e s s a g eg a t e w a yi nt h es h o r tm e s s a g e s e r v i c es y s t e mi sb ea 1 a l y z e d t h et h e s i sa n a l y z e st h ec h a r a c t e t i s t i c s0 f t h es h o r tm e s s a 叠eb u s i n e s s 柚da n a 时z e dt h ef u n 嘶0 1 1 o ft h es h o r tm e s s a g es e r v i c ep l a t f b m l ，d e s i g n sa 工le x t e n s b l ea n dm a i n 伽n a b l es o f t w a r ea r c h i t e c 如r e ， w h c ha d o p t st i l es t m c t u r eo fd a 诅b u s ；t h i ss y s t e m a d o p t sc o m p o u n dc o m p o n e n to f t h e u l t i t h r e a dm e c h a n i s ma si n t e r f h c eb e t w e e nm a i ns y s t e ma i l do m e rs u b s v s t e m s t h e nd j v d et h e m o d u l eo ft h es e r v i c ep l a t f o n t l ，d e t a i l e d l yi n t r o d u c e dt h ef u n c t i 彻o ft h ee a c hm o d u l e ：m a d et h e a n a l ”i c 甜d e s i g nt 0t h ed a t 曲a s eo f 血es h o r tm e s s a g es e r v i c ep l a t f o m ；i n 曲ep a r co ft e c h n j q u eo f c o n t m i l i n gt h ed a t aa o wo fc o m m u n i c 撕0 n ，t h et e c h n i q u eo fs l i d i n g w i n d o wn o wc o n t m l l i n gi s a n a l y z e d a n dd i s c u s s e d ，a r l d p u t f o r w a r dan o wc o n 呐l a i g o r i 也m w i n d o ww i d t h s e l p a d 印廿n g ( w w s a ) a l g o t h mo f n o wc o n t m lo nt h i sb a s e ，锄dc a n e do u ti ti nc o r r e s p o n dt h r e a d ； i nt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ef u n c t i o nm o d e l s ，d i v i d e st h es u b t a s ko fr e l 劬e df 曲c t i o no ft h es e r v j c e p l a t f b r n l ，u s em u l t i t h r e a dt e c h n i q u ed e s i 印ss e v e m lp a r a i j e l t h r e a da 丁l d 矗n i s h e st 1 1 er e c e p l l o na n d t h e s e n d i n go u to fi n f o m l a t i o nw i t ht h e d i 毹e n ts e p a r a t et l l r e a d t h i si m p r o v e st h ep a m l l e l p r o c e s s i n gc 印a b i l i t yo ft h es e r v i c ep l a f f b r i ns oa st os 仃e n g c h e ng r e a t i ym ee 伍c i e n c yo fd e a l i n g w i t hm e s s a g eo f t h ep i a t f b na n dm e a n w h i l ea n a l y s e st h ep o t e n t i a lp r o b l e m si nc o m m u n i c a t j o na n d g j v e st h es o lu t i o n s f i n a l l yt h es e r v i c ep l a t f o m ；st e s t e da f l d 廿l et e s tr e s u i tj sa n a l y s e d k e yw o r d s ：s h o r 七m e s s a g e ，c m 吧s e r v j c ep l a t f b r n l ，m u t h r e a d 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 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谢意。 研究生签名：径遏盥至日期： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究背景 1 1 1 国外短消息服务的发展进程 当1 9 9 2 年第一条短信通过英国沃达丰( v o d a f o n e ) 公司的g s m 网络从一台电脑传递到一 部手机上【”，人们并没有预料到这条短信为我们开启了短消息服务这项新的业务。短消息业务 ( s h o nm e s s a g es e r v i c e ) s m s 最早为g s m 网络上的增值服务，起源于欧洲，是一种为移动 电话之间提供互相发送和接收文本信息的服务。s m s 刚出现时并没有得到人们的重视，但其 近几年来的发展已经引起人们的关注，成为移动运营商手中的“明星业务”，获得了巨额收益。 特别是现在移动普及率较高的国家包括我国，s m s 业务更成为青年用户相互间通信交流的重 要途径。 欧洲是s m s 业务发展大范围推广的发源地，1 9 9 9 年开始大发展时，欧洲的s m s 业务量 几乎成直线增长，s m s 总收入占很多欧洲运营商总收入的l o ，某些运营商甚至可以达到 2 0 。 2 0 0 1 年的亚洲移动通信市场是全球发展最快、最有活力的市场。s m s 的增长也十分迅速， 例如美林公司预测，到2 0 0 5 年，不包括日本，亚洲s m s 收入也会达到3 2 亿美元，其中3 2 的收入来自中国。 北美s m s 业务的发展要大大晚于欧洲，美国第一大无线运营商a t & t w i r e l e s s 在2 0 0 0 年 末刚提供s m s 时，平均每天就有1 0 0 万条短消息的流量，在2 0 0 1 年1 2 月份的节日期间短 消息的业务增加了3 0 。 据p e 】。r u sg r o u p 的预测，今后5 年将是s m s 的潜力得到充分发挥的时期吐 纵观s m s 在世界的发展，我们可知s m s 在国外正是如火如荼，热闹非凡。 1 1 2 国内短消息服务的现状 国内的短消息服务( s h o r t m e s s a g es e i c e ) s m s 推出在时间上稍晚于国外，但自推出以 来就一直受到移动用户的青睐，它有快捷、方便、费用低、存储转发等优点，并孕育了巨大 的市场。2 0 0 4 年全球有5 1 0 0 亿条手机短信在空中流动，其中4 2 在中国大陆发生，日发送量 愈5 9 6 亿条。随着短消息业务的开展，人们采用的短消息服务方式也发生巨大的变化： 早期，手机用户之问可以互发祝福、问候、笑话，这个时期，这些短消息只在通信运营 商的g s m 网络内运行，图l 一1 显示了这种服务方式；而现在则是出现了专门为短消息业务提 东南大学硕士学位论文 供内容服务的提供商s p ，它们有专业的写手专职写短信笑话、短信祝福语等，手机用户只要 向它们发定制服务的短消息，这些s p 们就会把服务内容发给手机用户，当然获取这些内容服 务是要收取费用的。随着短信技术的发展，现在提供的服务方式更多，比如图片、铃声、歌 曲下载甚至视频传送。s p 们通过短消息获取利润同时也催生了一项新业务，那就是短消息增 值服务。 甲发送短消息给乙 s p 方返回服务 用户手机甲 图1 1 早期短消息服务方式 乙 务平台 图1 - 2 现在流行的短消息服务方式 在国内，随着“移动梦网”、“联通在信”的建设，i c p 、s p 与中国移动、中国联通密切合 作，不断推出各种短消息增值服务。目前短消息增值服务的方式有提供天气预报、新闻、笑 话、话费查询、e m a j l 通知、手机铃声下载、手机图片下载等业务。 上述各种短消息增值服务其短消息经过的路径就不仅仅是通过通信运营商的g s m 网络 了，而是更为复杂了，因为现在内容服务提供商s p 们大都是属于i n t e m e t 网络上的各种网站， 它们要把自己的服务传送给通信运营商的g s m 网络就必需要有短消息服务平台( s h o r t m e s s a g es e i c ep l a t f o m ，s m s p ) ，通过该平台与g s m 嘲络进行信息交换。图l 一2 显示了现 第一章绪论 在更为热门的短消息服务方式。 可以这么说，图1 1 2 所显示的是当前短消息服务的主要形式，因此各个s p 们为了提供短 消息增值服务都会通过各种方式开发自己的s m s p 。本文所研究实现的平台就是主要针对第二 种服务方式。 1 1 3 目前s m s p 存在的问题 面对当前蓬勃发展的短消息服务需求，很多服务提供商s p 都开发了各自的s m s p 。这些 平台以各自需求出发，虽说能解决自己的相应需求，但纵观各种s m s p 却发现存在如下一些 问题： 1 s m s p 的扩展维护问题 s m s p 的业务性很强，通常会很频繁的改动。这就要求在系统设计时尽可能的合理、规范， 要具有可扩展性、可维护性；在业务要求做改动时，能不影响平台的整体运行。 2 s m s p 的效率问题【5 】 s m s p 与通信运营商的短消息网关之间的信息交流是分为上下行消息，除此之外还有各种 消息的处理，如果这其中的处理方式不合理，那么就会有效率问题。为解决这个问题，采用 多线程设计，将不同功能用不同的线程处理，只要相互之间采用合理的通信机制就能极大地 提高系统的通信、处理效率。 3 s m s p 与通信运营商的短消息网关的数据流量匹配问题【6 】 现在大大小小有很多服务提供商s p 在同时提供服务，这些s p 很可能就接八同一家通信 运营商的一个短消息网关中。由于每家s p 的短消息平台的短消息业务量会随时间变化而变化， 因此短消息网关的通信负载也会随时间而变化，这以某一个固定的短消息服务平台的角度来 看，短消息网关就好象其通信能力时而较强、时而较弱。这就产生了一个问题，如何让s m s p 能智能识别短消息网关的通信能力，而随时调整自己的数据流量，从而总是尽可能提高自己 短信发送成功率。这就是短消息的流量控制算法。而当前很s m s p 并没有提供这种机能。 1 _ 1 4 课题的来源及意义 本课题是以丽水某电视台与当地通信运营商合作开发一个短信参与节目为背景的一个项 目。在这个项目中需要有一个短消息服务平台完成与短消息网关的通信交互工作，本论文就 是以这个短消息服务平台为对象研究开发的。 该平台的开发过程对于其它相关的短消息服务平台开发具有一定的借鉴与指导意义。 3 东南大学硕士学位论文 1 2 研究目标和主要研究内容 1 2 1 研究目标 本课题的研究目标是：设计一个结构合理的、处理效率高、消息吞吐量大的、并且具有 可扩展性的s m s p 来支持开发短信增值业务，该平台完成与通信运营商的短信息网关交互及 相关管理工作。 1 2 2 主要研究内容 本文分析了短消息服务的工作原理、研究了s m s p 的构成，及平台与短消息网关( i s m g ) 之间的通信问题，提出了业务总线结构的s m s p ，并在此基础上建立了一个基于c m p p 协议的 s m s p ( s h o r tm e s s a g es e i c ep l a t f o n n ) 。在实现本系统过程中，主要工作如下： 1 从短消息业务特点、s m s p 的功能分析入手，设计一个可扩展的、维护性强的s m s p 逻辑 结构。 2 实现s m s p 与通信运营商短消息网关的通信，采用多线程技术，设计了一个下行消息发送 线程，一个上行消息接收线程及另外其它儿个线程，接收与发送两个线程相互独立，互不 干扰，能并行处理消息，提高服务平台处理消息的速度。并分析了线程通信的潜在问题、 以及给出了解决问题的方法与措施。 3 s m s p 与网关的流量控制问题，流量控制技术方法有很多。在本章中借鉴滑动窗口流量控 制技术提出了一种改进的叫窗口宽度自适应( w i n d o ww i d t hs e l f a d a p t i n g ，w w s a ) 的流量控制算法。 4 采用一个数据发送线程完成平台到短消息应用子系统数据传送接口，实现平台的在线业务 更新功能，提高平台的扩展性与维护性；采用数据库的一个下行消息表实现短消息应用子 系统到平台的数据传输接口，便于用户开发短消息应用子系统。 1 3 研究思路 课题通过对s m s p 在短消息服务中的地位、作用及s m s p 应具各的功能等的分析研究， 利用v c 开发工具在s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库支持下完成一个s m s p ( s h o r tm e s s a g es e r v j c e p 1 a 仃o m ) 系统的设计，实现在网络环境下的一个原型实例。 1 4 论文结构安排 本文共分六章进行阐述。 第一章： 绪论。分研究背景、研究目标和研究内容、研究思路三部分来写。在研究背 第一章绪论 景部分综述了国内外的短消息业务发展与现状，并提出了短消息平台存在的一些问题。在研 究目标和内容中提出了本文的研究目标及研究内容，最后给出了研究思路及文章结构安排。 第二章短消息通信的基本原理与相关技术。主要介绍短消息通信的相关原理与技术，介 绍了短消息阿络的组成及运行方式，并进而引出了短消息中心及短消息网关概念，对短消息 网关在短消息服务系统中的作用作了分析并指出其在s m s p 中所担当的一个关键角色。 第三章短消息网关接口协议。这一章重点介绍了中国移动互联网网关接口协议 ( c m p p 2 0 ) 。s m s p 与互联网网关的分属不同的两个网络，一个i n t e m e r 网络、一个g s m 网 络，两者之间经过c m p p 协议的转换才能相互通信。本章主要对协议的使用范围、使用方式、 及有关通信定义作了说明。 第四章s m s p 的系统设计这一章是论文重点，首先说明了论文的系统设计目标、设计原 则，并提出业务总线结构进而给出本服务平台的软件体系结构；然后在此基础上分析了服务 平台的主要功能，划分出了服务平台的功能模块；在本章的最后对服务平台的数据库设计作 出了阐述，最后说明了服务平台的工作流程。 第五章是s m s p 的实现，这一章也是论文的重点，在本章中，详细叙述了s m s p 的各功 能的实现。 第六章是总结与展望，对本文作了总结指出其不足及以后的努力方向。 第二章短消息通信的基本原理及相关技术 第二章短消息通信的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。g s m 系统除了提供电路交换的各 种电信业务和承载业务外，还提供基于分组交换的短消息业务。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 8 】。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嘲。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叫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。由= 二短消息不占用话音信道，因此，移动用户在处 于完全通信状态下，仍然可以进行短消息的传输。在短消息的整个传输过程中没有呼叫连接 建立和释放的过程，因此具有节省无线资源、传输迅速和价格低廉的特点。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、b m a i l 通 知等信息服务。 g s m 网络的点对点短消息包括两种基本业务f 1 0 ： s m m t ，是到达移动台m s 的短消息业务，描述g s m 系统从短消息中心s c 向一个m s 发送短消息的能力。 s m m o ，是由移动台m s 发起的短消息业务，描述g s m 系统通过短消息中心s c 向一 个短消息实体s m e 发送短消息的能力。消息必须包括短消息的最终到达地址，即s m e 地址。 短消息网络结构如图2 1 所示。 m s ：移动手机用户 圈2 一i 短消息网络结构 6 东南大学硕士学位论文 s m e ：s b o n m e s s a g i n g e n t i t y ，短消息实体。它可以接收或发送短消息，位于固定网络、 短消息业务中心。 s m s c ：s h o r m 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 s ) 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 t m e s s a g e l h l 哪i s s i o n p m t o c 0 1 ) ； s m s g w m s ： s m s - g a t e w a ym s c ，s m s 网关。负责s m m t 类型的业务，查询位置归 属寄存器h l r 获得路由信息，然后经由g s m 电路交换网络路由到m s 所在的移动交换中心 m s c 。 h l r ：h o m el o c a l 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眦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，能在移动台因超出服务覆盖区而丢失报文、随 后又可找到时加以提示。 m s c ：m o b i l es w i 劬i n gc e n t e r ，移动交换中心。负责系统切换管理并控制来自或发向其 他电话或数据系统的拨叫。 v l r ：s t o rl o c a t j o nr e g i s t e r ，访问位置寄存器。含有用户临时信息的数据库。交换中 心服务访问用户时需要这些信息。 b s s ：b a s es 诅t j o ns y s t e m ，基站系统。是移动终端通过无线信道接入网络的接口。 其中m s c 与v l r ，h l r ，s m sg w m s 之间通过7 号信令网传送消息。m s c 与b s s 之间采用2 0 4 8 k b s 的e l 线路承载消息 2 2 短消息的传送 短消息传送可分为两类：移动用户向短消息中心发起短消息传送( m o b i i eo i g i n a t e d ) 和 短消息中心向移动用户发起短消息传送( m o b i l et e r r n i n a t e d ) 。 2 2 1 移动发起短消息传送过程 移动用户发起短消息传送过程用于将短消息从移动用户( m s ) 传递给短消息业务中心 ( s c ) 。图2 2 显示了这一过程。 第二章短消息通信的基本原理及相关技术 图2 2 m 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 访问位置寄存器( 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 c 将移动台提交的短消息转发给互通1 w m s c ； 5 )互通1 w m s c 将短消息提交给短信中心( m s c ) ； 6 )短信中心回应确认给互通1 w m s c ； 7 )互通1 w m s c 回送确认给m s c ； 8 1m s c 回应确认给移动台。 2 2 2 移动接收短消息传送过程 移动接收短消息传送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： 图2 - 3 m s 接收短消息 1 )短信中心将短消息发到网关m s c ： 2 ) 稠关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 1h l r 将手机的路由信息返回到网关m s c ； 4 )网关m s c 根据返回的路由信息将短信发往手机所在的m s c ； 5 )m s c 向v l r 请求手机当前的状态信息； 8 东南大学硕士学位论文 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 1v l r 向m s c 回应手机的状态信息： 1 1 ) 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 回应短消息证实给短信中心。 2 3 短消息中心 短消息中心就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 号信令网与移动交换机连接接收短消息任务。它收到一条短消 息后将其放八数据库中，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。 2 4 短消息网关 2 4 1 短消息网关的引入 第一章的1 】2 节国内短消息服务现状告诉我们，短消息服务经历了2 个时期：第一 阶段，以通信运营商的短消息中心( s m s c ) 为主要的业务及信息提供的时期，图1 1 形象表 明了这种服务方式。在这一阶段，用户与用户之间，用户与通信营商之间发的短消息都是直 接通过信令网发送的；第二阶段，以互联网上的信息提供者( s p ) 为主要的业务及信息提供 者，图1 2 也形象示意了这种服务方式。在第二阶段，s p 的短消息服务业务量很大，如何将 大量的互联网信息提供商s p 接入到各地的s m s c 上，如何保证接八的一致性及安全性，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 消息网关( i s m gh l t e m e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y ) 应运而生。互联网与g s m 阿是两个不 同类型的两个网络，短信网关处于两者之间起着转换协议进行互联互通。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。图2 4 说明 - 9 第二章短消息通信的基本原理及相关技术 了这种短信网关参与后的网络结构。 野 j 消息中心r 7 寸 c m p p 协议或 s g i p 协议、 s m p p 协议 酽固 图2 4 短消息网关在短消息服务网络中的位置 短消息网关与s m s p 的通信底层采用t c 踟p 协议，上层采用c 啪p p 协议( 与中国移动的 短消息网关连接) 或s g i p 协议( 与中国联通的短消息网关连接) 。短消息网关( i s m g ) 和三 个实体相连：短消息中心s m s c 、汇接网关g s n 、服务内容提供商s p ，它们之间的网络结构 见图2 - 5 。其中短消息中心s m s c 是存储和中继短消息的；s p 是提供具体内容服务的服务提 供商；g s n 是汇接网关，在g s n 中存储了全网所有i s m g 的信息，包括与各网关相关的手机 号段和s p 的路由信息。网中添加或删除一个i s m g 网关都统一向g s n 报告，并由g s n 主动 或被动地下发最新的路由信息给其他i s m g 。目前g s n 还在建设当中，因此各网关现仍需维 护全网路由，更新的路由信息进行手动维护。 图2 - 5 短消息网关( i s m g ) 网络结构图 i s m g 与三个主要实体之间底层通信均采用t c p i p 协议，上层使用不同的应用层协议。 具体的，短消息中心( s m s c ) 利网关( 1 s m g ) 之间为s m p p 协议，网关( i s m g ) 与g s n 之间采用c m p p 协议，网关( i s m g ) 与s p 之间也采用c m p p 协议。 1 0 第三章短消息网关接口协议 第三章短消息网关接口协议 在国内有两家通信运营商提供短消息网关服务，它们分别是中国移动、中国联通。中国 移动提供了中国移动短消息点对点协议( c h i n a m o b i l e p e e r t op e e r ，c m p p ) 【1 2 】；中国联通提 供了中国联通短消息网关系统接口协议( s g i p ) 。 本章中我们将重点介绍中国移动短消息点对点协议( c m p p ) 。 3 1c m p p 协议说明 c m p p 协议的全称叫中国移动通信信息资源实体与短消息网关接口协议，简称c m p p ，该 协议是中国移动通信公司为了使人们利用互联网使用短消息而制定的，它规定了信息提供实 体与短消息网关的应用层接口协议，该协议描述了中国移动短消息业务中各网元( 包括i s m g 、 g n s 和s p ) 之问的相关消息的类型和定义。通过应用c m p p 协议，信息资源实体( s e r v i c e p m v j d e r ，s p ) 可以接入到短消息网关( i n c e m e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y ，i s m g ) ，实现s p 应 用的一点接入、全网服务。 3 2c m p p 协议范围 该协议规定了以下三方面的内容： ( 1 ) 信息资源站实体与互联网短信阿关之间的接口协议； ( 2 ) 互联网短信网关之间的接口协议； ( 3 ) 互联网短信网关与网关名称服务器之问的接口协议。 3 3 网络结构 图3 1 短消息网关逻辑结构图 如图3 1 所示，短信网关( i s m g ) 是外部信息资源站实体( s p ) 与移动网内短信中心之 一l l 东南大学硕士学位论文 间的中介实体，互联网短信网关一方面负责接收s p 发送给移动用户的信息和提交给短信中心。 另一方面，移动用户点播s p 业务的信息将由短信中心通过互联网短信网关发给s p 。另外，为 了减轻短信中心的信令负荷，互联网短信网关还应根据路由原则将s p 提交的信息转发到相应 的互联飚短信网关。互联网短信网关通过向汇接网关( g n s ) 查询的方式获得网关间的转发 路由信息。 3 4c m p p 功能概述 c m p p 协议主要提供以下两类业务操作： ( 1 ) 短信发送( s h o r cm e s s a g em o b i l eo d g j n a t e ，s mm o ) 典型的业务操作举例如图3 - 2 所示： 图3 - 2 需要前转的m o 示意图 1 )手机发出数据请求( 可能是订阅信息或图片点播等) ，被源i s m g 接收； 2 1源i s m g 对接收到的信息返回响应； 3 )源i s m g 在本地查询不到要连接的s p ，向g n s ( 汇接网关) 发路由请求信息； 4 )g n s 将路由信息返回； 5 1源i s m g 根据路由信息将请求前转给目的i s m g ； 6 1目的i s m g 对接收到的信息返回响应； 7 )目的i s m g 将请求信息送s p 8 1s p 返回响应； 在以上操作中，步骤3 到步骤8 均使用c m p p 协议； 在随后的操作中，目的i s m g 在接收到s p 的响应后将产生m 0 状态报告发给源i s m g 。 ( 2 ) 短信接收( s h o nm e s s a g em o b 1 et e r r n i n a t e d ，s mm t ) 典型的业务操作举例如图3 3 所示： s p 发l 出数据请求( 可能是短信通知或手机铃声等) ，被源1 s m g 接收； 12 第三章短消息网关接口协议 圈3 3 需要前转的m t 示意图 2 )源l s m g 对接收到的信息返回响应； 3 )源l s m g 在本地数据库中找不到要目的手机号段所对应网关代码，向g n s ( 汇接网关) 发路由请求信息； 4 )汇接网关将路由信息返回； 、 5 )源i s m g 根据路由信息将请求前转给目的i s m g ； 6 )目的i s m g 对接收到的信息返回响应； 7 )目的i s m g 将请求信息发送至s m c ： 8 ) s m c 向目的i s m g 返回响应。 在上述操作中，步骤1 到步骤6 均使用c p 协议： 在随后的操作中，s m c 将通过n o 7 信令网向移动用户发送信息，移动用户收到后将返 回状态报告( d e l i v e r y r e c e i p t ) 给短信中心，短信中心将按照m o 操作的流程将状态报告返 回给s p ( 如果s p 要求返回状态报告) 。 3 5 协议栈 c m p p 协议以t c p i p 作为底层通信承载，具体结构由图3 4 所示： s p i s m gi s m gg n s c m p pc m p p c m p pc 【p p t c pt c pt c p t c p i pi pi p i p 底层承载底层承载底层承载底层承载 图3 - 4 c m p p 协议栈 3 6 通信方式 s p 与i s m g 之间、i s m g 之间进行信息交互时，可以采用长连接方式，也可以采用短连 接方式。所谓长连接，指在一个t c p 连接上可以连续发送多个数据包，在t c p 连接保持期间， 一1 3 一 东南大学硕士学位论文 如果没有数据包发送，需要双方发链路检测包以维持此连接。短连接是指通信双方有数据交 互时，就建立一个t c p 连接，数据发送完成后，则断开此t c p 连接，即每次t c p 连接只完 成一对c m p p 消息的发送。 长连接 通信双方以客户服务器方式建立t c p 连接，用于双方信息的相互提交。当信道上没有数 据传输时，通信双方应每隔时间c 发送链路检测包以维持此连接，当链路检测包发出超过时 间t 后未收到响应，应立即再发送链路检测包，再连续发送n 1 次后仍未得到响应则断开此 连接。 参数c 、t 、n 原则上应可配置，现阶段建议取值为：c = 3 分钟，t ：6 0 秒，n - 3 。 网关与s p 之间、网关之间的消息发送后等待t 秒后未收到响应，应立即重发，再连续发 送n 1 次后仍未得到响应则停发。现阶段建议取值为：t 娟。秒，n = 3 。 消息采用并发方式发送，加以滑动窗口流量控制，窗口大小参数w 可配置，现阶段建 议为1 6 ，即接收方在应答前一次收到的消息最多不超过1 6 条。 短连接 通信双方以客户一服务器方式建立t c p 连接，应答与请求在同一个连接中完成。系统采用 客户服务器模式，操作以客户端驱动方式发起连接请求，完成一次操作后关闭此连接。 网关与s p 之间、网关之间的消息发送后等待t 秒后未收到响应，应立即重发，再连续发 送n 1 次后仍未得到响应则停发。现阶段建议取值为：t ：6 0 秒，n = 3 。 协议中涉及的端口号 端口号应用 7 8 9 0 长连接( s p 与网关问) 7 9 0 0 短连接( s p 与网关问或网关之间) 7 9 3 0 长连接( 网关之间) 9 1 6 8 短连接( 短信网关与汇接网关之间) 交互过程中的应答方式 在s p 与i s m g 之间、s m c 与i s m g 之间及i s m g 之间的交互过程中均采用异步方式，即 任一个网元在收到请求消息后应立即回送响应消息。举例如图3 - 5 所示： 3 7c m p p 协议通信消息的定义 基于c m p p 协议的消息类型主要有3 类： 1 信息资源实体( s p ) 与短消息网关( i s m g ) 的消息 2 短消息网关i s m g 之间的