短信息網(wǎng)關(guān)在校園管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

張紅剛 陶衛(wèi)東

摘要：研究設(shè)計移動通信網(wǎng)關(guān)，通過信息轉(zhuǎn)換和短信群發(fā)將校園信息管理系統(tǒng)拓展到移動通信平臺，以提供更實時便捷的校園信息服務(wù)，是校園信息化管理的需要。移動通信網(wǎng)關(guān)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，包括基于AT指令的短信貓的開發(fā)、可靠的批量發(fā)送和流控技術(shù)等。要根據(jù)項目需求設(shè)計具有短信群發(fā)的網(wǎng)關(guān)軟件，設(shè)計時還應(yīng)考慮軟硬件部署和實現(xiàn)方法等。

關(guān)鍵詞：校園信息管理系統(tǒng)；移動通信平臺；網(wǎng)關(guān)開發(fā)；AT指令

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-C-（2013）03-0053-04

根據(jù)實際條件和情況在學校范圍內(nèi)采用短信網(wǎng)關(guān)方式實現(xiàn)移動通信信息的推送，利用手機終端普遍支持簡單的數(shù)據(jù)通信功能，將現(xiàn)有的學校信息管理系統(tǒng)的功能擴展到手機終端，能使管理系統(tǒng)從被動查詢到主動數(shù)據(jù)推送。將教學管理中的信息用定制化的方式實時發(fā)送給每位家長，讓家長隨時了解學生的動態(tài)，也能使教師在信息傳遞過程中解除精力、時間和空間的限制，為現(xiàn)有的教學、學生管理工作帶來更多便利。

一、相關(guān)技術(shù)和分析

（一）目前存在的群發(fā)短信的幾種方式

短信群發(fā)方式主要有手機自帶群發(fā)短信、飛信、移動增值業(yè)務(wù)SP群發(fā)和使用第三方API實現(xiàn)短信群發(fā)等。但這些方式存在著無法直接被管理系統(tǒng)使用或使用成本較高的缺陷。

采用工業(yè)手機模塊GSM Modem（一種使用移動通訊系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器，俗稱“短信貓”），在業(yè)務(wù)層把傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)擴展到手機等移動終端，是開發(fā)簡單快速、節(jié)約人力成本的最佳短信應(yīng)用開發(fā)模式。其關(guān)鍵技術(shù)是設(shè)計實現(xiàn)一個短信網(wǎng)關(guān)作為短信發(fā)送的中間件，以實現(xiàn)既能直接發(fā)送短信，又能為其他管理系統(tǒng)所調(diào)用發(fā)送短信。

（二）AT指令技術(shù)

AT指令就是帶有串行口的計算機操作GSM Modem或手機的指令集。AT指令都以AT+開頭，以回車結(jié)尾，各命令執(zhí)行成功與否都有相應(yīng)的返回。

通信網(wǎng)關(guān)軟件中用到的與發(fā)送和接收短信相關(guān)的指令及其功能見表1。

一般而言，在AT指令后加上“=”及命令參數(shù)即可。有些命令例如AT+CMGR命令沒有參數(shù)，直接就可以執(zhí)行。

1.AT指令編碼技術(shù)研究

對SMS的控制共有三種實現(xiàn)途徑：基于AT命令的Text Mode、基于AT命令的PDU Mode 、Block Mode。Text Mode比較簡單，多款諾基亞手機均支持該模式，但這種模式只能發(fā)送ASCII 碼，不能發(fā)送中文的Unicode 碼。西門子手機大多只支持PDU模式，PDU模式是發(fā)送或接收手機SMS信息的一種方法，短信息正文經(jīng)過十六進制編碼后被傳送。使用Block Mode 需要手機生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動支持。目前，PDU已取代Block Mode，因此本文主要探討PDU模式的發(fā)送。

2.短信息編碼和解碼

發(fā)送短信息的PDU編碼主要包含這些內(nèi)容：短信息中心（SMSC）號碼信息、短信息首字節(jié)、短信息索引號、目標號碼信息、協(xié)議標示符、數(shù)據(jù)編碼方式、效驗周期、短信息長度和內(nèi)容。短信息內(nèi)容是以十六進制7位字節(jié)或Unicode編碼，其他信息是以十六進制8位字節(jié)編碼。

（1）英文編碼。

缺省的GSM字符集為7位編碼，可以簡單地理解為ASCII碼（ASCII值小于80Hex，因此，Bit8被忽略），依次將下一個7位編碼的后幾位逐次移至前面，形成新的8位編碼。

例如：設(shè)置短信息內(nèi)容為“Hello World！”，參見表2指示。

（2）英文解碼。

就是將7位字符編碼轉(zhuǎn)換為8位字符編碼。

（3）中文編碼和解碼。

中文短信息的編碼和解碼，只需將GB2312的中文編碼和代碼頁為CP936的Unicode編碼進行相互轉(zhuǎn)換。

（三）可靠的批量發(fā)送和流控技術(shù)研究

由于移動通信網(wǎng)絡(luò)存在發(fā)送速率和穩(wěn)定性等不確定性，在設(shè)計實現(xiàn)過程中，必須保證大數(shù)據(jù)量條件下的通信可靠性。具體方法有以下幾種。

1.基于SMSC Pool容災(zāi)備份

單套短信中心內(nèi)部采用了1+1或N+1的備份方式，來確保當一個核心單元宕機后有備份的單元來接替工作。這種短信網(wǎng)元之間是相互孤立的，資源無法得到很好共享，投資大利用率低，容易對備份單元產(chǎn)生較大的沖擊。采用SMSC Pool技術(shù)，多個單套短信網(wǎng)元被邏輯上整合在一起，組成一個域池。通過短信中心網(wǎng)元增加流量控制中心模塊，分級組網(wǎng)實現(xiàn)對短信業(yè)務(wù)量的統(tǒng)一分流控制。對短信網(wǎng)元各業(yè)務(wù)處理單元的性能、容量進行實時的監(jiān)控，可實現(xiàn)對業(yè)務(wù)智能地、自動地分流，從而達到容災(zāi)的目的。

2.隊列緩存技術(shù)

通過串口隊列技術(shù)[1]避免擁塞的發(fā)生或者在擁塞發(fā)生時做出反應(yīng)，它主要是考慮系統(tǒng)內(nèi)的服務(wù)情況，目的是使負載不超過系統(tǒng)服務(wù)的能力。隊列緩存技術(shù)和流控措施實現(xiàn)批量信息的緩存發(fā)送。

3.異步延時處理

系統(tǒng)逐條對短信進行編碼[2]、發(fā)送信息。由于系統(tǒng)編碼的速度較快，短信元件尚未處理完成，編碼就完成了，會造成隊列溢出，導致錯誤。異步延時處理實現(xiàn)批量發(fā)送短信功能，通過循環(huán)逐條對短信進行編碼、發(fā)送信息、延時、反饋信息處理完成信息的發(fā)送。

4.發(fā)送可靠性管理

要實現(xiàn)發(fā)送可靠性管理，對于發(fā)送過程中出現(xiàn)的因移動網(wǎng)絡(luò)故障、計費等問題導致發(fā)送失敗及成功的記錄進行記錄，并向業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供報告，以便對未成功記錄進行處理，保證系統(tǒng)消息發(fā)送的可靠性。

二、短信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

（一）短信網(wǎng)關(guān)需求分析

該短信網(wǎng)關(guān)軟件主要分為“信息發(fā)送服務(wù)”“短信發(fā)送服務(wù)監(jiān)控”“系統(tǒng)配置模塊”“基礎(chǔ)功能模塊”等模塊（見圖1）。

信息發(fā)送服務(wù)，實現(xiàn)短信數(shù)據(jù)提取、發(fā)送、監(jiān)視回復(fù)等功能。短信發(fā)送服務(wù)監(jiān)控，提供了啟動、暫停、停止短信發(fā)送服務(wù)的功能。系統(tǒng)配置模塊，提供短信網(wǎng)關(guān)的設(shè)置管理功能，如通信組件的基本信息設(shè)置、短信服務(wù)器的基本設(shè)置、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)置等。基礎(chǔ)功能模塊，提供了發(fā)送服務(wù)和發(fā)送管理的基本功能。

（二）短信網(wǎng)關(guān)設(shè)計

本文設(shè)計的短信網(wǎng)關(guān)是基于GSM Modem的短信框架（見圖2），在框架上實現(xiàn)短信的收發(fā)。該系統(tǒng)構(gòu)架分為三層：短信底層接口通信組件層、短信收發(fā)平臺層、短信應(yīng)用層。

1.短信底層接口通信組件層

短信底層接口通信組件層中，通過硬件接口實現(xiàn)向GSM Modem發(fā)送AT指令，控制GSM Modem發(fā)送和接收消息。

2.短信收發(fā)平臺層

短信收發(fā)平臺層是設(shè)計的一個獨立的短信息收發(fā)及處理的服務(wù)模塊，它單獨于其他任何的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，僅僅提供了一個成熟的短信收發(fā)服務(wù)，并封裝成統(tǒng)一的短信收發(fā)接口。

3.短信應(yīng)用層

短信應(yīng)用層根據(jù)短信收發(fā)平臺層定制的接口規(guī)范，就可以把本身的業(yè)務(wù)與短信連接起來，實現(xiàn)在各自的管理系統(tǒng)（軟件）中快速集成短消息收發(fā)的服務(wù)。

（三）短信網(wǎng)關(guān)硬件部署

短信網(wǎng)關(guān)的部署（見圖3）是將短信貓或者貓池連接到服務(wù)器上，將服務(wù)器連接到防火墻的DMZ區(qū)，在服務(wù)器上安裝好短信網(wǎng)關(guān)軟件或?qū)ν獍l(fā)布Web平臺（調(diào)用了短信發(fā)送接口的Web服務(wù)）后，服務(wù)器直接可以通過服務(wù)端或客戶端軟件進行短消息的發(fā)送，內(nèi)網(wǎng)的用戶可以通過客戶端軟件進行短消息的發(fā)送。其他的管理平臺可通過調(diào)用短信接口實現(xiàn)短消息的發(fā)送；外網(wǎng)用戶可以通過VPN的方式接入到內(nèi)網(wǎng)中進行短信的發(fā)送或通過瀏覽器終端實現(xiàn)短消息的發(fā)送。

（四）串口通信的實現(xiàn)

短信貓相關(guān)應(yīng)用開發(fā)的核心是實現(xiàn)串口通信，在此研究短信貓在C#語言下的實現(xiàn)是利用微軟公司提供的通用串口通信MSCOMM32控件。在Visual Studio 2010編譯器開發(fā)環(huán)境下，把微軟通用串口通信控件MSCOMM32作為組件裝入編譯器，實現(xiàn)串口通信的實際過程如下。

1.打開串口和初始化串口

在程序初始化時，先對串口初始化，同時由于串口短信貓是使用RTS/CTS握手信號的硬件設(shè)備，只有該設(shè)備的RTS信號置為高才能接收數(shù)據(jù)，所以需將MSCOMM32通信控件DTREnable屬性設(shè)為TRUE，其所有具體實現(xiàn)過程如下。

private void InitComPort（）

{

try{

com.CommPort=1；//設(shè)置通信端口是COM1

if（com.PortOpen）com.PortOpen=false；//如果串口開啟關(guān)閉它

com.RThreshold=1；//每接收一個字符則激發(fā)OnComm（）事件

com.Settings=“9600，n，8，1″；//設(shè)置串口通信的參數(shù)

com.DTREnable=true；

com.Handshaking=MSCommLib.Handshake

Constants.comNone；

com.InputMode=MSCommLib.InputMode

Constants.comInputModeBinary；

com.INputLen=0；//清除接收緩沖區(qū)

com.NullDiscard=false；

com.OnComm+=new System.EventHandler（this.OnComm）； //注冊一個OnComm事件

com.PortOpen=true；//打開串口

this.msg.Text=”設(shè)備打開成功！”；}

catch{

this.msg.Text=”設(shè)備打開失敗！”；}

}

2.讀串口

當短信相關(guān)應(yīng)用接收短信時，通過串口把讀短消息AT指令（AT+CMGR）發(fā)送給短信貓，短信貓接到指令后調(diào)用內(nèi)部短信接收模塊接收短信，同時把短信內(nèi)容回傳到串口緩沖區(qū)，短信相關(guān)應(yīng)用從串口緩沖區(qū)讀取短信息，其讀串口過程如下。

private void com_OnComm（object sender，System. EventArgs e）

{

com.InputMode=MSCommLib.InputMode

Constants.comInputModeBinary；

com.InputLen=0；

byte[]indata=（byte[]）com.Input； //接收數(shù)據(jù)

}

3.寫串口

當短信相關(guān)應(yīng)用發(fā)送短信時，把發(fā)送短消息AT指令（AT+CMGS）和發(fā)送消息通過串口發(fā)送給短信貓，其寫串口過程如下。

private void SendDate（）

{

try{

byte[]byOut=new byte[2]；

byOut[0]=0x01；

byOut[1]=0x02；

com.Output=byOut；//向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)

}

Catch（Exception ex）

{

messageBox.show（ex.Message，”Error”，MessageBoxButtons.Ok，MessageBoxIcon.Error）；

}

}

4.關(guān)閉串口

當短信相關(guān)應(yīng)用完成所有的任務(wù)時，把串口關(guān)閉，釋放串口資源。

private void close（）

{

if （com.PorOpen==true）

com.PortOpen=false；//關(guān)閉串口

}

三、總結(jié)展望

使用GSM-Modem工業(yè)手機模塊實現(xiàn)基于GSM網(wǎng)絡(luò)的信息收發(fā)，短信息網(wǎng)關(guān)提供了靈活、可靠的批量信息生成、收發(fā)、解析轉(zhuǎn)發(fā)和web信息管理等功能。系統(tǒng)可以獨立運行，也可以作為各種信息管理系統(tǒng)的接口集成使用，隨著管理信息化技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)將有重要的實際應(yīng)用價值。系統(tǒng)不僅能擴展本學校信息管理系統(tǒng)，服務(wù)各項管理工作，還能以標準組件的形式應(yīng)用于各種相關(guān)的信息管理系統(tǒng)。

參考文獻：

[1]葉春寶.應(yīng)用GSM短消息服務(wù)構(gòu)建學院短信平臺[J].福建農(nóng)林大學學報，2007（3）.

[2]申靜波，李井輝.基于GSM Modem的短信發(fā)布平臺設(shè)計.長江大學學報（自然科學版），2008（5）.

（責任編輯：沈彬）