基于Java的移動校園網網關研究

田培辰

（長安大學信息工程學院，陜西西安 710000）

0.引言

短信息系統（SMS）與國際互聯網技術的結合，給移動通訊網絡帶來了新的生機，隨著GSM調制解調器的普及與大量應用，給這項技術提供了更大的發揮空間。在GSM網絡系統與計算機之間建立起一個交互中轉站，以網關的形式實現無線網絡業務處理應用，具有極大的開發空間和發展空間。

GPRS系統的原理：

GSM系統是指數字蜂窩通訊系統，其主要組成為移動臺MS，基站子系統BSS，以及網絡交換子系統MSS。

基站子系統BSS主要由基站收發臺和基站控制器組成；網絡交換子系統主要由移動交換中心，操作運營中心，歸屬位置、訪問位置寄存器，認證中心與設備標志器，再加上相關工具算法組成。

不同于GSM系統的是，GPRS系統是在GSM網絡的基礎上，通過增加新節點，使用戶可以通過終端到終端的方式接受和發送數據，極大地提高了原有的工作效率。

GPRS所構造的節點主要分為以下幾個類型：

一是GPRS支持節點。該支持節點是GPRS中最重要的網絡節點，包含了GPRS中所需要的傳輸數據的功能。更重要的是，GPRS支持節點可以和GSM進行交互，由于GSM具有移動路由管理功能，這很好地完成了移動臺與其他數據網絡之間的交互。

二是歸屬位置寄存器。對于漫游的移動臺來說，位置歸屬寄存器可以位于不同的GPRS中，不一定存在于相同的PLMN中。

三是GPRS移動臺。GPRS的移動臺具有三種運行模式，可以選擇其中任意一種作為運行方式。具體分為GPRS單獨服務、GPRS與GSM聯合工作，可依據移動臺的實際性能決定方式。

1 課題主要功能實現方法

1.1 網關系統的設計與實現

傳統校園移動網通過筆記本終端，以無線網卡的形式實現連接。對于本文中提出的實現方法，主要是以短信方式訪問校園網提供的服務，提高靈活度與實用性。

本文主要分析了校園網關的可行性、移動方式連接的優勢、以及用JAVA語言實現短信的收發和對數據庫的查詢。

1.2 短信的發送

由于短信具有長度與字數限制，為減小發送時的空間、提高工作效率，我們以數字串與編碼的形式給用戶傳達相應的信息。當服務器終端接收到用戶通過手機發送的信息后，通過JDBC技術向服務器發送請求，再將數據反饋給用戶；手機端軟件發送打包好的數據短信之后，再將接收到的反饋數據進行圖像化處理，以供用戶瀏覽。

1.3 實驗課題特色

服務器對需求的接受，是即時對短信處理和分析后，再向數據庫反饋。

短信發送的方式，不是以文字的形式，而是以代號的形式進行傳遞，極大地減小了傳送所需的空間，提高了傳遞效率。

1.4 移動端網關與用戶的交互

在本文中提到的以短信息平臺為基礎的校園網服務系統中，服務器為數據庫與終端用戶鏈接的紐帶，即上文提到的網關系統，我們的客戶既是請求的發出者，也是最終結果的接收人。服務器端通過GSM實現與手機的通信互通，得到用戶發出的實際要求，并在短時間內做出相應的反饋，將得到的查詢結果通過上述方式再次反饋回用戶，實現雙方的信息同步。用戶于手機客戶端對發送的信息進行解碼，既保證了個人信息的安全不會外泄，也可以及時讓用戶得到反饋。網關系統以基于JAVA技術實現at指令的短消息接受與發送，客戶端以midp為基礎進行開發。

2.課題實用性及其優勢

2.1 關鍵問題分析

移動查詢系統網關系統中的通信接口，類似于一個大型的短信中轉中心。但對于處理系統，必須是一個即時系統，在接收到信息的第一時間需作出反應，在規定時間內做到對收到的信息進行有效篩選與分析，以極快的速度將處理結果發送到下一環節進一步處理與操作，保證能及時把信息送到終端并得到反饋。

在整個系統運行過程中，由于各個用戶的短息請求發出時間不同，短信到達終端的時間也是隨機的，可能在一段時間內會有大量的短信進入，這就需要我們的系統與程序對大量數據有快速分析與反應的能力，尤其是對每一條信息的處理都要做到從連接到數據庫再到最終結果的發送安全可靠。為解決這個問題，我們認為通過多線程分類工作，可以極大地提高系統的穩定性與工作效率。

另外，為解決大量短信請求堆積的問題，我們使用了一種多項工作分類排序的算法，其目的是求得任務解決的最佳順序。當各項任務按所求的順序進行時，可以滿足各項的時間約束條件。根據優先級大小的調度方法主要有以下幾種：先進先出算法；速率單調調度算法；時限單調調度算法等。而經過大范圍實驗，我們得出結論：速率單調調度算法的效率高于其他算法。

2.2 有效性驗證

本文提出的基于短信息服務的多任務調度，更多考慮的是請求處理的主要操作，而忽視一部分其他開銷，類似于內存分配等項。但當實驗樣本擴大的時候，這些被忽視的開銷也會加大，所以，在驗證該任務調度有效性的時候，我們采用更短、更高頻的信息進行處理實驗，根據得到的數據結果，短信息服務的最大工量與計算所得的最大工量誤差在10%以內，是可以接受的。

2.3 短信息服務的優勢

在當今時代，手機的普及已經成為一種趨勢。人們在日常生活中更多的依賴手機進行工作與交流，而不再使用pc端的固定形式。以短信的形式取代常規的pc端工作，極大地提高了服務的靈活度，摒棄了pc端的繁瑣過程，而通過手機上簡單的操作，也提高了大眾對于我們技術的接受度。通過手機端的消息收發，所需費用低于常規的pc端。手機端對于個人信息的要求較pc端有極大地減小，不再需要固定的IP地址，也可以和其他計算機終端建立起聯系。值得強調的是，手機上具有處理承載多種數據的能力。現有的短信息收發方式，總結起來有三種：塊模式、PDU模式和文本模式。當今信息時代的飛速發展，未來會有更多的形式進入大眾視野，可以獲得更多元的數據形式。通過這種以點對點的傳輸方式，可以保證傳輸過程中的安全性。用戶可以通過STK卡將信息進行加密傳播，直到數據傳輸到終端再進行解密，實現信息安全的保護。

3.結論與展望

3.1 已經完成的工作

我國由于人口基數龐大，短消息服務行業具有極高的普及度，用戶規模較其他方式也有極大的優勢，在移動服務行業中占據著重要地位。在當下網絡信息時代，移動網絡不斷普及與新技術不斷涌現，GSM移動通訊系統在未來的地位會更加舉足輕重。短消息服務作為網絡提供給用戶的一種獨特交互方式，有別于其他常規業務，這項技術也得到更多企業的重視，各類應用不斷涌現。

本文以GSM短信息收發服務平臺為基礎，以GSM網絡為平臺，開發了相關的校園網系統。在本系統中，中轉服務器為連接數據庫與網絡用戶終端的網關，以接受用戶發來的短信息請求為交互手段，并且將得到的數據通過二次編碼的形式，以短信方式將查詢結果點對點發送給用戶；客戶端軟件以SMS系統與外界信息交流，將用戶的請求與ID號碼通過加密的方式打包成短信反饋給網關系統，在接受到相關反饋后，再進行解碼，將最終結果反饋給用戶進行查看。本系統充分利用SMS系統與GSM系統的高效交互性，將這種優勢與傳統的數據庫傳輸方式進行有機結合，不僅提高了數據的處理效率，也強化了系統與算法抵御外界信息突變的能力，加強了系統的魯棒性，擴寬了系統反饋信息的閾值。

3.2 進一步的工作與展望

由于時間與用戶基數的限制，本系統只進行了模擬測試，其中的信息數據可能較為單一，軟件在實際運行的時候也會存在不完善的情況，接下來仍與改進的地方有：

（1）完善系統中各項數據與功能。在已經實現的請求查詢功能基礎上，建立完整的校園網網關系統以及移動通訊網關。

（2）擴大用戶范圍，提高系統應對突發事件、與特殊情況的抵抗能力，將互聯網的網關系統與其他各類網絡應用有機結合。

（3）及時進行系統的更新迭代。由于當今社會網絡技術與互聯網產業飛速發展，我們的系統也要適時更新，做到與時俱進。

（4）將本身系統投入更大的市場，與新興的移動端應用合作，做到實用性與適時性同時發展，適應發展潮流，不斷推進系統完善。

（5）增加軟件最大工量，為以后大范圍推廣使用打好基礎，提高軟件用戶的容量，提前適應未來信息潮流下的未知變化。

4.總結

將來，以移動通訊系統交互為基礎的應用將越來越普及，也會更加貼近人們的日常生活。本文提到的系統開發也可以為未來其他移動端應用開發提供相應幫助，基于此的無線消息系統也會不斷擴大規模，向著更好的方向發展。