小靈通短消息業(yè)務
徐福新 許永明
2004/03/30
摘 要 小靈通短消息業(yè)務是小靈通增值業(yè)務的重要組成部分。本文著重介紹小靈通消息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、系統(tǒng)特點以及它的實際應用。
關鍵詞 小靈通 增值業(yè)務 短消息業(yè)務
隨著無線通信業(yè)務的發(fā)展，簡單的語音服務已經(jīng)無法滿足用戶越來越高的使用要求，而提供新的增值服務將成為吸引用戶和提高平均用戶收益值（ARPU）的重要手段。從2001年開通短消息至今，全國小靈通增值業(yè)務（VAS）已經(jīng)全面啟動。通過引入增值業(yè)務后，小靈通提升了品牌效應，進而推動小靈通運營商有了更為廣闊的發(fā)展空間。一方面在提高平均用戶收益（ARPU值）上有了新的方法；另一方面提供了與“移動夢網(wǎng)”等其他移動增值業(yè)務競爭的武器，有效遏止了年輕時尚用戶的拆機率，并與競爭對手爭奪高端用戶。而從長期來看，這將為運營商積累無線數(shù)據(jù)服務的運營經(jīng)驗，為未來3G無線運營作準備。同時由于小靈通增值業(yè)務平臺可與3G共享，也培養(yǎng)了一批內(nèi)容服務商，為3G的內(nèi)容服務奠定基礎。
小靈通增值業(yè)務主要包括短消息業(yè)務（SMS）、無線數(shù)據(jù)業(yè)務、C-mode業(yè)務和定位業(yè)務。小靈通用戶能夠充分享受短消息收發(fā)、手機無線上網(wǎng)、Email收發(fā)和基于定位的內(nèi)容服務等等。下面主要介紹一下短消息業(yè)務。
短消息系統(tǒng)是小靈通增值業(yè)務系統(tǒng)中的重要組成部分，支持點對點的短消息發(fā)送和接收，該系統(tǒng)使用一個短消息中心SMSC來支持多個PAS 域、多個MSwitch域、混合小靈通域等多種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)下的短消息業(yè)務。小靈通網(wǎng)絡用戶不僅可以享受到短消息業(yè)務提供的優(yōu)質(zhì)服務，而且可以相互漫游到對方的網(wǎng)絡下進行短消息的收發(fā)。
為了同時支持PAS網(wǎng)絡和iPAS網(wǎng)絡中的短消息業(yè)務，SMS系統(tǒng)中的SMSC和兩種類型的SMGW連接（SMGW-PAS和SMGW-iPAS），分別實現(xiàn)不同網(wǎng)絡環(huán)境中的短消息發(fā)送和接收功能。
短消息中心可以通過SMPP（短消息點對點）接口和多個ESME（外部短消息實體）連接進行功能擴展，例如GSM短消息系統(tǒng)、固網(wǎng)短信中心，這樣，小靈通網(wǎng)絡用戶就能夠與GSM用戶、固定電話用戶之間相互收發(fā)短消息。SMSC也通過該接口提供證券查詢增值業(yè)務及其他業(yè)務，用戶可以通過短消息的形式查詢相關信息。
1 短消息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
短消息系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)組成：
· 核心子系統(tǒng)
· 網(wǎng)管子系統(tǒng)
· 操作員子系統(tǒng)
短消息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示：
整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為以下三層：
· 軟件平臺層：
Sun Solaris 操作系統(tǒng)并安裝SUN CLUSTER支撐軟件。
· 應用平臺層：
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Sybase，用于短消息數(shù)據(jù)庫。
MSGQ應用平臺：提供應用軟件進程之間的MSGQ通信接口。
· 應用軟件層：
運行短消息系統(tǒng)應用軟件包。
為了保證系統(tǒng)可靠性，系統(tǒng)采用了HA雙機設置：
· 采用SUN CLUSTER
· 應用程序雙機備份
· 共享數(shù)據(jù)庫
1.1 短消息系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
1.1.1 核心子系統(tǒng)硬件介紹
核心子系統(tǒng)主機：
· 兩臺SUN 服務器（安裝SUN CLUSTER）
操作系統(tǒng)：SUN Solaris
短消息中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Sybase
· 磁盤陣列
1.1.2 網(wǎng)管子系統(tǒng)硬件介紹
· 網(wǎng)管主機：
- Sun 服務器
操作系統(tǒng)：SUN Solaris
網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：Sybase
· 網(wǎng)管系統(tǒng)中間層服務器：
- 采用普通的PC
操作系統(tǒng)：WindowsNT+ SP6
· 網(wǎng)管前臺：
- 采用普通的PC
操作系統(tǒng)：Windows NT/98
1.1.3 操作員子系統(tǒng)硬件介紹
· 操作員系統(tǒng)中間層服務器：
- 采用普通的PC機
操作系統(tǒng)：WindowsNT + SP6
操作員子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：Sybase
�。ǹ膳c網(wǎng)管系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安裝在一起）
· 操作員前臺：
- 采用普通的PC機
操作系統(tǒng)：Windows NT/98
1.2 短消息軟件結(jié)構(gòu)
1.2.1 核心子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
核心子系統(tǒng)的軟件運行在核心主機上，軟件結(jié)構(gòu)如圖2所示：
· 數(shù)據(jù)庫
保存短消息內(nèi)容和用戶數(shù)據(jù)。
· SMPPDB接口模塊
SMPP的數(shù)據(jù)庫接口模塊，根據(jù)需要，SMPPDB可以運行多個實例。
· SMPP處理模塊
實現(xiàn)SMPP協(xié)議，與外部短消息實體接口。
· PUSH
下發(fā)短消息到外部短消息實體的模塊。
· ACK
SEND的數(shù)據(jù)庫接口模塊，用來更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)需要，ACK可以運行多個實例。
· MO
處理MO消息的模塊。
· LOAD
定期發(fā)送短消息的模塊。
· 計費中心接口模塊
定時從數(shù)據(jù)庫中將CDR記錄轉(zhuǎn)儲到文件中，供計費中心系統(tǒng)使用。
· CDR轉(zhuǎn)儲模塊
將短消息數(shù)據(jù)庫中的CDR記錄以及其他統(tǒng)計信息定時轉(zhuǎn)移到網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫，供分析、查詢處理。
· 網(wǎng)管代理模塊
主機上的網(wǎng)管代理模塊，負責：
- 接收同一臺主機中的其他進程發(fā)來的事件消息，分析事件，產(chǎn)生適當?shù)母婢�，�?jīng)過過濾后轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)管子系統(tǒng)的事件處理模塊。
- 接收來自網(wǎng)管子系統(tǒng)事件處理模塊的配置消息，返回配置結(jié)果。
- 監(jiān)視主機核心子系統(tǒng)中管理對象的值。
· HMMD
主機管理模塊，該模塊負責主機環(huán)境的檢測、重新啟動、SMSC的關閉和啟動。
· SEND
系統(tǒng)調(diào)度模塊，連接短消息系統(tǒng)網(wǎng)關SMGW。
1.2.2 網(wǎng)管子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
網(wǎng)管子系統(tǒng)由前臺和后臺兩個部分組成。后臺采用UNIX操作系統(tǒng)，前臺為Windows NT系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)如圖3所示：
· 網(wǎng)管DATABASE
網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫，保存網(wǎng)管系統(tǒng)的配置信息、日志信息以及操作員設置信息。并定時從短消息核心子系統(tǒng)采集短消息業(yè)務數(shù)據(jù)、計費信息到網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫。
· 事件處理模塊（EPM）
- 接收事件/告警消息，存放到數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)告警消息產(chǎn)生管理對象的當前狀態(tài)。
- 過濾事件消息，允許不記錄特定的事件消息到數(shù)據(jù)庫。
- 轉(zhuǎn)發(fā)配置消息。
- EPM與網(wǎng)管代理模塊/HMMD通過SOCKET通信，同時與網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫直接通信。EPM從網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫讀取網(wǎng)管代理模塊/HMMD的地址和端口信息，用來建立連接。
· 外部告警接口模塊
定時讀取網(wǎng)管系統(tǒng)中的告警信息，啟動以后產(chǎn)生的告警，通過UNCP協(xié)議傳送給集中監(jiān)控系統(tǒng)。
· 操作員登錄模塊
操作員登錄模塊是前臺的主控模塊，該模塊通過COM調(diào)用其他功能模塊，其他功能模塊不能單獨運行。操作員登錄后，權(quán)限信息從數(shù)據(jù)庫讀取。只與網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫通信。
· 操作員管理模塊
提供操作員管理功能，包括開戶、銷戶、密碼修改、操作員狀態(tài)查詢、用戶組管理、用戶權(quán)限分配等功能。只與網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫通信。
· 告警模塊
告警模塊定時讀取網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫中的狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)進行可見、可聞、可視的告警。只與網(wǎng)管數(shù)據(jù)庫通信。
· 日志管理模塊
系統(tǒng)存放的日志類型包括：
- 操作日志：記錄操作員的操作情況。
- 安全日志：記錄外界對系統(tǒng)的登錄請求、攻擊等事件。
- 事件日志：記錄系統(tǒng)中發(fā)生的事件，主要是一些軟件發(fā)出的信息。
- 告警日志：記錄告警歷史信息。
- 跟蹤日志：記錄系統(tǒng)要求的實時跟蹤信息。
模塊提供對這些日志的查詢、打印、轉(zhuǎn)儲、幫助、刪除等功能。
· 業(yè)務統(tǒng)計模塊
查詢、統(tǒng)計短消息業(yè)務的信息，如WRT、CDR業(yè)務量等。
· 配置管理模塊
統(tǒng)一配置系統(tǒng)的運行參數(shù)。需要與短消息中心數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)管代理模塊通信。
1.2.3 操作員子系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
短消息操作員子系統(tǒng)包括兩部份，軟件設計采用三層結(jié)構(gòu)方式。前臺系統(tǒng)安裝在Windows 98上，前臺操作軟件用于手工方式進行短消息的編輯、發(fā)送、修改、統(tǒng)計等工作。在設計上以DCOM/Socket方式通過應用服務器AppServer訪問短消息中心數(shù)據(jù)庫。可與AppServer安裝在一起，也可單獨安裝在Windows 98上。中間層系統(tǒng)（AppServer）安裝在Windows NT上，作為子系統(tǒng)前端與短消息中心數(shù)據(jù)服務器之間的接口。操作員子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可與網(wǎng)管子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安裝在一起，用于存放前臺操作員管理信息。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。
· 短消息中心數(shù)據(jù)庫
通過向短消息中心數(shù)據(jù)庫中插入數(shù)據(jù)可以進行短消息的收發(fā)，對該數(shù)據(jù)庫的操作由Windows NT上安裝的AppServer統(tǒng)一進行。
· 中間層應用服務器AppServer
應用服務器作為三層模式中的中間層存在，由應用服務器統(tǒng)一處理對短消息數(shù)據(jù)庫的訪問。其操作環(huán)境為Windows NT。
· 操作員子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫
操作員子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可與網(wǎng)管子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫安裝在一起，用于存放前臺操作員管理信息。
· 操作員登錄模塊
操作員登錄模塊是前臺的主控模塊，該模塊通過COM調(diào)用其他功能模塊，其他功能模塊不能單獨運行。操作員登錄后，權(quán)限信息從數(shù)據(jù)庫讀取。
· 操作員管理模塊
提供操作員管理功能，包括開戶、銷戶、密碼修改、操作員狀態(tài)查詢、用戶組管理、用戶權(quán)限分配等功能。
· 短消息業(yè)務處理模塊
- 發(fā)送短消息
單目的地、多目的地、群組、定時短消息發(fā)送。
- 查詢短消息
可以根據(jù)短消息用戶號碼、起始時間、終止時間、信息來源等相關查詢條件查詢歷史短消息信息和發(fā)送情況。
- 替換短消息
可以將仍在短消息中心等待下發(fā)的短消息的內(nèi)容進行替換，但已經(jīng)被從發(fā)送隊列刪除的短消息的內(nèi)容不能被替換。
- 刪除短消息
可以將仍在短消息中心等待下發(fā)的短消息進行刪除。
- 營業(yè)受理
短消息用戶的開戶、銷戶、修改信息等操作。
· 短消息業(yè)務統(tǒng)計模塊
用于對通過人工臺處理的短消息業(yè)務進行統(tǒng)計、分析。
· 日志管理模塊
對相關操作進行日志記錄。
2 短消息系統(tǒng)特點
2.1 短消息中心之間的互連
小靈通各個短消息中心可以通過核心網(wǎng)來實現(xiàn)所屬網(wǎng)絡之間短消息業(yè)務的漫游，同時還可以和其他短消息中心系統(tǒng)所屬的用戶之間實現(xiàn)短消息的發(fā)送和接收，如GSM、CDMA系統(tǒng)。
2.2 先進的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術
短消息中心對處理事務的能力要求非常高，一般商用數(shù)據(jù)庫的功能非常復雜，與短消息中心的需求不吻合，使用不當往往成為短消息中心的性能瓶頸。UT斯達康公司采用了先進的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術來解決這些問題。內(nèi)存數(shù)據(jù)庫將系統(tǒng)需要經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)暫存在內(nèi)存中，以提高訪問速度，并將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)同步到硬盤上，保證數(shù)據(jù)的安全性。同時將CDR原始記錄等重要數(shù)據(jù)存放到通用數(shù)據(jù)庫中，通過數(shù)據(jù)庫提供的訪問機制來存取這些數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的高可靠性。因為內(nèi)存訪問速度比磁盤訪問速度高，所以內(nèi)存數(shù)據(jù)庫提高了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的訪問速度，同時也提高了整個系統(tǒng)的性能。
2.3 高可靠性
短消息系統(tǒng)主要采用兩種方式來提高系統(tǒng)的可靠性：
· HA方式
在短消息中心中，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)是整個短信系統(tǒng)的處理核心，該子系統(tǒng)采用Sun Cluster技術來提高可靠性。因此，在實際系統(tǒng)中，內(nèi)存數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)采用兩臺主機，其中一臺為主用主機，另外一臺作為備用主機。當主用主機出現(xiàn)故障時，備用主機將立即切換到主用狀態(tài)并接管所有的業(yè)務負載。
· 負載均衡（N+1）方式
SC Server是短消息中心的邏輯控制部分，主要負責接收、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)短消息，它采用N+1的方式來提高系統(tǒng)的可靠性。在實際系統(tǒng)中，SC Server使用N臺主機共同分擔所有的業(yè)務負載，同時另外使用一臺主機保持熱備狀態(tài)，一旦某臺運行中的主機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，熱備主機將立即切換到主用狀態(tài)并發(fā)揮正常的作用。
2.4 開放性
功能齊全的短消息中心SMSC采用客戶機/服務器結(jié)構(gòu)，簡單、開放式的界面以及透明的信息傳送結(jié)構(gòu)，便于快速而有效的生成新的應用。短消息中心的用戶不僅僅包括PS手機，而且還包括其它類型的設備以及現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡。例如，語音信箱、電子信箱、尋呼系統(tǒng)、新聞和股票報價業(yè)務、計算機主機應用和信息中心操作等。
2.5 可擴充性
短消息中心SMSC采用可擴充性平臺，可擴充性表現(xiàn)在3個方面：
· 擴充現(xiàn)有業(yè)務功能，如增加短消息應用等；
· 系統(tǒng)容量上可以平滑擴充，保護用戶初期投資；
· 在同一平臺上擴充其他業(yè)務功能，如語音信箱、手機銀行等。
2.6 可維護性
短消息中心SMSC提供完全圖形化的操作界面、詳盡的系統(tǒng)日志，方便用戶的操作，使日常的維護工作量減少到最低程度。相關系統(tǒng)參數(shù)的配置、系統(tǒng)進程的配置都可以通過短消息網(wǎng)管系統(tǒng)前臺界面輕松完成。同時網(wǎng)管系統(tǒng)提供詳盡的系統(tǒng)運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，便于運營商進行業(yè)務統(tǒng)計、分析管理。
3 短消息系統(tǒng)應用
小靈通用戶應用短消息系統(tǒng)，可以實現(xiàn)基本的電信業(yè)務，并能在此基礎上，利用短消息中心提供內(nèi)容透明的短消息承載服務，開展多項增值業(yè)務，實現(xiàn)效益最大化。
短消息的基本電信業(yè)務主要包括點對點短消息業(yè)務和小區(qū)廣播短消息業(yè)務。一個完整的點對點短消息業(yè)務需要通過MO（Mobile Station Originated，移動臺發(fā)起）和MT（Mobile Station Terminated，移動臺終止）消息流程將一條短消息從一個實體發(fā)送到指定的另外一個實體，單條短消息編碼后長度為120個字節(jié)，可以承載120個字節(jié)的英文字符或58個中文漢字。小區(qū)廣播是指向某個或某些小區(qū)以廣播方式發(fā)送信息，位于這些小區(qū)內(nèi)的移動臺都能收到廣播短消息。
短消息中心可以通過TCP/IP或X.25的方式與基于短消息的增值業(yè)務系統(tǒng)相連，給用戶提供更加豐富的信息服務，例如話費查詢、定位業(yè)務、股票行情、天氣信息以及新聞等內(nèi)容，這將大大提升運營商的業(yè)務形象，同時獲得直接的營業(yè)收入。短消息增值業(yè)務主要分為定時通知類和實時點播類兩大類。
定時通知類增值業(yè)務包括語音信箱通知、到達郵件通知、話費催繳、話費催存等。比如在C-mode系統(tǒng)中，如果用戶申請了新郵件通知業(yè)務，那么當用戶接收到新的郵件時，C-mode系統(tǒng)中的Email網(wǎng)關將通知短消息中心給用戶的手機發(fā)送新郵件通知短消息，新郵件通知短消息包括郵件發(fā)送者的郵件地址和主題等信息，這樣短消息接收者就可以知道有新的郵件到達了。
實時點播類增值業(yè)務主要包括股票、外匯、天氣、航班、新聞、話費查詢、祝福發(fā)送、圖像或鈴聲下載以及其他公眾信息查詢等等。例如，在基于短消息業(yè)務的定位業(yè)務中，用戶首先發(fā)送定位業(yè)務請求短消息給提供定位業(yè)務的ICP，ICP然后發(fā)送相應的業(yè)務請求消息至定位系統(tǒng)，定位系統(tǒng)在計算出手機的當前位置之后把計算結(jié)果返回至ICP，ICP再以短消息的形式告知手機用戶當前所在的位置。
參 考 文 獻
[1] 《UTStarcom短消息中心系統(tǒng)技術手冊》 （UTStarcom內(nèi)部資料）
[2] 《小靈通（PAS）個人通信接入系統(tǒng)》 徐福新編著，電子工業(yè)出版社，2001.11
徐福新，1946年8月出生，1970年畢業(yè)于南京郵電學院無線電專業(yè)。浙江省通信學會常務理事、中國科普作家協(xié)會會員、杭州電子工業(yè)學院兼職教授。曾任浙江省余杭市電信局局長、浙江省數(shù)字移動通信公司總經(jīng)理。長期從事通信技術的研究和應用，多次獲部、省市科技成果獎。1997年獨創(chuàng)性地在余杭成功組建了個人手持電話系統(tǒng)（即小靈通PAS系統(tǒng)），被人尊稱為“小靈通之父”。期間撰寫的30余篇專業(yè)論文先后在國內(nèi)外通信雜志上發(fā)表，并獲浙江省自然科學論文獎。1997年被評為浙江省優(yōu)秀企業(yè)家。
許永明，碩士，高級工程師。1994年畢業(yè)于杭州電子工業(yè)學院電子工程系電子學與通信專業(yè)。十余年來一直從事通信技術的工程研究及應用工作。曾作為主要技術骨干參與1996-1998年在浙江余杭的小靈通試驗網(wǎng)工作，積累了豐富的工程實踐經(jīng)驗，并先后多次負責全國重要城市的小靈通工程規(guī)劃、設計、勘測、安裝調(diào)測及網(wǎng)絡優(yōu)化工作�！缎§`通（PAS）個人通信接入系統(tǒng)》的編著者之一。
中國信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)(www.cnii.com.cn)—中國數(shù)據(jù)通信
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