徐福新 许永明
摘 要 小灵通短消息业务是小灵通增值业务的重要组成部分。本文着重介绍小灵通消息系统的结构组成、系统特点以及它的实际应用。
关键词 小灵通 增值业务 短消息业务
随着无线通信业务的发展，简单的语音服务已经无法满足用户越来越高的使用要求，而提供新的增值服务将成为吸引用户和提高平均用户收益值（ARPU）的重要手段。从2001年开通短消息至今，全国小灵通增值业务（VAS）已经全面启动。通过引入增值业务后，小灵通提升了品牌效应，进而推动小灵通运营商有了更为广阔的发展空间。一方面在提高平均用户收益（ARPU值）上有了新的方法；另一方面提供了与“移动梦网”等其他移动增值业务竞争的武器，有效遏止了年轻时尚用户的拆机率，并与竞争对手争夺高端用户。而从长期来看，这将为运营商积累无线数据服务的运营经验，为未来3G无线运营作准备。同时由于小灵通增值业务平台可与3G共享，也培养了一批内容服务商，为3G的内容服务奠定基础。
小灵通增值业务主要包括短消息业务（SMS）、无线数据业务、C-mode业务和定位业务。小灵通用户能够充分享受短消息收发、手机无线上网、Email收发和基于定位的内容服务等等。下面主要介绍一下短消息业务。
短消息系统是小灵通增值业务系统中的重要组成部分，支持点对点的短消息发送和接收，该系统使用一个短消息中心SMSC来支持多个PAS 域、多个MSwitch域、混合小灵通域等多种网络结构下的短消息业务。小灵通网络用户不仅可以享受到短消息业务提供的优质服务，而且可以相互漫游到对方的网络下进行短消息的收发。
为了同时支持PAS网络和iPAS网络中的短消息业务，SMS系统中的SMSC和两种类型的SMGW连接（SMGW-PAS和SMGW-iPAS），分别实现不同网络环境中的短消息发送和接收功能。
短消息中心可以通过SMPP（短消息点对点）接口和多个ESME（外部短消息实体）连接进行功能扩展，例如GSM短消息系统、固网短信中心，这样，小灵通网络用户就能够与GSM用户、固定电话用户之间相互收发短消息。SMSC也通过该接口提供证券查询增值业务及其他业务，用户可以通过短消息的形式查询相关信息。
1 短消息系统结构
短消息系统由三个子系统组成：
· 核心子系统
· 网管子系统
· 操作员子系统
短消息系统的结构如图1所示：
整个系统结构分为以下三层：
· 软件平台层：
Sun Solaris 操作系统并安装SUN CLUSTER支撑软件。
· 应用平台层：
数据库系统：数据库系统采用Sybase，用于短消息数据库。
MSGQ应用平台：提供应用软件进程之间的MSGQ通信接口。
· 应用软件层：
运行短消息系统应用软件包。
为了保证系统可靠性，系统采用了HA双机设置：
· 采用SUN CLUSTER
· 应用程序双机备份
· 共享数据库
1.1 短消息系统硬件结构
1.1.1 核心子系统硬件介绍
核心子系统主机：
· 两台SUN 服务器（安装SUN CLUSTER）
操作系统：SUN Solaris
短消息中心数据库系统：Sybase
· 磁盘阵列
1.1.2 网管子系统硬件介绍
· 网管主机：
- Sun 服务器
操作系统：SUN Solaris
网管数据库系统：Sybase
· 网管系统中间层服务器：
- 采用普通的PC
操作系统：WindowsNT+ SP6
· 网管前台：
- 采用普通的PC
操作系统：Windows NT/98
1.1.3 操作员子系统硬件介绍
· 操作员系统中间层服务器：
- 采用普通的PC机
操作系统：WindowsNT + SP6
操作员子系统数据库：Sybase
（可与网管系统数据库安装在一起）
· 操作员前台：
- 采用普通的PC机
操作系统：Windows NT/98
1.2 短消息软件结构
1.2.1 核心子系统软件结构
核心子系统的软件运行在核心主机上，软件结构如图2所示：
· 数据库
保存短消息内容和用户数据。
· SMPPDB接口模块
SMPP的数据库接口模块，根据需要，SMPPDB可以运行多个实例。
· SMPP处理模块
实现SMPP协议，与外部短消息实体接口。
· PUSH
下发短消息到外部短消息实体的模块。
· ACK
SEND的数据库接口模块，用来更新系统数据库。根据需要，ACK可以运行多个实例。
· MO
处理MO消息的模块。
· LOAD
定期发送短消息的模块。
· 计费中心接口模块
定时从数据库中将CDR记录转储到文件中，供计费中心系统使用。
· CDR转储模块
将短消息数据库中的CDR记录以及其他统计信息定时转移到网管数据库，供分析、查询处理。
· 网管代理模块
主机上的网管代理模块，负责：
- 接收同一台主机中的其他进程发来的事件消息，分析事件，产生适当的告警消息，经过过滤后转发给网管子系统的事件处理模块。
- 接收来自网管子系统事件处理模块的配置消息，返回配置结果。
- 监视主机核心子系统中管理对象的值。
· HMMD
主机管理模块，该模块负责主机环境的检测、重新启动、SMSC的关闭和启动。
· SEND
系统调度模块，连接短消息系统网关SMGW。
1.2.2 网管子系统软件结构
网管子系统由前台和后台两个部分组成。后台采用UNIX操作系统，前台为Windows NT系统。结构如图3所示：
· 网管DATABASE
网管数据库，保存网管系统的配置信息、日志信息以及操作员设置信息。并定时从短消息核心子系统采集短消息业务数据、计费信息到网管数据库。
· 事件处理模块（EPM）
- 接收事件/告警消息，存放到数据库，并根据告警消息产生管理对象的当前状态。
- 过滤事件消息，允许不记录特定的事件消息到数据库。
- 转发配置消息。
- EPM与网管代理模块/HMMD通过SOCKET通信，同时与网管数据库直接通信。EPM从网管数据库读取网管代理模块/HMMD的地址和端口信息，用来建立连接。
· 外部告警接口模块
定时读取网管系统中的告警信息，启动以后产生的告警，通过UNCP协议传送给集中监控系统。
· 操作员登录模块
操作员登录模块是前台的主控模块，该模块通过COM调用其他功能模块，其他功能模块不能单独运行。操作员登录后，权限信息从数据库读取。只与网管数据库通信。
· 操作员管理模块
提供操作员管理功能，包括开户、销户、密码修改、操作员状态查询、用户组管理、用户权限分配等功能。只与网管数据库通信。
· 告警模块
告警模块定时读取网管数据库中的状态信息，根据状态进行可见、可闻、可视的告警。只与网管数据库通信。
· 日志管理模块
系统存放的日志类型包括：
- 操作日志：记录操作员的操作情况。
- 安全日志：记录外界对系统的登录请求、攻击等事件。
- 事件日志：记录系统中发生的事件，主要是一些软件发出的信息。
- 告警日志：记录告警历史信息。
- 跟踪日志：记录系统要求的实时跟踪信息。
模块提供对这些日志的查询、打印、转储、帮助、删除等功能。
· 业务统计模块
查询、统计短消息业务的信息，如WRT、CDR业务量等。
· 配置管理模块
统一配置系统的运行参数。需要与短消息中心数据库、网管代理模块通信。
1.2.3 操作员子系统软件结构
短消息操作员子系统包括两部份，软件设计采用三层结构方式。前台系统安装在Windows 98上，前台操作软件用于手工方式进行短消息的编辑、发送、修改、统计等工作。在设计上以DCOM/Socket方式通过应用服务器AppServer访问短消息中心数据库。可与AppServer安装在一起，也可单独安装在Windows 98上。中间层系统（AppServer）安装在Windows NT上，作为子系统前端与短消息中心数据服务器之间的接口。操作员子系统数据库可与网管子系统数据库安装在一起，用于存放前台操作员管理信息。系统软件结构如图4所示。
· 短消息中心数据库
通过向短消息中心数据库中插入数据可以进行短消息的收发，对该数据库的操作由Windows NT上安装的AppServer统一进行。
· 中间层应用服务器AppServer
应用服务器作为三层模式中的中间层存在，由应用服务器统一处理对短消息数据库的访问。其操作环境为Windows NT。
· 操作员子系统数据库
操作员子系统数据库可与网管子系统数据库安装在一起，用于存放前台操作员管理信息。
· 操作员登录模块
操作员登录模块是前台的主控模块，该模块通过COM调用其他功能模块，其他功能模块不能单独运行。操作员登录后，权限信息从数据库读取。
· 操作员管理模块
提供操作员管理功能，包括开户、销户、密码修改、操作员状态查询、用户组管理、用户权限分配等功能。
· 短消息业务处理模块
- 发送短消息
单目的地、多目的地、群组、定时短消息发送。
- 查询短消息
可以根据短消息用户号码、起始时间、终止时间、信息来源等相关查询条件查询历史短消息信息和发送情况。
- 替换短消息
可以将仍在短消息中心等待下发的短消息的内容进行替换，但已经被从发送队列删除的短消息的内容不能被替换。
- 删除短消息
可以将仍在短消息中心等待下发的短消息进行删除。
- 营业受理
短消息用户的开户、销户、修改信息等操作。
· 短消息业务统计模块
用于对通过人工台处理的短消息业务进行统计、分析。
· 日志管理模块
对相关操作进行日志记录。
2 短消息系统特点
2.1 短消息中心之间的互连
小灵通各个短消息中心可以通过核心网来实现所属网络之间短消息业务的漫游，同时还可以和其他短消息中心系统所属的用户之间实现短消息的发送和接收，如GSM、CDMA系统。
2.2 先进的内存数据库技术
短消息中心对处理事务的能力要求非常高，一般商用数据库的功能非常复杂，与短消息中心的需求不吻合，使用不当往往成为短消息中心的性能瓶颈。UT斯达康公司采用了先进的内存数据库技术来解决这些问题。内存数据库将系统需要经常访问的数据暂存在内存中，以提高访问速度，并将内存中的数据同步到硬盘上，保证数据的安全性。同时将CDR原始记录等重要数据存放到通用数据库中，通过数据库提供的访问机制来存取这些数据，保证数据的高可靠性。因为内存访问速度比磁盘访问速度高，所以内存数据库提高了数据库系统的访问速度，同时也提高了整个系统的性能。
2.3 高可靠性
短消息系统主要采用两种方式来提高系统的可靠性：
· HA方式
在短消息中心中，内存数据库子系统是整个短信系统的处理核心，该子系统采用Sun Cluster技术来提高可靠性。因此，在实际系统中，内存数据库子系统采用两台主机，其中一台为主用主机，另外一台作为备用主机。当主用主机出现故障时，备用主机将立即切换到主用状态并接管所有的业务负载。
· 负载均衡（N+1）方式
SC Server是短消息中心的逻辑控制部分，主要负责接收、存储和转发短消息，它采用N+1的方式来提高系统的可靠性。在实际系统中，SC Server使用N台主机共同分担所有的业务负载，同时另外使用一台主机保持热备状态，一旦某台运行中的主机系统出现故障，热备主机将立即切换到主用状态并发挥正常的作用。
2.4 开放性
功能齐全的短消息中心SMSC采用客户机/服务器结构，简单、开放式的界面以及透明的信息传送结构，便于快速而有效的生成新的应用。短消息中心的用户不仅仅包括PS手机，而且还包括其它类型的设备以及现有的信息网络。例如，语音信箱、电子信箱、寻呼系统、新闻和股票报价业务、计算机主机应用和信息中心操作等。
2.5 可扩充性
短消息中心SMSC采用可扩充性平台，可扩充性表现在3个方面：
· 扩充现有业务功能，如增加短消息应用等；
· 系统容量上可以平滑扩充，保护用户初期投资；
· 在同一平台上扩充其他业务功能，如语音信箱、手机银行等。
2.6 可维护性
短消息中心SMSC提供完全图形化的操作界面、详尽的系统日志，方便用户的操作，使日常的维护工作量减少到最低程度。相关系统参数的配置、系统进程的配置都可以通过短消息网管系统前台界面轻松完成。同时网管系统提供详尽的系统运行统计数据，便于运营商进行业务统计、分析管理。
3 短消息系统应用
小灵通用户应用短消息系统，可以实现基本的电信业务，并能在此基础上，利用短消息中心提供内容透明的短消息承载服务，开展多项增值业务，实现效益最大化。
短消息的基本电信业务主要包括点对点短消息业务和小区广播短消息业务。一个完整的点对点短消息业务需要通过MO（Mobile Station Originated，移动台发起）和MT（Mobile Station Terminated，移动台终止）消息流程将一条短消息从一个实体发送到指定的另外一个实体，单条短消息编码后长度为120个字节，可以承载120个字节的英文字符或58个中文汉字。小区广播是指向某个或某些小区以广播方式发送信息，位于这些小区内的移动台都能收到广播短消息。
短消息中心可以通过TCP/IP或X.25的方式与基于短消息的增值业务系统相连，给用户提供更加丰富的信息服务，例如话费查询、定位业务、股票行情、天气信息以及新闻等内容，这将大大提升运营商的业务形象，同时获得直接的营业收入。短消息增值业务主要分为定时通知类和实时点播类两大类。
定时通知类增值业务包括语音信箱通知、到达邮件通知、话费催缴、话费催存等。比如在C-mode系统中，如果用户申请了新邮件通知业务，那么当用户接收到新的邮件时，C-mode系统中的Email网关将通知短消息中心给用户的手机发送新邮件通知短消息，新邮件通知短消息包括邮件发送者的邮件地址和主题等信息，这样短消息接收者就可以知道有新的邮件到达了。
实时点播类增值业务主要包括股票、外汇、天气、航班、新闻、话费查询、祝福发送、图像或铃声下载以及其他公众信息查询等等。例如，在基于短消息业务的定位业务中，用户首先发送定位业务请求短消息给提供定位业务的ICP，ICP然后发送相应的业务请求消息至定位系统，定位系统在计算出手机的当前位置之后把计算结果返回至ICP，ICP再以短消息的形式告知手机用户当前所在的位置。
参 考 文 献
[1] 《UTStarcom短消息中心系统技术手册》 （UTStarcom内部资料）
[2] 《小灵通（PAS）个人通信接入系统》 徐福新编著，电子工业出版社，2001.11
徐福新，1946年8月出生，1970年毕业于南京邮电学院无线电专业。浙江省通信学会常务理事、中国科普作家协会会员、杭州电子工业学院兼职教授。曾任浙江省余杭市电信局局长、浙江省数字移动通信公司总经理。长期从事通信技术的研究和应用，多次获部、省市科技成果奖。1997年独创性地在余杭成功组建了个人手持电话系统（即小灵通PAS系统），被人尊称为“小灵通之父”。期间撰写的30余篇专业论文先后在国内外通信杂志上发表，并获浙江省自然科学论文奖。1997年被评为浙江省优秀企业家。
许永明，硕士，高级工程师。1994年毕业于杭州电子工业学院电子工程系电子学与通信专业。十余年来一直从事通信技术的工程研究及应用工作。曾作为主要技术骨干参与1996-1998年在浙江余杭的小灵通试验网工作，积累了丰富的工程实践经验，并先后多次负责全国重要城市的小灵通工程规划、设计、勘测、安装调测及网络优化工作。《小灵通（PAS）个人通信接入系统》的编著者之一。
----《中国数据通信》
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