基于Java的移動校園網(wǎng)網(wǎng)關(guān)研究

田培辰

（長安大學(xué)信息工程學(xué)院，陜西西安 710000）

0.引言

短信息系統(tǒng)（SMS）與國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，給移動通訊網(wǎng)絡(luò)帶來了新的生機，隨著GSM調(diào)制解調(diào)器的普及與大量應(yīng)用，給這項技術(shù)提供了更大的發(fā)揮空間。在GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與計算機之間建立起一個交互中轉(zhuǎn)站，以網(wǎng)關(guān)的形式實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)處理應(yīng)用，具有極大的開發(fā)空間和發(fā)展空間。

GPRS系統(tǒng)的原理：

GSM系統(tǒng)是指數(shù)字蜂窩通訊系統(tǒng)，其主要組成為移動臺MS，基站子系統(tǒng)BSS，以及網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)MSS。

基站子系統(tǒng)BSS主要由基站收發(fā)臺和基站控制器組成；網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)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(rèn)證中心與設(shè)備標(biāo)志器，再加上相關(guān)工具算法組成。

不同于GSM系統(tǒng)的是，GPRS系統(tǒng)是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過增加新節(jié)點，使用戶可以通過終端到終端的方式接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，極大地提高了原有的工作效率。

GPRS所構(gòu)造的節(jié)點主要分為以下幾個類型：

一是GPRS支持節(jié)點。該支持節(jié)點是GPRS中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，包含了GPRS中所需要的傳輸數(shù)據(jù)的功能。更重要的是，GPRS支持節(jié)點可以和GSM進(jìn)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(wù)、GPRS與GSM聯(lián)合工作，可依據(jù)移動臺的實際性能決定方式。

1 課題主要功能實現(xiàn)方法

1.1 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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

本文主要分析了校園網(wǎng)關(guān)的可行性、移動方式連接的優(yōu)勢、以及用JAVA語言實現(xiàn)短信的收發(fā)和對數(shù)據(jù)庫的查詢。

1.2 短信的發(fā)送

由于短信具有長度與字?jǐn)?shù)限制，為減小發(fā)送時的空間、提高工作效率，我們以數(shù)字串與編碼的形式給用戶傳達(dá)相應(yīng)的信息。當(dāng)服務(wù)器終端接收到用戶通過手機發(fā)送的信息后，通過JDBC技術(shù)向服務(wù)器發(fā)送請求，再將數(shù)據(jù)反饋給用戶；手機端軟件發(fā)送打包好的數(shù)據(jù)短信之后，再將接收到的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像化處理，以供用戶瀏覽。

1.3 實驗課題特色

服務(wù)器對需求的接受，是即時對短信處理和分析后，再向數(shù)據(jù)庫反饋。

短信發(fā)送的方式，不是以文字的形式，而是以代號的形式進(jìn)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(wǎng)關(guān)與用戶的交互

在本文中提到的以短信息平臺為基礎(chǔ)的校園網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)中，服務(wù)器為數(shù)據(jù)庫與終端用戶鏈接的紐帶，即上文提到的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，我們的客戶既是請求的發(fā)出者，也是最終結(jié)果的接收人。服務(wù)器端通過GSM實現(xiàn)與手機的通信互通，得到用戶發(fā)出的實際要求，并在短時間內(nèi)做出相應(yīng)的反饋，將得到的查詢結(jié)果通過上述方式再次反饋回用戶，實現(xiàn)雙方的信息同步。用戶于手機客戶端對發(fā)送的信息進(jìn)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(wǎng)關(guān)系統(tǒng)以基于JAVA技術(shù)實現(xiàn)at指令的短消息接受與發(fā)送，客戶端以midp為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)。

2.課題實用性及其優(yōu)勢

2.1 關(guān)鍵問題分析

移動查詢系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中的通信接口，類似于一個大型的短信中轉(zhuǎn)中心。但對于處理系統(tǒng)，必須是一個即時系統(tǒng)，在接收到信息的第一時間需作出反應(yīng)，在規(guī)定時間內(nèi)做到對收到的信息進(jìn)行有效篩選與分析，以極快的速度將處理結(jié)果發(fā)送到下一環(huán)節(jié)進(jìn)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(tǒng)運行過程中，由于各個用戶的短息請求發(fā)出時間不同，短信到達(dá)終端的時間也是隨機的，可能在一段時間內(nèi)會有大量的短信進(jìn)入，這就需要我們的系統(tǒng)與程序?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)有快速分析與反應(yīng)的能力，尤其是對每一條信息的處理都要做到從連接到數(shù)據(jù)庫再到最終結(jié)果的發(fā)送安全可靠。為解決這個問題，我們認(rèn)為通過多線程分類工作，可以極大地提高系統(tǒng)的穩(wěn)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(wù)解決的最佳順序。當(dāng)各項任務(wù)按所求的順序進(jìn)行時，可以滿足各項的時間約束條件。根據(jù)優(yōu)先級大小的調(diào)度方法主要有以下幾種：先進(jìn)先出算法；速率單調(diào)調(diào)度算法；時限單調(diào)調(diào)度算法等。而經(jīng)過大范圍實驗，我們得出結(jié)論：速率單調(diào)調(diào)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(wù)的多任務(wù)調(diào)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(nèi)存分配等項。但當(dāng)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(wù)調(diào)度有效性的時候，我們采用更短、更高頻的信息進(jìn)行處理實驗，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)結(jié)果，短信息服務(wù)的最大工量與計算所得的最大工量誤差在10%以內(nèi)，是可以接受的。

2.3 短信息服務(wù)的優(yōu)勢

在當(dāng)今時代，手機的普及已經(jīng)成為一種趨勢。人們在日常生活中更多的依賴手機進(jìn)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(guī)的pc端工作，極大地提高了服務(wù)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(shù)的接受度。通過手機端的消息收發(fā)，所需費用低于常規(guī)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(lián)系。值得強調(diào)的是，手機上具有處理承載多種數(shù)據(jù)的能力。現(xiàn)有的短信息收發(fā)方式，總結(jié)起來有三種：塊模式、PDU模式和文本模式。當(dāng)今信息時代的飛速發(fā)展，未來會有更多的形式進(jìn)入大眾視野，可以獲得更多元的數(shù)據(jù)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(jìn)行加密傳播，直到數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端再進(jìn)行解密，實現(xiàn)信息安全的保護(hù)。

3.結(jié)論與展望

3.1 已經(jīng)完成的工作

我國由于人口基數(shù)龐大，短消息服務(wù)行業(yè)具有極高的普及度，用戶規(guī)模較其他方式也有極大的優(yōu)勢，在移動服務(wù)行業(yè)中占據(jù)著重要地位。在當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)信息時代，移動網(wǎng)絡(luò)不斷普及與新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，GSM移動通訊系統(tǒng)在未來的地位會更加舉足輕重。短消息服務(wù)作為網(wǎng)絡(luò)提供給用戶的一種獨特交互方式，有別于其他常規(guī)業(yè)務(wù)，這項技術(shù)也得到更多企業(yè)的重視，各類應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。

本文以GSM短信息收發(fā)服務(wù)平臺為基礎(chǔ)，以GSM網(wǎng)絡(luò)為平臺，開發(fā)了相關(guān)的校園網(wǎng)系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，中轉(zhuǎn)服務(wù)器為連接數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)用戶終端的網(wǎng)關(guān)，以接受用戶發(fā)來的短信息請求為交互手段，并且將得到的數(shù)據(jù)通過二次編碼的形式，以短信方式將查詢結(jié)果點對點發(fā)送給用戶；客戶端軟件以SMS系統(tǒng)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(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，在接受到相關(guān)反饋后，再進(jìn)行解碼，將最終結(jié)果反饋給用戶進(jìn)行查看。本系統(tǒng)充分利用SMS系統(tǒng)與GSM系統(tǒng)的高效交互性，將這種優(yōu)勢與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫傳輸方式進(jìn)行有機結(jié)合，不僅提高了數(shù)據(jù)的處理效率，也強化了系統(tǒng)與算法抵御外界信息突變的能力，加強了系統(tǒng)的魯棒性，擴寬了系統(tǒng)反饋信息的閾值。

3.2 進(jìn)一步的工作與展望

由于時間與用戶基數(shù)的限制，本系統(tǒng)只進(jìn)行了模擬測試，其中的信息數(shù)據(jù)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(jìn)的地方有：

（1）完善系統(tǒng)中各項數(shù)據(jù)與功能。在已經(jīng)實現(xiàn)的請求查詢功能基礎(chǔ)上，建立完整的校園網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)以及移動通訊網(wǎng)關(guān)。

（2）擴大用戶范圍，提高系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事件、與特殊情況的抵抗能力，將互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)與其他各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有機結(jié)合。

（3）及時進(jìn)行系統(tǒng)的更新迭代。由于當(dāng)今社會網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，我們的系統(tǒng)也要適時更新，做到與時俱進(jìn)。

（4）將本身系統(tǒng)投入更大的市場，與新興的移動端應(yīng)用合作，做到實用性與適時性同時發(fā)展，適應(yīng)發(fā)展潮流，不斷推進(jìn)系統(tǒng)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(chǔ)，提高軟件用戶的容量，提前適應(yīng)未來信息潮流下的未知變化。

4.總結(jié)

將來，以移動通訊系統(tǒng)交互為基礎(chǔ)的應(yīng)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(tǒng)開發(fā)也可以為未來其他移動端應(yīng)用開發(fā)提供相應(yīng)幫助，基于此的無線消息系統(tǒng)也會不斷擴大規(guī)模，向著更好的方向發(fā)展。