短消息網(wǎng)關(guān)通信模塊的設計與實現(xiàn)

  關(guān)鍵詞： 短消息 ; 短消息網(wǎng)關(guān) ; 通信

  •  前言

  隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無線互聯(lián)網(wǎng)短消息業(yè)務正在為用戶提供越來越多的服務。人們不僅可以通過手機點播定制新聞、股票信息、天氣預報，還可以下載鈴聲、圖片等。無論需要什么樣的信息，我們都可以隨時隨地地通過手機接入互聯(lián)網(wǎng)絡，享受各種服務。電信運營商要實現(xiàn)這些增值業(yè)務，就必須支持網(wǎng)間的互聯(lián)互通。

  目前實現(xiàn)網(wǎng)間互聯(lián)互通的方式有四種，包括：通過移動關(guān)口局互聯(lián)互通；通過信令轉(zhuǎn)接點互聯(lián)互通；通過短消息網(wǎng)關(guān)互聯(lián)互通；通過第三方運營商系統(tǒng)互聯(lián)互通。前兩種方式不易設置計費點和引出計費話單，因此不利于網(wǎng)間結(jié)算；最后一種方式，雖然能夠保證計費點和結(jié)算點的統(tǒng)一，但是易受到地域條件的限制 。 而通過短消息網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)互聯(lián)互通，無須對 現(xiàn)網(wǎng)運行的設備進行大面積的數(shù)據(jù)改動和升級改造，能夠 合理的設置計費點，保證計費的準確性，實現(xiàn)業(yè)務鑒權(quán)和業(yè)務過濾的功能，保證網(wǎng)絡的安全，也能夠通過對業(yè)務流量的監(jiān)視和控制，防止網(wǎng)絡風暴的發(fā)生，這種互聯(lián)方式具有其他三種方式不可比擬的優(yōu)點。目前，大部分短消息業(yè)務的互聯(lián)互通都是使用短消息網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。

  •  短消息網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)

  短消息網(wǎng)關(guān)（ ISMG ）是處于短消息中心（ SMSC ）和業(yè)務提供商（ SP ）之間的設備，它為這兩個實體的數(shù)據(jù)交換提供安全、快捷的通道。網(wǎng)關(guān)與短消息中心之間使用 SMPP 協(xié)議（ Short Message Peer to Peer, 短消息點對點協(xié)議） , 與 SP 之間使用 CMPP 協(xié)議（ China Mobile Peer to Peer, 中國移動點對點協(xié)議），因此短消息網(wǎng)關(guān)需要完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換、計費、路由、安全和網(wǎng)絡管理等功能。其結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

  具體說來，圖 1 中 SMPP 通信代理系統(tǒng)主要實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)和 GSM 網(wǎng)中短消息中心（ SMSC ）的連接，確保準確接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。為了達到規(guī)范要求的不超過 0.001% 的數(shù)據(jù)丟包率， SMPP 通信代理需要支持流量控制。 CMPP 通信代理系統(tǒng)主要是實現(xiàn)和 SP 服務提供商的連接，與 SMPP 通信代理系統(tǒng)不同的是，由于協(xié)議的影響， CMPP 通信代理是服務器端，需等待 SP 的連接，而 SMPP 通信代理是客戶端，需要主動連接 SMSC 。短消息網(wǎng)關(guān)處理系統(tǒng)是網(wǎng)關(guān)中最復雜的處理進程，它完成的任務包括：向 GNS( 匯接網(wǎng)關(guān) ) 查詢路由，維護路由表，進行協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)分發(fā)。防火墻系統(tǒng)主要為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)提供安全保障，它包括 IP 包過濾和身份驗證。短信網(wǎng)關(guān)計費系統(tǒng)主要形成各種計費話單，為計費提供依據(jù)。業(yè)務管理系統(tǒng)主要完成對業(yè)務進行統(tǒng)計報告，生成報表，為運營者對用戶數(shù)據(jù)的添加、修改、刪除以及對網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的監(jiān)控、查詢、操作和維護提供接口和界面。

  •  短消息網(wǎng)關(guān)通信模塊的設計與實現(xiàn)

  短消息網(wǎng)關(guān)通信模塊是整個短消息網(wǎng)關(guān)的基礎。無論是計費、統(tǒng)計，還是超時重傳，高質(zhì)量的通信構(gòu)架是必不可少的保障。這個通信構(gòu)架不僅要完成基本的收發(fā)消息的功能，而且還要有好的結(jié)構(gòu)以支撐各種業(yè)務需求，保證良好的擴展性。

  在設計短消息網(wǎng)關(guān)通信模塊時，我們考慮了以下幾點：

  第一，由于短消息網(wǎng)關(guān)功能繁多，如果把通信和具體業(yè)務合在一起開發(fā)，容易顧此失彼�？赡軙�因為開始的考慮不周全，造成在增加某項新業(yè)務時不得不修改通信底層和原來的業(yè)務代碼，導致重復開發(fā)。所以我們采用通信代理的方式把通信和具體業(yè)務分開，在增加新業(yè)務時，就只需少量修改通信代理的設置，而且不必再改動原來的業(yè)務代碼了。

  第二，通信代理需要同時偵聽多個端口，我們選用多路復用 I/O 這種方式。雖然多線程能夠通過并行計算和共享內(nèi)存提高代碼效率和資源利用率，但在短消息網(wǎng)關(guān)中，處理的數(shù)據(jù)量大，多線程方式的并行處理會造成一些消息的邏輯混亂，資源共享也會增加代碼的復雜度。而多路復用使用簡單，邏輯清晰明了，不易發(fā)生錯誤，也不會出現(xiàn)因資源共享帶來同步和互斥問題。因此使用多路復用 I/O 是比較合理的。

  第三，業(yè)務處理模塊與通信代理之間可以使用隊列進行通信，對隊列的管理和參數(shù)的設置 (例如對同一隊列操作的互斥，以及隊列個數(shù)的設置等)都使用專門的隊列內(nèi)核程序統(tǒng)一調(diào)度并封裝成函數(shù)接口，以方便業(yè)務處理模塊對隊列的使用。另外，通過隊列通信，也可以為今后增加的業(yè)務提供良好的擴展性。

  第四，為了達到 99.999%的不丟包率，通信代理需要使用流量控制機制以保證網(wǎng)關(guān)內(nèi)部不丟包。這是因為無論隊列設置有多大，如果出現(xiàn)消息只發(fā)不收的情況，都會造成隊列溢出而丟包。因此，為每個隊列中緩存的消息做記錄，當某個時刻隊列消息的數(shù)量達到規(guī)定限度,隊列就不再收包,以保證到達網(wǎng)關(guān)的消息不會丟失。