基于智能手機(jī)的校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，校園中教務(wù)人員、教師以及學(xué)生之間的交流也將信息化。網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展已經(jīng)為校園里的交流提供了快捷的渠道，但是還不能達(dá)到即時(shí)信息交流的效果。手機(jī)短消息服務(wù)提供了隨身攜帶即時(shí)信息交流的功能，二者結(jié)合起來，PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與手機(jī)通信。本文提出的校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，將為校園教務(wù)人員、教師和學(xué)生提供了更加方便的交流平臺(tái)。

1 校園短信網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)

1.1 物理結(jié)構(gòu)

本校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)主要由客戶端PC機(jī)和WiFi手機(jī)組成?？蛻舳薖C機(jī)通過路由器接到互聯(lián)網(wǎng)上，WiFi手機(jī)通過無線路由器接到互聯(lián)網(wǎng)上，客戶端PC機(jī)就可以通過網(wǎng)絡(luò)與WIFI手機(jī)通信，WiFi手機(jī)通過GSM網(wǎng)絡(luò)與其他用戶手機(jī)通信。實(shí)現(xiàn)了客戶端PC機(jī)通過WiFi手機(jī)作為短信網(wǎng)關(guān)與手機(jī)用戶之間的通信。校園短信網(wǎng)關(guān)的物理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

1.2 邏輯結(jié)構(gòu)

校園短信網(wǎng)關(guān)客戶端包括調(diào)用接口、通信協(xié)議封裝與解析、SocketClient三部分。短信網(wǎng)關(guān)采用向上層系統(tǒng)提供調(diào)用接口，上層其它系統(tǒng)通過調(diào)用接口，向請(qǐng)求中心發(fā)送請(qǐng)求（發(fā)送短信和接收短信）。在收到上層調(diào)用命令后，請(qǐng)求中心將請(qǐng)求命令封裝成自定義的通信協(xié)議，通過SocketClient將請(qǐng)求發(fā)送給短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。
校園短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的SocketServer監(jiān)聽端口狀態(tài)，監(jiān)聽到客戶端發(fā)送的命令后，就通過通信協(xié)議解析模塊將命令解析，之后調(diào)用Windows Mobile SDK提供的手機(jī)底層API執(zhí)行相應(yīng)的功能。校園短信網(wǎng)關(guān)的邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

2 短信收發(fā)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 短信發(fā)送

校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的客戶端調(diào)用短信網(wǎng)關(guān)接口，設(shè)置收信用戶號(hào)碼、短信內(nèi)容、發(fā)送方式、發(fā)送時(shí)間等信息，達(dá)到向目的用戶發(fā)送短信的功能。其中，發(fā)送方式分單發(fā)和群發(fā)；發(fā)送時(shí)間分立即發(fā)送和定時(shí)發(fā)送。
校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)發(fā)送短信過程如圖3所示。用戶在客戶端PC機(jī)上設(shè)置短信發(fā)送信息，提交給請(qǐng)求中心，請(qǐng)求中心將短信信息封裝后通過Socket發(fā)送給服務(wù)器。短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器收到短信發(fā)送請(qǐng)求信息后，根據(jù)發(fā)送時(shí)間的不同分為兩種不同的處理流程。如果短信發(fā)送信息中的發(fā)送方式是立即發(fā)送，則直接調(diào)用短信發(fā)送服務(wù)將短信發(fā)送到目的手機(jī)號(hào)碼；如果是定時(shí)發(fā)送，則將短信發(fā)送信息寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的定時(shí)任務(wù)表中。系統(tǒng)設(shè)置定時(shí)器，每隔一段時(shí)間查詢?cè)摂?shù)據(jù)庫(kù)的定時(shí)任務(wù)表，發(fā)現(xiàn)定時(shí)任務(wù)的時(shí)間到了，則將該條短信發(fā)送出去。例如，定時(shí)任務(wù)表中的一條記錄為：[時(shí)間2009-09-10 10：00：00 手機(jī)號(hào)碼138********，內(nèi)容“教師節(jié)快樂”]，短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的定時(shí)器掃描任務(wù)表時(shí)，發(fā)現(xiàn)該定時(shí)時(shí)間到或者超過的時(shí)間在允許誤差范圍內(nèi)，就將該短信發(fā)送至目的手機(jī)。

2.2 短信接收

用戶可以在客戶端通過短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器接收來自不同手機(jī)用戶發(fā)送的短信，達(dá)到不同的效果(例如學(xué)校師生互動(dòng)短信、校園活動(dòng)投票、選舉投票，節(jié)日祝福等)。

根據(jù)短信接收的功能需求將接收方式分為4種：(1)查看所有收到的短信，類似于手機(jī)的收件箱，用戶可以查看收到的所有短信；(2)查看一段時(shí)間內(nèi)所有收到的短信。用戶在客戶端設(shè)置起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求該時(shí)間段內(nèi)的所有短信。例如，用戶設(shè)置了短信投票活動(dòng)，在活動(dòng)截至后，需要統(tǒng)計(jì)投票結(jié)果時(shí)，用戶向服務(wù)器請(qǐng)求接收所有投票短信內(nèi)容；(3)查看所有未被查收短信；(4)查看數(shù)據(jù)庫(kù)接收短信日志表中沒有被查收的短信記錄。

用戶在PC機(jī)客戶端接收短信實(shí)現(xiàn)的過程如圖4所示，在短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器上設(shè)置一個(gè)用戶信息配置表，該表包含用戶名、密碼和對(duì)應(yīng)字頭。服務(wù)器則將所有接收的短信存儲(chǔ)在短信接收日志表中。用戶在客戶端向服務(wù)器發(fā)出查收短信請(qǐng)求，服務(wù)器在用戶信息配置表表根據(jù)用戶名查找該用戶對(duì)應(yīng)的字頭，然后在短信接收日志表中根據(jù)字頭查看短信，將所有符合該用戶要求的短信封裝后發(fā)送給用戶。

3 客戶端PC機(jī)與手機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

校園短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與客戶端用UDP包進(jìn)行通信。UDP數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度為65 535 B，可以放進(jìn)一個(gè)IP包，使得UDP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單、高效。UDP數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度減去UDP包頭本身所占的8 B，UDP服務(wù)中的最大有效載荷長(zhǎng)度為65 527 B。當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大于65 527 B時(shí)，應(yīng)將數(shù)據(jù)包分為幾個(gè)小于65 527字節(jié)數(shù)據(jù)包來傳輸。校園短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與客戶端之間的通信協(xié)議分為三個(gè)部分：建立連接階段，數(shù)據(jù)傳輸階段和會(huì)話結(jié)束階段。

3.1 建立連接階段

(1)客戶端請(qǐng)求連接

CONNECT SMS/1.0rn
表示發(fā)出連接請(qǐng)求，自定義的協(xié)議類型和版本號(hào)
From:sms:192.168.0.1:8868;username=stone;password
=123456>rn
表示發(fā)送用戶的IP地址端口，用戶名和密碼
User-Agent:SMS Client Release 145rnn
表示客戶端的名稱和版本

(2)服務(wù)器端響應(yīng)

服務(wù)器首先驗(yàn)證用戶是否合法，若驗(yàn)證合法，則服務(wù)器為該用戶隨機(jī)生成一個(gè)15位的連接Session-ID，并將該Session-ID發(fā)送給客戶端，在后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸階段和會(huì)話結(jié)束階段，客戶端發(fā)送的請(qǐng)求信息中都應(yīng)包含Session-ID，以驗(yàn)證用戶在一次協(xié)議傳輸?shù)暮戏ㄐ浴?br />SMS/1.0 100OKrn 連接成功的標(biāo)識(shí)
Content-Type:application/smscrn 內(nèi)容的類型，包括文本內(nèi)容傳輸和SMS控制協(xié)議傳輸
Content-Length:0rn 內(nèi)容長(zhǎng)度，應(yīng)大于等于0，小于等于自定義協(xié)議的長(zhǎng)度最大值
Session-ID: 68a354de789ecefrnn 服務(wù)器隨機(jī)產(chǎn)生的15位ID
若驗(yàn)證不合法，則服務(wù)器返回不合法的類型。
SMS/1.0 Error100rn Error100表示錯(cuò)誤類型

3.2 數(shù)據(jù)傳輸階段

根據(jù)校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的功能需求來定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，每種方式定義一種通信協(xié)議的標(biāo)識(shí)符，例如即時(shí)發(fā)送的標(biāo)識(shí)符為POST，以即時(shí)發(fā)送為例說明數(shù)據(jù)傳輸階段的協(xié)議內(nèi)容。

(1)客戶端發(fā)送：

POST SMS/1.0rn
Session-ID: 68a354de789ecefrn
User-Agent:SMS Client Release 145rn
Date:2009-09-10 10:00:00rn
Message-Type:IMMEDIATE,GROUPrn
From: sms:192.168.0.1:8868;username=stone>rn
To: 13636066060,13476240028,13884053687rn
Content:Happy Teachers’Day!rn
Content-Type:application/textrn
Content-Length:Nrnrn

(2)服務(wù)器反饋信息：

如果服務(wù)器處理失敗，則返回錯(cuò)誤編號(hào)：
SMS/1.0 Error400rn
如果服務(wù)器處理成功，則返回成功信息編號(hào)：
SMS/1.0 200OKrn

3.3 會(huì)話結(jié)束階段

會(huì)話結(jié)束有兩種情況，一是客戶端出現(xiàn)異常情況，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有反饋信息，則服務(wù)器關(guān)閉連接銷毀Session-ID；二是客戶端正常，且在一次會(huì)話結(jié)束后，由客戶端在超時(shí)允許范圍之內(nèi)發(fā)出會(huì)話結(jié)束請(qǐng)求。

(1)客戶端超時(shí)

服務(wù)器不做任何發(fā)包工作，關(guān)閉通信連接，銷毀Session-ID，清除此次會(huì)話的相關(guān)資源。
SMS/1.0 Error400rn 表示客戶端超時(shí)

(2)客戶端發(fā)起會(huì)話結(jié)束請(qǐng)求

客戶端發(fā)送：
BYE SMS/1.0rn 表示結(jié)束會(huì)話的標(biāo)識(shí)
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn
服務(wù)器反饋：
SMS/1.0 200OKrn 表示會(huì)話結(jié)束成功
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn

本文所設(shè)計(jì)的校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)與手機(jī)之間的通信，其重點(diǎn)是通信協(xié)議的定義以及對(duì)短信收發(fā)請(qǐng)求和短信內(nèi)容的封裝與解析。其次，本短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)中調(diào)用了Windows Mobile SDK提供的手機(jī)短信收發(fā)接口函數(shù)，有利于將來校園短信網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展。