基于智能手機的校園短信網(wǎng)關(guān)系統的設計與實(shí)現

隨著(zhù)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，但是還不能達到即時(shí)信息交流的效果。手機短消息服務(wù)提供了隨身攜帶即時(shí)信息交流的功能，二者結合起來(lái)，PC機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與手機通信。本文提出的校園短信網(wǎng)關(guān)系統，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。

1 校園短信網(wǎng)關(guān)的結構

1.1 物理結構

本校園短信網(wǎng)關(guān)系統主要由客戶(hù)端PC機和WiFi手機組成?？蛻?hù)端PC機通過(guò)路由器接到互聯(lián)網(wǎng)上，WiFi手機通過(guò)無(wú)線(xiàn)路由器接到互聯(lián)網(wǎng)上，客戶(hù)端PC機就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與WIFI手機通信，WiFi手機通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )與其他用戶(hù)手機通信。實(shí)現了客戶(hù)端PC機通過(guò)WiFi手機作為短信網(wǎng)關(guān)與手機用戶(hù)之間的通信。校園短信網(wǎng)關(guān)的物理結構圖如圖1所示。

1.2 邏輯結構

校園短信網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端包括調用接口、通信協(xié)議封裝與解析、SocketClient三部分。短信網(wǎng)關(guān)采用向上層系統提供調用接口，上層其它系統通過(guò)調用接口，向請求中心發(fā)送請求（發(fā)送短信和接收短信）。在收到上層調用命令后，請求中心將請求命令封裝成自定義的通信協(xié)議，通過(guò)SocketClient將請求發(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監聽(tīng)端口狀態(tài)，監聽(tīng)到客戶(hù)端發(fā)送的命令后，就通過(guò)通信協(xié)議解析模塊將命令解析，之后調用Windows Mobile SDK提供的手機底層API執行相應的功能。校園短信網(wǎng)關(guān)的邏輯結構圖如圖2所示。

2 短信收發(fā)功能的設計與實(shí)現

2.1 短信發(fā)送

校園短信網(wǎng)關(guān)系統的客戶(hù)端調用短信網(wǎng)關(guān)接口，設置收信用戶(hù)號碼、短信內容、發(fā)送方式、發(fā)送時(shí)間等信息，達到向目的用戶(hù)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)系統發(fā)送短信過(guò)程如圖3所示。用戶(hù)在客戶(hù)端PC機上設置短信發(fā)送信息，提交給請求中心，請求中心將短信信息封裝后通過(guò)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)送請求信息后，根據發(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，則直接調用短信發(fā)送服務(wù)將短信發(fā)送到目的手機號碼；如果是定時(shí)發(fā)送，則將短信發(fā)送信息寫(xiě)入數據庫的定時(shí)任務(wù)表中。系統設置定時(shí)器，每隔一段時(shí)間查詢(xún)該數據庫的定時(shí)任務(wù)表，發(fā)現定時(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 手機號碼138********，內容“教師節快樂(lè )”]，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)現該定時(shí)時(shí)間到或者超過(guò)的時(shí)間在允許誤差范圍內，就將該短信發(fā)送至目的手機。

2.2 短信接收

用戶(hù)可以在客戶(hù)端通過(guò)短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器接收來(lái)自不同手機用戶(hù)發(fā)送的短信，達到不同的效果(例如學(xué)校師生互動(dòng)短信、校園活動(dòng)投票、選舉投票，節日祝福等)。

根據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(lèi)似于手機的收件箱，用戶(hù)可以查看收到的所有短信；(2)查看一段時(shí)間內所有收到的短信。用戶(hù)在客戶(hù)端設置起始時(shí)間和結束時(shí)間，向服務(wù)器發(fā)送請求該時(shí)間段內的所有短信。例如，用戶(hù)設置了短信投票活動(dòng)，在活動(dòng)截至后，需要統計投票結果時(shí)，用戶(hù)向服務(wù)器請求接收所有投票短信內容；(3)查看所有未被查收短信；(4)查看數據庫接收短信日志表中沒(méi)有被查收的短信記錄。

用戶(hù)在PC機客戶(hù)端接收短信實(shí)現的過(guò)程如圖4所示，在短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器上設置一個(gè)用戶(hù)信息配置表，該表包含用戶(hù)名、密碼和對應字頭。服務(wù)器則將所有接收的短信存儲在短信接收日志表中。用戶(hù)在客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)出查收短信請求，服務(wù)器在用戶(hù)信息配置表表根據用戶(hù)名查找該用戶(hù)對應的字頭，然后在短信接收日志表中根據字頭查看短信，將所有符合該用戶(hù)要求的短信封裝后發(fā)送給用戶(hù)。

3 客戶(hù)端PC機與手機通信協(xié)議的設計

校園短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與客戶(hù)端用UDP包進(jìn)行通信。UDP數據包的總長(cháng)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)現非常簡(jiǎn)單、高效。UDP數據包的總長(cháng)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(cháng)度為65 527 B。當傳輸的數據大于65 527 B時(shí)，應將數據包分為幾個(gè)小于65 527字節數據包來(lái)傳輸。校園短信網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與客戶(hù)端之間的通信協(xié)議分為三個(gè)部分：建立連接階段，數據傳輸階段和會(huì )話(huà)結束階段。

3.1 建立連接階段

(1)客戶(hù)端請求連接

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

(2)服務(wù)器端響應

服務(wù)器首先驗證用戶(hù)是否合法，若驗證合法，則服務(wù)器為該用戶(hù)隨機生成一個(gè)15位的連接Session-ID，并將該Session-ID發(fā)送給客戶(hù)端，在后續的數據傳輸階段和會(huì )話(huà)結束階段，客戶(hù)端發(fā)送的請求信息中都應包含Session-ID，以驗證用戶(hù)在一次協(xié)議傳輸的合法性。
SMS/1.0 100OKrn 連接成功的標識
Content-Type:application/smscrn 內容的類(lèi)型，包括文本內容傳輸和SMS控制協(xié)議傳輸
Content-Length:0rn 內容長(cháng)度，應大于等于0，小于等于自定義協(xié)議的長(cháng)度最大值
Session-ID: 68a354de789ecefrnn 服務(wù)器隨機產(chǎn)生的15位ID
若驗證不合法，則服務(wù)器返回不合法的類(lèi)型。
SMS/1.0 Error100rn Error100表示錯誤類(lèi)型

3.2 數據傳輸階段

根據校園短信網(wǎng)關(guān)系統的功能需求來(lái)定義數據傳輸的方式，每種方式定義一種通信協(xié)議的標識符，例如即時(shí)發(fā)送的標識符為POST，以即時(shí)發(fā)送為例說(shuō)明數據傳輸階段的協(xié)議內容。

(1)客戶(hù)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，則返回錯誤編號：
SMS/1.0 Error400rn
如果服務(wù)器處理成功，則返回成功信息編號：
SMS/1.0 200OKrn

3.3 會(huì )話(huà)結束階段

會(huì )話(huà)結束有兩種情況，一是客戶(hù)端出現異常情況，在規定時(shí)間內沒(méi)有反饋信息，則服務(wù)器關(guān)閉連接銷(xiāo)毀Session-ID；二是客戶(hù)端正常，且在一次會(huì )話(huà)結束后，由客戶(hù)端在超時(shí)允許范圍之內發(fā)出會(huì )話(huà)結束請求。

(1)客戶(hù)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(xiāo)毀Session-ID，清除此次會(huì )話(huà)的相關(guān)資源。
SMS/1.0 Error400rn 表示客戶(hù)端超時(shí)

(2)客戶(hù)端發(fā)起會(huì )話(huà)結束請求

客戶(hù)端發(fā)送：
BYE SMS/1.0rn 表示結束會(huì )話(huà)的標識
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn
服務(wù)器反饋：
SMS/1.0 200OKrn 表示會(huì )話(huà)結束成功
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn

本文所設計的校園短信網(wǎng)關(guān)系統通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了PC機與手機之間的通信，其重點(diǎn)是通信協(xié)議的定義以及對短信收發(fā)請求和短信內容的封裝與解析。其次，本短信網(wǎng)關(guān)系統中調用了Windows Mobile SDK提供的手機短信收發(fā)接口函數，有利于將來(lái)校園短信網(wǎng)關(guān)系統的功能擴展。