基于智能手機的校園短信網關系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

隨著信息技術的高速發(fā)展，校園中教務人員、教師以及學生之間的交流也將信息化。網絡的快速發(fā)展已經為校園里的交流提供了快捷的渠道，但是還不能達到即時信息交流的效果。手機短消息服務提供了隨身攜帶即時信息交流的功能，二者結合起來，PC機通過網絡與手機通信。本文提出的校園短信網關系統(tǒng)，將為校園教務人員、教師和學生提供了更加方便的交流平臺。

1 校園短信網關的結構

1.1 物理結構

本校園短信網關系統(tǒng)主要由客戶端PC機和WiFi手機組成?？蛻舳薖C機通過路由器接到互聯(lián)網上，WiFi手機通過無線路由器接到互聯(lián)網上，客戶端PC機就可以通過網絡與WIFI手機通信，WiFi手機通過GSM網絡與其他用戶手機通信。實現(xiàn)了客戶端PC機通過WiFi手機作為短信網關與手機用戶之間的通信。校園短信網關的物理結構圖如圖1所示。

1.2 邏輯結構

校園短信網關客戶端包括調用接口、通信協(xié)議封裝與解析、SocketClient三部分。短信網關采用向上層系統(tǒng)提供調用接口，上層其它系統(tǒng)通過調用接口，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SocketClient將請求發(fā)送給短信網關服務器。
校園短信網關服務器的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，之后調用Windows Mobile SDK提供的手機底層API執(zhí)行相應的功能。校園短信網關的邏輯結構圖如圖2所示。

2 短信收發(fā)功能的設計與實現(xiàn)

2.1 短信發(fā)送

校園短信網關系統(tǒng)的客戶端調用短信網關接口，設置收信用戶號碼、短信內容、發(fā)送方式、發(fā)送時間等信息，達到向目的用戶發(fā)送短信的功能。其中，發(fā)送方式分單發(fā)和群發(fā)；發(fā)送時間分立即發(fā)送和定時發(fā)送。
校園短信網關系統(tǒng)發(fā)送短信過程如圖3所示。用戶在客戶端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Socket發(fā)送給服務器。短信網關服務器收到短信發(fā)送請求信息后，根據(jù)發(fā)送時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)送服務將短信發(fā)送到目的手機號碼；如果是定時發(fā)送，則將短信發(fā)送信息寫入數(shù)據(jù)庫的定時任務表中。系統(tǒng)設置定時器，每隔一段時間查詢該數(shù)據(jù)庫的定時任務表，發(fā)現(xiàn)定時任務的時間到了，則將該條短信發(fā)送出去。例如，定時任務表中的一條記錄為：[時間2009-09-10 10：00：00 手機號碼138********，內容“教師節(jié)快樂”]，短信網關服務器的定時器掃描任務表時，發(fā)現(xiàn)該定時時間到或者超過的時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

用戶可以在客戶端通過短信網關服務器接收來自不同手機用戶發(fā)送的短信，達到不同的效果(例如學校師生互動短信、校園活動投票、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，類似于手機的收件箱，用戶可以查看收到的所有短信；(2)查看一段時間內所有收到的短信。用戶在客戶端設置起始時間和結束時間，向服務器發(fā)送請求該時間段內的所有短信。例如，用戶設置了短信投票活動，在活動截至后，需要統(tǒng)計投票結果時，用戶向服務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(shù)據(jù)庫接收短信日志表中沒有被查收的短信記錄。

用戶在PC機客戶端接收短信實現(xiàn)的過程如圖4所示，在短信網關服務器上設置一個用戶信息配置表，該表包含用戶名、密碼和對應字頭。服務器則將所有接收的短信存儲在短信接收日志表中。用戶在客戶端向服務器發(fā)出查收短信請求，服務器在用戶信息配置表表根據(jù)用戶名查找該用戶對應的字頭，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機與手機通信協(xié)議的設計

校園短信網關服務器與客戶端用UDP包進行通信。UDP數(shù)據(jù)包的總長度為65 535 B，可以放進一個IP包，使得UDP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)非常簡單、高效。UDP數(shù)據(jù)包的總長度減去UDP包頭本身所占的8 B，UDP服務中的最大有效載荷長度為65 527 B。當傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大于65 527 B時，應將數(shù)據(jù)包分為幾個小于65 527字節(jié)數(shù)據(jù)包來傳輸。校園短信網關服務器與客戶端之間的通信協(xié)議分為三個部分：建立連接階段，數(shù)據(jù)傳輸階段和會話結束階段。

3.1 建立連接階段

(1)客戶端請求連接

CONNECT SMS/1.0rn
表示發(fā)出連接請求，自定義的協(xié)議類型和版本號
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)服務器端響應

服務器首先驗證用戶是否合法，若驗證合法，則服務器為該用戶隨機生成一個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)傳輸階段和會話結束階段，客戶端發(fā)送的請求信息中都應包含Session-ID，以驗證用戶在一次協(xié)議傳輸?shù)暮戏ㄐ浴?br />SMS/1.0 100OKrn 連接成功的標識
Content-Type:application/smscrn 內容的類型，包括文本內容傳輸和SMS控制協(xié)議傳輸
Content-Length:0rn 內容長度，應大于等于0，小于等于自定義協(xié)議的長度最大值
Session-ID: 68a354de789ecefrnn 服務器隨機產生的15位ID
若驗證不合法，則服務器返回不合法的類型。
SMS/1.0 Error100rn Error100表示錯誤類型

3.2 數(shù)據(jù)傳輸階段

根據(jù)校園短信網關系統(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)議的標識符，例如即時發(fā)送的標識符為POST，以即時發(fā)送為例說明數(shù)據(jù)傳輸階段的協(xié)議內容。

(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)服務器反饋信息：

如果服務器處理失敗，則返回錯誤編號：
SMS/1.0 Error400rn
如果服務器處理成功，則返回成功信息編號：
SMS/1.0 200OKrn

3.3 會話結束階段

會話結束有兩種情況，一是客戶端出現(xiàn)異常情況，在規(guī)定時間內沒有反饋信息，則服務器關閉連接銷毀Session-ID；二是客戶端正常，且在一次會話結束后，由客戶端在超時允許范圍之內發(fā)出會話結束請求。

(1)客戶端超時

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

(2)客戶端發(fā)起會話結束請求

客戶端發(fā)送：
BYE SMS/1.0rn 表示結束會話的標識
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn
服務器反饋：
SMS/1.0 200OKrn 表示會話結束成功
Session-ID: 68a354de789ecefrnrn

本文所設計的校園短信網關系統(tǒng)通過無線網絡實現(xiàn)了PC機與手機之間的通信，其重點是通信協(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，本短信網關系統(tǒng)中調用了Windows Mobile SDK提供的手機短信收發(fā)接口函數(shù)，有利于將來校園短信網關系統(tǒng)的功能擴展。