基于Java的移动校园网网关研究

田培辰

（长安大学信息工程学院，陕西西安 710000）

0.引言

短信息系统（SMS）与国际互联网技术的结合，给移动通讯网络带来了新的生机，随着GSM调制解调器的普及与大量应用，给这项技术提供了更大的发挥空间。在GSM网络系统与计算机之间建立起一个交互中转站，以网关的形式实现无线网络业务处理应用，具有极大的开发空间和发展空间。

GPRS系统的原理：

GSM系统是指数字蜂窝通讯系统，其主要组成为移动台MS，基站子系统BSS，以及网络交换子系统MSS。

基站子系统BSS主要由基站收发台和基站控制器组成；网络交换子系统主要由移动交换中心，操作运营中心，归属位置、访问位置寄存器，认证中心与设备标志器，再加上相关工具算法组成。

不同于GSM系统的是，GPRS系统是在GSM网络的基础上，通过增加新节点，使用户可以通过终端到终端的方式接受和发送数据，极大地提高了原有的工作效率。

GPRS所构造的节点主要分为以下几个类型：

一是GPRS支持节点。该支持节点是GPRS中最重要的网络节点，包含了GPRS中所需要的传输数据的功能。更重要的是，GPRS支持节点可以和GSM进行交互，由于GSM具有移动路由管理功能，这很好地完成了移动台与其他数据网络之间的交互。

二是归属位置寄存器。对于漫游的移动台来说，位置归属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移动台。GPRS的移动台具有三种运行模式，可以选择其中任意一种作为运行方式。具体分为GPRS单独服务、GPRS与GSM联合工作，可依据移动台的实际性能决定方式。

1 课题主要功能实现方法

1.1 网关系统的设计与实现

传统校园移动网通过笔记本终端，以无线网卡的形式实现连接。对于本文中提出的实现方法，主要是以短信方式访问校园网提供的服务，提高灵活度与实用性。

本文主要分析了校园网关的可行性、移动方式连接的优势、以及用JAVA语言实现短信的收发和对数据库的查询。

1.2 短信的发送

由于短信具有长度与字数限制，为减小发送时的空间、提高工作效率，我们以数字串与编码的形式给用户传达相应的信息。当服务器终端接收到用户通过手机发送的信息后，通过JDBC技术向服务器发送请求，再将数据反馈给用户；手机端软件发送打包好的数据短信之后，再将接收到的反馈数据进行图像化处理，以供用户浏览。

1.3 实验课题特色

服务器对需求的接受，是即时对短信处理和分析后，再向数据库反馈。

短信发送的方式，不是以文字的形式，而是以代号的形式进行传递，极大地减小了传送所需的空间，提高了传递效率。

1.4 移动端网关与用户的交互

在本文中提到的以短信息平台为基础的校园网服务系统中，服务器为数据库与终端用户链接的纽带，即上文提到的网关系统，我们的客户既是请求的发出者，也是最终结果的接收人。服务器端通过GSM实现与手机的通信互通，得到用户发出的实际要求，并在短时间内做出相应的反馈，将得到的查询结果通过上述方式再次反馈回用户，实现双方的信息同步。用户于手机客户端对发送的信息进行解码，既保证了个人信息的安全不会外泄，也可以及时让用户得到反馈。网关系统以基于JAVA技术实现at指令的短消息接受与发送，客户端以midp为基础进行开发。

2.课题实用性及其优势

2.1 关键问题分析

移动查询系统网关系统中的通信接口，类似于一个大型的短信中转中心。但对于处理系统，必须是一个即时系统，在接收到信息的第一时间需作出反应，在规定时间内做到对收到的信息进行有效筛选与分析，以极快的速度将处理结果发送到下一环节进一步处理与操作，保证能及时把信息送到终端并得到反馈。

在整个系统运行过程中，由于各个用户的短息请求发出时间不同，短信到达终端的时间也是随机的，可能在一段时间内会有大量的短信进入，这就需要我们的系统与程序对大量数据有快速分析与反应的能力，尤其是对每一条信息的处理都要做到从连接到数据库再到最终结果的发送安全可靠。为解决这个问题，我们认为通过多线程分类工作，可以极大地提高系统的稳定性与工作效率。

另外，为解决大量短信请求堆积的问题，我们使用了一种多项工作分类排序的算法，其目的是求得任务解决的最佳顺序。当各项任务按所求的顺序进行时，可以满足各项的时间约束条件。根据优先级大小的调度方法主要有以下几种：先进先出算法；速率单调调度算法；时限单调调度算法等。而经过大范围实验，我们得出结论：速率单调调度算法的效率高于其他算法。

2.2 有效性验证

本文提出的基于短信息服务的多任务调度，更多考虑的是请求处理的主要操作，而忽视一部分其他开销，类似于内存分配等项。但当实验样本扩大的时候，这些被忽视的开销也会加大，所以，在验证该任务调度有效性的时候，我们采用更短、更高频的信息进行处理实验，根据得到的数据结果，短信息服务的最大工量与计算所得的最大工量误差在10%以内，是可以接受的。

2.3 短信息服务的优势

在当今时代，手机的普及已经成为一种趋势。人们在日常生活中更多的依赖手机进行工作与交流，而不再使用pc端的固定形式。以短信的形式取代常规的pc端工作，极大地提高了服务的灵活度，摒弃了pc端的繁琐过程，而通过手机上简单的操作，也提高了大众对于我们技术的接受度。通过手机端的消息收发，所需费用低于常规的pc端。手机端对于个人信息的要求较pc端有极大地减小，不再需要固定的IP地址，也可以和其他计算机终端建立起联系。值得强调的是，手机上具有处理承载多种数据的能力。现有的短信息收发方式，总结起来有三种：块模式、PDU模式和文本模式。当今信息时代的飞速发展，未来会有更多的形式进入大众视野，可以获得更多元的数据形式。通过这种以点对点的传输方式，可以保证传输过程中的安全性。用户可以通过STK卡将信息进行加密传播，直到数据传输到终端再进行解密，实现信息安全的保护。

3.结论与展望

3.1 已经完成的工作

我国由于人口基数庞大，短消息服务行业具有极高的普及度，用户规模较其他方式也有极大的优势，在移动服务行业中占据着重要地位。在当下网络信息时代，移动网络不断普及与新技术不断涌现，GSM移动通讯系统在未来的地位会更加举足轻重。短消息服务作为网络提供给用户的一种独特交互方式，有别于其他常规业务，这项技术也得到更多企业的重视，各类应用不断涌现。

本文以GSM短信息收发服务平台为基础，以GSM网络为平台，开发了相关的校园网系统。在本系统中，中转服务器为连接数据库与网络用户终端的网关，以接受用户发来的短信息请求为交互手段，并且将得到的数据通过二次编码的形式，以短信方式将查询结果点对点发送给用户；客户端软件以SMS系统与外界信息交流，将用户的请求与ID号码通过加密的方式打包成短信反馈给网关系统，在接受到相关反馈后，再进行解码，将最终结果反馈给用户进行查看。本系统充分利用SMS系统与GSM系统的高效交互性，将这种优势与传统的数据库传输方式进行有机结合，不仅提高了数据的处理效率，也强化了系统与算法抵御外界信息突变的能力，加强了系统的鲁棒性，扩宽了系统反馈信息的阈值。

3.2 进一步的工作与展望

由于时间与用户基数的限制，本系统只进行了模拟测试，其中的信息数据可能较为单一，软件在实际运行的时候也会存在不完善的情况，接下来仍与改进的地方有：

（1）完善系统中各项数据与功能。在已经实现的请求查询功能基础上，建立完整的校园网网关系统以及移动通讯网关。

（2）扩大用户范围，提高系统应对突发事件、与特殊情况的抵抗能力，将互联网的网关系统与其他各类网络应用有机结合。

（3）及时进行系统的更新迭代。由于当今社会网络技术与互联网产业飞速发展，我们的系统也要适时更新，做到与时俱进。

（4）将本身系统投入更大的市场，与新兴的移动端应用合作，做到实用性与适时性同时发展，适应发展潮流，不断推进系统完善。

（5）增加软件最大工量，为以后大范围推广使用打好基础，提高软件用户的容量，提前适应未来信息潮流下的未知变化。

4.总结

将来，以移动通讯系统交互为基础的应用将越来越普及，也会更加贴近人们的日常生活。本文提到的系统开发也可以为未来其他移动端应用开发提供相应帮助，基于此的无线消息系统也会不断扩大规模，向着更好的方向发展。