【摘　要】　介紹了SMPP協(xié)議，描述了GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的原理和組成，并對(duì)實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的若干策略進(jìn)行了研究。
??? 關(guān)鍵詞：SMPP協(xié)議，GPS┐GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)，SMSC，ESME

1　系統(tǒng)概述

　　GPS車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)是融GPS定位技術(shù)、地理信息技術(shù)（GIS）和現(xiàn)代通訊技術(shù)于一體的高科技系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，將移動(dòng)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)位置（經(jīng)度、緯度）、時(shí)間、狀態(tài)等信息通過(guò)無(wú)線通信鏈路實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以在電子地圖查找移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)的軌跡，并對(duì)終端的位置、速度、運(yùn)動(dòng)方向、報(bào)警信息等用戶(hù)感興趣的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和查詢(xún)，同時(shí)，監(jiān)控中心也可以向終端發(fā)送相應(yīng)的控制指令（如自動(dòng)切斷電路，關(guān)油門(mén)等），以確保車(chē)輛的安全，方便調(diào)度管理。
　　GPS車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)其采用無(wú)線通信鏈路的不同可以分為兩種，一種為采用已建成的GSM（GlobalSystem for Mobile）移動(dòng)網(wǎng)，另一種為采用集群通信系統(tǒng)。但目前多采用前者。這主要基于以下三點(diǎn)原因：（1）GSM網(wǎng)已經(jīng)遍及我國(guó)大部分地區(qū)。與現(xiàn)有集群通信系統(tǒng)相比，采用GSM網(wǎng)無(wú)需專(zhuān)門(mén)建設(shè)通信基站，減少了安裝和維護(hù)費(fèi)用。（2）采用GSM網(wǎng)，可以使用GSM短消息業(yè)務(wù)，使用SS7信令信道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)分組，無(wú)需建立端對(duì)端通道的連接，非常適于把相關(guān)數(shù)據(jù)隨時(shí)發(fā)送到監(jiān)控中心。短消息服務(wù)費(fèi)用低，因此，在GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。（3）采用GSM網(wǎng)可以大大降低系統(tǒng)的通信誤碼率，并使傳輸速率比集群式通信高6～8倍，從而使系統(tǒng)可靠性大大提高。
??? 目前，基于GSM網(wǎng)的GPS車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在公安、銀行、機(jī)場(chǎng)等社會(huì)各個(gè)部門(mén)得到了廣泛的研究和應(yīng)用，這也是GPS應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2　SMPP協(xié)議介紹

　　SMPP協(xié)議（Short Message Peer to PeerProtocol）負(fù)責(zé)短消息服務(wù)中心（SMSC）和外部短消息實(shí)體（ESME）之間的數(shù)據(jù)傳遞，在GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控定位系統(tǒng)中有著很重要的作用。
　　SMPP協(xié)議本身是一種應(yīng)用層協(xié)議，它運(yùn)行在TCP／IP協(xié)議族的TCP協(xié)議上，通過(guò)Socket連接于中心通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SMSC和ESME底層的傳輸是依靠TCP／IP和X．25網(wǎng)絡(luò)連接所提供的。TCP／IP和X．25連接提供可靠的點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，包括數(shù)據(jù)報(bào)文的編解碼、流量控制以及錯(cuò)誤處理。如果需要，網(wǎng)絡(luò)層的發(fā)送實(shí)體將處理SMPPPDU的分段，同樣，網(wǎng)絡(luò)層上的接收實(shí)體將重組SMPPPDU的分段。通常，將SMSC稱(chēng)為SMPP的服務(wù)器實(shí)體，而EMSE稱(chēng)為客戶(hù)實(shí)體。圖1是
SMSC和ESME之間的傳輸接口。

　　在SMSC和ESME之間的SMPP對(duì)話(huà)中，總是ESME首先發(fā)起并與SMSC建立網(wǎng)絡(luò)連接（TCP／IP），然后，ESME發(fā)出一個(gè)SMPP綁定請(qǐng)求來(lái)打開(kāi)一個(gè)SMPP任務(wù)。在一次SMPP操作期間，ESME可以向SMSC發(fā)出一系列請(qǐng)求，同時(shí)，從SMSC接收相應(yīng)的請(qǐng)求響應(yīng)；同樣地，SMSC也可以向ESME發(fā)出SMPP請(qǐng)求并得到正確的響應(yīng)。每次SMPP操作必須包含請(qǐng)求PDU以及相關(guān)的PDU響應(yīng)，接收實(shí)體必須返回一個(gè)相關(guān)的SMPP響應(yīng)。SMPP任務(wù)可以定義為以下幾種可能狀態(tài)：
　　OPEN：此時(shí)ESME已經(jīng)與SMSC建立網(wǎng)絡(luò)連接，但還沒(méi)有發(fā)出綁定請(qǐng)求。
??? BOUND-TX：ESME 被綁定為一個(gè)ESME發(fā)送器。（ESME向SMSC提交一個(gè)綁定包bind　transmitter PDU，而后從SMSC接收綁定響應(yīng)包bind　transmitter　resp PDU。）此時(shí)，ESME只能向SMSC發(fā)送短消息。
　　BOUND　RX：ESME被綁定為一個(gè)ESME接收器。（ESME向SMSC提交一個(gè)綁定包bind　receiver PDU，而后從SMSC接收綁定響應(yīng)包bind-receiver-resp PDU)。此時(shí)，ESME只能從SMSC接收短消息。
??? BOUND-TRX：EXME 被綁定為一個(gè)ESME收發(fā)器。（ESME向SMSC提交一個(gè)綁定包bind　transceiver PDU，而后從SMSC接收綁定響應(yīng)包bind　transceiver　resp PDU。）此時(shí)，ESME可以從SMSC接收短消息，也可以向SMSC發(fā)送短消息。
　　CLOSED：ESME關(guān)閉綁定并取消和SMSC的連接，SMSC也可以取消來(lái)自于ESME的綁定。
　　目前，多數(shù)短信中心支持SMPP協(xié)議接口，如華為、中興、WINS，但其具體細(xì)節(jié)有所不同，如華為的SMPP協(xié)議就有一些擴(kuò)充，增加了一些功能。

3　系統(tǒng)組成

　　以我們?cè)O(shè)計(jì)的一種GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可以分成三個(gè)部分：車(chē)載單元、GSM系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。這與目前大多數(shù)廠家推出的相應(yīng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是一致的。
　　車(chē)載單元安置在監(jiān)控車(chē)輛內(nèi)，包括一個(gè)GPS接收機(jī)，無(wú)線發(fā)射裝置，主控單元和附件。GPS接收機(jī)負(fù)責(zé)接收GPS衛(wèi)星定位信號(hào)，解算出其定位信息，其無(wú)差分定位精度可達(dá)15米。然后由無(wú)線發(fā)射裝置把車(chē)輛的信息、速度、方向等信息編碼后以短消息的方式發(fā)往GSM基站。另外，車(chē)載單元還處理中心發(fā)來(lái)的命令和司機(jī)給中心的請(qǐng)求，因此還具有報(bào)警、防盜、通話(huà)、查詢(xún)等功能，這些功能由主控單元和附件完成。
　　GSM系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、用戶(hù)擁有量最大的數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng)。它提供話(huà)音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短消息（SMS）業(yè)務(wù)等多項(xiàng)功能。在GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)中，就是采用了SMS功能實(shí)現(xiàn)車(chē)載單元GPS接收終端與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，車(chē)載單元將短消息發(fā)送給GSM系統(tǒng)中的基站，基站再轉(zhuǎn)發(fā)給短消息服務(wù)中心（SMSC）進(jìn)行處理。SMSC根據(jù)SMPP協(xié)議將短消息中的信息以PDU的方式轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控系統(tǒng)的外部短消息實(shí)體（ESME）。
　　監(jiān)控系統(tǒng)是GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，它包括外部短消息實(shí)體（ESME），本地／遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，本地／遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)等。下面對(duì)這些部分的功能作簡(jiǎn)要介紹。
　　ESME（External Short Message Entity）相當(dāng)于GSM系統(tǒng)和監(jiān)控中心之間的中轉(zhuǎn)站，它位于GSM系統(tǒng)外部，因此我們將其劃為監(jiān)控中心的一部分。ESME一方面負(fù)責(zé)接收SMSC發(fā)送過(guò)來(lái)的SMPPPDU，這些PDU包含定位、報(bào)警、費(fèi)用查詢(xún)等信息，然后解碼出相應(yīng)的信息發(fā)送給本地或遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。另一方面，ESME也將監(jiān)控中心發(fā)送來(lái)的各項(xiàng)指令編碼成SMPPPDU后發(fā)送到SMSC。
　　監(jiān)控中心根據(jù)從ESME收到的對(duì)車(chē)輛的定位、狀態(tài)、報(bào)警等信息進(jìn)行顯示，并對(duì)系統(tǒng)和車(chē)載單元進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或控制。監(jiān)控中心功能包括：系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、車(chē)載單元參數(shù)設(shè)置、單目標(biāo)監(jiān)控、多目標(biāo)監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控、車(chē)輛調(diào)度、車(chē)輛巡視分析等。設(shè)置遠(yuǎn)程監(jiān)控功能是為了解決無(wú)法在調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)工作的調(diào)度員的困難。
　　中心數(shù)據(jù)庫(kù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)存放有關(guān)車(chē)輛信息的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，這些信息包括車(chē)載單元初始化設(shè)置、車(chē)載單元信息管理、入網(wǎng)單位信息管理、入網(wǎng)監(jiān)控終端管理、車(chē)輛軌跡管理、計(jì)費(fèi)管理等部分。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，ESME和監(jiān)控中心將頻繁地對(duì)中心／遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
　　整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

4　一些實(shí)現(xiàn)策略

　　GPS－GSM車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性有著很高的要求，我們?cè)陂_(kāi)發(fā)實(shí)踐中，認(rèn)為制約系統(tǒng)效率的瓶頸之一在于ESME、監(jiān)控中心對(duì)消息的處理速度和數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)速度太慢。 　　ESME系統(tǒng)采用SunOs為操作系統(tǒng)平臺(tái)，由于ESME同時(shí)要處理與多個(gè)SMSC和監(jiān)控中心的消息的收發(fā)，所以，在ESME軟件的設(shè)計(jì)中，我們采用了兩個(gè)進(jìn)程（SMSC和CTLC）分別對(duì)SMSC和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)收發(fā)進(jìn)行處理，進(jìn)程之間通信采用消息隊(duì)列。適當(dāng)分配消息隊(duì)列的長(zhǎng)度和提高通信效率，可以保證不丟失效率同時(shí)又盡量少占用系統(tǒng)的存儲(chǔ)資源。同時(shí)，由于監(jiān)控中心對(duì)消息的處理通常滯后于ESME的發(fā)送速度，所以，為了不影響CTLC進(jìn)程的發(fā)送速度，在CTLC進(jìn)程中設(shè)置多線程來(lái)處理對(duì)不同監(jiān)控中心的發(fā)送。線程在CTLC進(jìn)程中動(dòng)態(tài)創(chuàng)建，每個(gè)線程負(fù)責(zé)一個(gè)監(jiān)控中心。
　　在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的寫(xiě)入操作中，采用獨(dú)立進(jìn)程的方式能最大限度降低其影響，而且還可以采用多次數(shù)據(jù)一次寫(xiě)入的方法提高其效率。
　　最后，我們完成的產(chǎn)品分為單機(jī)型和網(wǎng)絡(luò)型兩種型號(hào)，這是考慮到各類(lèi)用戶(hù)的需求規(guī)模有所不同而設(shè)計(jì)的。單機(jī)型系統(tǒng)適用于對(duì)小容量車(chē)輛監(jiān)控管理的用戶(hù)，其中心／遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQLServer，可支持5～10萬(wàn)輛車(chē)入網(wǎng)，可同時(shí)支持4～30個(gè)用戶(hù)并發(fā)監(jiān)控接入；網(wǎng)絡(luò)型系統(tǒng)適用于對(duì)大容量車(chē)輛監(jiān)控管理的用戶(hù)，采用企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)Oracle進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，可支持50～100萬(wàn)輛車(chē)入網(wǎng)，每秒可同時(shí)支持400～1000個(gè)用戶(hù)并發(fā)監(jiān)控接入。與國(guó)內(nèi)其它廠家的同類(lèi)產(chǎn)品相比，這些性能是相當(dāng)優(yōu)良的。 1　ESTITelecom Standards．Short Message Peer to Peer　V3．04，1998
2　陳霞，蘇彥兵，談?wù)褫x．GSM短消息業(yè)務(wù)：協(xié)議和實(shí)現(xiàn)．移動(dòng)通信，2000，3
3　倪建軍，范躍祖．利用GSM短消息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)GPS車(chē)輛監(jiān)控．電子技術(shù)應(yīng)用，2000，7