短信猫短信的接收和发送实现文献综述学士学位论文.doc

毕业设计（论文）文 献 综 述（包括国内外现状、研究方向、进展情况、存在问题、参考依据等） 文献综述短信猫短信的接收和发送实现全球数字移动通信系统(Global System for Mobile Communication , GSM)是目前国内覆盖范围最广、系统可靠性最高 ,话机拥有量最大的数字移动蜂窝通信系统。与常规 V H FPU H F 无线通信网、800 兆集群无线通信网比较 ,具有通信范围大 ,可靠性高 ,易于维护等特点 ,而且能够减少各专用通信网基站的重复投资建设 ,在民用和商用领域具有非常重要的作用。短消息业务( Short Message Service ,SMS) 与语音传输和传真一样 ,同为 GSM 数字蜂窝移动通信网络提供的主要业务。它通过无线控制信道传输 ,经短消息中心完成存储和转发功能,每条短信的最大信息量为160 个ASCII 字符。短消息服务是 GSM 系统中惟一的需要建立端到端信道的业务 ,即使移动台已经处于电路通信状态 ,还能同时提供短消息服务。如果传送失败 ,接收方没有回答确认消息 ,网络会保留所传的消息 ,一旦网络发现接收方能够接通时 ,就会重发消息 ,以确保接收方能够收到 ,而且还可以通知发送方消息发送成功。因此 ,短消息服务具有覆盖范围广 ,在线保持后不需再拨号即可自动传送 ,费用低廉 ,稳定性高等优势 ,特别适用于需频繁远距离传送小流量数据的领域。无线MODEM无线通讯模块便是在这种背景下研发出的通讯产品。应用开发商通过它使自己的设备增添无线通讯能力，从而开发出各种各样的应用。该模块采用发展最成功的无线通讯技术，能提供短消息数据通讯功能,同时也可按照需求配备话音通讯功能。1 短信猫的硬件连接短信猫的硬件接口主要有 U SB 和 COM 串口两种形式 ,这里主要研究 COM 串口短信猫。硬件连接流程为:首先利用串口连接器短信猫与 PC 机;其次把 SIM卡插入短信猫的通信插卡槽 ,然后接通短信猫外接电源。其具体硬件连接如图1.1所示。 图1.1 短信猫的硬件连接短信猫 功能 GSM Modem能提供短消息语音通讯和数据通讯三大功能。其中，短消息业务使它获得最广泛的应用，所以也将GSM Modem简称为短信猫。 接口GSM Modem主要提供RS232接口、USB接口 配件GSM Modem配件由主机、天线、数据线（串口线/USB连接线）、电源适配器等组成。 电路 GSM Modem电路主要由GSM模块和其外围电路组成。 GSM模块将GSM射频芯片，基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。外围电路由电阻、电容、二极管、三极管、电感、MCU、稳压IC、电平转换芯片、SIM卡座、DC座、串口、USB等组成。短信猫 ,是一种工业级 GSM MODEM ,通过串口与计算机连接 ,通过 A T 指令控制进行短信收发的设备。国内目前应用较多的短信猫是以 SIEMENS 或WAV ECOM 模块为核心组装而成的。一般情况下 ,短信猫的短信应用开发都遵循如图1.2所示的开发框架1。图1.2短信猫的短信应用开发框架2系统结构系统总体架构上采用 C/S 和 B/S 相结合的体系 ,系统由 GSM Modem 、短信服务器、短信数据库和若干客户端构成。系统的总体结构如图2.1所示。短信息服务器一端主要负责 GSM Modem 控制、短信息编码和解码、收发、管理等功能 ,远程客户端，可以通过 Socket 、Web Service 、Remoting 、MSM或短信数据库等机制来实现短信的接收和发送功能。其中 GSM Modem 控制和短信收发模块是系统核心模块 ,它通过读写终端设备端口来向 GSM Modem发送A T指令 , 从而实现短信的收发 。程序中使用队列、事件和多线程等机制来保证短信的正常收发。图2.1 系统总体结构一般 PC 都有串口、USB 接口，硬件短信猫也有USB接口，利用短信猫的数据线将PC机的USB 接口与短信猫的数据口连接起来，为 PC与短信猫之间提供了数据通信的物理链路,为串口通信2。PC 通过向短信猫发送 AT 指令来控制手机，在此基础上实现短信息的收发操作。系统在实现底层通信操作时采用了分层实现的思想，这样可以将任务分层处理，使底层具有模块性，也为软件的功能扩展提供良好的接口,因此，利用串口资源来开发PC机和MODEM设备之间的通信应该是最方便和快捷的。3 系统底层数据通信的分层模型如图4.1所示。 图4.1 系统底层数据通信的分层模型在系统底层数据通信的分层模型中，USB 接口通信层主要是完成数据通信的任务，这一层包括通信帧格式、通信速度等的处理，该层为它的上一层提供数据通信的通道，进行数据的收发处理4。AT 指令分析层主要完成各个 AT 指令的分析，即按照 AT 指令进行数据封装，将封装后的数据交给下一层进行数据发送或者接收来自下层的数据，并对接收到的数据进行解包，再将接收到的数据交给上层处理。最后 PDU编码解码层则是按照用户的需求对短信内容进行编码，然后交给AT指令层处理这些已经编译成可以通过短信猫发送的传输码，或者接收 AT 指令层解包的数据，对其进行解码，翻译成短信内容5。3 系统关键技术短信息系统要通过 A T 指令6来控制 GSM Modem ,并且要针对短信终端设备兼容的编码规范 ,对收发的短信息进行编码和解码操作 ,通过使用队列技术来保证正常的并发访问。为了能让别的系统方便地使用短信息系统提供的各种功能 ,还需要使用 Web Service 或 Socket等技术提供短信息系统的调用接口 ,供外部调用使用。AT 命令集是调制解调器通信接口的工业标准，是调制解调器可以识别并执行的命令。AT 指令集是从数据终端设备（计算机）向终端适配器（短信猫）发送的。诺基亚、爱立信、摩托罗拉和惠普共同为 GSM 研 制 了 一 整 套 AT 指 令 集 ， 形 成 了GSM07.05 以及 GSM07.07 技术规范。其中包括对 SMS 的控制。PDU 模式正是基于 AT 指令集的。3.1 短信息编码和解码对SMS的控制共有3种实现途径: Block Mode 、基于A T 命令的 Text Mode 和基于A T 命令的 PDU Mode。使用Block Mode 需要手机生产厂家提供驱动支持。Text Mode 比较简单 ,但这种模式只能发送 ASCII 码 ,不能发送中文的 Unicode码。PDU 模式是发送或接收手机 SMS 信息的一种方法 ,短信息正文经过十六进制编码后被传送。前,PDU 已取代Block Mode,因此主要探讨PDU 模式7 。在PDU模式中，有三种编码方式来对发送的内容进行编码，们是 7-bit、8-bit 和 UCS2 编码。7-bit编码用于发送普通的 ASCII 字符，它将一串7-bit 的字符(最高位为 0)编码成 8-bit 的数据。 8-bit 编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等8；而 UCS2 编码用于发送 Unicode 字符。Unicode 是一种所有的字符都使用两个字节编码的编码模式。Unicode 带来的好处是突破 ASCII 码字符数的限制，支持全球多种语言字符集。所以采用 UCS2 编码后，每个汉字或英文字母占 2 个字节，TP-UD字段最大可以容纳 70 个字符，这就是我们常说的每条短信最多容纳 70 个汉字。所以在这三种编码方式下，可以发送的短消息的最大字符数分别是 160、140 和 709。3.1.1 发送短消息的 PDU发送短信息的 PDU 编码主要包含这些内容:短信息中心( SMSC) 号码信息、短信息首字节、短信息索引号、目标号码信息、协议标示符、数据编码方式、校验周期、短信息长度和内容。SMSC 号码信息可以省略 ,此时 SMSC 号码长度等于 0 ,发送短信息时使用内设的 SMSC 号码 ,在 SMSC 号码长度字节(00) 后直接跟着 TPDU 。其中 SMSC 号码和目标号码是以十进制半八位字节编码 ,短信息内容是以十六进制七位字节或 Unicode 编码10 ,其他信息是以十六进制八位字节编码。UDP编码首先将要发送的短信内容逐字转化为十进制的Unicode码，再把这些 Unicode 码转换为十六进制511。结合实例分析一条已发送的中文短信息的 PDU 编码 ,见表3.1。表3.1 SMS-SUBMIT PDUPDU字符串：0011FF0B813111055190F10008A7106D4B8BD5003100320033006100620063 字节含义 八位字节 描述 Address Length 00 短消息中心号码长度 First Octet 11 短消息的首字节 TP MR FF TP-Message-Reference以十六进制表示的短信息索引号，超过255的索引号都以FF表示。 TP DA 0B 目标号码长度 81 目标号码类型，这里的81表示号码未加国家标示符 3111055190F1 目标号码，这里实际号码是：13115015091，最后补充位F TP PID 00 TP-PID协议标示符 TP DCS 08 TP-DCS数据编码方式，这里设置的是Unicode编码 TP VP A7 TP-Validity-Period信息有效期 TP UDL 10 TP-UDL短信息内容的长度，由于在TP、DCS中制定了UCS 2编码，所以这里的长度是八位字节数。如果是七位字节编码，这将是把七位字节编码的字符转换成八位字节编码的字节数。 TP UD 6D4B8BD5003100320033006100620063 TP-UD短信息内容，这里的实际内容是：测试123abc例如 发送: SMSC 号码是+8613800472500 ,对方号码13804722468 ,消息内容是“Hello !”。则从手机发出的 PDU串是:08 91 68 31 08 40 27 05 F0 11 00 0D 91 68 31 08 74 22 64 F8 00 00 00 06 C8 32 9B FD 0 E 01对照规范 ,具体分析如表3.2所示。在 Windows 自带的小工具“超级终端”中键入指令：AT+CMGC=30 来发送一条短消息。数字30是上述 PDU 编码的长度(60)除以 2。屏幕返回： 这时将上面的 PDU 编码输入，用 CTRL+Z 终止。屏幕返回：+CMGC: 16 OK这时目标手机就接到了你发送的短信，内容是“hello”。表3.2 pdu分析分段 含义 说明 08 SMSC地址信息的长度 共8个八位字节（包括91） 91 SMSC地址格式（TON/NPO） 用国际格式号码（在前面加+） 683108402705F0 SMSC地址 8613800472500，补F凑成偶数 11 基本参数（TP-MTV VFP） 发送，TP-VP用相对格式 00 消息基准值（TP-MR） 0 0D 目标地址数字个数 共13歌十进制数（不包括91和F） 91 目标地址格式（TON/NPI） 用国际格式号码（在前面加+） 683108742269F8 目标地址（TP-DA） 8613804722468，补F凑成偶数 00 协议标识（TP-PID）是普通GSM类型，点到点方式 00 用户信息编码方式（TP-DCS） 7-bit编码 00 有效期（TP-VP） 5分钟 06 用户信息长度（TP-UDL） 实际长度6个字节 C8329BFD0E01 用户信息（TP-UD） “Hello” 3.1.2 接收短消息的 PDU接收短信息的 PDU 编码包括以下内容:短信息中心(SMSC)号码、短信息首字节、发送者号码信息、协议标示符、数据编码方式、短信息时间戳、短信息长度和内容。其中 SMSC 号码和发送者号码是以十进制半八位字节编码 ,短信息内容是以十六进制七位字节或 Unicode 编码 ,其他信息是以十六进制八位字节编码。一条接收到的中文短信息的PDU解码见表3.312。表3.3SMS-DEL IV ER PDUPDU字符串：0891683108701705F0040D91683179684193F20008705050320583000C4F60597DFF0C9 A6C61673002字节含义 八位字节 描述 Address of the SMSC 08 短消息中心号码长度 91 短消息中心号码类型（91表示国际号码格式） 683108701705F0 以十进制的半八位字节表示的短信息中心号码，由于号码长度是奇数11，所以在最后一位补上F形成正确的格式。这里的实际号码是：8613800771500 First Octet 04 短消息的首字节 TP OA 6D 以十六进制数表示的发送者号码的长度 91 发送者号码的地址类型（91表示国际号码格式） 683179684193F2 以十进制的半八位字节表示的发送者号码，由于号码长度是奇数11，所以在最后一位补上F形成正确的格式。这里的实际号码是：8613978614392 TP PID 00 TP-PID协议标示符 TP DCS 08 TP-DCS数据编码方式，这里设置的是Unicode解码 TP SCTS 70505032058300 TP-SCTS以半八位字节表示的短消息时间戳。这里的时间是：2007-05-05 23：50：38 TP UDL OC TP-UDL短信息内容的长度，由于在TP、DCS中制定了UCS 2编码，所以这里的长度是八位字节数。如果是七位字节编码，这将是把七位字节编码的字符转换成八位字节编码的字节数。 TP UD 4F60597DFF0C9 A6C61673002 TP-UD短信息内容，这里的实际内容是：你好，马慧。 例如接收:SMSC 号码是 + 8613800472500 ,对方号码是 13804722468 ,消息内容是“你好 !”。手机接收到的PDU串可以是:08 91 68 31 08 40 27 05 F0 84 0D 91 68 31 08 74 22 64 F8 00 08 30 30 21 80 63 54 80 06 4F 60 59 7D 00 211318对照规范 ,具体分析如表3.4所示:表3.4 分析分段 含义 说明 08 SMSC地址信息的长度 共8个八位字节（包括91） 91 SMSC地址格式（TON/NPI） 用国际格式号码（在前面加+） 683108402705F0 SMSC地址 8613800472500，补F凑成偶数 84 基本参数（TP-MTI/MMS/RP） 接收，无更多消息，有回复地址 0D 回复地址数字个数 共13歌十进制数（不包括91和F） 91 回复地址格式（TON/NPI） 用国际格式号码（在前面加+） 683108742269F8 回复地址（TP-RA） 8613804722468，补F凑成偶数 00 协议标识（TP-PID） 是普通GSM类型，点到点方式 08 用户信息编码方式（TP-DCS） 是普通GSM类型，点到点方式 30302180635480 时间戳（TP-SCTS） 2003-3-12 08:36:45 +8时区 06 用户信息长度（TP-UDL） 实际长度6个字节 4F60597D0021 用户信息（TP-UD） “你好” 3.2 AT指令AT 指令是用在手机上运行的指令。一般的 GSM Modem（如手机）都支持 GSM07.05 所定义的 AT 命令集的指令。当MODEM 处于命令状态时, 接收端机发送来的AT 开头的指令,称为 AT 指令,当 AT下达后, MODEM可自动判断发送端机的速率,即通信波特率不依MODEM 的设定, 可根据系统的数据量设定为 9600bits 或 19200bits等。可以用 AT 指令控制GMS MODEM 连接电脑发送短信。表3.5对本系统用到的几条主要的 AT 进行了介绍514。表3.5 常用AT指令AT指令功能AT+CMGC Send an SMS command（发出一条=短消息命令） AT+CMGD Delete SMS message（删除SIM卡内存的短消息） AT+CMGF Select SMS message format（选择短消息信息格式，0-PDU;1-文本） AT+CMGL List SMS message from preformed store（列出SIM卡中的短消息PDU/text： 0/R EC UNREAD:未读；1/REC READ:已读；2/STO UNSENT:待发；3/STO SENT:已发；4/ALL:全部的） AT+CMGR Read MS message（读取消息） AT+CMGS Send SMS message（发送短消息） AT+CMGW Write SMS message to memory（向SIM内存中写入待发的短消息） AT+CMSS Send SMS message from storage（从SIM内存中发送短消息） AT+CNMI New SMS message indications（显示新受到的短消息） AT+CPMS Preformed SMS message storage（选择短消息内存） AT+CSCA SMS service center address（短消息中心地址） AT+CSCB Select cell broadcast messages（选择蜂窝冠博消息） AT+CSMP Set SMS text mode parameters（设置短消息文本模式参数） AT+CSMS Select Message Service（选择短消息服务） 4研究的具体内容和方向 Microsoft Visual C+6.0软件的 MFC库和DLL动态链接库的应用开发和短消息AT指令的应用及短消息传送的编译码原理和应用短消息操作功能的软件实现。5 短信猫的C+语言实现设计Visual C+(以下简称VC),是美国Microsoft公司推出的新一代程序设计语言，它所包含的MFC类库封装了几乎所有的Windows应用编程接口（API）,利用这个类库容易开发面向对象的Windows应用程序，并且能够获得开发效率高、可靠性和可复用性强等好处.VC的MFC类提供两组重要的类 -应用结构类和可视对象类，以这些类为基础容易构造一个Windows应用程序的主体框架和用户界面。VC应用程序开发工具包括:App Wizard，Class Wizard和App Studio15。在 Visual C中，CString 类作为 MFC 封装，考虑了对BSTR 数据类型的支持，并且支持使用 ANSI 字符、Unicode字符数据以及 BSTR 类型数据赋值；并且可以使用 AllocSysString 函数返回一个 BSTR 数据，但是同样需要使用 API函数 SysFreeString 将其删除。在 Visual C中NET，CString 类作为 ATL （活动模版库）封装，类的支持 Unicode 类型数据（包含支持 ANSI和 Unicode 的模版类定义），同时支持变体型数据初始化，因此在 COM 编程中其使用就更为灵活 。但不支持象在VC中的直接的 BSTR 数据赋值操作，可以通过定义一VARIANT 类型的变量进行赋值初始化操作16。5.1 单发/群发处理短信的发送是首先把用户在客户端输入的内容,接收方的手机号码、短信内容等信息直接传递到服务器端。到了服务器端首先判断要发送给多少个人,同时判断要发送的短信内容是否有超过70 字,若超过则将短信内容以七十个字以内为一条, 分为若干条。然后将短信内容进行 PDU 编码,再逐个发送。6 研究工作进展状况1、使用Microsoft Visual C+6.0软件编写一个串口程序，与短信猫进行串口连接。2、使用Microsoft Visual C+6.0软件编写一个简单的串口设置程序，来定义串口的属性。3、使用Microsoft Visual C+6.0软件编写数据编解码程序，进行简单的文本数据的发送和接收。4、使用Microsoft Visual C+6.0软件编写支持中文的编解码程序，进行中文和文本信息的发送和接收。5、使用Microsoft Visual C+6.0软件编写动态链接库和其他附加的功能控件（如设置启动界面、登入界面、信息存储等）.6、使用Microsoft Visual C+6.0软件使用皮肤文件来美化界面程序。7 系统可能存在的关键问题1、短信发送和接收时编码和解码问题5和短信猫的AT指令17使用问题。2、短信群发时的短信和短信之间发送间隔问题。3、对短信发送及接收等的状态栏显示控制问题。4、短信收发和通讯录数据的保存和重载问题即数据库的使用。参考文献1 葛磊蛟，姚素娟，毛一之，李歧.基于C# .NET 的 GSM MODEM 短信猫应用设计开发J.河北工业大学电气与自动化学院.2 王华，岳丽全，岳志高. 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