【摘　要】　介紹了SMPP協(xié)議，描述了GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)的原理和組成，并對實現(xiàn)該系統(tǒng)的若干策略進行了研究。
??? 關鍵詞：SMPP協(xié)議，GPS┐GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)，SMSC，ESME

1　系統(tǒng)概述

　　GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)是融GPS定位技術、地理信息技術（GIS）和現(xiàn)代通訊技術于一體的高科技系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于GPS衛(wèi)星定位技術，將移動目標的動態(tài)位置（經(jīng)度、緯度）、時間、狀態(tài)等信息通過無線通信鏈路實時傳送至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心可以在電子地圖查找移動終端運動的軌跡，并對終端的位置、速度、運動方向、報警信息等用戶感興趣的參數(shù)進行監(jiān)控和查詢，同時，監(jiān)控中心也可以向終端發(fā)送相應的控制指令（如自動切斷電路，關油門等），以確保車輛的安全，方便調度管理。
　　GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)其采用無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原因：（1）GSM網(wǎng)已經(jīng)遍及我國大部分地區(qū)。與現(xiàn)有集群通信系統(tǒng)相比，采用GSM網(wǎng)無需專門建設通信基站，減少了安裝和維護費用。（2）采用GSM網(wǎng)，可以使用GSM短消息業(yè)務，使用SS7信令信道來傳輸數(shù)據(jù)分組，無需建立端對端通道的連接，非常適于把相關數(shù)據(jù)隨時發(fā)送到監(jiān)控中心。短消息服務費用低，因此，在GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應用。（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車輛監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在公安、銀行、機場等社會各個部門得到了廣泛的研究和應用，這也是GPS應用發(fā)展的必然趨勢。

2　SMPP協(xié)議介紹

　　SMPP協(xié)議（Short Message Peer to PeerProtocol）負責短消息服務中心（SMSC）和外部短消息實體（ESME）之間的數(shù)據(jù)傳遞，在GPS－GSM車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)中有著很重要的作用。
　　SMPP協(xié)議本身是一種應用層協(xié)議，它運行在TCP／IP協(xié)議族的TCP協(xié)議上，通過Socket連接于中心通訊，進行數(shù)據(jù)交換。SMSC和ESME底層的傳輸是依靠TCP／IP和X．25網(wǎng)絡連接所提供的。TCP／IP和X．25連接提供可靠的點到點的數(shù)據(jù)傳輸，包括數(shù)據(jù)報文的編解碼、流量控制以及錯誤處理。如果需要，網(wǎng)絡層的發(fā)送實體將處理SMPPPDU的分段，同樣，網(wǎng)絡層上的接收實體將重組SMPPPDU的分段。通常，將SMSC稱為SMPP的服務器實體，而EMSE稱為客戶實體。圖1是
SMSC和ESME之間的傳輸接口。

　　在SMSC和ESME之間的SMPP對話中，總是ESME首先發(fā)起并與SMSC建立網(wǎng)絡連接（TCP／IP），然后，ESME發(fā)出一個SMPP綁定請求來打開一個SMPP任務。在一次SMPP操作期間，ESME可以向SMSC發(fā)出一系列請求，同時，從SMSC接收相應的請求響應；同樣地，SMSC也可以向ESME發(fā)出SMPP請求并得到正確的響應。每次SMPP操作必須包含請求PDU以及相關的PDU響應，接收實體必須返回一個相關的SMPP響應。SMPP任務可以定義為以下幾種可能狀態(tài)：
　　OPEN：此時ESME已經(jīng)與SMSC建立網(wǎng)絡連接，但還沒有發(fā)出綁定請求。
??? BOUND-TX：ESME 被綁定為一個ESME發(fā)送器。（ESME向SMSC提交一個綁定包bind　transmitter PDU，而后從SMSC接收綁定響應包bind　transmitter　resp PDU。）此時，ESME只能向SMSC發(fā)送短消息。
　　BOUND　RX：ESME被綁定為一個ESME接收器。（ESME向SMSC提交一個綁定包bind　receiver PDU，而后從SMSC接收綁定響應包bind-receiver-resp PDU)。此時，ESME只能從SMSC接收短消息。
??? BOUND-TRX：EXME 被綁定為一個ESME收發(fā)器。（ESME向SMSC提交一個綁定包bind　transceiver PDU，而后從SMSC接收綁定響應包bind　transceiver　resp PDU。）此時，ESME可以從SMSC接收短消息，也可以向SMSC發(fā)送短消息。
　　CLOSED：ESME關閉綁定并取消和SMSC的連接，SMSC也可以取消來自于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，但其具體細節(jié)有所不同，如華為的SMPP協(xié)議就有一些擴充，增加了一些功能。

3　系統(tǒng)組成

　　以我們設計的一種GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)可以分成三個部分：車載單元、GSM系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。這與目前大多數(shù)廠家推出的相應產(chǎn)品的結構是一致的。
　　車載單元安置在監(jiān)控車輛內，包括一個GPS接收機，無線發(fā)射裝置，主控單元和附件。GPS接收機負責接收GPS衛(wèi)星定位信號，解算出其定位信息，其無差分定位精度可達15米。然后由無線發(fā)射裝置把車輛的信息、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，車載單元還處理中心發(fā)來的命令和司機給中心的請求，因此還具有報警、防盜、通話、查詢等功能，這些功能由主控單元和附件完成。
　　GSM系統(tǒng)是目前國內覆蓋最廣、系統(tǒng)可靠性最高、用戶擁有量最大的數(shù)字移動通訊系統(tǒng)。它提供話音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務、短消息（SMS）業(yè)務等多項功能。在GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，就是采用了SMS功能實現(xiàn)車載單元GPS接收終端與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。具體實現(xiàn)時，車載單元將短消息發(fā)送給GSM系統(tǒng)中的基站，基站再轉發(fā)給短消息服務中心（SMSC）進行處理。SMSC根據(jù)SMPP協(xié)議將短消息中的信息以PDU的方式轉發(fā)給監(jiān)控系統(tǒng)的外部短消息實體（ESME）。
　　監(jiān)控系統(tǒng)是GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)的主要組成部分，它包括外部短消息實體（ESME），本地／遠程監(jiān)控中心，本地／遠程數(shù)據(jù)庫等。下面對這些部分的功能作簡要介紹。
　　ESME（External Short Message Entity）相當于GSM系統(tǒng)和監(jiān)控中心之間的中轉站，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一方面負責接收SMSC發(fā)送過來的SMPPPDU，這些PDU包含定位、報警、費用查詢等信息，然后解碼出相應的信息發(fā)送給本地或遠程監(jiān)控中心。另一方面，ESME也將監(jiān)控中心發(fā)送來的各項指令編碼成SMPPPDU后發(fā)送到SMSC。
　　監(jiān)控中心根據(jù)從ESME收到的對車輛的定位、狀態(tài)、報警等信息進行顯示，并對系統(tǒng)和車載單元進行參數(shù)設置或控制。監(jiān)控中心功能包括：系統(tǒng)參數(shù)設置、車載單元參數(shù)設置、單目標監(jiān)控、多目標監(jiān)控、區(qū)域監(jiān)控、車輛調度、車輛巡視分析等。設置遠程監(jiān)控功能是為了解決無法在調度現(xiàn)場工作的調度員的困難。
　　中心數(shù)據(jù)庫和遠程數(shù)據(jù)庫存放有關車輛信息的各項數(shù)據(jù)，這些信息包括車載單元初始化設置、車載單元信息管理、入網(wǎng)單位信息管理、入網(wǎng)監(jiān)控終端管理、車輛軌跡管理、計費管理等部分。在系統(tǒng)實際運行時，ESME和監(jiān)控中心將頻繁地對中心／遠程數(shù)據(jù)庫進行讀寫操作。
　　整個系統(tǒng)的結構框圖如圖2所示。

4　一些實現(xiàn)策略

　　GPS－GSM車輛監(jiān)控系統(tǒng)對實時性有著很高的要求，我們在開發(fā)實踐中，認為制約系統(tǒng)效率的瓶頸之一在于ESME、監(jiān)控中心對消息的處理速度和數(shù)據(jù)庫的訪問速度太慢。 　　ESME系統(tǒng)采用SunOs為操作系統(tǒng)平臺，由于ESME同時要處理與多個SMSC和監(jiān)控中心的消息的收發(fā)，所以，在ESME軟件的設計中，我們采用了兩個進程（SMSC和CTLC）分別對SMSC和監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)收發(fā)進行處理，進程之間通信采用消息隊列。適當分配消息隊列的長度和提高通信效率，可以保證不丟失效率同時又盡量少占用系統(tǒng)的存儲資源。同時，由于監(jiān)控中心對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進程的發(fā)送速度，在CTLC進程中設置多線程來處理對不同監(jiān)控中心的發(fā)送。線程在CTLC進程中動態(tài)創(chuàng)建，每個線程負責一個監(jiān)控中心。
　　在對數(shù)據(jù)庫的寫入操作中，采用獨立進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)一次寫入的方法提高其效率。
　　最后，我們完成的產(chǎn)品分為單機型和網(wǎng)絡型兩種型號，這是考慮到各類用戶的需求規(guī)模有所不同而設計的。單機型系統(tǒng)適用于對小容量車輛監(jiān)控管理的用戶，其中心／遠程數(shù)據(jù)庫采用SQLServer，可支持5～10萬輛車入網(wǎng)，可同時支持4～30個用戶并發(fā)監(jiān)控接入；網(wǎng)絡型系統(tǒng)適用于對大容量車輛監(jiān)控管理的用戶，采用企業(yè)級數(shù)據(jù)庫Oracle進行數(shù)據(jù)管理，可支持50～100萬輛車入網(wǎng)，每秒可同時支持400～1000個用戶并發(fā)監(jiān)控接入。與國內其它廠家的同類產(chǎn)品相比，這些性能是相當優(yōu)良的。 1　ESTITelecom Standards．Short Message Peer to Peer　V3．04，1998
2　陳霞，蘇彥兵，談振輝．GSM短消息業(yè)務：協(xié)議和實現(xiàn)．移動通信，2000，3
3　倪建軍，范躍祖．利用GSM短消息業(yè)務實現(xiàn)GPS車輛監(jiān)控．電子技術應用，2000，7