關(guān)鍵詞 GPS; GSM;農(nóng)場短信中心
目前,國外一些大型農(nóng)場已經(jīng)開始建立和使用農(nóng)場辦公室計算機與移動作業(yè)機械之間的無線通信管理信息系統(tǒng),農(nóng)場調(diào)度中心與農(nóng)機操作者通過無線通信數(shù)據(jù)鏈路進行實時通信。由于技術(shù)和資金的限制,我國大多數(shù)農(nóng)場是由農(nóng)場調(diào)度中心將調(diào)度任務(wù)人工分派給不同農(nóng)機,生產(chǎn)過程中農(nóng)機與調(diào)度中心之間只能通過電話聯(lián)系。這種調(diào)度方式不能及時了解農(nóng)機生產(chǎn)情況,降低了農(nóng)機的運作效率,且增加了管理成本,農(nóng)忙時節(jié)尤為突出。為此,筆者提出采用農(nóng)場短信中心的農(nóng)場農(nóng)機調(diào)度方式,將原來分散的人工調(diào)度轉(zhuǎn)變?yōu)榧械慕y(tǒng)一實時調(diào)度。由農(nóng)場調(diào)度中心通過短信中心把最新的調(diào)度指令發(fā)送給在“線”農(nóng)機,實現(xiàn)異地實時調(diào)度。這樣,不僅有利于農(nóng)機的合理調(diào)度和管理,而且可以降低各環(huán)節(jié)的成本。
1 農(nóng)場短信中心工作模式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 農(nóng)場短信中心工作模式及通信方式
農(nóng)場短信中心建立在農(nóng)場場部,通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(digital data network ,DDN) 專線與短消息網(wǎng)關(guān)( ISMG) 相連, ISMG 與中國移動的短信服務(wù)中心(short message service center ,SMSC) 相連。短信下行時,首先由農(nóng)場短信中心將短信經(jīng)過DDN 專線發(fā)送至ISMG,然后由ISMG 發(fā)送給中國移動SM2SC ,最后由中國移動SMSC 發(fā)送到帶有GPS 車載單元的農(nóng)機上。短信上行時,首先由GPS 車載單元將短信發(fā)送至中國移動SMSC ,然后由中國移動SM2SC 轉(zhuǎn)發(fā)給ISMG,最后經(jīng)過DDN 專線到達農(nóng)場短信中心。農(nóng)場短信中心實現(xiàn)與GPS 車載單元和中國移動ISMG 的通信,以及與GIS 各部分的接口,同時將這幾部分有機地結(jié)合起來。與農(nóng)場短信中心相連的各模塊結(jié)構(gòu)見圖1[1] 。
圖1 與農(nóng)場短信中心相連的各模塊結(jié)構(gòu)圖
農(nóng)場短信中心采用“點到中心”的短信服務(wù)模式,這種模式的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理能力強,時延小,適用于多臺車輛的農(nóng)場。農(nóng)場短信中心與ISMG之間采用CMPP 協(xié)議進行通信, CMPP 協(xié)議以TCP/ IP( Transmission Cont rol Protocol/ Internet Protocol) 作為底部通信承載層。
農(nóng)場短信中心與ISMG之間進行信息交互時,可以采用長連接方式,也可以采用短連接方式。長連接方式在一個TCP 連接上可以連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)包,并且在TCP 連接保持期間,如果沒有數(shù)據(jù)包發(fā)送,則需要雙方發(fā)送鏈路檢測包以維持此連接。短連接方式當(dāng)通信雙方有數(shù)據(jù)交互時,就建立一個TCP 連接,如果數(shù)據(jù)發(fā)送完成,則斷開此TCP 連接;即每次TCP 連接只完成一對CMPP 消息的發(fā)送。
農(nóng)場短信中心主要提供以下業(yè)務(wù)①操作:
1) 短信發(fā)送( short message sending) 。典型業(yè)務(wù)操作流程:
a、GPS 車載單元發(fā)出數(shù)據(jù)請求,被源ISMG 接收;
b、源ISMG對接收到的信息返回響應(yīng);
c、源ISMG 在本地查詢不到要連接的農(nóng)場短信中心,向匯接網(wǎng)關(guān)(gateway name server , GNS) 發(fā)送路由請求信息;
d、GNS 將路由信息返回;
e、源ISMG根據(jù)路由信息將請求轉(zhuǎn)給目的IS2MG;
f、目的ISMG對接收到的信息返回響應(yīng);
g、目的ISMG將請求信息送至農(nóng)場短信中心;
h、農(nóng)場短信中心返回響應(yīng)。
步驟c到h均使用CMPP 2.0 協(xié)議。在隨后的操作中,目的ISMG在接收到農(nóng)場短信中心的響應(yīng)后,將產(chǎn)生的狀態(tài)報告發(fā)給源ISMG。
2) 短信接收(short message receiving) 。典型業(yè)務(wù)操作流程:
a、農(nóng)場短信中心發(fā)出數(shù)據(jù)請求,被源ISMG接收;
b、源ISMG對接收到的信息返回響應(yīng);
c、源ISMG 在本地數(shù)據(jù)庫中找不到目的GPS車載單元號段所對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)代碼,向GNS 發(fā)送路由請求信息;
d、GNS 將路由信息返回;
e、源ISMG根據(jù)路由信息將請求轉(zhuǎn)給目的IS2MG;
f、目的ISMG對接收到的信息返回響應(yīng);
g、目的ISMG 將請求信息發(fā)送至中國移動SMSC;
h、中國移動SMSC 向目的ISMG返回響應(yīng)。
步驟a到f均使用CMPP 2.0 協(xié)議。在隨后的操作中,中國移動SMSC 通過NO. 7 號信令網(wǎng)向移動用戶發(fā)送信息,移動用戶收到后將狀態(tài)報告(delivery-receipt) 發(fā)給中國移動SMSC , 中國移動SMSC 再按照操作流程將狀態(tài)報告發(fā)給農(nóng)場短信中心。
1.2 農(nóng)場短信中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
農(nóng)場短信中心通過DDN 與ISMG 相連,其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2 [2] 。
圖2 農(nóng)場短信中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2 農(nóng)場短信中心設(shè)計
2.1 農(nóng)場短信中心設(shè)計原則[3]
1) GPS 短信格式接口模塊與CMPP 通信代理接口模塊之間使用消息隊列進行通信,對消息隊列的管理和參數(shù)的設(shè)置(如對同一隊列操作的互斥、隊列個數(shù)的設(shè)置等) 都使用統(tǒng)一隊列內(nèi)核類接口,以方便GPS 短信格式接口模塊對消息隊列的使用。另外,通過消息隊列通信,也可以為今后增加的其他業(yè)務(wù)提供良好的擴展性。
2) 農(nóng)場短信中心數(shù)據(jù)庫龐大,采用多線程處理技術(shù)及并行計算和共享內(nèi)存技術(shù)以提高系統(tǒng)運行效率和資源利用率。
3) 為保證不丟失數(shù)據(jù)包,程序使用緩存機制。
4) 對線程進行管理,使線程可靠運行。
5) 將GPS 短信格式接口、CMPP 通信代理接口、數(shù)據(jù)通用接口等模塊分離設(shè)計,以保證農(nóng)場短信中心的共用性和擴展性。
農(nóng)場短信中心設(shè)計類圖見圖3[4] 。其中:界面控制類(SMCClient) 的功能是啟動發(fā)送線程和接收線程的總控制界面;多線程發(fā)送類(SendMCProcess)的功能是根據(jù)要發(fā)送的短信啟動線程對其進行處理;多線程接收類(ReceiveMCProcess) 的功能是根據(jù)到達的短信啟動線程對其進行處理;接收短信類(ReceiveMC) 的功能是接收短信并與CMPP 接口協(xié)議類進行交互;發(fā)送短信類(SendMC) 的功能是發(fā)送短信并與CMPP 接口協(xié)議類進行交互; GPS 短信格式接口類( GPSMC) 的功能是對發(fā)送和接收的短信按照GPS 短信格式進行轉(zhuǎn)化;數(shù)據(jù)通用接口類(DBManager) 的功能是對增、刪、改、查等數(shù)據(jù)操作進行統(tǒng)一的封裝;CMPP 通信代理接口類(CMPPMC) 的功能是根據(jù)CMPP2.0 協(xié)議與ISMG 網(wǎng)關(guān)進行通信,完成短信的發(fā)送與接收。
圖3 農(nóng)場短信中心設(shè)計類圖
2.2 農(nóng)場短信中心軟件結(jié)構(gòu)
ISMG是處于中國移動SMSC 和農(nóng)場短信中心之間的部分,它為這2 個實體的數(shù)據(jù)交換提供安全、快捷的通道。ISMG與中國移動SMSC 之間使用短消息點對點協(xié)議( short message peer to peer ,SMPP) ,與農(nóng)場短信中心之間使用CMPP 協(xié)議,因此農(nóng)場短信中心需要根據(jù)CMPP2.0 協(xié)議從ISMG處接收和發(fā)送GPS 格式的短信。農(nóng)場短信中心軟件結(jié)構(gòu)見圖4 [5] 。
圖4 農(nóng)場短信中心軟件結(jié)構(gòu)
2.3 農(nóng)場短信中心主要功能
農(nóng)場短信中心主要功能是發(fā)送和接收短信,同時根據(jù)GPS 短信格式對接收和發(fā)送的短信進行編碼處理,使GPS 車載單元及GIS 系統(tǒng)能夠識別短信。其具體功能是:發(fā)送和接收短信,提供數(shù)據(jù)通用接口、GPS 短信通信格式接口和CMPP 通信代理接口[6] 。
3 性能測試試驗
對該農(nóng)場短信中心進行了性能測試試驗① ,結(jié)果見表1 。可以看出,基于GPS 和GSM 的農(nóng)場短信中心運行穩(wěn)定,數(shù)據(jù)處理能力強,時延小(通常為2～10 s) ,適用于農(nóng)機車輛較多(大于40 臺) 的農(nóng)場。GPS 車載單元將農(nóng)機的動態(tài)位置及狀態(tài)通過GSM 網(wǎng)發(fā)送到農(nóng)場短信中心,農(nóng)場短信中心為農(nóng)場應(yīng)用GPS 提供了及時準(zhǔn)確的通信保障。
表1 農(nóng)場短信中心性能測試結(jié)果
注:共進行30 組試驗,每組發(fā)送短信1000 條。
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