【摘　要】　介紹了SMPP協議，描述了GPS－GSM車輛監控系統的原理和組成，并對實現該系統的若干策略進行了研究。
??? 關鍵詞：SMPP協議，GPS┐GSM車輛監控系統，SMSC，ESME

1　系統概述

　　GPS車輛監控系統是融GPS定位技術、地理信息技術（GIS）和現代通訊技術于一體的高科技系統。該系統基于GPS衛星定位技術，將移動目標的動態位置（經度、緯度）、時間、狀態等信息通過無線通信鏈路實時傳送至監控中心，監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進行監控和查詢，同時，監控中心也可以向終端發送相應的控制指令（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車輛監控系統根據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，另一種為采用集群通信系統。但目前多采用前者。這主要基于以下三點原因：（1）GSM網已經遍及我國大部分地區。與現有集群通信系統相比，采用GSM網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，可以使用GSM短消息業務，使用SS7信令信道來傳輸數據分組，無需建立端對端通道的連接，非常適于把相關數據隨時發送到監控中心。短消息服務費用低，因此，在GPS－GSM車輛監控系統得到了廣泛的應用。（3）采用GSM網可以大大降低系統的通信誤碼率，并使傳輸速率比集群式通信高6～8倍，從而使系統可靠性大大提高。
??? 目前，基于GSM網的GPS車輛監控系統已經在公安、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應用發展的必然趨勢。

2　SMPP協議介紹

　　SMPP協議（Short Message Peer to PeerProtocol）負責短消息服務中心（SMSC）和外部短消息實體（ESME）之間的數據傳遞，在GPS－GSM車輛監控定位系統中有著很重要的作用。
　　SMPP協議本身是一種應用層協議，它運行在TCP／IP協議族的TCP協議上，通過Socket連接于中心通訊，進行數據交換。SMSC和ESME底層的傳輸是依靠TCP／IP和X．25網絡連接所提供的。TCP／IP和X．25連接提供可靠的點到點的數據傳輸，包括數據報文的編解碼、流量控制以及錯誤處理。如果需要，網絡層的發送實體將處理SMPPPDU的分段，同樣，網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首先發起并與SMSC建立網絡連接（TCP／IP），然后，ESME發出一個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：
　　OPEN：此時ESME已經與SMSC建立網絡連接，但還沒有發出綁定請求。
??? BOUND-TX：ESME 被綁定為一個ESME發送器。（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，多數短信中心支持SMPP協議接口，如華為、中興、WINS，但其具體細節有所不同，如華為的SMPP協議就有一些擴充，增加了一些功能。

3　系統組成

　　以我們設計的一種GPS－GSM車輛監控系統為例，該系統可以分成三個部分：車載單元、GSM系統和監控系統。這與目前大多數廠家推出的相應產品的結構是一致的。
　　車載單元安置在監控車輛內，包括一個GPS接收機，無線發射裝置，主控單元和附件。GPS接收機負責接收GPS衛星定位信號，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往GSM基站。另外，車載單元還處理中心發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系統是目前國內覆蓋最廣、系統可靠性最高、用戶擁有量最大的數字移動通訊系統。它提供話音業務、數據業務、短消息（SMS）業務等多項功能。在GPS－GSM車輛監控系統中，就是采用了SMS功能實現車載單元GPS接收終端與監控中心之間的數據傳輸的。具體實現時，車載單元將短消息發送給GSM系統中的基站，基站再轉發給短消息服務中心（SMSC）進行處理。SMSC根據SMPP協議將短消息中的信息以PDU的方式轉發給監控系統的外部短消息實體（ESME）。
　　監控系統是GPS－GSM車輛監控系統的主要組成部分，它包括外部短消息實體（ESME），本地／遠程監控中心，本地／遠程數據庫等。下面對這些部分的功能作簡要介紹。
　　ESME（External Short Message Entity）相當于GSM系統和監控中心之間的中轉站，它位于GSM系統外部，因此我們將其劃為監控中心的一部分。ESME一方面負責接收SMSC發送過來的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送給本地或遠程監控中心。另一方面，ESME也將監控中心發送來的各項指令編碼成SMPPPDU后發送到SMSC。
　　監控中心根據從ESME收到的對車輛的定位、狀態、報警等信息進行顯示，并對系統和車載單元進行參數設置或控制。監控中心功能包括：系統參數設置、車載單元參數設置、單目標監控、多目標監控、區域監控、車輛調度、車輛巡視分析等。設置遠程監控功能是為了解決無法在調度現場工作的調度員的困難。
　　中心數據庫和遠程數據庫存放有關車輛信息的各項數據，這些信息包括車載單元初始化設置、車載單元信息管理、入網單位信息管理、入網監控終端管理、車輛軌跡管理、計費管理等部分。在系統實際運行時，ESME和監控中心將頻繁地對中心／遠程數據庫進行讀寫操作。
　　整個系統的結構框圖如圖2所示。

4　一些實現策略

　　GPS－GSM車輛監控系統對實時性有著很高的要求，我們在開發實踐中，認為制約系統效率的瓶頸之一在于ESME、監控中心對消息的處理速度和數據庫的訪問速度太慢。 　　ESME系統采用SunOs為操作系統平臺，由于ESME同時要處理與多個SMSC和監控中心的消息的收發，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和監控中心的數據收發進行處理，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的存儲資源。同時，由于監控中心對消息的處理通常滯后于ESME的發送速度，所以，為了不影響CTLC進程的發送速度，在CTLC進程中設置多線程來處理對不同監控中心的發送。線程在CTLC進程中動態創建，每個線程負責一個監控中心。
　　在對數據庫的寫入操作中，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據一次寫入的方法提高其效率。
　　最后，我們完成的產品分為單機型和網絡型兩種型號，這是考慮到各類用戶的需求規模有所不同而設計的。單機型系統適用于對小容量車輛監控管理的用戶，其中心／遠程數據庫采用SQLServer，可支持5～10萬輛車入網，可同時支持4～30個用戶并發監控接入；網絡型系統適用于對大容量車輛監控管理的用戶，采用企業級數據庫Oracle進行數據管理，可支持50～100萬輛車入網，每秒可同時支持400～1000個用戶并發監控接入。與國內其它廠家的同類產品相比，這些性能是相當優良的。 1　ESTITelecom Standards．Short Message Peer to Peer　V3．04，1998
2　陳霞，蘇彥兵，談振輝．GSM短消息業務：協議和實現．移動通信，2000，3
3　倪建軍，范躍祖．利用GSM短消息業務實現GPS車輛監控．電子技術應用，2000，7