短消息增值业务联网系统及联网方法 【技术领域】
本发明涉及一种移动通信技术，特别涉及一种短消息增值业务联网系统及联网方法。
背景技术
发明专利“基于短消息服务的无线增值业务的实现方法和系统(专利申请号01135096.2)”公开了一种基于短消息服务的无线增值业务实现方法和系统，其中该方法包括下列步骤：在服务提供端将一项无线增值业务分解为对应于多个命令的命令标识及其相应的信息体，所述信息体包括命令所必需的信息和业务相关信息；将每个所述命令标识及相应的信息体组合成为一个命令体，在所述命令体中插入表示各命令之间的逻辑顺序的逻辑顺序标识，并将各个命令体组合形成一短消息；服务提供端将所述短消息发送给移动终端；所述移动终端的SIM卡中的解释程序将所述短消息翻译成为对应的、可在移动终端中执行的、具有逻辑顺序关系的命令及信息。所述移动终端按所述的逻辑顺序执行所述命令、显示所述信息。可通过推送、Web定制和用户移动终端下载来提供无线增值业务。
目前，短消息增值业务处于一种各自为政的状态。造成这种状态的主要原因是各分公司的SMSC(短消息中心)无法通过当时通用的SMPP协议(shortMessage Peer to Peer，短消息点对点协议)实现联网，因此SP若要为多个省的用户提供服务，就必须分别接入各个省的SMSC，这种情况极大的增加了SP的系统和人力成本，严重阻碍了短消息增值业务的发展。其中，存在的问题如下：
(1)短消息中心建设没有统一标准
由于没有全网统一地业务、网络规划和接口标准，部分短消息中心功能较少，难以支持增值应用开发；短消息中心和应用平台的接口标准不统一，也增加了增值业务开发的难度；由于系统数据不全等原因，造成短消息的漫游和互通不畅。
(2)短消息数据业务未能实现全国联网漫游服务
漫游用户无法在漫游时根据需要使用当地业务，异地用户无法使用当地业务。这给许多企业应用(全国范围)、优秀业务推广以及全国性的对于品牌树立和市场推广具有重大意义的事件活动(如奥运)的开展，都造成了极大的难度。
(3)各分公司业务发展不平衡，未能全面启动市场
短消息业务已经有了良好的发展。但是还有许多分公司短消息业务还基本上处于起步阶段。有些地方由于受制于有限的资源，短期内很难有明显的发展。短消息业务还未在全国市场全面启动。覆盖全国的移动网络及分公司所应带来的综合效益在短消息业务方面未能得到实现。
(4)资源有限，并未能有效充分利用
一方面，许多基础建设未能给短消息增值业务发展以充足的资源。各分运营商在短消息业务拓展、与SP合作、市场推广等方面有不同程度的心有余而力不足的感觉。另一方面，一些分运营商已经开展起来并为市场所证明成功的业务不能及时全面的在全国推广起来，取得应有的集团效益。
由以上问题可以看出，急需对各地短消息增值业务进行联网，并统一规划，使各地优秀业务得以共享，全面地启动短消息业务市场，取得明显的经济和社会效益。
传统的短消息增值业务接入的网络结构：国际通行标准的短消息增值业务接入协议仅有SMPP协议，它最初并不是国际标准化组织为短消息增值业务制定的标准接入协议，只是因为其简单适用，应用越来越多，从而成为了约定俗成的国际标准。也因为如此，SMPP早期的版本过于简单，有不严谨之嫌，以至于各SMSC厂商和运营商在应用时都需要对其进行一些补充规范，所以实际应用中的版本已无法统计。
SMPP协议代表了传统的接入协议，依据其架构的系统仅考虑SMSC与ESME的简单联接，不考虑SMSC或ESME的互联，如图1所示。
ESME是扩展短消息实体的缩写，短消息实体是指能够发起或转发短消息的实体，扩展短消息实体则指在移动网之外的短消息实体，一般是提供短消息增值业务的SP。SP可以通过专线或互联网连接到SMSC上，但都通过SMPP协议实现业务的接入。
根据GSM划分短消息业务流程的方式，所有的短消息业务都被分为MO和MT两大流程。
由图1和2可以看到传统的短消息增值业务接入方式无论是网络结构还是业务流程都很简单。在业务开展的早期，这种方式比较适合，但是传统的网络结构具有以下缺点：
1.增值服务系统直接运行与基础网络设备之上，每一个服务提供者将占用大量的基础网络设施与资源，对于移动运营商来说，网络资源是最宝贵的，直接让各类服务提供商接入短消息中心设备是对无线网络资源的一种极大浪费。
2.短消息中心和SMPP协议对业务管理方面考虑得很少，运营商在服务的管理、服务分级、服务保证等方面缺乏必要的手段与方法。运营商无法对所接入的服务实现有机的管理与监控，无法保障服务质量，只是充当通信资源提供者的角色。因此很多运营商为了方便开展业务，在短消息中心之外又附加了增值业务平台。即增值业务平台与短消息中心相联，而另一侧则可以接入多家SP。
传统网络结构中，短消息中心相互独立，不能实现“一点接入，全网服务”的功能。SMPP协议不实现各短消息中心之间的互联协议，本地接入的服务只能为本地用户所用，无法为异地用户使用。而上面提到的增值业务平台也不能向其他增值业务平台转发短消息。
传统的短消息增值业务接入协议及其网络结构不利于大运营商为全网用户提供统一的短消息增值业务，也不利于SP在各地同时推广业务。
短消息增值业务起步早、发展好的分运营商为了对接入网内的增值业务加强业务管理手段，纷纷在SMSC和SP之间加入了一种成为增值业务平台的设备，这样的增值业务平台与SMSC相联时均采用标准的SMPP协议，而SP接入增值业务平台时则要采用一些专有的协议，这样的协议在业务管理方面比SMPP协议功能更加完善。“SMSC+增值业务平台+SP”模式为短消息业务联网系统提供了一定的借鉴和启发作用，但这样的形式还是无法实现全网短消息业务的联网，关键是增值业务平台之间没有联网的协议。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种短消息增值业务联网系统及方法，目的是使网络设施与资源得以共享，并对所接入的服务实现有机的管理与监控，保证服务质量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种短消息增值业务联网系统，其特点在于，包括短消息网关SMG、短消息网关路由服务器GNS、短消息中心SMSC和服务提供商SP；短消息网关SMG介于服务提供商SP与短消息中心SMSC之间，其中，SMG与SMSC之间采用SMPP协议通信，SMG和SP之间、SMG和SMG之间采用短消息业务联网协议SGIP协议通信，短消息业务联网协议SGIP协议用于完成在SMG和SP之间、SMG和SMG之间短消息的发送、接收和转发功能，以及SMG和GNS之间路由表的同步功能；GNS使平面的SMG联网成为具有路由组织的分层网络，用于系统路由的管理和同步。
上述的短消息增值业务联网系统，其特点在于，所述每个SMG可以接入多个SP，同时也可以与多个SMSC相联。
上述的短消息增值业务联网系统，其特点在于，所述短消息网关SMG为设置在移动通信网络与公共数据网络之间的功能实体，为SP提供统一的接口，完成业务管理、安全管理功能，并用于信息内容的计费和费率管理。
上述的短消息增值业务联网系统，其特点在于，所述短消息网关SMG还用于实现SMPP协议和SGIP协议之间的转换。
上述的短消息增值业务联网系统，其特点在于，所述SGIP协议采用分层描述并在承载层引入了HTTP承载方式。
上述的短消息增值业务联网系统，其特点在于，所述路由表分成本地路由表和全网路由表，全网路由表中包括所有联网的短消息网关都需要知道的路由信息。
本发明还提供了一种短消息增值业务联网方法，其特点在于，包括如下步骤：
在服务提供商SP与短消息中心SMSC之间设置短消息网关SMG；
其中，短消息网关SMG与短消息中心SMSC之间采用SMPP协议通信，短消息网关SMG和服务提供商SP之间、SMG和SMG之间采用短消息业务联网协议SGIP协议通信，短消息业务联网协议SGIP协议用于完成在SMG和SP之间、SMG和SMG之间短消息的发送、接收和转发功能，以及SMG和GNS之间路由表的同步功能；
设置短消息网关路由服务器GNS，用于使平面的SMG联网成为具有路由组织的分层网络，完成系统路由的管理和同步。
上述的短消息增值业务联网方法，其特点在于，还包括建立路由表，用于完整记录整个系统的路由信息。
上述的短消息增值业务联网方法，其特点在于，所述路由表至少包括SP与短消息网关、SMSC与短消息网关的对应关系。
上述的短消息增值业务联网方法，其特点在于，所述每个SMG可以接入多个SP，同时也可以与多个SMSC相联。
本发明的有益效果在于通过短消息网关SMG的设置和为了实现SMG之间的联网以及SMG与SP之间的通信而设计的SGIP协议，以及为了实现网内路由统一管理而设计的网关路由服务器GNS，完备了短消息业务联网系统的结构，并真正地实现了“一点接入，全网服务”，实现了信息资源的共享。本发明也促进了移动与互联网业务的融合，使得大多数SP摆脱了不赢利的困境，创造了良好的经济、社会效益。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
图1为现有的SMPP协议应用的传统网络结构示意图；
图2为现有的SMPP协议应用的业务流程示意图；
图3为本发明的短消息业务联网系统总体结构示意图；
图4为本发明的引入短消息网关的网络组织结构示意图；
图5为本发明的短消息网关系统的体系结构示意图；
图6为本发明引入SMG后的业务流程示意图；
图7为本发明引入GNS后的业务流程示意图。
【具体实施方式】
如图3，本发明的短消息增值业务联网系统又名在信系统，它是由SMG(Short Message Gateway，短消息网关)、GNS(Gateway Name Server，短消息网关路由服务器)、SMSC(Short Message Service Center，短消息中心)和SP(Service Provider，服务提供商)共同组成的一个联网系统。SMG之间的通讯协议采用SGIP协议(Short Message Gateway Interface Protocol，短消息业务联网协议)，这个系统中除SMSC外，其他所有节点间通信均采用SGIP，本协议所描述的短消息网关接口协议，用于完成在SMG和SP之间、SMG和SMG之间短消息的发送、接收和转发功能，以及SMG和GNS之间路由表的同步功能。GNS负责系统路由的管理和同步。该系统为短消息增值业务提供了一个强大的支撑平台。
SMG的设计以增值业务平台为基础，SGIP协议用于实现SMG之间的联网以及SMG与SP之间的通信，GNS用于实现网内路由统一管理。系统总体结构图如图3所示，其中TSMG(Trans-Short Message Gateway，汇接短消息网关)为SMG和GNS合设的设备，借助传统通信网的概念，即汇接网关，使平面的SMG联网成为具有路由组织的分层网络，使短消息业务联网系统成为易于管理和扩展的电信级运营网络。
SMSC只需以其原有的SMPP协议与SMG相联，这样现网已经运行业务的SMSC不用作任何改动，所以系统建设期间对联通短消息业务运行不会造成任何影响。同时在系统设计时即充分考虑了计费结算的统一性，在网关建设的同时也建设了短消息业务联网计费结算平台。
而由图4可以看出，SMG并未完全取代SMSC，而是在传统的网络组织中再加入了一层短消息网关层，介于SP与SMSC之间。SP与SMG以专有SGIP协议通信，SMG与SMSC之间仍采用SMPP协议通信。各SMG之间也通过SGIP协议互联。每个SMG都可以接入多个SP，同时也可以与多个SMSC相联。SMG实际上将传统网络结构中的SMSC的功能一分为二，与移动网的接口功能责无旁贷的仍由SMSC实现，但SMSC直接接入短消息增值业务的功能则由SMG完全取代了，而且SMG将此功能扩充了，增加了业务管理、计费等功能。
本发明中，该短消息网关系统是基于SGIP协议而实现的，短消息网关系统接口协议是SMG和SP之间、SMG和GNS之间、以及SMG和SMG之间的接口协议，简称SGIP。通过应用SGIP协议，SP可以接入到SMG，实现SP应用的一点接入、全网服务；SMG可以通过SGIP协议，实现消息在不同SMG之间的路由和转发。同时，SMG通过该协议也可以和GNS通信，以实现各SMG和GNS之间路由表的同步功能。
本发明中的SGIP协议是以SMPP为蓝本派生而出，不过因它应用的系统结构比SMPP协议应用的系统结构复杂，因而协议内容与SMPP协议有不小的差别。SGIP协议相对于其他同类协议更加严谨，保证了业务流程的高效性和计费的准确性。
本发明的SGIP协议在专用承载方式中改进了连接方式。在连接建立方式突破了IP连接常用的“短连接”(HTTP连接，发完数据包即断开连接)和“长连接”(通信双方建立永久性连接)的概念，综合这两种连接方式的优缺点提出了一种新的连接方式——“长短连接”，即建立连接后，只要有数据传输，就保持连接，只有在一定时间内连续无数据传输时才断开连接，大大提高了数据传输的效率。
本发明的SGIP协议为应用层协议，且在设计时引入了分层概念，将协议分为承载层协议和业务层协议两部分。承载层协议定义通信节点间的连接方式，通信端口，重发机制等，即在通信层面主要规定通信双方如何建立和断开连接，在一条连接上以何种格式传递消息等。而业务层协议主要包括消息定义等，业务层的消息按照承载层协议定义的方式封装。
另外，SGIP协议是用于SP和短消息网关、GNS和短消息网关以及短消息网关之间的接口协议，在设计连接方式时也考虑到了三种接口的差异性。短消息网关和GNS的开发者应该是精通通信软件的程序员，所以这两个接口的通信方式设计得可以复杂一点；而SP是服务提供商，他们的特长在开发增值业务上，开发通信软件的能力也许较弱，尤其对于一些由信息源提供单位发展而来的SP或小SP更是如此。基于这一考虑，在承载层除提供高效的专用SGIP承载方式外，还提供了通用的HTTP承载方式。在SGIP协议中引入HTTP的通信方式是为了降低SP接入的门槛。HTTP承载方式只适用于SP和短消息网关SMG的通信中。该种方式的特点是无连接，即每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。连接的认证采用HTTP的URL的授权认证的方式，不需要专门的连接认证的消息。而在SMG和SP之间、SMG和SMG之间短消息的发送、接收和转发功能，以及SMG和GNS之间路由表的同步功能，则可以通过专用SGIP方式来实现。
本发明在采用专用SGIP方式承载时，通信双方互为客户端和服务器端，即当任何一方都可以发起连接请求和服务请求，而且连接请求和服务请求的发起者是一致的。当客户端要发送服务请求时，主动向服务器端建立连接，然后向服务器端发送服务请求，并接收应答；服务器端从客户端接收服务请求，返回应答。连接建立以后，客户端可以连续发送多个服务请求。服务请求发送完并接收到所有应答后，客户端应该主动断开连接。但是，服务请求及其应答之间的时间间隔有一个最大值，如果等待应答的时间超过最大等待时间，则要求客户端重发该次服务请求；而且等待应答的服务请求个数也应该有一个上限。如果服务器端检测出一条连接长时间空闲，可以主动断开该连接。如果需要，客户端可以同时向一个服务器端建立多个连接。如图5所示，示出了本发明的短消息网关SMG的体系结构示意图，该联网系统中SMG和SP之间、SMG和SMG之间，以及SMG和GNS之间，均可互为客户端和服务器端。
如图5说明了本发明的短消息网关系统的体系结构。SMG是具有短消息转发功能的短消息网关。全国可以有多个SMG网关，SMG网关之间通过互联网等方式实现网络互联。每一个SMG同时与多个SMSC以及多个SP连接。全网具有唯一有效的GNS，GNS负责全局路由表的维护与更新；为了确保路由表存储的安全性，网络中设置主备用GNS，两个GNS要保持一致性。每一个SMG都和GNS连接。SMG与SP、SMG与GNS以及SMG与SMG之间的通信协议为SGIP协议。SMG与SMSC之间的通信统一采用SMPP3.3协议。
图中，和SMG平台之间相连的SMSC称作本地SMSC，和异地SMG平台相连的SMSC称作异地SMSC。
和SMG平台之间相连的SP称作本地SP，和异地SMG平台相连的SP称作异地SP。
从本地SMSC向本地SP以及从本地SP向本地SMSC发送的消息直接由SMG转发；从本地SMSC向异地SP以及从本地SP向异地SMSC发送的消息由本地SMG路由到异地SMG后，再由异地SMG转发。
本发明在系统中引入了关键节点SMG，连接原有短消息业务系统中仅有的两个节点SP和SMSC，而所有的SMG之间通过165网络实现平面全网状互联，这样SP只需与一个SMG节点互联，即可向全网用户提供业务，反之，SMSC只需与一个SMG节点互联，即可向使以其为归属SMSC的用户使用与任何SMG相联的全国SP提供的业务。SMG还是与计费系统、鉴权中心等支撑系统或其他业务系统的接口。
为了保证全网路由的准确性和一致性，SGIP协议借用互联网中的域名解析系统DNS概念，在汇接短消息网关系统中引入了GNS，由GNS维护全网路由。使整个网关联网系统路由和全网管理成为可能，同时使网关路由实现也更为简单。GNS概念的引入，使平面的SMG联网成为具有路由组织的分层网络，使短消息业务联网系统成为易于管理和扩展的电信级运营网络。
本发明的在信系统的SMG具有以下基本功能：
接入全国性增值服务业务
实现SGIP协议和HTTP协议
实现网络与各分公司的短消息中心相连
负责SMPP协议和SGIP协议之间的转换
作互联网和短消息网之间的防火墙
流量控制：为了避免SMSC在业务繁忙时造成信道堵塞，用户可以设定每秒种全国性服务最多只能向SMSC发送多少条信息来通过SMG控制所有的全国性服务进入SMSC的信息流量。
在SMG之间完成请求及服务数据包的路由
产生全国性增值服务业务的计费详单：SMG负责产生全国性增值服务业务的计费详单，统计所有手机用户每个月享受的全国性服务的实际话费，统计每个分公司的短消息增值话费，以及向总公司提交的短消息增值话费。
完成与其他运营商点对点短消息的互通；
提供与客服系统的接口，配合完成通过客服中心受理短信增值业务
管理功能：SMG的管理功能包括路由表的维护，手机号码段的维护，SP及SP所提供服务的管理，SMG位置信息的维护等。
具有存储转发和错误重发的能力，以防止数据包的丢失。
错误管理：对相同消息序列号的消息具有查重功能；建立错误日志，纪录足够查错的信息。对从其他节点接收的错误协议包要记入错误日志，并要给对方足够的提示信息。
加密和认证：对于需要加密的信息，SMG采用加密算法进行加密传输；SMG通过SGIP指定的算法实现SMG与SP之间、SMG与SMG之间的相互认证。
鉴权：当计费用户和接收用户不一致且计费用户不是SP时，SMG需要对计费用户进行鉴权。
如图6、7所示，分别示出了本发明引入短消息网关SMG、网关路由器GNS后的短消息发送流程。如图6所示，对于MO业务流程，当用户终端通过其归属的短消息中心SMSC发起服务请求的时候，通过用户归属地的短消息网关SMG向服务接入地的短消息网关SMG转发该用户的服务请求，由该服务接入地SMG向服务提供商SP提交该用户的服务请求，此时，该用户归属地SMG与服务接入地SMG之间、该服务接入地SMG与服务提供商SP之间即采用本发明基于SGIP协议的方式接入。在该接入过程中，该用户归属地SMG与服务接入地SMG互为客户端和服务器端，该服务接入地SMG与服务提供商SP互为客户端和服务器端，它们之间均可通过本发明上述的接入方法建立连接和进行接入。同理，对于MT业务流程，在下发业务信息的该服务提供商SP与服务接入地SMG之间、转发业务信息的该服务接入地SMG与用户归属地SMG之间，也可采用本发明上述的接入方法建立连接和进行接入。
图6中MO和MT业务流程不一定是相关的，也即由一个MO流程不一定会触发一个MT流程。
如图7所示，示出了本发明引入GNS的短消息网关系统业务流程。与图5所述流程类似，在用户归属地SMG与网关路由服务器GNS之间、网关路由服务器GNS与服务接入地SMG之间、服务接入地SMG与服务提供商SP之间也可采用本发明上述的接入方法进行各种业务流程处理，在此不再赘述。
本发明在SMSC与SP之间引入联网的短消息网关层是一大进步，但仅仅有短消息网关还不够。短消息网关互联后的一个关键问题是如何在整个联网系统中建立正确并一致的路由表。
本发明的路由表的设计所要解决的第一个重要问题是如何设计路由表才能完整记录整个系统的路由信息，同时又尽量减少冗余。
由图4可以看到各SP和各SMSC都唯一对应一个短消息网关，在查找路由时，只要找到SP接入的短消息网关，就一定能找到该SP或SMSC，因此路由表中一定要有SP与短消息网关、SMSC与短消息网关的对应关系。接下来分析业务流程中需要的路由信息。结合图6所示的流程示意图，在MO流程中，发起请求的是用户，最终目的地是某个提供应用服务的服务器，用户并不知道他所请求服务的服务器IP，只知道提供服务的SP的接入代码，那么在路由表中要有SP的接入代码与其服务器IP的对应关系，但是这个关系不必被所有短消息网关知道，只要SP按入的网关知道就可以了；在MT流程中，发起请求的是SP，最终目的地是某个用户的手机(或其他移动终端)，SP只知道目的用户的手机号码，却不知道用户归属的SMSC，因此在路由表中要有用户手机号码与归属SMSC的对应关系，同样，这个关系只要SMSC接入的短消息网关知道就可以了。
因此，本发明将路由表分成两种类型：本地路由表和全网路由表。全网路由表中维护了所有联网的短消息网关都需要知道的路由信息，而本地路由表则只要各短消息网关自己知道，无需告知其他短消息网关。
(1)全网路由表
在全网路由表中需要以下对应关系：
表1全网路由表对应关系 关键信息 对应信息 SP接入号 短消息网关节点编号 号码段 短消息网关节点编号 短消息网关节点编号 短消息网关IP地址
本发明中，代表短消息网关的是节点编号而不是IP地址，是因为短消息网关主机的IP地址是可能变化，必须有相对稳定的唯一标志短消息网关的符号，因此要为它分配节点编号。这样一来，全网路由表中还要增加短消息网关节点编号与IP地址的对应关系。
全网路由表中主要是表1中三对关系，但还会有一些附加的信息，如号码段所属区号、短消息网关的登录用户名和密码等。
(2)本地路由表
本地路由表需要以下三张表：
表2 SP定义表 关键信息 对应信息 SP接入代码 SP服务器的IP地址 SP服务器的登录名 SP服务器的登录密码
表3号码段-SMSC对应表
关键信息 对应信息 号码段 SMSC节点编号
表4 SMSC定义表 关键信息 对应信息 SMSC节点编号 SMSC的IP地址 SMSC的登录名 SMSC的登录密码
以上的表只是说明一种逻辑关系，具体到软件实现时，可以是多张表也可以是一张表。
而本发明在路由表的内容确定完后，为了保证全网路由表在各短消息网关的一致性，为此引入了网关路由服务器GNS。短消息网关系统的路由管理，是由专门的服务器来承担的。
GNS维护全网的路由表，并接受短消息网关的路由查询。GNS接收短消息网关发来路由更新信息，并依据这些信息修改全网路由表。全网路由表更新后，自动指示各短消息网关进行路由更新；若有更新不成功的短消息网关节点，GNS在广播之后每间隔一定时间重发一次更新信息，如此重发一定次数后仍未收到短消息网关的成功确认信息，则GNS停止重发。
如图7所示的引入GNS后的业务流程，图7中用数字标记的4个短消息网关向GNS查询路由并获得反馈的步骤并不是每次业务流程中都必经，仅在短消息网关在自身维护的路由表中找不到路由时才会有。在本发明中，GNS的功能可由汇接网关TSMG实现。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。