摘 要：隨著社會(huì)交通運(yùn)輸規(guī)模的不斷發(fā)展和交通運(yùn)輸工具的不斷普及，交通管理智能化和信息化的要求已經(jīng)越來(lái)越迫切。提出了一種基于公共移動(dòng)通信平臺(tái)的交通違章信息處理和通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，研究了GPRS移動(dòng)通信系統(tǒng)中的相關(guān)短信息傳輸協(xié)議和有關(guān)計(jì)算機(jī)和通信終端之間的接口通信協(xié)議，給出了主要實(shí)現(xiàn)程序流程和該系統(tǒng)的相關(guān)實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：智能交通;短消息協(xié)議;接口通信協(xié)議;GPRS

中圖分類號(hào)：TN919-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004373X(2008)0518304

Development and Implementation of an Illegal Traffic Information

Processing and Communication System

DONG Feng

(School of Electronic and Information Engineering，Soochow University，Suzhou，215006，China)

Abstract：As the development of transportation scale and being popular of the conveyances in modern society illegal traffic affair happened more frequently.The transportation intelligentalization and informationalization are more and more urgent to be required.A structure of illegal traffic information processing and communication system is proposed based on public mobile communication system.The related mobile communication protocols of GPRS，mainly SMS system and protocols between computer interference and communication ends are introduced，the flow diagrams of their main implementation routines are then given in this paper.The realization results are also shown.

Keywords：intelligent traffic;short message service protocol;interference communication protocol;GPRS

1 引 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，中國(guó)家庭的汽車擁有量越來(lái)越多，因而交通管理部門的管理工作量和工作壓力不斷上升。特別是目前全社會(huì)的法律意思和社會(huì)公德意思還不是很強(qiáng)，人們對(duì)一些常見(jiàn)的交通違紀(jì)、甚至違法現(xiàn)象習(xí)以為常，如超速闖紅燈等交通違章現(xiàn)象十分普遍?，F(xiàn)在對(duì)這些違章違紀(jì)的信息處理僅依靠交警部門通過(guò)人工郵寄處罰通知單，或司機(jī)自己上網(wǎng)、打電話查詢扣分情況等。事實(shí)上，這種事后處理方式，因存在諸多因素影響處罰單到達(dá)的及時(shí)與準(zhǔn)確性，往往造成交通管理工作比較被動(dòng)和滯后。如何改善現(xiàn)有管理網(wǎng)絡(luò)，適應(yīng)現(xiàn)代交通管理智能化的迫切要求，是現(xiàn)代城市交通管理建設(shè)的研究方向。

移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展給現(xiàn)在智能交通系統(tǒng)的建設(shè)提供了很好的公共平臺(tái)，以移動(dòng)通信短消息服務(wù)(SMS)系統(tǒng)為核心的遠(yuǎn)距離通信控制和管理系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。例如，將GSM/GPRS 全球移動(dòng)通信技術(shù)與GPS 全球衛(wèi)星定位技術(shù)、GIS 地理信息處理技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)車輛移動(dòng)物體的定位、監(jiān)控和跟蹤^[1，2]；利用SMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)高性能的、自動(dòng)化的管理體系^[3]，如GSM/SMS移動(dòng)性數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng);SMS/SMS/GPS移動(dòng)車輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng);GSM/SMS機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)管理系統(tǒng)^[4];水、電、煤氣的遠(yuǎn)程無(wú)線自動(dòng)抄表系統(tǒng)^[5];服務(wù)行業(yè)旅店/旅館基于SMS的預(yù)定信息^[6]等；公安系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)警務(wù)綜合查詢、車輛審批等辦公移動(dòng)信息化^[7]。

本文所提出的交通違章信息處理與通信系統(tǒng)，實(shí)際上就是基于SMS移動(dòng)短信息平臺(tái)的信息采集、處理和通信的一種綜合信息服務(wù)系統(tǒng)，他不僅使交通管理部門對(duì)違章車輛的管理更加方便、順暢、及時(shí)，同時(shí)也針對(duì)司機(jī)的僥幸心理達(dá)到及時(shí)有效的警告，同時(shí)也使犯規(guī)的司機(jī)有機(jī)會(huì)主動(dòng)接受處理，以免產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，公安交警部門已經(jīng)擁有了自己的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，特別是蘇州市電子交警“上崗”以來(lái)，信息的傳輸變得更加迅速和快捷，但是，交警網(wǎng)絡(luò)的工作性質(zhì)和特點(diǎn)決定了他們需要在非辦公環(huán)境對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和處理，因而，在警務(wù)信息查詢的手段上具有很大的局限性，不能充分滿足其信息化的需求，公安信息系統(tǒng)和民眾之間還基本處于隔離狀態(tài)。因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終目的是利用現(xiàn)代無(wú)線通信手段將其聯(lián)系起來(lái)，更好地發(fā)揮公安機(jī)關(guān)信息系統(tǒng)的作用，提升公安交警等國(guó)家權(quán)利服務(wù)機(jī)構(gòu)在群眾中的形象。

本文所提出的交通違章信息處理與通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本方案的設(shè)計(jì)借助移動(dòng)公司的公共短信平臺(tái)作為公安交警信息系統(tǒng)的補(bǔ)充?？梢栽O(shè)想，當(dāng)有機(jī)動(dòng)車輛被交警部門在道路上設(shè)置的傳感裝置采集到闖紅燈、超速和不按路面標(biāo)志行駛等信息，系統(tǒng)自動(dòng)將這些信息傳送到交警內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，除了記錄在案外，同時(shí)通過(guò)公共信息平臺(tái)的SMS服務(wù)功能，將交通違章的地點(diǎn)、時(shí)間、錯(cuò)誤方式和處罰結(jié)果及時(shí)主動(dòng)的發(fā)送給當(dāng)事人的手機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)處理。這樣，針對(duì)少數(shù)司機(jī)的僥幸心理達(dá)到及時(shí)有效的警告，同時(shí)也使犯規(guī)的司機(jī)有機(jī)會(huì)主動(dòng)接受處理，以免產(chǎn)生更嚴(yán)重后果。

3 SMS協(xié)議

短消息具有許多其他通信方式不具有的優(yōu)點(diǎn)，比如:用戶可以隨時(shí)接收或者發(fā)送短消息:即使由于關(guān)機(jī)而不能接收消息，在開機(jī)后仍能接收到先前沒(méi)有接收的短消息;短消息的收費(fèi)相對(duì)低廉;移動(dòng)、聯(lián)通、小靈通的用戶之間也可以互發(fā)短信。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，使其發(fā)展非常迅猛，已經(jīng)成為人們交流的一個(gè)重要手段。

3.1 SMS短消息體系結(jié)構(gòu)^[3，7]

GSM規(guī)范所定義的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)是指通過(guò)短消息服務(wù)中心在兩個(gè)短消息實(shí)體之間傳輸限定大小的短信息的一種電信業(yè)務(wù)，在短消息的傳輸過(guò)程中涉及到許多象HLR，MSC，SMS-GMSC/SMS-IWMSC等GSM系統(tǒng)多功能實(shí)體，他們之間的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2中，SME是能夠接受和發(fā)送短消息的功能實(shí)體；MSC是整個(gè)GSM系統(tǒng)的核心，他提供交換功能及面向系統(tǒng)其他功能實(shí)體的接口功能，就短消息業(yè)務(wù)而言，他提供必要的路由選擇和臨時(shí)緩沖功能；SMSC在SME和移動(dòng)臺(tái)之間傳輸短消息的過(guò)程中，負(fù)責(zé)中繼存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)短消息的功能實(shí)體。SMSC不屬于GSM系統(tǒng)任何組成部分，但是在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中SMSC和MSC往往是合二為一；SMS-GWMS是一種能夠從SMSC接收短消息的MSC，接收由SMSC發(fā)送的短消息，向HLR查詢路由信息和短消息信息然后轉(zhuǎn)發(fā)短消息到接收者所在的MSC。SMS-IWMSC是短消息互通移動(dòng)服務(wù)交換中心，他能夠從PLMN內(nèi)部接收短消息并把他遞交到接收者所屬的SMSC的MSC;VLR和HLR的定義和GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的定義是相同的，就短消息業(yè)務(wù)而言，當(dāng)SMS-GMSC從SMSC接收到一個(gè)正確短消息的TPDU時(shí)就向HLR查詢路由信息，然后使用這些路由信息將短消息轉(zhuǎn)發(fā)到MSC；BBS負(fù)責(zé)與手機(jī)進(jìn)行無(wú)線通信。

在該結(jié)構(gòu)中，短消息由消息發(fā)送者傳送到短消息業(yè)務(wù)中心(SMSC)。SMSC通過(guò)一個(gè)特定的被稱為短消息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)的MSC(SMS GMSC)與GSM網(wǎng)絡(luò)連接。SMSC可以和幾個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)相連，也可以和一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò)中的幾個(gè)SMS GMSC相連。SMSGMSC按照GSM漫游協(xié)議，找到消息接收者當(dāng)前所處的MSC的位置，并將消息轉(zhuǎn)發(fā)到該項(xiàng)MSC。MSC向基站系統(tǒng)廣播該消息，基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)尋呼該目的MS。用于短消息業(yè)務(wù)的MS必須包含特定的軟件，使其能夠?qū)ο⑦M(jìn)行解碼和存儲(chǔ)。消息可以存儲(chǔ)在SIM卡中或移動(dòng)裝置(ME)的內(nèi)存中，并顯示在MS的標(biāo)準(zhǔn)屏幕上。

MS能夠發(fā)送或答復(fù)一條短消息，消息發(fā)送到短消息業(yè)務(wù)互聯(lián)MSC(IWMSC)后又被送到SMSC中。短消息的接收者可以是MS、傳真機(jī)或連接到因特網(wǎng)的PC機(jī)。在使用過(guò)程中必須清楚地認(rèn)識(shí)到，SMS是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，短消息不能從發(fā)送者直接發(fā)送到接收者，必須經(jīng)過(guò)SMSC。SMSC在支持高質(zhì)量的SMS業(yè)務(wù)中起著很重要的作用，通常SMSC都是在高速服務(wù)器平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的，從而能夠充分保證SMS業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

3.2 短消息的協(xié)議結(jié)構(gòu)^[7，8]

SMS的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3中表示了移動(dòng)臺(tái)在發(fā)起的短消息傳遞中所用的協(xié)議結(jié)構(gòu)，該協(xié)議在GSM 04.11中定義。移動(dòng)臺(tái)終結(jié)消息傳遞的結(jié)構(gòu)中除了用GMSC代替IWMSC外，其余與移動(dòng)臺(tái)發(fā)起的短消息結(jié)構(gòu)相類似。短消息業(yè)務(wù)中心和移動(dòng)臺(tái)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)的協(xié)議共分為4層:短消息應(yīng)用層SM-AL、短消息傳輸層SM-TL、短消息中繼層SM-RL和短消息鏈路層SM-LL。

(1) 短消息應(yīng)用層

短消息應(yīng)用層的數(shù)據(jù)為來(lái)自移動(dòng)臺(tái)要發(fā)送的短消息文本，每次只能發(fā)送最大長(zhǎng)度為140 B的信息，如果是超過(guò)140 B的長(zhǎng)信息，可以自動(dòng)分成幾次發(fā)送。GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，能夠自動(dòng)分發(fā)的長(zhǎng)信息最多分為255次發(fā)送。

(2) 短消息傳輸層

短消息傳輸層為傳輸短消息應(yīng)用層的消息文本及其相應(yīng)的傳送報(bào)告提供服務(wù)，使得短消息應(yīng)用層能夠向?qū)Φ葘?shí)體發(fā)送，接收短消息。這些SM-TL所支持的業(yè)務(wù)為每一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的短消息生成一個(gè)稱之為短消息識(shí)別符(SMI)的參考號(hào)碼。移動(dòng)臺(tái)中的SMI不能在SMSC對(duì)等實(shí)體之間互相傳送，也就是說(shuō)，一條短消息在移動(dòng)臺(tái)和短消息中心應(yīng)該有不同的SMI。

(3) 短消息中繼層

短消息中繼層為短消息傳輸層提供傳送用戶數(shù)據(jù)單元(TPDU)業(yè)務(wù)及其相應(yīng)的發(fā)送報(bào)告。SM-RL所支持的業(yè)務(wù)為與之相關(guān)的每一條短消息產(chǎn)生一個(gè)SM-RL SMI。類似于SM-TL SMI，MS中的SM-RL SMI不能由SMSC中的對(duì)等實(shí)體傳送，每一條短消息的SM-RL SMI對(duì)應(yīng)于SM-TL SMI。

在該層，MS的短消息中繼實(shí)體通過(guò)短消息中繼協(xié)議與MSC中的對(duì)等SMR進(jìn)行通信。SM-RP與MSC中的TCAP/MAP一起提供MS與SMSC之間的網(wǎng)絡(luò)功能。

(4) 短消息連接管理層

SM-LL層由連接管理CM子層、移動(dòng)管理MM子層、無(wú)線資源RR子層、Layer 2子層和Layer 1子層構(gòu)成。其中CM子層向SM-RL層提供服務(wù)以支持短消息業(yè)務(wù)。CM子層的短消息服務(wù)由短消息控制SMC實(shí)體進(jìn)行控制，不同短消息控制實(shí)體通過(guò)傳輸標(biāo)志TI的不同取值來(lái)識(shí)別。MS側(cè)的SMC通過(guò)對(duì)等協(xié)議SM-CP短消息業(yè)務(wù)控制協(xié)議與MSC或SGSN側(cè)的SMC進(jìn)行通信。SMC實(shí)體之間的通信協(xié)議數(shù)據(jù)單元CPDU中的用戶數(shù)據(jù)部分CP-UD攜帶了SM-RL層的數(shù)據(jù)單元RPDU，RPDU的最大長(zhǎng)度為248 B。

根據(jù)SMS分層協(xié)議，短消息發(fā)送過(guò)程中，其自上而下的數(shù)據(jù)封裝過(guò)程如圖4所示。

3.3 短消息的收發(fā)流程^[3，7]

短消息通信僅限于一個(gè)消息，一個(gè)消息的傳輸就構(gòu)成了一次通信。移動(dòng)臺(tái)發(fā)送短消息和移動(dòng)臺(tái)接收短消息是不同的業(yè)務(wù)。

(1) 移動(dòng)臺(tái)發(fā)送短消息

移動(dòng)用戶在發(fā)短消息的時(shí)候，應(yīng)指明最終收件人地址((SME)和SM-SC服務(wù)器的地址。短消息的傳輸要求在移動(dòng)臺(tái)和MSC之間建立信令連接。消息本身的傳遞要求在無(wú)線路徑上建立專門的鏈路層連接，即SAPI-3連接，并要求采用專門的消息傳遞協(xié)議((SM-TP )，該協(xié)議讓用戶設(shè)置一個(gè)短消息的有效期(Validity-Period)，過(guò)期后，服務(wù)中心不再試圖發(fā)送此消息而是銷毀他。MSCNLR收到建立報(bào)文，他對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行分析以檢查他是否接受。MSC/VLR是否接受依賴于提供此業(yè)務(wù)的MSC/VLR的容量以及資源的可用性。移動(dòng)傳輸實(shí)體按照至多140 B的塊形式編碼短消息，把收件人SME地址置于協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU。經(jīng)過(guò)各層封裝后被發(fā)送到MSC/VLR，MSC/VLR解開PDU，找到收件處SM-SC的地址，通過(guò)IWMSC建立到SM-SC地址的路由將短消息發(fā)送至SM-SC。

(2) 移動(dòng)臺(tái)接收短消息

當(dāng)SM-SC有短消息需發(fā)送到某一GSM用戶時(shí)，他建立一條包含各種有利于接收者的信息的SM-TP SMS-DELIVER報(bào)文，此信息包括用戶的內(nèi)容，最初的發(fā)送者身份以及用于指示短消息已被SM-SC接收的時(shí)間標(biāo)志。SM-SC把短消息發(fā)送給SMS一網(wǎng)關(guān)，根據(jù)原發(fā)用戶提供的目標(biāo)電話號(hào)碼(典型的是用MSISDN來(lái)分辨被傳送的用戶)。SMS網(wǎng)關(guān)有了MSISDN就可以向相關(guān)的HLR查詢，并找回必要的路由信息發(fā)送短消息，如果當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道被送用戶為不可及，發(fā)回的消息可以是“拒絕”。移動(dòng)臺(tái)不可及的情況可分為三種:第一種情況HLR當(dāng)時(shí)己經(jīng)知道該移動(dòng)臺(tái)為不可及;第二種情況HLR當(dāng)時(shí)不知道，要到該移動(dòng)臺(tái)拜訪MSC后才知道;第三種情況為一直到MSC投遞的短消息失敗后顯示不可到達(dá)信息。SMS網(wǎng)關(guān)用SS7地址向有關(guān)的MSC傳遞消息，然后MSC把短消息投遞到移動(dòng)臺(tái)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

實(shí)際系統(tǒng)模擬實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我們通過(guò)計(jì)算機(jī)紅外接口與具有GPRS功能的一款NOKIA手機(jī)之間的連接實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與公用平臺(tái)之間的專用接口。機(jī)動(dòng)車輛違章信息采集部分由消息觸發(fā)機(jī)制來(lái)完成。其中，系統(tǒng)模擬實(shí)現(xiàn)的違章信息發(fā)送過(guò)程的程序流程如圖5所示。

在程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程中，利用MScomm控件實(shí)現(xiàn)PC機(jī)紅外接口與NOKIA手機(jī)之間的串口通信。具體程序如下:

using JustinIO;

static JustinIO.CommPort ss[CD#*2]port = new JustinIO.CommPort();

ss[CD#*2]port.PortNum = COM1;//端口號(hào)

ss[CD#*2]port.BaudRate = 19200;//串口通信波特率

ss[CD#*2]port.ByteSize = 8;//數(shù)據(jù)位

ss[CD#*2]port.Parity = 0;//奇偶校驗(yàn)

ss[CD#*2]port.StopBits = 1;//停止位

ss[CD#*2]port.ReadTimeout = 1000;//讀超時(shí)

try

{

if (ss[CD#*2]port.Opened)

{

ss[CD#*2]port.Close();

ss[CD#*2]port.Open();//打開串口

}

else

{

ss[CD#*2]port.Open();//打開串口

}

return true;

}

catch(Exception e)

{

MessageBox.Show(\"錯(cuò)誤：\" + e.Message);

return 1;

}

//初始化串口

public bool InitCom(string m[CD#*2]port，int m[CD#*2]baudrate)

{

ss[CD#*2]port.PortNum = m[CD#*2]port;//串口號(hào)

ss[CD#*2]port.BaudRate = m[CD#*2]baudrate;//波特率

ss[CD#*2]port.ByteSize = 8;//數(shù)據(jù)位

ss[CD#*2]port.Parity = 0;//奇偶校驗(yàn)

ss[CD#*2]port.StopBits = 1;//停止位

ss[CD#*2]port.ReadTimeout = 1000;//讀超時(shí)

try

{

if (ss[CD#*2]port.Opened)

{

ss[CD#*2]port.Close();

ss[CD#*2]port.Open();

}

else

{

ss[CD#*2]port.Open();//打開串口

}

return true;

}

catch(Exception e)

{

MessageBox.Show(\"錯(cuò)誤：\"+e.Message);

return 1;

}

}

//發(fā)送短信

//＜param name=\"sender\"＞＜/param＞

//＜param name=\"e\"＞＜/param＞

private void btnSend[CD#*2]Click(object sender，System.EventArgs e)

{

string decodedSMS = ms.smsDecodedsms(CenterNumber.Text，targetNumber.Text，smsContent.Text);

byte[ ] buf =Encoding.ASCII.GetBytes(String.Format(\"AT+CMGS={0}\\\\r\"，sms.nLength));

ss[CD#*2]port.Write(buf);

string response = Encoding.ASCII.GetString(ss[CD#*2]port.Read(128));

string SendState = \"\";

if ( response.Length ＞ 0 response.EndsWith(\"＞ \"))

{

ss[CD#*2]port.Write(Encoding.ASCII.GetBytes(String.Format(\"{0}\\\\x01a\"，decodedSMS)));

SendState = \"發(fā)送成功!\";

}

else

{

SendState = \"發(fā)送失敗\";

}

string Result = String.Format(\"{0}，{1}，{2}，\\\\\\\r\"，targetNumber.Text，smsContent.Text，SendState);

smsState.Text += Result;

}

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了基于SMS的交通違章信息處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和相關(guān)實(shí)現(xiàn)技術(shù)，具體研究并實(shí)現(xiàn)了SMS體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議結(jié)構(gòu)以及SMS違章信息的處理和傳輸，給出了具體實(shí)現(xiàn)結(jié)果實(shí)例。本文所提出的基于公共短信平臺(tái)通信的交通違章信息處理系統(tǒng)，較好地?cái)U(kuò)充了現(xiàn)有專用交警管理網(wǎng)絡(luò)的功能，且隨著該系統(tǒng)的進(jìn)一步完善和具體運(yùn)用，將會(huì)有力地支持城市智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，同時(shí)具有一定社會(huì)價(jià)值。

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