短信網關在短信信息服務中的作用
1 概述
隨著使用支持中文手機的用戶增多，短信息已經成為手機用戶最經常使用的業務之一。除了大量使用的手機用戶到手機用戶的點對點短信業務之外，從信息平臺到手機用戶的短信信息服務業務也在快速發展，該業務已經成為廣大用戶及時方便地獲取信息的一種手段。在廣大服務提供商（SP）的支持下，用戶可以采用短信點播或網站定制的方式得到大量有用信息，SP也能通過提供有償信息服務而獲得收益，因此用戶和SP對短信信息服務業務的需求都很大。
短信網關（ISMG）的建設可以為SP與短消息中心（SMSC）之間數據交換提供一條安全、快捷的通道，以便手機用戶采用短信方式與SP雙向通信，接收SP提供的信息服務，同時完成相應計費采集、業務管理、網絡管理等功能。
2 短信信息服務發展情況
2.1 短信信息服務的發展階殷
從短信業務的發展來看，短信信息服務的發展經歷了下述兩個時期：
（1）第一階段，以短信中心為主要的業務提供及信息提供的時期。在此階段，短信中心是唯一的信息提供者及數據傳輸通道，造成信息量少，且各短信中心的信息來源不一致。這一階段是短信信息服務的獨立發展時期。
（2）第二階段，以互聯網上的信息作為短信的主要信息來源，由互聯網上的SP直接與各SMSC相溝通，建立信息交換的接口。其特點是，由信息的極大富有者SP作為信息的提供者，彌補了原來SMSC的不足。這一階段是短信業務的急劇擴展時期。
目前短信業務正處在業務發展的第二階段，其主要的業務特征模式就是依附干原有的手機信息傳遞方式（短消息），將互聯網上的巨大信息量根據用戶的要求通過手機的短消息方式傳遞給用戶。這一發展模式，將傳統的信息提供與信息服務的合二為一徹底分離，體現了一種傳統業務與互聯網相結合的發展模式。
在這一階段，中國移動推出了“移動夢網”業務，而中國聯通也推出了“聯通在信”業務。
2.2 短信信息服務的業務種類
下面以“移動夢網”為例介紹一下與各SP合作向用戶提供的短信信息服務的種類。“移動夢網”提供的短信信息服務種類行信息服務、娛樂服務、位置服務、通信服務和商務服務。
信息服務包括：
股市信息，如定制或點播實時行情、到價提醒、個股走勢、大盤走勢、專家評股等各種信息；
新聞定制，可定制或點播國際、國內、財經、科技、體育、娛樂等各種新聞；
彩票信息，可定制或點播各城市各種彩票開獎信息；
外匯行情，可定制或點播外匯牌價；
天氣預報，可定制或點播全國各省會城市、國內旅游景點、世界大城市的天氣預報，乃至專業天氣預報；
在線翻譯，可點播進行英漢、漢英的單詞查詢。
娛樂服務包括：
手機鈴聲、圖片下載，可定制或點播手機鈴聲以及開機LOGO等圖片；
每日幽默，可定制或點播幽默、笑話；
每日星運，可定制或點播星座、血型、花語、每日運程等；
電子寵物，可點播認養各種電子寵物；
互動游戲，可定制或點播各種竟猜、燈謎游戲等。
位置服務包括：
城市信息查詢，可點播郵政編碼、長途區號、公交路線、周邊環境等信息；
商業廣播，可定制或點播無線廣告、打折／餐飲娛樂等信息。
通信服務包括：
移動E-Mail，可定制郵件通知、網上短信、手機收／發郵件；
日常用語，可定制或點播各種短語信息；
在線聊天，可以用移動OICQ隨時隨地上網聊天。
商務服務包括：
票務服務：可以點播鐵路、航班信息。
2.8 短信信息服務的使用方法
手機用戶可以通過短信采用手機點播或網站定制的方式享受以上服務。
手機點播的方式：
用戶在手機的編輯短消息的消息體中，輸入需要點播的業務代碼，然后在“發送”號碼中輸入SP的服務代碼，發送短信；
如果發送成功，稍后即可收到點播的信息。
網站定制的方式：
用戶登錄提供短信信息服務的SP網站，按照頁面的提示，注冊成為SP的用戶，并登記用戶的手機號碼；
SP會將確認密碼以短信方式發送給用戶，用戶以此密碼在SP進行確認，確認成功就可以定制SP提供的服務了；
用戶在SP的頁面上定制需要的服務，SP會根據用戶的定制信息發送信息到用戶手機。
2.4 短信網關的引入
在這短信信息服務第二階段業務發展的初期，一般采用SP直接與某一個SMSC連接，由SMSC直接通過信令網發迭短信給用戶的方式。但當SP的短信信息服務業務量很大時，全部短信都由與SP直連的SMSC負責轉發，造成該SMSC負荷極大，難以滿足業務發展的需要。而且，GSM網的規范做法是由用戶歸屬地的SMSC負責用戶短信業務的轉發，如果該SMSC與提供服務的SP沒有連接，當用戶采用短信點播申請短信信息服務時，上行短信無法發送到該SP。
因此，隨著業務的發展，信息類短信的轉發也要求采用GSM網的規范做法，即由用戶歸屬地的SMSC負責用戶短信信息服務的發送。但是如何將大量SP接入到各地的SMSC上，如何保證接入的一致性及安全性，如何為用戶提供優質的服務，是這一階段業務發展需要解決的主要問題。為了解決這一問題，短信網關應運而生。在短信網關參與的模式下，短信網關作為專業化的信息分配及管理者實現SP與SMSC之間的交互。
3 短信網關系統組成簡述
下面以“移動夢網”為例介紹短信網關的系統組成。
（1）短信信息服務參與實體
服務提供商（Service Provider縮寫SP）：短信信息服務的信息提供者；
短信網關（Internet Short Message Gateway縮寫ISMG）：提供SP與短信中心之間數據交換的通道，采用CMPP（China Mobile Peer to Peer）協議與SP進行連接，采用SMPP3．3協議與短信中心連接；
短信中心（Short Message Service Center縮寫SMSC）：利用信令網將短消息發送給手機用戶；
匯接網關（Gateway Name Server縮寫GNS）：提供短信網關的路由查詢。
（2）短信信息服務業務過程
用戶發短信業務—即MO業務，如信息點播等，短信中心將短信內容以SMPP協議發給連接的短信網關。短信網關根據短信發送號碼（即SP的服務代碼）將短信內容以CMPP協議發給相應的SP，由SP進行處理。
用戶收短信業務—即MT業務，如短信傳情、鈴音下載等，提供此項業務的SP將短信內容以CMPP協議發給連接的短信網關，由短信網關根據用戶手機號段以SMPP協議發給用戶歸屬的短信中心。
（3）短信網關間的信息轉發和路由查詢
如果用戶歸屬的短信中心和提供業務的SP連接在不同的短信網關上，則由短信網關之間以CMPP協議進行轉發。
各短信網關連接的SP和短信中心的路丸情況，由匯接網關維護，由各短信網關以CMPP協議進行路由查詢和路由更新。各短信網關會將查詢到的路由信息在本地緩存，匯接網關也會將更新的路由信息以CMPP協議下發。
4 短信網關系統結構
短信網關的作用是為SP與短消息中心之間數據交換提供一條安全、快捷的通道，以便手機用戶利用短信方式與SP雙向通信，接收SP提供的信息服務，同時完成相應計費采集的功能。
短信網關包括與負責范圍內SP進行連接的通訊軟件（采用CMPP協議）。與負責范圍內SMSC相連的協議軟件（采用SMPP協議）。與其他ISMG進行連接的通訊軟件（采用CMPP協議）、業務處理軟件、網絡管理軟件、防火墻軟件和為計費提供原始活單的計費處理軟件等。
短信網關各組成部分的功能為：
（1）SMPP代理系統遵循SMPP 3.3版本協議與GSM網中短消息中心連接，實現高效、可靠的數據傳輸。該系統支持流量控制功能，能夠根據SMSC的業務量進行發送流量控制。
（2）通信代理系統實現與SP等內容供應商的連接和協議互通。它基于TCP／IP協議基礎之上，利用CMPP協議與SP之間建立一條安全、高效的傳輸通道。該系統支持流量控制功能，能夠根據本身的業務量進行接收流量控制。
（3）防火墻作為短信網關的重要功能組成部分，其功能是對短信網關內部其它相關模塊進行保護，實現針對內外訪問的包過濾和代理。
（4）短消息網關處理系統完成網關的業務處理，包括：向匯接網關進行路由查詢，在本地建立短信網關ID、用戶手機號碼、SP ID及其IP地址對應表的緩存，建立用戶手機號碼段與SMSC（短信中心）地址的對應表，完成對數據分發功能的支持、計費原始話單的提供
及處理等。
（5）短信網關計費系統提供短信網關的原始話單記錄（CDR）。
（6）業務管理系統包括業務管理和網管監控功能。
業務管理主要完成對業務的統計報告、生成報表、運營者對用戶數據的添加、修改、刪除等；
網管監控主要完成對網關系統的監控、查詢、操作和維護的管理。
5 短信業務流程
（1）MO業務流程
對于MO業務，用戶歸屬地的短信中心會將短信轉發給負責連接該短信中心的短信網關，由短信網關根據服務代碼和業務代碼判別將請求轉發給相應的SP；若該SP為該短信網關負責連接的SP，則短信網關直接轉發；若該SP非其負責連接的SP，需向匯接網關查詢路由，查詢到路由后再將請求轉發給負責的短信網關，由該負責的短信網關轉發給該SP。
（2）MT業務流程
對于MT業務，短信網關根據接收用戶手機號碼判斷其歸屬地短信中心，若該短信中心由本短信網關負責連接，則直接將業務數據發送給短信中心；否則向匯接網關查詢路由，根據路由查詢結果將業務數據發送給負責連接的短信網關，再由該短信網關發給歸屬地短信中心，繼而發送給用戶。
6 短信網關的路由
6.1 路由的過程
在短信業務流程中存在著兩次路由的過程：
（1）短信中心到提供信息服務的SP的路由
（2）SP的信息服務內容送到用戶手機歸屬的短信中心的路由
由于手機用戶、短信中心以及提供服務的SP數量眾多，地域分布廣泛，不可能存在一個短信網關可以直接連接所有的短信中心及SP，為網內短信用戶提供服務；而是存在若干短信網關，各自負責一部分地域范圍內短信中心及SP的連接。這就要求短信網關之間存在著路由關系，使任一短信用戶可以尋找到任一SP進行信息點播，而任一SP可以將短信信息發送給任一用戶。
SP與SP所連接的短信網關這一路由信息沒有明確的規律，且隨著業務的開展，SP的情況變化很快，不可能所有的短信網關都維護這一路由表，而是由匯接網關維護這一路由表。
當短信網關接收到短信請求需發送給SP時，如果該SP不與本短信網關直接相連，則短信網關將通過CMPP協議向匯接網關發起路由查詢，匯接網關將以CMPP協議進行應答，將前轉短信網關地址發給該短信網關。該短信網關通過這一過程查詢到路由后，將短信請求發給前轉短信網關，再由前轉短信網關轉發給相連接的SP，這樣可以做到信息最多經一次轉發到達SP。
用戶號碼與用戶歸屬地的路由表，用于發送短信給用戶，其內容為用戶號段與所對應的短信中心地址或前轉短信網關地址，其中用戶號段與前轉短信網關地址的對應路由表亦由匯接網關維護。
當短信網關接到SP的短信發送請求時，若用戶歸屬的短信中心不與本短信網關直接連接，則短信網關將通過CMPP協議向匯接網關發起路由查詢，匯接網關將以CMPP協議進行應答，將前轉短信網關地址發給該短信網關。該短信網關通過這一過程查詢到路由后，將請求發給前轉短信網關，再由前轉短信網關轉發給相連接的短信中心，可做到信息最多經一次轉發到達用戶。
6.2 路由表的維護
（1）匯接網關
匯接網關維護的路由表用于查詢前轉網關的地址，包括：
a）業務代碼、服務代碼、SP企業代碼、連接SP的短信網關IP地址的路由表
b）全國用戶手機號段、用戶歸屬省的短信網關IP地址的路由表
匯接網關的路由表a由CMPP協議自動生成，路由表b由人工配置。
匯接網關為維護路由表a，要求所有短信網關有新增加的SP或SP增加服務內容，或者網內有新連入的短信網關，都必須以CMPP協議將路由更新信息向匯接網關報告，或者由匯接網關以CMPP協議獲取此網關的全部路由表。
當全網路由發生變化時，匯接網關可以將更新信息下發給省網關。
（2）省內短信網關
省內短信網關維護的路由表用于查詢SP和短信中心的地址，包括：
a）對直接連接的SP：業務代碼、服務代碼、SP企業代碼、SP IP地址的路由表
b）對本省的手機用戶：本省手機號段、用戶歸屬地短信中心IP地址的路由表
省短信網關的路由表a、路由表6均由人工配置
為增加路由查詢的效率，減少匯接網關查詢的壓力，省短信網關對從匯接網關查詢到的路由進行緩存。省內短信網關也可主動申請，從匯接網關獲取全部路由表。
7 甜美信網關與短信中心以及SP的連接
（1）短信網關與短信中心的連接
短信網關與短信中心之間應采用專線方式互聯。對短信中心應進行改造，改造的主要內容是：
協議上在原來的SMPP 3.3的基礎上擴充功能，使短消息擴展實體（SME）一即短信網關有辦法得到短消息發送成功與否的結果，以便短信網關進行計費記錄，以及采用CMPP將發送成功與否的信息傳遞給SP。
（2）短信網關與SP的連接
提供業務的各SP只需連接到互聯網上，通過互聯網就可以與短信網關連接。
由于短信網關需要負責到SP的路由查詢，原則上一家SP的業務只能從一個短信網關接入，以免短信信息點播業務的上行短信發送到SP時出現路由混亂的情況。
對于特大型SP，如新浪網等，允許其接入多個短信網關，以分流短信業務量。在這種情況下，SP對信息點播業務將采用分區提供服務的方式。比如假設新浪分別連接了北京、廣州兩處短信網關，則北京網關負責北方的業務，廣州網關負責南方的業務。當天津的短信網關向匯接網關查詢新浪的路由時，匯接網關將返回北京短信網關的地址作為前轉網關的地址當廣西的短信網關向匯接網關查詢新浪的路由時，匯接網關將返回廣州短信網關的地址作為前轉網關的地址。
8 計費、網管與安全
（1）短信信息服務的計費方式
短信信息服務的計費采集點設在短信網關，信息計費由GSM網各省計費中心完成。
短信網關對所有經過網關的短消息產生詳細的計費記錄，包含短消息序列號、短消息類型、用戶類型、計費用戶手機號碼、 SP企業代碼、第三方號碼（接收短消息的用戶號碼）、服務代碼、業務代碼、用戶計費類別、信息費、包月費、短消息發送狀態、短消息發送優先級、信息長度、計費用戶歸屬省、網關代碼、前轉網關代碼、短消息中心代碼、申請時間、處理結束時間等基本計費內容。
短信網關以定時／定量且參數可調的方式產生計費記錄文件井明確采集目錄，計費采集接口支持FTP、FTAM等協議。GSM網各省計費中心設置采集機，完成原始計費記錄的定時采集。
（2）短信網關的網管
短信網關提供SNMP接口、開放接口協議和信息格式、開放MIB庫，支持配置、告警、性能數據的采集。
業務管理主要完成對業務的統計報告、生成報表、運營者對用戶數據的添加、修改、刪除等；
網管監控主要完成對網關系統的監控、查詢、操作和維護的管理。
（3）系統安全
短信網關在硬件和軟件結構設計上應采用分布式、模塊化的設備，其中硬件設備可考慮采用多臺主機，在網絡上利用四層交換機實現負載分擔工作，避免單點故障，實現設備的安全。
同時短信網關采用防火墻技術，可以支持IP包過濾和應用代理方式，防止外界的攻擊，實現信息的安全。
短信網關與SP在進行CMPP協議的連接建立時，采用MD5對互相的身份進行認證，實現業務的安全。
短信網關與短信中心、計費中心之間的連接都采用專線方式，而且與計費中心的連接還要求計費中心側加入防火墻，保障了現網設備的安全性不會由于與短信網關的連接而降低。
今后隨著技術的發展，可以考慮在短信網關之間和短信網關與SP之間采用IPVPN技術，使整個系統與互聯網隔離，更有效地提高系統的安全性。
方向:分布式系統設計