数字电视增值业务短信系统的设计与实现*

金 纯 ，李晓枫 ，张 勇 ，李蕾蕾

（1.重庆邮电大学，重庆 400065；2.重庆有线电视网络有限公司，重庆 400051；3.重庆金瓯科技发展有限责任公司，重庆 400041；4.重庆广播电视集团（总台），重庆 400015）

责任编辑:哈宏疆

1 引言

三网融合的发展为广电在现有网络架构下提供商用短信业务带来了挑战与机遇，但是广电现有的系统框架还不能有效地开展短信业务，要实现短信业务，就要对现有的设备进行改造，或者添加新型系统。

笔者将介绍一种方案，通过对现有遥控器进行改造，使之能够成为接收和发送短信的多功能遥控器；同时，笔者将讨论短信系统的网络架构、网络初始化、链路检测及短信发送流程等，从而提供一个较完整的数字电视增值业务的短信系统。

2 多功能遥控器设计

要实现数字电视增值业务的短信收发，除了需要一套完善的短信系统之外，还需要一款支持该系统的终端设备，这里的终端设备主要有手机和多功能遥控器[1-2]。下面从硬件设计方面简单介绍一下改造之后的多功能遥控器。

多功能遥控器硬件包括蓝牙芯片、显示屏、微控制器、红外发射和接收模块、键盘、Flash、RAM、语音模块和电源，其结构如图1所示。

图1 多功能遥控器硬件系统图

天线通过射频线与蓝牙芯片的射频接口相连，蓝牙芯片通过串口或USB接口与微处理控制器交互业务指令，用于处理各种功能信号；MCU通过其数据总线与显示屏相连，并通过使能信号对显示屏进行控制；红外接收模块通过异步串行通信接口与MCU相连，实现红外信号的发送以及学习红外遥控信号；键盘由矩阵键盘数据线通过I/O口与MCU相连，用于完成短消息的输入、电视和机顶盒的遥控等功能；Flash存储器通过其数据线与MCU相连，用来存储一些临时信息。

3 短信系统的网络架构

在数字电视体系中，短信系统包括:前端服务器（MFS），短信中心（MSC），定位服务器（DLS），数据管理中心（DMC），网关服务器和其他运营商手机短信服务器。其网络结构如图2所示。

图2 短信系统网络结构图

前端服务器主要负责接收和发送手机/遥控器的短信信息；短信中心主要负责存取短信信息；定位服务器用于前端服务器在发送短信通知的时候，中转通知目标前端服务器；数据管理中心实现网络和管理服务器交互的模块；网关服务器实现其他运营网络与遥控器短信运营网络的互通[3-4]；手机短信服务器实现手机短信的运营管理。

4 短信系统设计

在本设计中，要实现短信的收发需要解决的问题有:网络初始化、链路检测和短信收发。其中网络初始化是实现短信收发的前提，链路检测是短信收发的保障。下面从网络初始化、链路检测以及短信收发流程来讨论系统的实现过程[5]。

4.1 网络初始化

在本短信系统中网络初始化是实现短信收发的前提，因为在网络初始化之前所有服务器都是独立的个体，没有任何逻辑上的联系，所以即使所有服务器都已开启也不能实现短信的收发。

在一个短信系统网络初始化实例中，主要涉及到数据管理中心、短信服务器1和短信服务器2共3台服务器。根据数据管理中心得到的服务器信息不同分成两种不同的情况:

1）数据管理中心服务器启动后，得到的服务器信息是连接向另一服务器。在这种情况下的网络初始化的流程为:短信服务器1向数据管理中心注册→数据管理中心向短信服务器1返回一个注册成功状态→短信服务器1向数据管理中心请求当前服务器连接信息→短信服务器1向短信服务器2注册→短信服务器1向数据管理中心提交连接状态。其时序关系如图3所示。

2）数据管理中心服务器启动后，得到的服务器信息是另一服务器连接过来。在这种情况下的网络初始化流程为:短信服务器1向数据管理中心注册→数据管理中心向短信服务器1返回一个注册成功状态→短信服务器1向数据管理中心请求当前服务器连接信息→短信服务器1向短信服务器2发出注册通知→短信服务器1向短信服务器2注册→短信服务器2向数据管理中心提交连接状态。其时序关系如图4所示。

4.2 链路检测

在系统完成网络初始化之后就需要进行链路的检测，该部分确定各服务器之间的连接是否通畅，确保短信系统的正常运行，链路检测在网络初始化之后的任何时候都可进行。

链路检测的流程为:数据管理中心发送一个检测命令给服务器1→服务器1发送一个服务期间检测命令给服务器2→服务器2在收到服务器1发送过来的检测信号后给服务器1回复一个检测结果→服务器1在收到服务器2发送过来的检测结果后给数据管理中心一个链路检测结果。如果数据管理中心没有收到服务器1的结果或者延时接收，则说明服务器1与2之间的连接出现故障。其时序关系如图5所示。

4.3 短信发送流程

在短信收发过程中涉及到的主要设备有:短信收发终端（多功能遥控器、手机），前端服务器，短信中心，定位服务器，网关服务器，手机短信服务器。短信收发时，由于收、发终端的不同，所经历的服务器与流程也不同。这里分为遥控器与遥控器、遥控器与手机两种情况:

1）遥控器与遥控器发送流程

遥控器与遥控器短信发送的流程为:短信发送终端将短信发送给前端服务器→前端服务器将短信存储在短信中心并通知定位服务器→定位服务器在接收通知之后找出接收方的前端服务器并通知接收方的前端服务器前去短信中心收取短信→接收方前端服务器通知短信接收终端 接收终端通知前端服务器取短信→接收方前端服务器向短信中心收取短信→接收方前端服务器将短信返给接收终端→短信接收终端给接收服务器返回信息接收成功报告→接收前端服务器给短信中心发送信息状态修改命令，并向定位服务器发送接收方消息接收报告→定位服务器给发送方前端服务器发送接收方消息接收报告 发送方前端服务器向发送终端发送接收方消息接收报告。至此一条遥控器与遥控器短信发送成功，其发送时序如图6所示。

2）遥控器与手机发送流程

为了简化流程，将短信收、发端的众多服务器整合在一起统称为短信接收服务器与短信发送服务器。

短信收发的主要流程为:短信发送终端将短信息发送给短信发送服务器→短信发送服务器将短信息传递给网关服务器→网关服务器将短信息发送给短信接收服务器→短信接收终端冲短信接收服务器读取短信。至此一条手机与遥控器短信发送成功，其发送时序如图7所示。

5 系统的编程实现

数字电视增值业务短信系统[6]的开发在Windows XP操作系统上进行，以Apache+Tomcat作为Web浏览器，使用Eclipse+Dreamweaver作为开发工具，用Powerdesigner 12设计数据库，所有的业务逻辑封装在Javabean里。短信系统采用JSP实现，应用struts和spring框架，采用JDBC访问数据库。

短信系统的后台程序用Java编程语言实现，整体架构采用Struts，Spring和JDBC结合。系统分为表示层、业务层和数据库访问层。Struts工作于表示层，负责页面的展示和跳转；Spring工作于业务层，负责业务的逻辑判断和事物处理；JDBC工作于数据库访问层，负责数据库的读写。

在本系统设计中定义了一个接口ICommand，该接口包括方法operate（包含IoSession和MessageBase类型参数）。并将有相同属性、方法的的集合封装为类，每个类都继承了接口ICommand，并根据自身类的不同功能，采用不同的方式实现方法operate，完成各自不同的功能，以达到不同命令不同处理方式的目的。当使用相应的命令处理类处理了相应的命令后 （即调用相应的命令处理类的operate方法后），对发送方进行信息回复。如:前端服务器中Mfs_MessageGive（消息接收类:实现消息的接收）、Mfs_MessageSend（消息发送类:实现消息的发送），短信中心中的Msc_MessageGive(消息接收类:接收来自前端服务器的消息)、Msc_MessageSend（消息发送类:将消息发送给接收方前端服务器或者网关服务器）、Msc_MessageStorage（消息存储类:实现短消息的临时存储），定位服务器中的Dls_Locate（定位类:实现接收方前端服务器的定位）等等，它们都有方法operate（），但其实现的功能截然不同。

另外，在网关服务器上除了实现上述ICommand接口以外，并实现了两个线程类 （ReceiveThread和Send OutThread），分别实现把手机短信服务器上发送到遥控器的信息取到短信中心和把短信中心里发送到手机的信息存储到手机短信服务器，从而实现遥控器和手机相互发送信息的功能。

6 小结

随着数字化电视的不断发展，数字电视的增值业务也会逐渐展开，作为未来数字电视增值业务的主营业务之一的短信业务及系统将会得到广泛应用。该设计的实现打破了传统的移动设备之间的通信方式，使人们拥有了更多快捷、方便的短信通信方式，为人们的信息化生活提供了通信技术保障。

[1]金纯，陈许，万正兵，等.用于广电网的多功能遥控器设计[J].电视技术，2008，32（3）:30－31.

[2]金纯，万正兵.基于广电网的蓝牙红外通讯遥控器设计[J].广播与电视技术，2007（4）:117－118.

[3]金纯，汤芳剑，万宝红，等.基于SIP和TVPP协议的短信网关的研究和实现[J].电视技术，2009，33（1）:71－73.

[4]金纯，杨帆，盛谦，等.数字电视网络点对点短消息协议研究[J].电视技术，2009，33（4）:14－15.

[5]金纯，陈许，万正兵.基于单向机顶盒的双向增值业务实现方案[J].广播与电视技术，2007（3）:134－136.

[6]金纯，齐岩松，蒋小宇，等.数字电视多媒体消息业务系统设计[J].广播与电视技术，2006（10）:114－119.