“校园通”短信平台.doc

城市“校园一卡通”短信平台技 术 方 案二四 年 八 月目 录1. “校园一卡通”简要介绍31.1 概述31.2 “校园一卡通”主要功能31.3 “校园一卡通”构架平台41.4 “校园一卡通”突出的优点42. “校园一卡通”短信平台有待深入研究52.1 短信即时报平安的社会需求52.2 短信报平安能推动校园发卡52.3 平安短信是一种短信洪流52.4 用泄洪式短信平台取代常规短信平台53.“校园一卡通” 两种短信发送存在许多瓶颈63.1 “校园一卡通” 短信发送方式63.2 考勤POS机上位/前置机短信Modem存在着瓶颈63.3 考勤POS机上位/前置机短信终端短信服务器也存在瓶颈74. 学生平安短信平台技术方案84.1 技术思路84.2 系统架构95. 学生平安短信平台建设的意义105.1 学生平安短信平台是“校园一卡通”项目的开路先锋105.2 学生平安短信平台可以独立推广106. 联机考勤POS机研制116.1 RFAModule 600非接触IC卡读写模块116.2 非接触IC卡考勤POS机制作要求117. CDMA 1X无线数据传输设备的研制127.1 CDMA 1X127.2考勤POS、CDMA 1X无线数据通传输设备和学校局域网的联网128“刷卡数据有线通”的研制128.1话机POS128.2数据集中接收PC139. 短信高速处理分拣中心139.1结构安排139.2运行环境149.3性能指标1410校园局域网部分终端设备开发15 1. “校园一卡通”简要介绍1.1 概述“校园一卡通”需满足三方面的需求：一方面，学校与学生可以通过一张卡进行学生平安等相关消息发布、身份认证、学籍管理、校内外消费、购物、银行转帐、上网、缴费、打校园电话、乘车等，简化学校资金管理与学生管理，强化学校与家长的沟通，共同对学生的学习生活进行动态监督和跟踪；另一方面，对教育管理机构来说，可以通过IC卡电子身份证与教职工证进行学校的统一管理和监督，动态地综合采集学校、学生的各方面的信息，做到教育的现代化与信息化；再一方面，“校园一卡通”的实施必将丰富城市综合信息管理与支付平台的功能，极大地促进城市的信息化建设。城市“校园一卡通”学生平安短信平台系统方案，是在研究“校园一卡通”技术方案和国内许多厂商的“家校通”方案基础上，针对它们存在的许多问题而提炼出来的。本方案中学生刷卡数据无线通、学生刷卡数据有线通、高速短信分拣处理中心和整个城市多校共建一套系统，在技术和经济上都具有创造性的意义，也是最能适应国情的实用方案。1.2 “校园一卡通”主要功能1. 短信即时报平安学生进校、离校、到家的信息即时发送家长手机，学校还可经常发布综合信息到家长手机。2. 学生在校IC卡消费3. 校区金融服务4. 结算服务5. 学校综合管理6. 教育机构的管理1.3 “校园一卡通”构架平台为实现以上功能，“校园一卡通”系统体系架构由短信发布、IC卡管理、消费处理、资金结算、信息管理、数据监管、网络设施和安全管理八大平台构成。其系统布局见图（1）：1.4 “校园一卡通”突出的优点“校园一卡通”是最具潜力的增值业务，是利润的新的增长点。“校园一卡通”在系统功能、网络体系、平台架构、设备配置、应用软件、部署模式、运营机构都做了非常深入的研究，从总体上讲是一个很出色的系统解决方案，其技术含量和商业价值含量都很高。2. “校园一卡通”短信平台有待深入研究2.1 短信即时报平安的社会需求学生进校、离校和到家，用短信即时向家长报平安，家长们非常欢迎。因此，短信即时报平安有着广泛的社会需求。当前中国城乡道路复杂，交通混乱，马路杀手很多，家长对学生上学和回家路上的安全十分担心。近年来，交通伤亡事故呈逐年增多的趋势，据报导，2003年半年时间全国交通伤亡人数达5万多人，其中有不少学生。社会治安欠佳，绑架、抢劫、和打殴的暴力事件也时常针对学生。社会诱惑太多，电子游戏、色情网吧对未成年人影响太大，造成许多学生逃课或很晚回家。个别地方甚至有极少数学生逃学吸毒。解放日报2004年7月8日报导，日本同样存在这类问题，为此日本公司开发了电子胸卡，校门口对学生扫描获取信息，送达学生家长手机或电脑，掌握学生状况。2.2 短信报平安能推动校园发卡短信即时报平安是校园发卡最大亮点和最能吸引人的买点。相比之下学生小额消费和学校管理在家长心中的吸引力就不那么强。发卡量是“校园一卡通”成败的关键，只有发卡量突破盈亏平衡点，“校园一卡通”各项功能才能充分发挥出来，八大平台运转才有意义，运营商才能获取利润。因此短信即时报平安这一功能是保证发卡量突破盈亏平衡点的主要支柱，我们应把注意力和资金优先放在短信报平安这个平台上。2.3 平安短信是一种短信洪流学生进校离校往往在很短时间里突然涌来，学生在考勤POS机前刷卡，其信息量是一种“山洪爆发”式的特大流量，称作“信息洪流”，由它演变而来的短信称作“短信洪流”。同样大多数学生到家的时间段也十分接近，报平安的短信也相当集中。2.4 用泄洪式短信平台取代常规短信平台“校园一卡通”的短信平台是一种常规的短信平台，它只能承担信息流量中下等水平的短信发送。而对“短信洪流”，拖延的时间就很长，就很难做到即时报平安。因此要让“短信洪流”即时出现在家长们的手机上，就必须建设泄洪式短信平台，用泄洪式短信平台取代常规的短信平台。泄洪式短信平台应包括刷卡数据高速传输系统和高速短信中心两大部分。3.“校园一卡通” 两种短信发送存在许多瓶颈3.1 “校园一卡通” 短信发送方式“校园一卡通”提出两种短信的发送方式：第一种，考勤POS机上位/前置机短信Modem。第二种，考勤POS机上位/前置机短信服务器，这两种方式都能发短信，但通而不畅，或畅而不爽，都属于常规的短信平台，面对“短信洪流”，很多的短信出现在家长们的手机上要在30分钟甚至一个小时之后。因此这两种短信发送方式难以满足准实时的要求。3.2 考勤POS机上位/前置机短信Modem存在着瓶颈这种方式可用图（2）来表示：图（2）第一种短信发送方式考勤POS机通过RS485网络联机采集的信息到达上位/前置机后，进入学校局域网，在到达短信终端PC后进行必要的信息处理，处理后的信息进入短信Modem，发向联通或移动公司，最终到达家长手机上。这里的上位/前置机和短信终端都是一般的PC机，处理能力十分有限，因此这两处都是瓶颈。短信终端PC功能又不能做的很强大，缺乏正规短信平台的统计、分析、查询、重发等功能。再说短信Modem，当前市场上的短信Modem发送短信速度不快，例如最好的金鹏KCSMM短信猫，也只有720条/小时，因此短信Modem也是一个瓶颈，无法让“短信洪流”快速通过。再说各校都发短信，这种分校发短信，远不如各校集中发短信有优势。集中发短信形成强大的业务优势，必将获得联通或移动公司的政策优惠。3.3 考勤POS机上位/前置机短信终端短信服务器也存在瓶颈这种方式信息流程分两大段：第一段是各校的信息流程。该段落上上位/前置机和短信终端这两个PC也存在着瓶颈。第二段是中心端流程。短信服务器设在中心端局域网上，它体现了多校集中发短信的优势，但是各学校局域网通过城市公网到达中心端局域网，在这条路径上又存在许多瓶颈。例如：多台交换机，多台路由器，多台防火墙，还有城市公网（Internet/PSTN或DDN）这个瓶颈。图（3） 第二种短信发送方式4. 学生平安短信平台技术方案4.1 技术思路“校园一卡通”是一种多功能的信息处理系统，信息种类多，信息处理流程长，信息处理环节多。短信信息和其他多种信息在同一路径上进行流程处理，必然顾此失彼，带来许多瓶颈。因此必须痛下决心，将短信信息处理单独分离出来，由一个高速短信中心和刷卡数据高速传输系统共同组成。4.1.2学生进校刷卡，信息进入校园计算机局域网，再往短信平台发出去，这是一校一个短信平台的方案，显然投资较大，推广时需一校一个项目去做，推广速度非常慢。为此我们提出整个城市多校共用一个高速短信中心的方案。各校刷卡信息可以用有线传输到高速短信中心，也可以用无线方式传输到高速短信中心。显然无线传输方案投资省，也更加容易实施。为此我们在校门口设立考勤POS机和先进的CDMA1X无线数据高速传输设备，其过程称为“刷卡数据无线通”。4.1.3学生到家刷卡，是一个非常难于处理的技术问题，也是一个难以处理的设备投入的经济问题。国内其他厂商都只能做到校门口刷卡，无法做到回家也刷卡，因而使短信报平安不能跟踪到底，学生是否按时到家，这个家长最关心的结果却无法即时得到，因而这些厂商的方案失去了光辉，失去了吸引力。经过深思和探索，我们运用一种特殊的专利申请技术，让学生到家后在话机POS上刷卡，并将信息在市话有线网上传输到高速短信中心上发送，其过程称为“刷卡数据有线通”。4.1.4 以上三点的技术思路可以用图（4）来表达图（4） 学生平安短信平台技术思路4.2 系统架构有了技术思路，就可将它演变成系统架构。学生平安短信平台系统架构如图（5）所示图（5）学生平安短信平台4.2.1“刷卡数据无线通”包括考勤POS机、CDMA1X无线数据高速传输设备、联通CDMA1X网络中心三部分。学生在POS机上刷卡，姓名、地点、时间这些信息数据由CDMA1X无线数据传输设备发送到联通CDMA1X网络中心，再送达高速短信中心。考虑到学校局域网各项功能的发挥，学校的考勤终端、发卡管理终端等设备都要和“刷卡数据无线通”沟通，为此在联机POS和CDMA1X数据传输设备中设置一个共同的以太口，便于和校园网组成一个整体网络。4.2.2 “刷卡数据有线通”包括家庭话机POS、市话网PSTN、市话中继线和刷卡数据集中接收PC四部分。PC机将学生刷卡的姓名、地点、时间信息送往高速短信中心。4.2.3 高速短信中心，将刷卡信息生成格式短信，并根据手机号码分拣成移动、联通、小灵通三类短信，经2Mb/s线路分别送网三个短信网关，再向空中发射。5. 学生平安短信平台建设的意义学生进校离校和到家，短信即时报平安，是“校园一卡通”的主要亮点，又是利润的主要来源。学生平安短信平台是“校园一卡通”的重要组成部分，但在网络上又具有独立性。因此，建设学生平安短信平台有两点现实意义。5.1 学生平安短信平台是“校园一卡通”项目的开路先锋“校园一卡通”项目整体推进会遇到多方面的困难，推进速度必然非常缓慢。要想加快推进的速度，必须找出一个战略突破口，并以这个突破口爆发出来的动力推动学生IC卡的发放。只要IC卡大量发放了，“校园一卡通”项目必然就有前进的力量。因学生平安短信平台能满足即时报平安的社会需求，能推动学校大量发卡。我们完全可以选择它作为战略突破口，让学生平安短信平台首先启动建设。它投资不大，效益又好，学生平安短信平台完全可以成为“校园一卡通”的开路先锋。而“校园一卡通”项目实施后又将成为整个城市通卡项目的开路先锋，实现城市通卡的最终目标应用。5.2 学生平安短信平台可以独立推广学生平安短信平台能满足社会需求，又是完全独立的平台，因此它可以在尚未开展一卡通业务的城市推广，完全可以独立地开拓一片市场。而它的推广又必将反过来激发这些城市对“一卡通”建设的积极性。6. 联机考勤POS机研制6.1 RFAModule 600非接触IC卡读写模块RFAModule 600是高度集成化的微型嵌入式非接触IC卡读写模块，内含ISO14443 TYPEA协议解释器，TCL协议解释器，并具有射频驱动、接受功能。可以实现对MiferLight、MiferOne、MiferPro双界面CPU卡以及MiferPro X等卡片的读写。读写距离可达10cm。RFAModule 600模块的电气特性：1. 工作电压 5VDC2. 电流 <= 100mA3. 串口 RS232 5V或RS4854. 通讯速率 9600、19200、115200b/s5. 射频频率 13.56MHz6. 适用卡片：ISO/IEC 14443 TYPE A7. 卡片操作距离 <= 100mm8. 工作温度 2075使用RFAModule 600模块，做成的非接触IC卡读写器电路如图（5）所示。图（5）IC卡读写器电路6.2 非接触IC卡考勤POS机制作要求1. 作为一种终端设备，一般应配置显示器、读写部分、安全模块、数据接口、电源供给。各部件应符合国家产品标准。2. 非接触IC卡（CPU卡）刷卡时间不大于250ms。3. 使用环境、机械装置、可靠性、安全性和电磁兼容性要求符合行业标准。4. 逻辑接口和通讯协议应符合ISO/IEC 14443 TYPE A。5. 各应用之间不能相互影响，应独立运行。共享数据必须保证所有的应用可以共享终端中的通用数据。各应用数据不能被非法获取。6. IC卡容量EEPROM > 8K bit，符合建设部标准。7. CDMA 1X无线数据传输设备的研制7.1 CDMA 1X直接购买韩国企业生产的CDMA 1X无线数据模块，再配接口电路、天线和电源即可成为“CDMA 1X无线数据通”设备。CDMA 1X模块中应使用美国高通公司的MSM5100芯片。“CDMA 1X无线数据通传输设备”主要技术要求：1. 封装TCP/IP协议；2. 外接数据口有以太口和16个RS485端口；3. 机卡分离采用联通Uim卡；4. 峰值数据速率153.6Kb/s，实现高速数据传输；5. 标准的AT命令；6. 电源为+5V，平均电流400mA；7. 心跳线，断链后能快速自动链接；8. 工作温度3055。7.2考勤POS、CDMA 1X无线数据通传输设备和学校局域网的联网以CDMA 1X无线数据传输设备为节点，设置16个RS485端口，各考勤POS机分别接入这些端口，形成POS信息进入CDMA 1X无线数据的传输通道。CDMA 1X无线数据传输设备同时设置一个以太口，可以将各POS机考勤信息送往学校考勤PC终端，学校短信终端要发送的短信息又可以通过这个以太口进入CDMA 1X无线数据传输设备发送出去。8“刷卡数据有线通”的研制该装置主要由话机POS、市内电话网PSTV和刷卡数据集中接收PC三部分组成。需要研制的部分为话机POS和数据集中接收PC。8.1话机POS话机POS是个独立的小盒，并接在话机线端子上。它由高灵敏的数据感应专用电路组成，它具有微功耗的特性，因而可以使用电话线上的电流馈电。对有些话机，还可以将该电路安装在话机主板上，使其更为简洁，工作更加可靠。8.2数据集中接收PC在中心端开通60路市话中继线，并接进一台高档PC，在PC的总线上插入数据接收专用板卡，注入一套应用软件，便可集中实现全市家庭刷卡数据的接收、贮存、处理和转发。数据接收专用板卡由多块大规模集成电路芯片构成，其成本很高。PC机操作系统可采用WINDOWS2000，数据库采用SQL Server2000。由于采用60路市话中继线，各家庭话机POS刷卡时，可以保持极高的接通率，让刷卡数据通行无阻，实现短信即时报平安。9. 短信高速处理分拣中心9.1结构安排高速短信中心是学生平安短信平台的核心部位，它要处理大流量短信业务，又要将短信分拣开来，分别通向联通、移动和小灵通三个短信网关。为此我们将它设计成三大模块，即业务接口模块、中央数据处理模块和短信网关接入模块。三模块的主要功能和应用结构分别可用图（七）和图（八）来表示。业务接口模块各种承载短信业务的接口（二次开发）业务接入管理统计分析计费结算系统管理中央数据处理模块短信中央数据库信息安全管理流量管理路由管理备份处理网关接入模块联通SGIP短信网关接入移动CMPP短信网关接入电信小灵通短信网关接入图（7）三大模块的功能业务接口中央数据库小灵通网关接入统计信息安全系统管理理计费流量控制路电选择理移动网关接入联通网关接入图（8） 应用结构业务接口模块，它要实现“校园一卡通”短信报平安业务及维护管理功能，提供基于Windows的API接口，支持短信双向收发、群发、状态报告回复、状态报告查询以及其他附加业务功能。中央数据处理模块，它主要负责数据的存储、管理以及流量、路电选择（分拣）、信息安全、备份处理，是整个的逻辑处理和事务调度的核心。短信网关接入模块，信息经路由选择（即分拣）后，应分别接入三种短信网关，因此要分别支持三种网关协议。9.2运行环境1、操作系统：Windows 2000 Server2、数 据 库：SQL Server 20009.3性能指标1、短信处理能力可达300条/秒，忙时不低于100条/秒。2、消息丢失率小于0.01%，处理时延小于0.1秒。3、状态报告等待缓存不小于100000条，失败重发缓存不小于100000条。4、历史数据缓存不小于3个月。5、可靠性平均无故障时间大于99.6%；平均故障修复时间小于30分钟。10校园局域网部分终端设备开发为了使系统正常运行，学校局域网上必须安排有考勤终端、学校短信终端、发卡管理终端、发卡读写设备。这些设备是一般的PC机，主要要开发相应的应用软件。不过这些软件比较简单和容易。在工程建设时，安排工程实施单位开发和调试。学校局域网在“校园一卡通”中有较多的分析，主要设备有学校通网站服务器和各类终端PC组成一个以太网。