1 短信网关的概述
随着使用支持中文手机的用户增多，短信息已经成为手机用户最经常使用的业务之一。除了大量使用的手机用户到手机用户的点对点短信业务之外，从信息平台到手机用户的短信信息服务业务也在快速发展，该业务已经成为广大用户及时方便地获取信息的一种手段。在广大服务提供商（SP）的支持下，用户可以采用短信点播或网站定制的方式得到大量有用信息，SP也能通过提供有偿信息服务而获得收益，因此用户和SP对短信信息服务业务的需求都很大。
简单来说短信网关就是将互联网上基于TCP/IP通讯协议的数据与无线通讯网络基于GSM/CDMA/PHS协议的双向转换，实现基于互联网的应用与移动手机用户的短信互通。
短信网关（ISMG）的建设可以为SP与短消息中心（SMSC）之间数据交换提供一条安全、快捷的通道，以便手机用户采用短信方式与SP双向通信，接收SP提供的信息服务，同时完成相应计费采集、业务管理、网络管理等功能。
2 短信信息服务发展情况
2.1 短信信息服务的发展阶殷
从短信业务的发展来看，短信信息服务的发展经历了下述两个时期：
（1）第一阶段，以短信中心为主要的业务提供及信息提供的时期。在此阶段，短信中心是唯一的信息提供者及数据传输通道，造成信息量少，且各短信中心的信息来源不一致。这一阶段是短信信息服务的独立发展时期。
（2）第二阶段，以互联网上的信息作为短信的主要信息来源，由互联网上的SP直接与各SMSC相沟通，建立信息交换的接口。其特点是，由信息的极大富有者SP作为信息的提供者，弥补了原来SMSC的不足。这一阶段是短信业务的急剧扩展时期。
目前短信业务正处在业务发展的第二阶段，其主要的业务特征模式就是依附干原有的手机信息传递方式（短消息），将互联网上的巨大信息量根据用户的要求通过手机的短消息方式传递给用户。这一发展模式，将传统的信息提供与信息服务的合二为一彻底分离，体现了一种传统业务与互联网相结合的发展模式。
在这一阶段，中国移动推出了"移动梦网"业务，而中国联通也推出了"联通在信"业务。
2.2 短信信息服务的业务种类
下面以"移动梦网"为例介绍一下与各SP合作向用户提供的短信信息服务的种类。"移动梦网"提供的短信信息服务种类行信息服务、娱乐服务、位置服务、通信服务和商务服务。
信息服务包括：
股市信息，如定制或点播实时行情、到价提醒、个股走势、大盘走势、专家评股等各种信息；
新闻定制，可定制或点播国际、国内、财经、科技、体育、娱乐等各种新闻；
彩票信息，可定制或点播各城市各种彩票开奖信息；
外汇行情，可定制或点播外汇牌价；
天气预报，可定制或点播全国各省会城市、国内旅游景点、世界大城市的天气预报，乃至专业天气预报；
在线翻译，可点播进行英汉、汉英的单词查询。
娱乐服务包括：
手机铃声、图片下载，可定制或点播手机铃声以及开机LOGO等图片；
每日幽默，可定制或点播幽默、笑话；
每日星运，可定制或点播星座、血型、花语、每日运程等；
电子宠物，可点播认养各种电子宠物；
互动游戏，可定制或点播各种竟猜、灯谜游戏等。
位置服务包括：
城市信息查询，可点播邮政编码、长途区号、公交路线、周边环境等信息；
商业广播，可定制或点播无线广告、打折／餐饮娱乐等信息。
通信服务包括：
移动E-Mail，可定制邮件通知、网上短信、手机收／发邮件；
日常用语，可定制或点播各种短语信息；
在线聊天，可以用移动OICQ随时随地上网聊天。
商务服务包括：
票务服务：可以点播铁路、航班信息。
2.3 短信信息服务的使用方法
手机用户可以通过短信采用手机点播或网站定制的方式享受以上服务。
手机点播的方式：
用户在手机的编辑短消息的消息体中，输入需要点播的业务代码，然后在"发送"号码中输入SP的服务代码，发送短信；
如果发送成功，稍后即可收到点播的信息。
网站定制的方式：
用户登录提供短信信息服务的SP网站，按照页面的提示，注册成为SP的用户，并登记用户的手机号码；
SP会将确认密码以短信方式发送给用户，用户以此密码在SP进行确认，确认成功就可以定制SP提供的服务了；
用户在SP的页面上定制需要的服务，SP会根据用户的定制信息发送信息到用户手机。
2.4 短信网关的引入
在这短信信息服务第二阶段业务发展的初期，一般采用SP直接与某一个SMSC连接，由SMSC直接通过信令网发迭短信给用户的方式。但当SP的短信信息服务业务量很大时，全部短信都由与SP直连的SMSC负责转发，造成该SMSC负荷极大，难以满足业务发展的需要。而且，GSM网的规范做法是由用户归属地的SMSC负责用户短信业务的转发，如果该SMSC与提供服务的SP没有连接，当用户采用短信点播申请短信信息服务时，上行短信无法发送到该SP。
因此，随着业务的发展，信息类短信的转发也要求采用GSM网的规范做法，即由用户归属地的SMSC负责用户短信信息服务的发送。但是如何将大量SP接入到各地的SMSC上，如何保证接入的一致性及安全性，如何为用户提供优质的服务，是这一阶段业务发展需要解决的主要问题。为了解决这一问题，短信网关应运而生。在短信网关参与的模式下，短信网关作为专业化的信息分配及管理者实现SP与SMSC之间的交互。
3 短信网关系统组成简述
下面以"移动梦网"为例介绍短信网关的系统组成。
（1）短信信息服务参与实体
服务提供商（Service Provider缩写SP）：短信信息服务的信息提供者；
短信网关（Internet Short Message Gateway缩写ISMG）：提供SP与短信中心之间数据交换的通道，采用CMPP（China Mobile Peer to Peer）协议与SP进行连接，采用SMPP3．3协议与短信中心连接；
短信中心（Short Message Service Center缩写SMSC）：利用信令网将短消息发送给手机用户；
汇接网关（Gateway Name Server缩写GNS）：提供短信网关的路由查询。
（2）短信信息服务业务过程
用户发短信业务—即MO业务，如信息点播等，短信中心将短信内容以SMPP协议发给连接的短信网关。短信网关根据短信发送号码（即SP的服务代码）将短信内容以CMPP协议发给相应的SP，由SP进行处理。
用户收短信业务—即MT业务，如短信传情、铃音下载等，提供此项业务的SP将短信内容以CMPP协议发给连接的短信网关，由短信网关根据用户手机号段以SMPP协议发给用户归属的短信中心。
（3）短信网关间的信息转发和路由查询
如果用户归属的短信中心和提供业务的SP连接在不同的短信网关上，则由短信网关之间以CMPP协议进行转发。
各短信网关连接的SP和短信中心的路丸情况，由汇接网关维护，由各短信网关以CMPP协议进行路由查询和路由更新。各短信网关会将查询到的路由信息在本地缓存，汇接网关也会将更新的路由信息以CMPP协议下发。
4 短信网关系统结构
短信网关的作用是为SP与短消息中心之间数据交换提供一条安全、快捷的通道，以便手机用户利用短信方式与SP双向通信，接收SP提供的信息服务，同时完成相应计费采集的功能。
短信网关包括与负责范围内SP进行连接的通讯软件（采用CMPP协议）。与负责范围内SMSC相连的协议软件（采用SMPP协议）。与其他ISMG进行连接的通讯软件（采用CMPP协议）、业务处理软件、网络管理软件、防火墙软件和为计费提供原始活单的计费处理软件等。
短信网关各组成部分的功能为：
（1）SMPP代理系统遵循SMPP 3.3版本协议与GSM网中短消息中心连接，实现高效、可靠的数据传输。该系统支持流量控制功能，能够根据SMSC的业务量进行发送流量控制。
（2）通信代理系统实现与SP等内容供应商的连接和协议互通。它基于TCP／IP协议基础之上，利用CMPP协议与SP之间建立一条安全、高效的传输通道。该系统支持流量控制功能，能够根据本身的业务量进行接收流量控制。
（3）防火墙作为短信网关的重要功能组成部分，其功能是对短信网关内部其它相关模块进行保护，实现针对内外访问的包过滤和代理。
（4）短消息网关处理系统完成网关的业务处理，包括：向汇接网关进行路由查询，在本地建立短信网关ID、用户手机号码、SP ID及其IP地址对应表的缓存，建立用户手机号码段与SMSC（短信中心）地址的对应表，完成对数据分发功能的支持、计费原始话单的提供
及处理等。
（5）短信网关计费系统提供短信网关的原始话单记录（CDR）。
（6）业务管理系统包括业务管理和网管监控功能。
业务管理主要完成对业务的统计报告、生成报表、运营者对用户数据的添加、修改、删除等；
网管监控主要完成对网关系统的监控、查询、操作和维护的管理。
5 短信业务流程
（1）MO业务流程
对于MO业务，用户归属地的短信中心会将短信转发给负责连接该短信中心的短信网关，由短信网关根据服务代码和业务代码判别将请求转发给相应的SP；若该SP为该短信网关负责连接的SP，则短信网关直接转发；若该SP非其负责连接的SP，需向汇接网关查询路由，查询到路由后再将请求转发给负责的短信网关，由该负责的短信网关转发给该SP。
（2）MT业务流程
对于MT业务，短信网关根据接收用户手机号码判断其归属地短信中心，若该短信中心由本短信网关负责连接，则直接将业务数据发送给短信中心；否则向汇接网关查询路由，根据路由查询结果将业务数据发送给负责连接的短信网关，再由该短信网关发给归属地短信中心，继而发送给用户。
6 短信网关的路由
6.1 路由的过程
在短信业务流程中存在着两次路由的过程：
（1）短信中心到提供信息服务的SP的路由
（2）SP的信息服务内容送到用户手机归属的短信中心的路由
由于手机用户、短信中心以及提供服务的SP数量众多，地域分布广泛，不可能存在一个短信网关可以直接连接所有的短信中心及SP，为网内短信用户提供服务；而是存在若干短信网关，各自负责一部分地域范围内短信中心及SP的连接。这就要求短信网关之间存在着路由关系，使任一短信用户可以寻找到任一SP进行信息点播，而任一SP可以将短信信息发送给任一用户。
SP与SP所连接的短信网关这一路由信息没有明确的规律，且随着业务的开展，SP的情况变化很快，不可能所有的短信网关都维护这一路由表，而是由汇接网关维护这一路由表。
当短信网关接收到短信请求需发送给SP时，如果该SP不与本短信网关直接相连，则短信网关将通过CMPP协议向汇接网关发起路由查询，汇接网关将以CMPP协议进行应答，将前转短信网关地址发给该短信网关。该短信网关通过这一过程查询到路由后，将短信请求发给前转短信网关，再由前转短信网关转发给相连接的SP，这样可以做到信息最多经一次转发到达SP。
用户号码与用户归属地的路由表，用于发送短信给用户，其内容为用户号段与所对应的短信中心地址或前转短信网关地址，其中用户号段与前转短信网关地址的对应路由表亦由汇接网关维护。
当短信网关接到SP的短信发送请求时，若用户归属的短信中心不与本短信网关直接连接，则短信网关将通过CMPP协议向汇接网关发起路由查询，汇接网关将以CMPP协议进行应答，将前转短信网关地址发给该短信网关。该短信网关通过这一过程查询到路由后，将请求发给前转短信网关，再由前转短信网关转发给相连接的短信中心，可做到信息最多经一次转发到达用户。
6.2 路由表的维护
（1）汇接网关
汇接网关维护的路由表用于查询前转网关的地址，包括：
a）业务代码、服务代码、SP企业代码、连接SP的短信网关IP地址的路由表
b）全国用户手机号段、用户归属省的短信网关IP地址的路由表
汇接网关的路由表a由CMPP协议自动生成，路由表b由人工配置。
汇接网关为维护路由表a，要求所有短信网关有新增加的SP或SP增加服务内容，或者网内有新连入的短信网关，都必须以CMPP协议将路由更新信息向汇接网关报告，或者由汇接网关以CMPP协议获取此网关的全部路由表。
当全网路由发生变化时，汇接网关可以将更新信息下发给省网关。
（2）省内短信网关
省内短信网关维护的路由表用于查询SP和短信中心的地址，包括：
a）对直接连接的SP：业务代码、服务代码、SP企业代码、SP IP地址的路由表
b）对本省的手机用户：本省手机号段、用户归属地短信中心IP地址的路由表
省短信网关的路由表a、路由表6均由人工配置
为增加路由查询的效率，减少汇接网关查询的压力，省短信网关对从汇接网关查询到的路由进行缓存。省内短信网关也可主动申请，从汇接网关获取全部路由表。
7 甜美信网关与短信中心以及SP的连接
（1）短信网关与短信中心的连接
短信网关与短信中心之间应采用专线方式互联。对短信中心应进行改造，改造的主要内容是：
协议上在原来的SMPP 3.3的基础上扩充功能，使短消息扩展实体（SME）一即短信网关有办法得到短消息发送成功与否的结果，以便短信网关进行计费记录，以及采用CMPP将发送成功与否的信息传递给SP。
（2）短信网关与SP的连接
提供业务的各SP只需连接到互联网上，通过互联网就可以与短信网关连接。
由于短信网关需要负责到SP的路由查询，原则上一家SP的业务只能从一个短信网关接入，以免短信信息点播业务的上行短信发送到SP时出现路由混乱的情况。
对于特大型SP，如新浪网等，允许其接入多个短信网关，以分流短信业务量。在这种情况下，SP对信息点播业务将采用分区提供服务的方式。比如假设新浪分别连接了北京、广州两处短信网关，则北京网关负责北方的业务，广州网关负责南方的业务。当天津的短信网关向汇接网关查询新浪的路由时，汇接网关将返回北京短信网关的地址作为前转网关的地址当广西的短信网关向汇接网关查询新浪的路由时，汇接网关将返回广州短信网关的地址作为前转网关的地址。
8 计费、网管与安全
（1）短信信息服务的计费方式
短信信息服务的计费采集点设在短信网关，信息计费由GSM网各省计费中心完成。
短信网关对所有经过网关的短消息产生详细的计费记录，包含短消息序列号、短消息类型、用户类型、计费用户手机号码、 SP企业代码、第三方号码（接收短消息的用户号码）、服务代码、业务代码、用户计费类别、信息费、包月费、短消息发送状态、短消息发送优先级、信息长度、计费用户归属省、网关代码、前转网关代码、短消息中心代码、申请时间、处理结束时间等基本计费内容。
短信网关以定时／定量且参数可调的方式产生计费记录文件井明确采集目录，计费采集接口支持FTP、FTAM等协议。GSM网各省计费中心设置采集机，完成原始计费记录的定时采集。
（2）短信网关的网管
短信网关提供SNMP接口、开放接口协议和信息格式、开放MIB库，支持配置、告警、性能数据的采集。
业务管理主要完成对业务的统计报告、生成报表、运营者对用户数据的添加、修改、删除等；
网管监控主要完成对网关系统的监控、查询、操作和维护的管理。
（3）系统安全
短信网关在硬件和软件结构设计上应采用分布式、模块化的设备，其中硬件设备可考虑采用多台主机，在网络上利用四层交换机实现负载分担工作，避免单点故障，实现设备的安全。
同时短信网关采用防火墙技术，可以支持IP包过滤和应用代理方式，防止外界的攻击，实现信息的安全。
短信网关与SP在进行CMPP协议的连接建立时，采用MD5对互相的身份进行认证，实现业务的安全。
短信网关与短信中心、计费中心之间的连接都采用专线方式，而且与计费中心的连接还要求计费中心侧加入防火墙，保障了现网设备的安全性不会由于与短信网关的连接而降低。
今后随着技术的发展，可以考虑在短信网关之间和短信网关与SP之间采用IPVPN技术，使整个系统与互联网隔离，更有效地提高系统的安全性。
