GPS运营网络整合发展的利器.docx
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GPS运营网络整合发展的利器
GPS运营网络整合发展的利器
——多终端GPS监控系统软件的简介
广州力擎网络科技有限公司周文浩
前言
随着社会经济的发展，近年来，我国的GPS的各种应用也得到了迅猛的发展，这主要得益于几个方面的因素：
1、需求的增大，政策的推动。
行业的安全生产、交通运输管理等方面的需求日增，国家宏观政策的推动，各行业主管部门纷纷出台政策的推动GPS的应用。
从2002年开始，国家发改委实施了“卫星导航应用产业化”专项，将卫星导航应用产业化纳入了中国“十五”计划的高新技术产业化重大项目中，并投入专项资金，扶植并带动整个产业领域的发展。
随后，各级交通运输管理、安全生产管理、公安、海关等部门也出台政策，投入配套资金，客观上极大地促进了应用发展。
2、通信网络成熟，资费降低。
GPRS网络近年来无论从覆盖上还是资费上均有极大的发展，当前运行于GPRS网络的终端数量，以几何级数的方式倍增，现在几乎所有的GPRS终端的通信资费均低于30元/月。
3、设备成本降低，稳定性，成熟度提高。
同类设备，较3-4年前价格几乎下降一倍，成熟度与稳定性也有大幅提高。
在应用当中，为数众多的终端设备，需要高度稳定可靠的监控系统平台，当前GPS监控系统特点是入网车辆多，数据通信频率高，贮存数据量极大，GIS处理能力要求高，应用功能方面的二次开发需求多。
其中有两个最值得运营商关注的问题：
1、处理海量数据流的连续可靠性：
由于目前大量采用GPRS终端，消息传送频率急剧增高
以2000台终端的监控系统为例，
传统SMS通信，安防型应用：
每天发送一条上行信息，2000/（24*60*60）=0.023条/秒，即整个系统每43.2秒处理一条消息。
GPRS通信，物流应用：
每间隔15秒，发送一条上行信息，每秒处理数据量为：
2000/15=133条/秒。
对系统的负载能力要求相差：
5760倍。
对于负载能力要求的解决方法，一方面是采用高配置的服务器，但关键因素取决于系统软件的优化处理。
2、多种GPS终端设备功能接入的完整性。
目前，市场上GPS终端设备种类繁多，终端生产的厂家众多，有部分厂家也从事监控系统软件开发，系统仅支持本厂终端，往往一家运营商要维护管理几套监控系统，对安全高效管理设置了极大的障碍。
随着行业主管部门的介入，将来行业标准众多。
从信息服务系统功能、到车载终端规范，以及中心与终端的无线通信协议，标准体系统将逐步建立、完善，在不同的应用领域将有实施不同的行业标准。
对于运营商而言，尤其是省、地一级的综合GPS应用运营商，将面临标准与非标准终端产品共用的局面，在过去的非标准产品使用中，存在着多厂家产品共用的局面，在标准产品使用中，将存在多个标准共用的局面。
以开放式，兼容多终端接入的系统软件平台，解决上述问题，是最现实的解决方案，目前从事终端生产的厂家数量至少数百家，而当前站在公平的角度，与车载终端的利益无关的角度，从事多终端接入GPS监控系统开发建设的公司极少，目前有部分多终端GPS监控系统，支持几类终端的部分功能，或者其中的共性功能，对于其中各终端功能的差异特点，没有体现运用出来。
运营商需要公平开放，高度兼容，可靠实用监控系统，广州力擎网络科技有限公司为GPS运营商建设多终端兼容的统一监控平台，其最重要的设计思路是完全兼容不同终端的所有功能，可使GPS运营商达到以下目的：
¿降低开发成本，减少项目风险。
¿提高管理效率，降低维护成本。
¿有利于运营商在终端产品选购上处于主动的地位。
¿有利于运营服务网络收购、并购，重组，实现有效资源快速整合。
系统结构
系统结构如下图：
通信代理子系统
IOBridge。
是系统和车机通信抽象层，是车机和系统交换数据的I/O通道。
负责对车机上行数据和系统下行指令的接收、转发。
根据车机不同的通信方式，接入相应的IO通道。
因此系统可兼容不同通信方式的车载终端。
根据车机的通信方式，IOBridge可分为两大类：
IOBridge_IP和IOBridge_SMS。
由于这两种类型的IOBridge采用统一的输入输出接口。
IOBridge_IP是一个基于IP网络的IO通道。
不论车机使用的是GPRS网络还是CDMA网络，甚至3G网络，IOBridge_IP通道均可完成和车机的I/O通讯，因为这些车机有一个共性：
都使用IP协议。
IOBridge_SMS是一个基于短信的IO通道。
根据对端的不同，可分为基于短信中心的IO通道（IOBridge_SMSC）和基于GSM模块（串口）的短信IO通道（IOBridge_COM）。
MPE
移动终端解析，具备极强的扩展性，应用于各类车载终端、个人移动终端、以及其它需要与系统通信的各类应用终端与系统的通信协议解析，实现多终端全功能接入。
对每一类通信协议的移动终端，单独建立一个MPE。
以下是JT10和TH01两款车机的部分功能内部协议编码：
JT10协议
呼车
CALL
SEQ
通讯
MTYPE
MAC_ID
回传次数
回传间隔
CRLF
功能描述
业务序列号具有全局唯一性组成：
用户名+当前时间（mmddHHMMSS）+[车牌号码]-
1
JT10
mac_id
2～65535
30~65535
定次回传
0
0
停止回传
1
0
点名
0
6-65535
连续回报
发送
短信
SNDM
SEQ
通讯
MTYPE
MACID
短信类型
CONTTENT
CRLF
1
JT10
mac_id
暂时固定为“0”
不大于80字节
不大于100字节GB2312编码
0
0
TH01协议：
呼车
CALL
SEQ
通讯
MTYPE
MAC_ID
回传次数
回传间隔
CRLF
功能描述
业务序列号具有全局唯一性组成：
用户名+当前时间（mmddHHMMSS）+[车牌号码]-
1：
SMS通讯方式
TH01
如果是用SIM卡作为标识则以86打头
1
0
点名
大于1小于255
间隔的时间10-65536
定次回传
255
间隔的时间10-65536
连续回传
0
0
停止回传
H
间隔的距离1-65535
0:
停止定距回传
定距回传
D
间隔的时间1-65536
0:
停止固定回传
固定回传
其业务序列号编码具备全局唯一性，益处在于该设计可以对无数个版本的车载终端所有功能进行内部编码，互不冲突。
另外，MPE还有一个作用，对于具有庞大数量的移动终端系统，如数量在5000台以上，数据上传频率高于10秒，将会在系统中开启大量的TCP进程，这对于设备和操作系统无疑是极大的负载，力擎系统可以对同一类或者不同类的大批量移动TCP通道终端，启用多个MPE服务，以达到负载均衡的目的。
消息交换机
MsgSwitch
是系统的消息报文派发中心。
一方面可以直接和多个不同类型的MPEIOBridge挂接，对上行车机数据进行解析，对下行车机指令进行封装；另一方面为监控客户端提供如下数据服务：
1、根据一定的规则（如权限、分组等）实现报文消息转发；
2、为监控客户端提供认证管理；
3、向监控客户端提供终端上行信息；
4、为监控坐席转发下行指令；
5、向数据库发送各类上、下行信息、操作指令。
轨迹分析子系统
1、所有上行信息写入数据库。
2、上行信息综合分析等
3、上行信息与管理业务的关联。
业务支撑系统
业务支撑系统包含了系统日常运营工作的主要应用软件，包括车机管理、车辆管理、操作员管理。
车辆管理：
提供对车辆信息的增、删、改操作。
其主要信息包括：
车牌号码、车辆类型、车载终端编号、车载电话号码等。
车机信息中包含车载终端的信息，这些信息需要提供给通讯系统使用。
数据库
数据库采用ORACLE或SQLSERVER，可根据用户的应用规模以及系统维护能力进行选择。
在进行数据库结构设计时，考虑移动终端的通用数据，如轨迹数据，对于一些专业领域的应用，对于黑匣子数据，图片数据，各类报警数据、电召数据、操作信息、分组及权限信息，车辆、司机、操作人员信息均予以充分考虑，为各类应用功能的扩展，留有足够的余量。
在实现数据库与各业务模块的连接中，采用功能强大的数据库中间件，应用灵活，便于扩展，可实现多系统数据对接。
监控客户端
监控客户端GIS地图引擎
JET-GIS
是力擎公司自主开发的业界高效地图显示引擎，相比较传统的地理应用类GIS，其特点如下：
1、地图操作高效，实现地图缩放漫游无闪烁，线状图层、面状图层动态智能动态注记。
2、信息查询检索高效。
3、可实时刷新海量动态目标，单屏动态目标数据刷新次数>3000/秒，尤其适合大数据量GPS实时监控系统的应用。
4、地图数据专用格式存贮，安全可靠。
监控客户端通信系统
1、支持系统与移动终端的各类指令的下行，上行信息的分析及显示。
将通用的操作指令分为呼叫类、控制类、设置类，将上行信息所描述的状态分类为车辆状态、车机状态、报警状态和其它状态。
2、支持多终端功能在同一监控客户端混合使用，以控件方式为每一类车机定制个性化、支持其全功能的指令操作面板，充分体现终端个性和系统共性的统一。
监控客户端目标数据管理
1、支持目标信息的查询。
2、支持在监控客户端实现本地动态分组。
3、支持系统后台的固定分组。
监控客户端
监控客户端
监控客户端
系统性能参数
以下数据在至强X2;2G内存的环境下测试结果：
MPE负载能力TCP，（支持并发连接的车机数量）
OS
1秒间隔
10秒间隔
1分钟间隔
10分钟间隔
Win2000
1000~2000
2000~2500
3000~4000
5000以上
Linuxas4
2000~3000
3000~3500
4000~4500
5000以上
MessageSwitch负载能力（支持并发连接的监控端数量）
OS
每秒1000轨迹点
每秒500轨迹点
每秒300轨迹点
每秒<100个轨迹点
Win2000
100
200
300
500以上
Linuxas4
200
400
500
700以上
数据库读写能力
SqlServer2000
每秒约可插入600~1000条记录
Oracle10g
每秒约可插入2000~3000条记录
小型系统应用中，所有系统部分全部布置在单台服务器的一个操作平台之下，节省网络设备资源。
在大型系统应用中，可以系统各部分分别布置在多台服务器上运行，实现负载均衡。
通信接口：
SMPP、CMPP、SGIP，GPSONE，IP类接口。
支持终端种类：
目前支持国内二十多个主流GPS生产厂家的终端设备。
部分多终端混网应用项目介绍
¿东风商用车销售物流配送在途管理系统
先后分为二期工程，与东风集团ERP紧密结合，数据互用，GPS车载设备定位与手机定位混网使用，面向企业应用的数据分析及数据报表。
应用线路管理、节点管理，为大型汽车企业度身订制建设适合企业本身的监控管理系统。
¿深圳海关电子口岸快速通关专用车辆监控系统
与广州某公司合作，承担该系统平台软件建设，曾被中央电视台等多家新闻媒体报道，GPS系统与电子关锁联动，由GPS系统软件实现电子关锁的施封、解封、查询、控制等操作，并由系统软件实现对监管车辆的路线监控，以系统优势弥补移动终端设备在功能上的不足。
该项目被新闻媒体广泛称为“电子口岸，绿色通关”，得到海关总署的好评。
¿山东省某GPS监控系统（含110、120等多个GPS监控子系统）
整合以前三家企业所建设的系统平台，统一平台操作管理，省一级运营服务网络，6类车载终端接入，多个应用子系统，建成后一年多时间稳定可靠运行，入网终端数量不断增长，子系统功能不断扩展，入网终端数量逐步增加。
¿北京某GPS监控系统
整合以前三家GPS终端生产厂商所建设的系统平台，并接入4类车载终端，有山东、上海、安徽、广东等多个分控中心，运营网络的装机数量飞速增长，由系统建设时的几百台，发展到现在的过万台。
¿河北省某GPS监控系统
省一级安防运营平台，有廊坊、邯郸、石家庄等五个分控中心，接入三类车载终端，入网终端数量3000台。
¿浙江某地级市交通指挥中心GPS监控系统
监控系统管理该市所有的营运管理车辆，出租车、危险品运输车、长途客运车，接入三类车载终端，功能包括行车记录仪数据实时传输与分析、图像传输与处理、出租电召约车服务等，是典型的综合业务服务，海量数据处理的系统平台。
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