城市“校園一卡通” 短信平臺 技 術 方 案 二四 年 八 月 1 目 錄 1. “校園一卡通”簡要介紹 . 3 1.1 概述 . 3 1.2 “校園一卡通”主要功能 . 3 1.3 “校園一卡通”構架平臺 . 3 1.4 “校園一卡通”突出的優點 . 4 2. “校園一卡通”短信平臺有待深入研究 . 4 2.1 短信即時報平安的社會需求 . 4 2.2 短信報平安能推動校園發卡 . 5 2.3 平安短信是一種短信洪流 . 5 2.4 用泄洪式短信平臺取代常規短信平臺 . 5 3.“校園一卡通” 兩種短信發送存在許多瓶頸 . 6 3.1 “校園一卡通” 短信發送方式 . 6 3.2 考勤 POS機上位 /前置機短信 Modem存在著瓶頸 . 6 3.3 考勤 POS機上位 /前置機短信終端短信服務器也存在瓶頸 . 7 4. 學生平安短信平臺技術方案 . 7 4.1 技術思路 . 7 4.2 系統架構 . 8 5. 學生平安短信平臺建設的意義 . 10 5.1 學生平安短信平臺是“校園一卡通”項目的開路先鋒 . 10 5.2 學生平安短信平臺可以獨立推廣 . 10 6. 聯機考勤 POS機研制 . 10 6.1 RFA Module 600非接觸 IC 卡讀寫模塊 . 10 6.2 非接觸 IC 卡考勤 POS機制作要求 . 11 7. CDMA 1X無線數據傳輸設備的研制 . 11 7.1 CDMA 1X . 11 7.2考勤 POS、 CDMA 1X無線數據通傳輸設備和學校局域網的聯網 . 12 8“刷卡數據有線通”的研制 . 12 8.1話機 POS. 12 2 8.2數據集中接收 PC . 12 9. 短信高速處理分揀中心 . 13 9.1結構安排 . 13 9.2運行環境 . 14 9.3性能指標 . 14 10校園局域網部分終端設備開發 . 14 3 1. “校園一卡通”簡要介紹 1.1 概述 “校園一卡通”需滿足三方面的需求：一方面，學校與學生可以通過一張卡進行學生平安等相關消息發布、身份認證、學籍管理、校內外消費、購物、銀行轉帳、上網、繳費、打校園電話、乘車等，簡化學校資金管理與學 生管理，強化學校與家長的溝通，共同對學生的學習生活進行動態監督和跟蹤；另一方面，對教育管理機構來說，可以通過 IC 卡電子身份證與教職工證進行學校的統一管理和監督，動態地綜合采集學校、學生的各方面的信息，做到教育的現代化與信息化；再一方面，“校園一卡通”的實施必將豐富城市綜合信息管理與支付平臺的功能，極大地促進 城市 的信息化建設。 城市“校園一卡通”學生平安短信平臺系統方案，是在研究“校園一卡通”技術方案和國內許多廠商的“家校通”方案基礎上，針對它們存在的許多問題而提煉出來的。本方案中學生刷卡數據無線通、學生刷卡 數據有線通、高速短信分揀處理中心和整個城市多校共建一套系統，在技術和經濟上都具有創造性的意義，也是最能適應國情的實用方案。 1.2 “校園一卡通”主要功能 1. 短信即時報平安學生進校、離校、到家的信息即時發送家長手機，學校還可經常發布綜合信息到家長手機。 2. 學生在校 IC 卡消費 3. 校區金融服務 4. 結算服務 5. 學校綜合管理 6. 教育機構的管理 1.3 “校園一卡通”構架平臺 為實現以上功能，“校園一卡通”系統體系架構由短信發布、 IC 卡管理、消費處理、資金結算、信息管理、數據監管、網絡設施和安全管理八大平臺構成。其系統布局見 圖（ 1）： 4 1.4 “校園一卡通”突出的優點 “校園一卡通”是最具潛力的增值業務，是利潤的新的增長點。“校園一卡通”在系統功能、網絡體系、平臺架構、設備配置、應用軟件、部署模式、運營機構都做了非常深入的研究，從總體上講是一個很出色的系統解決方案，其技術含量和商業價值含量都很高。 2. “校園一卡通”短信平臺有待深入研究 2.1 短信即時報平安的社會需求 學生進校、離校和到家，用短信即時向家長報平安，家長們非常歡迎。因此，短信即時報平安有著廣泛的社會需求。 當前中國城鄉道路復雜，交通混亂，馬路殺手很多，家 長對學生上學和回家路上的安全十分擔心。近年來，交通傷亡事故呈逐年增多的趨勢，據報導， 2003年半年時間全國交通傷 5 亡人數達 5萬多人，其中有不少學生。 社會治安欠佳，綁架、搶劫、和打毆的暴力事件也時常針對學生。 社會誘惑太多，電子游戲、色情網吧對未成年人影響太大，造成許多學生逃課或很晚回家。個別地方甚至有極少數學生逃學吸毒。 解放日報 2004年 7月 8日報導，日本同樣存在這類問題，為此日本公司開發了電子胸卡，校門口對學生掃描獲取信息，送達學生家長手機或電腦，掌握學生狀況。 2.2 短信報平安能推動校園發卡 短信即 時報平安是校園發卡最大亮點和最能吸引人的買點。相比之下學生小額消費和學校管理在家長心中的吸引力就不那么強。發卡量是“校園一卡通”成敗的關鍵，只有發卡量突破盈虧平衡點，“校園一卡通”各項功能才能充分發揮出來，八大平臺運轉才有意義，運營商才能獲取利潤。因此短信即時報平安這一功能是保證發卡量突破盈虧平衡點的主要支柱，我們應把注意力和資金優先放在短信報平安這個平臺上。 2.3 平安短信是一種短信洪流 學生進校離校往往在很短時間里突然涌來，學生在考勤 POS機前刷卡，其信息量是一種“山洪爆發”式的特大流量，稱作“信息洪 流”，由它演變而來的短信稱作“短信洪流”。同樣大多數學生到家的時間段也十分接近，報平安的短信也相當集中。 2.4 用泄洪式短信平臺取代常規短信平臺 “校園一卡通”的短信平臺是一種常規的短信平臺，它只能承擔信息流量中下等水平的短信發送。而對“短信洪流”，拖延的時間就很長，就很難做到即時報平安。因此要讓“短信洪流”即時出現在家長們的手機上，就必須建設泄洪式短信平臺，用泄洪式短信平臺取代常規的短信平臺。 泄洪式短信平臺應包括刷卡數據高速傳輸系統和高速短信中心兩大部分。 6 3.“校園一卡通” 兩種短信發送存在許多瓶頸 3.1 “校園一卡通” 短信發送方式 “校園一卡通”提出兩種短信的發送方式：第一種，考勤 POS 機上位 /前置機短信 Modem。第二種，考勤 POS機上位 /前置機短信服務器，這兩種方式都能發短信，但通而不暢，或暢而不爽，都屬于常規的短信平臺，面對“短信洪流”，很多的短信出現在家長們的手機上要在 30 分鐘甚至一個小時之后。因此這兩種短信發送方式難以滿足準實時的要求。 3.2 考勤 POS 機上位 /前置機短信 Modem 存在著瓶頸 這種方式可用圖（ 2）來表示： 圖（ 2）第一種短信發送方式 考勤 POS 機通過 RS485 網絡聯機采集的信息到達上位 /前置機后，進入學校局域網，在到達短信終端 PC 后進行必要的信息處理，處理后的信息進入短信 Modem，發向聯通或移動公司，最終到達家長手機上。這里的上位 /前置機和短信終端都是一般的 PC 機，處理能力十分有限，因此這兩處都是瓶頸。短信終端 PC 功能又不能做的很強大，缺乏正規短信平臺的統計、分析、查詢、重發等功能。再說短信 Modem，當前市場上的短信 Modem發送短信速度不快，例如最好的金鵬 KC SMM短信貓，也只有 720條 /小時，因此短信 Modem也是一個瓶頸，無法讓“短信洪流”快速通過。 再說各校都發短信，這種分校發短信，遠不如各校集中發短信有優勢。集中發短信形成強大的業務優勢，必將獲得聯通或移動公司的政策優惠。 7 3.3 考勤 POS 機上位 /前置機短信終端短信服務器也存在瓶頸 這種方式信息流程分兩大段：第一段是各校的信息流程。該段落上上位 /前置機和短信終端這兩個 PC 也存在著瓶頸。第二段是中心端流程。短信服務器設在中心端局域網上，它體現了多校集中發短信的優勢，但是各學校局域網通過城市公網到達中心端局域網，在這條路徑上又存在許多瓶頸。例如：多 臺交換機，多臺路由器，多臺防火墻，還有城市公網（ Internet/PSTN 或 DDN）這個瓶頸。 圖（ 3） 第二種短信發送方式 4. 學生平安短信平臺技術方案 4.1 技術思路 “校園一卡通”是一種多功能的信息處理系統，信息種類多，信息處理流程長，信息處理環節多。短信信息和其他多種信息在同一路徑上進行流程處理，必然顧此失彼，帶來許多 8 瓶頸。因此必須痛下決心，將短信信息處理單獨分離出來，由一個高速短信中心和刷卡數據高速傳輸系統共同組成。 4.1.2學生進校刷卡，信息進入校園計算機局域網，再往短信平臺發出去，這 是一校一個短信平臺的方案，顯然投資較大，推廣時需一校一個項目去做，推廣速度非常慢。為此我們提出整個城市多校共用一個高速短信中心的方案。各校刷卡信息可以用有線傳輸到高速短信中心，也可以用無線方式傳輸到高速短信中心。顯然無線傳輸方案投資省，也更加容易實施。為此我們在校門口設立考勤 POS機和先進的 CDMA1X無線數據高速傳輸設備，其過程稱為“刷卡數據無線通”。 4.1.3學生到家刷卡，是一個非常難于處理的技術問題，也是一個難以處理的設備投入的經濟問題。國內其他廠商都只能做到校門口刷卡，無法做到回家也刷卡，因而使短 信報平安不能跟蹤到底，學生是否按時到家，這個家長最關心的結果卻無法即時得到，因而這些廠商的方案失去了光輝，失去了吸引力。經過深思和探索，我們運用一種特殊的專利申請技術，讓學生到家后在話機 POS上刷卡，并將信息在市話有線網上傳輸到高速短信中心上發送，其過程稱為“刷卡數據有線通”。 4.1.4 以上三點的技術思路可以用圖（ 4）來表達 圖（ 4） 學生平安短信平臺技術思路 4.2 系統架構 有了技術思路，就可將它演變成系統架構。學生平安短信平臺系統架構如圖（ 5）所示 9 圖（ 5）學生平安短信平臺 4.2.1“刷卡數據無線通”包括考勤 POS機、 CDMA1X無線數據高速傳輸設備、聯通 CDMA1X網絡中心三部分。學生在 POS機上刷卡，姓名、地點、時間這些信息數據由 CDMA1X無線數據傳輸設備發送到聯通 CDMA1X 網絡中心，再送達高速短信中心。考慮到學校局域網各項功能的發揮，學校的考勤終端、發卡管理終端等設備都要和“刷卡數據無線通”溝通，為此在聯機 POS和 CDMA1X數據傳輸設備中設置一個共同的以太口，便于和校園網組成一個整體網絡。 4.2.2 “刷卡數據有線通”包括家庭話機 POS、市話網 PSTN、市話中繼線和刷卡數 據集中 10 接收 PC 四部分。 PC 機將學生刷卡的姓名、地點、時間信息送往高速短信中心。 4.2.3 高速短信中心，將刷卡信息生成格式短信，并根據手機號碼分揀成移動、聯通、小靈通三類短信，經 2Mb/s線路分別送網三個短信網關，再向空中發射。 5. 學生平安短信平臺建設的意義 學生進校離校和到家，短信即時報平安，是“校園一卡通”的主要亮點，又是利潤的主要來源。學生平安短信平臺是“校園一卡通”的重要組成部分，但在網絡上又具有獨立性。因此，建設學生平安短信平臺有兩點現實意義。 5.1 學生平安短信平臺是“校園一卡通”項目的 開路先鋒 “校園一卡通”項目整體推進會遇到多方面的困難，推進速度必然非常緩慢。要想加快推進的速度，必須找出一個戰略突破口，并以這個突破口爆發出來的動力推動學生 IC 卡的發放。只要 IC 卡大量發放了，“校園一卡通”項目必然就有前進的力量。因學生平安短信平臺能滿足即時報平安的社會需求，能推動學校大量發卡。我們完全可以選擇它作為戰略突破口，讓學生平安短信平臺首先啟動建設。它投資不大，效益又好，學生平安短信平臺完全可以成為“校園一卡通”的開路先鋒。而“校園一卡通”項目實施后又將成為整個城市通卡項目的開路先鋒，實現城市通 卡的最終目標應用。 5.2 學生平安短信平臺可以獨立推廣 學生平安短信平臺能滿足社會需求，又是完全獨立的平臺，因此它可以在尚未開展一卡通業務的城市推廣，完全可以獨立地開拓一片市場。而它的推廣又必將反過來激發這些城市對“一卡通”建設的積極性。 6. 聯機考勤 POS機研制 6.1 RFA Module 600 非接觸 IC 卡讀寫模塊 RFA Module 600是高度集成化的微型嵌入式非接觸 IC 卡讀寫模塊，內含 ISO14443 TYPE A協議解釋器， T CL協議解釋器，并具有射頻驅動、接受功能。可以實現對 MiferLight、 11 MiferOne、 MiferPro雙界面 CPU卡以及 MiferPro X等卡片的讀寫。讀寫距離可達 10cm。 RFA Module 600模塊的電氣特性： 1. 工作電壓 5VDC 2. 電流 = 100mA 3. 串口 RS232 5V 或 RS485 4. 通訊速率 9600、 19200、 115200b/s 5. 射頻頻率 13.56MHz 6. 適用卡片： ISO/IEC 14443 TYPE A 7. 卡片操作距離 8K bit，符合建設部標準。 7. CDMA 1X無線數據傳輸設備的研制 7.1 CDMA 1X 直接購買韓國企業生產的 CDMA 1X無線數據模塊，再配接口電路、天線和電源即可成為“ CDMA 1X無線數據通”設備。 CDMA 1X模塊中應使用美國高通公司的 MSM5100芯片。 “ CDMA 1X無線數據通傳輸設備”主要技術要求： 12 1. 封裝 TCP/IP 協議； 2. 外接數據口有以太口和 16個 RS485端口； 3. 機卡分離采用聯通 Uim卡； 4. 峰值數據速率 153.6Kb/s，實現高速數據傳輸； 5. 標準的 AT 命令； 6. 電源為 +5V，平均電流 400mA； 7. 心跳線，斷鏈后能快速自動鏈接； 8. 工作溫度 30 55。 7.2 考勤 POS、 CDMA 1X 無線數據通傳輸設備和學校局域網的聯網 以 CDMA 1X無線數據傳輸設備為節點，設置 16個 RS485端口，各考勤 POS機分別接入這些端口，形成 POS信息進入 CDMA 1X無線數據的傳輸通道。 CDMA 1X無線數據傳輸設備同時設置一個以太 口，可以將各 POS機考勤信息送往學校考勤 PC 終端，學校短信終端要發送的短信息又可以通過這個以太口進入 CDMA 1X無線數據傳輸設備發送出去。 8“刷卡數據有線通”的研制 該裝置主要由話機 POS、市內電話網 PSTV 和刷卡數據集中接收 PC 三部分組成。需要研制的部分為話機 POS和數據集中接收 PC。 8.1 話機 POS 話機 POS是個獨立的小盒，并接在話機線端子上。它由高靈敏的數據感應專用電路組成，它具有微功耗的特性，因而可以使用電話線上的電流饋電。對有些話機，還可以將該電路安裝在話機主板上，使其更為簡潔，工作更加 可靠。 8.2 數據集中接收 PC 在中心端開通 60 路市話中繼線，并接進一臺高檔 PC，在 PC 的總線上插入數據接收專用板卡，注入一套應用軟件，便可集中實現全市家庭刷卡數據的接收、貯存、處理和轉發。 13 數據接收專用板卡由多塊大規模集成電路芯片構成，其成本很高。 PC 機操作系統可采用WINDOWS2000，數據庫采用 SQL Server2000。 由于采用 60 路市話中繼線，各家庭話機 POS 刷卡時，可以保持極高的接通率，讓刷卡數據通行無阻，實現短信即時報平安。 9. 短信高速處理分揀中心 9.1 結構安排 高速短信中心是學生平 安短信平臺的核心部位，它要處理大流量短信業務，又要將短信分揀開來，分別通向聯通、移動和小靈通三個短信網關。為此我們將它設計成三大模塊，即業務接口模塊、中央數據處理模塊和短信網關接入模塊。三模塊的主要功能和應用結構分別可用圖（七）和圖（八）來表示。 業務接口模塊 各種承載短信業務的接口（二次開發） 業務接入管理 統計分析 計費結算 系統管理 中央數據處理模塊 短信中央數據庫 信息安全管理 流量管理 路由管理 備份處理 網關接入模塊 聯通 SGIP短信網關接入