（通信与信息系统专业论文）基于j2ee技术的无线停车诱导服务信息系统的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着我国机动车保有量的持续增长，大城市停车难的问题日益凸现。停车 诱导系统是解决停车难、缓解城市交通拥挤、减少空气污染、帮助驾驶员迅速 找到停车泊位的有效途径。本文针对目前大城市停车难的现状，研究提出了大 城市停车诱导系统的体系结构及其设计方法，综合互联网与移动通信技术实现 了基于g s m 网络的短消息业务( s m s ) 和w a p 业务的无线应用系统的设计与 实现。 首先，本文探讨了课题的实际意义以及停车诱导系统的发展现状，并结合 城市路网结构及城市管理模式，提出了大城市停车诱导系统应采用分布与集中 相结合控制模式以及三层诱导管理方式，分析设计了系统的建设方案及其体系 结构。 所建立的大城市停车诱导服务信息系统主要由信息采集、信息处理控制、 信息传输和信息发布四部分组成，针对系统信息量大的特点，对所涉及的信息 进行详细分类管理，并对系统各模块进行了讨论分析。 其次，在研究g s m 网络中短消息业务的体系结构、短消息的协议分层以及 短消息发送接收的p d u 格式的基础上，设计开发了基于无线m o d e m 的短消 息业务应用系统，包括短消息发送接收功能、查询应用以及短消息定制等。 最后，在研究无线应用协议和w a p 系统构架的基础上，分析了w a p 的特 征和局限性，进而在j 2 e e 平台上，采用m v c 模式设计了w a p 应用服务系统， 构建一个具备初级功能的模拟环境。 关键词：智能交通系统( r r s ) ；w a p ：j 2 e e ；s m s i 停车诱导 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u i n gg r o w t ho fm o t o rv e h i c l e si no u rc o u n t r y , t h ep r o b l e mo f f i n d i n gap a r k i n gp l a c ei nt h eb i gc i t i e si sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ed i f f i c u l t ，n e p a r k i n gg u i d a n c es y s t e m ( p o s ) i sa l le f f e c t i v ew a y t os o l v et h ep r o b l e mo ff i n d i n g p a r k i n gp l a c e ，t oe a s et h ec r o w d e d 廿a f f i c ，t or e d u c et h ea i rp o l l u t i o na n dt oh e l pt h e d r i v e rf i n dp a r k i n gs p a c em o r eq u i c k l y a i m i n ga tt h ec u r r a n ts i t u a t i o no fh a r d p a r k i n gi nb i gc i t i e st h i st h e s i ss t u d i e da n di s s u e dt h es y s t e m a t i c a lc o n s t r u c t i o na n d i t sd e s i g n i n gm e t h o do ft h ep a r k i n gg u i d a n c es y s t e m ，c o m b i n i n gw i t ht h ei m e r n c t a n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yt h i st h e s i sd e s i g n e dt h ew i r e l e s sa p p l i c a t i o n s y s t e mb a s e d0 1 1t h es h o r tm e s s a g es e r v i c e ( s m s ) a n dw a ps e r v i c eo f g s mi n t e m e t a n dm a d ei tc o m et r u e f i r s t l y , t h i st h e s i sd i s c u s s e dt h ea r t i c l e sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dt h ec u r r e n t s i t u a t i o no f p g s c o n s i d e r i n gt h ec i t i e s s t r e e t sc o n s t r u c t i o na n di t sm a n a g e m e n ts t y l e i tp u tf o r w a r dt h a tw es h o u l da d o p tt h ec o n t r o lm o d ec o m b i n i n gd i s t r i b u t i o nw i t h i n t e g r a t i o na n d3 - l e v e lg u i d a n c es t y l ef o rp g si nb i gc i t i e s m e a n w h i l e ，i ta n a l y z e d a n dd e s i g n e dt h ec o n s t r u c 血gp r o g r a ma n ds y s t e m a t i c a ls 仃u c t u r e t h ep a r k i n gg u i d a n c es y s t e mc o n s i s t so f t h ei n f o r m a t i o nc o l l e c t i o ns u b s y s t e m ， t h ei n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n dc o n t r o l l i n gs u b s y s t e m ，t h ei n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n s u b s y s t e ma n dt h ei n f o r m a t i o nd i s t r i b u t i o ns u b s y s t e m a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r - i s t i c st h a tt h ep g sh a sl a r g ea m o u n to fi n f o r m a t i o n , t h ei n f o r m a t i o nc o n c e m e di nt h e p a r k i n gg u i d a n c es y s t e mi sc l a s s i f i e da n ds t u d i e dt h ef u n c t i o no f e v e r ys u b s y s t e m s e c o n d l y , o nt h eb a s eo fs t u d y i n gs y s t e mc o n s t r u c t i o no fs h o r tm e s s a g es e r v i c e i ng s m i n t e r a c t ，p r o t o c o ls t r a t i f i e so fs h o r tm e s s a g ea n ds e n d i n g r e c e i v i n gs h o r t m e s s a g ei nt h ef o r mo fp d u ，t h i st h e s i sd e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h ea p p l i c a t i o n s y s t e mo fs h o r tm e s s a g es e r v i c eb a s e do nt h ew i r e l e s sm o d e m w h i c hi n c l u d e st h e f u n c t i o no fs e n d i n g r e c e i v i n gs h o r tm e s s a g e , i n q u i r i n ga b o u ta p p l i c a t i o na sw e l ia s o r d e r i n gt h es h o r tm e s s a g ea n ds oo n f i n a l l y , o nt h eb a s eo fs t u d y i n gt h ew i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o la n dw a p i 蕾a m c w o r k ，t h i st h e s i sa n a l y z e dt h ec h a r a c t e r sa n dl i m i t so fw a p f u r t h e r m o r e ，o n 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 t h ej 2 e ep l a t f o r m , i td e s i g n e dt h ea p p l i c a t i o ns e r v i c es y s t e mo fw a pi nt h em o d eo f m v ca n dm a d eas i m u l a t i o ne n v i r o n m e n tw i t ha nd e m e n t a r yf u n c t i o n k e y w o r d s ：i t s ，w a p , j 2 e e ，s m s ，p a r k i n gg u i d a n c 宅 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 概述 第1 章绪论 进入新世纪以来，随着我国汽车工业的突飞猛进的发展和城市化进程的飞 速加快，城市机动车数量持续增长。自上世纪9 0 年代中期，国家汽车产业政策 颁布，与小汽车生产、流通相关的重大举措亦相继出台，“小汽车进入家庭”被 确定为国家扶持汽车工业发展的战略安排，国产汽车的生产开始转向小汽车， 小汽车的销售价格大幅度下降。小汽车拥有量逐年增加，且增速越来越快，平 均增长率达到1 6 8 ，小汽车产业的迅速发展，使我国大中城市机动化呈现不 可遏制的势头。近年来我国经济发达城市小汽车保有量年增长速度达到3 0 ， 尤其是私家车增速最快，城市私有汽车大量出现使城市道路交通日益增加，全 国各大城市特别是特大城市的停车问题已成为加重道路通行能力的负担和造成 交通拥堵的主要原因之一。据调查，路面交通量中有1 5 是因为寻找停车场或 停车位而形成的无效交通流，如果合理地理顺这部分交通流，城市交通状况可 得到有效改观。但与此同时，城市的停车设施建设却相对滞后，车辆的发展和 与之相配套的基础设施发展不协调的矛盾不断加剧，导致道路负荷日益加重， 交通拥挤、道路阻塞、交通事故现象越来越严重，由此而引起的社会经济损失、 环境污染等问题已成为不利于社会发展的消极因素。这些问题在城市区域表现 得尤其尖锐和突出，正越来越严重地困扰着城市居民的日常生活。因此，在不 可能大规模建设停车设施的情况下，提高停车场( 库) 的管理水平，充分发挥 停车场( 库) 的作用，提高其使用率和周转率，对于我国大城市的长远发展具 有积极深远的意义。 停车诱导服务信息系统( p a r k i n gg u i d a n c 圯s e r v i c ei n f o r m 撕o ns y s t e m ，简称 p g s i s ) 正是提高城市停车管理水平、解决城市停车难题的有效方法与途径。停 车诱导服务信息系统可以向出行者提供目的地车位停放情况、停车场( 库) 的 具体位置、车场( 库) 当前车位实时数据等信息，指引出行者选择合理的出行 方式、停车场( 库) 和通向车场( 库) 的路径，它也是智能交通系统( i n t e l l i g e n t t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ，简称i t s ) 的重要子系统之一，集成了诸多高新技术( 如 计算机网络技术、信息系统、定位技术、现代无线通信技术等) 。利用此系统可 以帮助驾驶员迅速找到目的地的最佳停车位置，如果有实时交通信息的支撑， 停车诱导服务信息系统就能够更有效地引导寻泊位车辆在路网中的运行，减少 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 寻泊位车辆在道路上的行驶时间，并虽终实现交通量在整个路网中的合理分配。 1 2 国内外研究现状及发展趋势 近年来，随着我国轿车进入家庭政策的实施，人们收入的增加以及汽车价 格的降低，私人购买汽车的数量越来越多，从而导致许多大城市停车难问题越 来越突出。目前停车场场地严重不足的问题和停车场利用不高的问题并存，一 方面造成停车场内车位闲置、资源浪费；另一方面驾驶员花费很长时间寻找停 车泊位，增加了道路交通负荷，严重影响了道路的动态交通。国内外调查数据 显示，路面车流中有1 2 1 5 左右是寻找停车场的车辆。因此，只有通过建设停 车诱导服务信息系统才能显著的改善这种状况。 北京 目前，北京已经开通的停车诱导系统主要有：王府舞停车诱导系统，西单 商业区停车诱导系统、新世界商业区停车诱导系统，其中，王府井停车诱导系 统于2 0 0 1 年1 2 月开通，该系统连通了1 4 个停车场，共3 0 0 0 个左右的停车位， 这也是中国第一套停车诱导系统，2 0 0 3 年1 月，数字王府井对这个项目做了二 期修改工程，修改的重点是数据传输方式和建立统一的平台；西单商业区停车 诱导系统于2 0 0 2 年7 也开通运行，它覆盖了七个停车场的6 0 0 多个停车位；新 世界商业区停车诱导系统于2 0 0 4 年1 2 月2 8 日开通运行，目前覆盖了三个停车 场的1 3 0 0 0 个左右的停车位。此外，中关村，朝阳c b d 等首都繁华地区正在筹 建智能停车诱导系统。 从停车诱导系统的运行效果来看，对于引导停车和缓解交通拥挤确实起到 了一定的作用：停车诱导系统通过电子显示引导牌提示实时停车信息，驾驶员 可预先选择有空位的停车场，减少了寻找停车空位的时间。经过实际应用阶段 的数据统计分析，可减少无效交通流，有效地降低了三个繁华商业区地交通拥 挤，减少了环境污染。 上海删 在上海，伴随着经济的迅速发展和机动车总量的快速增长，交通“行车难”， “停车难”现象日益成为制约地区经济发展的“瓶颈”。上海市停车难的突破口 是采用“停车诱导示范系统”，选择以停车问题最为突出的，影响面极大的中央 商务区( c b d ) 为主范围，东至黄浦江、西至西藏中路、北至苏州河、南至延 安东路，共1 8 个停车场，3 8 0 0 多个车位。该系统共分为三级诱导；一、大型引 导屏( 区域) ，在区域周边主干道上设置动态停车标志，提供停车场位置，动态 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 车位，行车方向及道路通行状况等详细信息；二、中型引导屏( 主要路口) ，在 停车场周边1 - 4 个路口处，提示停车场的动态空车位及方位的信息；三、小型 引导屏，一在每个停车场的入口处设置动态“空”或“满”状态的停车信息。 据初步统计，加入系统的停车场泊位利用率平均上升1 5 ，部分停车场的 泊位利用率更是翻了几番，不仅有效地改善了该地区的停车难，停车位利用率 和占路泊车状况，也对缓解交通拥堵起到了积极作用。停车诱导系统上海地 方标准2 0 0 4 年1 月已正式实施，已投入使用的“停车诱导指示牌”正在全线改 版。上海将在全市范围内建设停车诱导系统，并最终建成一个统一的停车场数 据采集处理发布平台，市民可以通过网络或电话查询停车场( 库) 的车位情况， 并提前预约车位，计划7 年内建成国际先进水平的智能化静态交通信息系统。 广州 随着广州汽车数量的不断增加，停车位越来越紧张，在繁华的商业区，停 车已成为老大难问题，汽车泊位的供需矛盾将会更加突出。此外，由于停车场 分布不均，老城区停车难问题尤为突出。往往一些主要道路旁边的车场爆满， 而稍微隐蔽的车场却鲜为人知而空空荡荡，造成许多驾车者只能四处兜圈或者 路边违章停靠，容易产生交通阻塞，交通事故，并加重了环境污染。 “广州停车诱导系统”为驾车者导航，使停车变得轻而易举。该系统将在 繁忙路段率先推出，在主要路段设立多个电子显示牌，滚动发布周边停车场的 空位信息。这样就可以合理安排停车，减少驾驶员寻找停车泊位的时间消耗， 并且能减少市中心为停车丽附加的交通量，降低车辆行使所引起的尾气排放、 噪声等，保护了环境。还将设立公共查询系统，在车上能动态地显示附近停车 场地停放情况。该系统主要开展的工作主要有：围绕广州城市综合交通信息中 心的建设，开展路侧停车系统中关键技术的研究；研究广州市路侧停车信息的 管理和发布；该系统充分运用当代先进的通信和计算机技术等，并结合广州市 道路交通管理的实际情况，完成了路侧停车信息的管理。 其它大中城市 沈阳北方图书城停车场在2 0 0 3 年1 1 月1 0 日正式启用，这套停车诱导系统 的启用为驾驶员提供了准确，有效地停车信息，能引导其安全，快速停车，避 免了乱停放等违章行为的发生。设在路边的大型停车诱导显示屏清晰的显示处 停车场内的车位总数和空余车位的数量，根据显示，欲停车的司机可以清楚地 知道该停车场相关信息。停车场管理者认为自从建立停车诱导系统后，停车场 非常好管理，停车场也不见了以往地混乱情况。有了引导标志，驾驶员就不会 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 乱停放车辆，为停车场门前道路交通地畅通起到了有效的疏导作用。该系统是 沈阳市停车诱导系统地先期工程，今后还将不断扩大其建设规模，在市区内一 些大型繁华地区逐步建设，使这些地区地停车场统一划进停车诱导系统中来。 提高这些地区停车场地利用率，有效改善其交通环境，保证繁华地区地交通环 境畅通。 在世界范围内的i t s 研究形成了美日欧三足鼎立的局面，同样地在智能停 车诱导系统的研发方面，这些西方国家也走在世界前列，目前已有很多地方投 入运营，他们在研发与实际运营中积累起来的经验教训值得我们学习与借鉴。 美国“” 美国在6 0 年代就通过对6 7 个城市的停车调查研究，发现百万以上人口的 城市停车需求是5 0 一1 0 0 万人口城市的1 。8 倍，是2 5 5 0 万人口城市的2 2 倍， 是1 俨- 2 5 万人口城市的5 8 7 倍。为了解决停车问题，美国狠抓了车主自各车位 这项措施，自备车位水平高达1 0 0 ，路边停车仅占1 6 。在对停车设施的管理 方面，美国特别重视先进的停车诱导服务信息系统理论和技术的研发。明尼苏 达州的圣保罗市( s a i n t p a u l ) 从1 9 9 6 年2 月开始建立先进的停车诱导服务信息 系统，这是美国联邦公路局的实验项目，被称为明尼苏达诱导之星( m i n n e s o t a g u i d e s t a r ) 。该项目是美国首次建立“实时动态停车诱导服务信息系统” ( r e a l t i m ed y n a m i cp a r k i n gg u i d a n c es e r v i c ei n f o r m a t i o ns y s t e mf o rt h ef i r s t t i m ei n t h e u n i t e ds t a t e s ) ，先进的停车诱导服务信息系统利用全美国统一的可变 电子标志牌为驾驶员提供不同的动态停车诱导服务信息，包括停车场位置、停 车库位置、路边停车位置、驾驶员预先选择的停车泊位以及最佳行驶路线等信 息。利用这些信息，引导驾驶员避开拥挤并快速找到较为理想的停车泊位。明 尼苏达州圣保罗市的先进停车诱导服务信息系统主要由3 部分组成：停车设施、 中央计算机和逶信设备、动态电子和静态的停车显示牌。该试验系统管理7 个 停车库和3 个停车场，共计5 0 0 0 多个停车位，使用3 8 个动态电子停车标志牌 和4 6 个静态停车引导显示牌。到目前为止，该系统运行效果良好。 日本m 1 日本称停车诱导服务信息系统为停车场向导系统，是指在所考虑区域内， 为进入的汽车提供停车场的位置、满空信息、一般路径等与停车场相关的向导 信息的系统。日本的东京、广岛等许多城市建立了停车场诱导系统，其中东京 从1 9 9 4 年到1 9 9 8 年的4 年问每年新建设大约有1 8 , 3 0 0 个停车位的停车场，广 岛于1 9 9 4 年3 月建成了地下停车场网络系统，它是将4 个地下停车库通过9 1 4 m 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 的地下道连接，共计约1 2 0 0 个停车位的系统，该系统因地下道连接，能够在一 定程度上缓解地面交通阻塞，若一某停车库已满，可以诱导到其它的相互连接 的停车库，具有能够提供选择停车库的功能，可以根据进入地下车辆的实时显 示，控制允许进入的车辆台数。建成停车场后的东京，这几年路上停车车辆有 所减少，但是瞬间停车数目也还很多，其中有绝大部分属违章停放车辆，单纯 的靠增加停车场数目，还不足以解决停车难的问题，所以必须建立停车诱导服 务系统，加强对停车场的智能化管理。现在，日本在重视停车场硬件设施建设 的同时，越来越重视停车场的智能化建设，从而实现二者的相互促进。0 m r o n 作为停车系统的先驱企业。从昭和4 3 年开发停车场系统机，到现在应社会和顾 客的需求己纳入到很多停车场系统，o m r o n 发挥其经验，以停车券发行机、 自动精算收费机、轿车电门、费用计算机、事前精算机、车号读取装置等基本 机器为内核，又加进新技术设想开发数据管理装置、停车控制设备等更多的满 足顾客的需求的停车场系统装置，构造新的停车场系统。有了这些设备也为停 车诱导服务系统的实施提供了先决条件。 欧洲1 8 1 1 们 在欧洲各国中德国的停车诱导服务系统应用已经较为普遍。德国的a a c h e n 市是世界上最早( 2 0 世纪7 0 年代) 建立停车管理系统一停车引导信息系统 ( p a r k i n gg u i d a n c ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称p g i 3 的城市。随后，停车管理系统逐 渐在全世界引起人们的注意和研究。1 0 年后美国第一个停车引导系统才投入使 用。现在，德国已有3 0 多个城市拥有自己的停车管理系统，其中一半是9 0 年 代安装使用的。英国则已有2 0 多个城市使用停车管理系统。其理论方面以动态 路径诱导为基础，在实施技术方面采用了电子控制的可变信息板，引导车辆避 开拥挤和快速到达停车场地，同时大大减少车辆寻找停车场空位的时间。 纵观西方发达国家的停车诱导系统可以看出，国外停车诱导系统发展主要 表现以下特点： ( 1 ) 作为城市智能交通系统的一部分，与其它智能交通系统( 如交通信息 采系统、交通控制系统等) 紧密融合，充分发挥智能交通系统的整体效应： ( 2 ) 诱导面积大，包括停车场多，覆盖诱导区域的大部分公共停车泊位： ( 3 ) 信息采集点多、发布方式齐全： ( 4 ) 配套措施齐全，如高效的停车管理系统和停车换乘设施。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 3 课题研究的目的和意义 我国经济正处于高速增长时期，城市化进程和车辆的急剧增加给城市交通 带来了巨大的压力，停车难现象日益严重，大城市停车诱导服务系统是解决停 车难的有效途径。目前，一方面大城市停车诱导服务系统建设还没有一个较完 善的结构体系，现有的一些功能上还存在不足。诱导效果不太理想。通过对国 内外的资料分析，发现国内外绝大多数的停车诱导服务系统建设仅仅局限于城 市中的某个或几个区域，尤其是在我国，这种现象普遍存在，在城市中没有形 成诱导合力，也就是说没有充分发挥停车诱导服务的作用；另一方面，在建设 城市停车诱导服务系统的过程中，目前国际上尚没有统一的标准，这势必造成 建设中各个系统采用的标准不统一，不利于系统的信息共享和推广使用。 鉴于此，本课题拟在研究分析大城市诱导系统现状的基础上，建立大城市 无线停车诱导服务系统的体系结构，完善系统的功能。通过信息化、智能化、 网络化管理，提高停车泊位的利用率，促使停车场利用均衡化，缓解道路压力， 综合预防和减少交通事故和案件，减少汽车尾气排放，降低环境污染，缩短寻 找停车泊位所需的时问，为城市交通信息管理部门提供实时数据以进行分析， 同时也可为其它交通相关系统的决策提供准确的基础数据和信息，以及为将来 大城市无线停车诱导服务系统建设提供理论指导，从而提高城市停车管理水平 和停车诱导服务系统的诱导能力。 1 4 论文主要完成的工作 ( 1 ) 针对大城市机动车发展、停车设施状况、停车管理状况等方面因素， 综合分析大城市诱导服务系统建设的必要性和可行性； ( 2 ) 从控制模式、管理层次方面进行分析。研究提出大城市停车诱导服务 系统的结构体系，并分析构成系统的各个子系统功能； ( 3 ) 分析讨论了信息模块的设计和信息发布控制策略； ( 4 ) 对短消息协议和系统架构进行分析和研究，分析无线调制解调器 f t 3 8 m 的功能结构以及基于t c 3 5 i 的短消息编码机制，设计了短消息业务应用 系统； ( 5 ) 研制开发一套基于w a p 协议的，并在w a p 应用框架上引入j 2 e e 技 术，把移动通信技术的优势融合到传统城市交通应用中，构建一个具备初级功 能的无线停车诱导服务系统模拟环境。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章相关技术介绍 设计w a p 业务应用系统，需要研究其系统构架，并分析无线应用协议，还 要分析w a p 的工作原理和体系结构，在清楚了w a p 开发与w e b 开发的不同之 后，才能更好地进行系统开发。在开发之前，还有一项工作要做，那就是选择 开发平台。鉴于j 2 e e 的优越性，我们选用它作为平台进行开发。 2 1w a p 概述 无线应用协议( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ，w a p ) 是一种无线应用程序的 编程模型，它第一次定义了一个开放的标准结构和用来实现无线i n t c a n e t 访问的 协议。w a p 定义了一套软硬件的接口，实现了这些接口的移动设备和网站服务 器可以使人们像使用p c 机一样。使用移动电话收发电子邮件甚至浏览i n t e r a c t 。 实质上，w a p 是种通信协议，它提供了一种应用开发和运行环境，支持当前 最流行的嵌入式操作系统p a l mo s 、e p o c 、w i n d o w sc e 、f l e x o 等。 w a p 可以支持目前使用的绝大多数无线设备，包括移动电话、f l e x 寻呼 机、双向无线电通信设备等等。这些设备相对于台式个人计算机而言，c p u 功 能弱，内存小，无线环境下电力供应受限，显示屏较小，输入功能有限。在传 输网络上，w a j p 也可以支持目前的各种移动网络，如g s m 、c d m a 、p h s 等等，它还可以支持未来的第三代移动通信系统。但相对使用i n t e r n e t 的有线 网络带宽，无线网络的带宽资源永远是有限的。 考虑到以上的限制和不利因素，w a p 充分借鉴了i n t e m e t 的思想，并加以 一定的修改和简化。这就是，应用程序和网络内容采用标准的数据格式表示， 使用与在p c 机上使用的浏览嚣软件相类似的微浏览器，应用标准的通信模式进 行上网浏览。w a p 标准下的移动终端均配备了一个微浏览器，该浏览器采用了 一种类似于卡片组的工作方式。用户可以通过卡片组来浏览移动网络运营商提 供的各项w e b 业务。工作时，移动终端用户首先选择一项业务，该业务会将卡 片组下载到移动终端，然后用户就可以在卡片之间往返浏览，并可进行选排或 输入信息，以及执行所选择的工作等。而且，浏览到的信息可以高速缓存，以 便供以后使用，卡片组也可以高速缓存并可做成书签以备快速检索之用。该浏 览器同时还对电子名片、日历事件、在线地址簿和其他类型内容的格式提供了 相应支持。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 1 1w a p 的工作原理 w a p 系统包括w a p 网关、w a p 内容服务器和w a p 手机( 见图2 - 1 ) 。其 中w a p 网关起着协议的翻译和转换作用，是联系无线通信网络与万维网的桥 梁。网关与服务器之间通过h t r p 协议进行通信，这就意味着服务的提供者几 乎可以不改变信息的内容，只要增加网点设备就可以向移动用户提供信息服务。 w a p 内容服务器存储着大量的信息，供w a p 手机用户访问、查询、浏览。 图2 - iw a p 应用物理结构圈 w a p 协议的一些基本内容都是i n t e r n e t 协议和内容的翻版，w a p 协议使用 的协议栈的分层结构和计算机网络的协议分层模型非常类似。w a p 客户应用发 出请求服务的动作也很类似于w e b 应用中的u r l 请求的概念，只是中间多了 一个w a p 网关的转换过程。因为w a p 请求是需要通过w a p 网关进行路由传 送的，网关是w a p 网络结构中的一个非常关键的部分。它起着中问转接的作用， 一方面它可以连接客户端移动设备使用的无线网络( g s m 、c d m a 、g p r s 等) ， 另一方面它本身也是放置在计算机网络中的，可以连接i n t e r n e t 网络。用户键入 他要访问的w a p 内容服务器的u r l 后，信号经过无线网络，以w a p 协议方式 发送请求至w a p 网关，然后经过“翻译”。再以h t t p 协议方式与w a p 内容服 务器交互，最后w a p 网关将返回的内容压缩、处理成b i n a r y 流返回到客户的 w a p 手机孱幕上。w a p 手枧内含w a p 徽浏览器，徽浏览器负责解释w m l 和 w m ls c r 口t ，用户看到请求的u 也页面的内容。w a p 的应用结构类似因特 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 网结构，典型的w a p 应用系统定义了三类实体： ( 1 ) 具有w a p 用户代理功能的移动终端 典型的终端如w a p 手机，它相当于因特网中的p c 机。在它的显示屏上运 行有微浏览器，用户可以采用简单的选择键实现w a p 服务请求，并以无线方式 发送和接收所需的信息。w a p 移动终端使用无线标记语言( w m l ) 显示各种 文字图像数据，微浏览器负责解释w m l 和w m i , s c r i p t 。微浏览器类似于标准 的w e b 浏览器，专为手机设计，其生成的代码紧凑、高效，并能提供灵活、强 大的用户界面。 ( 2 ) w a p 网关什理 它实现w a p 协议栈( w s p 、w t p 、w 1 1 j 和w d p ) 与i n t e r n e t 协议栈( h ，r t p 和t c p ，口) 之间的转换。w a p 代理把w a p 请求翻译成为w w w 请求，同时也 将w e b 服务器的响应翻译成压缩的二进制w m l 格式数据，以便移动终端的理 解。信息内容编解码器把w a p 数据压缩编码，以减少网络数据流量，最大限度 地利用无线网络缓慢的数据传输速率。同时，w a p 还采用了错误校正技术，确 保网络浏览和数据传输过程不会因无线信道质量的变化而受到严重影响。 ( 3 ) 源数据服务器 服务器中存有用w m l 和w m ls c r i p t 编写的w a p 应用，w a p 移动终端需 要下载这些应用，在不需要时卸除。 2 1 2w a p 的体系结构 w a p 定义了一个分层的体系结构，为移动通信设备上的应用开发提供了一 个可扩展、可延伸的支撑环境，w a p 协议栈的层次结构如图2 2 所示。w a p 充 分借鉴了i n t e m e t 协议栈的设计思想，并加以修改和简化，使之有效应用于无线 通信环境。应当区分的是，i n t e r n e t 的协议栈基于t c p i p 参考模型；而w a p 从 一开始就把开放性和互连性放在首位，并采用了o s i 参考模型，每一层协议或 其它服务和应用程序可与它下一层协议直接对话。通过精心设置的一系列接口， 外围服务和应用程序可以利用w a p 体系提供的各种功能，包括直接使用会话 层、交易层、安全层、传输层等嘲。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 图2 - 2w a p 协议栈的层次结构 在w a p 的协议栈中包含有以下的协议： ( 1 ) w i r e l e s s a p p l i c a t i o n e n v i r o n m e m ( w a e ) 无线应用环境： w a e 是基于移动技术与w w w 结合基础之上的应用环境，目的是为营运 商、服务提供商的服务和应用程序建立一个交互操作环境，使他们可以灵活地 接入不同平台。 ( 2 ) w i r e l e s ss e s s i o np r o t o e o l ( w s p ) 无线会话协议 w s p 向w a _ p 应用层提供两个会话服务的统一接口，一个是在传输层协议 w t p 之上的面向连接的服务，另一个是在安全或非安全数据报服务( w d p ) 之 上的非连接服务。w s p 系列协议针对低功率、长等待时间的网络数据载体进行 了优化，它现在由浏览应用的服务组成( w s p b r o w s i n g ) ，w s p b 允许使用w a p p r o x y 连接w s p b 的客户端和标准的h r r p 服务器。 ( 3 ) w i r e l e s st r a n s a c t i o np r o t o c o l f 丌p ) 无线处理协议 w 1 1 p 运行于数据服务之上，提供了一个适用于”轻体”客户( 移动终端) 的 面向传输的轻型协议。w t p 可有效地运行于安全或非安全的无线数据网络。 ( 4 ) w i r e l e s st r a n s p o r tl a y e rs e e u r i t y ( w t l s ) 无线传输层安全 w t l s 是基于工业标准t l s ( 以前称为s s l ) 上的安全协议，同样针对移 动通信使用的窄频信道进行了优化，它应与w a p 传输协议同时使用。应用程序 可视自己的安全要求和网络特点，选择启用或不启用w t l s 功能。 ( 5 ) w i r e l e s sd a t a g r a mp r o t o c o l ( w d p ) w d p 是w a p 体系的传输层协 议。 w d p 可运行于各种网络的数据载体。作为一种通用的传输协议，它将传输 端口根据底层数据载体进行改造，从而为w a p 体系中的上层协议提供统一的接 口，使会话层、应用层独立于底层的无线网络。如能保持传输层接口和基本功 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 能的一致性，就可通过中介网关使得广泛的交互操作得以实现。 ( 6 ) b 勘姒( 数据载体) ： w a p 协议在设计时的目的是使它可独立运作于各种不同的数据载体之上， 如s m s ( 短消息、c s d 、封包数据等) 。由于数据载体因承载量、容错率和延迟 不同而有不同的质量，w a p 协议就需要补偿或容忍这些特点。w d p 集中处理 体系中其它层次协议与数据载体的交流，除现在已以可以支持的数据类型外， 随着新的数据服务在移动市场出现，它也会不断发展以支持更多的数据类型。 ( 7 ) 其他服务和应用： 通过一系列精心设置的接口，w a p 协议还可以支持其他服务和应用程序使 用w a p 提供的功能。外围应用程序可直接切入会话层、交易层、安全层和传输 层，虽然这类有价值的应用未在w a p 标准中界定。w a p 协议可用来开发如电 子邮件、日历、电话号码本、手写板、电子商务和黄页、白页等各类服务等。 ( 8 )w i r e l e s st e l e p h o n y a p p u c a t i o n ( w t a ) w a p 标准也定义了一个名为w t a 的协议，它是一个面向通讯的技术，使 w a p 能够融合电信网络中先进服务，比如智能网络( i n t e l l i g e n tn e t w o r k s ) 。在 融合基于浏览器的w a p 用户界面，w t a 能够不用修改终端就直接享受基于智 能网络的服务。 2 ，1 3w a p 的局限性 目前w a p 仍受到一定的制约，本节主要是分析针对w a p 的特征而出现的 种种局限性。 ( 1 ) 移动终端显示界面与内存 移动电话的显示屏比较小，内存也有限，因此在使用时需要下载w a p 应用 程序，用完后或暂时不用时再把程序删除。 ( 2 ) 通信带宽 无线数据网络和有线网络相比，具有更小心严格的通信环境，提供的范围 和活动也受到些基本限制，比如：带宽较低、隐蔽性较高、可预测性较低等。 其次，随着带宽的增加，手机能量消耗也会增加，这样就便移动通信器件中有 限的电池寿命负荷加重。因此，即使无线网络提高释放高带宽的能力，手机可 获得的能量也会使数据通过元件的有效性受到影响。一个无线数据协议必须克 服这些网络限制，才能使用户获得满意的使用效果。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 2 2j 2 e e 技术 鉴于j 2 e e 的优越性，整个系统的开发以j 2 e e 作为平台，结合w a p 自身 的特点在w a p 应用框架上引用j 2 e e 技术，充分利用j 2 e e 灵活、跨平台的优 点，搭建一个无线停车诱导服务信息系统模拟环境。 2 2 1j 2 e e 简介 1 2 e e ( j a v a2p l a t f o r m ，e n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是s u n 公司定义的一个开发分布 式企业级应用的规范。它提供了一个多层次的分布式应用模型和一系列开发技 术规范。多层次分布式应用模型是指根据功能把应用逻辑分成多个层次，每个 层次支持相应的服务器和组件，组件在分布式服务器的组件容器中运行( 如 s e r v l e t 组件在s e r v l e t 容器上运行，e j b 组件在e j b 容器上运行) ，容器间通过 相关的协议进行通讯，实现组件间的相互调用。遵从这个规范的开发者将得到 行业的广泛支持，使企业级应用的开发变得简单、快速。 j 2 e e 是一个标准，而不是一个现成的产品，j 2 e e 应用服务器是j 2 e e 企业 级应用的部署平台。由于他们都遵循了j 2 e e 规范。因此，使用j 2 e e 技术开发 的企业级应用可以部署在各种2 e e 应用服务器上。j 2 e e 容器包括：w e b 容器、 e j b 容器、a p p l e t 容器和a p p l i c a t i o nc l i e n t 容器。通过这四个容器，j 2 e e 能够 灵活地实现前面描述的企业级应用的构架。 2 2 2j 2 e e 应用程序的结构 j 2 e e 是被设计为顾客，雇员，供应商，合作者提供企业级服务，这样的应 用程序天生具有复杂性，他们要访问各种类型的数据并分发于大量的客户端。 为了更好的控制，管理这些应用程序，支持各种各样用户的商业功能要在中间 层引入，中间层描述了一个被企业的信息技术部门紧紧控制的环境。j 2 e e 应用 程序依靠于e i s 层来存储企业的商业数据。这些数据和用来管理它的系统是企 业中的核心。 最初，双层结构( c l i e n t s e r v e r ) 应用程序模型许诺将提高伸缩性与更广阔的功 能，但不幸的是，直接向用户提供e i s 服务的复杂性和再每台用户计算机上安装 和维护商业逻辑所引起的管理上的问题成了很大的限制。而这些再双层结构中 的限制在三层结构中己不存在了。如今要求既开发服务的商业功能，还要开发 访问数据库和其他资源的代码，这是很复杂的，因为每一种多层结构的服务器 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 都有它自己的应用模型，因此组建一直富有经验的开发队伍将是困难的。另外， 随着服务规模的扩大，为了降低开支和加快响应速度，也要经常对其基层代码 进行修改。j 2 e e 应用模型定义了一种建筑模型来让多层应用程序实现服务，并 消除了以上的问题，提供了可伸缩的，易访问的，易于管理的方法。 j 2 e e 应用模型把实现多层结构服务的工作划分为二部分：开发者实现商业 和表达逻辑，以及由j 2 e e 平台提供的标准的系统服务。开发者可以依赖予这个 平台为开发中间层服务中遇到的系统级硬件问题提供解决方案j 2 e e 应用模型 为中间层应用程序提供了编译一次，任意运行的特点，这种标准模型最小化了 培训开发人员的费用。j 2 e e 应用程序模型通过在建立多层应用程序中最小化其 复杂程度，围简化和加速应用程序的开发迈出了重要的一步。 j 2 e e 应用程序结构如图2 3 所示： 图2 - 3j 2 e e 应用程序结构图 运行在客户端机器上的客户层组件化l i e n tt i e r ) 。 运行在佗e e 服务器上的中间层( m i d d l et i e r ) ，包括：w e b 层组件( w e bt i e r ) 和业务逻辑层组件( b u s i n e s st i e r ) 。 运行在e i s 服务器上的企业信息系统( e m e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y