基于Windows Mobile的無線通信系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1  引言
    根據(jù)江陰蘇南港集裝箱碼頭的發(fā)展形勢(shì)、理貨業(yè)務(wù)的發(fā)展需求以及碼頭集裝箱吞吐量的不斷增長(zhǎng)的情況，通過對(duì)蘇南港口的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行深入調(diào)查，利用GPRS無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，結(jié)合碼頭的應(yīng)用現(xiàn)狀和今后的業(yè)務(wù)發(fā)展的需求所進(jìn)行的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使用了智能手機(jī)，并結(jié)合基于Windows Mobile 操作系統(tǒng)的J2ME語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的客戶端。
2  整體設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)組網(wǎng)方案
    現(xiàn)在非常成熟的GPRS網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸速率可高達(dá)171. 2 Kb/ s，現(xiàn)已成熟的EGPRS的速率約是GPRS的三倍，它能使影像和移動(dòng)多媒體應(yīng)用的數(shù)據(jù)速率達(dá)到473Kbps，完全滿足碼頭的數(shù)據(jù)傳輸速度，并且它具有組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展容易、運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1  系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

    對(duì)本系統(tǒng)來說，采用GPRS技術(shù)適用于碼頭作業(yè)中連續(xù)的、突發(fā)性的和頻繁的數(shù)據(jù)傳輸，能滿足手持移動(dòng)終端眾多時(shí)系統(tǒng)對(duì)突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行處理的要求。因此，本設(shè)計(jì)中，各監(jiān)控點(diǎn)使用了GPRS透明數(shù)據(jù)傳輸終端，通過移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連，并采用APN接入點(diǎn)方式。各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)使用移動(dòng)通信公司統(tǒng)一的STK卡，同時(shí)監(jiān)控中心對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行登記，保存相關(guān)資料以便識(shí)別和維護(hù)處理。各信息采集點(diǎn)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持24小時(shí)實(shí)時(shí)在線，實(shí)現(xiàn)信息點(diǎn)24小時(shí)傳送采集的信息數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2.2  系統(tǒng)總體工作原理
    港口裝卸生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息自動(dòng)傳輸系統(tǒng)的基本技術(shù)是無線終端，它是一種集無線通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能于一體的新型通信系統(tǒng)。無線終端的應(yīng)用圍繞港口基本作業(yè)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、計(jì)劃執(zhí)行，是數(shù)據(jù)庫(kù)的信息源頭。管理人員通過中央控制臺(tái)的電腦屏幕直接監(jiān)控指揮集裝箱裝卸作業(yè)，集卡和機(jī)械司機(jī)、碼頭裝卸作業(yè)人員通過手持或車載無線終端同中央控制臺(tái)聯(lián)系，實(shí)時(shí)傳遞集裝箱的裝卸信息，管理人員在中央控制臺(tái)可以及時(shí)掌握整個(gè)碼頭集裝箱的運(yùn)作情況。
2.3  系統(tǒng)的通信流程

圖2  服務(wù)器與手持終端通信
    系統(tǒng)采用的是客戶/服務(wù)器通信模式（C/S），服務(wù)器端利用ServerSocket創(chuàng)建偵聽特定端口的Socket，為了實(shí)現(xiàn)通信，服務(wù)器端要開啟偵聽服務(wù)、發(fā)送和接收服務(wù)。在終端設(shè)定了客戶端的套接字（socket），并將其目的地址連接到服務(wù)器所在的IP地址與相應(yīng)的端口，當(dāng)終端人員登錄時(shí)，啟動(dòng)此socket，搜尋并連接到服務(wù)器，如果成功，則會(huì)正確進(jìn)入下一步。圖2表明了服務(wù)器和智能手機(jī)終端利用ServerSocket和Socket來通信的過程。
3  技術(shù)路線
3.1  Windows Mobile系統(tǒng)特性
    運(yùn)用在智能手機(jī)上的操作系統(tǒng)主要有四種：Symbian 、Linux OS 、Windows Mobile、Windows CE。相比較而言，Windows Mobile更加適用于智能手機(jī)：
    首先從產(chǎn)品開發(fā)的角度來講，Windows Mobile更適合在智能手機(jī)上運(yùn)行，并且正在以前所未有的速度普及開來。[!--empirenews.page--]
    其次，由于沿用了微軟Windows操作系統(tǒng)的界面，界面和操作都和電腦上的Windows十分接近，對(duì)于使用者來說十分熟悉又上手。
    第三，針對(duì)中國(guó)用戶而言，中文操作系統(tǒng)已經(jīng)比較成熟。目前，多普達(dá)、摩托羅拉、三星等都已經(jīng)生產(chǎn)了針對(duì)該系統(tǒng)的智能手機(jī)，并且從市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)來看，基于Windows Mobile操作系統(tǒng)的智能手機(jī)將是主流。
    因此，在本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，智能手機(jī)終端采用了Windows Mobile操作系統(tǒng)。
3.2  Java在Windows Mobile中的應(yīng)用
    Java語(yǔ)言分為三個(gè)版本：J2SE，J2EE，J2ME。其中J2ME版本是適用于智能無線設(shè)備和小型計(jì)算設(shè)備的J2SE的簡(jiǎn)化版，它能夠適應(yīng)這些設(shè)備微型、移動(dòng)和無線的特點(diǎn)。
    對(duì)于安裝了Windows Mobile操作系統(tǒng)的智能手機(jī)來說，根據(jù)不同品牌、不同型號(hào)的智能手機(jī)來看，在運(yùn)行Java程序上也有所不同。對(duì)于不直接支持Java的智能手機(jī)來說，就需要借助第三方的Java虛擬機(jī)來運(yùn)行程序，常見的Java虛擬機(jī)有JMM和DMIDP2等。而對(duì)于支持Java擴(kuò)展的智能手機(jī)來說，只要將編寫好的J2ME程序打包后，就能在手機(jī)上運(yùn)行。本設(shè)計(jì)選擇的智能手機(jī)是多普達(dá)S1，它本身是支持Java的，因此不需要另外尋找Java虛擬機(jī)來運(yùn)行J2ME程序，只需要下載一個(gè)RESCO資源管理器，然后將要運(yùn)行的程序?qū)?yīng)的工程（包括jad文件）進(jìn)行打包，下載至智能手機(jī)中。最后打開RESCO資源管理器，找到所要運(yùn)行的Java程序，點(diǎn)擊其中的jar文件就可以運(yùn)行了。
4  系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)
4.1  服務(wù)器端程序的實(shí)現(xiàn)
    由于服務(wù)器端需要接受和處理的數(shù)據(jù)量較大，并且是運(yùn)行在計(jì)算機(jī)上的，所以，服務(wù)器端的程序是用J2EE編寫的。
    智能手機(jī)是通過設(shè)置專線APN來連接服務(wù)器的，服務(wù)器通過繼承Thread類創(chuàng)建線程ServerImpl實(shí)現(xiàn)其功能，并通過生成固定端口的服務(wù)器Socket來接收終端的請(qǐng)求，實(shí)時(shí)偵聽，對(duì)來自于終端的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，完成任務(wù)后，用close()關(guān)閉套接字，最后關(guān)閉服務(wù)器退出。
    服務(wù)器的初始化程序?yàn)椋?nbsp;        
private  void initServer(){
try{
receiveMessages=new Vector()；
//創(chuàng)建存放接收消息數(shù)組對(duì)象
sendMessages=new Vector()；
//創(chuàng)建存放發(fā)送消息數(shù)組對(duì)象
sender=new SendImpl()； //生成SendImpl類的對(duì)象
receiver=new ReceiveImpl()；
//生成ReceiveImpl類的對(duì)象
listener=new ListenImpl()；                            
  clients=new Vector()；
serverSocket=new ServerSocket（8000）；  
//生成服務(wù)器端口
listener.setListenSocket（clients）；
//實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端的偵聽
listener.setServerSocket（serverSocket）；
//設(shè)置服務(wù)器套接字
sender.setSockets（clients）；                              
receiver.setSockets（clients）；
sender.setMessages（sendMessages）；
receiver.setMessages（receiveMessages）；
//設(shè)置消息對(duì)象
}catch（BindException b）{                                
     System.out.println（"Server 已經(jīng)啟動(dòng)"）；
         System.exit（0）；//結(jié)束程序
     }
}      
4.2  客戶端的程序?qū)崿F(xiàn)
    在創(chuàng)建J2ME程序之前，首先要對(duì)J2ME進(jìn)行配置。針對(duì)智能手機(jī)的特點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)選擇的是CLDC（連接有限設(shè)備）和MIDP1.0的配置。
4.2.1 連接程序的實(shí)現(xiàn)
    程序的主題部分中，與服務(wù)器的連接過程是關(guān)鍵。程序代碼如下：
private boolean connect() {
try {
System.out.println（"連接到服務(wù)器"）；
connect=（SocketConnection）Connector.open（"socket：//localhost：8000"）；
//與服務(wù)器建立連接
 System.out.println（"此終端的地址為："+adrthis）；
      in = connect.openInputStream()；
//輸入數(shù)據(jù)
      out = connect.openOutputStream()；
//輸出數(shù)據(jù)
      return true；
     } catch （Exception e） { 
//拋出異常[!--empirenews.page--]
          e.printStackTrace()；
           System.out.println（"不能連接到服務(wù)器"）；
        return false；
     }
}
4.2.2 界面程序的實(shí)現(xiàn)
    為MIDlet所做的用戶界面設(shè)計(jì)取決于小型計(jì)算設(shè)備的限制。豐富的用戶界面含有各類用戶界面元素，具有最小用戶界面的設(shè)備則擁有這些元素的一個(gè)子集，具體由該設(shè)備使用的profile決定。例如主頁(yè)面的程序主要用到的就是List，它是若干條選項(xiàng)的列表，用戶可以從中選擇一項(xiàng)。此外，對(duì)于程序中事件的應(yīng)用程序，還要建立監(jiān)聽。這里用Command對(duì)象來為用戶提供一組選項(xiàng)供選擇，并且在每個(gè)屏幕必須有一個(gè)CommandListener監(jiān)視用忽在屏幕上的操作事件。具體程序代碼如下：
public MainGPRS() {
ok = new Command（"OK"，Command.OK，1）；
exit = new Command（"exit"，Command.EXIT，1）；
          //定義按鈕控件
aList =
new List（"作業(yè)路徑"，Choice.IMPLICIT）；
//定義一個(gè)Implict List
aList.append（"1.裝卸船作業(yè)"，null）； aList.append（"2.冷藏抄溫"，null）；
  aList.append（"3.正面吊作業(yè)"，null）； aList.append（"4.堆高機(jī)作業(yè)"，null）
aList.append（"5.軌道吊作業(yè)"，null）；
     //創(chuàng)建對(duì)按鈕控件的監(jiān)聽
aList.addCommand（ok）；
aList.setCommandListener（this）；aList.addCommand（exit）；
     }
protected void startApp() throws MIDletStateChangeException {
         //獲得設(shè)備的display
aDisplay = Display.getDisplay（this）；
//設(shè)置當(dāng)前的顯示界面
         aDisplay.setCurrent（aList）；
     }
5  系統(tǒng)的總體實(shí)現(xiàn)效果
    圖3、圖4列舉了兩個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所獲得的用戶圖形界面，以表明程序?qū)崿F(xiàn)的效果。

圖3 作業(yè)選擇界面          圖4 登錄界面
    以上介紹無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，主要是在智能手機(jī)上的應(yīng)用。此程序設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到了江陰蘇南港集裝箱碼頭，并且使得碼頭工作人員的工作效率得到了很大的提高，也使集裝箱信息能實(shí)時(shí)得到采集。隨著現(xiàn)在各個(gè)碼頭集裝箱碼頭吞吐量的不斷增大，這種手持通信系統(tǒng)將會(huì)在其它的碼頭得到推廣。