基于移动通信网络的疫情上报系统方案设计

基于移动通信网络的疫情上报系统方案设计陈皞北京邮电大学计算机科学与技术学院，北京（100876）E-mail：[e-mail]摘要：为保证疫情数据的及时、准确、安全、保密上报，需要利用移动通信网络覆盖范围广，移动通信设备携带方便的特点，建立基于移动数据网络的疫情上报系统。本文给出了基于BREW开发平台和J2ME开发平台的疫情上报系统的方案设计，适用于CDMA1.x网络和GPRS网络。关键词：GPRS；CDMA1.x；BREW；J2ME。中图分类号：TP317.11引言我国幅员辽阔，人口众多，各种传染病、地方病时有发生。为了更好地贯彻和实施《中华人民共和国传染病防治法》、《传染病信息报告工作管理规范》、《突发公共卫生事件与传染病疫情监测信息报告管理办法》，为相关部门提供及时、科学的防治决策信息，有效预防、及时控制和消除突发公共卫生事件和传染病的危害，保障公众身体健康与生命安全，需要利用现有移动通信网络，建设覆盖范围广，上报效率高，使用方便灵活的无线疫情上报系统。目前GPRS网络能够提供最大理论速率为171.2kbit/s的网络带宽[1]，而CDMA1.x网络则能提供最大理论速率为307.2K的接入带宽[2]。无线网络带宽的拓展为无线疫情上报系统提供了网络基础。开发平台方面，基于CDMA手机的BREW开发平台和基于GSM手机的J2ME体系应用广泛，功能丰富，使用方便，为无线疫情上报系统提供了开发平台基础。2开发平台2.1BREWBREW（BinaryRuntimeEnvironmentforWireless）意为二进制无线运行环境。BREW具有手机操作系统的性质，同时也是一种统一的开发平台。BREW为应用程序提供运行环境和开发接口，同时调用手机的底层软件和驱动，为应用服务[5]。BREW软件架构见图1。运行环境，J2ME是由配置（Configuration）和简表（Profile）组成。配置决定了设备使用的JAVA虚拟机（JVM），而简表通过引入特定领域的类来定义设备上的应用程序所具有的能力[3]。　　配置将运行环境定义为一组核心类和一个运行在特定类型设备上的特定JVM。J2ME的配置有CLDC（ConnectedLimitedDeviceConfiguration）和CDC(ConnectedDeviceConfiguration)；J2ME虚拟机包括KVM和CVM，均为J2SEJVM的压缩版本[4]。　　简表侧重于应用程序能力的定义。通过向J2ME配置中添加特定领域的类以及定义设备的某种操作而定义程序能够具有的行为和能力。J2ME简表主要指MIDP(MobileInformationDeviceProfile)[4]。　　下图描述了不同的虚拟机、配置和简表之间的关系。同时作为比较，J2SEAPI和它的JAVA虚拟机也包含在图中。见图2[4]。图2J2ME体系2.3WAPWAP（无线通讯协议）是在数字移动电话、个人数字助理机（PDA）、计算机应用之间进行通讯的全球性开放标准。通过WAP，可将Internet信息及业务引入到移动电话、PALM等无线终端之中。WAP协议类似于HTML+HTTP协议，WAP浏览器类似于PC上的WEB浏览器。3.系统架构3.1总体架构采用MBS（MobileBrowserServer）模式，辅以SMS短信上报方式。服务器器群组由数据库服务器（DataBaseServer）,WEB服务器（WEBServer）,短信处理服务器（SMSProxyServer）构成，通过内部网络进行连接。服务器系统除WEB服务器外，对于公共网络透明。系统总体架构见图3。授权用户通过移动通信终端的WAP浏览器，BREW应用程序或者J2ME应用程序登录系统，填报数据通过SSL加密协议进行加密，而后通过https协议发送到WEB服务器，由WEB服务器接收后提交数据库服务器处理保存；授权用户编辑特定格式短信发送到特定接入号码，由短信处理服务器SMSProxy对短信进行处理后，将数据提交到数据库服务器处理保存。专网授权用户可以使用PC终端上的WEB浏览器直接填报数据。外部网络外部网络pc终端pc终端移动终端内部网络服务器群组防火墙管理终端图4系统网络架构系统网络分为内部网络和外部网络两部分，见图4。内部网络指连接数据库服务器、WEB服务器、SMSProxy服务器和管理终端的网络。内部网络为系统服务器间的高带宽数据传输通道，同时也是各种对安全性和数据吞吐量要求较高的系统操作的接入网。统外部网络指Internet网络，中国联通CDMA1.x和中国移动的GPRS网络，外部网络用于各个上报点上报数据的传输。虚拟专用网络是构建在公用网络上的虚拟的专用网络，利用公用网络为用户提供类似于内部专用网络的网络安全性和较高的网络传输质量。虚拟专用网络在物理层面上属于外部网络，在逻辑层面上属于内部网络。内部网络和外部网络通过高性能路由器连接，在路由器之内设置软件防火墙，路由器后设置硬件防火墙，以保证内部网络的安全性。内部网络由高性能交换机连接，以保证内部网络的数据传输带宽。5.软件层次5.1数据层主要为上报数据的物理存储和数据表示体系，其存在方式为关系型表格、用户视图、结构化文件以及ＸＭＬ文件。数据层为业务逻辑层提供所有需要的可用数据，同时存储业务逻辑层的元数据（MetaData）。数据层为业务逻辑层提供数据服务，业务逻辑层在通过数据层提供的服务使用数据。系统软件层次关系见图55.2业务逻辑层为业务逻辑的表示、运行、控制和实现，并以数据层为基础，提供业务控制逻辑；同时，也根据业务控制逻辑，对数据层的数据进行一致性修改和变更。业务逻辑层接收应用表示层提交的业务请求，并对该请求作出响应，将业务请求的处理结果反馈到应用表示层。应用表示层有数据请求的，通过业务逻辑层转交数据层处理，并反馈结果到业务逻辑层，再由业务逻辑层将反馈的数据按照业务逻辑要求的格式，转交应用表示层予以表示。业务逻辑层同时也对吞吐量、数据连接、网络连接进行一定的控制，以保证系统的正确、稳定运行。应用表示层直接面向用户的软件层次，为用户提供定制良好的用户接口和各种功能界面，并将用户的功能业务请求交送业务逻辑层进行处理，待处理完成后，将处理结果展现给用户。应用表示层在很大程度上是独立于业务逻辑层面的，业务逻辑的变更可以及时地反应在应用表示层的用户视图之上。系统软件层次关系见图55.4辅助层主要是协助上面的三个层面完成特定的工作，并处理三者可能同时发生的协同性工作。系统软件层次关系见图55.5软件层次图图5系统软件层次6.模块组成系统由疫情上报，综合查询，系统管理，统计分析，疫情通报，数据接口6个主功能模块组成。系统模块结构见图6。图6系统模块组成疫情上报模块由短信上报模块、移动终端上报模块、WAP上报模块和专网客户端上报模块组成。6.2综合查询模块由按病种大类查询、按病种查询、按上报机构查询、按上报人查询、按时间段查询以及多条件组合查询组成。6.3系统管理模块由系统基础数据管理、系统权限管理、上报数据管理、疫情通报管理、数据存储管理构成。6.4统计分析模块由统计分析算法模块、统计图形模块、统计报表模块组成。6.5疫情通报模块由短信通报模块、公共通报模块、系统内部通报模块组成。6.6数据接口模块提供对其他需要导入的数据的标准化接口，可能的数据源可以是结构化文件、ＸＭＬ文件或者异种数据库。7.功能承载7.1短信上报用户根据规定的手机短信格式编写疫情上报短信，发送到特定的接入号码，由短信处理程序进行鉴权和数据格式检查后，将短信内容写入到疫情数据库中等待确认。该上报方式适应面广，反映速度快，使用灵活，不需要任何客户端软件或者设置，但也存在短信承载数据量小和由于短信数据格式编写错误而导致的短信被拒收的缺点。短信上报方式见图7。移动通信网络授权用户编制短信发送到接入号码短信处理服务器由短信接口读取数据库服务器数据格式检查/鉴权后提交图7短信上报移动终端软件上报将移动通信终端上报程序置于软件分发平台之上，授权用户随时下载并运行该应用。经过手机客户端鉴权处后，通过移动通信数据网络连接到系统服务器，提交各种请求并从服务器端获取反馈信息。该上报方式提供比短信上报方式更加完善的数据格式检查、大数据量上行／下行操作、接近于PC终端的用户使用界面和控制、管理功能。移动终端上报方式见图8。数据格式检查/鉴权后提交图8移动终端软件上报7.3专网上报专网上报是系统在内部网络中使用安装在PC上的客户端软件，直接连接数据库进行上报的疫情数据上报方式。该上报方式具有安全、快捷、数据吞吐量大的特点，是无线疫情上报系统的必要补充。专网上报方式见图9。图9专网上报8.结论本文给出了基于移动通信网络的疫情上报系统方案设计。基于该方案，充分利用现有无线移动通信网络，采用成熟可靠的无线应用开发技术建立的无线疫情上报系统，能够在最大程度上提高疫情数据的上报效率，大大提高疫情数据上报的时效性和疫情通报的及时性，真正做到对相关疫情的早发现、早报告、早处理。参考文献[1]文志成.GPRS网络技术[M].北京:电子工业出版社,2005.[2]周伯扬.CDMA网络技术[M].北京:国防工业出版社,2006.[3]VartanPiroumian.WirelessJ2ME(TM)PlatformProgramming[M].UnitedStatesofAmerica:PrenticeHallPTR,2002.[4]MichaelJuntaoYuan.EnterpriseJ2ME:DevelopingMobileJavaApplications[M].UnitedStatesofAmerica:PrenticeHallPTR,2003.[5]RayRischpater.SoftwareDevelopmentfortheQUALCOMMBREWPlatform[M].UnitedStatesofAmerica:Apress,2003.SolutiongofinfectiousdiseasereportingsystembasedonMobileTelecommunicationNetworkChenHaoBeijingUniversityofPostsandTelecommunications，Beijing(100876)AbstractThispapergivesasolutionforinfectiousdiseasereportingsystembasedonMobileTelecommunicationNetworkofGPRSorCDMA1.x.Takingadvantageofthewidelycoveredmobiledatanetworkandtheportablemobiledevices,thespeedandeffectivenessofdiseasereportingprocesswillbeconsiderablyincreasedbythissystemwhichisbuiltbythetechnologiesofBREWandJ2ME.Keywords:GPRS；CDMA1.x；BREW；J2ME