基于MQTTProxy的移动互联网信息推送系统设计

时间：2024-05-04

杨旭田宇董兴楷牛鹏郭林内蒙古工业大学

1 移动互联网影响农业信息化的发展

移动互联网，将互联网与移动通信紧密融合成一体，其涵盖了互联网模式和应用、移动通信技术及两者结合产生的一切活动。2018年上半年，中国又增加了2000多万移动互联网用户，人均单日使用移动互联网约5h。

2 适用于移动互联网的信息推送方案设计原则

具体如下：安全性，保障用户信息交互和传递安全；稳定性，保障用户客户端和服务器端的长期可靠运行；省电省流量，处理冗余数据少，待机开销小；体积小，不过多占用有限的移动存储空间。

2.1 轮询信息方案

该方案可以形象地称之为“拉”信息。用户手中的信息推送服务客户端每隔一定的间与服务器建立一次连发3D版本的训练游戏，可有效提升用户参与度。此外，目前游戏市场所占份额最多的仍属低龄段的语文、数学、外语等主科教学，针对特殊教育等社会应用的游戏案例较少，面向自闭症儿童的3D训练游戏研发可弥补此类需求，在特殊教育机构、医院自闭症专科等部门有广阔的市场。

查询服务器上是否有信息发布出来，如果有就取回并显示到客户端上。这种方案看似简单直接，但是轮询间隔时间很难优化。轮询间隔时间设置太长，信息推送的实时性就很差；而如果这个时间设置太短，势必会增加网络流量和消耗电量，对于移动互联网而言，这是“大忌”。

2.2 拦截信息方案

移动通信运营商向用户发送短信息，用户的信息推送服务客户端拦截该短信息并将其内容解析出来，根据解析内容跳转访问服务器的指定页面。

2.3 持久连接信息方案

用户手中的信息推送服务客户端与服务器建立一个持久连接，即使网络中断，连接信息不丢失、资源不回收，网络恢复后仍使用原有资源进行连接，如果连接超时，客户端将立即再次发起连接。该方案可以保证实时性，虽然也会消耗电量和流量，但可以从设计上进行优化，将信息推送损耗降至较低水平.对比上述几套方案，选取最后一套方案，基于消息队列遥测传输协议（MQTT）来实现。

源于IBM公司MQTT的设计思想是“发布—订阅”模式。客户端不直接与服务器交互，在两者之间架设代理服务器（ProxyServer），从而做到应用程序与服务程序松耦合。MQTT协议的基本工作过程是：首先，ProxyServer作为broker角色开启服务，然后客户端与Broker创建连接并长时间维持连接，“订阅”（准备接收特定的信息）已设定好的“主题”（Topic）。

3 系统总体设计

信息内容主要包括两种形式，一是信息内容的全部具体信息，另一种形式则是信息的主要内容或者信息目录索引，由接受信息对象按照推送的通知，查询具体信息内容。本系统推送的信息以后者的形式实现。

信息推送服务系统由3个子系统组成，分别是信息推送服务控制端、信息代理服务器、手机APP客户端。

信息推送服务控制端和信息代理服务器运行在同一个物理服务器上。该物理服务器是自购服务器，安装Windows2008Server操作系统，由第三方数据中心托管，固定国际互联网IPv4地址。管理员从外部接入国际互联网通过浏览器访问该服务器。系统在推广试用阶段数据量不是很大，因此选择性能较稳定，操作和配置都较灵活的MySql数据库。服务控制端使用跨平台的PHP脚本语言开发，管理员用浏览器即可操作，无需安装繁琐的控制软件。

在早些时候，随着MQTT协议的出现，IBM公司为应用该协议，编写了RSMB组件。该组件有多种形式，可运行于Windows、Linux等操作系统，但是它没有考虑用户访问的安全性，并且未开源。在搭建信息代理服务器时，最初选用的也是RSMB组件，进一步完善修改后，最终选用开源的、支持安全访问的Mosquitto组件作为Broker角色来实现信息代理服务。

手机APP客户端基于安卓（Android）操作系统设计。虽然Android用的是Linux内核，使用C、C++开发APP软件效率高，但是信息推送服务主要关注点在应用层，不过多考虑底层的硬件接口、驱动，因此在开发手段上采用基于Java虚拟机的SDK实时运行环境。APP与用户交互的主界面使用Android的Layout相对布局，查看推送信息的详细内容使用WebView组件加载HTML5响应式网页进行浏览。