《電子技術(shù)應(yīng)用》
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3G业务的实现及发展趋势

2008-09-08
作者:阙 蔚, 张 平, 郑 艳

  摘 要: 業(yè)務(wù)需求的變化是3G和下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動力。本文首先分析在3G系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)構(gòu)架,然后重點討論通用業(yè)務(wù)平臺" title="業(yè)務(wù)平臺">業(yè)務(wù)平臺的模式,最后指出業(yè)務(wù)發(fā)展的趨勢和面臨的挑戰(zhàn)。
  關(guān)鍵詞: OSA VHE 移動業(yè)務(wù)平臺


  在第三代移動通信中,業(yè)務(wù)以VHE(Virtual home environment)虛擬歸屬環(huán)境的概念提供給用戶,3GPP倡導(dǎo)在MExE(Mobile execution environment)、SAT(SIM Application Toolkit)、CAMEL(Customised application for mobile network Enhanced Logic)三種業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境中實現(xiàn)VHE業(yè)務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)端的業(yè)務(wù)實現(xiàn)采用OSA(Open Service Access)平臺,在終端側(cè)的業(yè)務(wù)實現(xiàn)采用MExE, SAT等的開放API。業(yè)務(wù)通過訪問開放API實現(xiàn)業(yè)務(wù)開發(fā)與業(yè)務(wù)支撐網(wǎng)絡(luò)的分離,從而實現(xiàn)了業(yè)務(wù)的可移動性,可擴展性,降低了移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)開發(fā)的門檻,使得業(yè)務(wù)開發(fā)者不必具備深厚的電信知識。這將使移動業(yè)務(wù)開發(fā)的大軍吸納許多在Internet有應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗的SP,大大促進移動業(yè)務(wù)的豐富性和新穎性。
1 3G業(yè)務(wù)實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)
  3G業(yè)務(wù)實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示,這種方式體現(xiàn)了將業(yè)務(wù)應(yīng)用層與承載網(wǎng)絡(luò)分離的設(shè)計思想。整個結(jié)構(gòu)可分為兩大塊:終端側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)。這里的終端是UMTS終端,支持SAT、MExE、SIP和電路域呼叫控制等功能。終端通過Node B、RNC接入到核心網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)端的架構(gòu)是基于全IP核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),分為分組交換域(包括SGSN,GGSN,SIP Server)和電路交換" title="電路交換">電路交換域(包括MSC Server,媒體網(wǎng)關(guān))兩部分。這些網(wǎng)元通過MAP協(xié)議與HSS相連,通過CAP協(xié)議與SCP相連。


  (1) SAT
  SAT是應(yīng)用于SIM卡上的業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境,業(yè)務(wù)采用Client\Server的方式實現(xiàn)。Client端的程序置于移動終端" title="移動終端">移動終端的SIM卡中,Server端的程序位于SAT Server中,終端可以通過訪問SAT Server以動態(tài)下載的方式來發(fā)現(xiàn)新的Client端程序,更新老的Client端程序。SAT一般用于手機銀行,證券交易等安全、保密性要求高的應(yīng)用。
  (2)MExE
  MExE是應(yīng)用于移動終端的ME中的業(yè)務(wù)執(zhí)行環(huán)境。MExE的設(shè)計初衷是開發(fā)一些能夠跨越終端的不同硬件平臺,不同操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序" title="應(yīng)用程序">應(yīng)用程序。目前比較流行的MExE終端即Java手機、WAP手機。MExE的業(yè)務(wù)實現(xiàn)采用與SAT相類似Client\Server的機制,客戶端程序可以訪問MExE Server動態(tài)下載或更新,從而擴展了終端的功能。
  (3)SIP
  SIP是在3G的分組交換域網(wǎng)絡(luò)中進行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議,移動終端的SIP用戶代理即用于發(fā)起和接收SIP呼叫請求。
  (4)電路交換呼叫控制程序
  移動終端的電路交換呼叫控制程序用于發(fā)起和接收3G電路交換域網(wǎng)絡(luò)中的呼叫請求。
  這些終端應(yīng)用程序都通過開放的MExE、SAT API等來訪問底層資源。業(yè)務(wù)應(yīng)用程序采用分布式的面向?qū)ο蠹夹g(shù)通過標準開放的API訪問網(wǎng)絡(luò)資源。這些API通過在各個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元中的SCF(Service Capability Features)來實現(xiàn),這樣就實現(xiàn)了業(yè)務(wù)應(yīng)用層與承載網(wǎng)絡(luò)的分離。
2 業(yè)務(wù)平臺
  3G以后的移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,用戶接入到移動網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)方式也是多種多樣的。如用戶可以通過2G的終端,接入2G的網(wǎng)絡(luò);也可以通過3G的終端,接入3G的網(wǎng)絡(luò);也可以使用藍牙等無線局域網(wǎng)技術(shù),還可以通過多模終端技術(shù)來得到服務(wù)。同時,用戶不再僅僅滿足于語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的提供,他們還希望能夠在任何時間、任何地點,用任意移動終端獲得所需的服務(wù),從而實現(xiàn)用戶的移動性。
  為了支持這些特性,3GPP倡導(dǎo)以VHE的概念向3G以后的用戶提供業(yè)務(wù),3G業(yè)務(wù)提供方式的架構(gòu)如圖2所示。所謂VHE就是虛擬歸屬業(yè)務(wù)環(huán)境,它允許用戶跨終端,跨網(wǎng)絡(luò)得到一致的服務(wù)。OSA則屏蔽網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)" title="異構(gòu)">異構(gòu)性,提供一個開放的標準的業(yè)務(wù)平臺,業(yè)務(wù)以VHE(虛擬歸屬環(huán)境)的概念提供給用戶。


  OSA是3G網(wǎng)絡(luò)移動增值業(yè)務(wù)平臺的關(guān)鍵技術(shù)之一。OSA(Open Service Access)采用分布式的業(yè)務(wù)平臺結(jié)構(gòu)。在這個業(yè)務(wù)平臺上,向上OSA提供一些標準的開放API給業(yè)務(wù)開發(fā)商,向下OSA通過將API映射到MAP、CAP、SIP等不同網(wǎng)絡(luò)的不同協(xié)議,屏蔽了網(wǎng)絡(luò)細節(jié)和網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性,向上層應(yīng)用提供安全、方便的使用底層網(wǎng)絡(luò)功能的能力。
  OSA的結(jié)構(gòu)模型如圖3所示,它共分為三部分:應(yīng)用程序、Framework、SCSs(Service Capability Servers)。
  Framework 提供鑒權(quán)、授權(quán)與認證等服務(wù),保障業(yè)務(wù)平臺的安全性和可靠性。SCS是實現(xiàn)SCF(Service Capability Function)的物理實體,向業(yè)務(wù)應(yīng)用程序提供具體的業(yè)務(wù)服務(wù)能力。每一個業(yè)務(wù)模塊代表了網(wǎng)絡(luò)的一部分業(yè)務(wù)能力(Service Capability ),比如呼叫控制、位置信息、終端能力等。業(yè)務(wù)應(yīng)用程序通過這些SCF獲取網(wǎng)絡(luò)的信息。SCF和具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān),由于使用標準的OSA API向應(yīng)用程序提供服務(wù),SCF屏蔽了網(wǎng)絡(luò)特性。


  OSA標準由一個聯(lián)合API組來進行發(fā)展與維護,這個專家組包括3GPP CN5、 ETSI SPAN12、ITU-T SG11以及Parlay組織。OSA目前仍在完善中,一些 SCF 還沒有標準化,對 IP 媒體子系統(tǒng)和 SIP 的支持也需要增強。
  VHE概念是指跨越網(wǎng)絡(luò)邊界和跨越終端之間的個人服務(wù)環(huán)境(PSE-Personal Service Environment)的可攜帶性。
  VHE是未來移動增值業(yè)務(wù)平臺的一部分,它可以提供業(yè)務(wù)針對用戶偏好,網(wǎng)絡(luò)和終端特性的個性化。其邏輯模型如圖4所示。


  (1) 用戶:是一個邏輯實體,使用PLMN(Public Land Mobile Network)服務(wù)。
  (2) 用戶Profile:是指為用戶提供一致的個性化服務(wù)環(huán)境所必需的信息,與用戶位置和所使用的終端無關(guān)。一個用戶可以根據(jù)需要定義一個或多個用戶Profiles,并由用戶的本地環(huán)境來統(tǒng)一管理。
  (3) 用戶服務(wù)Profile:包含用戶服務(wù)的識別符、服務(wù)狀態(tài)和服務(wù)參數(shù),是用戶Profile的一部分。
  (4) 增值服務(wù)提供者(VASP):提供有別于基本電信服務(wù)的服務(wù),需要附加的計費。
  (5) 本地的增值服務(wù)提供者(HE-VASP):與本地環(huán)境達成某種協(xié)議,為其提供服務(wù)。
  VHE系統(tǒng)通過OSA/Parley API統(tǒng)一訪問底層異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)資源,并且為上層的業(yè)務(wù)平臺提供VHE API ,從而使得第三方開發(fā)的增值業(yè)務(wù)可以方便靈活地使用本VHE 系統(tǒng)為用戶提供靈活方便的個性化業(yè)務(wù)。
  VHE系統(tǒng)提供給增值業(yè)務(wù)平臺相關(guān)的業(yè)務(wù)功能主要包含以下幾個方面:
  (1) 個人服務(wù)環(huán)境的個性化
  通過VHE,可以安全地修改用戶和服務(wù)的Profile信息;為用戶提供友好的、靈活的配置Profile方法以及接受和確定變更時所需的智能協(xié)商機制。
  (2) 服務(wù)環(huán)境的自適應(yīng)
  VHE系統(tǒng)可以使得服務(wù)對終端能力和網(wǎng)絡(luò)性能的自動適配,從而滿足業(yè)務(wù)跨越終端和網(wǎng)絡(luò)對用戶呈現(xiàn)一致性。
  (3) 服務(wù)的可攜帶性
  VHE系統(tǒng)能夠滿足用戶無論身處本地網(wǎng)絡(luò)或異地網(wǎng)絡(luò),都可以相同的形式接入到相同的服務(wù)。
  (4) 服務(wù)session的可移動性
  VHE系統(tǒng)對正在使用的服務(wù),可以滿足其session從一個終端移動到另一個終端,以及從一個網(wǎng)絡(luò)移動到另一個網(wǎng)絡(luò)。
  目前,對于VHE的研究還處于初始階段,其標準化過程還在發(fā)展當中,具體的實現(xiàn)形式也還沒有定義。
  業(yè)務(wù)是推動移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的源動力。隨著業(yè)務(wù)形式的變化,業(yè)務(wù)的提供方式也發(fā)生了重大變化。運營商將不再同時擔(dān)任業(yè)務(wù)提供商的角色,而僅僅是提供一個開放的業(yè)務(wù)平臺,由第三方的業(yè)務(wù)開發(fā)商來開發(fā)相應(yīng)的業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺的研究和相應(yīng)的終端技術(shù)的研究都成為新的研究熱點。目前,業(yè)務(wù)平臺技術(shù)中的具有挑戰(zhàn)性的關(guān)鍵問題主要有:
  1、個人移動性問題。
  個人移動性問題是一個移動性管理問題。個人移動性的研究主要包含兩個方面:
  ·個人通信的移動性:無論被叫用戶身處何地,使用何種終端,其他用戶都能與之一致地通信。
  ·個人操作環(huán)境的移動性:無論使用何種網(wǎng)絡(luò)和終端,保持用戶本地個性化操作環(huán)境的一致。
  目前關(guān)于個人移動性的研究主要集中在上述其中一個方面。而隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,用戶可能同時擁有多個不同的終端,享受更多的數(shù)據(jù)、語音業(yè)務(wù)。當其跨越網(wǎng)絡(luò)邊界使用不同終端訪問其個性化業(yè)務(wù)時,應(yīng)該允許用戶在保持其個人通信的同時,保持其個性化操作環(huán)境的移動,從而在用戶漫游的業(yè)務(wù)訪問過程中,保持服務(wù)的一致性。
  個人移動性實現(xiàn)的技術(shù)目前通常使用移動代理技術(shù),安全性和效率是實現(xiàn)個人移動性的關(guān)鍵。
  2、業(yè)務(wù)個性化和智能化問題。
  在業(yè)務(wù)個性化的實現(xiàn)中,profile關(guān)鍵數(shù)據(jù)(包含會話,計費、用戶偏好數(shù)據(jù))的安全高效存儲、更新和恢復(fù)機制是其關(guān)鍵。
  而在分布異構(gòu)環(huán)境下,上下文感知信息的提取,存儲,更新和恢復(fù)則是業(yè)務(wù)智能化的關(guān)鍵問題。業(yè)務(wù)平臺中業(yè)務(wù)的提供是建立在業(yè)務(wù)、用戶環(huán)境參數(shù)化體系之上,這些來自從物理層到應(yīng)用層,并且包含了用戶偏好,位置、時刻、等上下文環(huán)境信息的信息的提取對VHE研究具有重大的意義。然而如何提取這些參數(shù),并使得這些參數(shù)具備可表示、可量化、可感知、可適配的特征;如何在包含了眾多異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、終端的分布式環(huán)境下保存、使用和更新這些數(shù)據(jù),是業(yè)務(wù)平臺研究必須解決的重要課題。
  3、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)支持問題,包括多運營商條件下的計費、安全等問題都是移動業(yè)務(wù)平臺技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。
  現(xiàn)在的運營商通常使用比較簡單的計費付費策略。然而在3G和下一代網(wǎng)絡(luò)中,一個用戶可以同時使用多個運營商提供的業(yè)務(wù),這對用戶來說非常便利,而對運營商來說,則需要設(shè)計新的商務(wù)結(jié)構(gòu),計費方法,計費數(shù)據(jù)維護以及平衡不同的計費策略。由于用戶可以使用多媒體業(yè)務(wù),而多媒體業(yè)務(wù)的不同構(gòu)件可能有不同的計費方法,也有不同的QoS要求,這就要求新的計費框架具有靈活性,可擴展性等特點。
  移動業(yè)務(wù)平臺及其相關(guān)技術(shù)的研究和發(fā)展,將極大推動下一代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展,為其商業(yè)化應(yīng)用的成功奠定堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
1 3GPP,TS 23.127.Virtual Home Environment/Open Service Access, 2002
2 3G TS 22.121 V3.3.0.Virtual Home Environment,2000-06
3 Su Fang, Zhang Xin. Personal mobility solution in a mobile agent based VHE system. Future Telecommunication Conference 2003, Dec.2003

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