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下一代網(wǎng)絡的業(yè)務模型和技術

2009/03/05

　　摘要：隨著下一代網(wǎng)絡試驗和部署的推進，人們對NGN業(yè)務的開發(fā)愈益關注，已經(jīng)開發(fā)的即時消息(IM)、多媒體消息(MMS)、網(wǎng)絡游戲等都是被認為有良好市場前景的網(wǎng)絡業(yè)務�！�

　　隨著新技術不斷涌現(xiàn)和通信產(chǎn)業(yè)競爭態(tài)勢的日益加劇，業(yè)務驅(qū)動網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢已經(jīng)明朗，業(yè)務和市場決定新技術的取舍成為人們的共識。因此，業(yè)務提供已成為下一代網(wǎng)絡(NGN)的關鍵技術之一，人們已清醒地認識到，能否快速高效地生成和部署有市場前景的增值業(yè)務將是NGN能否成功的核心問題。

1 NGN業(yè)務模型

　　NGN業(yè)務模型的重要基點是將業(yè)務運營和網(wǎng)絡運營分離，引入獨立于網(wǎng)絡運營商的業(yè)務運營商。前者提供網(wǎng)絡層及以下的服務，后者提供應用層服務。為了充分利用網(wǎng)絡運營商和用戶之間可靠的客戶關系，業(yè)務層應架構(gòu)在網(wǎng)絡控制層或邊緣接入層之上，通過網(wǎng)絡運營商作為代理建立與用戶的商業(yè)關系。

　　根據(jù)這樣的模型可以建立起良性的業(yè)務生態(tài)價值鏈。業(yè)務提供的參與方將包括網(wǎng)絡運營商、接入服務商、業(yè)務運營商、軟件開發(fā)商、內(nèi)容提供商以致用戶本身，各方密切合作共同實現(xiàn)增值業(yè)務。同時每一方都將從中獲利，由此形成多方共贏的格局。價值鏈越長，參與方越多，就越容易充分調(diào)動各方的積極性，建立起一個可贏利的、可持續(xù)發(fā)展的業(yè)務體系。

　　支持上述模型最重要的業(yè)務技術就是開放式應用編程接口(API)技術，其基本思想是將底層網(wǎng)絡能力抽象為一系列標準軟件接口，供編程人員調(diào)用，使業(yè)務開發(fā)者無需知道通信網(wǎng)技術和協(xié)議細節(jié)，只需根據(jù)業(yè)務控制邏輯本身就可以編制應用程序，從而實現(xiàn)業(yè)務層和網(wǎng)絡層的分離。

　　這樣的業(yè)務結(jié)構(gòu)允許獨立的軟件廠商利用開放的網(wǎng)絡能力和資源靈活地開發(fā)業(yè)務控制邏輯，稱之為第3方業(yè)務提供。眾多軟件廠商的介入可以形成快速開發(fā)多樣業(yè)務的環(huán)境，以滿足市場和用戶的需要。日本的iMode技術被成功應用在很大程度上就是因為有大量第3方業(yè)務開發(fā)商的積極參與。

2 NGN業(yè)務技術

　　2.1 開放式分布技術

　　2.1.1 Parlay/OSA技術

　　為了促進電信業(yè)的競爭，英國電信部在20世紀90年代宣布英國電信(BT)必須允許第3方業(yè)務提供商訪問其交換機，這意味著必須開放交換機的控制接口，將對運營商網(wǎng)絡的安全和完整性帶來巨大的挑戰(zhàn)。自然，BT不愿意公開這些控制接口而讓第3方直接進入其網(wǎng)絡。為此，BT聯(lián)合微軟、北電和西門子等制造廠商發(fā)起成立了Parlay組織，研究開發(fā)安全的開放式交換機接口，該接口屏蔽了交換機的原有控制接口，但是業(yè)務提供者卻可以利用該接口向交換機發(fā)出控制指令。實際上就是開放原來封閉的智能網(wǎng)業(yè)務控制接口，形成一個更有競爭性的增值業(yè)務開發(fā)環(huán)境。Parlay的英文原意就是賭博中連本帶利增值的意思。

　　隨著研究的進展，Parlay標準已不僅僅是開放智能網(wǎng)業(yè)務交換功能(SSF)和業(yè)務控制功能(SCF)之間的接口，還包括諸如傳訊、QoS協(xié)商、計費、移動網(wǎng)中的位置管理等其他網(wǎng)絡的訪問能力。其功能和適用網(wǎng)絡的類型隨著Parlay版本的升級不斷擴充，已成為NGN最為重要的技術。

Parlay模型由3個部分組成：

　　(1)客戶端應用

　　第3方開發(fā)的業(yè)務邏輯程序，通過Parlay接口訪問相應的網(wǎng)絡功能。由第3方單位管理。

　　(2)框架接口

　　提供Parlay可靠運行必須的安全和管理功能。由網(wǎng)絡運營商管理。

　　(3)業(yè)務接口

　　提供訪問底層網(wǎng)絡的具體能力，如呼叫控制、用戶交互等。由業(yè)務運營商管理。

　　需要注意的是，Parlay標準定義的是控制底層網(wǎng)絡資源的API，并非網(wǎng)絡協(xié)議。兩者的差別在于：協(xié)議面向具體的網(wǎng)絡，由嚴格定義的一組消息和通信規(guī)則組成；API面向軟件編程者，由一組抽象的操作或過程組成。在不同的網(wǎng)絡中完成同樣的功能所用的協(xié)議可能完全不同，但是所用的API則完全相同。這樣，原來對通信網(wǎng)技術知之甚少的軟件人員也可以利用Parlay接口自如地開發(fā)應用業(yè)務程序。

　　Parlay API接口是用對象管理組織(OMG)提出的中性的IDL語言定義的，理論上可以用任何技術實現(xiàn)，事實上最直接的實現(xiàn)方法自然就是采用OMG定義的CORBA中間件技術，它可以很好地支持分布式第3方業(yè)務邏輯的遠程控制。但如何提高效率、加快響應速度是CORBA應用于多媒體實時業(yè)務控制必須解決的問題，OMG正在對此進行研究。

　　在Parlay組織成立后不久，3GPP和ETSI啟動了3G系統(tǒng)UMTS的開放式業(yè)務架構(gòu)的研究，稱之為OSA。兩者非常類似，最初的OSA標準就是由Parlay 1.2和2.1加上少量的3GPP新增功能組成的。其后，兩個組織決定從Parlay 3.0和OSA R5開始統(tǒng)一發(fā)布接口標準，命名為Parlay/OSA[1]，這奠定了固定和移動NGN業(yè)務層融合的技術基礎。兩者的差別在于，Parlay是單純的接口標準；OSA是一種業(yè)務結(jié)構(gòu)，不但包括業(yè)務接口，還包括體系結(jié)構(gòu)以及Parlay至移動網(wǎng)絡協(xié)議，如MAP、CAP等的映射。

2.1.2 JAIN技術

　　與BT發(fā)起Parlay研究的同時，SUN公司也發(fā)起了Java語言的電信應用編程接口，稱之為JAIN。兩者的設計思想類似，應用目標都是支持包括電話網(wǎng)、移動網(wǎng)和Internet在內(nèi)的多重網(wǎng)絡環(huán)境下開發(fā)綜合應用業(yè)務。兩者的差別是，Parlay的著重點在于第3方業(yè)務提供，因此定義了完備的安全管理框架接口；JAIN的重點在于開發(fā)位于可編程交換機內(nèi)部的應用程序，定義了完備的至各類網(wǎng)絡協(xié)議映射的協(xié)議API。目前已成立聯(lián)合工作組同步兩者的研究進程，原則上業(yè)務API和框架接口將采用Parlay標準，協(xié)議API將采用JAIN標準[2]。

2.1.3 Web業(yè)務技術

　　Web業(yè)務(Web Services)[3]這一名詞首先由微軟提出，在2000年問世。需要注意的是，它并非一種新的Web工具，而是一種全新的分布計算環(huán)境。其基本思想是利用開放式的標準技術，在Internet上實現(xiàn)分布式軟件開發(fā)、軟件工程和軟件使用。這里，“業(yè)務”指的是分布在Internet中的各種軟件，無論是單位用戶還是個人用戶都可以根據(jù)業(yè)務需求，利用Web業(yè)務技術調(diào)用在網(wǎng)上已有的業(yè)務軟件，構(gòu)成自己的應用軟件。不同單位的應用軟件之間、單位和客戶應用軟件之間也可以通過Web業(yè)務技術互相調(diào)用，以支持電子商務、客戶關系模型等應用。雖然它和只能提供數(shù)據(jù)服務的普通Web含義完全不同，然而采用的協(xié)議和接口依然屬于已經(jīng)廣泛使用的Web技術。

　　和CORBA、DCOM等已有的分布計算技術相比，Web業(yè)務技術有許多獨特的優(yōu)勢。首先是采用開放的標準Web技術，解決了原來各種分布計算技術由于采用各自的專用技術而難以互通的問題；其次是采用基于文本協(xié)議的業(yè)務調(diào)用和發(fā)布機制，系統(tǒng)簡單，調(diào)試方便；第3，由于Internet到處可及，所有計算設備基本上都裝備有Web功能，因此在網(wǎng)上部署應用該項技術成本很低。正因為如此，Web業(yè)務受到IT業(yè)的高度重視，被認為是下一代Internet(NGI)業(yè)務提供的核心技術，W3C和其他組織正在加速進行技術標準化工作。

　　Web業(yè)務的基礎技術是XML，這是由W3C定義的用于描述數(shù)據(jù)的一種可擴展標記語言。

　　和超文本鏈接標記語言(HTML)不同，它描述的只是數(shù)據(jù)內(nèi)容本身，并不涉及數(shù)據(jù)的顯示，因此可以用來描述任何廣義的內(nèi)容。在 Web業(yè)務中，就是用XML來描述遠程調(diào)用操作及其執(zhí)行結(jié)果。該描述裝載在簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)中，SOAP協(xié)議消息通常在最常用的HTTP中傳送。由于XML文本描述和實現(xiàn)無關，因此采用不同操作系統(tǒng)、不同編程語言的平臺之間都可以通過Web業(yè)務互相交互。Web業(yè)務本身的發(fā)布和描述也是用XML實現(xiàn)的。

　　由于第3方Parlay應用程序也是網(wǎng)絡中的分布式軟件，因此必然將及時地反映最新的分布計算技術。Parlay 4.1版本的主要內(nèi)容就是定義了支持Web業(yè)務的Parlay X接口。在此接口上，Parlay API請求和響應將映射為XML描述，用SOAP消息傳送。相應地，應用程序也將按Web業(yè)務方式編程。進一步，應用程序還可以利用Web業(yè)務技術調(diào)用Internet上的其他應用軟件，實現(xiàn)和Internet融合的增值業(yè)務。

2.2 SIP技術

　　多年來，業(yè)界對于會話啟動協(xié)議(SIP)和H.323標準究竟哪一個更好一直爭論不休。原先工業(yè)界的傾向是支持H.323，因為它源于ISDN，技術成熟，適合于運營商使用，而且微軟的NetMeeting組件也采用H.323標準。近年來，隨著SIP及其應用研究的不斷完善，業(yè)界已經(jīng)將天平轉(zhuǎn)向SIP。尤其是3GPP將SIP選定為未來3G全IP網(wǎng)絡多媒體子系統(tǒng)的控制協(xié)議[4]， 微軟也已在取代NetMeeting的新的MSN組件中采用SIP，SIP作為NGN網(wǎng)絡控制核心協(xié)議的地位已成定局。

　　鑒于SIP在未來網(wǎng)絡中的重要地位，業(yè)界傾注了大量的熱情研究SIP的各種網(wǎng)絡應用，提出了一些典型應用的解決方案，并給出了SIP的擴展機制。由于SIP遵從Internet的一般原則，是一個客戶/服務器模式的協(xié)議，因此SIP網(wǎng)絡業(yè)務都是通過相應的服務器實現(xiàn)的。

(1)代理服務器技術

　　代理服務器是SIP網(wǎng)絡的基本網(wǎng)元，完成呼叫請求的消息選路和轉(zhuǎn)發(fā)功能，其地位類似于傳統(tǒng)電信網(wǎng)中的交換機，只是功能比較簡單，常常是無狀態(tài)的。因此，一個直接的提供網(wǎng)絡業(yè)務的方法就是以某種方式在代理服務器中置入控制程序，指令代理服務器對指定的呼叫進行特殊的轉(zhuǎn)發(fā)處理，以實現(xiàn)諸如呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫篩選等基本補充業(yè)務。這樣的控制程序一般比較簡單，其執(zhí)行由收到的SIP消息觸發(fā)。IETF定義了多種代理服務器控制機制。

　　由IPTEL工作組定義的呼叫處理語言(CPL)是一種非常簡單的腳本語言，沒有循環(huán)，不支持用戶定義的變量，采用XML結(jié)構(gòu)描述如何對呼叫請求消息選擇路由。用戶可以在瀏覽器上編輯CPL腳本，并將它發(fā)送到代理服務器上執(zhí)行。代理服務器可以利用Java Servlet技術實現(xiàn)腳本的觸發(fā)。服務器上將裝備一個啟動Servlet和相當于Java虛擬機的Servlet引擎，當代理服務器收到SIP消息后，由啟動Servlet觸發(fā)內(nèi)置CPL腳本的解釋，然后根據(jù)解釋結(jié)果決定如何處理該消息的轉(zhuǎn)發(fā)。

　　代理服務器也可以采用SIP公共網(wǎng)關接口(CGI)技術進行控制。和Web服務器一樣，輸入的SIP消息通過公共網(wǎng)關接口觸發(fā)后臺處理程序，從而確定消息的轉(zhuǎn)發(fā)決策。由于SIP協(xié)議結(jié)構(gòu)類似HTTP，因此SIP CGI的實現(xiàn)并不困難。另一種功能更強的控制機制是SIP Servlet技術，主要面向業(yè)務運營商。這種方式的控制邏輯通常比較復雜，由Java Bean組件組成，或直接用Java語言編寫�？刂七壿嫷膱�(zhí)行也由輸入SIP消息經(jīng)由啟動Servlet觸發(fā)。

　　(2)應用服務器技術

　　上述代理服務器技術主要是提供基于呼叫重定向的基本補充業(yè)務，對于更為復雜的增值業(yè)務常要設置相應的業(yè)務應用服務器。

　　為了支持增值業(yè)務，SIP本身的功能常需要增強。為此，SIP提供了3種擴展機制：頭部擴展、方法擴展和消息體擴展，分別用于定義新的消息參數(shù)、操作和消息體內(nèi)容類型。

2.3 智能終端技術

　　在傳統(tǒng)電話網(wǎng)中，普遍使用的電話機屬于沒有智能的盲終端，演進到NGN后，多媒體業(yè)務和網(wǎng)絡融合業(yè)務涉及大量的終端控制和處理功能，有些業(yè)務還要求通過對等方式在終端之間直接交互實現(xiàn)，它們都要求終端具有相當?shù)闹悄堋?br />
　　這些終端需要具備呼叫控制、媒體控制、協(xié)議處理、安全接入、用戶界面等功能，由內(nèi)置CPU控制，猶如一臺簡易型PC，但是對技術復雜度和成本等卻有很苛刻的要求。特別是移動終端，由于體積、功耗限制，必須考慮特殊的平臺技術和協(xié)議技術。3GPP和制造商已提出相關標準和技術。

(1)移動執(zhí)行環(huán)境和SIM卡應用工具技術

　　它們是3GPP標準。其中，移動執(zhí)行環(huán)境(MexE)是WAP和Java技術的結(jié)合。WAP是專為移動終端設計的，因此它具有較強的針對移動終端的控制能力。而Java則可提供底層圖形控制接口，使編程者可以控制終端屏幕的象素，特別適應于網(wǎng)絡游戲應用。兩者結(jié)合可顯著提高終端智能，既可工作于客戶/服務器方式，也可工作于終端間直接交互的對等方式。

　　MExE技術支持在移動終端上的應用，SIM卡應用工具(SAT)技術則支持在用戶識別模塊(SIM)卡上的應用，它定義了SIM卡和終端之間的應用編程接口，從而可以在SIM卡上直接開發(fā)業(yè)務應用程序。SAT也支持從網(wǎng)絡下載小的應用程序，稱之為現(xiàn)場編程。

(2)J2ME和BREW技術

　　J2ME又稱為無線Java，是SUN公司專門設計用于運行資源受限的微型 Java環(huán)境，應用目標是作為手機的開放式軟件平臺。J2ME和移動運營商的無線Java服務器配合，可為用戶提供全新圖形化的移動增值業(yè)務。

　　BREW是由高通公司提供的無線設備應用平臺，在其上可方便地進行無線應用開發(fā)、設備配置和計費等，也可下載網(wǎng)絡應用，定制手機功能。是當前和J2ME激烈競爭的技術。

3 進一步研究方向

　　經(jīng)過多年的探索，基于開放式分布計算技術的NGN業(yè)務發(fā)展方向已經(jīng)基本成形，相關標準也在積極開發(fā)之中，同時業(yè)界還在不斷地進行如下新的業(yè)務技術及模型研究：

(1)多點多媒體通信業(yè)務研究

　　隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展和網(wǎng)絡資源的豐富，多點通信必然是業(yè)務發(fā)展的重要方向。其實，SIP原來的設計意圖就是一個多點通信的會話控制協(xié)議，但是目前主要只是作為點到點通信的應用，H.323系統(tǒng)的多點通信能力雖然比較強，但是其可擴展性還有待改進。目前正在積極研究大規(guī)模多點會議模型、SIP會議控制技術和通用會議控制協(xié)議以及IP多播技術的應用。

(2)虛擬歸屬環(huán)境技術研究

　　虛擬歸屬環(huán)境(VHE)是移動智能網(wǎng)提出的概念，但是在第2代移動網(wǎng)絡中并沒有很好地得到解決。它是未來個人通信極其重要的業(yè)務要求，也是NGN需重點考慮的問題之一。目前正在積極研究NGN中的VHE應用平臺、VHE業(yè)務中間件技術、基于Web 業(yè)務和代理技術的VHE解決方案以及支持VHE的用戶文檔技術。

(3)環(huán)境認知業(yè)務技術研究

　　迄今為止，網(wǎng)絡業(yè)務基本上遵循“請求—觸發(fā)—接納”的控制模式，而且大多基于呼叫和連接控制能力。未來NGN涉及異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境和不同的網(wǎng)絡終端，如何根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境和終端能力提供最佳的服務是值得關注的問題。進一步，在業(yè)務執(zhí)行過程中環(huán)境的變化應該反映到業(yè)務平面，觸發(fā)業(yè)務策略的變化，以保證業(yè)務的質(zhì)量和連續(xù)性。這一點到目前為止尚未很好考慮，目前ITU-T正在內(nèi)容傳送業(yè)務上進行這方面的研究。

(4)新的分布技術應用研究

　　Parlay開放式API和CORBA分布計算的結(jié)合是比較定型的業(yè)務技術模型，但它的技術性能、對Internet的適應性以及對異構(gòu)網(wǎng)絡的有效支持尚有待檢驗。隨著新的分布計算技術的出現(xiàn)和應用，學術界正在積極探索引入這些技術后的新的業(yè)務體系結(jié)構(gòu)。除了已成為熱點的Web 業(yè)務技術以外，網(wǎng)格技術[5]和移動代理[6]技術與Parlay的結(jié)合也正在研究之中，前者期望更好地支持在業(yè)務層的網(wǎng)絡融合，后者期望提高開放式業(yè)務結(jié)構(gòu)的性能和提供更好的個性化業(yè)務。

4 結(jié)束語

　　隨著下一代網(wǎng)絡試驗和部署的推進，人們對NGN業(yè)務的開發(fā)愈益關注，已經(jīng)開發(fā)的即時消息(IM)、多媒體消息(MMS)、網(wǎng)絡游戲等都是被認為有良好市場前景的網(wǎng)絡業(yè)務。對于業(yè)務模型和技術的深入研究必將有力地促進NGN的良性發(fā)展，加快通信網(wǎng)絡融合和演進的步伐。

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