下一代網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)模型和技術(shù)
2009/03/05
摘要：隨著下一代網(wǎng)絡(luò)試驗和部署的推進，人們對NGN業(yè)務(wù)的開發(fā)愈益關(guān)注，已經(jīng)開發(fā)的即時消息(IM)、多媒體消息(MMS)、網(wǎng)絡(luò)游戲等都是被認為有良好市場前景的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)�！�
隨著新技術(shù)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(wù)驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢已經(jīng)明朗，業(yè)務(wù)和市場決定新技術(shù)的取舍成為人們的共識。因此，業(yè)務(wù)提供已成為下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的關(guān)鍵技術(shù)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(wù)將是NGN能否成功的核心問題。
1 NGN業(yè)務(wù)模型
NGN業(yè)務(wù)模型的重要基點是將業(yè)務(wù)運營和網(wǎng)絡(luò)運營分離，引入獨立于網(wǎng)絡(luò)運營商的業(yè)務(wù)運營商。前者提供網(wǎng)絡(luò)層及以下的服務(wù)，后者提供應(yīng)用層服務(wù)。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)運營商和用戶之間可靠的客戶關(guān)系，業(yè)務(wù)層應(yīng)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)控制層或邊緣接入層之上，通過網(wǎng)絡(luò)運營商作為代理建立與用戶的商業(yè)關(guān)系。
根據(jù)這樣的模型可以建立起良性的業(yè)務(wù)生態(tài)價值鏈。業(yè)務(wù)提供的參與方將包括網(wǎng)絡(luò)運營商、接入服務(wù)商、業(yè)務(wù)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(wù)。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(wù)體系。
支持上述模型最重要的業(yè)務(wù)技術(shù)就是開放式應(yīng)用編程接口(API)技術(shù)，其基本思想是將底層網(wǎng)絡(luò)能力抽象為一系列標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，供編程人員調(diào)用，使業(yè)務(wù)開發(fā)者無需知道通信網(wǎng)技術(shù)和協(xié)議細節(jié)，只需根據(jù)業(yè)務(wù)控制邏輯本身就可以編制應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)層和網(wǎng)絡(luò)層的分離。
這樣的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)允許獨立的軟件廠商利用開放的網(wǎng)絡(luò)能力和資源靈活地開發(fā)業(yè)務(wù)控制邏輯，稱之為第3方業(yè)務(wù)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(wù)的環(huán)境，以滿足市場和用戶的需要。日本的iMode技術(shù)被成功應(yīng)用在很大程度上就是因為有大量第3方業(yè)務(wù)開發(fā)商的積極參與。
2 NGN業(yè)務(wù)技術(shù)
2.1 開放式分布技術(shù)
2.1.1 Parlay/OSA技術(shù)
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(wù)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(luò)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(luò)。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(wù)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(wù)控制接口，形成一個更有競爭性的增值業(yè)務(wù)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(biāo)準(zhǔn)已不僅僅是開放智能網(wǎng)業(yè)務(wù)交換功能(SSF)和業(yè)務(wù)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(luò)的訪問能力。其功能和適用網(wǎng)絡(luò)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(shù)。
Parlay模型由3個部分組成：
(1)客戶端應(yīng)用
第3方開發(fā)的業(yè)務(wù)邏輯程序，通過Parlay接口訪問相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)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(luò)運營商管理。
(3)業(yè)務(wù)接口
提供訪問底層網(wǎng)絡(luò)的具體能力，如呼叫控制、用戶交互等。由業(yè)務(wù)運營商管理。
需要注意的是，Parlay標(biāo)準(zhǔn)定義的是控制底層網(wǎng)絡(luò)資源的API，并非網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。兩者的差別在于：協(xié)議面向具體的網(wǎng)絡(luò)，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(luò)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(shù)知之甚少的軟件人員也可以利用Parlay接口自如地開發(fā)應(yīng)用業(yè)務(wù)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(shù)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(shù)，它可以很好地支持分布式第3方業(yè)務(wù)邏輯的遠程控制。但如何提高效率、加快響應(yīng)速度是CORBA應(yīng)用于多媒體實時業(yè)務(wù)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(wù)架構(gòu)的研究，稱之為OSA。兩者非常類似，最初的OSA標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，命名為Parlay/OSA[1]，這奠定了固定和移動NGN業(yè)務(wù)層融合的技術(shù)基礎(chǔ)。兩者的差別在于，Parlay是單純的接口標(biāo)準(zhǔn)；OSA是一種業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，不但包括業(yè)務(wù)接口，還包括體系結(jié)構(gòu)以及Parlay至移動網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如MAP、CAP等的映射。
2.1.2 JAIN技術(shù)
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(yīng)用編程接口，稱之為JAIN。兩者的設(shè)計思想類似，應(yīng)用目標(biāo)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(luò)環(huán)境下開發(fā)綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)。兩者的差別是，Parlay的著重點在于第3方業(yè)務(wù)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(yīng)用程序，定義了完備的至各類網(wǎng)絡(luò)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(wù)API和框架接口將采用Parlay標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議API將采用JAIN標(biāo)準(zhǔn)[2]。
2.1.3 Web業(yè)務(wù)技術(shù)
Web業(yè)務(wù)(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(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，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(wù)”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(wù)需求，利用Web業(yè)務(wù)技術(shù)調(diào)用在網(wǎng)上已有的業(yè)務(wù)軟件，構(gòu)成自己的應(yīng)用軟件。不同單位的應(yīng)用軟件之間、單位和客戶應(yīng)用軟件之間也可以通過Web業(yè)務(wù)技術(shù)互相調(diào)用，以支持電子商務(wù)、客戶關(guān)系模型等應(yīng)用。雖然它和只能提供數(shù)據(jù)服務(wù)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(shù)。
和CORBA、DCOM等已有的分布計算技術(shù)相比，Web業(yè)務(wù)技術(shù)有許多獨特的優(yōu)勢。首先是采用開放的標(biāo)準(zhǔn)Web技術(shù)，解決了原來各種分布計算技術(shù)由于采用各自的專用技術(shù)而難以互通的問題；其次是采用基于文本協(xié)議的業(yè)務(wù)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(shè)備基本上都裝備有Web功能，因此在網(wǎng)上部署應(yīng)用該項技術(shù)成本很低。正因為如此，Web業(yè)務(wù)受到IT業(yè)的高度重視，被認為是下一代Internet(NGI)業(yè)務(wù)提供的核心技術(shù)，W3C和其他組織正在加速進行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作。
Web業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)技術(shù)是XML，這是由W3C定義的用于描述數(shù)據(jù)的一種可擴展標(biāo)記語言。
和超文本鏈接標(biāo)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(wù)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(guān)，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(wù)互相交互。Web業(yè)務(wù)本身的發(fā)布和描述也是用XML實現(xiàn)的。
由于第3方Parlay應(yīng)用程序也是網(wǎng)絡(luò)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(shù)。Parlay 4.1版本的主要內(nèi)容就是定義了支持Web業(yè)務(wù)的Parlay
X接口。在此接口上，Parlay API請求和響應(yīng)將映射為XML描述，用SOAP消息傳送。相應(yīng)地，應(yīng)用程序也將按Web業(yè)務(wù)方式編程。進一步，應(yīng)用程序還可以利用Web業(yè)務(wù)技術(shù)調(diào)用Internet上的其他應(yīng)用軟件，實現(xiàn)和Internet融合的增值業(yè)務(wù)。
2.2 SIP技術(shù)
多年來，業(yè)界對于會話啟動協(xié)議(SIP)和H.323標(biāo)準(zhǔn)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(shù)成熟，適合于運營商使用，而且微軟的NetMeeting組件也采用H.323標(biāo)準(zhǔn)。近年來，隨著SIP及其應(yīng)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(luò)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(luò)控制核心協(xié)議的地位已成定局。
鑒于SIP在未來網(wǎng)絡(luò)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(luò)應(yīng)用，提出了一些典型應(yīng)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(wù)器模式的協(xié)議，因此SIP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)都是通過相應(yīng)的服務(wù)器實現(xiàn)的。
(1)代理服務(wù)器技術(shù)
代理服務(wù)器是SIP網(wǎng)絡(luò)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(luò)業(yè)務(wù)的方法就是以某種方式在代理服務(wù)器中置入控制程序，指令代理服務(wù)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(wù)。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(wù)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(wù)器上執(zhí)行。代理服務(wù)器可以利用Java
Servlet技術(shù)實現(xiàn)腳本的觸發(fā)。服務(wù)器上將裝備一個啟動Servlet和相當(dāng)于Java虛擬機的Servlet引擎，當(dāng)代理服務(wù)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(wù)器也可以采用SIP公共網(wǎng)關(guān)接口(CGI)技術(shù)進行控制。和Web服務(wù)器一樣，輸入的SIP消息通過公共網(wǎng)關(guān)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(shù)，主要面向業(yè)務(wù)運營商。這種方式的控制邏輯通常比較復(fù)雜，由Java
Bean組件組成，或直接用Java語言編寫。控制邏輯的執(zhí)行也由輸入SIP消息經(jīng)由啟動Servlet觸發(fā)。
(2)應(yīng)用服務(wù)器技術(shù)
上述代理服務(wù)器技術(shù)主要是提供基于呼叫重定向的基本補充業(yè)務(wù)，對于更為復(fù)雜的增值業(yè)務(wù)常要設(shè)置相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器。
為了支持增值業(yè)務(wù)，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(shù)
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(wù)和網(wǎng)絡(luò)融合業(yè)務(wù)涉及大量的終端控制和處理功能，有些業(yè)務(wù)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(dāng)?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(shù)復(fù)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(shù)和協(xié)議技術(shù)。3GPP和制造商已提出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。
(1)移動執(zhí)行環(huán)境和SIM卡應(yīng)用工具技術(shù)
它們是3GPP標(biāo)準(zhǔn)。其中，移動執(zhí)行環(huán)境(MexE)是WAP和Java技術(shù)的結(jié)合。WAP是專為移動終端設(shè)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(yīng)于網(wǎng)絡(luò)游戲應(yīng)用。兩者結(jié)合可顯著提高終端智能，既可工作于客戶/服務(wù)器方式，也可工作于終端間直接交互的對等方式。
MExE技術(shù)支持在移動終端上的應(yīng)用，SIM卡應(yīng)用工具(SAT)技術(shù)則支持在用戶識別模塊(SIM)卡上的應(yīng)用，它定義了SIM卡和終端之間的應(yīng)用編程接口，從而可以在SIM卡上直接開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用程序。SAT也支持從網(wǎng)絡(luò)下載小的應(yīng)用程序，稱之為現(xiàn)場編程。
(2)J2ME和BREW技術(shù)
J2ME又稱為無線Java，是SUN公司專門設(shè)計用于運行資源受限的微型 Java環(huán)境，應(yīng)用目標(biāo)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(wù)器配合，可為用戶提供全新圖形化的移動增值業(yè)務(wù)。
BREW是由高通公司提供的無線設(shè)備應(yīng)用平臺，在其上可方便地進行無線應(yīng)用開發(fā)、設(shè)備配置和計費等，也可下載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，定制手機功能。是當(dāng)前和J2ME激烈競爭的技術(shù)。
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(shù)的NGN業(yè)務(wù)發(fā)展方向已經(jīng)基本成形，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(wù)技術(shù)及模型研究：
(1)多點多媒體通信業(yè)務(wù)研究
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)資源的豐富，多點通信必然是業(yè)務(wù)發(fā)展的重要方向。其實，SIP原來的設(shè)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(yīng)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(shù)和通用會議控制協(xié)議以及IP多播技術(shù)的應(yīng)用。
(2)虛擬歸屬環(huán)境技術(shù)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(luò)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(wù)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(yīng)用平臺、VHE業(yè)務(wù)中間件技術(shù)、基于Web
業(yè)務(wù)和代理技術(shù)的VHE解決方案以及支持VHE的用戶文檔技術(shù)。
(3)環(huán)境認知業(yè)務(wù)技術(shù)研究
迄今為止，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)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(luò)環(huán)境和不同的網(wǎng)絡(luò)終端，如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和終端能力提供最佳的服務(wù)是值得關(guān)注的問題。進一步，在業(yè)務(wù)執(zhí)行過程中環(huán)境的變化應(yīng)該反映到業(yè)務(wù)平面，觸發(fā)業(yè)務(wù)策略的變化，以保證業(yè)務(wù)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(wù)上進行這方面的研究。
(4)新的分布技術(shù)應(yīng)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(wù)技術(shù)模型，但它的技術(shù)性能、對Internet的適應(yīng)性以及對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的有效支持尚有待檢驗。隨著新的分布計算技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，學(xué)術(shù)界正在積極探索引入這些技術(shù)后的新的業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)。除了已成為熱點的Web
業(yè)務(wù)技術(shù)以外，網(wǎng)格技術(shù)[5]和移動代理[6]技術(shù)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(wù)層的網(wǎng)絡(luò)融合，后者期望提高開放式業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的性能和提供更好的個性化業(yè)務(wù)。
4 結(jié)束語
隨著下一代網(wǎng)絡(luò)試驗和部署的推進，人們對NGN業(yè)務(wù)的開發(fā)愈益關(guān)注，已經(jīng)開發(fā)的即時消息(IM)、多媒體消息(MMS)、網(wǎng)絡(luò)游戲等都是被認為有良好市場前景的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。對于業(yè)務(wù)模型和技術(shù)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(luò)融合和演進的步伐。
全球IP通信聯(lián)盟
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