GPRS及3G業(yè)務(wù)提供中的關(guān)鍵技術(shù)

    未來(lái)3G的終端可以實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的語(yǔ)音通話(huà)業(yè)務(wù)，而且還可以實(shí)現(xiàn)多種其他功能。運(yùn)營(yíng)商面臨的最大問(wèn)題是如何構(gòu)建面向終端用戶(hù)、具有開(kāi)放性和擴(kuò)展性的業(yè)務(wù)平臺(tái)，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段如何平滑地將各種業(yè)務(wù)快速引入到自己的網(wǎng)絡(luò)中。


    一、開(kāi)放業(yè)務(wù)體系結(jié)構(gòu)OSA

    3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)目標(biāo)是和互聯(lián)網(wǎng)、固定網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)融合，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將是一種分層的模型，即包括承載層、控制層和業(yè)務(wù)層，實(shí)現(xiàn)承載與控制分離、控制與業(yè)務(wù)分離的目標(biāo)。OSA（Open
Service Architecture）是3GPP組織提出的用于快速部署業(yè)務(wù)的開(kāi)放業(yè)務(wù)平臺(tái)。OSA著眼于為移動(dòng)通信用戶(hù)提供業(yè)務(wù)，希望將業(yè)務(wù)部署和承載網(wǎng)絡(luò)分離開(kāi)來(lái)，成為獨(dú)立部分以便第三方業(yè)務(wù)提供商有機(jī)會(huì)參與競(jìng)爭(zhēng)，有利于多廠商互通和快速地部署新業(yè)務(wù)。OSA實(shí)現(xiàn)方式是采用一種開(kāi)放的、標(biāo)準(zhǔn)的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程接口API（Application
Program Interface），為第三方廠家提供業(yè)務(wù)加載手段。

    3GPP提出的OSA是一種非常靈活的提供新業(yè)務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。OSA向業(yè)務(wù)提供商提供了標(biāo)準(zhǔn)的API，通過(guò)這些API，業(yè)務(wù)應(yīng)用程序可以方便地利用承載網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力，如呼叫控制能力、用戶(hù)信息查詢(xún)能力等，而又不必了解承載網(wǎng)信令細(xì)節(jié)。OSA的API中，承載網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力被抽象成一組業(yè)務(wù)能力特征SCF（Service
Capability Features ），這些SCF由業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS (Service Capability Servers )提供和支持。OSA的目標(biāo)是提供一種可擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)，它有能力隨時(shí)添加代表承載網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力的SCF（Service
Capability Features ）或者說(shuō)業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS。當(dāng)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)向3G演進(jìn)時(shí)，利用OSA的架構(gòu)來(lái)提供業(yè)務(wù)，可以最大限度地避免網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)對(duì)原有業(yè)務(wù)和新業(yè)務(wù)的沖擊和影響。

    1．OSA的結(jié)構(gòu)

    OSA體系結(jié)構(gòu)分為三部分。

    * 業(yè)務(wù)層（Application）：業(yè)務(wù)層的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序可以是第三方開(kāi)發(fā)的業(yè)務(wù)，也可以是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者自己提供的業(yè)務(wù)，如VPN業(yè)務(wù)、多方會(huì)議業(yè)務(wù)、基于定位的業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)可以在一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器（Application
Server）上實(shí)現(xiàn)。

    * 框架部分（Framework）：框架為業(yè)務(wù)層提供一些基本運(yùn)作機(jī)制，使業(yè)務(wù)應(yīng)用程序可以利用承載網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力�？蚣懿糠值湫偷倪\(yùn)作機(jī)制為鑒權(quán)和發(fā)現(xiàn)機(jī)制。業(yè)務(wù)應(yīng)用程序使用下層承載網(wǎng)絡(luò)前，必須與框架部分進(jìn)行鑒權(quán)，之后才可以由框架部分提供的發(fā)現(xiàn)機(jī)制幫助業(yè)務(wù)應(yīng)用程序找到適合SCS中的業(yè)務(wù)能力特征SCF的業(yè)務(wù)服務(wù)器。OSA的業(yè)務(wù)能力特征SCF及框架提供的運(yùn)行機(jī)制都是用接口API定義的。

    * 業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS：SCS向業(yè)務(wù)應(yīng)用程序提供承載網(wǎng)的服務(wù)能力特征SCF，這些SCF是下層網(wǎng)絡(luò)能力的抽象定義，如呼叫控制、用戶(hù)定位等都被抽象成SCF。相同的SCF有可能由不同的SCS提供，如呼叫控制SCF可以由CAMEL的SCS提供，也可以由MExE(Mobile
Station Application Execation Environment)的SCS提供。SCS是邏輯的概念，可以分布在不同的物理節(jié)點(diǎn)上，如用戶(hù)定位SCF、呼叫控制SCF等可以在一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，也可以分布在不同的物理節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)。SCS是承載網(wǎng)絡(luò)實(shí)體及上層業(yè)務(wù)之間的粘合劑。


    2．OSA的API

    OSA的API參考JAIN、PARLAY的理念，保持與它們的一致性。

    OSA的API不依賴(lài)于業(yè)務(wù)提供方的解決方法，不依賴(lài)于業(yè)務(wù)的編程語(yǔ)言，不依賴(lài)于業(yè)務(wù)運(yùn)行的操作系統(tǒng)，也不依賴(lài)于業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的位置。為了使業(yè)務(wù)提供方能快速提供新業(yè)務(wù)，開(kāi)放業(yè)務(wù)接口是必須的。


    與OSA的組成結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，OSA的API也分成框架接口、業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS接口及框架和SCS之間的內(nèi)部接口這幾部分。在實(shí)現(xiàn)這些API接口后，OSA向業(yè)務(wù)層可以提供統(tǒng)一的接口，同時(shí)支持下層承載網(wǎng)的具體協(xié)議。


    3．OSA的基本運(yùn)作機(jī)制

    在用戶(hù)通過(guò)OSA平臺(tái)使用業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)，或業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)通過(guò)OSA使用承載網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力前，OSA中首先要運(yùn)行一些機(jī)制，確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的安全性，同時(shí)可以管理訪問(wèn)OSA的業(yè)務(wù)應(yīng)用或客戶(hù)。這些機(jī)制有的只被應(yīng)用一次，如創(chuàng)建OSA和業(yè)務(wù)應(yīng)用程序之間的業(yè)務(wù)合約，而有的可以被應(yīng)用多次。

    業(yè)務(wù)應(yīng)用程序和OSA框架間的基本機(jī)制有五方面。

    * 鑒權(quán)機(jī)制：業(yè)務(wù)應(yīng)用Application的提供商首先應(yīng)該和OSA平臺(tái)提供方有一個(gè)書(shū)面的業(yè)務(wù)協(xié)議，這樣才能得到框架Framework鑒權(quán)接口信息。在業(yè)務(wù)部署時(shí)，業(yè)務(wù)應(yīng)用程序和框架必須相互鑒權(quán)，OSA的鑒權(quán)模式是端到端的。只有在鑒權(quán)后業(yè)務(wù)應(yīng)用程序才能使用其它的業(yè)務(wù)能力特征SCF。

    * 授權(quán)機(jī)制：授權(quán)不同于鑒權(quán)，授權(quán)是用于確定鑒權(quán)后的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序都有那些權(quán)限。業(yè)務(wù)應(yīng)用程序鑒權(quán)后就可以被授權(quán)，有權(quán)力使用某些下層承載網(wǎng)絡(luò)能力。

    * 發(fā)現(xiàn)機(jī)制：在鑒權(quán)后業(yè)務(wù)應(yīng)用程序可以訪問(wèn)框架的發(fā)現(xiàn)機(jī)制接口，得到關(guān)于各個(gè)業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS的信息。
發(fā)現(xiàn)機(jī)制接口在鑒權(quán)后隨時(shí)可以被使用。

    * 制定服務(wù)規(guī)約：在業(yè)務(wù)應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS交互前，還要在線制定一些它們之間的服務(wù)規(guī)約。

    * 安全機(jī)制：框架還提供接入控制功能，對(duì)調(diào)用OSA API方法的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)做接入檢查。

    OSA框架和業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS間的基本機(jī)制為注冊(cè)機(jī)制。業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS要將它支持的業(yè)務(wù)能力特征SCF向框架注冊(cè)。這樣框架才可以向業(yè)務(wù)層提供發(fā)現(xiàn)機(jī)制。在更新和添加SCS時(shí)，都要用到注冊(cè)機(jī)制。

    業(yè)務(wù)應(yīng)用和業(yè)務(wù)能力服務(wù)器SCS間的基本機(jī)制為喚醒機(jī)制。如果一個(gè)用戶(hù)已經(jīng)訂購(gòu)了某個(gè)業(yè)務(wù)，那么當(dāng)SCS收到該用戶(hù)與該業(yè)務(wù)相關(guān)的消息時(shí)，就該喚醒對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序。


    移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商可以提供的業(yè)務(wù)主要有基于Internet的業(yè)務(wù)、駐留在終端的業(yè)務(wù)及電信網(wǎng)的增值業(yè)務(wù)。3G標(biāo)準(zhǔn)中，不再定義標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)，而是定義了標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)生成的工具，如MExE、CAMEL、SAT等。提到GSM網(wǎng)中的智能增值業(yè)務(wù)，就不能不提到CAMEL，OSA對(duì)CSE的支持可以最大程度地在OSA平臺(tái)中支持CAMEL原有的業(yè)務(wù)，并有利于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)后利用CAMEL部署新業(yè)務(wù)。SAT、MExE這些工具包主要適用于駐留在手機(jī)中的業(yè)務(wù)。WAP主要用于為手機(jī)用戶(hù)提供Internet相關(guān)的服務(wù)。WAP、SAT、MExE被稱(chēng)為三大無(wú)線協(xié)議。


    二、CAMEL

    1997年，ETSI提出了CAMEL，用來(lái)解決GSM移動(dòng)通信網(wǎng)與智能網(wǎng)互聯(lián)的問(wèn)題，現(xiàn)階段在GSM網(wǎng)中的智能業(yè)務(wù)都首選用CAMEL實(shí)現(xiàn)。CAMEL在不斷演化，在向3G的演進(jìn)過(guò)程中，CAMEL將一直在智能業(yè)務(wù)提供方面起到非常關(guān)鍵的作用。

    1．CAMEL標(biāo)準(zhǔn)

    CAMEL標(biāo)準(zhǔn)分三部分定義，3GPP的規(guī)范22.078對(duì)CAMEL業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行了整體描述，3GPP規(guī)范29.078對(duì)CAMEL應(yīng)用協(xié)議CAP進(jìn)行了定義。

    CAMEL標(biāo)準(zhǔn)的制定都參照了ITU-T的智能網(wǎng)能力集CS，是智能網(wǎng)思想在移動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用。圖1是比較成熟的CAMEL第二階段的結(jié)構(gòu)圖，其中MSC，GMSC，VLR，HLR是原移動(dòng)網(wǎng)的功能節(jié)點(diǎn)，gsmSSF，gsmSCF，gsmSRF是新增的移動(dòng)智能網(wǎng)的功能節(jié)點(diǎn)。

    CAMEL標(biāo)準(zhǔn)主要定義了CAMEL的體系結(jié)構(gòu)、CAMEL的檢測(cè)點(diǎn)、CAMEL的客戶(hù)簽約數(shù)據(jù)、CAMEL的基本呼叫狀態(tài)模型、CAMEL的處理過(guò)程、CAMEL信息流的定義等。CAMEL的檢測(cè)點(diǎn)用于發(fā)起CAMEL業(yè)務(wù)及控制CAMEL業(yè)務(wù)流程，當(dāng)呼叫過(guò)程中遇到CAMEL的檢測(cè)點(diǎn)且滿(mǎn)足CAMEL業(yè)務(wù)觸發(fā)條件時(shí)，可以暫時(shí)掛起呼叫過(guò)程，請(qǐng)求業(yè)務(wù)控制功能點(diǎn)gsmSCF的指示。CAMEL的客戶(hù)簽約數(shù)據(jù)存在HLR功能節(jié)點(diǎn)中，包括gsmSCF地址、業(yè)務(wù)鍵、檢測(cè)點(diǎn)觸發(fā)條件、CAMEL處理能力等信息。MSC接收到呼叫時(shí)，會(huì)首先向HLR查詢(xún)用戶(hù)是否有CAMEL的簽約信息。如果符合發(fā)起CAMEL業(yè)務(wù)的條件，則掛起呼叫過(guò)程，通過(guò)gsmSSF向gsmSCF請(qǐng)求指示，完成用戶(hù)定購(gòu)的CAMEL業(yè)務(wù)。

    2．CAMEL對(duì)GPRS及3G的支持

    CAMEL標(biāo)準(zhǔn)是分階段的，目前有CAMEL1階段、CAMEL2階段、CAMEL3階段和CAMEL4階段，其中CAMEL3和CAMEL4階段還在完善中。我國(guó)當(dāng)前的移動(dòng)智能網(wǎng)主要參考CAMEL2階段標(biāo)準(zhǔn)。

    CAMEL1在GSM網(wǎng)絡(luò)上增加了gsmSCF、gsmSSF功能實(shí)體；定義了gsmSCF、gsmSSF之間的CAP接口以及gsmSCF與HLR之間、HLR與VLR之間、HLR與GMSC之間的MAP接口；定義了7條CAP操作。CAMEL2增加了gsmSRF功能實(shí)體，添加了gsmSCF、gsmSRF之間的CAP接口以及gsmSCF與MSC之間的MAP接口；添加了相應(yīng)的CAP操作。

    CAMEL3開(kāi)始支持GPRS會(huì)話(huà)及PDP（Packet Data Protocol）

    格式的上下文應(yīng)用，可以控制HLR中客戶(hù)數(shù)據(jù)，可以支持網(wǎng)絡(luò)信令負(fù)荷的控制，支持撥入業(yè)務(wù)，可以處理移動(dòng)事件和控制電路交換方式和包交換方式的移動(dòng)發(fā)端短消息業(yè)務(wù)。CAMEL3可應(yīng)用于如下過(guò)程：電路交換的基本移動(dòng)業(yè)務(wù)過(guò)程，通過(guò)MSC或通過(guò)GPRS
的SGSN(Serving GPRS Support Node)進(jìn)行的移動(dòng)發(fā)端短消息業(yè)務(wù)過(guò)程，GPRS會(huì)話(huà)及PDP上下文過(guò)程。其中與GPRS的互聯(lián)是CAMEL3階段引入的重要內(nèi)容。通過(guò)與GPRS的互聯(lián)，可以將CAMEL業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而豐富CAMEL的業(yè)務(wù)能力。圖2是CAMEL3階段定義的為GPRS提供智能業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)圖。


    HLR用于存儲(chǔ)客戶(hù)的簽約信息GPRS-CSI。HLR支持SGSN隨時(shí)查詢(xún)簽約信息。

    GPRS中的功能節(jié)點(diǎn)SGSN從HLR處收到GPRS-CSI，觸發(fā)CAMEL業(yè)務(wù)。SGSN向gprsSSF請(qǐng)求指令，以實(shí)現(xiàn)gprsSSF對(duì)SGSN中GPRS會(huì)話(huà)和PDP上下文進(jìn)行控制。gprsSSF和gsmSCF通過(guò)CAP協(xié)議通信，實(shí)現(xiàn)GPRS用戶(hù)申請(qǐng)的CAMEL智能業(yè)務(wù)。

    3GPP的技術(shù)規(guī)范中提出：在GPRS的另一個(gè)功能節(jié)點(diǎn)GGSN(Gateway GPRS
Support Node)與數(shù)據(jù)網(wǎng)的Gi接口中配置H.323 網(wǎng)守或SIP代理服務(wù)器，可以使數(shù)據(jù)網(wǎng)中的控制信令傳人GPRS網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端VoIP或移動(dòng)終端的多媒體呼叫。CAMEL3也可以在上述模型中提供智能業(yè)務(wù)，只需要增強(qiáng)H.323
網(wǎng)守或SIP代理服務(wù)器的功能，使之可以和HLR交互，獲取移動(dòng)用戶(hù)的CAMEL簽約信息，即實(shí)現(xiàn)被稱(chēng)作IPSSF的功能就可以使CAMEL3提供移動(dòng)終端在VoIP或多媒體呼叫中的智能業(yè)務(wù)。

    CAMEL4支持電路交換中移動(dòng)用戶(hù)之間最佳路由選擇，支持在已存在的呼叫中添加新的通話(huà)方，具有創(chuàng)建與現(xiàn)存呼叫無(wú)關(guān)的新呼叫的能力，增強(qiáng)了CSE對(duì)用戶(hù)撥入業(yè)務(wù)的控制能力，添加了CSE對(duì)IP多媒體會(huì)話(huà)的控制能力。

    移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將是2G、2.5G和3G共存的局面，在3GPP提出的全I(xiàn)P化移動(dòng)通訊核心網(wǎng)絡(luò)中，包括2G的鏈路子系統(tǒng)CS、2.5G的分組子系統(tǒng)和提供多媒體服務(wù)的IP多媒體子系統(tǒng)。CAMEL4中對(duì)第三代移動(dòng)通訊核心網(wǎng)中IP多媒體子系統(tǒng)的會(huì)話(huà)過(guò)程添加了控制能力，從而可以為以后的多媒體呼叫提供增值智能業(yè)務(wù)。CAMEL4還在起草階段，有許多細(xì)節(jié)還在制定中。

    CAMEL各階段的演進(jìn)主要是添加便于提供業(yè)務(wù)的功能實(shí)體，添加功能實(shí)體間的標(biāo)準(zhǔn)接口及所支持的CAP操作。功能實(shí)體的增加、接口的增強(qiáng)及操作的豐富必然會(huì)增加所支持業(yè)務(wù)的種類(lèi)。


    三、移動(dòng)終端應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境MExE技術(shù)

    未來(lái)3G的終端將是多功能的終端，3GPP制定的移動(dòng)終端應(yīng)用執(zhí)行環(huán)境技術(shù)MExE，有助于移動(dòng)終端對(duì)計(jì)算和娛樂(lè)業(yè)務(wù)的支持。MExE使不同的移動(dòng)終端可以在存儲(chǔ)、顯示和計(jì)算能力的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自MExE業(yè)務(wù)環(huán)境的數(shù)據(jù)、Applet和應(yīng)用程序的支持，享受MExE業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商或業(yè)務(wù)提供商可以利用MExE標(biāo)準(zhǔn)的API和工具箱實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的MExE業(yè)務(wù)。未來(lái)的3G終端也因此具有更多的智能功能。


    四、SIM應(yīng)用工具包SAT技術(shù)

    SIM應(yīng)用工具包是基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的模式工作的。在SIM應(yīng)用工具包規(guī)范中，短消息服務(wù)SMS是一個(gè)關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商或業(yè)務(wù)提供商可以隨時(shí)在SAT服務(wù)器中發(fā)送內(nèi)嵌于短信息中的程序，改變移動(dòng)終端中的SIM信息，并且終端可以通過(guò)無(wú)線方式下載新的服務(wù)，比較方便和靈活。

    SIM卡中存有個(gè)人化的信息，對(duì)于那些安全級(jí)別要求較高的服務(wù)如電子商務(wù)、銀行業(yè)務(wù)等具有重要作用，可用于與安全相關(guān)的身份認(rèn)證。

    SIM應(yīng)用工具包被許多移動(dòng)終端制造商如Nokia、Siemens、Alcatel和Motorola、Ericsson等集成到手機(jī)中，許多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也都支持SIM應(yīng)用工具包。


    五、WAP技術(shù)

    WAP協(xié)議可以使移動(dòng)用戶(hù)接入Internet，而手機(jī)終端只需內(nèi)置一個(gè)微型瀏覽器。WAP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括終端、WAP網(wǎng)關(guān)和WAP服務(wù)器。WAP網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)將終端的請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成HTTP協(xié)議，向WAP服務(wù)器提出服務(wù)申請(qǐng)，并將WAP服務(wù)器中的信息處理后回傳給手機(jī)終端。WAP協(xié)議可應(yīng)用于如GSM、GPRS、CDMA等多種網(wǎng)絡(luò)。WAP也有其局限性，諸如終端耗電量大、終端顯示屏較小、終端輸入不便等缺點(diǎn)，不過(guò)可以使移動(dòng)用戶(hù)實(shí)時(shí)獲得Internet中的信息，Internet網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商也希望擴(kuò)展自己的用戶(hù)群，WAP協(xié)議在移動(dòng)通信中還是有很高的應(yīng)用價(jià)值的。


    六、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中提供業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)

    IPv6、移動(dòng)IP等技術(shù)為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)的融合提供了條件，移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)正在向全I(xiàn)P的方向發(fā)展。在提供業(yè)務(wù)方面，有一個(gè)思想是很重要的，即從承載層和控制層中分離出業(yè)務(wù)層，并定義面向業(yè)務(wù)層的標(biāo)準(zhǔn)的API，這些API抽象了承載網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)能力。業(yè)務(wù)層的應(yīng)用程序?yàn)橐苿?dòng)用戶(hù)提供附加的業(yè)務(wù)和控制邏輯，這和下一代網(wǎng)絡(luò)分層構(gòu)建的思想及智能網(wǎng)中承載與控制分離，控制與業(yè)務(wù)分離的概念是一致的。