（通信与信息系统专业论文）wap网关的研究及实现.pdf

北方变通人学埘! f 论文 摘要 詹年来互联网技术和移动通信技术飞速 移动通信技术的融合形成了移动互联网( m o b i l ei n t e m e t ) 技术。 移动互联网技术已经成为目前通信信息领域的一个热点，它将最 终实现任何人，在任何时f 日j ，任何地点获取和处理任何信息的个 人通信理想境界。厂， w a p 技术是实现移动互联网的一种解决方案，它是专门为移 动终端接入i n t e m e t 而设计的，适合于显示屏幕小、存储和计算能 力有限的移动终端和窄带宽、高时延的无线传输环境。要实现w a p 应用，w a p 终端、w a p 网关和w a p 内容服务器三者缺一不可， 而w a p 网关是w a p 应用的关键部分，它负责w a p 协议到w w w 协议的转换和内容的编解码。 本文研究了w a p 的发展背景、详细介绍了w a p 协议本身， 分析了如何实现一个实际的w a p 网关，并在此基础上开发实现了 w a p 网关的部分功能，主要包括h t m l 过滤器、二进制内容编码 器和解码器。最后，对我国的w a p 发展提出了几点建议。 【关键词】移动互联网，w a p jw a p 匝差h t m l 过滤器， vvv 二进制内容编码二进制内容解码器y 北方交通人学坝卜论文a b s t r a c t a b s t r a c t i n t e r n e ta n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o na r e g r o w i n gv e r yr a p i d l yi n r e c e n ty e a r st h e i n t e g r a t i o no f i n t e m e ta n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g yf o r m sm o b i l ei n t e r n e t m o b i l ei n t e r n e th a sb e c o m ea n i m p o r t a n tf o c u si np r e s e n tc o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o na r e a s a n di tw i l lf i n a l l yc r e a t ea p e r s o n a lc o m m u n i c a t i n gi d e a lr e a l mf o ra n y p e o p l et og e ta n dh a n d l ea n yi n f o r m a t i o na ta n yt i m eo rp l a c e w a pi sas o l u t i o nt oa c h i e v em o b i l ei n t e r n e ti tw a s d e s i g n e d s p e c i a l l yf o rm o b i l et e r m i n a l st oa c c e s si n t e m e t a n di ti ss u i t a b l ef o r m o b i l et e r m i n a l st h a th a v es m a l l e r d i s p l a y ，l e s sm e m o r y a n dl e s s c o m p u t i n gc a p a b i l i t y i ti sa l s os u i t a b l ef o rw i r e l e s se n v i r o n m e n tt h a t h a sl e s sb a n d w i d t ha n dm o r e l a t e n c y i no r d e rd e p l o yw a pa p p l i c a t i o n ， w a pt e r m i n a l ，w a pg a t e w a ya n d o r i g i n a ls e r v e ra r en e c e s s a r y a m o n g t h o s e w a p g a t e w a y i st h ek e ye l e m e n t i th a st w ob a s i c f u n c t i o n s ：o n ei st ot r a n s l a t ew a p p r o t o c o ls t a c kt ot h ew w w p r o t o c o ls t a c k ，t h eo t h e ri st oe n c o d e t h ew a p c o n t e n ti n t oc o m p a c t e n c o d e df o t r e a t st or e d u c et h es i z eo f d a t ao v e rt h ew i r e l e s sn e t w o r k t h e d e v e l o p m e n tb a c k g r o u n do f w a p i sr e s e a r c h e d ，t h e nw e s t u d yt h ep r o t o c o li nd e t a i la n da n a l y s i sh o w t od e s i g na p r a c t i c a lw a p g a t e w a yb a s e o nt h e s e ，w ea c h i e v e p a r t i a lf u n c t i o no f w a p g a t e w a y i n c l u d i n g ：h t m lf i l t e r ，b i n a r yc o n t e n tc n c o d e ra n dd e c o d e r f i n a l l y ， s o m es u g g e s t i o n so f t h ed e v e l o p m e n to f w a pi no u r c o u n t r ya r e p r e s e n t e d 【k e y w o r d s m o b i l e i n t e m e tw a pw a p g a t e w a y h t m lf i l t e r b i n a r yc o n t e n te n c o d e r b i n a r yc o n t e n td e c o d e r 北方交通人学顺i 论文 第一章绪论 第一章绪论 近年来空前发展的互联网和移动通信，已经成为迈向信息社 会的两个重要标志。互联网可以满足人们对大量信息资源的有效 访问，移动通信则让人们随时随地进行通信，两者正在r 益深刻 的影响着未来信息基础设施的发展，同时两者也正在不断的互相 渗透和融合着。互联网技术和移动通信技术的融合形成了移动互 联网( m o b i l ei n t e m e t ) 技术，它已经成为目前通信信息领域的 个热点。移动互联网将最终实现任何人，在任何时间，任何地点 获取和处理任何信息的个人通信理想境界。 1 1 移动互联网中的w a p 在互联网和移动通信飞速发展的基础上，人们希望能够在移 动状态下接入i n t e r n e t ，以随时随地获取信息，移动互联网是连接 互联网和移动电话的桥梁，但移动互联网绝不仅仅是这两者的简 单拼凑，它实现了移动通信和互联网两大技术的优势互补，但也 存在些问题。同固定互联网相比，移动互联网有其固有的局限 性。这主要是因为：现有的固定互联网技术所面向的终端大都是 桌面计算机或其他具有更强计算能力的机型，传输媒介为带宽和 可靠性能均较高的有线数据网络：而移动终端受其移动性和便携 性的制约，与桌面计算机相比，c p u 处理能力、计算能力、存储 容量、显示屏幕和输入设备都受限制；同时无线数据网络同有线 网络相比，带宽、连接的可靠性及网络的可预测性方面都相对较 低，网络时延也比有线网络大。 为了克服移动终端和无线上网的种种局限性，让人们能够通 过手持移动终端使用现有固定互联网所能提供的服务，近几年来 提出了不少有效的解决方案。一种方案是将移动终端当作功能简 化了的p c 机，这样现有的i n t e m e t 协议不需要做很大的改动就可 北方交通人学坝i 。论文 第一章绪论 以直接使用了，如基于w i n d o w sc e 的终端、移动网络计算机等 就是这种方案的具体实现。另一种解决方案是重写现有的i n t e m e t 协议，使新的协议与现有的i n t e r n e t 协议兼容，但更适合于移动 终端和无线传输环境，w a p ( w i r e l e s s a p p l i c a t i o np r o t o c o l ，无线 应用协议) 技术采用的就是这种方案。 19 9 7 年6 月n o k i a 、e r i c s s o n 、m o t o r o l a 和p h o n e t o m ( 当时的 u n w i r e d p l a n e t ) 合作成立w a p 论坛，目的是为在移动通信中使用 i n t e m e t 业务制定统一的应用标准。 w a p 是为了克服移动终端通过无线接入互联网的种种局限而 提出的。它是开发移动网络上类似互联网应用的一系列协议规范 的组合。w a p 协议与现在的互联网协议非常相似，但是它是专为 小屏幕、存储容量有限、低处理能力的移动终端和带宽窄、高时 延的无线传输环境量身定制的。 在互联网中，h t t p 协议用于发送大量的主要基于文本的数 据，这样的内容很难有效地在带宽较窄、时延较大的无线环境中 传输，也不适合在移动电话等小屏幕移动终端上显示，并且在固 定互联网中的安全协议t l s ( t r a n s p o r tl a y e rs e c u r i t y ，传 输层安全协议) 也不太适合在无线环境中使用。 为了解决这些问题，w a p 对现有的互联网协议进行了相应的 优化，主要表现在： 使用压缩的二进制格式传输数据，以适应无线环境下较大 的时延和较窄的带宽。 w a p 定义了一种新的网页标记语言w m l ( w i r e l e s sm a r k u p l a n g u a g e ，无线标记语言) ，解决在移动终端上显示网页内 容，并在网页之间切换等问题。 w a p 针对移动终端计算能力、存储容量的限制，采用了一 种相对简单的微浏览器，尽可能少的占用移动终端上的资 源，同时让w a p 网关承担更多的功能，将服务和应用尽量 北方交通人学坝i ：论文 第一市绪论 放在服务器端进行处理，即通过加强网络的功能来弥补移 动终端本身的缺陷。 w a p 的会话层协议还可以处理无线覆盖不连续的问题，在 承载层传输质量达不到要求时可先将会话暂时挂起，并在 适当的时机自动恢复会话。 对于现有互联网中的安全协议t l s ，根据无线应用范围的 特点( 无线通信、长距离、长时延、低带宽) 增加了一些 新的特性。 并且，w a p 在设计时将应用同传输数据类型分丌，使得w a p 应用与具体的承载网络无关，同时它还支持任何附带了w a p 微浏 览器的移动终端。 我们可以称目前基于g s m 系统电路交换承载方式之上的w a p 为移动互联网的初级阶段。在这一阶段罩，由于g s m 电路交换方 式仅能提供9 6 k b s 的数据速率，所以其业务能力相当有限，只 能提供一些简短的信息，例如天气预报、股票信息等小信息量的 内容，同目前使用的有线互联网络还存在一定的差距。 随着移动通信系统的发展和演进，尤其是随着被称之为“2 5 代技术”的g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ，通用分组无 线业务) 系统的引进，将使移动互联网和w a p 进入一个新的发展 阶段。6 p r s 将分组交换方式引入到g s m 中，提高了无线资源的利 用率，可以提供高达1 1 5 k b s 的数据传输速率，并且能够支持i p 和x 2 5 协议。g p r s 作为w a p 的承载具有立即、高速，可以按流 量计费等优点，并且可以提供比基于电路交换和s m s 承载更丰富 的业务。 当然，随着移动通信网络系统的演进，移动终端功能和能力 的不断增强，移动互联网还会不断的发展，最终将实现人们随时 随地传输、共享信息的梦想。 北方交通人学坝i 。论文第章绪论 1 2w a p 网关的研究与开发 w a p 论坛成立之后得到了业界的积极响应，设备制造商、电 信运营商、业务提供者、软件丌发者、内容提供者纷纷加入这一 论坛，目前w a p 论坛已经有6 0 0 多个成员。近几年来w a p 已经 成为业界的热点。 在国外，许多知名电信公司、网络公司、软件公司、以及设 备制造商都投入巨资对w a p 进行研究开发。目前n o k i a 、e r i c s s o n 、 m o t o r o l a 、s i e m e n s 、p h o n e c o i t i 等国外大的电信设备制造商都提 供了各自的w a p 网关和w a p 服务器等网络产品。这些w a p 网 关基本上都是支持c s d 或s m s 的。 在我国，自1 9 9 9 年下半年以来，手机上网以及w a p 应用已 经成为国内移动通信市场的热点。2 0 0 0 年3 月，中国移动通信宣 布在上海、北京、天津、杭州、广州和深圳6 个城市开通w a p 商用实验网；与此同时中国联通公司也宣布在上海进行w a p 商 用试验。2 0 0 0 年5 月中国电信推出其专门服务于w a p 应用的站 点1 6 9 w a p ，许多著名的中文网站如新浪、搜狐、网易等也分别 推出了自己的w a p 网站。在网络设备方面，许多公司和研究机 构正在进行w a p 网关研制，已经有w a p 网关产品开发出来。但 目前绝大部分的网关都没有w t l s 层，无法实现数据的安全传输， 因此，不能提供像移动电子商务等对安全性要求比较高的应用， 而电子商务是w a p 应用中一项很有潜力的应用，所以开发能够 提供安全性解决方案的w a p 网关是一个发展方向。另外，在目 前提供w a p 应用的w a p 网关中，稳定性差也是一个问题，需要 在研究开发中解决。 1 3 论文的主要内容 本文首先在第二章中介绍了有关w a p 协议的一些基本情况， 北玎交通人学坝i ：论文 箱一章绪论 主要包括w a p 的应用框架、w a p 的逻辑结构、分层协议栈结构， 并重点分析了基于不同承载业务上的w a p 性能，得出结论是目 的g p r s 是w a p 的最佳承载业务，最后介绍了w a p 协议规范的发 展。 在第三章讲述了具体的w a p 网关实例，以电路交换数据 ( c s d ) 业务作为w a p 的承载业务，具体讲述了部署w a p 应用 的网络结构和协议适配，并在此基础上分析丌发一个w a p 网关 需要考虑的问题。 本文的重点是第四章，在这一章罩完成了对w a p 网关部分 功能的实现。具体包括h t m l 过滤器、二进制内容编解码器的设 计过程，还有对中文支持的处理过程，并把实验室自行研制的 c d m a 扩频数传电台作为传输手段，实现了从一个h t m l 网页 到w m l 网页转换、w m l 内容二进制编解码的演示过程。 第五章结论，总结了论文的主要工作，分析了有待进一步研 究和解决的问题，并就目前w a p 发展提出了一些看法。 北方交通人学坝卜沦史_ 二章w a p 第二章w a p 2 1w a p 的应用框架和逻辑模型 w a p 提供了一套丌放、统一的技术平台，用户使用移动设备 可以很容易的访问和获取互联网上的信息。w a p 在考虑到移动终 端和无线网络的局限性的同时，充分借鉴了i n t e m e t 的思想，并 且加以一定的修改。具体的晚，就是应用程序和网络内容用标准 的格式表示，并且在传输的时候采用一定的压缩编码格式以减少 传输的数据量，移动终端上使用与p c 机上使用的浏览器软件类 似的微浏览器，并用标准的模式进行网上浏览。 w a p 应用丌发框架支持在不同的无线网络上方便高效地丌 发和运行w a p 应用服务，它是基于现有的i n t e m e t 技术的。 图2 1w a p 应j 【= f j 框架 基于上面的应用框架，w a p 的逻辑模型也充分借鉴了w w w ( w o r l dw i d ew e b ) 客户机朋务器模型，w a p 的逻辑模型如图2 2 所示： 北方交通人学坝i j 论义 第一帝 w a p 图2 2 w a p 逻辑模型 w a p 充分利用已有的w w w 技术，它使用w w w 标准的统一 资源定位( u r l ) 来标记w a p 内容和源服务器，所有的w a p 内容 分类与w w w 一致，这样便于用户代理基于类型处理内容。w a p 还为各类标准内容定义了标准格式，为了让移动终端上的浏览器 从网络上浏览信息，w a p 为双方通信定义了一个协议栈，即无线 应用协议栈。 w a p 使用代理技术连接无线部分和w w w ，w a p 网关是代 理技术的承载体，它可以用来给用户提供服务，并可以作为网络 运营管理的业务控制点。w a p 网关的主要功能包括： ( 1 )协议转换：实现w a p 协议栈( w s p 、w t p 、w t l s 和w d p ) 与w w w 协议栈之间协议转换 ( 2 )内容编解码：把w a p 数据压缩编码，以减少网络数 据流量，最大限度是利用无线网络的数据传输量。 图2 2 中的客户端可以是具有w a p 用户代理功能的移动终 端，典型的移动终端如w a p 手机，它相当于i n t e m e t 中的p c 机， 在它的显示器上可以运行微浏览器，用户可以通过微浏览器来浏 览信息。源服务器可以是支持w a p 的w 曲服务器。 一个简单的请求p j a j 应过程如下：终端用户向一个指定的w e b 服务器发出压缩二进制格式的信息请求，请求经过w a p 协议处 北方交通人学坝i 论史第二章w a p 理，以数据的形式交给底层承载业务送到w a p 网关，网关解析 w a p 数据报，得到用户的请求数据，并以h t t p 和t c p i p 封装 转送到指定的w e b 服务器。w e b 服务器按照w w w 协议栈响应 从网关来的请求，w e b 内容以h t t p 和t c p i p 形式经i n t e m e t 网 传送到w a p 网关，网关解析w w w 协议，得到w e b 内容或数据， 再将其进行二进制压缩后经w a p 协议封装，以数据报形式交给 无线承载业务发送给移动终端，经w a p 协议解析后通过微浏览 器显示给用户。 2 2w a p 的协议栈 w a p 的协议栈采用层次化设计，每层保持各自相对的独立 性，各层协议之间通过标准接口进行通信，底层协议通过标准接 口向上层协议提供服务，其他的服务或应用程序也可以通过对该 接口的调用使用该层协议所提供的服务。在接口不变的丽提下， 一层协议的改动不会对其他层造成影响，这为应用和丌发提供了 一种可伸缩和扩展的环境。w a p 协议栈也充分借鉴了i n t e m e t 的 仂、议栈思想，并加以修改和简化，使之有效地应用于无线环境。 w a p 协议栈结构如图2 3 所示。 w a y 协议栈的分层结构使其它业务和应用可以通过一系列定 义好的接口使用协议栈。外部应用可以直接访问会话层、事务层、 安全层和传输层。下面具体介绍一下各层： ( 1 ) w a e ( w i r e l e s s a p p l i e a t i o n e n v i r o n m e n t 、无线应用环境) w a e 是基于w w w 和移动电话技术的通用应用环境。w a e 的目的是为在不同的无线平台上的业务开发设立一个应用程序环 境，其核心是一个支持w m l ( w i r e l e s sm a r k u pl a n g u a g e ，无线标 记语言) 、w m l s c r i p t ( w m l 脚本语言) ，w t a ( w i r e l e s st e l e p h o n e a p p l i c a t i o n ，无线电话应用) 和内容编解码的微浏览器。w a e 包括 w a p 中所有和业务定义与实现有关的元素，它关注的主要是w a p 北方交通人学颂f j 论史第一二帝w a p 结构中客户端方面的一些问题。 i堡塑壁! 型里! ! i 图2 3w a p 协议栈结构 w a e 模型中包括四个主要部分： 用户代理：实现某些特殊功能( 如显示内容) 的客户端软 件，用于解释由u r l 定位的网络内容。在w a e 中最基本 的用户代理是w m l 用户代理，还有w t a 用户代理等。 内容发生器：它是源服务器上的应用程序，用于产生标准 的内容格式，以响应移动终端中用户代理的请求。 标准内容编码：包括w m l 压缩编码和w m l s c r i p t 的二进 制字节码，此外还有标准的图像格式编码，电话商务卡 ( v c a r d ) 和电子日历( v c a l e n d o r ) 数据的编码等。 v 仃a ：是w a e 针对移动电话网络的扩展，w t a 不仅使用 w a p 通信功能，它还使用移动电话网络功能来实现通信。 ( 2 ) w s p ( w i r e l e s ss e s s i o np r o t o c o l ，无线会话协议) w s p 是移动客户端和w a p 网关之间进行通信的会话层协议， 它相应于w w w 的h t t p 协议，它实现了在h t t p 1 1 中定义的 全部功能，并且还加入了一些新特性，如：长会话、数据推送( p u s h ) 的通用接口、能力协商、会话的挂起、恢复等，这些新加入的特 性使得w s p 可以适用于低带宽、长响应时间的无线承载网络环 l 方交通人学烦卜论文 第一常 w a p 境。 w s p 为w a p 的应用层提供了两种会话服务接i x l 。第一种是 在w t p ( w i r e l e s st r a n s a c t i o np r o t o c o l ，无线事务协议) 之上的面 向连接的服务，另一种是在安全或不安全的w d p ( w i r e l e s sd a t a p r o t o c o l ，无线数据报协议) 之上的无连接的服务。w s p 提供以下 功能： h t t p 1 1 的功能和语义：w s p 的核心设计思想是以二进 制编码的形式实现h t t p 以适应无线传输。 会话状态长期保持：用户第一次提出会话建立请求后，网 关为其建立一个会话，在用户主动要求断丌连接之前，会 话记录会一直保存在网关中，网关根掘会话的进展随时更 改会话记录中会话的状态。 会话的挂起和恢复：当通信网络由于某种原因，( 如不在 覆盖区) 暂时不能满足通信要求时，客户端可以发起挂起 请求，网关得之客户端要求挂起后，记录下这个客户端当 时的状态参数，将其状态设置为“挂起状态”，如果客户 端想在某一时刻恢复通信，可以发出恢复请求。 能力协商：为了在现有的网络及设备条件下向用户提供性 能最优的服务，网关在为客户端提供服务之前要与客户端 进行能力协商，在能力协商过程中，通信双方交流各自的 设备处理信息的能力。 可靠和不可靠的数据推( p u s h ) ：w s p 提供拉( p u l l ) 和 推( p u s h ) 方式的数据传输。p u l l 通过h t t p 1 1 的请求 响应机制来实现。此外，w s p 提供三种机制的p u s h 数据 传输方式。 异步请求应答( 同时处理多个请求) ：异步请求是w s p 功能集的一个可选项，支持一个客户同时向服务器发出多 个请求，客户端不必等到一个请求响应后才发送下一个请 北方交通人学顺i 。论文 第一章 w a p 求。由于多个请求的响应可以被合在一起传送，这样就提 高了消息传输的效率。 ( 3 ) w t p ( w i r e l e s st r a n s a c t i o np r o t o c o l ，无线事务协议) w t p 是面向连接的传输层协议，运行在数据报服务和可选的 安全服务之上。w t p 被定义为一个适合于像移动台这样的“瘦” 客户，可在无线网络上提供高效服务的轻型协议。它类似于w w w 的t c p 协议。 w t p 提供以下功能： 三种不同级别的事务服务 一一不可靠、无应答的单向请求 可靠的、有应答的单向请求 可靠的双向请求响应事务 w t p 通过重发和确认为上层应用提供了基于数据报服务 的可靠连接，使上层协议不必再对数据进行重传和确认， 减轻了上层协议的负担。 w t p 可提供w t p 用户到用户之间的可靠性，这是一个可 选功能，若选择了该项功能，w t p 的使用者( 如w s p ) 将确认收到的每一个消息。 w t p 允许事务交互完成的最后一个确认包中携带与事务 有关的带外数据( o u t o f b a n d ) 例如：业务质量评价 信息。 w t p 可提供“合并”功能，可以在一个业务数据单元 ( s d u ) 中传送多个协议数据单元( p d u ) 。 w t p 允许异步事务请求。 ( 4 ) w t l s ( w i r e l e s st r a n s a c t i o nl a y e rs e c u r i t y 无线传输安 全层) w t l s 是基于t l s ( 传输安全协议) 的无线传输层安全协议， 其作用是保证传输层的安全。w t l s 是为w a p 协议的安全使用 北方交通人学顺l 论文第_ 二帝w a p 而设的，并根据窄带无线通信信道的特点进行优化。它提供以下 功能： 数据的完整性：w t l s 保证在终端和服务器之f b j 传输的数 据不被改变或损坏。 加密：w t l s 保证在终端和服务器之间传送的数据是保密 的，不能被截获 鉴权：w t l s 具有终端和服务器的鉴权功能 拒绝服务保护：w t l s 能够检测并拒绝未被验证的数据。 对于一般的无线浏览应用，安全性要求不高，w t l s 可以暂 时不用实现，但对于安全性要求高的无线电子商务等应用，则要 应用w t l s 。 ( 5 ) w d p ( w i r e l e s sd a t ap r o t o c o l ，无线数据报协议) 目前的无线网络中存在着各种各样的承载网络，它们的传输 速率和数据传输方式各不相同，w d p 的主要目的就是适配底层承 载网络。w d p 相应于w w w 的u d p ，是w a p 中的传输层协议， 运行于各种网络类型所支持的数据承载服务之上。作为通用的传 输服务，w d p 为w a p 上层协议提供了统一的服务，而对底层承 载网络透明传输。如果底层承载网络支持i p ，则w d p 使用u d p 协议。 ( 6 ) 承载层 w a p 协议设计的可以工作在不同的承载业务之上，包括短消 息业务、电路交换型数据业务和分组数据业务。承载层根据数据 吞吐量、差错率和时延来提供不同的服务质量，w a p 可以适应 这些不同的服务级别。 2 3w a p 的无线承载 w a p 被设计成一个有着广泛的适用性和充分的包容性的应 用协议，这其中很重要的一点就是它能够适用于现有的或计划中 北方交通人学f 哦l 论史 第一章 w a p 的无线承载业务。不同的承载业务的服务质量是不同的，其传输 吞吐量、误码率及时延等指标各不相同，w a p 必须能够补偿和容 忍这些不同。 在g s m 网络中，可以用作w a p 的无线承载的数据业务有： s m s ( s h o r t m e s s a g es e r v i c e ，短消息业务) ，c s d ( c i r c u i ts w i t c h e d d a t a ，电路交换数据) ，u s s d ( u n s t r u c t u r e ds u p p l e m e n t a r ys e r v i c e d a t a ，无结构补充数据业务) ，以及g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i o s e r v i c e ，通用无线分组业务) 。尽管这些数据业务均可以作为w a p 的承载，但是它们并不是专门针对w a p 而优化设计的。w a p 工 作在各种承载层上时性能也会有所差异，下面具体分析w a p 在 上述各种承载层上性能差异。 ( 1 ) 基于c s d 的w a p 业务 在c s d 方式下，数掘通过c s d 接入路由器从g s m 进入 i n t e m e t 。c s d 方式可以为用户提供96 k b s 的数据传输速率，这 比存储转发方式的s m s 方式要快。但是，在c s d 方式下由于要 占用话路，用户使用w a p 业务首先需要拨号连接，连接过程大 约需要1 0 秒左右的时问，并且在连接建立以后，用户即使没有 收发数据，也要按时问付费。特别是，由于c s d 方式需要拨号连 接，用户不可能一直保持“在线”，也就是说用户不可能总是处 于呼叫保持的状态，因为这意味着巨额的话费。用户只有在有业 务请求的时候，才发起呼叫。也是由于这一点，c s d 方式不能支 持w a p 的“推”( p u s h ) 业务，因为p u s h 业务是由服务器发起 的，用户只是被动的接收信息。总的说来，基于c s d 的w a p 业 务，数据传输速率不够高，时延较大。 ( 2 ) 基于s m s 的w a p 业务 短消息业务s m s 为g s m 的移动终端提供了一种能够发送和 接收数字短信息的手段，短消息内可以包含文字、数字或者字母， 每条短消息的长度被限制在1 6 0 个英文字符或者7 0 个汉字。短消 1 1 北疗交通人学坝1 论文 箱一帝 w a p 息业务是通过短消息中心以存储转发的方式来实现的。短消息业 务是目前g s m 网中丌展的最为普遍的数据业务，利用它作为 w a p 的承载是比较便利的。利用s m s 作为承载的时候，由于每 条短消息的长度被限制在1 6 0 个英文字符或者7 0 个汉字罩，再加 上w a p 协议本身的丌销，使得传输最简单的一个w a p 的事务就 需要几个s m s 消息。用户浏览w a p 业务时会觉得非常慢，并且 花费也比较大。但是，相对于c s d 和g p r s 方式，s m s 方式有 实现起来简单方便等独特之处，可以作为c s d 和g p r s 方式的一 种有效补充。 ( 3 ) 基于u s s d 的w a p 业务 u s s d 是一种在g s m 网络基础上传输信息和指令的方式。 u s s d 和s m s 有些类似，因为它们都用g s m 的信令信道。但是 u s s d 又和s m s 不同，它不是一种存储转发业务，而是一种面向 会话的业务。当一个用户使用u s s d 业务时，会话被建立，无线 连接一直持续到用户或应用释放这个连接。在这一点上它又很像 电路交换业务。u s s d 文本消息的最大长度是1 8 2 个字符。 在u s s d 上配置应用业务有一些优点也有缺点。优点是： u s s d 交互应用的来回响应时间比s m s 业务的短，因为， u s s d 是基于会话的而不是存储转发类型的。根据n o k i a 的测试，进行相同的双向事务，u s s d 比s m s 快7 倍。 使用u s s d 业务的用户不必接入特定的电话菜单来接入 u s s d ，只需直接键入u s s d 命令即可。 由于u s s d 命令总是要送到移动用户本地移动网的 h l r ，因此基于u s s d 的应用在用户漫游时不会受到影 响，同样能正常工作，而且对用户完全是透明的，就像 用户仍然在本地一样。 u s s d 可以用在目前所有的g s m 移动电话上。 s i m 卡应用和w a p 都可以配置在u s s d 上。 4 北方交通人学坝l 。论文第二审w a p u s s d 的阶段2 u s s d 2 已经被纳入了g s m 规范。此 f j 的u s s d 是一个单向的承载业务，主要用于管理目的。 u s s d 2 则更先进并且是交互式的，通过发送一个u s s d 2 命令，用户可以接收一个信息业务菜单，这样u s s d 2 在 现在的手机上可以提供类似于w a p 的业务。 缺点是，对用户而言u s s d 的数据串比较难记。但是，用户 可以将一些常用业务的命令串存储在电话号码本里，这样就无需 记忆和重复键入了。 由于u s s d 命令比一个s m s 可传输的字符个数多，并且时 延比短消息小，它比s m s 更适合做w a p 的承载。 ( 4 ) 基于g p r s 的w a p 业务 通用无线分组业务g p r s 是g s mp h a s e2 + 阶段引入的一种 基于分组的数据业务，它能够实现从空中接口到外部网络之间的 分组数据传输。g p r s 可以接入基于t c p i p 的外部网络和x2 5 网络，能够有效的实现和i p 网络的互通。g p r s 通过使用8 个 t d m a 时隙，理论上可以获得最大速率为1 7 1 2 k b i t s 。g p r s 还 可以实现瞬时连接，一旦有需求可以立即发送和接收信息，不需 要拨号建立连接，所以立即性是g p r s 的一个优点之一。同前面 几种承载业务相比，g p r s 具有立即( 无需拨号连接) 、高速( 理 论上可以达到1 7 1 2 k b i t s 的接入速率) ，并且可以按业务流量记 费等优点，它是目前w a p 的最佳承载业务。 2 4w a p 规范的发展 1 9 9 8 年5 月w a p 论坛推出了w a p 的i 0 版本，这一版本包 含了w a p 的核，i i , 内容：w a p 协议栈结构、w m l 以及w m l s c r i p t 等。 1 9 9 9 年6 月，这一版本被1 1 版本所代替，w a pv 1 1 是w a p 的第 一个商业版本，是根据第一批用户的详细反馈，归纳总结对w a p 北疗交通人学坝l 论文 孵一章 w a p v 1 0 进行改良的结果，这一版本支持w b m p ( w ir e l e s sb i t m a p p i c t t i r e ，无线位图图形格式) ，改进了w t a ( w i r e l e s st e l e p h o n e a p p c a t i o n ，无线电话应用) ，增加了w m l 标记，并增强了w a p 协议本身的兼容性和互操作性。1 9 9 9 年底，w a pv 1 2 公布，w a p v 1 2 增加了p u s h 功能、用户代理结构( u s e ra g e n tp r o f i l e ) 和w i m ( w i r e l e s si d e n t i t ym o d u l e ) 、s e r v i c ei n d i c a t i o n 等 内容。2 0 0 0 年6 月份，w a pv 1 2 1 公布，它对w t l s 和w i m 等安全 性问题进行了加强。w a p 标准的下一个难式版本将是w a pv 2 0 ， w a pv 2 0 具有很好的前向兼容性，可以和以前的版本很好的兼容， w a pv 2 0 将会在w a p 原有的功能基础上增加屏幕动画，流动多媒 体和音乐文件下载功能，此外还将具备彩色显示和实现基于位置 的内容服务等功能，w a pv 2 0 有望在2 0 0 1 年发布。 北方交通人学f 畎l 论义鹕二章w a p h 关 第三章w a p 网关 3 1w a p 网关的逻辑位置 在逻辑上w a p 网关位于移动终端和内容服务器之间。如下 图所示： 移动 w a p 协议栈 。电活印 迫 纱 图3 1w a p 网关的逻辑位置 内容服务器 要实现w a p 应用，w a p 网关、w a p 手机和w a p 内容服务 器，这三者缺一不可。其中内容服务器就是我们目前常用的w e b 服务器，w a p 网关与内容服务器之间通过h t t p 协议进行通信。 内容服务器上存储着大量信息，w a p 手机用户可前来访问、查询、 浏览等。w a p 手机和一般的手机的不同之处在于它内置有微型浏 览器，w a p 网关是w a p 应用实现的核心。前面第二章已经提到， w a p 网关的基本功能是协议“翻译”和传输内容的编解码，具体 来讲，协议“翻译”就是：当用户从w a p 手机向内容服务器发 送他要访问的内容的u r l 后，信号经过无线网络，以w a p 协议 方式发送请求至w a p 网关，在网关经过协议“翻译”后，再以 h t t p 协议方式与内容服务器交互。同样当信息以h t t p 协议方 式从内容服务器返回网关后，网关再对它进行一次协议“翻译”， 画圉 y z 北方变通人学倾i 论文笫三章w a p 刚关 然后以w a p 协议方式发送到用户的手机终端。传输内容编解码 是指w a p 网关将从内容服务器返回的内容进行压缩，处理成二 迸制代码流后返回到用户的手机终端，从手机终端来的编码后的 请求经网关解码后，以h t t p 协议方式发送到内容服务器。 3 2w a p 网关应用实例 w a p 网关与移动通信网的连接方式是决定其结构和功能的 主要因素之一。对采用分组交换的移动网络，如g p r s 以及第三 代网络等，w a p 网关与其采用i p 直连的方式。对于非i p 网络， 即电路交换网络，w a p 网关不可能直接与其建立i p 连接，它们 之i h j 的连接需要先进行一些转换。下面以目前应用较为普遍的基 于电路交换( c s d ) 承载上的w a p 应用为例来进行说明和分析。 在c s d 承载上，w a p 网关与移动通信之删的通信需要经过 拨号接入服务器。用户先拨号，通过拨号服务器建立和w a p 网 关之间的连接，然后才可以浏览、接收网上的信息。 w a p 网关在电路交换网络中应用的网络结构如图3 2 所示。 g s mp s t n i n t e r n e t 图3 2w a p 网关在电路交换网络中的应用结构 从图3 2 中可见，基于c s d 承载的w a p 应用，需要依次经 过移动网、p s t n 网及i n t e m e t 网，在移动网与p s t n 网之间需要 具有1 w f ( i n t e r _ w o r k i n gf u n c t i o n ，交互功能) 功能的g m s c 作c s d 到p s t n 电路的转换，从p s t n 进入i n t e r n e t 需要远端接入服务器。 整个过程的协议转换完全依照w a p 规范给出的参考协议栈，见 北方交通人学坝l 论义 第_ 三章w a p i 叫关 图33 。 移动终端 w a p 网关 服务器 w a e 竺 w s pw s p i s p r a s ! 叫哑 w t plf u b p i pi p i p p p p i w f p p p 通信 c s d r fc s dr fp s t np s t n 子网通信子网 ( 6 s m )( g s m )c i c u itc i r c u i t 图3 3 基于c s d 的w a p 应用标准协议栈 图中交互功能i w f 提供了c s d 信道( 9 6 k b i t s ) 与p s t n 电 路信道( 6 4 k b i t s ) 的交互业务。r a s ( r e m o t ea c c e s ss e r v e r ，远 端接入服务器) 或者晚i s p ( i n t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r ，因特网业务 提供者) 提供了到i n t e r n e t 的连接，使得移动终端和w a p 代理服 务器可以彼此寻址。这种方式可以充分利用现有的网络基础设施， 其最大的好处就是开放性。在这种方式下，w a p 接入服务器对所 有的i s p 都是丌放的，现有的i s p 几乎可以马上提供w a p 业务的 接入服务，而且对于i s p 而言，其服务范围并无任何变化。这罩， w a p 业务的接入服务实际上仍然是i n t e r n e t 的接入服务，因为无 论是w a p 网关还是w a p 内容服务器本身仍然是i n t e m e t 上的一 个节点。 3 3 设计实际w a p 网关 在前面已经提到，w a p 网关与移动通信网的连接方式是决定 其结构和功能的主要因素之一，所以在设计w a p 网关的时候， 首先确定w a p 应用是基于哪种承载业务的，才能确定其连接方 北方交通人学坝f 。论文第三章w a p m 关 式和协议结构。然后考虑基于这种承载业务之上的w a p 网关的 主要功能，除了协议转换和内容编解码外，w a p 还可以有一些辅 助的功能来提高整个系统的性能例如，w a p 网关还可以将来自 不同w e b 服务器上的数据聚合起来，并且缓存经常使用的信息， 从而减少响应时i 刈；w a p 网关还可以具备用户的数据库接口，使 用来自无线网络的信息如位置信息，来为某一组用户动态定制