（通信与信息系统专业论文）基于上下文感知的自适应业务提供技术研究.pdf

南京邮电人学硕一卜研究生学位论文摘要 摘要 下一代网络( n g n ) 的一个重要特征就是在统一的i p 网络之上形成开放式的网络环境， 向用户提供灵活多样的融合业务。如何自适应用户环境、网络环境和终端环境向用户提供 更加智能化、个性化和多样化的业务则构成了下一代网络的一个新的研究方向，即下一代 网络自适应业务提供技术。上下文感知是其中的一项关键技术。 论文基于笔者参加国家自然科学基金项目的研究心得，系统地介绍了上下文感知技术 在下一代网络自适应业务提供体系架构中的地位、作用和功能，提出了一种新的s i p 上下 文感知应用模型，该模型可以通过对用户、会话、在席和网络上下文的感知来提供自适应 业务。 论文首先概述了下一代网络技术，并简要介绍了下一代网络的业务特征和业务提供方 式。然后给出了下一代网络自适应业务提供的体系架构，讨论了自适应可用业务列表生成、 业务发现与登记、内容适配、网络上下文环境感知和可重配置计费等关键技术。接着，论 文从上下文的定义及分类开始，分别讨论了上下文的获取、描述和分发，详细研究了上下文 感知的关键技术。然后论文在分析当前上下文技术不足的基础上，提出了一个新的基于上 下文感知和策略决策的s i p 代理应用模型，详细阐述了该应用模型的设计原理及系统结构， 给出了基于此应用模型的两种自适应业务的设计。最后，论文给出了网络上下文提取组件、 网络上下文描述组件、网络上下文解析组件和网络控制组件的实现技术和软件设计。 关键词：上下文感知自适应业务下一代网络s i p 网络 a b s t r a c t o n eo ft h ei m p o r t a n tf e a t u r e so f n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ( n g n ) i st h a ti tf o r m sa no p e nn e t w o r k e n v i r o n m e n to nt o po fi pn e t w o r kt op r o v i d eu s e r sw i t hav a r i e t yo fs e r v i c e sf l e x i b l y a d a p t i v es e r v i c e p r o v i s i o n i n g ，t h a ti s ，a d a p t i n gt h eu s e re n v i r o n m e n t , n e t w o r ke n v i r o n m e n ta n dt e r m i n a le n v i r o n m e n tt o p r o v i d eu s e r sw i t hm o r ei n t e l l i g e n t , d i f f e r e n t i a t e da n d d i v e r s i f i e ds e r v i c e s ，h a sb e e nan e wr e s e a r c ha r e a o f n g n a n dc o n t e x t a w a r e n e s si so n eo fi t sk e yt e c h n o l o g i e s b a s e do nt h ea u t h o r sr e s e a r c he x p e r i e n c ei nt h en s f cp r o j e c t a d a p t i v es e r v i c ep r o v i s i o n i n g a r c h i t e c t u r ea n dk e yt e c h n o l o g i e so fn g n ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es t a t u s ，r o l ea n df u n c t i o n a l i t yo f c o n t e x t - a w a r e e s st e c h n o l o g yi nt h en g na d a p t i v es e r v i c ep r o v i s i o n i n ga r c h i t e c t u r e i nt h i sp a p e r , an e w c o n t e x t a w a r es i pp r o x yi sp r o p o s e d ，b yw h i c hc o n t e x t - a w a r ea d a p t i v es e r v i c e sb a s e do n c a nb ep r o v i d e dc o n s i d e r i n gu s e r , s e s s i o n ，p r e s e n c ea n dn e t w o r kc o n t e x t f i r s to fa l l ，a no v e r v i e wi sg i v e no fn g nt e c h n o l o g ya sw e l la sn g ns e r v i c ec h a r a c t e r i s t i c sa n di t s p r o v i s i o n i n gs c h e m e s t h e nt h eo v e r a l lf r a m e w o r ko fn g na d a p t i v es e r v i c e sp r o v i s i o n i n gi sp r o v i d e d a n dd i s c u s s i o ni sc o n d u c t e do fs e v e r a lk e yt e c h n o l o g i e s ，i n c l u d i n ga d a p t i v ea v a i l a b l es e r v i c e s l i s t g e n e r a t i o n ，s e r v i c e sd i s c o v e r ya n dr e g i s t r a t i o n ，c o n t e n ta d a p t a t i o n ，n e t w o r ke n v i r o n m e n t a la w a r e n e s s ， a n dr e c o n f i g u r a b l ec h a r g i n g f u r t h e r m o r e ，f o l l o w i n gf i l li n t r o d u c t i o no ft h ec o n t e x td e f i n i t i o na n d c l a s s i f i c a t i o n ，t h ep a p e rd i s c u s s e st h et o p i c so f c o n t e x tc a p t u r e ，d e s c r i p t i o na n dd i s t r i b u t i o na sw e l la s s o m er e l a t e dk e yt e c h n o l o g i e s b a s e do na na n a l y s i so ft h es h o r t c o m i n go fe x i s t i n gc o n t e x ta w a r e n e s s t e c h n i q u e s ，an e ws i pp r o x ya p p l i c a t i o nm o d e li sp r o p o s e df e a t u r i n gi nc o n t e x ta w a r e n e s sa n dp o l i c y d e c i s i o n i t ss y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dd e s i g np r i n c i p l e sa r ed e t a i l e da n dt h ed e s i g no ft w oa d a p t i v es e r v i c e s o f f e r e db yt h em o d e li sp r o v i d e d f i n a l l y , t h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e sa n ds o f t w a r ed e s i g no fn e t w o r k c o n t e x tc a p t u r ec o m p o n e n t , n e t w o r kc o n t e x td e s c r i p t i o nc o m p o n e n t , n e t w o r kc o n t e x tp a r s e rc o m p o n e n t , a n dn e t w o r kc o n t r o lc o m p o n e n ta r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：c o n t e x t - a w a r e n e s sa d a p t i v es e r v i c e s n g ns i pn e t w o r k l i 南京邮电大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的 任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示t n 意。 研究生签名：盔盗日期：翌望：丝! ! 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送 交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论 文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。 论文的公布( 包括刊登) 授权南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：凭镌导师签名：日期： 南京邮电大学硕上研究生学位论文第一章引言 1 1 论文背景 第一章引言 在过去的一个世纪中，通信网的发展主要取决于技术更新。七十年代的数字通信和八 十年代的程控交换这两项标志性通信新技术的问世就是一个明证，它们促使通信网进入一 个新的时代，获得了前所未有的大发展。然而，随着新技术层出不断地涌现和通信产业竞 争态势的日益加剧，自上世纪末开始，业务驱动网络发展的趋势已经明朗，业务和市场决 定新技术的取舍已成为人们的共识。 最早支持这一观念转换的成功网络应用就是上世纪九十年代初标准化的智能网技术。 智能网第一次提出了业务控制和网络控制分离的思想，它并没有改变原有电信网的基础技 术，却极大地提升了网络的收益，驱动全球电信网十余年的持续高速发展。这可称为通信 网的第一代业务体系结构。然而智能网本身仍然是一个封闭的、集中式的网络结构，其业 务创建构件是面向过程的，难以重用和扩展，尤其是封闭式的结构使得业务提供仍然控制 在网络运营商手中，业务提供的灵活性和有效性十分受限。 至九十年代末，在飞速发展的i n t e m e t 的强烈冲击下，通信网发生了具有历史意义的 转型，提出了下一代网络( n g n ，n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) 的概念【l 】。和传统网络相比， n g n 的一个重要特点就是网络必须由封闭式转型为开放式，这主要表现为网络能力将向业 务提供者开放，从而形成一个独立于网络运营商的业务运营商，以适应开放式的i n t e m e t 业务需求和日益智能化的客户终端环境。 但是，目前的n g n 业务结构未能考虑用户智能、网络智能和业务智能的协作，业务 提供均基于预先设定的静态逻辑和静态数据，缺乏对环境的自适应能力。在下一代网络 中，面对无处不在的网络，大量涌现的信息，如何把用户、环境、网络、业务很好地结合 起来提供以用户为中心的个性化业务，是一个很重要的研究课题【2 】。 我们研究的自适应环境，是指业务对以下三个环境的自适应能力【3 】： ( 1 ) 自适应用户环境：业务提供的对象是用户，评判业务质量、决定业务市场最终 也有赖于用户，因此能为用户提供满意的个性化服务应该是n g n 业务的一个重要目标。 在传统通信网中，由于终接的都是没有智能的盲终端，因此用户只能通过简单的操作发出 指定的业务请求，然后由网络提供预先规定的服务。在n g n 中，终接的大都是智能终端， 它们可以有自行配置数据、指示复杂要求、甚至执行简单逻辑的能力，因此业务体系结构 南京邮电大学硕：i ：研究生学位论文第一荦引青 必须支持根据用户偏好、终端能力、所在位置和所处环境自适应地提供最合适的服务的能 力。 ( 2 ) 自适应网络环境：业务的服务质量除了业务逻辑本身以外，在很大程度上取决 于网络环境。目前的业务都是在预先规定的网络条件下提供的，如果网络条件不能满足要 求，业务请求就被拒绝。在未来的n g n 中，考虑到终端和网络智能后的网络自适应能力 包括两个方面，一是在业务启动过程中，用户和网络之间应有更强的协商机制，允许一定 程度的降质启动，以提高业务服务成功率。二是在业务执行过程中，如果网络条件发生变 化，业务层应该有能力指示网络层进行相应的调整，以尽力保证业务的正常进行。这就需 要增加现在网络尚没有的反馈机制。 ( 3 ) 自适应业务环境：随着新的分布计算技术的出现，特别是w e bs e r v i c e s 技术的出 现，必须十分重视将这些新的分布计算技术融入到n g n 业务的创建中，以支持不同业务 之间的合作、业务综合和业务分布式创建，这对于实现通信网和i n t e m e t 的业务融合有非 常重要的意义。 上下文感知技术是提高网络智能化的一项崭新技术，也是自适应业务提供体系结构的 支撑技术之一。进入下一代网络，当人们在享受各种各样的业务时，这一技术的重要目的 是使我们的生活更加容易，即更具透明性。而达到这个理想的一个重要部分是网络通过感 知用户、终端、网络、环境等上下文信息进行智能的调整，从而提供给用户自适应的业务。 总之，我们希望网络因环境而变，提供更加满意的服务于人们。因此，下一代网络需要网 络、业务能够感知上下文。 1 2 论文内容和本人所做的工作 本论文的课题来源于国家自然基金项目“下一代网络自适应业务体系结构及关键技术 研究”。该项目的研究内容是以提供自适应业务特征为核心，提出一个新的n g n 自适应业 务体系结构，并围绕此结构研究相应的自适应业务关键技术。笔者参与研究的是上下文感 知技术，属于本项目的一个研究子课题。 论文第二章首先分析了下一代网络的特点，介绍了项目组提出的自适应业务体系，给 出了主要模块的功能结构。第三章详细介绍了上下文感知技术，阐述了上下文的分类、特 点，上下文感知的关键技术及要求。在对当前已有上下文感知模型进行深入研究、比较， 指出其中的不足之后，第四章提出了笔者自己设计的适用于s i p 网络环境的上下文感知应 用模型，并详细描述了该模型的结构和功能，给出了两个自适应业务的具体实现方案。第 2 堕窒唑! 垒查竺堡生婴壅竺兰垡丝奎笙二童! ! 童 五章阐述了关于网络上下文感知的实现方法，笔者有针对性地分析了网络上下文提取组 件、网络上下文描述组件、网络上下文解析组件和网络控制组件的设计思想，给出了实现 的核心程序。 南京邮电大学硕一i ：研究生学位论文第二章下一代网络及自适应业务提供技术 第二章下一代网络及自适应业务提供技术 2 1 下一代网络功能及体系结构 下一代网络泛指以i p 技术为核心，可同时支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。 一方面，n g n 不是现有电信网和i p 网的简单延伸和叠加，也不是单项节点技术和网络技 术，而是整个网络架构的变革，是一种整体解决方案。另一方面，n g n 的发展策略不是革 命，而是演进，即在继承现有网络服务的基础上实现的平滑过渡。n g n 的推进基于业务驱 动，将通过开放式协议和接口，实现业务与呼叫控制分离以及呼叫控制与承载分离，以便 灵活、快速地提供业务。 2 1 1n g n 的网络结构 n g n 的控制采用软交换技术，原来综合交换机的功能将分离为独立的网络部件，各部 件间通过标准化的接口交互，部件可根据需要灵活配备。基于软交换技术构造的n g n 网 络从功能上可以分为接入层、传送层、控制层和业务层，如图2 1 所示【。 图2 1n g n 体系结构 其中，业务层包括s c f ( 业务控制功能) 、应用服务器、s i p 服务器等网络实体。业务 层通过业务层接口调用通信网络的能力，向用户提供丰富多彩的下一代业务。 控制层是n g n 网络的核心，主要包括软交换设备。软交换设备是呼叫控制的核心， 完成呼叫连接的建立和释放，以及媒体网关接入功能、媒体网关资源管理、带宽管理、选 路、信令互通和安全管理等功能。 4 习习习习 南京邮电大学顶十研究生学位论文 第二章下一代网络及自适应业务提供技术 传送层指核心传送网，包括提供i p 包转发的各种承载网功能实体。n g n 采用高速分 组化核心承载，不论话音、数据还是视频信号，一律通过高速包交换分组网络传送，奠定 了电信网、计算机网和有线电视网三网融合的基础。 接入层包括各种接入网关、中继网关、媒体网关、智能终端以及综合接入设备( 1 a d ) 。 各类网关和智能终端的主要功能是实现媒体流和信令的转换，从而支持多媒体信息分组在 不同类型网络之间的互联传输。通过各类网关可实现n g n 与公众交换电话网络( p s t n ， p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k ) 、公众陆地移动通信网( p l m n ，p u b l i cl a n d m o b i l e c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ) 、i n t e m e t 等网络的互联互通，可有效地继承原有网络的业 务。 2 1 2n g n 的特点 n g n 的主要技术特点是： ( 1 ) n g n 采用以i p 为核心的分组传输模式传送语音、视频和数据，采用统一的协 议对呼叫进行控制。它把呼叫控制功能、数据传输功能、媒体处理功能和终端接入功能互 相分离，形成独立的网络部件，并定义了部件之间标准的协议接口，使原来集成式的复杂 电信网成为部件可以灵活组合的分布式系统，由此实现不同业务网的互通。 ( 2 ) n g n 业务独立于网络，允许业务层和网络层技术独立开发，这样的结构支持灵 活有效的业务创建、业务部署和业务管理，使得运营商能快速提供新的业务和应用，从而 满足不断发展的业务需要。 ( 3 ) 多样化接入方式。n g n 通过中继网关支持现有各种有线网络和无线网络的互通， 通过接入网关支持各种窄带和宽带的接入方式，通过综合接入网关支持各种传统终端和智 能终端接入网络。 ( 4 ) 多业务支持。n g n 支持语音、数据、视频、图像、文本业务以及综合的多媒体 业务，并支持电信网和i n t e m e t 的融合。 ( 5 ) 优良的性能价格比，保证较低的网络建设和运营成本。 2 1 3n g n 的发展现状及趋势 n g n 的发展过程可以归纳为以下四个阶段t 4 1 ： 1 ) 起步阶段 国际电联首先提出了h 3 2 3 标准，运营商利用h 3 2 3 体系构建了分组长途电话网络， 5 堕塞堕! 皇叁兰堡! ：堕壅圭兰垡堡窒 笙兰童! 二垡型竺丝鱼垩生些箜堡堡丝查 获得了可观的收益，为n g n 相关协议和应用的发展打下了一定的技术基础，而且也验证 了语音业务i p 化的可行性。在这个阶段，国内运营商建立了长途i p 电话网络。 2 ) 软交换试验阶段 在众多制造商和运营商的共同推动下，软交换产品逐步趋于成熟，功能日益丰富，标 准化过程稳步推进，软交换技术开始逐步走向市场。在这期间，国内外软交换的实验不断 进行，初期软交换的实验内容绝大部分限于软交换的汇接功能、简单的多媒体业务，后期 随着软交换技术的日益成熟，试验逐步转为较大规模的商用试验，部分新运营商开始尝试 建设正式运营的n g n 商用网络。 3 ) 规模部署阶段 软交换体系逐步完善并实现商用化，越来越多的运营商开始大规模部署n g n 的商用 网络，主要集中于n g n 基础结构的建设和现有p s t n 网络向n g n 的过渡，以及采用n g n 技术进行交换机的改造和替换工作。 4 ) 稳定发展阶段 在这一发展过程中，n g n 的重点在开发更先进的增值业务上，推进固网和移动网的 融合。随着网络自身服务能力的完善，包括承载网q o s 的完善，网络应用逐步转向以提供 多媒体业务为特征的发展方向。 2 2 下一代网络业务概述 2 2 1 下一代网络业务分类 从业务和应用的角度来看，下一代网络可提供的业务包括传统语音业务、分组数据业 务和增值多媒体业务三大类： ( 1 ) 语音业务是传统电信业务中的基本业务，也是下一代网络发展必不可少的业务， 包括传统p s t n 网络提供的普通话音业务、c e n t r e x 业务、智能话音业务等。 ( 2 ) 数据业务主要包括以分组交换为基础的数据接入业务( 窄带拨号接入、l a n 接 入、x d s l 接入等) 、数据承载业务( d d n 业务、帧中继业务等) 和各种数据的增值应用 ( 电子邮件、数据中心i d c 等) 。 ( 3 ) 多媒体业务将语音、数据、视频等多种信息融合在一起，为用户提供多样化和 个性化的业务。目前，下一代网络能够提供的多媒体业务包括会话型的多媒体业务、信息 交互类多媒体业务和多媒体采集类业务。 6 塑室! ! ! ! ! 皇盔兰堡主婴塑生兰垡堡兰 笙三主! 二垡塑垫丝旦垩壁些箜堡竺! 垫查 此外，根据业务提供方式的不同，可将下一代网络的业务分为：直接由下一代网络提 供的p s t n 基本业务和补充业务；下一代网络和现有智能网的s c p ( 业务控制点) 进行互 通，充当s s p ( 业务交换点) 提供的传统智能网业务；利用应用服务器提供的增值业务、 智能业务及未来的各项业务；由第三方开发商开发、定制，为用户提供的各种新型业务。 下一代网络业务可以从不同的角度进行分类，并无统一的标准。 2 2 2 下一代网络业务特征 与现有网络相比，下一代网络的业务特点主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 延续性和渐进性 下一代网络应能够提供现有p s t n 网络和综合业务数字网( i s d n ，i n t e g r a t e ds e r v i c e d i g i t a ln e t w o r k ) 所能提供的各种基本业务和补充业务，这些业务可以通过p s t n 仿真和 p s t n 模拟两种方式提供。下一代网络还能够完成现有智能网中的s s p 功能，通过i n a p 信令与现有智能网的s c p 通信，提供现有智能网所能提供的所有业务。下一代网络将在继 承已有网络业务的基础上逐步引入新业务，是一个延续而渐进的过程。 ( 2 ) 语音、数据、视频融为一体 多媒体增值业务是下一代网络的重要标志，典型业务包括统一消息、即时消息、多媒 体会议、视频点播( v o d ) 、白板、网络游戏、语音门户、通用号码、点击拨号、点击传真、 可视电话、i n t e m e t 呼叫等。 ( 3 ) 多样化和智能化 目前，对于网络的智能化要求正逐渐从网络核心向网络的边缘和终端转移，不再是单 纯地由网络来提供业务，终端也将越来越多地参与业务提供。下一代网络的通信终端具有 多样化、智能化的特点，网络业务和终端特性结合起来可以提供更加智能化的业务。 ( 4 ) 个性化 下一代网络能够向用户提供个性化的业务。用户可以通过用户终端、系统提供的网页， 定制自己的业务实现方式、业务特征和相关的业务信息。例如，用户可自由选择呼叫路由、 配置呼叫前转、呼叫方式、接听方式、接听顺序和呼叫中转传递信息等。个性化业务符合 可运营、可管理的要求，不仅能够实现通信的个性化，而且可以给运营商带来附加的n n - 。 ( 5 ) 虚拟化 虚拟业务是将用户个人信息( 如身份、联系方式、住所等) 虚拟化，用户在任何位置、 任何网络、使用任何的终端，所呈现出的个人特征、用户接口和业务都是相同的。例如采 7 堕室塑生叁堂竺土型! 窒竺兰竺堡塞 笙三兰! 二垡型堑堡旦垩丝些箜堡堡垫查 用与通信设备的物理端口无关的虚拟号码来代替用户的多个电话号码，主叫用户只需拨打 虚拟号码，就可以直接找到被叫用户，而不必关心他身处何地。另外，虚拟家庭、虚拟社 区等虚拟业务也将是下一代网络中有代表性的虚拟业务。 ( 6 ) 移动性和开放性 下一代网络中，单个用户采用不同的接入方式时，将作为单个用户来处理，允许用户 跨越现有的网络边界使用和管理他们的业务。下一代网络使用虚拟归属环境( v h e ) 和开 放业务体系架构( o s a ) 实现移动性的支持。虚拟归属环境是一个可携带性概念，它允许 用户携带其个人业务参数( 包括可选业务、接口参数等) 在网络间漫游，而与用户所使用 的终端、所在的位置、所处的网络无关。下一代网络具有标准的、开放的接口( o p e n a p i ) ， 开放业务体系架构提供了一个可扩展、可升级的体系，为业务提供商的新业务创建了一个 开放的环境，同时允许用户快速定制多样的业务。 2 2 3 下一代网络业务提供方式 n g n 业务提供方式主要有以下5 种【5 】： 方式一：通过软交换设备自身提供基本业务和补充业务 传统p s t n 网络经过了多年长足的发展之后，已经形成了大量的p s t n 基本业务和补 充业务、i s d n 基本业务和补充业务、商业网业务；软交换作为n g n 网络的核心控制部件， 能够最方便地继承p s t n 的业务，同时对其进行特性增强。如和传统的c e n t r e x 业务相比， n g n 网络中的i pc e n t r e x 业务可提供广域c e n t r e x ，可实现商业客户分散机构的语音互连， 突破了p s t n 中的地理位置的限制，同时也不局限于语音，可以和视频消息及企业的i t 系 统融合在一起，为企业和商业用户提供更多的方便。 方式二：重用现有智能网设备提供传统智能业务 软交换设备通过与现有s c p 互通获取提供智能业务的能力，此时软交换设备同时具有 s s p 的功能。 方式三：增值业务应用服务器提供多媒体增值业务 增值业务服务器通过，会话启动协议( s i p , s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 与软交换配合提 供多媒体增值业务，s i p 是由i e t f 于1 9 9 7 年7 月提出的应用层控制协议，它与h t t p 很 类似，是端到端的通信协议，能建立、调整和终止多媒体的呼叫和会话，构成下一代的增 值业务平台。这种业务提供方式可提供传统智能网所不能提供的增值多媒体协同工作业 务。其优势在于能将w e b 业务和s i p 协议的优势结合起来提供创新的综合业务，开拓广阔 8 塑塞坚! 垒叁堂堡：生! 窒生堂垡堡奎 里三里! 二垡塑竺丝鱼垩坐些堑堡型! 垫查 的新市场。 方式四：通过p a r l a y 0 s a 应用接口由第三方提供业务 n g n 向应用服务器提供了各种可编程接口( a p i ) ，这些接口规定了方法事件参数及 语义，使得外部和内部的应用开发者可以使用核心网络资源。p a r l a y 接口为外部应用提供 了资源认证和授权能力，使得不必对软交换设备的功能进行升级就能实现增值业务的丌发 ，管理和应用。如果所有的增值业务都由软交换负责，那么我们将重蹈覆辙，新的功能将 依赖于软交换的升级，业务推向市场的周期也会因为软交换升级而拉长。相反将对增值业 务的处理从软交换中移出，通过在应用服务器上运行p a r l a y 应用程序，网络运营者提供 p a r l a y 网关，负责访问业务提供者网络的安全和管理，n g n 就可以安全有效快速地实现新 业务应用。 方式五：内容服务提供商提供融合业务 这种业务提供方式可以把i n t e m e t 上的大量孤立的应用和n g n 业务组合形成新的运营 业务，由运营商打包提供给用户。典型应用包括：v o d 业务，可实现网上查询浏览播放影 片，该业务可能直接导致d v d v c d 录像机淡出市场；p a yt v 业务使数字节目进入家庭， 影片的图象音色非模拟电视所能比拟，节目内容数字化后可破除节目源的垄断，用户可根 据兴趣选择喜爱的频道，包括付费频道和e l e a r n i n g ，实现家庭教育内容可随个性调整自 行控制内容进度，可以语音或t e x t 方式进行练习或考核；e h o s p i t a l 业务，病人医生虽不 在同一地点但可进行互动交流实现异地专家会诊；v i d e o s t r e a m i n g w 曲可在家中或办公室 召集会议，会议的图象、声音、幻灯片、文本、交谈和文件可同步传送给每位参会者，动 态图象以s t r e a m i n g 方式进行传递：g a m e 从家庭模式走向互连群体范畴，作为软件与互联 网结合的产物使宽带网游戏更逼真，高速使网络游戏等娱乐形式获得越来越多的消费者的 接受和参与。 2 3 下一代网络自适应业务提供体系 2 3 1 下一代网络自适应业务提供体系提出背景 尽管上述p a r l a y o s a 体系结构实现了面向第三方的开放式控制，已成为目前n g n 业 务提供的主流技术，然而，目前定义的网络a p i 主要还是针对连接型的电信业务，对于数 据业务的整合能力相对比较欠缺；业务启动主要还是基于网络控制层的予置触发机制，依 赖于传统呼叫的有限状态机技术；业务模型主要还是“终端一软交换机一业务控制点 方 9 塑室坚! 垒盔兰堡主堕窒竺兰垡堡兰笙三兰! 二垡塑竺垄旦垩丝些箜堡竺! 垫查 式，很少考虑智能终端的情况。凡此种种，都是因为p a r l a y 源于通信网应用，其初衷是开 放智能网业务控制接e l ，因此目前实现的p a r l a y 系统在很大程度上相当于是位于i p 网络中 的s c p ，它们能在i p 网络中实现原有的各种智能网业务，但是缺乏支持网络融合的能力， 未能创建有特色的、已有通信网无法实现的新型业务。这一情况极大地制约了n g n 的发 展，3 g 网络发展步伐的放缓，在很大程度上也是由于缺乏有竞争力的业务所致。因此，业 界已在思考如何在p a r l a y o s a 的基础上融入计算机网络的模型和技术，研究新一代的业务 体系结构，以适应未来的网络融合环境和智能化用户环境。 近年来，计算机界和通信界提出和探讨了许多业务提供技术，包括p i n t 技术、c p l 技术、s e r v l e t 技术、专用应用服务器技术、v o i c e x m l 技术、m e x e 终端技术、移动代理 技术以及热点的w e bs e r v i c e s 技术等。所有这些技术都从某个侧面体现了通信和计算机技 术的结合，具有其相应的应用场合，但是没有能融入一个统一的n g n 业务架构，缺乏核 心思想，也不利于业务技术标准化和业务互操作。为此，需要提出以提供自适应业务特征 为核心，在p a r l a y o s a 结构的基础上的一个新的n g n 业务体系结构。 2 3 2 下一代网络自适应业务提供体系整体架构 作者所在的项目组从自适应业务提供的角度出发，提出了下一代网络自适应业务体系 架构如图2 2 所示，该架构包括业务发现、内容适配、网络重配置、可重配置计费等模块， 它们相互配合，可以向用户提供能自动适配环境条件的最佳业务。 图2 - 2 下一代网络自适应业务体系 l o 南京邮电大学硕j ：研究生学位论文 第二章下一代网络及自适应业务提供技术 2 3 3 各模块功能介绍 用户接口是用户和业务提供商与元数据管理模块之间沟通的桥梁，必须实现请求和相 应的编解码及协议转换等功能。 重配置计费模块需要在p a r l a y 网关的支持下，根据费率策略，用户定制信息和当前的 网络状态实现灵活的自适应的计费。 内容适配模块可以根据用户终端能力和偏好适配业务内容，解决终端能力和业务内容 间的失配问题，其结构如图2 3 所示： 图2 - 3 内容适配模块结构 业务发现模块可以完成新业务的注册、已有业务的发现以及新业务的合成三项功能， 模块结构如图2 4 所示，其中业务组合部件可根据用户需求合成新的业务类型：业务查找 引擎可以根据需要搜索注册业务库，也可以在整个网络范围内搜索需要的业务；业务登记 部件可以接收来自业务提供商的业务注册请求，到元数据管理模块中注册新的业务。 痊塞喀电大学酸士研究生攀位论文第一二章下一代嬲终及自适应业务提供技术 图2 q 业务发现模块结构 网络环境自适应中间件可以根据当前网络状态，静态或动态控制业务的启动和交互过 程，其结构如图2 5 所示。其中，上下文收集和提取部件负责收集当前网络状态，并提取 有用信息存储到网络状态信息库中；业务重配置部件可以根据洳前网络状态推迟启动业务 或降低质量启动业务，也可以在业务交互过程中根据豢前网络状态通过嬲络重配置组件动 态调整路由策落以保证业务的正常使用，或者降低业务的提供质量以防止业务的中断。 j l 业务重配置 t s l a 协商 jl 丫 l 网络重配 1 瘸络上下 置 匀。 文收集 l ji 上下文存储器 1r 图2 - 5 网络环境自适应中间件结构 1 2 耀工v 南京邮电大学硕：t 研究生学位论文第二章下一代网络及自适应业务提供技术 2 3 4 下一代网络自适应业务提供体系应用 假设一个手机用户要使用一个多方聊天的业务，在这个聊天组中的用户有p c 、3 g 手 机、p s t n 普通电话和p d a 。其中，假定p c 和3 g 手机具有视频和音频处理功能，p s t n 普通电话只具有音频功能，而p d a 只具有文本处理功能。 首先，元数据管理模块根据事先已经注册在库的用户上下文数据和业务上下文数据， 为该用户提供一份当前可用业务的列表。 手机用户在自适应业务列表中选择多方聊天的业务，并通过元数据管理模块下载该业 务的业务代理。 该用户通过业务代理连接此业务的第三方业务提供商，并将参与聊天的各个用户号码 发送给业务提供商。 第三方业务提供商通过与元数据管理模块的交互，得到参与聊天的各用户的终端特性 上下文数据，然后呼出各用户并根据各用户的特性预占路由。 如果对于一个p c 用户，它有较高的带宽要求，但是根据网络环境自适应中间件中的 上下文提取和收集部件所收集到的当前网络信息，发现没有足够的带宽，此时便可由业务 初始化及交互控制部件只预留音频带宽以及时启动该多方聊天业务。如果p c 用户在聊天 开始时有足够的带宽传送语音和视频，但是一段时间以后带宽由于某种原因不能保证了， 此时也可以由业务初始化及交互控制部件控制网络只保证音频带宽，这样可保证聊天j i l 页n 进行。 多方聊天业务只提供语音和视频聊天功能，那么对于只具有音频功能的p s t n 普通电 话和假设只具有文本处理功能p d a 来说，则需要由业务发现模块中的业务合成部件将孤 立存储在业务库中的文本转换至语音以及语音识别两项业务集成到多方聊天业务中，集成 后的多方聊天业务就可以将p s t n 普通电话以及其他终端的语音经语音识别业务转换成文 本送给p d a 用户，p d a 用户输入的文本信息也可以由文本转换至语音业务转换成语音送 给p c 、3 g 手机和p s t n 普通电话用户了。 在这个综合性的示例中，可以看到上下文感知对整个应用起到了关键性的作能，而网 络环境自适应中间件为实现满足用户需求的自适应业务提供了可能。因此，上下文感知技 术是下一代网络自适应业务体系中很关键的一项技术，有必要对其进行深入的分析和研 究。 南京邮电人学硕：t ：r o f 究生学位论文第三章1 ：下文感知及关键技术 第三章上下文感知及关键技术 下一代网络把网络和信息融入到物理世界，这不仅使得网络无处不在、信息大量涌现， 而且由于人、信息、网络、环境之间保持不问断的联系，由此开创了一个崭新的智能技术： 上下文感知( c o n t e x ta w a r e n e s s ) 。进入下一代网络，当人们在享受各种各样的业务时，这一 技术的重要目的是使我们的生活更加容易，即更具透明性。而达到这个理想的一个重要技 术是网络能感知上下文并进行自动调整。智能业务通过上下文调整服务的行为，同时人们 也能够根据上下文调整自己的行为。总之，我们希望业务的提供因环境而变，向人们提供 更加满意的服务。 3 1 上下文感知概述 3 1 1 上下文的定义 何谓上下文，根据不同的环境和应用目的，人们得出了不同的关于上下文的定义。在 w e b s t e r t 6 1 字典中将上下文定义为：有关某个事件和人物的所有状态、背景和环境。这个定 义过于宽泛，无法应用于上下文感知中。a n i n dd e y t 7 】对上下文进行了更加通用的定义：” 上下文是所有能够描述用户与应用程序之间交互所涉及的实体( 包括人、位置、物体等) 状态的信息。其中包括用户和应用程序自身。”这个定义的中心是：上下文是实体周围的信 息。 下面，我们以“列举上下文信息”和“描述上下文信息”两种方法对上下文进行定义。 列举上下文，有利于特定应用的使用和建模，并且列举越具体，越有利于特定应用的 实现；但是对于不同领域的应用缺乏通用的指导意义；且较难被应用，因为考虑潜在的新 的上下文信息的时候，这些定义无法帮助我们界定是否属于上下文信息。例如：个人的兴 趣和爱好( 打球、看书、画画等) 是否属于上下文的范围。 描述上下文的定义方式，比列举定义具有更大的通用性，但同时也有局限性，这种定 义对分析和确定上下文元素缺乏指导意义。而且，如果上下文定义过于概括，将不能给具 体应用的实现提供更多的帮助。例如空间上下文信息，究竟指哪方面的信息不明确。 不同的人，在不同的应用场合对上下文有不同的理解。我们希望提出一个可操作的上 下文的定义以帮助人们明确什么是上下文。一个较为明确的定义能够帮助人们了解上下文 的特点，有利于工程项目的使用。我们认为上下文的概念包含以下三个方面： 1 4 塑室! ! ! ! ! ! 坚盔兰堡：! ：婴壅竺兰垡笙塞笙三垦：蔓! 茎堕垫丝鲞堡垫查 首先，几乎所有信息空间和物理空间中有关系统的信息都能够被看作上下文信息。 其次，从实现的角度考虑，上下文是能够被系统捕获且可以影响计算行为的一切因素。 在具体的应用的时候，需要实例化和分类，以方便对具体应用的指导。它可包括： 一空间信息，如：位置、方位、速度等 一时间信息，如：季节、日期、时间等 一环境信息，如：温度、噪声、光线等 一资源可用性信息，如：带宽、显示、网络等 一行为信息，如：运动、走路、工作等 第三，上下文有不同的抽象层次：从低层到高层。例如，“房间的温度 、“g p s ”的位 置，这些低层信息可由相应的传感器获得。一般来说，人们对高层上下文更感兴趣，例如： “人们是否在工作 ，“会议是否已开始”。 总之，所谓上下文可以包括环境的各个方面，上下文是能够判定一个对象状态的一切 信息，并可以用来决定实体的行为。 3 1 2 上下文的分类 上下文根据属性和用途可以划分为自然上下文、技术上下文以及社会上下文。自然上 下文包括应用程序使用者所处位置以及用户使用应用程序的时间限制( 比如，商店的营业 时间，公共运输系统的时刻表等) ；技术上下文包括用户所使用的网络设备、浏览器，带 宽、网络协议等网络属性，以及应用程序本身的状态；最后，社会上下文是指应用程序个 性化时必须考虑的使用者本人的特点等等。有一些上下文是特定网络应用程序特殊需要 的，而另外的是网络应用程序普遍所需，可以被反复使用的上下文。后者可以由第三方提 供，一个很好的例子是g i s ( 地理信息系统) ，它可以提供城市、街道的地理信息以及给 定地点的地形情况。还可以根据上下文信息的变化频率分类：( 1 ) 绝对静态型。例如用户 的个人信息，这类信息需要用户手动输入、相当长的时间内不会改变；( 2 ) 即时变化型。 例如当时的温度，当时的时间信息，这些信息都是随时变化的，需要利用传感设备来接受。 ( 3 ) 中问类型：这种信息一般会持续一段时间，如会议室正在开会，小张在工作等，这 些上下文信息主要采用触发方式工作，以便在模型中可以进行针对性的处理，如当在开会 时温度超过3 0 度时通知用户，其中在开会这个触发条件是中间类型的上下文信息，而温 度超过3 0 度是即时变化型的上下文，由在开会这个条件被触发时通知系统，由系统来查 询温度信息，通知用户。 南京邮电人学硕：卜研究生学位论文 第三章上下文感知及关键技术 在进行项目调研时，根据项目要求和目标，我们把上下文分为以下四大类： a 终端能力 反映用户所用的移动设备的硬件条件，例如设备类别、屏幕大小、芯片速度、存储器 大小、屏幕显示能力等( 如是否彩屏，颜色位数等) ，用户使用p d a 无线上网时，这类上 下文指的就是浏览器的能力，包括支持的规范、支持的语言、字体、图形格式、视音频格 式、日期显示格式、使用的传输协议等。 b 用户偏好 这是与用户有关的参数，如用户性别、年龄、职业、兴趣、浏览习惯，甚至包括用 户的某一时间段的日程安排表。 c 网络环境参数 核心网络和接入网络环境中的q o s 参数，例如带宽、延迟等。 d 自然环境 与自然环境有关的上下文，如设备当前的位置、城市中的地图结构、某地带宽情况、 照明情况、周围噪音大小，甚至当前的社会环境。 3 1 3 上下文感知的定义 可以从消费视点和功能视点两种角度来定义和了解上下文感知。 消费视点，从上下文消费者的