（电路与系统专业论文）虚拟归属环境下业务上下文感知与适配研究[电路与系统专业优秀论文].pdf

北京邮电大学博士学位论文 摘要 随着第三代移动通信系统的发展，3 g p p 在u m t s 网络体系中引入了虚拟归属环 境( e ，咖a lh o m ee n v 砷m e n t ) 的概念，目的是要实现跨越不同网络边界和终 端的个人业务环境( p s e ，p e r s o n a ls e i c ee n v i r o n m e n t ) 的可携带性，具体是指在 珥环境中，无论用户处于何种网络，使用何种终端，也不论身处何地，始终向用 户呈现相同的个性化特征、用户化接口和服务，用户可享受的具体配置仅受限于网络 和终端的能力。作为3 g m 3 g 系统的业务提供方式之一，许多国际标准化组织和科研 机构都对矩进行了研究，并提出了一些可行性方案和技术，如c 舢坦l 、m e x e 和 s a t 等，但是，这些技术只能在一定程度上实现v h e 的部分功能，不能完全满足未 来业务的发展需求。 相对于以往的单一网络和终端，e 的业务提供必须综合考虑多种异构网络的 特点、不同类型终端的能力以及用户个性化偏好等多维信息，实时感知网络、终端等 上下文信息的变化，并自动进行业务内容协商与适配，以便为用户在跨越网络边界或 更换终端时提供最佳的业务体验。但是，业务适配机制作为皿系统中的核心问题 之一，尚缺乏切实可行的解决方案。 在现有的研究成果和基础之上，本论文分析了v h e 系统对业务适配性的需求， 侧重研究了在虚拟归属环境下增值业务提供过程中的业务发现、业务上下文协商与业 务内容适配的实现框架、以及业务适配处理的相关机制和算法。针对v 髓系统内的 业务发现、选择和使用问题，通过网络侧增值业务提供架构和终端侧用户终端管理平 台的设计，提出了一种有效的业务发现和接入方式，并对归属网络和访问网络中的业 务发现和访问过程进行了详细的分析。进一步讨论了v 髓环境下业务适配的主要方 面，对终端能力描述及协商机制进行了研究，提出了一种满足v 髓系统要求的适配 业务提供框架，并对业务的上下文协商与适配处理机制进行了探讨。业务适配主要包 括两个层次：网络层感知适配和应用层内容适配，前者是指对当前网络状态的感知， 后者是指根据感知到的异构接入网络的状态，采取相应的机制和策略来配置应用层的 业务内容，以适应不同网络、终端环境的变化。针对这个特点，本文提出了一种利用 控制理论中的任务控制模型和模糊控制模型建立业务适配处理的数学模型的方案，通 过感知网络资源可用性的变化对业务内容进行重配景，并对业务适配的性能进行了分 析论证，最后对适配处理结果进行了仿真验证。 关键词： 虚拟归属环境异构网络增值业务上下文感知能力协商业务适配 北京邮电大学博士学位论文 a b s t r a c t w i t h 也ed e v e l o p m e n to fm et h i r dg e n 哪t i o nm o b i l ec 傩吼1 1 1 1 i c a t i o ns y s t e m ，3 g p p p r o p o s e st h ec o n c e p t i o no fv h e ( v m a lh o m ee n 、r i r o 砌e r l t ) i nu m t ss y s t e m ，w 抽c h a i m st 0r e 以i z et h ep o r t a b i l i 母o f p s e ( p e r s o n a ls e n ，i c ee n v j r 0 姗e n t ) w h e nu s e rs p a n l l i n g 血eb o u n d a r yo f 也en 醵o r ka i l dt e 册【i l l a l ，n 锄e l y ，t 1 1 ev h ee n s u r e st h a tl l s e ri s c o n 3 i s t e n t l yp r c s e n t e dw i t hn l cs a m ep e r s o n a l i z e df e a t u r e s ，u s e rb t e r f a c ec u s t o m i z a t i o n a n ds e r v i c e si nw h a t e v e rt e n i n a ia n dw h 砒e v e rn e t w o r k 惭t h i n 廿l ec a p a b i l i t i e so f 恤e t e r m i n a la n dn e t 、v o r k ) ，w h e r c v e rt h eu s e rm a yb el o c a t e d a so n eo fs e r v i c ep r o v i s i o n m o d e si n3 g b 3g ，m a l l yi 1 1 t 锄a t i o j l a lo r g a n i z a 廿o n sf o rs t a n d a r d i 2 a t i o na j l d 瑚e a r c h i n s t i t u d o n ss t l l d yt h ev h e ，a 工l dp r e s e n ts o m ef e a s i b l es o l u t i o n sa 1 1 dt e c h n 0 1 0 9 i e s ，s u c ha s c a m e l ，m e ) ( ea 1 1 ds a t h o w e v c r 也e s et e c h n o l o g i e so n l yc a i lr e a l i z ep a r t i a lf u n c t i o n s o f v h ei ns o m ed e 印e e ，a n dc a n tm e e t 血en e e do f f i m l r es e i c ed e v e l o p m e n t c o m p a r i n g 、v i 也f b n e rs i i n p l e xn e t w o r ka n dt e r 埘i i i l a l ，v 既s e r v i c ep r o v i s i o nm u s t c o n s i d e rm u l d d i m e 芏1 s i o n a li n f o r i n a d o ni n c l u d i n g 也ec h a r a c t e r i s t i c so fm u n i f a r i o u s h e t e l o g e n e o u sn 咖r k s ，也ec 印a b i 蛳e s0 fd i f f e r c i l tt 删n a l sa i l dp e r s o n a l i z e du s e r p r e f e r e n c e s ，a p p e r c e i v em ec h a l l g e so fn 印v o r k 趾dt e m l i 玎_ a l sc o m e x tm f b r i n a t i o n ，锄d p r o c e e ds e r v i c ec o n t e n tn e g o t i a t i o na n da d a p t a t i o na u t o m a t i c a l l y ，s oa st op r o v i d eu s e rt h e o 面m a ls e i c ee x p e r i e n c ew h e nu s e rs p a n sn e m o r kb o u n d a r ya 士1 dr 印l a c e st e m i 工l a l h o 、e v e r ，a so n co f 也ek e yp r o b l e m si i lv 鼬s y s t e m ，s e r v i c ea d a p ta _ t i o nm e c h a n i s mi ss t i l l l a c h n gf 色a s i b l es o l u t i o n s o nt h eb a s eo fe x i 池gr e s e a r c h e s ，t l l i sp a p e ra n a l y z e s 也er e q u i 凇n e n t sf o rs e r v i c ei n v h e s y s t e m ，e m p h a s i z e sp a r t i c u l a r l yo nt h es e r v i c ed i s c o v e r y ，也er e a l i z a 土i o nf h m e w o r k o fs e r v i c ec o m e x tn e g o t i a t i o na r l dc o m e n ta d a p t a t i o n ，a i l dc o r r e l a t i v em e c h 觚i s ma 1 1 d a l g o r i t h m0 fs e n r i c ea d a p t a t i o nd u m gt l = 呛v a l u e - a d d c ds e n r i c ep r o v i s i o ni n e a i i l l i n g a tt 1 1 ep r o b l e mo fs e r v i c ed i s c o v e ms e l e c t i o na n du s a g ei i lv 髓s y s t e m ，b ym ed e s i 弘o f v a l u e - a d d e ds e r 、r i c ep r o v i s i o na r c h i t e c n l r e0 nn e t w d r ks i d ca n du s e rt e m l i l l a lm a m g e m e n t p l a 螈) n no nt e 衄i 1 1 a 1s i d e ，a 工le 丘e c t i v es e n ，i c ed i s c o v e r ya i l da c c e s sm o d ei sp r e s e n t e d ，a s 北京邮电太学博士学位论文 w e l la st h es e r v i c ed i s c o v e r y 趾da c c e s sn o wi nh o m ea i l dv i s i t e dn e 咖r ki sa i l a l y z e d d e t a i k d l yt h i sp a p e r 缸恤e rd i s c u s s e s 也em a ma s p e c t so fs e n r i c ea d a p t a t i o ni nv 既， r e s e a r c h e st e 册i n a lc a p a b i l 姆d e s 硎p t i o n 趾dn c 9 0 t i “o nm e c h a m s m ，p r o p o s e sa n a d a p 诅t i o ns c r 啊c ep r o v i s i o n 矗a m e w o r km e e d n gf h en e e do fv h bs y s t e m ，a n dp r o b e si i l t o s e r v i c ec o i l t e x tn c g o t i 撕o na i l da d a p t a t i o nm e c h a n i s m s e r v i c ea d 印t a t i o ni i l c l u d e s m e a r 血培s ：n e t w o r k1 a y e r 孙e s sa d a p t a t i o na n d 叩p l i c a _ 七i o nl a ) 屯rc o n t e n ta d a p t a t i o n ， t h cf b 册e rm e a i l sm ea w a r e r l e s so fc l 埘e n tn e t w o r ks t a t e s ，a n d 血el a t t c rm e a i l sa c c o r d i n g t ot h es t a t e so fh e t e r o g e n o u sa c c e s sn e h v o r k ，r e l e v 孤tm e c h a n i s ma n ds t r a t e g ya r ea d o p t e d t oc o n f i g l l r es e r v i c ec o i l t c mi n 印p l i c a t i o nl a ”l r ，s oa st oa d a p tt ot h ec h a i l g eo fd i 丘b r e n t n c t 、v o r ka i l dt e m i i l a le n v i r o r u n e n t ga t 也e s ec h a r a c t e r i s t i c s ，t h i sp 印e rp r e s e n t sa s c h e m ea b o u tb u i l d i l l go n am a m e m a t i c sm o d e lu s e dt op r o c e s ss e n r i c ea d 印t a t i o nb yt a s k c o t r o lm o d e la 1 1 dm z z yc o m r 0 1m o d e li nc o n t r o l 协e o r y ，r e c o n f i g u r e st h es e i c ec o m e n t 也r o u 曲p e r c e i v i n gt h ec h a n g eo fn e t w o r kr e s o u r c eu 咖i l 魄a i l da 1 1 a l y z e sm es e i c e a d 印t a t i o np 刮f b 珊a n c e ，f m “ye v a l u a t e st h ea d a p t a t i o np r o c e s s r e s u l t s k e yw o r d s ：m l a lh o m ee n 啊r o n m e 北h e t e r o g e i l o u sn 邮o r k ，v a l u e a d d e ds e r v i c e c o n t e x t _ a w a r e n e s s ，c a p a b i l i t yn e g o t i a t i o n ，s e r v i c ea d 印枷o n 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本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中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 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 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名 碰，菱望 日期：型! ：! ：! ! 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 髓! 鍪圭鱼 訇照盟 日期：三! ! i ：主：2 1 日期：坦鱼：! ： 北京邮电大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 论文提出的背景 上世纪9 0 年代，以g s m 、i s 9 5 等标准为代表的第二代移动通信系统( 2 g ) 因其 话音清晰、漫游性能优良等特点取得了巨大的成功，但它只能提供语音和低速数据业 务，随着通信技术的不断发展，人们对丰富的智能化、个性化业务的需求越来越高， 终端设备也越来越多样化，与此同时，为满足不同应用而开发的多种异构网络与 i n t e m e t 之间的融合也日趋成熟，这就要求未来的通信网络应该是一个开放的网络体系 结构。因此，人们提出了第三代移动通信系统( 3 g ) 的概念 1 2 】。国际电信联盟( i t u ， i n t c m a t i o n a lt e l e c o i m n u i l i c a t i o nu i l i o n ) 将3 g 系统称为m t 一2 0 0 0 ( n e m a t i o n a lm o b i l e t e l e c o m m i c 砒i o n s 一2 0 0 0 ) 3 ，而欧洲电信标准协会( e t s i ，e u r o p e a i l t e l e c o l i n u n i c a t i o ns t a n d a r d sh l 蚰t u t e ) 则称其为通用移动通信系统( u m t s ，u n i v e r s a l m o b i l et e l e c o m l n u n i c a t i o ns y s t e m ) 4 5 6 7 ，尽管名称不同，但两者的最终目 标是一致的，都是要为用户提供无处不在、无缝高效的无线数据能力，以及丰富多彩 的全球化业务。作为第三代移动通信系统的代表，u m t s 的主要目标就是要综合现有 的各种移动通信网络，为用户提供语音、数据、多媒体等多种业务，使得用户无论在 何时何地使用何种终端都能享受到无缝漫游和业务体验的一致性。 为了确保能够开放地对已经定义的和未来将要定义的各种电信业务、多媒体增值 业务 8 进行个性化的商业运营，使得用户可以不受时间、地点、网络条件、终端类 型的限制而享受丰富的个性化业务，3 g p p 在u m t s 系统中引入了虚拟归属环境 ( v 胍，v jr t i 】a 】h o m ee r m r o l l i n e m ) 9 1o h 的概念。v 髓的最终目标是要实现 跨越不同网络边界和终端的个人业务环境( p s e ，p e r s o n a ls e r v i c ee n v i r o m e n t ) 的可 携带性，具体是指在 e 环境中，无论用户处于何种网络，使用何种终端，也不论身 处何地，始终向用户呈现相同的个性化特征、用户化接口和服务，用户可享受的具体 配置仅受限于网络和终端的能力。 v h e 是u m t s 通信系统努力追求实现的目标，希望用户从本地网络漫游到其它 u m t s 网络时，也会感觉自己好像还在本地网络中，能够根据使用终端的特点和自己 北京邮电大学博士学位论文 的偏好享受到所需要的个性化业务。v 髓为增值业务提供的业务能力主要包括 9 业务的个性化 在v 既环境中，可以安全地修改用户和业务的p 1 0 6 l e 信息，使得用户能够在 网络、终端能力范围内，根据自己的偏好定制所需要的业务； 业务会话的连续性 v h e 系统能够在用户跨越网络边界或更换终端时，始终保持当前业务的一致 性： 个人业务环境的移动性 在v 髓环境中，当用户漫游到访问网络时，仍能享受到与本地网络一致的业 务； 业务的适配性 v h e 系统能够根据网络特点、终端能力和用户偏好的变化自动、透明地对业 务内容进行适配，从而使业务对用户始终呈现一致性。 1 2 目前的研究现状 作为第三代移动通信系统中一个全新的概念，当前许多国际标准化组织和科研机 构( 如，g s mm o u 、啪sf 、i t i i 旧n o o o 等) 都对v h e 进行了研究，其中最 具代表性的项目有欧盟资助的i s t o n f o m a 曲ns o c i e 够t e c h n o l o g y ) 计划项目 v e s p e r ( v i m l a lh o m ee n v i r 0 n e n tf o rs e r v i c ep e r s o m l i z 砒i o na 1 1 dr 0 撕沁u s e r s ) 1 0 和a c t s ( a d v a l l c e dc o m 肌l n i c a t i o n st e c h l l o l o 西e sa n ds e r v i c e s ) 项目c a m 卫l e o n ( c o m m l l n i c a t i o na g e m sf o rm o b i l 时e n h a n c e m e n t si nal o 西c a le n v i r o m e n to fo p e n n e t 、r k s ) 1 1 以及欧洲电信战略规划与研究协会( e l 强s c o m ) 支持的项目p 9 2 0 “u m t sn e 协o r k a s 口e c t s ” 1 2 等。 s p e r 项目的主要目标是定义、示范、验证和促进一个业务框架，使其能够跨 越多个异构网络、屏蔽不同底层基础设施和众多业务提供商来实现v 的基本功能。 v e s p e r 项目通过在网络层和应用层之间建立一个v h e 平台，在平台中采用分布式面 向对象的技术、代理技术以及其它新技术来实现也的业务控制和管理，并为漫游用 户提供广泛的移动性。但它只是提出了v 髓实现的初步功能框架。s p e r 项目的功 北京邮电大学博士学位论文 能框架如图1 1 所示： 弼络 图1 1v e s p e r 项目的珥实现框架 露v h e 业务 。非v 业务 c a m e l e o n 也是在开放的网络环境中采用移动代理技术，支持新的增强的业务， 并提出了针对异构网络业务漫游问题的一个可能的解决方案，但它主要侧重于自适应 p m f i l e 的管理。 p 9 2 0 项目主要分析与v h e 相关的技术和用户，研究在u m t s 网络中v h e 的业务提 供问题。 这些项目针对v h e 的不同方面进行了研究，但是在业务内容定制、协商、适配等 方面尚未考虑，还没有提出切实可行的解决方案。 3 0 通信网络对于业务的研究十分重视。3 g p p 借鉴软交换网络技术，提出了采用 应用编程接口( a p i ，a p p l i c a t i o np r 0 乎姐i l i n gi n t i r f k e ) 提供基于口的多媒体业务的 开放式业务体系结构( 0 s a ，o p e ns e r v i c e 妇h i t e c n 聆) 【1 3 】，并在o s a 的基础上提 供v h e 支持。 3 g 网络中定义的v h e 不但包括业务的位置无关性，还包括终端和网络的无关性， 但是目前仅定义了相关功能要求以及用户文档( p r o f i l e ) 和终端文档的构成要素 1 4 ， 开放式a p i 主要考虑的是传统电信应用，尚未涉及v h e 的要求。 北京邮电大学博士学位论文 v h e 的基本特征之一是分布式计算技术，目前在电信领域使用得较多的是 c o 褂3 a 技术。c 0 础j a 运用面向对象的思想提高功能模块重用性和系统扩展能力，实 现对象的位置无关性。但是，c 0 r b a 技术对于构建复杂的分布式系统来说仍然过于 复杂，而且c o i u ；a 对象在通信机制上仍然采用远程过程调用( r p c ，r e m o t ep r o c e d u r e c a l l ) 方式，实时性能较差。移动代理则是具有智能性、自治性和移动性的独立的软 件实体，是继c o i 氇a 等分布对象技术之后的新一代分布计算技术。移动代理技术提 供了一种比面向对象更高层次的编程模式一基于代理的编程模式，可以极大地简化动 态环境下开放式分布系统的建模和实现。并且，利用移动代理的可迁移特征，系统中 的大部分r p c 都可以变成本地调用，从而使业务执行的实时性得到更好地保证，从而 可以有效地实现个人和业务灵活的移动性 1 5 。 作为u m t s 网络体系中提出的一种理想环境，v 既可以使用户获得更为灵活的个 性化业务，因此受到了人们越来越多的关注。目前，针对v 眦的实现，人们提出了各 种各样的应用框架和实现技术，比较具有代表性的有： c a m e l 提供了一种业务一致性与业务网络无关的机制，它允许向漫游出本地 p 1 m n 的用户提供业务，但此业务只限于几种运营商特定的业务，而不是第三 方提供的业务，并且c a m e l 没有涉及v h e 中所要求的业务对终端和网络自适 应的问题。 m e ) 【e 实际上是一个分布计算环境，它定义了移动台中的标准运行环境，使得 各类业务能够应用于不同类型的终端中，并提出了移动台中的应用和服务提供 商进行交互的要求。但是其支持的业务是以终端为中心的业务，而且难以实现 不同类型的移动台之间业务的连续性。 u s a t 为存储在终端s i m 卡中的应用提供了一个标准化的执行环境，并使其与 s a t 服务器中的业务进行交互。s a t 阿s a t 应用可以和网络中的其他节点通信， 并指示移动终端定制、实现相应的个性化业务，它在安全性、信息可携带性方 面满足v 髓的要求，但它也属于终端业务工具集，只支持以终端为中心的业务， 在业务定制、内容适配等方面不够灵活。 所以，尽管3 g p p 早在几年前就提出了皿的概念，许多科研机构也正致力于v 胍 项目的开发和研究，但是目前所提出的相关实现技术和方案只能在不同程度上满足 4 北京邮电大学博士学位论文 v h e 的部分要求。至今为止，对的研究仍然处于初始阶段，并没有提出实际的研 究成果。而且，对于如何根据网络环境、终端能力和用户偏好要求自适应地提供相关 业务还没有进行深入的研究，这是对于遥的更进一步的要求，也是未来移动网络最 有前景的发展方向之一。 1 3 论文提出的意义 目前，国际电信联盟通过的第三代移动通信系统主要有三大技术体制，即欧洲、 日本提出的w c d m a 、美国提出的c d m a 2 0 0 0 和中国提出的t d s c d m a 技术 1 6 。 w c d m a 系统的核心网是基于g s m m a p 的，而c d m a 2 0 0 0 与现有的i s 9 5 系统后向兼 容，可以从i s - 9 5 b 系统的基础上平滑地过渡、发展。这两种技术体制由于提出比较早， 而且有欧美多家著名电信设备商、研究机构以及运营商的支持，所以无论从标准还是 技术成熟度方面来讲，都走得比较靠前。中国移动现在拥有世界上最大的g s m 网络， g p r s 网络也正在日趋完善当中，而中国联通的c d m a 网络也日益成熟，因此，放弃 现有的2 g 2 5 g 网络重新部署统一标准的3 g 移动通信网络从保护现有投资的角度考 虑可行性不大。由于采用w c d m a 标准的国家和运营商数量最多，而且技术比较成熟， 将来可漫游的国家最多，所以中国移动在现有的g s m 网络平台上平滑演进w c d m a 比较可行。对于中国联通来说，在现有的网络基础之上选择c d m a 2 0 0 0 ，从网络演进 方面和保护现有投资方面都具有很大的优势，同时c d m a 的技术发展也较为成熟，风 险比较小。另外，由于中国的通信产业起步比较晚，在早期部署通信网络时只能投巨 资购买欧美产权技术的使用权，这对中国民族产业和经济的发展都造成了一定的损 失a 因此，在世界各国开发3 g 标准和技术的同时，中国也提出了具有自主知识产权 的3 g 系统一t d s c d m a ，虽然提出得比较晚，但是在技术实现上进行了很多创新， 具有很大的后发优势。例如，t d s c d m a 在基站成本、组网成本和建设成本方面都 具有很大的优势，而且，其系统容量和抗干扰能力强，具有很高的频谱利用率，同时 从支持中国自主知识产权技术，发展民族工业和经济的高度来看，部署t d s c d m a 作为未来3 g 的通信系统之一不容质疑。而且，从中国的人口分布、地理环境的角度 考虑，部署统一标准的3 g 通信系统也不可行。同样，国际上的3 g 市场发展也趋于两 大方向，欧洲主要针对w c d m a 进行研究，而美国正致力于c d m a 2 0 0 0 的开发，一些 北京邮电大学博士学位论文 国家出于保护原有投资的需要，也正在部署多种3 g 网络。此外，一些用于不同场合、 满足不同需求的无线接入网络标准也逐渐发展成熟，如用于热点地区的w l a n 、蓝牙 技术等。因此，从3 g 发展的过程可以看出，多种通信网络标准并存是一个事实，也是 通信产业合理竞争的需要，而且，综合考虑一个国家的政治、经济、地域、人口等多 种条件因素，统的网络标准也难以实现。现在的通信标准化组织也认识到这个问题， 因此，并不追求网络标准的统一，而是希望从网络的上层，从业务提供的角度，开始 尝试建立统一的网络能力定义，然后将此网络能力映射到不同的网络元素和网元功能 上去，比如3 g p p 和p a r l a y 组织等提出的p m a y ，0 s a 思想。p a r l a y o s a 通过对网络协议 进行抽象设计出一系列的a p i ，这些a p i 屏蔽了底层网络资源的具体细节，对应用呈 现统一的接口，从而使网络运营商和业务提供商可以通过一个开放的、标准的a p i 使 用网络功能。 由此可见，要想研究也业务，必须考虑到3 g b 3 g 通信系统将面临的复杂的周 边环境，而且要意识到v h e 业务的移动性、适配性、个性化的实现是一个极具挑战性 的问题。 从网络方面来看，在3 g 之后，将有大量局域的、车域的、个人域的等满足不同 需求具有不同特点的网络出现，丰富的异构性成为未来通信网络的显著特点，网络的 异构性对多媒体业务在传输、时延等方面都将造成一定的影响；从终端方面来看，未 来的终端种类将越来越丰富，每个人都可能拥有笔记本电脑、台式机、手机、p d a 等多种类型的终端，用户可能希望使用不同的终端接收同一类型的业务，但是不同的 终端具有不同的支持能力，这就对业务的使用提出了限制；从用户方面来看，随着通 信网络和设备的发展，用户能够使用的业务也越来越丰富，但是所有的业务都是业务 提供商事先设计好的，用户只能被动的接受，而不能参与自己的意见，因此用户希望 业务的提供能够以自己的最佳体验为中心，满足自己个性化偏好的需求。由此可见， v h e 环境中业务的提供应该能够根据用户所处的网络条件的变化、终端的更换和用户 个性化偏好的设景自适应地进行改变，而且这种改变对用户来说应该是透明的。因此， 在未来增值业务提供系统中，业务对网络特点、终端能力和用户偏好等方面的适配问 题成为近几年来v h e 研究中的热点问题之一。 相对于以往的单一网络和终端，v 髓的业务提供必须考虑多种异构网络特点、终 6 北京邮电大学博士学位论文 端能力和用户偏好等多维信息，实时监测网络条件、终端状态等上下文信息的变化， 并自动进行协商与适配，使得用户在跨越网络边界和更换终端时仍能够享受到最佳的 业务体验。因此，本论文针对v h e 环境下业务与网络、终端、用户偏好等上下文信息 的协商与适配进行研究具有一定的实际意义。 1 4 论文的主要创新 在现有的研究基础和成果之上，本论文侧重研究了在虚拟归属环境下增值业务提 供过程中的业务发现、业务上下文协商与适配的实现架构、以及业务适配处理的相关 机制和算法，其主要工作和创新之处在于： 一介绍了第三代移动通信系统的网络体系结构，以及3 g 代表之一u m t s 网络的域 间通信模型；对v h e 的概念和逻辑模型进行了分析，并对实现v h e 的代表性项 目和解决v h e 部分功能的相关技术和应用框架进行了系统的总结和分析，并说 明了它们在v 溉实现中的作用。 一对上下文、上下文感知、适配等相关概念进行定义，并对v 濉环境下用户p r o i i l e 的管理和存储进行了分析；针对v h e 环境下增值业务的发现、选择和使用问题， 通过网络侧增值业务提供架构和终端侧用户终端管理平台的设计，提出了一种 有效的业务发现和接入方式，并对归属网络和访问网络中的业务发现和接入过 程进行了详细的分析。 _ 针对v h e 环境下业务适配的主要方面和需求，对终端能力描述及协商机制进行 了分析，提出了一种适配业务提供框架，并对业务的上下文协商与适配处理机 制进行分折。同时，对v h e 环境下通用用户p r o f i l e 的存储和使用提出了一种 集中管理分布式存储的处理方法。 一针对业务适配的两个层次：网络层感知适配和应用层内容适配，提出了一种利 用控制理论中的任务控制模型和模糊控制模型建立业务适配处理的数学模型 的方案，通过监测网络资源可用性的变化对业务内容进行重配置，并对业务适 配的性能进行了分析论证和仿真验证。 1 5 论文的主要结构 7 北京邮电大学博士学位论文 论文的总体结构框架如下： 第一章绪论 第二章v h e 的提出及相关技术发展 第三章 e 环境下的业务发现和提供架构 第四章v h e 环境下的业务上下文协商与适配架构 第五章基于控制理论的满足q o s 的适配业务处理算法 第六章总结与展望 本章参考文献： 1 常永宏第三代移动通信系统与技术人民邮电出版社，2 0 0 2 3 2 胡捍英第三代移动通信系统人民邮电出版社，2 0 0 1 8 3 张平w c d m a 移动通信系统( 第2 版) 人民邮电出版社，2 0 0 4 8 4 3 gt s2 2 1 0 0v 3 7 0 t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o ng r o u ps e r v i c e sa n ds y s t e m a s p e c t s ，u m t sp h a s elr e l e a s e9 9 2 0 0 1 1 0 5 3 gt s2 3 1 0 1v 3 1 0 t e c h 兀i c a ls p e c i f i c a t i o ng r o u ps e r v i c e sa n ds y s t e m a s p e c t s ， g e n e r a lu m t sa r c h i t e c t u r e 2 0 0 0 2 6 3 gt s2 2 1 1 0v 3 4 o u m t sa c c e s ss t r a t u ms e r v i c e sa n df u n c t i o n s 2 0 0 0 3 7 e u r o p e a nt e l e c o f 砌u n i c a t i o n ss t a n d a r d si n s t i t u t e u n i v e r s a lm o b i l e t e l e c o 姗u n i c a t i o n ss y s t e m s h t t p ：w w e t s i o r g u m t s 8 s u ky uh u i ，k a ih 叫y e u n g c h a l l e n g e si nt h em i g r a t i o nt o4 gm o b i l es y s t e m s i e e ec o m m u n i c a t i o n sm a g a z i n e ，2 0 0 3 1 0 9 陈美娥苏放张新胡健栋v h e 未来异构网络环境下业务提供面临的问题及 解决方法现代电信科技，2 0 0 5 3 1 0 3 gt s2 9 1 9 8v 5 1 o o p e ns e r v i c ea c c e s s ( 0 s a ) a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n g i n t e r f a c e( a p i ) ，r e l e a s e5 ，2 0 0 2 9 1 1 3 gt r2 9 9 9 8v 5 0 o a p p l i c a t i o np r o g r a l 【n i n gi n t e r f a c e ( a p 工) m a p p i n gf o r 8 北京邮电大学博士学位论文 o s ap a r tl ， r e l e a s e 5 ， 2 0 0 2 6 1 2 p 9 2 0 ：“u m t sn e t w o r ka s p e c t s ”，r e a l i s i n gt h ev i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ( v h e )c o n c e p t i na l l i pu m t sn e t w o r k s h t t p ：w w w e u r e s c o m d e p u b l i c p r o j e c t s p 9 0 0 s e r i e s p 9 2 0 d e f a u l t a s p 1 3 3 g p pt s 2 2 1 2 7v 6 1 o s t a g e ls e r v i c er e q u i r e m e n tf o r0 p e ns e r v i c e a r c h i t e c t u r e( o s a ) s 2 0 0 3 1 4 3 g p pt r 2 2 1 2 1v 5 3 1 t h ev i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t s 2 0 0 2 1 5 糜正琨，李新，孟旭东基于代理的e 业务体系结构通信学报，2 0 0 4 1 0 1 6 谢显中第三代移动通信的长期演进计划及比较电信科学，2 0 0 6 2 9 北京邮电大学博士学位论文 第二章v h e 的提出及相关技术发展 第三代移动通信系统的研究及标准化工作正在全世界范围内进行，主要包括未来 公共陆地移动通信系统( f p l m t s ) 、i t u 的i m t _ 2 0 0 0 和欧洲的通用移动通信系统 ( u m t s ) 。3 g 的主要目标是支持多种速率、多种类型的语音、数据和多媒体业务。 为了使用户在任何时间、任何地点都能获得个性化业务，3 g p p 又在u m t s 体系中引 入了v h e 的概念。本章将重点讨论3 g 网络的分层结构、i m t s 的网络构成以及v h e 的定义和相关实现技术。 2 1 第三代移动通信系统的网络结构 3 g 系统中将存在一个或多个核心网络，如g s m 、iy m t s 、i p 等，可能使用i 唧a n 、 p s l n 、i s d n 等多种接入技术，具有一个或多个使用不同拓扑结构和物理介质的传输 网络，因此为了有效地实现数据传输和业务应用，3 g 系统提出了分层的网络结构 1 2 ，将通信网络分成四个层次，即应用层、控制层、传输层和接入层，如图2 1 所示。 应用层 控制层 传输层 接入层 应用服务器 im s c 服务器l m g c r i c s c r lm r f c | 核心网 z m - m o w | | c s g w | | s g wjl 脚，i 图2 13 g 系统网络分层结构 1 0 北京邮电大学博士学位论文 接入层包括固定和移动等多种接入方式 3 ，如w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、w l a n 等，它们构成了接入网络，负责数据传输、网络资源管理、移动性管理等功能 4 ， 使得用户可以在不同的时间和场合灵活地选择不同的接入方式来获取业务。 传输层主要负责基于语音或数据的通信流的交换以及不同形式的媒体转换和传 输。它包括了从原有分组交换网络和电路交换网络演进的结构，如电路交换的m s c ( m o b i l es 埘t c h i n gc e n t e r ) 、分组交换的g p r s ( e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) ，以 及控制与承载分离结构中的承载部分，如支持i p 多媒体的媒体网关和多媒体资源处 理器等。 控制层由以i m s ( i p _ b a s e dm u l t i m e d i as e i c e ) ( 5 6 为核心的所有控制部分所 组成。i m s 基于i p 技术，支持语音、数据、文字、视频等业务以及这些业务的组合， 支持i p v 6 和开放的业务接口。该层还包括m s c 服务器、信令网关等设备。 应用层由用户数据、业务能力抽象功能 7 、智能业务功能和各类应用服务器组 成。它向运营商、业务提供商以及第三方业务开发商提供统一的、标准化的开放接口 和业务环境，从而使业务提供从网络实体中分离