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北京邮电大学博士学位论文：虚拟本地环境及其业务适配性研究 摘要 随着移动通信事业的飞速发展，基于个人通信的发展趋势3 g p p 提出虚拟本地环境( v h e ， v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ) 的概念。它的目的在于跨越网络和终端的边界向用户提供一致的， 个性化的业务，目前对于v i l e 的研究，如在g s m 发展中出现的c a m e l 、m e x e 和s a t 等技术只能从 某些程度上满足v h e 的部分要求不能满足未来业务发展的需求；为了能够提供更为灵活的、独 立于网络和终端的v h e 业务，还需要进行更多的研究。 本文在对目前v h e 实现技术分折的基础上，提出一个基于移动代理的v h e 实现框架v a v f ( m o b i l ea g e n tb a s e dv h ef r a m e w o r k ) ，利用代理方法设计了v h e 实现的一些基本流程，为跨越 网络边界和在不同终端之间的个性化业务环境迁移提供了一种有效的解决方案。移动代理作为对 分布式技术的发展，具有自治性、移动性和简单的智能性等特点，可以有效地减少列络传输负载、 增加业务提供的灵活性、克服网络连接的不稳定性。将移动代理技术应用到v i l e 的实现中，可以 更为便利地向用户提供增值业务和移动业务，支持用户和业务的漫游。 v 陋作为3 g b 3 g 业务提供方式之一，逐渐成为当今研究的热点。但业务适配机制作为v h e 系 统中的核心问题之一尚缺乏切实可行的解决方案。本文分析了v h e 系统对业务适配r 陛的需求， 研究总结了满足v h e 系统要求的业务内容适配框架解决方案，并对v h e 适配相关的网络感知适配 进行了进一步的探讨。网络感知适配涉及到两个方面：网络感知和应用层业务内容适配。前者指 对当前9 目络状态的监测后者是指根据当前监测的不同接入网络状态，采取相应的技术和措施来 改变应用层内容，以适应不同网络、终端环境的变化。因为应用层的业务适配是业务相关的对 于不同的业务类型，相应的适配方法也不同。本文就流媒体业务的可分级扩展编码f g s ( f i n e g r a n u l a rs c a l a b i l i t y ) 方案，提出了一种在跨越网络和终端条件下，提供给用户最优视频质量的、 结合率失真的视频流发送速率控制算法，并进行了仿真验证。在网络感知研究中，本文就最后一 跳为无线网络的网络模型，分析了其中影响带宽估算的丢包原因区分，即因为无线网络误码而造 成的丢包和网络拥塞造成的丢包区分，在此基础上提出了一种适应无线有线混合网络的带宽估算 算法，并且进行丁仿真验证。 芙键词：虚拟本地环境移动代理异构网络 业务适配网络感知 i i ! ! 塞堕皇查兰苎主兰些笙苎! 生型查丝! 堡墨苎、业竺垩里竺竺塞一一 a b s t r a c t w i t l l 山er a p i dd e v e l o p m e n t so fm o b i l et e l e c o m m u n i c a t i o n ，a n dp e r s o n a lc o m m u n i c a t i o n ，3 g p p p r o p o s e dt h ec o n c e p t i o no fv h e ，w h i c ha i m st op r o v i d eu s e r st h es u b s c r i b e da n dp e r s o n a l i z e ds e r v i c e s a n y t i m e ，a n y w h e r ea n di na n yt e r m i n a l ，w i t h o u tt h e l i m i to ft e r m i n a ls t y l ea n dn e t w o r kb o u n 6 a r y c u r r e n td e v e l o p m e n t si ng s ms u c ha sc a m e l ，m e x e ，s a t a r ee x p e c t e dt om e e ts o m er e q u i r e m e n t so f t h ev h eh o w e v e r , m o r et e c h n i q u er e s e a r c h e sa r ee s s e n t i a lt oe a s i e rv h ef u n c t i o n s ，w h i c ha r e i n d e p e n d e n to f b o 血t e r m i n a la n d n e t w o r k o nt h eb a s eo fa n a l y s i sa n ds u m m a r i z a t i o no fc u r r e n tt e c h n i q u e s ，w h i c hc a nb eu s e di nt h e r e a l i z a t i o no fv il ef u n c t i o n s am a v f ( m o b i l ea g e n tb a s e dv h ef r a m e w o r k ) a r c h i t e c t u r ei sp r e s e n t e d mt h i sf r a m w o r k s o m eb a s i cf l o w so f v h ea f 。d e s i g n e di nm o b i l ea g e n t w h i c hc a np r o v i d ea ne f f e c t i v e s o l u t i o nt ot h em i g r a t i o no fp e r s o n a l i z e ds e r v i c e sb o t hb e t w e e nn e t w o r kb o u n d a r i e sa n db e t w e e n d i 疗e r e n tt e f m i n a l s m o b i l ea g e n t , w h i c hr e s u l t sf r o md i s t r i b u t e dc o m p u t i n gt e c h n o l o g y , p o s s e s s e st h e c h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sa u t o n o m y m o b i l i t ye n ds i m p l ei n t e l l i g e n c e t h e s ec h a r a c t e r i s t i c sc a ne f f e c t i v e l y r e d u c en e t w o r k 【o a d i n c r e a s es e r v i c ef l e x i b i l i t ya n do v e r c o m eu n s t 曲l ew i r e l e s sc o n n e c t i o n t h e a p p l i c a t i o no fm o b i l ea g e n t i n t ov h ew i l lb e n e f i tt h ep r o v i s i o n so fb o t hv a l u e a d d e ds e r v i c e sa n d m o b i l es e r v i c e s ，a n ds u p p o r tt h el o a mo fu s e r sa n dt h e i rs e e - v i c e s v h ei s b e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a rf u rs e r v i c ep r o v i d i n gi n3 g b 3 gs y s t e m s ，h o w e v e r , s e r v i c ea d a p t a t i o nm e c h a n i s m a so n eo ft h ek e yp r o b l e m si nv h es y s t e m ，i ss t i l ll a c k i n gf e a s i b l e s o l u t i o n st h ea r t i c l ea n a l y s e st h er e q u i r e m e n t sf o rs e r v i c ea d a p t a t i o ni nv h es y s t e m ，a n a l y s e sa n d s u m m a r i z e st h ef r a m w o r kf u ri m p l e m e n t a t i o no ft h es e r v i c ec o n t e n ta d a p t a t i o n f u r t h e r m o r e t h i sp a p e r s t u d i e st h en e t w o r k a w a r ea d a p t a t i o no fv h ea d a p t a t i o nn e t w o r k - a w a r ea d a p t a t i o nh a st w ob a s i c a s p e c t s ：n e t w o r k a w a r e n e s sa n d a p p l i c a t i o nl a y e r s e r v i c ec o n t e n t a d a p t a t i o n t h e f o r m e rm e a n s m o n i t o r i n ga n dg e t t m gt h ei n f o r m a t i o nf r o mn e t w o r km o n i t o r s a b o u tt h ec u r r e n ts t a t u so f t h e u n d e r l y i n g n e t w o r k t h el a r e rm e a n ss e r v i c ec o n t e n ta d j u s tt h e i rq u a i l t yo fd a t ab a s e do nt h ec o l l e c t e di n 南r m a t i o n t om e e tt h e c h a n g e s o ft h en e t w o r k sa n dt e r m i n a j s ，b e c a u s et h e a p p l i c a t i o nl a y e ra d a p t a t i o n i s a p p l i c a t i o nd e p e n d e n t ，w h i c hm e a n sd i f f o r e n ta d a p t a t i o nm e t h o d sc a nb ed e t e r m i n e db a s e do ns p e c i f i c d a t at y p e s i nt h i s p a p e r l an e wr a t ec o n 仃o la l g o r i t h mb a s e do nv i d e or dc h a r a c t e r i s t i c so ff i n e g r a n u l a rs c a l a b i l i t ye n h a n c e m e n tl a y e ri nt h es t r e a m i n ga p p l i c a t i o ni sp r o p o s e d ，w h i c ha i m s 【op r o v i d e t h eb e s to v e r a l lq u a i l t y s i m u l a t i o ni si m p l e m e n t e dt ot e s tt h ep e r f o r m a n c eo f t h ea l g o r i t h mi nt h es t u d y o f l e t w o r ka w a f e h e s s 。t ot h en e t w o r km o d e li nw h i c ho n l yt h ej a s th o pi sw i r e l e s s i n k 。w ea n a l y s e st h e d i s t i n g u i s h i n go fc o n g e s t i o ni n a c p s 疔o r j 7 i r e l e s sl o s s e s a n db a s e do nt h ed i s t i n g u i s h i n g ab a n d w i t h e s t i m a t i o na l g o r i t h mi sp u tf o r w a r d w h i c hc a nb eu s e df o rt h en e t w o r km o d e l t h ep e r f o r m a n c eo ft h e a l g o r i t h mi sa l s oe v a l u a t e dt h r o u 吐s i m u l a t i o n k e yw o r d s ：v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ，m o b i l ea g e n t ，h e t e r o g e n e o u sn e t w o r k ，s e r v i c ea d a p t a t i o n r l e t w o r ka w a r e n e s s 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傲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：三基氢 日期：趁篁：! ：丝 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f , - j 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 堂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、汇编学直论 文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在年解密后适用本授权书。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 日期：丝翌圭：型 日飙一剐吗4 2 笋 北京邮电大学博士学位论文：虚拟本地环境及其业务适配 生! 堕 1 1 论文背景 第一章绪论 随着移动通信技术的发展，人们对于移动通信网络的业务需求也越来越高，目前网络提供的 单纯的语音交流和简单的数据业务已经不能满足用户的需求。3 g 及未来的移动通信系统应该提供 给用户丰富的智能化，个性化的移动多媒体增值业务 1 】。同时，多种无线移动网络和i n t e r n e t 州 络的融合趋势能够提供这样多媒体增值业务的，开放的网络体系结构正在形成。第三代移动通 信体系结构的代表u n i t s ( u n i v e r s a j m o b i l e t e l e c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 2 - 5 】的目标之一就是将目 前二代系统的各种异质网络结构统一起来，使用户在任何时间、任何地点、使用任意终端郝可以 获得所需的个性化业务。 随着通信技术的发展，出现了v i l e 的需求它使得用户可以在更为广阔的覆盖范围内获得 各种各样的个性化业务使用户定购的业务以相同的形式出现，而与用户当前的接入网络、终端 类型和业务的实现方式无关。为了便于向用户提供和推广个性化的电信业务，u m t s 中引入了虚 拟本地环境( v h e - v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ) 6 - 8 】的概念。v i l e 概念是指跨越网络边界或在不 同终端之间的个人业务环境( p s e p e r s o n a ls e r v i c ee n v i r o n m e n t ) 的可携带性。具体的说，在v h e 环境中，无论用户处于什么样的阿络，使用什么样的终端，位于什么祥的位置，都将呈现出相同 的个性化特性、用户化的接口和业务。 v h e 是未来移动增值业务平台的一部分，它可以提供业务针对用户偏好，网络和终端特性 的个性化。其提供给增值业务平台相关的业务能力主要包含以下几个方面【9 】： _ 个人业务环境的个性化 通过v h e ，可以安全地修改用户和业务的p r o f i l e 信息；为用户提供友好的、灵活的配置 p r o f i l e 方法以及接受和确定变更时所需的智能协商机制。 _ 业务环境的自适应 v h e 系统可以使得业务对终端能力和网络性能的自动适配，从而满足业务跨越终端和网络 对用户呈现一致性。 业务的可携带性 v h e 系统能够满足用户无论身处本地网络或异地网络，部可以相同的形式接入到相同的业 务。 一 业务s e s s i o n 的可移动性 v i l e 系统对正在使用的业务，可以满足其s e s s i o n 从一个终端移动到另一个终端以及从 一个网络移动到另一个网络。 目前对于v h e 的研究还处于初始阶段，其标准化过程还在发展当中，具体的实现形式还未 茸定义；对v h e 研究的原型系统主要包括：欧盟资助的i s t ( i n f o r m a t i o ns o c i e t y t e c h n o l o g y ) - l 划项 目v e s p e r ( v i r t u a l h o m ee n v i r o n m e n tf o rs e r v i c e p e r s o n a l i z a t i o na n dr o a m i n gu s e r s ) 1 0 1 a c t s ( a d v a n c e dc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g i e sa n ds e r v i c e s ) 计划项目c a m e l e o n ( c o m m t m i c m i o n a g e n t s f o r m o b i l i t ye n h a n c e m e n t s i na l o g i c a le n v i r o n m e n t o f o p e n n e t w o r k s ) i i 等。 北京邮电大学博士学位论文：盎拟本地环境及其业务适配性研究 在v h e 的业务环境中，业务的提供独立于网络，终端和用户偏好。通过v h e 系统，业务内容 能够根据用户使用网络和终端的改变，以及用户偏好的不同、网络状况的变化而自适应地改变。 同时用户使用某种终端设备对业务的访问是透明的。因此，这种业务针对用户、终端、网络的 的业务适配性研究成为当前网络业务体系最为重要的研究领域之一，与以往单维适配机制不同， v h e 的业务适配将综合考虑多种异构网络，终端的特性、用户偏好等来自物理层到应用层的多维 综合信息，实时监测用户当前网络、终端状态和能力在用户使用、跨越异构网络和不同终瑞的 环境下将业务智能化的提供给用户，从而更能够满足用户对业务个性化，智能化和灵活性的需 求。 1 2 论文的主要工作和创新之处 本博士论文侧重于研究v h e 环境下的v h e 实现榘构及其业务适配性相关机制研究。沧文的主 要工作和创新点如下： 分析、介绍了u m t s 网络和v h e 概念，对已经提出的、可以解决v h e 部分特性的应用框架 和实用技术进行了全面的、系统的分析和总结并说明了它们与v i l e 的关系。 提出一个基于移动代理的v i l e 实现框架m a v fl m o b i l e a g e n tb a s e d v h ef r a m e w o r k ) ，为解 决跨越网络边界和在不同终端之间的个性化业务的可携带性提供了一种有效的解决方案。在 m a v f 设计中，针对v h e 的基本业务能力，提出了基于移动代理技术的实现方案和流程；并 且针对上述设计实现框架，我们在局域网环境下利用g r a s s h o p p e r 平台对m a v f 中的关键 流程进行了仿真。设计了针对流类、交互类、下载类的典型业务，为应用m a v f 框架实现其 它应用作了一个示范。最后，将移动代理技术与r p c 机制进行了比较，并对典型业务中的信 令流和移动负载进行了详细分析。 在v h e 环境下业务适配性研究中，指出了业务适配是实现虚拟本地环境的基础性功能，分析 总结了v h e 环境下的业务适配需求和实现框架，对当前实现这种异构网络、终端能力下的业 务适配相关框架和技术进行了总结分析； v i i e 环境下业务适配分为两个层次：应用层业务内容适配和网络感知适配。应用层适配与 业务类型相关，因此，本论丈在应用层业务内容适配性研究中在对异构网络下最佳视频质 量模型建模的基础上，侧重于针对精细粒度可分级编码f g s f i n eg r a n u l a r i t y s c a l a b i l i t y 1 2 视频流业务，研究其在不同网络当前可得带宽条件下的发送速率控制算法。 提出了一种将率失真特性和流媒体发送速率控制相结合的算法，并进行了仿真验证。从而当 用户跨越不同网络终端环境时，能充分利用当前带宽的情况下提供最低的基本层数据丢失 率和整体最平滑的视频质量。 在网络感知适配研究中，针对最后一跳为无线网络的异构业务应用环境，对无线i p 环境下拥 塞丢包率和无线信道误码丢包率混合情景下提出了种适应于无线、有线混合网络的，端 到端的可得带宽的监测算法，并进行了仿真验证。 1 3 论文结构 绝文结构框架如下 ! ! 塞墅皇查兰竖主兰些堡苎：童型查垫堡堡些苎些墨垩墼丝堕壅 一 第一章绪论 第二章v h e 及其相关实现技术 第三章基于移动代理的v h e 实现框架一m a v f 第三章v i l e 系统业务适配性 第四章应用层业务适配 第五章通信层网络感知 第六章总结与展望 参考文献： 【1 】s u ky uh u i ，k a i h a uy 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 e c o m m u n i c a t i o n sm a g a n n e d e c e m b e r2 0 0 3 2 3 gt s2 2 1 0 0 v 37 0 ，t e c h n i c a l s 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 ma s p e c t s ，u m t s d h a s e1r e l e a s e9 9 2 0 0 1 1 0 3 】3 g i s2 31 0 1v 3 1 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 ma s p e c t s ，g e n e r a l u m t sa r c h i t e c t u r e 2 0 0 0 1 2 f 4 1 3 g t s2 2 1 1 0 v 340 ，u m t s a c c e $ $ s 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 0 3 5 1 e u r o p e a n t e l e c o m m u n i e 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 r e l e c o m m u n i c a t i o n s s y s t e m s ，h t r p ：w w we t s i o r g u m t s 6 1 3 g p p , t s2 2 1 2 l ，“v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ”1 9 9 9 【7 1 3 gt s2 2 1 2 1v 3 3 0 “v i r t u a lh o m ee n v i r o n m e n t ”2 0 0 0 0 6 8 3 g p e t s 2 31 2 7 ，“v i r t u a l h o m e e n v i r o n m e n t o p e ns e r v i c e a c c e s s ”2 0 0 2 9 苏放，张新，纪阳，张平“移动增值业务平台技术的研究”移动通信2 0 0 4 4 。 【l o ，i s t v e s p e rp r o j e c t , i s t - 1 9 9 9 - 1 0 8 2 5 ，d 2 l v h e r e q u i r e m e n t s ，n o v 2 0 0 0 ! l 】a c t sp r o j e c tp r o p o s a l # 3 0 0 0 1 ，c a m e l e o nc a 匝l e o nc o n s o r t i u m ，s e p t e m b e r1 9 9 7 1 2 】l iw e i p i n go v e r v i e wo f f i n eg r a n u l a r i t ys c a l a b i l i t yi nm p e g - 4v i d e os t a n d a r d j 】i e e e t r a n sc i r c u i t ss y s tv i d e ot e c h n o i 2 0 0l 北京邮电大学博士学位论文：虚拟本地环境及其业务适配性研究 第二章v h e 及其相关实现技术 2 1 引言 为了在未来的u m t s 通信网络中实现个人业务环境( p s e ，p e r s o n a | s e m i t ee l l v i l o l l m g n t ) 的 迁移，3 g p p 等标准化组织提出丁v i l e 概念。本章将重点讨论u m t s 网络中的v h e 概念。首先 介绍u m t s 网络的概况( 22 节) 。接下来对3 g p p 中提出的v h e 概念和所涉及的关键问题进行 分昕和概括对当前可以实现v h e 功能的实用技术进行了探讨分析了各种技术与v h e 的关系 23 节) 。 2 2u m t s 网络 目前，第三代移动通信系统的研究工作正在世界范围内进行，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 n i t s ) f 1 1 1 2 1 1 3 1 d 。其中u n i t s 作为第三代移动通信系统的代表，支持多种速率、多种类型的语音和数据业务其主要目标是为 用户提供高速的数据业务使用户在任何时间、任意地点都能获得个性化的电信业务。 2 2 1u m t s 目标 提供一个单一综合的系统，使用户可以在各种环境下以标准的方式接入该系统，并可 方便地使用业务： 允许各种业务网络和本地环境提供不同的业务； 可提供番种通信业务，包括固定网提供的业务和移动网提供的业务： 可通过手持、便携式、车载等可移动终端和固定终端在各种环境下接入、使用业务： 对漫游用户提供与本地环境一样的业务； 提供音频、数据、视频和特殊的多媒体业务可灵活地引入新的通信业务； 在居住小区环境下，可使步行用户获得一般只能由固定网提供的各种业务： 在办公环境下，可使步行用户获得一般由p b x 和l a n 提供的各种业务： 可在各种人口稠密的区域代替固定网； 支持备种接口，这些接仁j 允许使用一般连接到固定网的终端。 2 2 2u m t s 的一般结构 u m t s 的一般结构从物理和功能两个角度进行了模型化( 图2i ) 。在物理方面，用域( d o m a i n ) 的概念进行模型化；在功能方面，用层( s t r a t u m ) 的概念进行模型化。域为最高级别的物理实体 组，参考点在域间定义。层是由一组协议组成，这组西议与由一个或多个域提供的业务的一个方 面育莛， 6 苎室塑皇奎兰坚主兰堡兰苎! 生型奎些! 些墨苎些墨垄堡堡里至 一一一一 一 ：限别单元域 ! 。 图2 1u m t s 域和参考点 一般的u m t s 结构可分为两个域：用户设备域和基本结构域。用户设备是用户用来接入 u m t s 业务的设备，用户设备有一个无线接口与基本结构相连。基本结构由物理节点组成，这些 物理节点提供用户通信业务所需的各种功能。基本结构是共享的资源，为其覆盖区域内的所有授 权用户提供业务。 用户设备域包括具有不同功能的各种类型的设备，这些设备被称为用户设备，它们可能兼容 一种或多种现有的接入接口( 固定或无线) ，如双模式u m t s g s m 用户设备。用户设备可以包括 一个智能卡。用户设备域可进一步分为移动设备( m e ) 域和用户业务识别单元( u s j m ) 域。移 动设备完成无线传输和应用，移动设备还可进一步分为几个实体，如完成无线传输和相关功能的 移动终端( m t ) ，包含端到端应用的终端设备( t e ) 。用户服务识别单元包含确定用户身份所需 的数据和过程。这些功能一般存入一个智能卡中只与一个特定的用户相关联，而与用户所使用 的移动设备无关。 基本结构域可进一步分为接入网域和核心网域，二者通过开放接口连接。接入网域直接与用 户设备相连，由与接八技术相关的功能组成。而核心网域的功能与接入技术无关。从功能上看 核心网又可分为分组交换服务域和电路交抉服务域。网络和终端可以只具有分组交换功能或电路 交换功能，也可以同时具有两种功能。 接入网域由管理接入网资源的物理实体组成，向用户提供接入到核心网域的机制。对于 u m t s p h a s e1 的接入网标准来说，现在只包括u m t s 陆地无线接入网( u t r a n ) ，其它类型的接 入网有待于进一步考虑。u t r a n 是一个新的接入网，u m t sp h a s e1 定义了u t r a n 的功能。为 了使u m t s 网络可在两种接入网下运行，特别定义了u t r a n 和g s m 基站子系统( b s s ) 接入 网的互操作。从漫游和切换的角度来看，u m t sp h e1 将和进化的g s m 网络兼容因此u m t s p h a s e i 将允许运营者引入新的技术，如a t m ，i p 等。 孩心尉域由提供网络支持特性和通信服务的物理实体组成。提供的功能包括用户位置信息管 7 i ! 塞业皇查兰坚主兰堡垒奎! 皇垫查些坚丝墨墨些墨垩墅堡塑塑一 理、网络特性和服务控制、信令和用户信息的传输机制。梭心网域又可分为服务网域、本地网域 和传输刚域。服务网域和接入网域相连，它的功能是执行呼叫的寻路，并将用户数据信息从源地 址传输到目的地址。服务网域既和本地网域联系以获得和用户有关的数据与业务，也和传输网域 联系以获得和用户无关的数据与业务。本地网域管理用户的位置信息。用户服务识别单元和本地 网域有关。传输网域是服务网域与远端用户通信的路径。 2 2 3u m t s 域间通信 u m t s 可划分 曙i _ 篆2 美掣 按 同域器务用域本地网境 洲：服毋两m 丰地舟 n ：辔八网 图22 u m t s 域间功能模型 传输层支持用户数据和网络控制信令的传输，它包括物理传输格式、差错纠正和恢复、无线 接口和下层数据的加密、数据适配、数据变换和资源分配等。 服务层包括协议和与通信服务相关的功能。 本地层包话协议、与处理和存储预定数据有关的功能和本地网特定的服务。用户数据管理、 支付和计费、移动性管理、与认证有关的功能也位于本地层内。 应用层包括端到端协议，可以支持基本业务和增值业务。应用层要利用接入层、业务层和传 输层提供的业务。应用层内的功能和协议可能由g s m a j m t s 标准( 如m e x e ) 支持或者已超出 u m t s 标准的范围。 接八层包含所有与接入有关的功能。包括无线接入承载控制、与无线有关的位置管理、识别 连接，断开( a t t a c h 1 ) e t a c h ) 、资源管理、切换、宏分集、加密、无线资源优化压缩、无线信道编 码和用户设备位置的确定。 i ! 室堕皇盔兰壁主兰堡堡苎! 壁型查些堑堡墨墨些墨重里堡塑塞 2 3v h e 及其相关技术分析 2 3 1v h e 概念 目前在u m t s 研究过程中人们引入了v i l e 概念 5 】。v h e 是在第三代网络中出现的一个 全新概念，u m t s 、e t s i 、i t u - t 等组织正在对其进行标准化。 v h e 概念是指跨越网络边界或在不同终端之间的个人业务环境( p s e p e r s o n a ls e r v i c e e n v i r o n m e n t ) 的可携带性。具体的说，在v h e 环境中，无论用户处于什么样的网络使用什么 样的终端，位于什么样的位置，都将呈现出相同的个性化特性、用户化的接口和业务。需要指出， 上述特性的实现要受相应的用户终端和网络能力的限制。 当终端和网络性能迅速提高的时候，开始出现了v i l e 概念，它使得用户可以在更为广阔的 覆盖范围内获得各种各样的高级的个性化业务。在这种情况下，用户希望他们定购的业务能以相 同的形式出现，而与用户当前使用的接入网络、终端类型和业务的实现方式无关。 2 3 2v i l e 逻辑模型 下面给出从用户角度来看的v h e 逻辑模型( 图2 3 ) 。 服务p r o f i l e ? 笸 图2 3v i l e 逻辑模型( 从用户角度) 用户：是一个逻辑实体使用p l m n ( p u b l i c l a l l d m o b i l e n e t w o r k ) 业务。 用户p r o f i l e ：是指为用户提供一致的个性化业务环境所必需的信息，与用户位置和所使用的 终端无关。一个用户可以根据需要定义一个或多个用户p r o f i l e s ，并由用户的本地环境来统一管理。 用户业务p r o f i l e ：包含用户业务的识别符、业务状态和业务参数，是用户p r o f i l e 的一部分。 增值业务提供者( v a s p ) ：提供有别于基本电信业务的业务需要附加的计费。 本地的增值业务提供者( h e - v a s p ) ：与本地环境达成某种协议，为其提供业务。 北京邮电大学博士学位论文：虚拟本地环境及其业务适配性研究 需要指出v h e 的研究范围不包括与增值业务提供者之间的关系。 2 3 3v h e 业务能力 v h e 业务能力主要包含以下几个方面： 业务环境的个性化和智能性 安全的修改用户和业务的p r o f i l e 信息： 为用户提供友好的、灵活的配置p r o f i l e 方法； 接受和确定变更时所需的智能协商机制； 业务针对不同环境的适配性 业务对终端能力的自适应； 业务对网络状态的自适应； 业务针对用户偏好的自适应 业务个人的移动性 能够允许用户跨越网络与终端从其本地网络和异地网络以相同的形式接入到相同的 业务； 业务s c s s i o r i 的移动性 满足用户跨越不同终端肺的会话移动性 满足用户跨越不同网络时的会话移动性； 2 3 4 v h e 应用框架技术 v h e 环境可以使用户获得更为灵活的、个性化的业务，因此受到了人们越来越多的关注。目 前，人们针对v i i e 的实现提出了各种各样的应用框架和实现技术。本节我们将对已经提出的、具 有代表性的应用框架进行分析叙述它们与v f l e 的关系。通过对已有的应用框架进行分析，肓利 于对v h e 系统结构的了解，为设计更为台理的v h e 框架奠定了基础。 2 3 4 1t s a s o m g 的t s a s 规范 6 】使终端用户能瞎根据自身的需要接入电信业务，同时允许业务提供者 向终端用户提供增值业务。t s a s 描述了一些标准的接口和机制，使终端用户可以接八到如下特 牲： 可以从一系列可获得的电信业务中选择所要定购或接八的业务； 终端用户可以定购并接入业务： 对终端用户进行鉴权，并提供与位露无关的电信业务接入方式； 允许终端用户指定业务参数。 受刑a 业务结构f 7 】和p a r l a y 蜘范 8 】的影响，t s a s 阐明了进行交互的双方所能涉及的各种 情况。主要考虑用户、增值业务提供者和本地业务提供者三个领域。t s a s 将一系列操作方法聚 北京邮电大学博士学位论文：虚拟本地环境，哽其业务适配性研究 含住一些对外的接口中，这些对外的接口依次被构造成s e g m e n t s ( 被命名的接口) 。一旦用户通过 业务提供者的鉴权，其接入s e s s i o n 将被建立起来。然后用户可以接八到业务及业务提供昔的其它 s e g m e n t s a t s a s 与v i l e 的关系： t s a s 可以为 e 的各个域之间的相互作用提供一个工业化的标准： t s a s 中s e g m e n t s 的引八改善了域间接口的性能； 减少了v h e 规范和实现工作； 2 3 4 2p a r l a y 出于安全的原因，电信运营商向第三方开放网络的时候总是非常谨慎。p a r l a y 宣称找到了一 种方法可以使外部计算机与电信网络进行通信而不会危及两络本身的安全。 p a r l a y 工作组定义了一个开放网络的接口规范。p a r l a y 规范是一个开放的、与实现技术无关 的、可扩展的a p i 描述。这使得第三方能以最少的代价，快速接a 到相当范围的、基网络的通 信和网络控制功能。其中许多功能是以前无法在核心信令网络之外获得的。 p a r l a ya p i 不是赢接将网络信令开放给第三方使用，而是对网络的性能特性进行封装，并使 用对象技术将网络性能以安全的、可管理的和可计费的方式呈现出来。第三方可以使用对象接入 技术，例如c o m 或c o r b a 等，接入网络性能。 p a r l a y a p i 将向电信网络之外的业务提供者开放网络功能。它将隐藏掉许多通信网络的特性， 使得业务应用的部署与所处的网络和所使用的技术无关。p a r t a ya p i 将允许新一代的应用业务对公 共通信网、私有企业网中的信息和性能进行控制，甚至可以操作p c 和p d a 中的个人数据。 p a r l a y 与v h e 的关系： p a r l a y 方法可以满足许多v i l e 要求，但不是全部。p a r l a y 允许网络运营商和增值业务提供商 通过一个开放的、预先定义的a p i 向用户提供特殊的业务。通过p a r l a y a p i 提供的业务是便携的， 与底层网络的实现技术无关。从用户的观点来看，p a r l a y 将为用户提供无缝的业务，与其使用的 劂络和终端无关。 2 3 4 3o s a o s a ( o p e ns e r v i c e a c c e s s ) 9 l 1 0 l 1 1 】是3 g p p 标准化工作的一部分。o s a 定义了一个结构 框架使得网络运营商和第三方应用可以通过一个开放的、标准的a p i ( o s a a p i ) 来使用网络功 能。o s a 介于应用和网络提供的业务能力( s e r v i c ec a p a b i l i t i e s ) 之间。利用o s a 方式实现的应用 将与底层的网络技术无关。 o s a 的顶层是由应用构成的。应用层通过o s aa p l 与业务能力服务器s c s s ( s e r v i c e s c a p a b i l i t ys e r v e r s ) 相连。s c s s 进一步将o s aa p i 映射到底层特殊的通信协议( 例如，m o b i l e a p p i l c a t i o np a r t ( m a p ) 、c a m e la p p l i c a t i o