（通信与信息系统专业论文）互联网时代电信能力开放技术的研究.pdf

，。，j，。、，jj1；111j】 、 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：生l 习_日期：j 丝卫立j 垒一 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) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一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f ! ：；：坐： e l 期： 洫l 空。3 坦： 一 研究新兴业务的设计、生成、发布、运行和监管等关键技术，研究复杂网络 环境下支撑环境的分布策略和协同工作机制，制定统一的业务逻辑和数据规 范，设计开放的应用服务调用接口，制定面向多运营商，支持多业务的系统 规范。 研究业务属性、业务规则、业务流程、业务建模方法及其验证模型，研究适 用于不同开发层次的业务模板重构技术，研制支持业务快速开发的业务生成 平台。 研究业务管理、访问控制与单点登录、基于用户反馈的业务信任管理等技术， 研制业务管控与访问平台。 研究异构内容的元数据建模、信息搜索和聚合技术、基于终端特征的内容适 配技术，研究内容安全技术、内容属主的权利保护技术、基于数据隐藏的信 息隐藏传输技术，研制提供统一标识、支持版权保护、具有内容分发和调度 等功能的内容服务系统。 本论文侧重于业务生成环境方面的研究，重点关注业务开放接口技术，围绕 视频监控业务展开业务接口的设计与实现。 1 2 研究的工作 本论文的主要工作是以下几点： 对电信业务开发技术以及面向资源的架构( r e s o u r c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ， r o a ) 进行研究。 将r o a 引入到视频监控系统，完成了视频监控业务的r e s t 风格w e b 服务 2 北京邮电大学硕士学位论文 接口的设计与实现，不仅解决了不同厂家之间设备互通困难的问题，还形成 了视频业务的开放接口。 基于本人开发的视频监控业务接口及w i d g e t 平台，开发视频监控的演示业 务。 基于o r a n g ep a r t n e r 提供的电信业务a p i 以及w i d g e t 平台，开发短信与电子 邮件演示业务。 1 3 研究的创新点 本文的创新点主要有以下三点： 将r e s t 风格w e b 服务引入到视频监控系统中，尝试通过w e b 来解决各种异 构设备之间互通的问题。 针对资源标识与i p 地址映射出现的问题，在原有系统结构上引入了新的实 体- iy r i 解析服务器，并定义了该实体的基本功能资源实际u r i 与资 源虚拟u r i 映射关系的解析。 在u r i 解析服务器上增加资源实际u r i 与资源虚拟u r i 之间映射的创建和 销毁功能，从而实现视频监控系统中设备的添加与删除。 1 4 论文的内容与结构 本论文主要对电信业务的开放接口技术进行研究，以业务作为出发点，概述 电信业务开发技术，重点研究了r e s t 风格的w e b 架构面向资源的架构 ( r o a ) ，将r o a 引入到视频监控系统，设计并实现了视频监控业务的接口， 在本文设计开发的视频业务接口以及o r a n g ep a r t n e r 项目的电信业务a p i 上，结 合w i d g e t 平台实现相关的电信业务，将w e ba p i 应用于实际开发。 本文的组织结构如下： 第一章介绍本课题的背景，研究的工作及创新点。 第二章对业务进行综述，并提出了业务开放的意义。 第三章对业务开发技术以及面向资源架构( r o a ) 进行了研究。 第四章将r o a 引入视频监控系统，根据r o a 理论构建r e s t f u lw e b 服务 并在r o r 平台上具体实现。 第五章基于上一章的视频监控业务开放a p i 和o r a n g ep a r t n e r 项目提供的开 放a p i ，在w i d g e t 平台上进行电信业务的开发。 第六章对整个论文的研究工作进行总结，并对将来的工作进行展望。 3 北京邮电大学硕士学位论文 北京邮电大学硕士学位论文 第二章电信业务的综述 业务是运营商实现价值的关键所在。电信运营商引进技术，购买设备，建立 通信网络，最终提供各种电信服务。在这些方面都投入了大量的资金和人力，而 最终所有投资的回收都需要通过业务来实现。随着我国运营商的拆分重组，运营 商之间的竞争日益加剧，业务成为运营商在未来竞争中输赢的关键因素。业务对 于运营商的重要性是不言而喻的。 本章先从业务的定义入手，然后通过业务价值链的模型来说明电信行业各主 体之间的依存关系，最后重点分析电信业务开放的意义。 2 1 业务的定义 根据中华人民共和国电信条例表述【3 】，“电信是指利用有线、无线的电 磁系统或者光电系统，传送、发射或者接收语音、文字、数据、图像以及其他任 何形式信息的活动。 而电信业务则是指电信部门利用有线、无线的电磁系统或 者光电系统传递符号、信号、文字、图像或者语音等信息，为用户提供的各类电 信服务项目的统称。简而言之，就是电信运营商提供给用户的一类特殊“商品， 这些商品具有一些特殊的属性，如通信的能力( 话音、数据还是视频等) ，覆盖 范围、计费方式和定价等。 2 2 业务的分类 2 2 1 根据业务的内容分类 简单话音和消息类业务【4 】 简单话音是通信的基本业务。在3 g 时代，沟通仍然是电信消费者的首要需 求，话音业务仍将占据重要位置。简单消息与目前的短信业务类似，主要是文字 的传送。在第二代通信网络中，短信业务增长势头强劲，特别是在年轻人当中， 使用量很大。预计在3 g 时代，简单消息仍将是一个重要的业务模式。 多媒体信息类业务 多媒体信息业务主要是彩信业务。多媒体信息服务( m m s ) 是对短信息服 5 北京邮电大学硕上学位论文 务和图片信息传递的进一步发展，可即时实现端到端、终端到互联网之间的信息 传送。多媒体信息服务内容包括照片、录像剪辑图片、音频或者话音剪辑、城市 地图、信函、明信片、贺卡、演示文稿、图表、布局图、平面图、卡通及动画等。 这种服务方式为可能使用m m s 来提供信息的各种应用类型的企业( 如广告商) 开辟了令他们感兴趣的空间。但该业务目前受资费和终端价格的限制，用户群体 较小，不能形成规模效应，发展情况并不理想。在3 g 时代，随着终端和业务资 费的下降，凭借图文并茂的特点，多媒体信息将对短信业务的主要群体一年轻 人更具有吸引力，因此，多媒体信息将是短信息的替代业务，它在3 g 时代会有 较大规模的发展。 定位业务 移动定位服务是指根据移动用户所处的地理位置提供与位置相关的服务。由 于定位技术可广泛地应用于军事和民用部门，如导航、急救、车辆调度、防盗防 劫、城市规划、城市导游等各个方面。同时，由于第三代移动通信系统中，业务 传输速率有较大提高，小区管理更加复杂，因此移动定位服务将在第三代移动通 信服务中占有重要地位。类似功能目前已经再2 5 g 网络中初步开通，但发展并 不理想，且多为集团用户。出于保护隐私的考虑，个人用户对此并不热心。在 3 g 时代，如何将移动定位功能转化为一项为大众所接受的业务，还需要运营商 重新划分目标客户群和提出合理的运营模式。 移动接入互联网业务 移动接入互联网业务包括两类，一类是电子商务，包括股票交易、移动办公 室、银行业务、网上购物、机票及酒店预定、旅游及行程和路线安排、电子与交 互式游戏、电子杂志分销、颠簸音频及视频业务订购等等；另一类是i n t e m e t 业 务。包括w e b 浏览、新闻、体育、天气预报查询、城市黄页等各种各样的信息 服务；面向集团客户提供的虚拟局域网功能接入企业服务器、内部电子邮件、多 媒体会议、信息发布等等业务。这是3 g 最具吸引力的业务之一。随着互联网日 臻完善，3 g 用户使用3 g 终端随时随地接入互联网，浏览信息或者处理公务。 高级话音业务 高级话音业务主要包括移动视频电话和多媒体电话，这也是3 g 网络所能够 提供的一项特殊业务。但其发展前景并未被广泛看好，其业务界定和发展模式还 有待进一步地研究。 随着通信技术的发展，人们对通信的需求不再局限于单纯的话音通信，不管 话音通信效果如何好，人们更倾向于面对面交流。在带宽得以保证的3 g 中，可 视电话将逐步流行起来。通过终端上的微型摄像头或者其他分离的摄像装置采集 通话者的图像，然后在终端上进行压缩编码并通过无线信道传送出去，最后在对 6 北京邮电大学硕士学位论文 端进行解码。在3 g 中，由于编码学的发展和口方式的引入，基于口方式的可 视电话将进一步降低运营商的成本，吸引越来越多的用户使用可视电话业务。与 此同时，运营商开展会议电话业务。由于3 g 终端受屏幕大小的限制，召开像现 有固定网上开通的会议电话可能性较小，更多地集中在小范围内的几个位于不同 地理位置的人进行相关问题的讨论。 2 2 2 根据业务的运营模式分类 定制业务 即大众化的各种业务。用户在终端上直接注册后，就可以方便快捷地使用运 营商提供的各种业务。对用户而言，用户能够以w a p w e b 无线有线等多种方 式实现对业务的登记、注册和使用。短信业务就是一个在移动终端上完成初始业 务注册的例子。在3 g 业务的注册和使用中，s m s m m s 流媒体l b s j a v a 下载等 业务，均可以通过手机终端直接进行注册，这是业务注册方式中的一个最基本的 实现形式。可以看出，“定制”业务的显著特点就是“大众化”。 半定制业务 这是一种需要进一步确定用户身份，增强业务安全的大众化业务。为了实现 “半定制”业务，需要在3 g 系统网络和业务网络之上再叠加一个业务安全网络。 “小额支付业务”就属于“半定制业务，它的特点是面向普通消费个体，进一 步增加业务附加值。当然，由于不同的业务，叠加的业务增值网络的实现对象和 实现方式有所不同。“半定制 业务在性质上类比于“可编程 的增值业务。 非定制业务 即非大众化业务，或是专用的业务应用。它可以是额外搭建的，也可以由业 务承载网络中抽象出来的，来满足一个特定用户群的应用需求。由于用户个性户 需求的千差万别，“非定制”业务的发展前景是非常广阔的。 非定制业务的重要特点就是面向企业或者是面向行业的业务应用，有“专用 业务”的特性，可以形象地比作“专用集成电路式”的应用。“非定制业务是 3 g 业务运营和业务发展的一个重要方向，是未来实现业务增值的主要手段。在 具体的业务种类中，集团的会议电视、城市出租车交通服务、银行运钞车定位服 务、社保、医保等业务都属于“非定制业务的范畴。 2 3 业务的价值链【5 】 随着移动业务的重心由话音业务转向数据业务，电信产业链由原来的简单的 基础网络运营商和设备提供商向提供个性化服务支持以及终端销售等环节延伸。 7 北京邮电大学硕士学位论文 今后的电信市场将越分越细，产业链，价值链不断延长，随着制造商、运营商、 内容提供商、系统集成商等多个环节的加入，形成了新的价值链。由于价值链增 长，专业性将越强，运营商仅依靠本身无法满足用户对个性化服务的需求；电信 市场的开放，使新一代产业价值链上所涉及的环节越来越多，运营商想要跨越整 个链条，一手包揽并做好所有的环节是难以实现的。但是运营商是整个价值链中 最重要的一环。运营商业务结构和发展策略的改变将影响整个电信产业的发展。 运营商的火车头作用，将促使整个行业的变革。运营商本身的发展与进步，也会 给自己带来更强的竞争力和发展空间。电信业务价值链模型如图1 1 所示： 图2 1 电信业务价值链模型 电信业务价值链中各主体的功能如下： 网络运营商。主要负责运营和维护通信网络，保障网络业务质量。除此之外， 运营商兼有业务平台提供商的职责，负责用户接入管理、s p c p 的接入管理、 计费和服务保证等功能。 应用服务提供商。应用服务提供商主要负责开发各种数据业务，在使用运营 商提供的所有网络业务能力的基础上，从内容提供商或者第三方合作伙伴获 得内容或者消息后，通过各种组合处理和再开发，将之变为能够满足用户需 求的、适合在通信网络上传送的数据应用产品。 内容提供商。内容提供商主要负责将内容聚集和内容的制作。内容的聚集包 括收集所需要的内容以满足终端设备的需求，同时能够在移动网络上传输； 内容的制作包括创意的产生，产品的组织以及将多种内容开发工具进行组合 等。 设备软件提供商。网络设备提供商为运营商提供包括空中接口、基础设施、 路由器和交换机等设备，负责通过不同的网络技术，为运营商提供足够的带 宽，确保采用不同的技术制式网络之间能够共存和互通，并为运营商提供必 要的技术支持和保证。通常，网络设备提供商提供设备，同时也提供系统集 成解决方案，为运营商的网络建设和规划出谋划策，提供参考建议。而软件 北京邮电大学硕士学位论文 提供商为运营商提供网管、运营支撑及e r p 系统的软件和系统集成。随着价 值链的发展，还出现了1 1 r 外包的价值链环节。 终端设备提供商。终端设备提供商负责开发和推广用户终端设备，保证用户 能够使用各种数据业务。不仅不同的业务需要终端具有不同的功能，同时不 同的终端对不同的数据业务也有最优的选择。数据业务的巨大潜力，吸引了 包括消费类电子、计算机和p d a 等生产厂家在内的众多企业加入这个环节。 用户。用户可分为个人用户和企业用户，其中个人用户又可根据年龄、身份、 学历、职业、地域、爱好等进一步细分。个人用户更加关注业务的个性化， 多元化和资费政策。企业用户是运营商业务来源的重要组成部分，目前运营 商掌握的大量优质企业用户是其开展业务获取收益的有效途径。 u 2 4 业务开放的意义 q 由上一节可知道业务可分为定制业务和非定制业务两种，其中定制业务就是 大众业务，非定制业务则是满足用户个性化需求的业务。对运营商的收入进行分 析，可知大众业务数量少，但单项业务赢利能力非常强；而个性化业务的数量众 多，单项业务赢利能力弱，如图1 2 所示。就现状来说，各大运营商对大众业务 的经营都非常到位，从宣传、策划、运营到计费都投入了大量的资金和人力，大 众业务也为运营商创造了运营商全部赢利的绝大部分；而各运营商对于非定制业 务则都表现相对冷淡，因此该类型业务的赢利能力也相对低下。引入著名的长尾 理论来分析，对图中所示的两部分业务进行积分，总面积其实相差并不会太大。 只要把这些非定制业务经营到位，同样也是可以创造与大众业务相当的赢利总额 的。对于非定制业务的开发，由于用户需求的多样化，单靠运营商本身的业务开 发是无法满足的，因此将电信的业务能力以封装接口的形式开放给第三方或者普 通用户，是解决用户需求多样化与运营商能力有限之间矛盾的有效途径。 一 踞 端 图2 2 电信业务的长尾理论 9 务进行了详细的分类，然 中心的电信业务架构，最 北京邮电大学硕士学位论文 第三章电信业务的w e ba p i 技术 本章首先概述电信业务的开发技术，然后提出w e ba p i 的概念，并对r e s t 以及面向资源的架构( r o a ) 进行相关研究，为下一章作理论准备。 3 1电信业务的开发技术 l 3 1 1 电信业务的特点 - 电信业务在本质上是一种基于电信设备之上的软件系统【_ 7 1 。在某种意义上 电信业务开发与软件开发是重叠的。电信业务具有以下特点： 高性能，高可靠性和高可用性。 业务运营环境复杂。一个电信业务通常需要整个网络的多个功能设备协同才 能实现。 业务涉及的角色较多。一般来说，电信业务开发的参与者可能涉及到用户、 运营商、设备商、业务提供商和内容提供商等角色。 运营强调管理。电信业务具有q o s 要求，因此在运营管理上较为严格。 业务的热插拔性。业务的开发、测试、加载、运行和撤销等操作不能中断或 影响现网中其他业务的正常运行。 3 1 2 开发技术分类 目前业务开发技术有以下四类：基于协议的业务开发技术、基于组件的业务 开发技术、基于脚本的业务开发技术和基于a p i 的业务开发技术。 ( 1 ) 基于协议的业务开发技术 在智能网技术出现之前，电信业务主要是固网的话音业务，业务是通过现网 中大量的交换机来实现。若要修改业务，需要根据交换机上的信令协议，直接修 改交换机中的软件。基于协议的业务开发技术，仅适合提供一些处理简单的业务， 如补充业务，而对于复杂的业务，如8 0 0 业务，则开发难度较大。基于协议的业 务开发技术也具有独特的优势，如主叫个性化回铃音业务，就可以使用交换机加 上独立外设的方案来实现，具有针对性强的特点，使得该方案具有占有话路中继 少，与其他业务组合运营时呼叫处理负面影响小等优点。 说 北京邮电大学硕士学位论文 ( 2 ) 基于组件的业务开发技术 基于构件的业务开发技术是基于软件复用的思想，以构件组合的方式来避免 重复代码的开发，以加快业务的开发。构件的典型软件表现形式是类( c l a s s ) ， 实现上表现为c o r b a 对象、c o m d c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l d i s t r i b u t e d c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 、e j b ( e n t e r p r i s el a v a b e a n ) 等。当前电信业务生成领 域影响最大的业务构件模型是智能网中的s i b 模型【6 】。 ( 3 ) 基于脚本的业务开发技术 基于脚本的业务开发技术是指通过使用特定的脚本语言来开发业务。基于脚 本语言的开发技术比基于a p i 的开发技术抽象层次要高，语法规则比较简单， 但利用网络能力一般不如a p i 全面，因此比较适合熟悉业务流程而缺乏专业编 程能力的业务开发人员。脚本语言一般是x m l 形式，具有简单，灵活而强大的 数据表示能力。目前的业务脚本开发语言有c p l ( 呼叫处理语言) 、v o i c e x m l ( 语音可扩展标记语言) 、c c x m l ( 呼叫控制可扩展标记语言) 、s c m l ( 业务 生成标记语言) 等。 ( 4 ) 基于a p i 的业务开发技术 基于a p i 的业务开发技术是指基于相应的a p i 规范来开发业务。开发者仅 需要知道a p i 所提供的功能，无需关心这些网络功能的具体实现。因此，开发 人员可以从繁琐的协议细节中解脱出来，将更多的精力放在业务的功能和应用， 以及业务本身的逻辑开发上。目前电信业主流的a p i 技术有两种【8 】【9 】：p a r l a y a p i 和j c p 开发的j a i n 。 需强调的是，这四种业务开发技术的界限是模糊的，彼此存在交集。如基于 a p i 的业务开发技术，可以被基于构件的技术使用，也可以被基于脚本语言的开 发技术使用。 基于协议的业务开发技术已逐渐被淘汰，仅仅在某些特殊的场合或业务优化 中使用；基于构件的业务开发技术是一种粗粒度的开发，在智能网体系中使用较 多；基于脚本的业务开发技术主要是针对呼叫型业务，而对于信息类和多媒体会 议类业务就相对弱小；基于a p i 的业务开发技术功能比较全面，适合各类业务 开发，但使用相对复杂。 3 2w r e ba p i 技术 w e b 技术无疑是目前使用最为普遍的技术。通过w e b 技术，人们将全世界各 类异构网络互联起来，使计算资源得到了充分的利用，使各种数据实现共享。在 上一节提到基于a p i 的业务开发技术，是基于本地的s d k 或者是特定的本地库， 1 2 。 “ 北京邮电大学硕士学位论文 可称之为本地a p i 技术；而w e ba p i 则是通过w e b 网络方式调用应用程序接口。 本地a p i 与w e b a p i 之间的区别归纳如下，详见表3 1 ： 表3 1 两种a p i 技术的区别 本地a p l w e ba p i a p i 功能更通过版本控制来实现，更直接在服务器端进行修改， 新新较麻烦容易实现 运行速度较快，与本地机较慢，与网络状态以及提供 运行的快慢 器性能相关a p i 的服务器性能相关 接口功能 较强大，灵活较弱，单一 与操作系统紧密，甚至直接使用系统使用标准的h t t p 协议，与 的耦合性库文件操作系统无关 w e ba p i 技术主要包括两种，第一种是r p c 技术，第二种是r e s t 风格的 w e b 服务技术。 3 2 1r p c 技术 r p c ( 远程过程调用) 就是过程的实现在远端的机器上【1 0 1 ，过程的声明在本 地机器上，通过网络这个媒介来实现“本地机器的过程声明来调用远程过程实 现 ，类似于函数的使用，不同的是，程序语言的函数声明与实现是在同一台机 器，而r p c 的这两者则是分开的。r p c 通信的具体过程如图3 1 所示。 图3 1r p c 通信过程 客户端过程( u s e r ) 通过远程服务的本地用户桩( u s e r - s t u b ) 向远端的过程 ( s e r v e r ) 发起请求；本地用户桩将请求的信息进行封装和打包，通过r p c 运行 环境与特定的传输协议进行绑定，发送到服务器端；服务器接受到消息后，通过 r p c 运行环境进行解包，然后传送给服务器桩( s e r v e r - s t u b ) ，服务器桩根据指定 的过程调用号和参数，调用该过程实现，并将结果进行封装，回传给用户桩，用 户桩进行解析后将结果反馈给客户端过程，从而完成一次过程调用。 r p c 技术可分为两种，一种是x m l r p c ，另一种是s o a p r p c ，其中 x m l r _ p c 是s o a p r p c 的基础。本章关注的重点是r e s t 风格的w e b 服务技术， 1 3 北京邮电大学硕士学位论文 不对r p c 进行详细论述。 3 2 2r e s t i 也s 一11 】【1 2 】是由r o yt h o m a sf i e l d i n g 博士在他的论文a r c h i t e c t u r es t y l e sa n d t h ed e s i g no f n e t w o r k - b a s e ds o f t w a r e a r c h i t e c t u r e s ) ) 中提出的术语。r e s t 全称是 r e p r e s e n t a t i o n a ls t a t et r a n s f e r ，中文翻译是“表述性状态转移 。r e s t 并不是一 种标准，而是w e b 体系的一种架构风格，即w e b 体系结构设计的原则。随着r e s t 架构的流行，很多框架开始支持r e s t ，其中比较典型的有r u b yo l lr a i l s 、a x i s 2 、 d j a n g o 、a o a c h ec x f 和j a v a l e t 等，这些架构给r e s t 风格的w e bs e r v i c e 开发提 供了强有力的工具，有力地推动了r e s t 的应用。 w e b 的架构实际上是由已经存在的各种w e b 规范组成的，比如常说的c s 模式、请求响应模式等，当在原有的规范基础上增加新的规范时，w e b 的架构就 发生改变，产生一种新的架构。r e s t 就是这样的一种新的w e b 架构。在r e s t 之前的w e b 架构主要包括如下规范：客户一服务器规范；无状态性规范和缓存 规范。r e s t 在此基础上，增加了统一接口原则、分层系统原则和按需代码原则。 统一接口原则强调w e b 世界中的所有组件通过统一的接口进行联系。在 r e s t 风格的架构中，所有的事物被统一抽象为资源，再通过统一的连接器接口 对资源进行操作，这样保证了系统提供的服务都是松耦合的，极大的简化了系统， 改善了交互性和重用性。分层系统原则提高了各事物层次之间的独立性，为整个 系统的复杂性设置了边界，通过封装遗留的服务，使新的服务器免受遗留客户端 的影响，提高了系统的可伸缩性。按需代码原则允许对客户端功能进行扩展，但 这个原则在改善系统扩展性的同时，降低了可见性，因此是一条可选的约束。 综上所述，r e s t 是针对w e b 应用而提出的设计准则，其目的是为了降低开 发的复杂度，提高系统的可伸缩性。具体的设计准则如下： 网络上所有事物都被抽象为资源( r e s o u r c e ) ； 每个资源对应一个唯一的资源标识( r e s o u r c ei d e n t i f i e r ) ； 通过通用的连接器接口( g e n e r i cc o n n e c t o ri n t e r f a c e ) 对资源进行操作； 对资源的各种操作不会改变资源标识符； 所有的操作都是无状态的( s t a t e l e s s ) 。 3 2 3 r o a 架构【1 3 】 上面提到过，r e s t 只是一组设计原则，只要遵循这些原则，就能设计出一 套完美的w e b 应用。长久以来，业界对如何将r e s t 原则转化为一组实际架构 进行了探索，形成了百家争鸣的局面。r i c h a r d s o n 和r u b y 根据这些原则提出了 1 4 北京邮电大学硕士学位论文 一个r e s t 风格的w e b 服务架构面向资源的架构( r o a ) ，试图结束这种局 势。 r i c h a r d s o n 定义了信息作用域和方法信息两个概念，通过这两个概念来区别 r p c 技术与r e s t 风格的w e b 服务技术。信息作用域是指客户端要操作数据的 范围，即告诉服务器为什么是对这些数据进行操作，而不是对那些数据进行操作； 方法信息域是界定对数据操作的动作，即告诉服务器是应该删除还是仅读取这些 数据。 在r o a 中，客户端所发送的h t t p 请求在u r i 中指示了信息作用域，在 h t t p 请求的动词中指定了方法信息域。在r p c 式的w e b 服务中，客户端发送 的h t i p 请求则通常无法全部指示，如基于s o a p 的w e b 服务，其方法信息域 则是包含在h r r p 实体内容的s o a p 信封中，并不是通过h t t p 的请求动词来指 示的。 3 2 3 1r o a 的功能成分 面向资源的架构( r o a ) 的功能成分主要有资源、资源名称( 资源标识) 、 资源表示、资源间的链接。 资源是对一切需要被引用的事物在r o a 中的抽象，这个可以类比于面向对 象编程中“类 的概念。 资源的名称即资源的标识，是用来区分不同的资源，如同人们生活中使用的 身份证一样。资源的标识是唯一的，这点与身份证号码的唯一性相同。在w e b 上，资源的标识使用u r i 来实现。由于u r i 具有可寻址性，使得用户通过唯一 的u r i 就可以轻易地获取到所需要的资源。某种程度上说，资源之所以称为资 源，就是因为资源具有可寻址性。 资源的表示( r e p r e s e n t a t i o n s ) 是指承载资源抽象概念的具体实物，比如我们 将一个数据库的记录抽象为资源，该资源的表示则是该条实际数据记录。资源是 表示的来源，表示则是关于资源当前状态的一些数据。通常的资源本身就是一些 数据项，所以对于一个资源来说，最容易想到的表示就是资源本身。资源表示可 以采用x m l 文件、网页文件或者图片等格式来传递。需要注意的是，在实际的 r o a 中，并不需要列出资源所有的表示，可根据系统的实际需要仅提供关键的 资源表示。例如我的资源是一张世界地图，那么我并不需要提供地图上每一个点 的状态，而根据系统设计需要，仅提供各国首都之类的地点状态。当客户端发送 有关各国首都的查询请求时，我通过这些资源表示就足以给客户端提供满意的答 复。 资源的链接是指包含在资源表示中的超链接。在w e b 中，超链接具有非常 1 5 北京邮电大学硕士学位论文 重要的意义，它将互联网的所有资源有效地组织成为一个个子系统，方便用户的 访问。资源的表示主要用于服务器与客户端之间传递资源的状态，在资源表示中 包含了超链接，可以将不同的资源相互链接起来，使得用户通过这些链接就可以 实现对其它资源的操作。 3 2 3 2r o a 的特性 面向资源的特性主要有可寻址性，无状态性、连通性和统一操作接口。 ( 1 ) 可寻址性 所谓的可寻址性，就是用户通过该地址可以找到该资源。如果一个资源是无 法寻址的，用户就无法实现对该资源的访问，该资源就完全没有存在的价值了。 对于w e b 应用来说，可寻址性是非常重要的。假设有一个“关于水母列表的资 源列表 的这个资源的u r i 如下：h t t p ：w w w g o o g l e c o m s e a r c h ? q = j e l l y f i s h 。假 如h t t p 和g o o g l e 搜索引擎都是不可寻址的应用，那我就无法直接给出这个资 源的u r i 了，我只能告诉你：“用浏览器打开g o o g l e c o m ，然后在搜索框中输入 j e l l y f i s h ，然后点击o o o g l e 搜索的按钮”。实际上h t t p 和g o o g l e 的搜索 引擎都是可寻址的，所以我就能在这里给出这个u r i ，你可以在浏览器地址栏中 输入这个u r i ，以直接进入该资源的特定状态。 并不是所有的w e b 应用都是可寻址的。最典型的就是a j a x 应用。大多数a j a x 应用只是调用r e s t 风格或者w e b 服务的客户端，与网站的使用感觉不太一样 的( 只读的网站本身就是一个r e s t 风格的w e b 服务) 。 ( 2 ) 无状态性 无状态性就是指每个h t l ：p 请求之间都是完全独立的。当客户端发送一个请 求时，请求中都会包含服务器实现该请求所需的全部信息，服务器不依赖于任何 之前请求提供的信息。从可寻址性方面来考虑无状态性。可寻址性要求：服务器 所能提供的每一则有价值的信息都应作为资源来发布，而每个资源都有自己的 u r i 。无状态性要求：服务器所有可能的状态也是资源，也应该有自己的u r i 。 客户端不必为了让某个请求被服务器接收而诱使服务器进入某个状态。 在h u m a nw e b 上，经常出现浏览器的“返回”按钮不起作用了，这就是因 为你在浏览器中执行了一个不可销毁的操作( 例如发布了一篇博客，或者购买了 一本书) ，或者是浏览的网站违反了无状态性的原则：该网站期望客户端按照一 定的顺序来发送请求，比如先发送a 请求，再发送b 请求，然后发送c 请求； 假如发送了b 请求后，又发出了一个b 请求，那网站当然无法理解该请求的意 义。 在w e b 中，有两种状态：一种是资源状态( r e s o u r c es t a t e ) ，一种是应用状 1 6 北京邮电大学硕士学位论文 态( a p p l i c a t i o ns t a t e ) 。 一个w e b 服务，仅在收到某应用的请求时，才关心该应用的状态，而该应 用其它时刻的应用状态，对于w e b 服务来说是无关紧要的。也就是说，每当客 户端发送请求时，请求里都必须包含服务器处理该请求所需的全部应用状态，然 后服务器将有关的处理数据返回给客户端，该次交互就算结束了。当客户端向服 务器发起下一个请求时，将建立另一次新的交互。这就是r o a 中所指的“无状 态性。在r o a 中，每个客户端都应该自己管理自己的应用状态。 资源状态对于所有的客户端都是相同的，它应当保存在服务器端。 ( 3 ) 连通性 h t t p 是无状态的协议。在实际的应用中，我们采用一种类似于“有状态 的方式来使用h u m a nw e b 。比如我们要使用搜索引擎，先进入它的首页，然后填 写表单来做一次搜索，接着点击导航链接查看其余的搜索结果；一般不会直接输 入u r i 来直接执行搜索，相反，我们只是跟踪这些链接和提交表单。 r o yf i e l d i n g 博士论文中有如下公理：“将超媒体作为应用状态的引擎”。这 条公理的意思是：h t r p “会话的当前状态不是作为资源状态保存在服务器上， 而是作为客户端的应用状态来跟踪。客户端应用状态在服务器提供的“超媒体 的指引下发生变迁( 超媒体就是不仅包含数据，还包含超链接的文档) 。 服务器通过超媒体告诉客户端，当前的状态有那些后续状态可以进入。例如 我们在g o o g l e c o m c i l 中搜索得到的返回页面中的“下一页 的链接就起着这种 推进应用状态的作用它指引客户端如何从当前状态进入下一个可能的状态。 一个文档通过包含的u r i 就可以指向本应用的其它状态，甚至是其它应用的状 态。 这种“具有链接 的特性就称之为连通性。假如我们跟随链接和提交表单就 可以改变一个w e b 服务的状态，那么这个w e b 服务就是连通的。“连通性”要求 资源应当通过他们的资源表示彼此链接起来。 ( 4 ) 统一操作接口 在r o a 中，能对资源采取的操作仅限于一些基本的操作。h t t p 提供了六 种基本方法。其中常见的有g e t 、p u t 、p o s t 和d e l e t e ；不常见的有h e a d 和o p t i o n s 。 获取资源的一个表示：h t t pg e t 。 创建一个新资源：向一个新的u r i 发送h t t pp u t ，或者向一个已有的u r i 发送h t t pp o s t 。 修改已有的资源：向已有的u r i 发送h t t pp u t 。 删除已有的资源：h t t pd e l e t e 。 1 7 北京邮电大学硕士学位论文 检查一个资源是否存在：h t t ph e a d 。 查询资源支持操作集合：h t t po p t i o n s 。 对于资源的g e t 请求，服务器将把该资源的表示放在响应实体中返回。 对于资源的d e l e t e 请求，服务器将销毁该资源，而响应实体中可能包含 该状态消息，也可能为空。 对资源的p u t 请求可能是创建一个资源，可能是修改一个资源。p u t 请求 中通常包含一个实体，实体内容是客户端为该资源提供的新的表示 ( r e p r e s e n t a t i o n ) ，这个新的表示具体包含什么数据、采用什么格式，则是因具 体服务而异。通过p u t 请求，应用状态转移到服务器上成为资源状态。 对资源的p o s t 请求将创建一个新的资源。p o s t 请求的实体中通常包含资 源的新的表示。 p u t 请求与p o s t 请求都是创建一个新的资源，区别在于：当创建一个新的 资源时，必须给资源分配一个资源标识，也就是生成一个u r i 。当客户端知道如 何构建一个新资源标识时，客户端就应该向服务器发送p u t 请求；当新的资源 标识是由服务器随机生成时，或者客户端不知道资源标识的生成规则时，客户端 就向服务器发送p o s t 请求，如我们向优酷视频网站上传新的视频时所生成的 u r i ，就由服务器来创建的。 采用h 1 ，r p 定义的统一操作接口并不是r e s t 的要点。r e s t 要求采用统一 的操作接口，但并没有指定采用哪些操作接口；而g e t 、p u t 等也未必是合适 的接口。这里的关键在于“统一性 ，即每个服务都以同样的方式使用h t t p 操 作接口。将g e t 用于资源的读操作并不是关键，关键在于：不论你对w e b 上的 哪个资源作g e t 请求，你都会对资源进行了读操作。给定一个资源的u r i ，你 就应该知道通过g e t 操作可以获取它的表示了。统一接口令服务之间的交互更 加容易。假如没有统一接口的话，你必须知道该服务希望接收和发送什么样的信 息，才能完成交互。而使用h t t p 的标准方法后，你只要编写程序使你的计算机 能够处理g e t 请求，那么你的w e b 应用就能处理每个r e s t 风格的w e b 服务的 g e t 请求。 3 3 总结 本章第一部分从电信业务的特点入手，简要地介绍了目前业界存在的业务开 发技术，主要有基于协议、基于组件、基于脚本和基于a p i ，其中基于协议的业 务开发技术已逐渐被淘汰，仅仅应用于某些特殊的场合或业务优化；基于组件的 业务开发是一种粗粒度的开发，主要应用于智能网体系；基于脚本的业务开发主 1 8 北京邮电大学硕士学位论文 要是针对呼叫型业务，而对于信息类和多媒体会议类业务就相对弱小；基于a p i 的业务开发功能比较全面，适合各类业务开发，但使用相对复杂。 第二部分主要研究了w e b a p i 技术中的r e s t 风格的w e b 服务技术面向 资源的架构( r e s o u r c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，r o a ) 。这是r e s t 原则指导下由 r i c h a r d s o n 提出的一个w e b 架构，它具有良好的w e b 特性：可寻址性、无状态 性、连通性和统一接口这四个特性。通过对r o a 架构的功能成分以及特性的研 究，为下一章作理论准备。 1 9 北京邮电大学硕士学位论文 ， 随着视频监控技术的发展以及视频监控业务需求增长，电信级视频监控业务 应运而生，如中国电信的全球眼业务。在建设电信级视频监控系统过程中，由于 监控网络覆盖全国，规模庞大，必然会出现由多个厂家设备混合搭建的局面，由 于不同厂家之间的利益冲突，设备进行自主开发，导致不同厂家的设备之间存在 互通困难的问题，也给视频监控业务的开放带来了麻烦。本章主要是针对这些问 题提出了解决方案通过将r o a 引入到视频监控系统后，系统内的各实体之 间使用统一的r e s t 彻w e b 服务进行交互，而系统外的客户端可以通过r e s t 风 格的w e ba p i 进行视频监控业务的开发。 本章首先指出网络视频监控系统中存在的问题，然后论述将r o a 引入视频 监控系统的原理，接着设计视频监控系统中各功能实体的w e b 服务，最后在r o r ( r u b yo nr a i l s ) 平台上实现这些的设计。 4 1 视频监控系统存在的问题 视频监控业务最初应用于安全防御领域，如火灾和公共区安全。随着社会经 济的发展，视频监控的应用逐步扩大至各行各业，如医疗卫生、电力、金融和楼 宇等。视频监控技术包括模拟视频监控技术、数字视频监控技术、远程网络视频 监控技术三个发展阶段【1 4 】【1 5 】。 在模拟视频监控技术阶段，视频监控系统由监控前端、传输设备、视频切换 矩阵和显示器构成，其中传输设备主要是同轴电缆或者模拟光纤，传输的信号是 视频模拟信号。网络结构以专网为主。 在数字视频监控技术阶段，视频监控系统在原有的基础上引入数字处理器， 将监控前端采集的图像信息进行数字化处理，然后再进行传输与存储。由于数字 技术的引入，大大提高了监测画面的清晰度。网络结构仍是以封闭的专网为主。 远程网络视频监控技术是网络技术与数字视频监控技术的融合，并引入了 i p 技术作为传输技术基础。视频监控系统主要由监控前端、数字化处理器，网 络传输系统和监控控制系统四部分组成，其中网络传输设备由交换机和路由器组 成。 网络技术的引入拓宽了视频监控业务的应用范围，同时人们对视频监控业务 的需求由本地化的专网逐步扩大到跨区域的公共网，例如在旅游行业，某用户想 2 l 北京邮电大学硕士学位论文 观察异地某景区的实际风景，或者在安防行业，某用户出差时想查看自己家中的 情况，以防盗窃等，基于类似的跨区域视频监控需求，电信级视频监控业务应运 而生。在国内有中国电信的“全球眼 视频监控业务，在国外有n 盯d o c o m o 公司的家庭监控业务、弗吉尼亚t r a f f i c l a n d 公司的道路监控业务等。 以“全球眼”视频监控系统为例，该系统最终的目标是建立一个覆盖全国、 类似于电话网络的普遍服务网络，监控前端深入家庭、企业、公共区域等各个地 点，而用户可以采用各种手段对监控点进行观察与控制，这样的一个业务网络， 不可能采用单一厂商设备构建，必然是多个厂家设备的混合组网，这就要求该网 络能兼容多厂商的设备，同时各厂商之间的视频设备能够互通。但是，在目前的 视频监控领域，由于没有通用的国际标准，设备厂家各自为政，独立设计和开发 自己的产品，产品之间没有任何可以支持互通的协议，导致不同厂家之间的产品 无法实现互连。与此同时，构建的全球眼网络没有统一的视频业务开放接口，使 得视频产品的定制开发非常困难。下面是某厂家a 自定义的私有控制接口，如 图4 1 所示： 德顿耪嬲 魏徽e l l e 辩了忡霸醐陕限磊期j 疆善哺蝴j 翔凇豳p 辑棚惦雠藏蚓踅h d e v ，m 嘲艚媾i 糖懈如黼黼薅i n t 嘲峨糠 镶绷，矧锈穗绷慨孵： c p 辆r c i i e h t 斑蠲羚，张磊磁咄冀震彳e 鬟捌t l ws 穗赍v 眚d 艚a r a 竹警翳0 喀囊| l b e e r , 毫i f 嘲 簪l i 毫砖锨u c 勃翻簿瓣i 融。i 罐穗i 峨i m i 鸭i r te s a z , l 罐渤游 ； 缓裔耱麓 i ) k t 敬c l i e