（计算机应用技术专业论文）终端管理（device+management）业务平台的设计与实现.pdf

终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 摘要 随着移动通信运营业的快速发展，众多数据增值业务推向市场， 随之也带来一些问题，诸如：终端参数配置困难、终端固件陈旧等， 这些问题阻碍了用户对数据业务的使用，增加了运营商和终端厂商投 入于客户服务的成本，影响了新业务的市场推广，并最终影响了运营 商的收益。解决参数配置问题有n o k i a e r i c s s o n 的智能消，n , ( s m a r t m e s s a g e ) 方式和w a p 论坛提出的c l i e n tp r o v i s i o n i n g 方式，但这两种 方式不能解决其他问题。在这两者的基础上，o m a ( o p e nm o b i l e a l l i a n c e ) 国际标准化组织提出了“终端管理”这一崭新的思路，用来 实现诸多高级功能，比如终端信息采集、参数配置、固件更新、故障 检测，并在s y n c m l 协议的基础上制定了o m ad m ( d e v i c e m a n a g e m e n t ) 套规范标准，用以指导各国厂商研发该业务，以保证 彼此系统和终端之间的互操作性。 由于终端管理业务属于移动数据增值业务的范畴，所以本文首先 探讨了有关移动数据业务和移动数据网的知识，以作为后面章节叙述 的铺垫。随后本文叙述了在中国移动通信集团公司终端管理业务平台 第一阶段规范中规定的该平台的组网结构，涵盖的四种功能：终端自 动注册、信息采集、参数配置、固件更新以及它们的应用流程，这是 对终端管理业务平台的需求分析；接下来本文从数据模型( 标准化的 管理对象、管理树、描述框架) 、协议( 表示协议、，d m 协议) 、固件更 新f 管理对象、协议) 、通知机制、安全性和自举等方面深入细致地阐 释了o m ad m 规范的内容，因为o m ad m 规范是终端管理业务平 台设计与实现的技术依据；然后结合对前面叙述的各种终端管理业务 的消息交互序列的分析，提出了终端管理业务平台的一种设计与实现 方案：采用分层和模块化思想的终端管理业务平台的体系结构设计， 介绍了它的各层次和构成模块的功能，着重阐释了s y n c m ld m 协议 处理引擎模块的分层设计和关键类的实现，简要的阐释了其它模块 接口的设计实现等。论文最后，作者结合在就读研究生期间从事的三 个移动增值业务平台研发的经历，谈了自己对移动增值业务发展趋势 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文 终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 的看法和从事移动增值业务研发的一点心得体会，回顾了自己研究生 期间的工作内容，并对本文进行了总结。 一 关键字：终端管理s y n c m l固件更新o m a 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 2 北京邮电大学硕士学位论文终端管t - 里( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 d e s i g na n di m p l e m e n t 2 气t i o n o fd e v i c em a n a g e m e n t s e r v i c ep l a t f o r m a bs t r a c t a st h e r a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l e c o m m u n i c a t i o n so p e r a t i o n i n d u s t r y , al o to fd a t av a l u e a d d e ds e r v i c e sa r ep u s h e dt om a r k e t ，w h i c h a l s oi n t r o d u c e sm a n yp r o b l e m ss u c ha sc o n f i g u r a t i o no fm o b i l ed e v i c e s p a r a m e t e r sa n du p d a t i n go fo l dv e r s i o no ff i r m w a r ei nm o b i l ed e v i c e ， t h e s ep r o b l e m sp r e v e n tc o m m o nu s e r sf r o me x p e r i e n c i n gn e ws e r v i c e s ， h i n d e rm o b i l e o p e r a t o r f r o me x t e n d i n go fm a r k e to fn e ws e r v i c e s ， i n c r e a s et h ec o s to fc u s t o m e r - c a r ef o r o p e r a t o r sa n dm o b i l e d e v i c e v e n d o r sa n da tl a s ti m p a c to nt h er e v e n u eo fo p e r a t o r s t h ep r o b l e mo f c o n f i g u r a t i o no fm o b i l e d e v i c ec a nb es o l v e db o t ht h r o u g hs m a r t m e s s a g ep r e s e n t e db yn o k i a e r i c s s o na n dc l i e n tp r o v i s i o n i n gp u t f o r w a r db yw a pf o r u m ；h o w e v e r , o t h e rp r o b l e m se x c e p tt h ep r o b l e m m e n t i o n e da b o v ec a n n o tb es o l v e dt h r o u g ht h et w om e a n s f o l l o w i n g s m a r tm e s s a g ea n dc l i e n tp r o v i s i o n i n g a n i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d o r g a n i z a t i o n o p e nm o b i l ea l l i a n c eb r o u g h tf o r w a r dt oan e wm e a n s - - d e v i c em a n a g e m e n tt oi m p l e m e n tm a n ya d v a n c e df u n c t i o n ss u c ha s c o l l e c t i o no fd e v i c e si n f o r m a t i o n ，c o n f i g u r a t i o no fd e v i c e sp a r a m e t e r s ， u p d a t i n go fo l dv e r s i o no ff i r m w a r ea n dd e t e c t i o no ft r o u b l e si nm o b i l e d e v i c e s ，a n dc o n s t i t u t e s0 m ad ms p e c i f i c a t i o n sb a s e do nt h es y n c m l p r o t o c o l t oe n s u r ei n t e r o p e r a b i l i t yo fs y s t e m si m p l e m e n t e db ym a n y m a n u f a c t u r e r s b e c a u s ed e v i c em a n a g e m e n ts e r v i c eb e l o n g st om o b i l ed a t a v a l u e a d d e ds e r v i c e s ，f i r s t ，t h et h e s i sd e s c r i b e sk n o w l e d g ea b o u tm o b i l e d a t as e r v i c e sa n dm o b i l ed a t an e t w o r k ss oa st op r o v i d eap r e l u d e t h e n ， t h et h e s i sb r i e f l yd e s c r i b e st h en e t w o r ks t r u c t u r eo fd mp l a t f o r ma n d 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 3 北京邮电大学硕士学位论文 终端管t 里( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 a p p l i c a t i o nf l o w so ff o u rf u n c t i o n ss u c ha sm o b i l ed e v i c e sa u t o m a t i c r e g i s t r a t i o n ，c o l l e c t i o no fm o b i l ed e v i c e si n f o r m a t i o n ，c o n f i g u r a t i o no f m o b i l ed e v i c e sa p p l i c a t i o np a r a m e t e r sa n df i r m w a r eu p d a t i n gs p e c i f i e d i nc h i n am o b i l ec o m m u n i c a t i o n s c o r p o r a t i o n d e v i c em a n a g e m e n t s e r v i c ep l a t f o r mf i r s tp h a s e s p e c i f i c a t i o n t h e s ec o n t e n t sd e s c r i b e d a b o v ea r er e q u i r e m e n t sa n a l y s i sf o rd ms e r v i c e sp l a t f o r n q f r o ms u c h a s p e c t s a sd a t am o d e l s i n c l u d i n gs t a n d a r d i z e dm a n a g e m e n to b je c t s ， m a n a g e m e n t t r e ea n d d e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ，p r o t o c o l si n c l u d i n g r e p r e s e n t a t i o np r o t o c o l a n d d e v i c e m a n a g e m e n tp r o t o c o l ，f i r m w a r e u p d a t ei n c l u d i n gm a n a g e m e n to b je c t sa n dp r o t o c o l ，n o t i f i c a t i o ni n i t i a t e d s e s s i o n m e c h a n i s m ，s e c u r i t y a n d b o o t s t r a p p i n g ，t h et h e s i s d e t a i l e d e x p l a i n st h ec o n t e n t so fo m ad ms p e c i f i c a t i o n s o m ad mi st h e t e c h n i c a ls t a n d a r df o rd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd ms e r v i c ep l a t f o r m c o m b i n i n gw i t ha n a l y s i so fm e s s a g e ss e q u e n c eo fd ms e r v i c e sd e s c r i b e d i nt h ef o r e g o i n gc h a p t e r , f i n a l l y , t h et h e s i sc o m p r e h e n s i v e l yd i s c u s s e s a r c h i t e c t u r eo fd ms e r v i c e sp l a t f o r ma c c o r d i n gt oi d e a so fl a y e r i n ga n d m o d u l e d i v i d i n g ，d e s c r i b e st h ef u n c t i o no fa 1 1o fl a y e r sa n dm o d u l e sa n d e s p e c i a l l yt h ed e s i g no fs y n c m ld mp r o t o c o le n g i n em o d u l ea n di t sk e y c l a s s e s i nt h ee n do ft h et h e s i s ，b a s e do nt h ee x p e r i e n c eo fr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n to ft h r e em o b i l ed a t av a l u e a d d e ds e r v i c ep l a t f o r m s ，a u t h o r e x p r e s s e s h i sv i e wo nt r e n di nf u t u r e d e v e l o p m e n to fm o b i l ed a t a v a l u e a d d e ds e r v i c e sa n de x p e r i e n c eo nw o r k sr e l a t e dt o s t u d y a n d r e s e a r c h ，a n ds u m st h et h e s i su p k e yw o r d s ：d e v i c em a n a g e m e n t s y n c m l f i r m w a r eu p d a t e s o p e nm o b i l ea l l i a n c e 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 4 北京邮电大学硕士学位论文终端管t 望( d e v i c em a n a g e m e n t ) ：! l k 务平台的设计与实现 第一章前言 1 1 项目提出的背景 随着移动通信产业的迅速发展，移动终端日益普及，移动终端的功能也日益 强大。高级的移动增值业务，包括手机上网、多媒体消息、移动e m a i l 、电话 簿日程表同步等都需要手机终端的正确配置才能使用，然而，大多数消费者并 不知道如何配置他们的终端，让他们执行专业而复杂的操作是不合理的。另一方 面，随着移动数据业务日趋丰富和复杂，各种业务对终端的依赖性越来越高。为 了实现更方便，更有效，更快捷地对终端设备进行远程自动管理，移动通信运营 商和各终端厂商都在致力于提高对终端设备的远程管理能力。终端管理技术应运 而生，为运营商和终端厂商提供了一种低成本、简便的手段来管理维护终端软件 和数据，比如说：设置软件参数、安装升级终端中的软件、执行远程的故障诊断 等。有了终端管理技术，诸如手机终端的参数配置问题将迎刃而解，从而将能够 降低运营商的客户服务成本，降低用户使用增值业务的难度，提高业务的使用率， 赠加运营商的收入。终端作为用户使用移动业务的载体，成为移动运营服务体系 中不可或缺的重要组成部分。如今，终端管理技术日益呈现出良好的发展前景， 并将在移动运营市场中占据一席之地。 r 2 研究与设计的基础 2 0 0 0 年2 月，n o k i a 、e r i c s s o n 、i b m 、m o t o r o l a 等业界巨头成立了s y n c m l 发起组织( s y n c m li n i t i a t i v e ) ，旨在提出一个开放的、标准的数据同步( d a t a s y n c h r o n i z a t i o n ) 协议。2 0 0 2 年2 月，发布了s y n c m l l 1 规范。在该版本规范中， 引入了终端管l _ 里( d e v i c em a n a g e m e n t ，d m ) 协议。d m 协议是s y n c m l 协议的自然 扩展，充分考虑了互操作性和安全性问题。 如今，+ s y n c m l 发起组织已经并入到o m a ( o p e nm o b i l ea l l i a n c e ) 国际标准 化组织中，它的工作成果s y n c m l 规范也一并转到o m a 组织中。在o m a 组织 中，设立了d a t as y n c h r o n i z a t i o n ( d s ) 和d e v i c em a n a g e m e n t ( d m ) 两个工作组分别 对数据同步和终端管理作进一步的研究和扩展。 o m ad m 规范是o m a 国际标准化组织制订的用于实现终端设备管理的标 准。 o m ad m 系列协议中的d m ( d e v i c em a n a g e m e n t ，终端管理) 协议是在 s y n c m ld s ( d a t as y n c h r o n i z a t i o n ) 协议的基础上发展的，本论文中d m 协议模块 是在s y n c m ld s 协议模块的基础上设计的。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 北京邮电大学硕士学位论文终端管! 理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 第二章移动数据业务与移动数据网 2 1 移动数据业务 目前移动网络中，存在各种不同的业务平台，各平台为移动运营商和用户提 供一种或者多种业务。从业务的发展阶段来看，业务可以分为基本业务、补充业 务和增值业务。其中基本业务和补充业务属于必需类业务，由移动网络系统提供 商通过m s c 、h l r 基础网络设备等提供。增值业务则包含目前市场上推出的各 种新型业务，作为移动运营商的新的利润增长点。目前，移动运营商之间的竞争 很大程度上在于增值业务提供的数量、质量和服务水平。从用户对移动通信业务 的需求上看，可以将移动业务分为三个类型：语音类、数据类、视频和多媒体类， 也可以将后两种统称为移动数据业务，例如短消。n , ( s m s ) 、多媒体消息彩信 ( m m s ) 、移动互联网、手机邮件、手机电视、视频会议等等。有的话音业务属于 基本话音业务、有的属于增值话音业务，而数据业务通常属于增值业务的范畴。 移动数据业务根据用户体验划分为以下几类：移动内容类业务、移动商务类 业务、移动位置类业务、移动终端类业务。 移动内容类业务指的是移动用户通过多种方式浏览或订阅的内容类信息业 务，它是i n t e m e t 在移动领域的延伸。移动用户可使用的接入方式包括短消息 s m s ( s h o r tm e s s a g es e r v i c e ) 、多媒体消息彩信m m s ( m u l t i m e d i am e s s a g e s e r v i c e ) 、无线应用协议w a p ( w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 等。内容涵盖天气、 新闻、股市、邮件、聊天等信息。第三方的内容提供商负责提供内容，而运营商 负责提供网络接入。 移动商务指通过移动设备进行的设计交易的业务。移动商务类业务包括小额 支付、移动银行等。 移动位置类业务是为移动用户提供位置信息的业务，其中包括公共安全服 务、基于位置计费、追踪服务、增强的呼叫选路、基于位置的信息服务和增强的 网络服务等。 移动终端类业务是利用移动终端的处理能力来运行的业务，这类业务的运行 与部署很大程度上受制于终端的处理能力。该类业务从i n t e r n e t 网上的服务器系 统上下载应用，将移动网络透明对待，并在终端上运行。 表2 - 1 数据业务的提供平台 i 增值业务类型l 业务提供平a 口 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 2 北京邮电大学硕士学位论文终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 、2 k 务平台的设计与实现 移动内容类、商务类、 主要依靠业务网关( 服务器) 提供功能，有时需要s p 支 位置类持，对终端依赖性较小 移动终端类需要专门的业务网关( 服务器) 以及终端安装有客户端 代理，例如：p i m 平台、d m 平台，对终端的依赖较大 2 2 移动数据网络 2 2 1 底层物理承载网络 移动数据业务的开展离不开底层网络的支持，原来的g s m ( g l o b a ls y s t e mf o r m o b i l e ) 移动网络在升级到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 s ) n j 络后，就实现了 较高速率的数据承载。g p r s 网络结构基于g s m 系统实现，话音部分仍采用原 先的基本处理单元，而对于数据部分则新增了一些数据处理单元和接口，g p r s 网络构成如图2 - 1 所示，新增数据单元包括如下部分： l a n 图2 - 1g p r s 网络的体系结构 op c u ：分组处理单元，是b s c 的一部份，其与b s c 之间的接口不开放 os g s n ：g p r s 服务业务单元，功能和作用与m s c 具有相同点，如进行 分组移动用户的状态管理，计费单元等并负责到h l r 的用户数据信息 传送。 og g s n ：g p r s 网关业务单元。负责和外部数据网络接口，进行数据包 的转发，具有路由器的部分功能。 另外系统中还有其他数据支持单元： 1 域名解析服务器( d n s 服务器) g p r s 系统中，d n s 主要用以进行g p r s 网络接入点名称a p n 与相关 g g s n 地址之间的转换、内部网元i p 地址与名称之间的解析等。 目前中国移动g p r s 网络中所使用的公共a p n 包括： c m n e t m n c 0 0 0 m c c 4 6 0 g p r s 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 3 北京邮电大学硕士学位论文 终端管j 里( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 c m w a p m n c 0 0 0 m c c 4 6 0 g p r s 2 动态地址分配服务器( d h c p 服务器) ：g p r s 系统采用动态地址池对接入 网络的移动用户进行动态地址的分配和管理。 3 防火墙( f i r e w a l l ) ：提供g p r s 网络与外部网络之间的安全管理功 能。 4 网络协议时间服务器( n t p 服务器) ：用以提供网络统一时钟，保证数据 流的同步。 5 计费网关：搜集各网元内部计费数据的搜集，进行网络与计费系统之间的 数据转发工作。 。7 、 6 操作维护系统o m c 2 2 2 移动数据业务网 按照开放性体系结构的思想，一个典型的移动数据网体系包括移动通信网络 域、内容提供域以及终端用户域三个组成部分。移动通信网域分为移动通信基础 网络、移动增值业务系统和管理运维支撑系统三个层次。移动通信基础网络提供 基本通信业务；移动增值业务系统提供各种移动话音增值业务和移动数据增值业 务，并提供增值业务的开放业务接口；管理运维支撑系统提供统一的管理和运维 支撑功能。 目前中国移动通信集团采用这种思路建设自己的开放性移动网络，图2 2 是 其体系结构示意图。 、 l 凝i i 襄瀚两黉凝g 蕊s 索g 懑l ；蘑黪颡 、j 囊i 运营商自建应用平台 匿 应用程序么 应用程序 ( 服务器) 鞫( m i s c ，j a v ao t as e r v e r l b s 隧 ( 客户端) 应用层 翻 驰刚隙勒 隧 开放的应用程序接口 鬻溯瓤。群黔! 鬻渗辫+ 阄萋 ( 应用侧中间件) 巡 瓤隧，黔。尝纛镳，一麓 ( 终端侧中问 蚤 件) k 篓 潮 业务管理平台( 用户及业务管。 理，s p 管理、业务控制，计费囊 管理等) ： 遂 终端侧软硬件平台 网关( g g s n n a s ，i s m g ，w a p g w 等) l 釜 囊1 眯 缸 柚 s p 侧软硬件平台 卅 中间层 7 承载层承载( s m s c ，u s s d c ，g s m ，g p r s i p i n t e r n e t 各种终端 等) 图2 2 中国移动通信数据业务分层体系结构 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 4 北京邮电大学硕士学位论文终端管t 里( d e v i c em a n a g e m e n t ) 、j k 务平台的设计与实现 第三章o m ad e v i c em a n a g e m e n t 规范介绍 o m a 国际组织基于s y n c m l 协议制定了终端管l 里( d e v i c em a n a g e m e n t ，d m ) 协议。在阐释o m a d m 协议之前，让我们简单介绍一下o m a 组织。0 m a 前身 为开放移动框架发起组织( o p e nm o b i l ea r c h i t e c t u r ei n i t i a t i v e ) ，2 0 0 2 年6 月与w a p f o r u m 合并成立o m a 组织。o m a 的成员包括移动运营商、网络设备提供商、 i t 业制造商以及内容、媒体提供商。其核心工作是制定移动应用层标准，以实 现跨国家、跨运营商和跨终端的业务的互通，旨在根据市场和用户需求制定高质 量、开放的标准和规范；为符合用户的使用习惯，开发最佳实现方式，组织互操 作测试；建立统一的技术体系架构，以促进技术和业务的融合。它遵循“产品和 业务基于开放的全球标准、协议而不依赖于特定的私有技术”。目前，o m a 共有 1 6 个技术工作组，具体研究本领域内某一重要技术问题。这1 6 个组是：互操作 工作组( i o p ) ，记述架构共作组( a r c ) ，需求工作组( r e q ) ，安全工作组( s e c ) ， 终端管理工作组( d m ) ，数据同步工作组( d s ) ，开发者兴趣组( d i g ) ，游戏业务工 作组( g s ) ，位置业务工作组( l o c ) ，移动w 曲业务工作组( m w s ) ，移动电子商务 和计费工作组( m c c ) ，浏览和内容工作组( b a c ) ，消息工作组( m w g ) ，呈现和可见 工作组( p a g ) ，蜂窝网上的p u s ht ot a l k 工作组( p o o 。 下面具体阐述由设备管理工作组制定的d m 协议各组成规范的内容。 3 1 数据模型 数据模型是指为远端操作提供的数据，例如浏览器和e m a i l 的设置。 s y n c m l 数据模型规定了一些标准化的管理对象，这些管理对象主要同o m a d m 以及s y n c m l 配置有关，凡是基于0 m ad m 标准的终端都必须具备这些对 象。另外，s y n c m l 数据模型、中有两个元素，一个是终端管理树( d e v i c e m a n a g e m e n tt r e e ) ，包含用于操作的数据对象；另一个是终端描述框架( d e v i c e d e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) ，其由有关终端管理树的元信息组成。 3 1 1 标准化的管理对象 o m ad m 定义了四类管理对象，即o m ad ma c c o u n t 管理对象，d e v l n f o 管理对象，d e v d e t a i l 管理对象以及i n b o x 管理对象，它们的含义列在下表3 1 中。 表3 - 1o m ad m 规定的四类管理对象 l 管理对象l 客户端支持l 服务器支持l 描述 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 5 北京邮电大学硕士学位论文 终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) q l 务平台的设计与实现 d m a c cm u s tm u s t 终端设备中d m 客户端的设置 d e v i n f om u s tm u s to m ad m 服务器使用的终端信息，从客 户端发往服务器 d e v d e t a i lm u s tm u s t 标准化的通用终端信息 i n b o xm a ym a y 保留的u r i ，终端设备在其中使用管理对 象标识符以区别绝对u r i 3 1 1 1d m a c c 管理对象 图3 1 是d ma c c o u n t 管理对象，用于管理o m ad m 协议的设置。有关其 下节点的详细说明参阅文献 1 。 一一一一 i 一 3 1 1 2d e v l n f o 管理对象 图3 1d ma c c o u n t 管理对象概览 p o r t n b r 图3 2 是d e v i n f o 管理对象，o m a d m 服务器使用的终端信息，表3 2 列出 了其中各节点的含义。有关各节点的详细说明参阅文献 1 。 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室 6 北京邮电大学硕士学位论文 终端管理( d e v i c em a n a g e m e n t ) 业务平台的设计与实现 1 d e v l n f oe ) ( t ? b e a r e r ? i d e v l d m a n m o d | d m v l i l a “9 图3 - 2d e v i n f o 管理对象概览 表3 2d e v l n f o 管理对象各节点含义列表 d e v i n f o 管理对象 节点名称含义 e x t 供应商特定的信息，可选 b e a