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0 7 r a 下载服务整体解决方案的研究 摘要 目前，移动增值业务在我国发展迅猛，用户规模与市场规模不断 扩大，业已成为拉动整个通信行业增长的新亮点，也为人与人的交流、 整个社会的信息共享提供了全新的更为便捷的途径。一项移动增值业 务的成功，离不开承载这一业务的技术，更离不开为用户提供的服务。 换句话说，移动增值业务有两大核心问题：一个是技术，再一个就是 服务。 随着移动增值业务的不断开发推出，o t a 空中下载业务日益被 人们所重视，并且得到越来越广泛的使用。本文正是以0 t a 下载服 务为具体的切入点和出发点，来阐述“两大核心问题”的具体实现， 完成o t a 下载服务整体解决方案的研究。 在宏观的“服务”层面上，o t a 下载服务作为移动增值服务的 一个环节与移动运营支撑系统有着数据和控制的联系。这关系到整个 o t a 下载系统的运行，也关系到能否为用户提供多元化、个性化的 服务。在“技术”层面上，针对当前应用良好的“基于短消息的s t k 卡0 t a 应用下载技术”进行研究，重点分析o t a 应用下载服务器的 设计实现和运行效率。 文章结合当前o t a 下载技术的实际应用，研究了0 1 a 下载系统 与b o s s 系统，计费系统，客服系统，支持决策系统间的接口联系， 提出统一的接口描述。对于o r i a 应用下载服务器，则分析其结构组 成，内部实现机制，业务处理流程和运行效率，提出改进设想。 通过对0 t a 下载服务整体解决方案的研究，不仅阐明了0 1 a 下 载系统的内部实现，更大的意义在于提出了整个下载系统的外部系统 联系，使得o t a 下载系统有机的融合到了整个电信系统中。整体解 决方案的提出，为将来0 1 a 下载业务的开展与实现提供了较为完整 的参考方案。 关键字移动增值业务0 t ab 0 s s 系统o t a 应用下载服务器 t h er e s e a r c ha b o u taw h o l es o l u t l 0 n o ft h eo t ad o w n l o a d i n gs y s t e m a b s t r a c t n o w a d a y s ，m o b i l ev a l u e a d d e d s e i v i c e s d e v e l o pr a p i d l y i no u r c o u n t r ya n dt h em a r k e ts c a l ec o n t i n u a l l yg m w s i nt h em o b i l ev a l u e a c l d e ds e i c e sf i e l d t h e r ea r et w oe s s e n t i a l p o i n t s ：o n ei s “t e c h n i q u e ”；t h eo t h e ri s “s e r v i c e ”t h i sp a p e rb a s e so n 0 t as y s t e mt ob e g i nt h er e s e a r c ha b o u tm e s et w op o i n t sa n dg i v ea w h o l es 0 1 u t i o na b o u to t a d o w n l o a d i n gs e n r i c e o nt h e “s e r v i c e ”p o i m ，t h ep a p e rf o c u so nt h ec o n t a c t sb e t w e e n o t ad o w n i o a d i n gs y s t e ma n db o s ss y s t e m ，w h i c hh a v eag r e a ti m p a c t o nt h es e r v i c e st h a tw ep r o v i d et oc u s t o m e r s t h er e s e a r c ho nt h i sp o i n t i n c l u d e ss t u d y i n gt h ei m e 由c e sp m v i d e db yo t a d o w n l o a d i n gs y s t e m f o rb u s i n e s ss y s t e m 、a c c o u n t i n g s y s t e m 、c u s t o m e rs e r v i c es y s t 锄a n d d e c i s i o n m a k i n gs y s t 锄， a n dt h e n p r e s e m i n g a g e n e r a li n t e 墒c e d e s c 邱t i o n 0 nt h eo 血e rp o i n t “t e c l l l l i q u e ，w ec o n c e n 雠a t eo n “s m s b a s e ds t kc a r d0 t a d o w n l o a d i n gt e c h n i q u e ”，e s p e c i a l l yi ns t u 蛳n gt h e r e a l i z a t i o no f o t as e e ra n d a n a l y z i n gi t sw o 埘n ge 所c i e n c y r e s e a r c ha b o u t 1 ew h 0 1 es 0 1 u t i o no fo t ad o w n l o a d i n gs e i c e m a k e so t as y s t e mb eap a no ft h ee n t i r et e l e c o ms y s t e mi nd e e da 1 1 d p m v i d ea r e f e r e n c ef o rt h ef i l t u r eo t a s y s t e md e s i g n 髓yw 0 衄sm o b i l ev a l u e - a d d e ds e i c e s o t ab o s ss y s t 锄 0 t a d o w n l o a d i n gs e e r 独创性( 或创新性) 声明 本人声明蹶璺交的论文是本人鑫导师指导下进行的研究工作及取褥的研究 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 教育辊褐的学位或证书两使麓遘静材料。与我一磊王孛# 的同志对本研究所骰静任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 串诲学位论文与资糕蓉毒不实之处，本人承攫一甥蝈关责任。 本人签名： 竭陉一同期：兰型：曼：墨1 关于论文使用授权的说弱 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： 磺变生褒校玫读学位藏闽谂文工痒静知识产投攀檀j 霭j l 寒郎龟大学。学校鸯粳器 甯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 阕；学校可以公布学位论文的全部或瓣分内容，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年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不瘸子保密范潮，适臻本授较书。 本人签名：圣鱼臣 日期： 型旺：圣：苎! 导师签名：。囊聱霭0 止日期：是色一 北京邮电大学硕士学位论文 0 1 a 下载服务整体解决方案的研究 1 1 课题研究背景 111 移动增值业务发展现状 第一章绪论 移动增值业务作为一个新兴的朝阳产业，在短短几年中从无到有，由小到大， 已经成为拉动整个行业增长的新亮点。移动增值业务具有移动性和数据化的特 点，这也为人与人的交流、整个社会的信息共享提供了全新的更为便捷的途径。 移动增值业务在我国发展迅猛，用户规模与市场规模不断扩大。据诺盛2 0 0 6 年1 月发布的2 0 0 5 - 2 0 0 6 年移动增值业务市场回顾与展望报告数据显示，2 0 0 5 年中国的移动增值业务用户规模总数达到了3 亿，市场规模达到近4 5 88 亿元。 诺盛预计，2 0 0 6 年移动增值业务用户规模将达到3 9 亿，市场规模为6 2 0 亿元： 2 0 0 7 年在3 g 的刺激下，移动增值业务用户规模将达到5 亿，市场规模为8 1 0 亿 元；2 0 0 8 年用户规模将达到6 亿，市场规模为1 0 5 3 亿。 1 图l 12 0 0 5 2 0 0 8 年中国移动增值业务用户规模发展及预测( 万) 1 第l 页 j ! 塞堕皇茎兰堡主兰堡笙塞! 坠! 篓! ! 叁墼苎塑堡立墨堕! ! ! l 1 2 d 0 1 0 0 0 0 0 8 0 0 6 0 0 i 0 0 z 呻舶 0 2 0 0 s 单2 6 年如举2 0 0 8 隼 3 6 鹄 饕；韩 3 4 3 3 麓* 3 i * 3 0 2 9 鞠 2 7 匪3 暂帮璃援攥一增长率 图l - 22 0 0 5 2 0 0 8 年中国移动增值业务市场规模发展及预测( 百万元单位) 1 】 由以上统计数据可以看出，虽然整个行业增速有所放缓，但仍旧保持高增长 率。移动增值业务用户规模年增长率在2 0 以上，市场规模增长率在3 0 以上。 112 移动增值业务的分类与特点 移动增值业务的分类方法多种多样，从业务的承载方式上可以分为基于信令 的业务( 如短消息) 、电路型数据业务( 如g s m 、c d m a 等2 g 网络上的数据业 务) 、分组数据业务( 如g p r s 、c d m a 2 0 0 0 、w c d m a 等2 5 g ，3 g 网络上的中、 高速数据业务) ；从业务提供的功能上可以分为消息类业务( 如短消息、多媒体 短消息等) 、交易类业务、游戏类业务、基于位置的业务、浏览类业务、邮件业 务等等；从移动增值业务涉及的技术上可以分为基于智能卡的0 1 a 应用下载业 务、w a p 业务、j 越聃，b r e w 业务等等。【2 】 移动增值业务与承载其的技术是密不可分的。增值业务所采用的技术是业务 开展的基础，以一个完善的技术平台作为基础，配合业务数据库、终端等必要支 撑，可以衍生出各种各样的业务。 下面对目前比较成熟的移动增值业务主流技术进行介绍： 1 基于智能卡的o t a 应用下载业务 智能卡是一种具有数据处理、保存能力的智能芯片卡。g s m 使用的s i m 卡 和c d m a 使用的u 讧卡都属于智能卡范畴。以s i m 卡为例，它的构成主要包 括以下几个模块：c p u 、程序存储器( r o m )、工作存储器( r a m )、数 据存储器( e p r o m 或e 2 p r o m ) 和串行通信单元，这五个模块集成在一块集 成电路中，负责数据的处理与存储。3 1 第2 页 北京邮电大学硕士学位论文 0 1 a 下载服务整体解决方案的研究 s t k 是s i mt 0 0 1 尉t 的英文缩写，即“s i m 应用开发工具”。它定义了一套 命令和过程用于移动终端与s i m 卡的交互，借助于这些命令和过程可以使一些 不依赖于移动终端的应用在智能卡上独立的运行，这样可以使s i m 卡运行卡内 的小应用程序，实现增值服务的目的。s t k 技术的出现一度解决了增值业务使 用和实现的困难。利用s t k 技术，可在s i m 卡中设计功能丰富、操作简便的菜 单，使用户可以用可视化、交互式的手段享受运营商提供的增值业务。 但由于用户s i m 卡中菜单修改极不方便，s t k 技术的普及率很低。直到o t a 空中下载技术的出现爿真f 为s t k 卡的市场应用打开了局面。o t a 技术的应用， 使得移动通信不但提供了移动化的语音和数据服务，而且还能够提供移动化的新 业务下载。这样，应用及内容服务商可以不受平台的局限，不断开发出更具个性 化的贴近用户需求的服务，如信息点播、信息订阅、移动o q 、移动终端银行、 移动终端炒股、互动娱乐、位置服务等。通过o t a 空中下载技术，手机用户只 要进行简单操作，就可以按照个人喜好把网络所提供的各种业务菜单利用短消息 机制下载到手机s i m 卡中，并且还可以根据自己的意愿定制具体业务。 中国移动的“移动梦网”业务以及中国联通公司的“联通在信”、务都是基于 智能卡的o - a 应用下载技术实现的移动增值业务。 2 基于w a p 的浏览业务 无线应用协议w a p ( w h e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c 0 1 ) 是移动通信设备实现接 入i n t e m e t 的一组通信协议，是计算机互联网与移动通信网络趋于融合的产物。 它可以使移动用户可以不受网络种类、网络结构、运营商的承载业务以及终端设 备的限制，随时随地接入h l t e m e t 和企业内部网络。作为一种通用协议，w a p 可 以支持目前使用的绝大多数无线设备：在传输网络上，w a p 也可以支持目前的 各种移动网络，如g s m 、c d m a 、p h s 等，也可以支持第三代移动通信系统。 w a p 充分借鉴了i n t e r r l e t 的思想，但相对于1 1 l t e m e t 的有线网络带宽，无线 网络的带宽资源永远是有限的，所以w 廿进行了修改和简化。这包括：应用程 序和网络内容采用标准的数据格式表示，使用与在计算机上使用的浏览软件相类 似的微浏览器，应用标准的通信模式进行上网浏览。 2 4 1 w a p 层次的继承了i n t e m e t 的o s i 模式，整个协议栈是通过分层设计来实现 的。如图卜3 所示： 第3 页 北京邮电大学硕士学位论文o t a 下载服务整体解决方案的研究 回固臣回曰 w a p 协议栈 图l 一3w a p 的协议栈结构 其中： 无线应用环境( w a e ) ：用于移动终端上的w a p 浏览器与w a p 网站之间的 交互，支持的语言为无线标识语言( w m l ) ： 无线会话协议( w s p ) ：主要为了支持不同终端能力而对信息内容和能力进 行协商； 无线事务处理协议( w t p ) ：用于移动终端与w a p 网关之间能够可靠地进行 数据传送，提高面向连接业务的效率： 无线传输层安全( 、w l s ) ：用于保证w a p 的安全性，它包括内容的加密、 数据的完整性以及应用之间的鉴权等： 无线数据报协议( w d p ) ：用于为上层协议提供在底层承载业务上的透明传 输。 w a p 系统包括w a p 手机、w a p 网关、w a p 应用服务器。w a p 客户发出的 服务请求动作也很类似于w e b 应用中的u r l 请求的概念，只是中间多了一个 w 冲网关的转换过程。w a p 的通信模型如图1 - 4 所示： 第4 页 回日圈窦 塑室塑皇盔兰堡主兰堡垒苎 坐! 塾竖墨墼竺壁垫查墨壁! ! ! l 图卜4 ，a p 的通信模型 推避般播器 器 用户在移动终端输入要访问的w a p 内容服务器的u r l 后，信号经过无线网 络，以w a p 协议方式发送请求到w a p 网关，然后w a p 网关的协议翻译，再以 h t t p 协议方式与w a p 内容服务器进行数据交互，最后w a p 将返回的内容压缩 处理成二进制流返回到客户的w a p 手机，手机中的w a p 微浏览器负责解释 w m l 和w m ls c r i p t ，最终用户将看到请求的u r l 页面的内容。 5 随着w a p 标准的完善、移动网络数据速率的提高、用户需求的扩大，w a p 业务只益普及。 3 基于j a 、，a ，b r e w 的业务 基于j 艄，a ，b r e w 技术的移动增值业务有一共性，那就是下载及本地运行， 这有些类似于计算机的c l i e 州s e r v e r 应用。【5 】 j 2 m e j 2 m e ( j a v a2m i c me d i t i o n ) 是j a 、，a2 标准中专门针对小型移动设备的一1 个版本。j 2 m e 的体系结构如图1 5 所示： r 1 l 手机操作系统 l 图l5j 2 m e 的体系结构 j a v a 虚拟机层：规定了用于支持c l d c 的虚拟机k v m 。k v m 是专门为 那些资源有限的设备特别设计的，虽然非常小但功能强大。k 非常适用于 第5 页 北京邮电大学硕士学位论文 o t a 下载服务整体解决方案的研究 1 6 3 2 位r i s c c i s c 微处理器。 配置层( c o n 矗g i l r 嘶o nl a y e r ) ：c l d c ( c o 曲e c t c dl i i i l i t c d d e v i c e c o n f i g i 】r a t i o n ，连接受限的设备配置) 规定了系统类、数据类型类、集合类、输 入输出类等标准j a v a 类库和专门用于小型无线互联设备的类库，同时规定了国 际编码和属性的支持。c l d c 设计了通用连接框架，动态调用网络协议，可以映 射到任何底层硬件。c l d c 向上层提供j a v a 应用的a p i 接口。c l d c 负责对j a v a 应用进行下载和安装、检查和保存、选择和运行以及删除的功能。 简表层( p r o f i l el a v e r ) ：m i d p ( m o b i l ei n f o 加撕o nd e v i c ep r 0 6 l e ，移动信息 设各概要) 创建了开放的应用开发平台的一种体系结构和一系列扩展的j a v a 库。 m i d p 规范从用户接口、网络、数据库、定时器四个方面扩展了c l d c 以为应用 提供a p i 。m i d p 规定的j a 、，a 扩展可以对底层设备进行调用，提升j a 、，a 应用 的表现力。目前j 2 m e 的2 0 版本规范已经发布，增加了更多的扩展。 2 4 b r e w b r e w ( 1 1 1 e b i n a r yr l m t i r n e e n v i m n m e n t f o rw i r e l e s s ，无线二进制运行环境) 是高通公司开发的介于底层芯片操作系统和应用之间的一一个软件平台，为上层应 用提供对底层设备的调用和管理。 它提供了完整的端到端的解决方案，用于无 线应用程序开发、设备配置、应用程序分发以及计费和支付。 b r e w 解决方案包括以下组件：面向设备制造商的b r e w 应用程序平台和 移植工具；面向应用程序开发者的b r e w 软件开发包( s d k ) ：由网络运营商 管理和控制的b r e w 分发系统( b d s ) ，利用该分发系统，运营商可以轻松地 将开发者开发的应用程序投入市场并协调计费和支付过程。 j 怂，a 和b r e w 技术的出现，可以大大缩短应用的开发周期，提高开发效率。 用户下载的应用在不同厂家设备上运行成为可能。j a 、，a 的安全性较高但运行速 度受到一些损失。b r e w 的速度快但安全上的缺陷导致应用的提交、认证过程 的复杂性的提高。【2 f 4 通过j a v a 和b r e w 技术，用户可以实现下载游戏、应用软件、g p s 定位、 无线购物等几十种数据服务。 1 3 移动增值业务的两大核心问题 一种移动增值业务的成功，除了要有较为成熟的市场需求外，还要选择适合 承载这种应用业务发布的技术。没有一个较为成熟的技术作为支撑，切都是空 中楼阁，都无从谈起。此外，还要根据增值业务的具体特点来选择适当的技术， 第6 页 北京邮电大学硕士学位论文 0 1 a 下载服务整体解决方案的研究 并不是最新的、数据传输最快的就是晟好的技术。例如：对于那些着重解决实时 和非实时的消息通信，数据传输量不大的业务，如：信息点播、信息订阅、移动 q q 、移动终端银行、位置服务等，采用基于短消息的s t k 卡0 1 a 空中下载技 术就能得到很好的解决。又如，对于那些要求信息量大，信息共享程度高的浏览 类业务，如：互联网信息浏览，手机收发e m a n 等，我们采用w a p 技术来实现。 总之，选择一个适当的移动增值业务承载技术，不仅可以有效的降低移动运营商 的运营成本、服务提供商的经营成本，避免资源的浪费和不合理分配，更重要的 是降低了用户使用该业务的整体费用，进而稳定了客户群，为业务的开展夯实了 用户基础。 除了技术这一一层面，对用户的服务也是移动增值业务的关键所在。通信市场 竞争的焦点已经从网络规模的竞争向“以客户为中心”的服务性竞争转变，竞争 的手段已经从过去单纯的价格竞争向差异化的竞争发展。 我们这里所讨论的不是简单意义上的面对面的服务，而是一个庞大的、高层 次的、多元化的体系。对客户的服务要实现多元化服务、个性化服务、交互式服 务、异地服务的要求。多元化服务即系统能为客户提供多种的接入渠道，多项的 使用功能，多样的服务项目；个性化服务即能t 别客户身份，根据不同客户的要 求和系统数据，提供不同的服务和相应的营销，实现准确的服务与计费；交互式 服务主要是改变阻往只有被动接受客户要求的状况，通过主动地调查市场，与客 户联系，了解客户需求提供主动的服务和营销，同时增加系统的客户参与功能， 鼓励客户进行白助服务。 要实现对用户的良好的服务，一方面要依靠运营商的运营支持系统( b o s s ) 提供有力的数据信息支持；另一方面，承载移动增值业务的平台也要提供与b o s s 系统、计费系统、客服系统的相关接口，来实现对用户的管理与差别化的服务。 由以上分析可以总结出，一项移动增值业务的推出要取得成功，离不开承载 这一业务的技术，更离不开为使用这一业务的用户提供的服务。换句话说，移动 增值业务有两大核心问题： 。个是技术，再个就是服务。 1 2 课题研究意义 在移动增值业务领域，随着应用的不断开发推出，0 1 a 空中下载技术的作 用日益被人们所重视。而基于短消息的o t a 空中下载技术正是从用户习惯于通 过短消息来接受数据业务的前提下而应运而生，成为0 1 a 技术中最为简单可靠 第7 贝 北京邮电太学硕士学位论文姒下载服务整体解决方案的研究 的手段。基于短消息的o t a 技术是目前2 g 中最实用、投资最少的一个方案， 它满足了用户对业务简单性、易用性、可下载性这三方面的要求，成为移动数据 业务的强大推动器。目前，基于短消息的0 t a 空中下载技术主要针对的是基于 短信的信息点播、在线短信游戏、移动聊天、个人助理等应用。 基于短消息的o t a 空中下载技术也是由我国自主研发并在全球范围内率先 推出的技术，是移动通信领域少有的由国内发起、快速成为行业主流，并且辐射 到国外的技术。它通过移动通信短消息信道，实现增值数据业务下载，其原理是 利用短消息传输信息，动态更改s i m 卡中的增值业务菜单与相关数据，从而解 决卡的有限容量和迅速增长的移动增值业务需求之间的矛盾，以便于移动运营商 推广各种增值业务。大唐电信于2 0 0 1 年率先研发成功此项0 t a 技术。2 0 0 2 年 初，大唐电信协助中国移动通信集团公司制定了统一的叽a 技术规范；2 0 0 3 年， o t a 技术在全国得到了进一步普及，中国移动的二十余个省公司已经建立了 0 t a 系统平台，0 1 a 卡已经成为中国移动s i m 卡市场的主流产品。同时，中国 联通也开始启动o t a 技术的试点工作。在海外市场，0 1 a 技术也同益受到关注， 越来越多的国外运营商开始采用大唐电信率先倡导的o t a 技术模式，推动其增 值业务的开展。 本文f 是以o t a 下载服务为具体的切入点和出发点，来阐述“两大核心问 题”的具体实现，完成a 下载服务整体解决方案的研究。 在宏观的“服务”层面上： o t a 下载服务作为移动增值服务的一个环节与移动各运营系统，如：b o s s 系统、计费系统、客服系统等有数据和控制的联系。这些联系关系到整个o t a 下载系统的运行，也关系到能否为用户提供多元化、个性化的良好的服务。 此外，许多省移动公司都根据本省的特点开设了基于0 1 a 技术的数据业务， 而且运营效果十分良好，用户群不断扩大，收益不断增长。但由于各省公司的 b o s s 系统、计费系统等不尽相同，这就使得当每增设一个新叽a 下载服务系 统时，可能需要重新实现其与相关电信设备问的接口，这样就造成了新业务开展 成本的提高，周期的延长。如果能够定义o t a 应用下载系统与b o s s 系统、计 费系统问适用的统一描述接口，这样就能解决对不同标准、类型的b o s s 系统、 计费系统重写接口的麻烦，进而推动整个o t a 应用下载业务的开展。 在“技术”层面上： 主要针对当前应用良好的“基于短消息的s t k 卡0 1 _ a 应用下载技术，进行 研究。其中，重点是对0 1 a 应用下载服务器的设计实现和运行效率进行分析研 第8 丽 北京邮电大学硕士学位论文o t a 下载服务整体解决方案的研究 究。 o t a 应用下载服务器是整个o t a 下载系统的核心。对于o t a 应用下载服 务器的研究分为两个方面：一是分析研究其设计与实现，主要包括下载服务器的 系统结构组成，内部实现机制和业务处理流程；二是对运行效率的分析，主要研 究通讯服务模块与核心数据处理模块的效率，并提出改进方案。 1 3 论文结构 本论文的具体结构如下： 第一章阐述论文课题的研究背景和研究意义。 第二章主要介绍o t a 技术的相关概念、0 _ r a 的实现方式和o t a 应用下载实 现方案。 第三章主要介绍0 1 _ a 下载服务系统的外部系统联系，即详细阐述0 1 a 下载 服务作为移动增值服务的一个环节与移动各运营系统，如：b o s s 系统、计 费系统、客服系统、决策支持系统之间的数据和控制的联系，提出统一的接 口描述。 第四章重点是对o t a 应用下载服务器的设计实现和运行效率进行分析研究。 第五章对研究课题的成果进行总结，并针对尚未解决的问题进行展望。 第9 页 北京邮电大学硕士学位论文 们a 下载服务整体解决方案的研究 第二章0 1 a 技术在移动增值业务中的应用 2 1o t a 基本概念 21 1 什么是0 t 对o t a 技术的需求最早出现在2 0 0 0 年的只本。当时，移动用户迅猛增长、 对新兴通信技术和手机的要求也越来越高，新推出的手机更加智能化和多媒体 化，往往配置了先进的处理器芯片、安装了网络浏览器和媒体播放器等各种应用 软件，有的还配备了摄像头等附属设备。这样的手机尽管功能更丰富，但比那些 仅有通话功能的手机也更容易出现问题。手机也会像p c 一样死机或者丢失内部 数据，甚至还面临着手机病毒的威胁，按日本相关法规厂商也只能被迫对这些出 现了功能故障的手机进行召回。因为设计缺陷，s o n y 与p a n a s o n i c 曾经为手机 召回蒙受了上亿美元的损失。有什么方式能帮助厂商方便地更新手机系统软件而 不需要再召回问题手机呢? 空中下载技术( 0 1 a ) 由于其突破性的理念应运而生。 这样手机系统更新就可以通过无线下载方式来进行，就像p c 通过互联网下载软 件更新一样方便。 可见，在国外空中下载技术的出现是为了满足移动终端软件的更新与升级。 而在我国国内却又是另种情况，让我们把眼光转向国内。 也是在2 0 0 0 年，中国移动“移动梦网”创业计划的推出，点燃了中国无线 互联应用的星星之火。从中国移动推出“移动梦网”计划的那一刻起，短信就在 神州大地生根。在中国移动的发起和推动下，移动增值服务的产业链逐步建立， 数量众多的服务提供商( s p ) 借助移动梦网的平台，为用户源源不断地提供多种 移动增值服务。 在移动梦网推出的初期，用户通过在手机中输入服务代码的方式，点播移动 增值服务。后来，随着移动通信智能卡功能的演进，中国移动推出了适应移动梦 网功能的s i m 卡，移动用户无须记忆服务代码，就可以在手机的菜单中选择应 用服务。移动梦网卡的推出大大加快了梦网业务的推广进程。但是这个阶段，增 值业务还是在发卡时固化在用户的s “卡中，个性化服务还是受到限制。为了 使每个用户都能享受到个性化的梦网服务，中国移动开始寻求全面的技术解决方 案。最初，更改用户手中“移动梦网卡”菜单的方式是通过安置在营业厅的写 卡器p 0 s 机，p o s 机方式虽然是当时相对较成熟的技术，但存在投资较大、 用户使用不便的缺点，这在一定程度上限制了灵活多样的个性化增值业务的开 第l o 页 北京邮电大学硕士学位论文帆下载服务整体解决方案的研究 展。随着技术的发展，o r r a 出现了。我们可以形象地将它比喻为空中的写卡器。 通过对设备投资及用户使用的方便性等方面的考虑，运营商最终选择了通过o t a 来向客户提供个性化菜单。 无论是手机软件的更新升级，还是移动增值业务中个性化菜单的提供，都一 致地选择了叽a 技术，那么究竟什么是0 t a 技术呢? o t a 是o v 盯n ea i r 的简称，o t a 空中下载技术( o v e r t h ea i rt e c h n 0 1 0 9 y ) 是通过移动通信网络的空中接口对移动数据及应用进行远程管理的技术。空中接 口可以采用w a p 、g p r s 、c d m a l x 以及广为普及的短消息( s m s ) 技术来实 现。 6 本论文关注的是应用于移动增值业务领域的o t a 空中下载技术，通过0 1 a 远程管理的主要是手机s i m 卡上的数据。下面我们将对手机s i m 卡及相关的s t k 技术的基本概念作以介绍。 21 2s i m 卡与s t k 技术简介 1 s i m 卡 s i m ( s u b s 商b e ri d e n t i t ym o d u l e ，用户识别模块) 卡作为一张内含大规模集 成电路的智能卡，目前主要用于g s m 手机。早期的g s m 手机并没有s i m 卡， 。部手机对应于一个惟一的号码和一组服务标识，用户购买了一部手机就不可随 意更换。若用户不满意手机的样式、功能，或希望获取一些新服务，只有更换手 机，而与手机对应的号码就不能再被该用户使用。s d 昔技术的出现解决了g s m 系统中卡机分离的难题，实现了一卡多机。同时也为移动增值业务的开展打下基 础。 ( 1 ) s i m 卡的内部结构： s i m 卡是一种带有微处理器的智能芯片卡，它由以下几个模块构成： c p u 程序存储器( r o m ) 工作存储器( r a m ) 数据存储器( e p r o m 或e 2 p r o m ) 串行通信单元 这五个模块集成在一块集成电路中，来实现对数据的处理与储存。 7 】 第l l 负 北京邮电大学硕士学位论文o t a 下载服务整体解决方案的研究 ( 2 ) s 订卡在g s m 系统中主要完成的功能有： 存储用户相关数据 s i m 卡存储的数据可分为四类：第一类是固定存放的数据，这类数据在 m e ( m o b i l ee q u i p m t ) 被出售之前由s 订卡中心写入，包括国际移动用户 识别号( i m s i ) 、鉴权密钥( 列) 等；第二类是暂时存放的有关网络的数据， 如位置区域识别码( l a i ) 、移动用户暂时识别码( 1 m s i ) 、禁止接入的公共 电话网代码等；第三类是相关的业务代码，如个人识别码( p i n ) 、解锁码 ( p u k ) 、计费费率等；第四类是电话号码簿，是手机用户随时输入的电话 号码。 用户p i n 的操作和管理 s i m 卡本身是通过p i n 码来保护。p i n 是一个四位到八位的个人身份号， 只有当用户输入正确的p i n 码时，s i m 卡才能被启用。移动终端才能对s i m 卡进行存取操作，也只有p i n 验证通过后，用户才能入网。 用户身份鉴权 确认用户入网是否合法。鉴权过程在网络和s i m 卡之间进行，鉴权一般 发生在移动终端登记入网和呼叫时。 s i m 卡技术的出现不但在g s m 系统中实现了卡机分离，同样也适用于对另 一类移动通讯系统c d m a 。c d m a 的发展小组( c d m a d e v e l o p m e n tg r o u p ，简 称c d g ) 目前也制定了c d m a 手机用户身份识别卡，即r u i m ( r e l l l o v a b l e u s e r i d e n t i t y m o d u l e ) 的标准，r - u i m 的出现也将解决手机用户在全球两大主流网络 c d m a 和g s m 网漫游的难题。 ( 3 ) g s m 规范版本的演进与s i m 卡功能的扩充 g s m 规范的演迸之路大体经历了三个版本：p h a s e1 、p h a s e2 和p h a s e2 + 。 在这个过程中，s i m 卡的功能也得到相应的扩充，使其能更好的适应新业务的需 求。 p h a s el ： 发表于1 9 9 1 年，当时g s m 仅仅提供最基本的电话和紧急呼叫服务。随 后几年逐渐地增加了数据、短消息业务和有限的附加业务。 p h e 2 ： 不断修订的g s m 规范1 9 9 5 年形成第二阶段版本，次年符合第二阶段版 本要求的手机也开始面世。该阶段规范的主要特征是g 3 传真、半速率话音、 增强全速率话音、分层小区结构、改进的小区选择与重选机制和改进的加密 第1 2 页 北京邮电大学硕士学位论文0 1 a 下载服务整体解决方案的研究 算法及更多的补充业务( 主叫号码显示、多方通话、呼叫等待、通话保留等 等) 。 符合p h e 2 规范的s i m 卡可认为是普通标准的s i m 卡，它遵从 g s m l l 1 l 早期版本( v h s i o n5 1 0 之前版本) 。s i m p l l a s e 2 中须包含两个基 本目录：t e l e c o m 目录和g s m 目录，在主目录和这两个目录下，又分别包含 与安全认证、存储用户信息、存储系统参数。相关的文件只支持1 8 条通用 标准命令，移动终端通过这些命令，完成必须的安全认证和对t e l e c o l 和 g s m 目录下文件的所有操作。 随着移动领域技术的不断进步，增值服务无疑是今后移动通信业务增长 的核心，传统的语音服务将远远不能满足要求。国内g s m 网络上已先后推 出的呼叫转移、来电显示、呼叫限制，语音信箱服务、短消息服务相继在全 国开通，尤其是基于短消息开展增值服务，被广泛采用，这种增值服务在s i m p h a s e2 上即能实现。遗憾的是s l mp h a s e2 支持的1 8 条基本命令并不支持 在s i m 卡上定制任何特殊应用，因此支持s t k 技术的s i mp h a s e2 + 成为增 值业务如移动银行得以实施的催化剂。 p h a s e 2 + ： p h a s e2 以后修订的新的版本不叫做p h a s e3 ，而是二阶段增强版本 p h a s e 2 + ，意指移动通信朝第三代的演进版本，2 0 0 0 年7 月e t s i 宣布p h a s e2 + 终止，着手3 g p p ( 3 r dg c r a t i o np a r h l c r s h i pp m j e c t ) 。p h a s e2 + 的主要特征 是： 1 4 4 k b p s 数据 h s c s d ( h i 曲s p e e dc i r c u i ts w i t c h e dd a t a ) g p r s ( g e i l e r a lp a c k e t r a d i os e r v i c e ) s t k ( s 蹦a p p l i c a t i o n t o o i 搿t ) v g c s ( v o i c eg r o u pc “ls e r v i c e ) c a m e l ( c u s t o m i z e da p p l i c a t i o n sf 研m o b i i en e t w o r ke 1 1 h a n c e dl o 垂c ) 技 术。 s t k 技术作为p h a s e2 + 规范中明确提出的s i m 卡的必备功能，提供了在规 范环境下开发s i m 卡应用的途径，因此s t k 实质上是p h a s e 2 基础上支持在s i m 卡上定制应用的扩展功能。下面将对s t k 技术作以介绍。 2 s t k 技术 s t k ( s i m a p p l i c a t i o nt 0 0 1 t ) ，即“s i m 应用开发工具”。它包含一组指令 第1 3 页 北京邮电大学硕士学位论文 0 1 a 下载服务整体解决方案的研究 用于手机与s i m 卡的交互，这样可以使s i m 卡运行卡内的小应用程序，实现增 值服务的目的。在最初的阶段，s i m 卡系统被设计成一种简单的等待指令，执行 后返回结果的系统。其硬件结构中包含c p u 和r o m ，r a m 和e e p r o m 和i o 端口，在简单的硬件结构上建立一套简单的操作系统。在业务不断发展的过程中， 原有的指令不能满足要求，于是又制定了s t k 指令。s i mp h e2 + 在s d “p h a s e 2 的基础上添加了4 条新的指令：t e n i n a lp r o f i l e 、f e t c h 、n r n l i i l a lr e s p o l l s e 和e n v c l o p e 。这增强了s i m 卡与手机的数据交互能力，扩展了应用开发的灵活 性。( 3 】f 7 s 1 k 技术一度解决了增值业务使用和实现的困难，在基于p h a s e2 + 规范的 s i m 卡中，利用s t k 技术，可设计出功能丰富、操作简便的菜单，使用户可以 用可视化、交互式的手段享受运营商提供的增值业务。 2 20 t a 的实现方式 o t a 空中f 载业务的实现离不开两个关键技术：一是可以对s i m 卡进行菜 单开发设计的s t k 技术；另一个是空中接口的实现技术，也就是采用何种技术 进行数据的下载。这两者缺一不可。 上一节介绍的s t k 技术，为o t a 空中下载的实现提供了有力的移动终端支 持，这一节主要介绍空中接口的实现技术，并对这些技术进行比较分析。 2 ，2 1 基于短消息的s t k 卡o t 下载实现方式 空中接口可以采用w a p 、g p r s 、c d m a l x 以及最为普及的短消息技术。 其中，采用短消息技术作为空中接口是目前第二代数字移动通信中最实用、投资 最少的个解决方案。它充分考虑了用户终端的兼容性以及网络设各负荷等因 素，能够在现有网络资源基础上实现动态管理s l m 数据及应用，进而大大推 进点到点移动通信网络上增值业务的开展。 下面介绍以短消息为空中接口的s t k 卡o t a 下载主要实现方式。 1 类似互联网浏览器的s i m b r o w s e r 方式 随着i n t e i t l c t 的兴起和普及，很快就有人想到将这种建立在浏览器平台上的 服务模式搬到无线通信的世界里，所以手机上的s 肼b r o w s e r 方式也就应运而生 了。目前浏览器方式有两种： 第1 4 页 北京邮电“大学硕士学位论文 0 1 a 下载服务撼体解决方案的研究 第一种：w m ，即无线互联解释器。这是一种集成在s 讧卡中的浏慌引擎 标准，能鳃释w m b ( w 撇m 醯颦l m 斟毪g e ) 无线拣识语言。w 毽起羲菜单 驱动器的作用，预先驻留在手机s 甜“卡中，负责解释并处理已经转换为w m l 的下载请求和菜单数据。 第二稚：s 潍( s 瑚l i e o 韵o ib o x ) 燕范，由成立予挎9 9 筝魏s 赫l l i 丑n c e 组织公布，目的怒使0 s m 运营商向所有使用n h e 2 + 手机的用户提供移动互联 网服务。这是一静基于b 诧m 硅部署疲爆的解决方案，波鼹菜单没存国纯褒s l m 卡中，而是每次需疆时才执网络后台服务器中实时下载。 w i b 和s t 比较类似，都是一种s i m 卡与后台服务器进行数据交互的应用 协议。这类协议程实现过程中需要大鬣交互数粥，丽w i b 和s j r 协议没有考虑 对带宽的需求，由于协议制订过于复杂，短消息会无力承担大量的协议数据传输。 姥舶，w 1 8 帮s 零技术对娥务赫控麓主要基予舞络爱螽l 务器，这样势搽绘爨 务器的设计带来鞍太的压力，服务器的性能也将大受影响。在加之s i m 卡的存 储空间和c p u 处理能力均 分有限，导致网络转递数据资料的效率不佳。结果 w i b 和s t 技术在欧洲及东南亚很多地方的商用效巢都不是根理想。 6 】( 8 】 2 。利用数据短嫠抒包豹裁淼s 誓k 蘩擎下载 动态s t k 菜单下载的实现需要借助s t k 功能和短消息通道。支持空中下载 的s 秘：- s 秘涯卡( 以蓐简称s l m 卡) 戳夫扭接f = l 爨蟊供髑户发起下载枣请，霹络 服务器剐根据用户请求，以淑消息的形式将相应的服务下载数据透明地传递给用 户的s i m 卡，由s i m 卡对下载内容进行重新纵织和存贮，实现相应的菜单管理。 这秘方式在添褒嚣实现郡攥得范较簿单，弼辩也可以便数据憝理速度得茔丈幅 提高。 直接列穗数攒短信打镪豹魂态s k 菜单下载技术楚褥菜单耔包蓐一次瞧建 下载到s l m 卡中，由于不需要频繁地与网络进行交互，不仅减轻了网络詹台服 务器的压力，也使服务器的设计变得