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哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 通用手机实时图像浏览平台的设计 摘要 随着移动通信的不断发展和信息处理技术的不断进步，人们己不满足于 传统的文本、语音业务，能够实时的获得视频信息是人们期望得到的一项新 型通信服务。移动视频业务的开展不但需要高传输速率、高带宽的移动网络 支持，而且还受到手机移动终端的内存容量、处理器芯片、电池容量和显示 屏技术的限制。在我国，3 g 网络正处于建设的初级阶段，由于网络带宽的 能力有限，在当前的网络上开展的移动视频业务的质量并不能令人满意，而 且能够很好的支持移动视频业务的高端智能手机大都价格昂贵，尚未在用户 中普及，因此现阶段我国的移动视频业务无法得到大规模的开展。 本文针对我国移动视频业务发展的瓶颈，特别是移动终端的制约，设计 了基于w a p 技术的通用手机实时图像浏览平台，目的在于开发类似移动视 频的业务，对其进行研究与实现。成熟的w a p 技术架构起移动世界与 i n t e m e t 之间的桥梁，使移动用户能够从手机上获取丰富的网络信息资源。 本文对通用手机实时图像浏览平台的总体结构、实现原理与实现过程各个方 面进行了较为详细的分析，该平台主要功能是将用户感兴趣的视频图像信息 采集并发送到移动终端，提供了基于w a p 技术的平台下实时图像的浏览， 用户只需要拥有一部支持w a p 的手机，便能轻松的通过手机掌握或者监控 感兴趣的一些实时的视频图像信息，诸如交通路况、景点天气，家庭安全 等。平台的实现包括服务器的建立，图像采集、处理和移动终端实时浏览等 部分，其中包含许多软件模块的设计与实现。软件模块中采用图像采集、处 理技术、s o c k e t 网络通信和c o m 组件开发等技术，本文详细叙述了这些细 节以及平台可采取的两种不同的工作方式。 经过测试表明，平台运行平稳，自适应能力强，配置灵活，在投入运营 后可带来良好的经济效益。 关键词图像采集：无线应用协议；套接字；组件对象模型 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 v e r s a t i l ed e s i g no fr e a l - - t i m ei m a g eb r o w s i n g p l a t f o r mf o rm o b i l ep h o n e a b s t r a c t w i t ht h ec o n s t a n td e v e l o p m e n ta n di m p r o v e m e n to fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n a n di n f o r m a t i o n p r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，p e o p l e a r en o tc o n t e n tw i t ht h e t r a d i t i o n a lt e x ta n dv o i c es e r v i c e p e o p l ee x p e c tt oan e wt y p eo fc o m m u n i c a t i o n s e r v i c ew h i c hc a no b t a i nt h ev i d e oi n f o r m a t i o ni nr e a lt i m e t h ed e v e l o p m e n to f m o b i l ev i d e os e r v i c en o to n l yn e e d st h em o b i l en e t w o r kt h a th a sh i g h t r a n s m i s s i o nr a t ea n dh i g hb a n dw i d t h , b u ta l s oh a sb e e nr e s t r i c t e db yt h e m e m o r yc a p a c i t y ，p r o c e s s o rc h i p ，b a t t e r yc a p a c i t ya n dd i s p l a ys c r e e nt e c h n o l o g y o ft h ec e l lp h o n e i n0 1 1 1 c o u n t r y ，3 g - n e t w o r ki sc u r r e n t l yi nt h ep r i m a r ys t a g eo f c o n s t r u c t i o n ，f o rt h el i m i t a t i o no ft h eb a n dw i d t h t h eq u a l i t yo fm o b i l ev i d e o s e r v i c ew h i c hi sd e v e l o p i n gi nt h ec u r r e n tn e t w o r ki sn o ts a t i s f a c t o r y t h ep r i c e o ft h ei n t e l l i g e n tm o b i l ep h o n et h a ts u p p o r t sm o b i l ev i d e os e r v i c ew e l li sa l m o s t e x p e n s i v e ，t h ei n t e l l i g e n tm o b i l ep h o n eh a sn o ty e ts p r e a dt ou s e r s ，s oa tp r e s e n t m o b i l ev i d e os e r v i c ec a nn o td e v e l o po na l a r g es c a l ei no u rc o u n t r y a c c o r d i n gt ot h el i m i t a t i o no nt h ed e v e l o p m e n to fm o b i l ev i d e os e r v i c ei n o u rc o u n t r y ，e s p e c i a l l yt h el i m i t a t i o no nt h ec e l lp h o n e ，i no r d e rt od e v e l o pa s i m i l a rs e r v i c ea st h em o b i l ev i d e os e r v i c e ，t h i sp a p e re x p l o i t sav e r s a t i l er e a l - t i m ei m a g eb r o w s i n gp l a t f o r mf o rm o b i l ep h o n eb a s e do nw a p w a pi sab r i d g e b e t w e e nt h em o b i l ew o r l da n di n t e m e t ，i tm a k e sm o b i l eu s e r so b t a i na b u n d a n t n e t w o r ki n f o r m a t i o nr e s o u r c e sf r o mt h ec e l lp h o n e t l l i sp a p e rh a si n t r o d u c e dt h e v e r s a t i l er e a l - t i m ei m a g eb r o w s i n gp l a t f o r mf o rm o b i l ep h o n ei nd e t a i l si n c l u d i n g t h ep l a t f o r ms t r u c t u r e ，i m p l e m e n t a t i o np r i n c i p l ea n dt h er e a l i z a t i o no ft h i s p l a t f o r me t c t h ef u n c t i o no ft h i sp l a t f o r mi ss e n d i n gi m a g e si nw h i c hu s e r s i n t e r e s t e dt ou s e r s c e l lp h o n ec o n t i n u a l l y i tp r o v i d e sar e a lt i m ei m a g eb r o w s i n g b a s e do nw a p i fau s e r sc e l lp h o n es u p p o r t sw a p ，t h o u g ht h i ss e r v i c e ，h ec a n g e ts o m er e a lt i m ei m a g ei n f o r m a t i o nt h a th ew a n t se a s i l y ，s u c ha st h ec o n d i t i o n o ft r a f f i c ，w e a t h e ro fas h o w p l a c eo rt h es i t u a t i o no ff a m i l ys a f e t y t h e r e a l i z a t i o no ft h i sp l a t f o r i l li n c l u d e st h ee s t a b l i s h m e n to ft h ew a ps e r v e r ，i m a g e - i i 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 c a p t u r i n g ，i m a g ep r o c e s s i n ga n dt h ei m a g eb r o w s i n go nt h ec e l lp h o n ee r e t h i s p a p e ri n t r o d u c e st h e s es t e p si nd e t a i l si n c l u d i n gt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f m a n ys o f t w a r em o d u l e sa n dt w od i f f e r e n tw o r k i n gm o d ea d o p t e db ys y s t e m i m a g ec a p t u r i n ga n dp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，s o c k e t n e t w o r kc o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g ya n dc o m p o n e n to b j e c tm o d e ld e v e l o p i n gt e c h n o l o g ya r eu s e di nt h e d e v e l o p m e n to ft h e s es o f t w a r em o d u l e s t h et e s th a ss h o w e dt h a tt h ep l a t f o r mh a sb e e nr u n n i n gs m o o t h l y ，a n dt h e p l a t f o r mh a sap o w e r f u la d a p t a b i l i t ya n daf l e x i b l ec o n f i g u r a t i o n t h ev e r s a t i l e r e a l t i m ei m a g eb r o w s i n gp l a t f o r mf o rm o b i l ep h o n ec a nb r i n gg o o de c o n o m i c b e n e f i t sa r e rp u ti n t oo p e r a t i o n k e y w o r d si m a g ep r o c e s s i n g ，w i r e l e s sa p p l i c a t i o np r o t o c o l ，s o c k e t ， c o m p o n e n to b j e c tm o d e l i 哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文通用手机实时图像浏览平台 的设计，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期l 、日j 独立进 行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己 发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全出本人承担。 作者签名：弓西葫日期：劢7 年乡月肜日 哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书 通用手机实时图像浏览平台的设计系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士 学位期问在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工 大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔 滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交 论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。 本学位论文属于 保密口，在年解密后适用授权书。 不保密口 ( 请在以上相应方框内打) 作者签名： 导师签名： 日期：z 葫歼年乡月牙日 日期：研年弓月胛 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪论 随着传统电信技术的成熟以及各种宽带技术的发展，人们对通信的要求越 来越高，用户的需求趋向于个性化，多样化。传统语音业务市场趋于饱和且在 v o i p 等互联网业务的冲击下逐渐低值化，通过移动网络和移动终端为移动用 户传送比文本、话音更加高级的视频图像的新型移动业务，已经成为了移动运 营商、设备制造商和内容提供商的关注焦点之一1 1 。沿着网络升级的步伐和手 机终端的不断改进、功能的不断完善，绘声绘色、图文并茂的移动视频业务带 给用户的全新感受和业务体验，受到越来越多的用户青睐。市场需求为移动视 频业务的发展提供了广阔空间，移动视频业务必将成为未来移动通信业务新的 亮点。 无线网络带宽是移动视频业务发展和产生经济效益的前提条件。视频业务 的数据量非常大，视频信号携带的很多信息是无法用其他形式的信息( 如文 本、音频甚至静止图像等) 加以描述的。因此传输视频信息需要支持高传输速 率、高带宽大容量数据业务的移动网络【2 】。运营商在2 5 g 网络上开始启动移动 视频业务市场，但是大量的移动视频业务要求在3 g 网络上才能实现。虽然目 前的2 5 g 网络传输带宽较之以前有了很大的提高，但仍然十分有限。无论是 基于g p r s 还是基于c d m a1 x 移动通信网络，声音、图像质量都无法令人满 意，远不能跟普通电视相提并论。即使是在3 g 时代，由于移动通信网络先天 的技术架构，在众多用户同时观看或下载移动视频业务的情况下，会出现网络 拥塞、服务质量下降等问题，这些将直接影响移动视频业务的开展。网络带宽 已成为移动视频业务发展的关键因素之一【3 j 。 移动视频业务的开展需要具有高速度多媒体芯片、大存储空间、l c d 显示 屏等多种配套设施的手机终端的支持1 4 1 。作为便携式系统的移动终端，通常使 用电池进行供电，其供能系统的容量受到很大的限制。而视频业务因为编码算 法相对复杂，并且用户在享受业务时需要长时间开启终端屏幕，必然会消耗大 量的能源。目前市场上出现了很多新型的支持移动视频的手机终端，但其电池 续航能力、显示屏等还很难满足移动视频业务要求：而那些能够很好支持移动 视频业务的手机终端又因为昂贵的价格而远远超出一般用户的支付能力。因此 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 如何进一步改善手机终端质量、降低终端成本成为当前最需要解决的问题。 本课题针对以上移动网络发展的瓶颈，特别是移动终端的制约，提出了基 于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 ) 技术的通用手机实时图像浏览平台，目的 在于开发类似移动视频的业务，对其进行研究与实现。 w a p 是“无线应用协议 的简称，是一种向移动终端提供互联网内容和 先进增值业务的全球统一性开放式协议标准【5 l 。针对移动数据终端的特点所制 定的w a p 协议是用来标准化无线通信设备( 例如蜂窝电话、p d a 等) 及有关的 网络设备( 如网关等) ，使用户使用轻便的移动终端就可获得i n t e m e t 上的各种 信息服务和应用。w a f 将移动网络和i n t e m e t 以及局域网紧密地联系起来，向 用户提供一种与承载网络无关的、不受地域限制的移动增值业务。基于w a p 的增值业务自2 0 0 0 年到现在一直处于稳定的上升过程中，而且越来越多的s p 提供了很多基于w a p 的访问业务，随着3 g 网络的建设，无线网络环境的优 化，w a p 将迎接下一个飞跃发展时期。 本课题在现有的2 5 g 移动网络的基础上，采用成熟的w a p 技术来完成通 用手机实时图像浏览平台的设计，实现针对不同手机终端的处理能力实现对所 需的视频图像信息进行实时浏览，优势在于可以满足不同手机终端用户的需 求，只要用户的手机支持w a p ，就可以通过w a p 门户浏览实时图像，轻松地 掌握实时的视频图像信息。本手机实时图像浏览平台可以合理的利用现阶段的 网络环境，具有图片采集速度快，无线网络带宽利用率高的特点，相信能在生 产实践中得到广泛应用，为企业带来良好的经济效益。本平台的设计对于推进 我国增值业务发展，特别是w a p 和移动视频增值业务的发展，推进我国社会 经济运作即时化、移动化，具有一定的实际意义，是一项很有意义的研究工 作。 1 2 移动视频业务发展状况 1 2 1 国外移动视频业务发展状况 移动网络带宽是移动视频业务发展的关键。3 g 开创了无线通信与互联 网、视频融合的新时代，移动视频业务市场是随着3 g 市场发展起来的，因此 全球3 g 市场发展状况直接影响其发展1 6 1 。 在2 0 0 2 年以前，全球除了日本等少数国家商用3 g 外，基本上还处于2 g 移动网络时代，网络的带宽、容量只能支持低带宽的文本消息，多数手机终端 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 基本上也只能支持最基础的数据业务【7 1 。因此，该时期的移动视频业务还处于 萌芽阶段，其特点为移动数据业务主要以短消息、铃音下载等为主，用户对移 动视频业务感知不多，支持视频业务的手机终端昂贵，移动运营商并没有将移 动视频业务作为重点发展。 在2 0 0 2 年，全球3 g 市场全面启动，和黄、o r a n g e 、k d d i 、v o d a f o n e 德 国等众多移动运营商开始商用3 g 。移动流媒体业务开始出现，同时支持移动 视频业务的手机终端也开始问世，但是使用率很低，价格也非常昂贵。该年属 于移动视频业务的起步之年，其特点为开始出现流媒体业务、移动运营商开始 尝试发展视频业务，努力培育市场和用户感知。 而在从2 0 0 3 年到今天，随着更多运营商投入3 g 商用，手机终端在电池和 显示屏等方面开始逐渐改善。移动视频业务开始迅速发展，流媒体业务种类增 多，音频业务也开始出现。众多移动运营商开始推出各自的移动娱乐视频业务 品牌，为用户推出各种视音频下载、视频短消息等业务，极大地吸引了用户的 兴趣。而到了2 0 0 5 年，移动视频电话已经广泛应用，其他基于移动视频业开 展的应用如移动视频导航、移动视频监控等也迅速发展。 不同国家，由于其移动运营商和设备制造商的已有基础和发展战略不同， 因此移动视频市场的发展过程也不相同。目前，日本、韩国与欧洲和北美相 比，3 g 网络发展较快，视频移动终端种类较多，移动视频市场处于相对领先 的地位 8 1 。日本、韩国3 g 网络商用化所取得的成就和移动视频市场的飞速发 展，受到了世界各国的关注。日韩的几大移动运营商如n ，丌d o c o m o 、s k 电 讯、k d d i 、k t f 等，都拥有多年的3 g 业务运营经验。其中，日本的n t t d o c o m o 公司于2 0 0 1 年1 0 月在世界上推出了第一个采用3 g p p 标准的 w c d m a 方式的3 g 商用服务f o m a ，f o m a 能提供高品质的移动可视电话业 务。全球主要移动运营商提供的关键视频业务如表1 1 所示。 从全球各地移动视频业务发展来看，由于各个地区的用户对移动视频业务 的感知有着很大差异导致各地移动视频业务发展状况差异很大。在注重娱乐业 务的日韩市场，移动视频业务开展最为迅速同时也最为成熟，其市场处于领先 地位。欧洲市场随着网络的发展和运营商的大力开拓，移动视频业务市场紧随 日韩之后。而在对移动业务需求比较单一，主要为最基本通话需求的美国市 场，其移动视频业务开展非常缓慢，大大落后于其他两个地区。但随着高通公 司m e d i a f l o 手机电视网络的开通，通过该网络承载的视频业务将会凭借其技 术的先进性与移动网络视频业务形成很好地互补，进而带动美国移动视频业务 市场的发展【9 1 。 哈尔滨理t 人学下学硕i ：学位论文 纵观世界范围内的移动视频市场，虽然在很多国家和地区都已经取得了一 定成绩，但是移动视频业务的发展仍然面临着很多困难，例如：移动视频业务 的实时性的特点对网络提出了q o s 的要求，包括基本带宽、丢包率、延迟( 时 延) 及抖动等【10 1 。如果没有这些量化的q o s 指标的保障，实时音视频交流就会 出现连接丢失、图像不能分辨、声音中断、信号明显滞后、画面不连续等现 象。 表1 - 1 全球主要移动运营商提供的视频业务 t a b l e1 - 1t h ev i d e os e r v i c ef r o mg l o b a lm a i nm o b i l ec a r r i e r s 业务品牌运营商业务描述 i m o d ei m o t i o n 视频电话、视频片断、视频邮件 i s h o t 视频邮件 i - a p p l i 日本 接收信息 f o m a 高速数据n 1 t d o c o m o 高速视频内容卜载 通信 m s t a g e流电影、音乐视频片断等内容传送 v l i v e 流媒体视频业务 可视电话实时视频通信 视频会议3 g 手机一p c 实时视频会议服务 m o v i es h a m a i l日本j - p h o n e 视频短片 n a v i m a i l 日本l ( d d i观看最新的电视广告 e z m o v i e 流媒体视频业务 e z p l u s 娱乐和电子商务 n a t e 韩国s k t多媒体内容 j u n e v o d 、m o d ，可视电话，多媒体消息， 电视等 m a g i c m u l t i p a c k 韩国k t f 信息，娱乐，游戏，电视，世界杯直播等 f i m m 多媒体信息 e z = i韩国u 3 t 邮件，游戏。卜载，信息和娱乐等 k h a i 针对1 7 2 5 岁年轻人的多媒体业务 匈牙利w e s t e l 多媒体信息服务 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 1 2 2 国内移动视频业务发展状况 无论是中国移动的彩信业务还是中国联通的彩e 业务都意味着移动视频业 务的大幕已经在中国悄然拉开。由于移动视频业务需要网络有足够的带宽和有 力的q o s 保证，从技术和终端角度来说，真正的移动视频业务开展只能是等 到3 g 网络建成后，网络条件真正能够支撑这些要求高流量，高速率的业务开 展的时候。 中国目前刚刚公布了3 g 的经营牌照，伴随先前已经完成的三大通讯营运 商的重组，这次发放的t d s c d m a ，w c d m a ，和c d m a 2 0 0 0 三个牌照，分 属中移动、联通和中国电信。中国通讯业无论从技术标准到市场竞争格局，都 全面进入三足鼎立时代。中国的3 g 网络应该如何建设和运作目前还存在很多 问题，比如3 g 网络的基站分布还不是很均匀，网络的情况还不是很稳定，存 在一定数量的盲区；能够支持3 g 网络的手机终端产品不够成熟、产品比较单 一、功能有待加强；另外，偏高的业务资费也使广大的手机用户对基于3 g 的 手机业务处于观望状裂1 1 1 。技术的完善、网络的稳定以及终端产品的丰富性， 这些因素都使我国的3 g 网络面临着挑战。 我国现在的2 5 g 网络可以提供该业务，但传输画面质量及成本是很大的 障碍。c d m a l x 与g p i 岱分别作为当前中国联通与中国移动的主流2 5 g 无线 网络技术，网络传输带宽较之以前有了很大的提高，但仍然十分有限。 c d m a i x 在理论峰值情况下的下载传输速率达到1 4 4 k b p s ，但实际情况下，稳 定的传输速率通常在7 0 k b p s 左右。g r p s 在理论上可以达到11 5 k b p s ，但实际 情况下，稳定的传输速率通常在2 0 k b p s 左右【1 ；l 。并且随着使用用户的增加， 网络的性能将会进一步下降。另外无线网络的干扰严重，导致网络传输的误码 的可能性大大增加。移动运营商在现有网络上开展移动视频业务实在是有心无 力，目前最多也只是进行用户使用习惯的培育和运营方式等前期探索，离大规 模的开展还有相当的距离。 任何一项新兴业务的发展，都要受到宏观经济条件和人们的通信消费水平 等因素的影响，移动视频业务也是如此。较高的手机终端价格，额外的费用等 都是用户选择移动视频业务所要考虑的问题。移动视频业务是高流量业务，目 前移动通信行业所通用的业务、收费模式基本不适用于移动视频业务【1 3 】。特别 是在我国，用户对于价格费用非常敏感，在用户不确定使用成本之前不会大量 使用移动视频业务，因此必须改革现有的一些运营模式才可能推动我国移动视 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 频业务的发展。 我国移动视频业务目前迫切需要解决的问题包括：网络带宽的限制、视频 标准的统一、视频内容的匮乏、移动终端水平需要提高、手机价格昂贵、视频 服务收费高、市场需求不明确等【1 4 】。这些问题注定了当前的移动视频业务依然 处于发展的初级阶段。 1 3w a p 技术的产生和发展状况 在还没有进入i n t e m e t 时代的2 0 世纪9 0 年代初期，主要的手持无线电话 制造商就清醒地认识到无线网络与i n t e m e t 最终可能融合到一起，并开始致力 于技术研究。与此同时，u n w i r e dp l a n e t ( 现在已经改名为p h o n e c o r n ) 公司也 开始了对这种融合技术的研究工作。 在1 9 9 7 年6 月，p h o n e t o m 公司和世界上三个最大的手持无线电话制造 商：爱立信( e r i c s s o n ) 、摩托罗拉( m o t o r o l a ) 和诺基亚( n o k i a ) 合作建立w a p 论 坛( w a pf o r u m ) ，该论坛是为消费类无线装置提供i n t e r a c t 访问而建立标准的非 赢利性机构。w a p 论坛成立后得到了业界的积极响应，设备制造商、电信运 营商、业务提供者、软件开发者、内容提供者和应用开发者等纷纷汇聚到 w a p 旗下。到2 0 0 1 年1 月，w a p 论坛己有6 3 0 多个成员，这意味着掌握世 界上9 9 以上手机市场的制造商已承诺他们的手机将支持w a p ，而加入w a p 论坛的运营商拥有世界上数以亿计的用户。同时，w a p 论坛也广泛邀请其他 无线行业中的伙伴加入到w a p 中来，其目的在于确立一个世界范围内适用 的、基于i n t e m e t 的、并为巨大无线市场服务的标准【1 5 1 。1 9 9 7 年9 月w a p 论 坛发布了这个标准的构架。该标准应该达到如下的目标： 1 将i n t e r a c t 的内容和高级数据服务引入到无线电话和其它的无线终端。 2 创建一套通用的、能够工作在所有的无线网络之上的无线协议规范。 3 内容和应用程序的创建应与底层的无线载体网络和无线终端设备无关。 4 尽可能地兼容现有的标准和技术，并在此基础上有着良好的可扩展性。 在这些目标的推动下，w a p 论坛在1 9 9 8 年5 月发布了第一个w a p 原型 规范w a p l 0 ，这一版本包含了w a p 的核心内容：w a p 核心协议栈结 构、w m l 以及w m l s c r i p t 等。经过一段时间业界的反应、讨论和修改后， w a p 论坛在1 9 9 9 年6 月3 0 日推出了第一个实用的w a p 规范w w a p l 1 ， 这一版本支持w b m p 格式的图像，提高了w t a ( w i r e l e s st e l e p h o n y a p p l i c a t i o n ) 规格，增加了w m l 的标记，并增强了其兼容性和互操作性。1 9 9 9 哈尔滨理t 人学t 学硕t j 学化论文 年1 1 月4 日，w a p l 2 发布。w a p l 2 在w a p l 1 的基础上，根据业界使用后 的反馈进行了较大的修改，加入了重要的p u s h 应用体系结构、u s e ra g e n t p r o f i l e ( 用户代理结构1 等内容。w a p l 3 在2 0 0 0 年6 月公布，有关w a p 安全 性问题得到了进一步的加强。2 0 0 1 年8 月，w a p 论坛公布了其w a p 2 0 版 本。w a p 2 0 在原版本的基础上做了很大的改进，定义了很多新的业务和应 用，显著地提高用户体验，其中所用到的新技术主要包括数据同步功能、多媒 体信息( m m s ) 、稳定的存储界面。此外，、t a 、p u s h 和u a p r o f ( u s e ra g e n t p r o f i l e ) 也使w a p 2 0 具备比以往版本更加先进的功能。新版本的w a p 规范将 会针对宽带无线网络作适当补充，例如：可以浏览彩色图片，可以下载大型文 件等【16 1 7 1 。 w a p 业务在2 0 0 0 年5 月由中国移动推出，经过两年的市场萧条期后，转 折点出现在2 0 0 2 年中国移动推出多媒体短信业务( m m s ) 后，整个市场丌：始出 现生机勃勃的景象，铃声、资讯、游戏、彩铃、彩信等基于w a p 的产品吸引 了全国各地区的手机用户，从此w a p 也开始了前所未有的“w a p 盛世”。 2 0 0 3 年7 月，中国联通开始对w a p 计费，从此两大移动运营商的w a p 竞争展开，中国联通建设的c d m a l x 网络，不仅能提供传统话音所需要的质 量指标体系保证，更重要的是提供移动数据业务的优质保证，已经为移动互联 网的应用提供了非常好的基础网络设施。基于c d m a l x 网络的优势，中国联 通的w a p 在业务推广、流量预付费、终端的统一等方面都做的比较完善【l 剐。 中国移动与中国联通虽然采取不同的技术标准建设2 5 g 网络，不过，两 者w a p 网络仍存在较大的共性。中国移动和中国联通都建设了各自的w a p 网关，并且与i n t e m e t 互联网之间建立了数据连接，用户只需拥有一部w a p 手机，便可以通过移动运营商的数据网络快速访问互联网上各种丰富的w a p 内容资源。目前2 5 网络已经非常健全，并形成了张全球化的无线网络，这 就为将各种应用系统进行技术延伸，实现从有线到无线的飞跃创造了条件。无 论人们身处何方，只要有g s m ( 或c d m a ) 信号的地方，就可以使用g p r s 或 ( c d m a l x ) 网络，通过一个随身携带的w a p 手机随时( a n y t i m e ) 、随地 ( a n y w h e r e ) 接入i n t e r n e t ，访问所需的各类信息，了解第一时刻的资讯，掌握市 场竞争的最新态势，运筹帷幄而决胜千里【1 9 1 。 w a p 作为集无线应用技术、互联网技术和无线电话技术于一体的增值业 务产品，也会随着3 g 网络的商用而德到进一步升华印1 。3 g 技术的普及将为 w a p 提供充分的发展平台，它的出现也势必改变w a p 产品格局，能为人们带 来不同程度的体验从而提升人们的生活品质和工作效率，w a p 也以其自由和 哈尔滨理t 大学工学硕卜学位论文 随意的使用方式将再一次为人们所期待和渴望。全球移动通信正在走向成熟， w a p 产业也正在走向成熟，其规模经济效应更加突出，在未来通过国内移动 运营商的进一步整合，通过其差异化和多样性的优势，w a p 也将会在不远的 将来主导移动业务产业的发展。 1 4 本课题研究内容 本课题的主要研究内容为针对目前无线网络发展的瓶颈以及移动终端对移 动视频业务的制约，设计基于成熟的w a p 技术的通用手机实时图像浏览平 台。本平台将图像采集处理技术应用到w a p 业务开发中，结合了图像采集处 理与w a p 增值业务开发两方面的技术优势，具有很强的可用性、实用性。研 究内容主要包括以下几个部分： 1 对w a p 协议的体系结构，w a p 业务的实现原理以及w a p 应用的编 程原理进行分析，设计相应的w a p 业务的实现方案。 2 设计图像浏览平台的实现方案，其中包括平台的总体架构，平台要实 现的功能和平台各功能实体的工作流程。并针对不同的应用，设计平台的两种 工作方式，来满足不同业务的需求。 3 考虑到平台的应用特点，将图像采集端软件设计成系统服务程序，使 软件能够随系统的启动自动运行；采用图像采集处理技术与软件编程相结合， 对d i r e c t s h o w 开发包提供的视频捕捉功能进行研究，设计适用于u s b 数字摄 像头的图像采集软件模块，将采集点的图像实时的采集下来；采集到的原始位 图占用内存空间较大，不适合在网络上传输和在手机终端上浏览，调用图像处 理组件对图像进行处理；经过处理后的图像需要在网络中进行传输，所以对网 络通信技术做了详细的研究，开发基于t c p 协议的s o c k e t 网络通信程序。 4 由于无线开发语言w m l 与图像采集端使用的编程语言v c + + 不同，而 c o m 组件具有与语言无关的特性，能够在不同的语言中提供接口，所以对 c o m 组件技术进行研究，将图像接收模块设计成c o m 组件的形式，向w m l 程序提供调用图像数据的接口。 5 配置w a p 服务器，编写w a p 程序，提供手机用户实时浏览图像的业 务。 6 制作软件安装程序来发布平台，并对平台进行测试，使平台达到设计 的功能。 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 第2 章w a p 技术综述 本手机实时图像浏览平台功能的实现是基于w a p 技术的，下面将对w a p 技术作以介绍和分析，有助于理解整个实时图像浏览平台的工作原理和实现。 2 1 w a p 应用模型 为了使支持w a p 的通信系统能够最大程度地与现有网络运行的通信系统 相融合，使电信运营商、设备制造商及业务开发商能够迅速地接受这种新的应 用，为用户提供业务，w a p 的应用模型和体系结构的制定在很大程度上借鉴 了目前被广泛使用的应用于i n t e m e t 上的传输协议和应用协议，并尽量保留了 其中可用的部分，对原有协议中不能适用于无线网络环境的部分则作了必要的 优化和扩展。因此w a p 既保证了新系统与现有系统良好的兼容性，避免重复 规划设计，又使得具有一定i n t e m e t 应用开发基础的开发人员可以较容易地理 解w a p ，并能够利用熟悉的应用模型、可靠的运行系统和已有的成熟的开发 工具，不必经过长时间的学习培训就可以投入w a p 业务的开发应用。 2 1 1w w w 模型 由上所述，w a p 应用模型是从w w w ( w o r l dw i d ew e b ) 应用模型中受到 启发，并从w w w 应用模型进化而来的。因此，在研究w a p 应用模型之前， 有必要先简单介绍一下w w w 应用模型。 i n t e m e t 万维网( w w 的体系结构向我们展示了一种非常灵活且功能强大 的编程模型【2 ，见图2 1 。它用标准数据格式的形式来表示应用程序和内容， 并通过w e b 浏览器进行浏览。w e b 浏览器是一个网络应用程序，也就是说，它 向网络服务器发出数据传输请求，网络服务器则采用标准格式编码的数据作为 响应。 为了建立一个通用的应用环境，w w w 标准规定了许多必要的机制。它们 包括： 1 标准的命名模型w w w 上所有的服务器和内容由i n t e m e t 标准的 u r l ( 统一资源定位器) 命名。 2 内容分类w w w 上的每一项内容都以一种特定的格式存在，从而可以 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 让w e b 浏览器根据其类型进行正确的处理。 3 标准内容格式所有的w e b 浏览器都支持一组标准内容格式，它们包括 超文本标记语言( h t m l ) 、j a v a s c r i p t 脚本语言以及大量的其他格式。 4 标准协议标准网络协议允许任何一个w e b 浏览器与任何一个w e b 服 务器进行通信。w w w 上运用最广泛的协议是超文本传输协议( h a t e ) ，这种基 本结构使用户可以很快地熟悉大多数的第三方应用程序和服务内容，同时也便 于应用程序开发人员为庞大的客户端开发应用程序和服务内容。 2 1 ，2w a p 模型 图2 一li n t e m e t 编程模型 f i g2 - 1t h ep r o g r a m m i n gm o d e lo f i n t e m e t w a p 编程模型与w w w 的编程模型类似，如图2 2 所示”2 i 。这样的结构 可以给应用程序开发人员提供很多方便，包括使用熟悉的编程模型和已经被证 明十分有效的体系结构，同时可以利用已有的工具( 例如w e b 服务器、可扩展 标记语言x m l 等) 作进一步的开发。为了适应无线应用环境的特征，w a p 编 程模型对w w w 编程模型作了优化和扩展。w a p 技术尽量采用已有的技术标 准作为w a p 技术开发的起点。 w a p 内容和应用由一组内容格式来指定，这些内容格式是基于大家已经 熟悉的w w w 内容格式的。w a p 内容采用基于w w w 的通信协议的一组标准 通信协议进行传输。位于无线终端内的微浏览器作为普通的用户接口，它与标 准的w e b 浏览器很相似。 哈尔滨理工大学工学硬士学位论文 w a p 利用代理技术来连接无线w a p 代理的典型功能如下： 1 协议网关协议网关把来自w a p 协议栈( 包括无线会话协议w s p 、无线 事务协议w t p 、无线传输安全层协议w t l s 和无线数据报协议w d p ) 的请求 转化成w w w 协议栈f 包括h 兀甲和t c p i p ) 的请求。 2 内容编译码器内容编译码器把w a p 内容转化成压缩的编码格式以 减少在网络上传输的数据量。 图2 - 2w a p 编程模型 f i g 2 - 2t h ep r o g r a m m i n g m o d e lo fw a p 这种结构使得移动终端用户可以浏览大量的w a p 内容和应用程序，并且 方便应用程序开发者建立运行在移动终端上的内容和应用程序。w a p 代理允 许把内容和应用程序放在标准的w w w 服务器上，并且还可以使用成熟的 w w w 技术( 如c g i 脚本) 开发w a p 内容和应用程序。 2 2w a p 网络示意 一个典型的w a p 网络图解说明见图2 3 。图中，w a p 客户机与无线网中 的两个服务器通信：一个是w a p 网关，一个是w t a 服务器【”1 。 w a p 网关是一个代理服务器，w a p 代理器把w a p 请求翻译成w w w 请 求，然后允许w a p 客户机把请求发给w e b 服务器。代理器同时把来自w e b 服务器的响应编码成客户机理解的二进制格式。 如果w e b 服务器提供w ”内容( 如w m l ) ，w a p 代理则直接取回，如果 哈尔滨理工大学工学硕士学位论文 w e b 服务器提供w w w 内容( 如h t m l ) ，需要一个过滤器把w w w 内容翻译 成w a p 内容，如把h t m l 翻译成w m l 。 w t a 是个源服务器或网关服务器的例子，它直接响应w a p 客户机的请 求。w t a 服务器用于提供到无线网络的通信功能的w a p 接入。 图2 - 3 典型的w a p 网络图解 f i g 2 - 3 t h e t y p i c a ln e t w o r k g r a p h i co f w a p 2 3w a p 体系结构 w a p 体系结构为移动通信设备提供了一个层次化的、可扩展的应用开发 环境。这是通过整个协议栈的分层设计实现的，如图2 _ 4 所示。w a p 体系结 构每一层都为上层提供接入点，并且还可以接入其它服务的应用程序。w a p 的分层结构允许其它服务和应用程序通过一组已定义好的接口使用w a p 协议 栈，外部应用程序可以直接接入会话层、事务层、安全层和传输层删。 图2 - 4 w a p 协议栈 f i g2 - 4t h ew a p s t a c k 哈尔滨理工