移动通信增值业务系统的关键技术PPT课件.ppt

短消息与小区广播技术基于位置的服务IMAP4 InternetMessageAccessProtocol 移动流媒体技术移动IP技术其它技术 8 3移动通信增值业务系统的关键技术 8 3 1短消息与小区广播技术 短消息业务可分为小区广播业务和点对点业务两类业务 以移动台点对点短消息业务为例 移动台空闲或通话期间均可收 发短消息 其中在空闲期间利用独立专用信道 SDCCH 在通话期间利用慢速伴随信道 SACCH 收 发短消息 小区广播技术实现的是基于移动通信网络 TDMA CDMA 的增值业务 该技术以移动通信网的蜂窝结构为基础 利用BCCH信道向手机发送广播信息 消息发送的覆盖范围可以是一个扇区 cell 也可以是一个基站 BTS 或由若干个基站组成的既定区域 Area 甚至整个移动通信网 此类广播消息的特点是广播式发送 凡是进入既定区域的手机均可接收到 且只有当手机空闲时才接收广播消息 不影响手机的正常操作 其系统结构图如图8 4所示 图8 4短消息与小区广播系统组成与网络结构示意图 信息发布服务器 为小区广播与信息定制服务提供信息内容 是该系统最重要的组成 小区广播中心 负责广播信息的发送及管理 接收来自小区广播实体的信息 并将它们发送到移动网络设备 BSC 基站控制器 负责广播信息的转发 BTS 基站发收系统 负责向手机发送广播消息 MS 移动台 如手机 是信息的显示终端 1 小区广播业务小区广播系统的技术实现过程可如下所述 信息服务器采用开放的接口向小区广播实体提交需要广播的信息内容 小区广播实体设置广播参数 包括小区广播地理范围 开始广播和停止广播时刻 重复广播的次数等等 然后对收到的广播信息进行格式化 其中对于较长的广播信息还需将它分成几页 最后把它提交到小区广播中心 小区广播中心收到小区广播实体传来的格式化的信息后 首先提取其中的地理范围描述 把它转换成对应的小区列表 然后对信息进行编号 向BSC发出广播 对于以前发出并保存在BSC内的消息 它还可按要求进行修改和删除 BSC接收并存贮由小区广播中心发来的广播消息 安排小区广播信道 CBCH 并将消息转发到指定的BTS上 接着向小区广播中心反馈消息的广播功能成功与否的信息 BTS向区内的MS传送广播消息 MS接收广播消息 对于多页的广播消息要进行消息页的重组 2 短消息业务短消息业务通过无线控制信道进行传输 经短消息业务中心完成存储和前转功能 移动台发送短消息的过程如下 首先在无线信令链路上将SMSC的电话号码 被叫用户号码 短消息的内容等信息送到拜访地的MSC VLR内 MSC VLR根据存储的用户数据检查用户是否具有短消息业务功能 若有 再根据SMSC的电话号码 将短消息转至SMS网关 再由SMS网关送到SMSC内 由SMSC暂时储存起来 SMSC收到短消息后会向移动台回送短消息已发送成功的确认信息 当SMSC要向用户发送短消息时 其工作过程如下 它先要建立一条包含各种有利于接收者的信息 这条信息中包含短消息内容 原发者的识别符号及SMSC收到该短消息的时间 该消息将在各种接口上传送 SMSC把这条消息传给与中心相连的关口站 关口站根据被叫用户的MSISDN号向相关的HLR查询 查询是通过用于短消息的相关消息报文来实现的 HLR将查询结果送给关口站 查询结果消息中包含了被叫用户正所在的MSC VLR的信令地址 关口站用该地址消息向用户拜访地的MSC VLR传递消息 再由MSC建立必要的信令连接后将短消息传递给移动台 向移动台传送的短消息可自动存于SIM卡内而不需要用户的介入 用户读完后可删除 存在SIM卡内的短消息不会因移动台关机而丢失 它还可以通过任一移动台读出该消息 随着移动增值业务产业链的不断完善 短消息服务也越来越丰富多彩 当前的短消息平台所要提供的不仅仅是点对点短消息服务 还有基于该平台的各种短消息扩展业务 如移动证券 移动银行 移动购物 信息查询和点播 话费查询 互动游戏 手机个性化服务的铃声和开机画面下载 小区广播短消息等个性化业务的提供 因此需要相应的短消息平台具有容量大 功能全面 性能可靠且发送快捷等特点 一般的短消息增值业务平台系统结构如图8 5所示 主要功能有 图8 5移动短消息增值服务平台 用户服务管理 负责短消息平台的用户服务和管理 如提供身份验证 个人信息管理 手机绑定注销 费用查询等功能 内容服务管理 提供短消息订阅 自写短消息 短消息管理等服务内容 应用服务管理 各种专业应用服务的实现 如短消息群呼等 费用管理 实现综合计费管理 应用程序接口 为用户提供应用程序直接访问平台的方式 短消息中心的信令处理网关 IW GMSC 和业务处理模块 SC 互为备份 正常工作时同类型节点负荷分担 某节点故障时另一个节点暂时接管所有工作 对多设备局所 可提供集中操作维护中心 同时管理多个同类设备 并由统一接口连至上级网管中心 3 多媒体短消息业务 多媒体短消息业务 MultimediaMessagingService 俗称 彩信 实际上这种业务包含在短消息业务之中 是SMS向多媒体的演化 它不仅支持短消息的传输 同时还可以传送图像 影像和音频等 目前国内的 彩信 业务蓬勃发展 已经成为移动运营商手中的一项非常具有商业价值的业务 多媒体短消息业务的体系结构 如图8 6所示 图8 6多媒体短消息业务体系结构 由上图8 6可以看出 多媒体消息中心是这个业务体系结构的核心部分 主要由MMS服务器 MMS中继器 MMS存储服务器 操作维护服务器 计费服务器以及其他增值服务接口 MMS服务器 每个多媒体消息中心可以有多个MMS服务器 MMS服务器可以和外部网络的E Mail服务器等通过标准的接口协同工作 MMS服务器的功能是实现多媒体消息的接收 查询 删除 转发 自动重发 用户数据管理 多媒体消息控制信息管理等核心业务 MMS中继器 为整合处于不同网络中的各种类型的服务器 实现多媒体消息中心与不同消息系统之间的消息传递 MMS中继器提供对外的多种接口 如MM1等 MMS存储服务器 MMS存储服务器对待发的多媒体消息进行存储 操作维护服务器与计费服务器 主要用于多媒体中心的管理与计费 如告警管理 性能统计 业务观察 信令跟踪 系统配置 权限管理 日志管理等数据的存储及管理以及产生多媒体消息业务服务使用记录 其他增值服务接口 主要是为拓展业务服务而设计的 能够为不同的运营商量身定制特定的多媒体消息服务 8 3 2基于位置的服务 随着无线通信技术和智能移动终端的快速发展 基于位置的服务 Location basedServices LBS 在军事 交通 物流等诸多领域得到了广泛应用 它能够根据移动对象的位置信息提供个性化服务 例如 司机可以利用内置GPS功能的智能手机查找到最近的加油站 也可制定行车线路 在大型博物馆 例如故宫博物馆 内 游客可以借助一个能感知位置的语音导游器来欣赏对各个藏品的讲解 2012年世界电信日和信息社会日纪念大会 数据显示 2011年中国互联网用户高达5 13亿人 其中手机网民占了69 3 有媒体报道称 高达74 的智能型手机用户都透过手机取得实时的所在地信息 可见 位置服务已经成为一种趋势 1 LBS的体系结构 在LBS价值链中 运营商提供了一个通信的基础平台 负责通过LBS给用户提供增值服务 内容商负责提供具体的内容 LBS平台应该能使内容商很方便获取到位置数据或者GIS数据 他们的目的是专注于提供应用服务和内容服务来满足终端用户的需求 而不需要关心对下层的实现技术 终端用户是平台的最终用户 他们会为所获取到的服务支付费用 他们只关注由不同设备商提供的移动终端能否接入服务以及能够得到高效的服务 所以 LBS从应用的角度上来说 是一个分层的体系结构 提供标准的接口 可实现统一的接入 一个完整的LBS系统是由4部分组成 定位系统 移动服务中心 通信网络以及移动智能终端 LBS体系结构如图8 7所示 具体划分为4层 从左到右分别为接入层 数据层 应用层和集成层 本平台层次的划分遵从以下3条原则 平台总体体系结构简单 易于部署 维护成本低 各层之间的功能职责划分明确 各层之间耦合度低 平台内部体系结构稳定 具有较强的健壮性 服务可定制 可升级 图8 7LBS体系结构 1 接入层是对系统当前所支持的各种用户终端接入方式的一个总体概括 2 数据层是LBS的平台的数据中心 3 集成层是整个平台系统的核心组成部分 4 应用层提供用户客户端需要的各种LBS业务服务 2 LBS的功能框架 一个完整的LBS服务 除了终端需要接入平台 整个过程中还需要调用地理信息处理 定位 适配 隐私鉴权 计费等多种业务对象 针对多个业务对象的调用操作 集中聚合LBS应用相关功能 通过LSP内核模块进行部署以及调用适配 GIS 隐私鉴权 计费等外围功能模块 为应用层组件提供一个统一的服务层 LSP内核模块与这些外围模块就构成了整个平台的主要功能框架 如图8 8所示 图8 8LBS平台功能框架 3 LBS的关键技术 1 定位技术位置服务是通过移动运营商网络和手机内置GPS接收机获取手机位置 经 纬度 信息 在GIS GeographicInformationSystem 地理信息系统 平台的支持下 提供基于位置的增值业务服务 是较受用户欢迎的一类新业务 LBS定位的过程大致分为两步 第一步是测量 第二步是计算 根据测量和计算的实体不同 定位技术分为基于网络的定位技术 反向链路定位 和基于移动终端的定位技术 前向链路定位 目前位置的定位方式主要有四种类型 即CELL ID定位方式 E OTD定位方式 A GPS定位方式和GPSone定位方式 以GpsOne技术为例 采用该技术的移动台 是同时从GPS卫星和蜂窝网络收集测量数据的 然后基于数据组合生成精确的三维定位 其原理如图8 9所示 该系统具有采用双信号精确定位 灵敏度高 双向数据交互 定位速度快等特点 图8 9采用Gpsone技术的定位系统 从蜂窝网络收集测量数据的网络解决方案通常有到达角度 AOA 到达时间 TOA 到达时间差 TDOA 和多路径鉴别标志等几种方式 AOA利用多基站 测定与用户机位置距离的角度 由3个不同角度找出用户的位置 TOA是一种基于信元技术的系统 其精度高 但由于手机及基站均需扩充软件并集成 因而成本较高 TDOA采用信元定位技术 通过在城市的栅格地图上设立一系列等距离的监测点 由这些监测点检测和接收移动终端发出的信号 并送往该城市相应的网络进行处理和服务 通常将检测及记录到的每个基站与手机间信号的来回时间附上准确的时间标志 送到网络中的服务器 该服务器将时间印记互相比较 确定用户手机所在位置 该方案需要至少3条记录 当然记录越多越精确 多途径鉴别标志 需要在城市街道图上制成位置鉴别标志分布图 当信号到达时 该信号与鉴别标志最吻合的点就是最接近用户的位置点 以上网络定位技术结合基于终端的GPS技术 就可实现双信号精确定位服务 这种定位方式又称为混合定位 是定位技术发展的一个方向和主流 它结合了基于终端的定位技术和基于网络的定位技术的优点 使定位更加的精确和可靠 2 GIS技术LBS服务的核心是位置与地理信息 两者相辅相成缺一不可 定位技术解决了移动终端的位置问题而要提供与位置相关的服务必须依赖于GIS的相关技术 如动态数据库管理技术 空间分析技术 电子地图技术等也是LBS实现的关键技术 地图匹配 在导航应用中依据定位设备提供的结果 通过与地图上附近道路的匹配 可以得到更加准确的位置信息 结合交通道路连通性 单行线等约束条件研究新的地图匹配算法是实现LBS中车载导航的关键技术 路径规划 路径规划所要解决的是怎样利用现有的道路网拓扑结构进行最短路径的规划 当前的路径规划已经有了一整套体系 但这些方法都没有考虑到LBS中移动终端的处理速度与存储容量及无线网络的传输速度等问题 需要对这些方法进行改进以适合LBS的应用环境 应用于LBS的动态数据库应称为移动数据库 包括移动目标建摸 动态分段 路网拟合等技术 电子地图技术涉及在LBS环境中的和地图数据的处理有关的地图显示速度 地图存储容量 信息查询速度等问题 3 数据挖掘和信息抽取技术LBS中的 推送技术 是指服务器定期主动地把客户端关心的热点问题发送给移动终端 在LBS中上行传输和下行传输的网络代价是有很大差别的 所以推送技术便是一种解决网络传输负担 网络间断连接的有效手段 而实现 推送技术 的关键在于确定热点信息 所以采用某种数据挖掘技术如关联规则挖掘来发现热点问题也是一个研究方向 LBS的终端用户通过各种无线手持设备访问因特网 获取与位置有关的资讯 但由于这些设备显示屏较小 再加上无线通讯网带宽不足 无法浏览整个网页 采用文本摘要 主题词 信息抽取技术来浓缩整个网页将是LBS中重要技术之一 4 LBS的应用 LBS主要有如下应用 个人信息服务 提供与个人位置有关的信息服务 包括移动黄页 附近信息提供等服务 交通 导航服务 提供诸如车辆及旅客位置 车辆的调度管理 监测交通状况 疏导交通等服务 提供交通路况及最佳行车路线 陌生地点路线指南 旅游景点路线的查找等等 跟踪 监测服务 跟踪定位嫌疑犯MS mobilestation即移动台 追踪失窃的MS和巨额话费MS 监测船队 车队及贵重物品的运输 了解用户所在位置及移动情况 安全 救助服务 为公众提供基于位置的公共安全业务 以及向特定的地理位置范围内的移动用户发布飓风 洪水 泥石流等警报 提供有危机的个体的准确位置 提供有效快速的紧急救助指引 物流服务 提供物流的空间定位 优化配送路线 监视车辆运行轨迹 追求配送资源的最大利用率 移动商务服务 根据手机用户的当前所处的地点和环境随时发送相应的商业信息和广告 位置计费服务 提供与位置有关的计费服务 8 3 3IMAP4 InternetMessageAccessProtocol 多媒体邮件业务是将互联网上的电子邮件业务引入到移动通信领域的业务 不过互联网上最为普及的邮件接收协议是POP3协议 而移动多媒体邮件业务中使用优化的IMAP4协议作为邮件接收协议 只保留正常接收邮件必要的命令 尽量减少交互过程中资源的开销 目前应用较多的优化IMAP4协议为U IMAP 基于该优化协议的多媒体邮件业务网络结构如图8 10所示 IMAP提供了类似POP3的邮件下载服务 能让用户进行邮件离线阅读 但IMAP能完成的却远远不只这些 还包括以下几点 图8 10基于IMAP4协议的多媒体邮件业务网络结构 邮件摘要与邮件分离功能 IMAP首先生成邮件摘要信息包括邮件到达时间 主题 发件人 大小等 传输到用户手机上 而邮件本身仍保存在服务器中 由用户根据邮件摘要觉得是否下载邮件 也就是说 用户根据摘要信息就可以决定某些邮件无用 可以直接在服务器上删除邮件 而不必浪费时间以及手机的存储空间 选择性附件下载功能 用户就可以选择性下载一个邮件中自己所需要的附件 而无须完全下载整个邮件 较大的灵活性 包括附件大小的灵活性 大小可以从几十K字节到几百K字节 附件格式的灵活性 各种格式的文本信息 图片 音频 视频文件可作为附件进行接收和发送 和使用邮箱的灵活性 即接收和发送邮件所使用的邮箱可以是移动网络中分组数据网内的专用邮箱也可以是互联网上通用的个人邮箱 目前中国联通移动多媒体彩E业务就是该类业务 它利用了移动互联网和成熟的电子邮件技术 通过多媒体邮件服务器提供用户的注册 鉴权 邮件的存储和邮件的通知 并以高速的CDMA20001x数据网络为承载 实现了手机上电子贺卡 邀请函 屏保 商业卡片等的发送 8 3 4移动流媒体技术 移动流媒体技术融合了多种网络技术 涉及到流媒体数据的采集 压缩 存输以及移动网络通信等多项技术 其核心部分是传输协议和文件格式 它实现了音频 视频或多媒体文件的流式传输 即把连续的影像和声音信息经过压缩处理后存储到网络服务器上 让移动终端用户只需经过几秒或十几秒的启动延时就能实现下载视听 而不需要等到整个多媒体文件下载完成的技术 流媒体业务支持多种媒体格式如 Mov MPEG 4 MP3 Wav Au Avi Flash等 目前移动流媒体技术已被广泛运用于网上直播 网络广告 视频点播 远程教育 远程医疗 视频会议 企业培训 电子商务等多种领域 移动流媒体的增值业务服务平台的系统架构如图8 11所示 图8 11流媒体业务解决方案示意图 流服务器 StreamMediaServer 是核心部分 实现流式媒体的编解码 数据压缩 连接管理 优先级调度 会话管理等 它通过实时传输会话管理协议接收CP SP的视音频源 实现与GGSN PDSN组网 进行视音频源的传递 系统具有高性能的处理能力 呈现服务器 PresentationServer 为不同类型的终端提供不同的业务界面和业务集合 实现用户浏览内容的入口和导航功能 可进行用户个性化设置 QoS设置等 内容存储服务器 ContentStorage 可为编辑的视频 音频剪辑提供存储 并支持大容量并发用户的视音频处理 数字版权管理模块 DRMManager 负责包装内容 生成应用License 限制终端内容的转发和多次播放等 业务发布 ServicePublisher 业务发布窗口 是一种面向CSP的业务发布门户 代理 SP 实现SP流媒体节目源的实时传输 并支持向SP实时发送流媒体内容的计费信息 以便SP与运营商结算 目前 移动流媒体主流格式有 MPEG4 RM WMV等 不同格式各有优缺点 在业务表现方式上 移动流媒体可提供点播 直播 下载播放三种业务形式 在计费方面 流媒体业务可按照内容 流量 点播次数 时长 包月等策略计费 随着2 5G 3G等高速移动通信技术的逐渐成熟 手机 PDA等移动通信设备的不断完善 流媒体技术将在移动通信中得到更广泛的应用 8 3 5移动IP技术 网络IP化的趋势 TCP IP协议不支持移动性以及用户对不同网络之间的无缝漫游的要求等 这些都使移动IP成为新的技术发展方向 移动IP是为解决Internet中节点的移动性而引入的网络层协议 由IEIF移动IP工作组提出的一套新的IP路由机制和协议 移动IP技术是移动通信和IP的深层融合 并真正实现了话音和数据的业务融合 其主要支持网络移动性 访问的双向性 支持多媒体业务的实时性等 目前IETF正在开发一套用于移动IP的技术规范 目前已制订完成了RFC2002 IP移动性支持 RFC2003 IP内的IP封装 RFC2004 IP内的最小封装 RFC2290 用于PPPIPCP的移动IPv4配置选项 其他协议正在制订中 移动IP网络结构具体如图8 12所示 图8 12移动IP网络结构 1 与传统IP的区别 传统IP主机使用固定的IP地址和TCP端口号进行相互通信 而移动IP主机在通信期间可能需要在网路上移动 结果它的IP地址也许会经常发生变化 若采用传统方式 IP地址的变化将会导致通信中断 为解决这一问题 移动IP技术引用了处理蜂窝移动电话呼叫的原理 使移动节点采用固定不变的IP地址 一次登录即可实现在任意位置上保持与IP主