構筑在GPRS無線技術之上的WAP應用

2019-11-05 02:41:55

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　　1.引言
　　WAP協議規范了一個統一開放的標準，它支持各種無線承載技術，包括短消息、電路交換式和分組數據。也就是說，WAP提供了一種建立在無線數據網絡載體上的應用平臺。構筑在承載網絡之上的WAP無需對承載網絡改動，而只需在原有的承載網絡中加入WAP網關，建立與相關應用服務器或INTERNET相連，同時采用支持WAP的移動終端。如圖1。
　　　構筑在GPRS無線技術之上的WAP應用（圖一）

　　圖1.構筑在GPRS之上的WAP網絡結構
　　
　　針對GSM網絡不同的數據載體，WAP應用于網絡中的網絡結構也有所不同。構筑在GSMSMS(短消息)或GSMUSSD(非結構補充業務數據)之上時，圖1中與WAP網關相連的可選設備就是SMSC(短消息控制中心)或USSDC(USSD控制中心)；假如采用CSD(電路交換數據業務)作為數據載體，則圖1中的可選設備就會換用接入服務器，實現點對點連接；假如數據載體采用的是GSMGPRS，則要通過GPRS兩個支持點之一的網關支持點GGSN完成無線網絡和WAP網關的連接。
　　
　　與SMS，USSD和CSD相比，GPRS具有帶寬寬，而且可以動態分配的優點，能更有效地利用寶貴的無線信道資源。這樣，可以有效地解決WAP應用中的“瓶頸”問題。同時GPRS移動終端無需撥號而即刻連接，并支持虛擬連接，可從網絡獲得有關信息。因此，構筑在GPRS之上的WAP更能有效地為無線終端用戶提供便捷高效的應用，是目前最佳的方案。
　　
　　2.構筑在GPRS之上的WAP的協議棧模型
　　承載網絡可分為基于ip的承載網絡(如CSD、CDPD、iDEN、GPRS等)和非基于IP的承載網絡(如SMS、USSD、FLEX等)。WAP在這兩種不同的承載網絡之上構筑應用時，采用的規范會有所不同，其主要差異表現在WAP的傳輸層。前者采用UDP／IP協議，而后者采用WDP(無線數據報協議)。GPRS是基于IP的分組交換網絡，所以采用UDP／IP來完成WAP傳輸層的功能，并向高層協議提供套接字(Socket)接口。構筑在GPRS之上的WAP的協議棧如圖2所示。
　　　構筑在GPRS無線技術之上的WAP應用（圖二）

　　在圖2中，SGSN和GGSN是GPRS的兩個支持結點，它們負責GPRS網絡的移動性治理和路由治理。構筑在GPRS之上的WAP應用主要是由這兩個接點完成連接的。SGSN是GPRS的業務支持結點，它主要是用來記錄移動臺的當前位置信息，并在移動臺和GGSN之間完成移動分組數據的發送和接收：GGSN則主要是起網關的作用，它可以和多種不同的外部數據網絡連接，如ISDN，PSPDN和LAN等。GGSN還可以把GSM網中GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP／IP或X?25網絡。
　　
　　UDP(UserDatagramProtocol，用戶數據報協議)是無連接的，提供高效率的服務，對GPRS向上層提交的數據報進行重新組裝。為了標識通信的進程，UDP仍采用協議端口為進程訪問傳輸服務提供入口點。無線事務層(WTP)提供了一種輕型的面向事務的協議，適合在“瘦型”客戶機(移動臺)上實現。該層協議主要負責在客戶端和服務器端傳送信息時，采用事務的方式，以便在數據報業務之上完成適合無線環境的信息傳輸。WTP協議的主要用途是為WSP提供建立在不可靠數據業務之上的可靠的事務業務。
　　
　　由于UDP和WTP在數據傳輸過程中對數據的正確性不作太多的保障，為此，WAP論壇制定了相關的差錯控制協議來完成該功能。非基于IP的網絡中，使用的是WCMP(無線消息控制協議)，而基于IP的網絡則用ICMP(國際控制報文協議)。在GPRS構筑的WAP應用中，ICMP一般用在結點和無線數據網關中，用來報告數據處理過程中所碰到的錯誤，并提供錯誤產生的信息并進行錯誤診斷，同時由傳輸層向治理實體或高層協議提請ICMP消息報文。所以，傳輸層主要是由WTP、UDP和ICMP三種協議構成。
　　
　　3.構筑在GPRS之上的WAP的網絡結構
　　構筑在GPRS之上的WAP的網絡結構如圖3所示。
　　　構筑在GPRS無線技術之上的WAP應用（圖三）

　　在圖3所示的網絡結構中，定義了兩類服務器：WAP網關／代理服務器和無線電話應用服務器(WTA)。WAP服務器完成與INTERNET網的連接，為INTERNET網絡提供基于WML編程語言的文本資源，以便被移動終端接收瀏覽。
　　
　　而WTA服務器則完成WTA(無線電話應用)所提供的對電話呼叫和特征控制機制所做的特定擴展，目前，WTA以函數庫和接口的形式提供三類服務：
　　
　?、偻ㄓ镁W絡服務：完成諸如呼叫建立和響應獨立于網絡類型的業務；
　　
　?、谔囟ňW絡服務：只有運行于WTA用戶代理中的內容才能訪問這種面向特定類型網絡和通用網絡擴展的服務；
　　
　?、酃卜眨簺]有任何限制的訪問業務。
　　
　　WTA服務器和Web服務器一樣，只是它提供的是話音數據。WTA用戶代理可以像INTERNET的Web瀏覽器那樣，用URLs在WTA服務器上標識信息。同樣地，WTA服務器也能利用URL及相應的編程應用，通過關聯應用，可以與移動網絡(比如：IN－node，智能結點)和其他實體(像語音信箱系統)建立交互的業務。移動用戶可以通過使用瀏覽器方式的用戶接口，應用各種智能業務而不需修改移動終端。具體地說，WTA答應手機接入各種電話功能如呼叫控制、電話簿訪問和來自WMLScriptapplet中的電文信息。這樣，運營商就能夠開發各種電話應用并且將其集成到WML／WMLScript服務中，例如，對于呼叫轉移服務，運營商可以提供一個用戶接口，提醒用戶決定是接受呼叫、轉移到它處還是將其轉發成一個語音郵件等。
　　
　　位于電路交換網(PSTN／ISDN／GSM等)與IP網之間的接入服務器(Network accessServer)是遠程訪問接入設備，它將撥號用戶接入IP網。電路方式的WAP業務必須通過接入服務器與GSM互連。
　　
　　WAP網關是在無線網絡之上構筑應用的要害設備，它主要完成以下的功能：
　　
　?、賲f議轉換：將來自WAP協議棧的請求翻譯到WWW協議棧(HTTP和TCP／IP)中。
　　
　?、趦热菥幋a和解碼：網關把Web內容翻譯成壓縮編碼的格式，以減少通過無線數據網絡傳輸的數據包內的大小和數量。
　　
　　③使不同類型無線網絡的移動終端用戶可以通過同一個WAP網關瀏覽各種WAP內容和應用。
　　
　　④使不同Web服務器共享WAP網關的基本功能，并將來自不同的Web服務器上的數據聚合起來，并且緩存經常使用的信息，從而減少手持設備的應答時間。
　　
　　⑤與的數據庫接口：使用來自無線網絡的信息，如位置信息，來為用戶動態定制WML頁面。
　　
　　實現GPRS和WAP連接的接口主要有兩種：一種是標準的GSM接口，這種接口是WAP網關的適配層部分，與下層網絡的接口；另一種是與網絡實體和數據庫的接口，這種接口一般是使用現存的專用的網絡接口，像CAP，MAP，INAP等。
　　
　　4.移動終端的接入過程
　　對應用在GPRS之上的WAP網絡而言，能提供兩種移動業務：數據業務和話音業務。針對這兩種不同的業務，移動終端的接入過程是不同的。WAE代理主要負責移動終端的數據業務接入，而WTA代理／服務器則負責完成話音業務的接入。
　　
　　移動用戶接入外部數據網時，要經過三個過程：GPRS附著過程(Attach)、PDP上下文激活過程(PDPContextActivation)和WAP應用的接入過程。
　　
　　移動用戶開機后，WAP手機(或者是WAP－GPRS雙特性手機)將監聽無線信道，收聽系統信息，然后在系統信息給出的控制信道上發送請求。系統接到請求后，將分配無線信道給移動終端。之后，移動臺在系統分配的無線信道上向SGSN發送一個附著請求啟動附著過程。SGSN收到附著請求后，就會向SGSN發送消息IdentityRequest(IdentityType=IMSI)，請求移動臺的IMSI。移動臺以一個IdentityResponse將它的IMSI告知SGSN，SGSN用取得的IMSI到HLR中請求認證，并對MS進行鑒權。移動臺認證通過后，SGSN向HLR發送UpdateLocation消息。之后，HLR發送消息InsertSubscriberData給SGSN，該消息包括移動臺的GPRS簽約數據(GPrssubscriptionData)。假如移動臺的GPRS簽約數據答應移動臺在當前路由區內附著，SGSN將向HLR返回消息InsertSubscriberDataAck，HLR將向SGSN返回消息UpdateLocationAck作為對UpdateLocation消息的回應。最后，SGSN向MS發送消息AttachAccept，表明移動臺附著成功。
　　
　　移動臺附著成功后，就建立了移動臺與GPRS網絡之間的通信通道，要想通過WAP網關接入外部數據網，還必須發起PDP上下文激活過程，建立移動終端與外部數據網的數據通路。
　　
　　PDP上下文激活過程是在移動臺附著成功后，通過用戶輸入的訪問點名(APN)被激活的。移動終端向SGSN發送激活PDP上下文請求消息(消息中帶有APN，PDP地址，服務質量等信息)。SGSN收到PDP上下文請求消息后，請求DNS(域名服務器)對APN進行解析，得到該APN對應的GGSN的IP地址，同時SGSN向GGSN發送PDP上下文請求消息，GGSN收到請求消息后，對該用戶進行認證。認證通過以后，GGSN向SGSN返回建立PDP上下文響應消息。最后，SGSN向移動終端發送激活PDP上下文接收消息。至此，移動臺與GPRS網絡之間完全建立了數據通路。
　　
　　但對于WAP用戶而言，必須通過WAP網關完成WAP應用的接入過程后才能實現WAP終端與數據網的通信。用戶經過移動終端鍵入URL后，移動終端就通過內嵌的WAP瀏覽器或WTAI把URL翻譯成用戶要訪問INTERNET網站地址，通過無線信道以無線信號的方式接入到GSMGPRS無線移動網絡中。而后，經過GPRS附著過程和PDP上下文之后，接入到WAP網關，通過WAP網關把WAP協議方式翻譯成HTTP協議方式，這樣，就可接入IP網絡獲取INTERNET資源。在這個過程中，WAP網關提供的是一種應用，為WAP終端接入GPRS網絡獲取GPRS提供的高帶寬高速率的分組業務(數據業務和話音業務)提供了保證。
　　
　　當移動終端獲取話音業務時，同樣要經過GPRS附著過程，但與接入數據業務所不同的是不再要PDP上下文激活過程，而是通過WTAI(WTA接口)接入到WTA服務器。WTA

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