3G业务的实现及发展趋势

摘要：业务需求的变化是3G和下一代网络技术发展的驱动力。本文首先分析在3G系统中业务的实现体质结构和业务的构架，然后重点讨论通用业务平台的模块，最后指出业务发展的趋势和面临的挑战。
关键词：OSA VHE 移动业务平台
在第三代移动通信中，业务以VHE（Virtual home environment）虚拟归属环境的概念提供给用户，3GPP倡导在MExE(Mobie execution environment)、SAT（SIM Application Toolkit）、CAMEL（Customised application for mobilenetwork Enhanced Logic）三种业务应用环境中实现VHE业务。在网络端的业务实现采用OSA （Open Service Access）平台，在终端侧的业务实现采用MExE,SAT等的开放API。业务通过访问开放API实现业务开发与业务支撑网络的分离，从而实现了业务的可移动性，可扩展性，降低了移动网络业务开发的门槛，使得业务开发者不必具备深厚的电信知识。这将使移动业务开发的大军吸纳许多在Internet有应用开发经验的SP，大大捉进移动业务的丰富性和新颖性。
图1
1 3G业务实现体系结构
3G业务实现体系结构如图1所示，这种方式体现了将业务应用层与承载网络分离的设计思想。整个结构可分为两大块：终端侧和网络侧。这里的终端是UMTS终端，支持SAT、MExE、SIP和电路域呼叫控制等功能。终端通过Node B、RNC接入到核心网。网络端的架构是基于全IP核心网的网络架构，分为分组交换域（包括SGSN，GGSN，SIP Server）和电路交换域（包括MSC Server,媒体网关）两部分。这些网元通过MAP协议与HSS相连，通过CAP协议与SCP相连。
（1）SAT
SAT是应用于SIM卡上的业务执行环境，业务采用Client/Server的方式实现。Client端的程序置于移动终端的SIM卡中，Server端的程序位于SAT Server中，终端可以通过访问SAT Server以动态下载的方式来发现新的Client端程序，更新老的Client端程序。SAT一般用于手机银行，证券交易等安全、保密性要求高的应用。
(2)MExE
MExE是应用于移动终端的ME中的业务执行环境。MExE的设计初衷是开发一些能够跨越终端的不同硬件平台，不同操作系统的应用程序。目前比较流行的MExE终端即Java手机、WAP手机。MExE的业务实现采用与SAT相类似的Client的机制，客户端程序可以访问MExE Server动态下载或更新，从而扩展了终端的功能。
（3）SIP
SIP是在3G的分组交换域网络中进行多媒体通信的应用层控制协议，移动终端的SIP用户代理即用于发起和接收SIP呼叫请求。

（4）电路交换呼叫控制程序
移动终端的电路交换呼叫控制程序用于发起和接收3G电路交换域网络中的呼叫请求。
这些终端应用程序都通过开放的MExE、SAT API等来访问底层资源。业务应用程序采用分布式的面向对象技术通过标准开放的API访问网络资源。这些API通过在各个网络网元中的SCF(Service Capability Features)来实现，这样就实现了业务应用层与承载网络的分离。
2 业务平台
3G以后的移动网络结构非常复杂，用户接入到移动网络的业务方式也是多种多样的。如用户可以通过2G的终端，接入2G的网络；也可以通过3G的终端，接入3G的网络；也可以使用蓝牙等无线局域网技术，还可以通过多模终端技术来得到服务。同时，用户不再仅仅满足于语音和数据业务的提供，他们还希望能够在任何时间、任何地点，用任意移动终端获得所需的服务，从而实现用户的移动性。
为了支持这些特性，3GPP倡导以VHE的概念向3G以后的用户提供业务，3G业务提供方式的架构如图2所示。所谓VHE就是虚拟归属业务环境，它允许用户跨终端，跨网络得到一致的服务。OSA则屏蔽网络的异构性，提供一个开放的标准的业务平台，业务以VHE（虚拟归属环境）的概念提供给用户。
OSA是3G网络移动增值业务平台的关键技术之一。OSA（Open Service Access）采用分布式的业务平台结构。在这个业务平台上。向上OSA提供一些标准的开放API给业务开发商，向下OSA通过将API映射到MAP、CAP、SIP等不同网络的不同协议，屏蔽了网络细节和网络的异构性，向上层应用提供安全、方便的使用底层网络功能的能力。
OSA的结构模型如图3所示，它共分为三部分：应用程序、Framework、SCSs(Service Capability Servers)。
Framework提供监权、授权与认证等服务，保障业务平台的安全性和可靠性。SCS是实现SCF（Service Capability Function）的物理实体，向业务应用程序提供具体的业务服务能力。每一个业务模块代表了网络的一部分业务能力（Service Capability），比如呼叫控制、位置信息、终端能力等。业务应用程序通过这些SCF获取网络的信息。SCF和具体的网络设备相关，由于使用标准的OSA API向应用程序提供服务，SCF屏蔽了网络特性。
OSA标准由一个联合API组来进行发展与维护，这个专家组包括3GPP CN5、ETSI SPAN12、ITU-T SG11以及Parlay组织。OSA目前仍在完善中，一些SCF还没有标准化，对IP媒体子系统和SIP的支持也需求增强。
VHE概念是指跨越网络边界和跨越终端之间的个人服务环境（PSE-Personal Service Environment）的可携带性。
图3
VHE是未来移动增值业务平台的一部分，这可以提供业务针对用户偏好，网络和终端特性的个性化。其逻辑模型如图4所示。
（1） 用户：是一个逻辑实体，使用PLMN（Publie Land Mobile Network）服务。
（2） 用户Profile：是指为用户提供一致的个性化服务环境所必需的信息，与用户位置和所使用的终端无关。一个用户可以根据需求定义一个或多个用户Profiles，并由用户的本地环境来统一管理。
（3） 用户服务Profile：包含用户服务的识别符、服务状态和服务参数，是用户Profile的一部分。
（4） 增值服务提供者（VASP）：提供有别于基于电信服务的服务，需求附加的计费。
（5） 本地的增值服务提供者（HE-VASP）：与本地环境达成某种协议，为其提供服务。
VHE系统通过OSA/Parley API统一访问底层异构的网络资源，并且为上层的业务平台提供VHE API，从而使得第三方面开发的增值业务可以方便灵活地使用本VHE系统为用户提供灵活方便的个性化服务。
VHE系统提供给增值业务平台相关的业务功能主要包含以下几个方面：
（1） 个人服务环境的个性化
通过VHE，可以安全地修改用户和服务的Profile信息；为用户提供友好的、灵活的配置Profile方法以及接受和确定变更时所需的智能协商机制。
（2） 服务环境的自适应
VHE系统可以使得服务对终端能力和网络性能的自动适配，从而满足业务跨越终端和网络对用户呈现一致性。
（3） 服务的可携带性
VHE系统能够满足用户无论身处本地网络或异地网络，都可以相同的形式接入到相同的服务。
（4） 服务session的可移动性
VHE系统对正在使用的服务，可以满足其session从一个终端移动到另一个终端，以及从一个网络移动到另一个网络。
目前，对于VHE的研究还处于初始阶段，其标准化过程还在发展当中，具体的实现形式也还没有定义。
业务是推动移动网络通信技术发展的源动力。随着业务形式的变化，业务的提供方式也发生了重大变化。运营商将不再同时担任业务提供商的角度，而仅仅是提供一个开放的业务平台，由第三方的业务开发商来开发相应的业务。网络业务平台的研究和相应的终端技术中研究都成为新的研究热点。目前，业务平台技术中的具体挑战性的关键问题主要有：
1、 个人移动性问题
个人移动性问题是一个移动性管理问题。个人移动性的研究主要包含两个方面：
·个人通信的移动性：无论被叫用户身处何地，使用何种终端，其他用户都能与之一致地通信。
·个人操作环境的移动性：无论使用何种网络和终端，保持用户本地个性化操作环境的一致。
目前关于个人移动性的研究主要集中在上述其中一个方面。而随着现代通信技术的发展，用户可能同时拥有多个不同的终端，享受更多的数据、语音业务。当其跨越网络边界使用不同终端访问其个性化业务时，应该允许用户在保持其个人通信的同时，保持其个性化操作环境的移动，从而在用户漫游的业务访问过程中，保持服务的一致性。

个人移动性实现的技术目前通常使用移动代理技术，安全性和效率是实现个人移动性的关键。
2、 业务个性化和智能化问题。
在业务个性化的实现中，profile关键数据（包含会计，计费、用户偏好数据）的安全高效存储、更新和恢复机制是其关键。
而在分布异构环境下，上下文感知信息的提取，存储，更新和恢复则是业务智能化的关键问题。业务平台中业务的提供是建立在业务、用户环境参数化体系之上，这些来自从物理层到应用层，并且包含了用户偏好，位置、时刻、等上下文环境信息的信息的提取对VHE研究具有重大的意义。然而如何提取这些参数，并使得这些参数具有重大的意义。然而如何提取这些参数，并使得这些参数具备可表示、可量化、可感知、可适配的特征；如何在包含了众多异构网络、终端的分布式环境下保存、使用和更新这些数据，是业务平台研究必须解决的重要课题。
3、 异构网络的业务支持问题，包括多运营商条件下的计费、安全等问题都是移动业务平台技术所面临的挑战。
现在的运营商通常使用比较简单的计费付费策略。然而在3G和下一代网络中，一个用户可以同时使用多个运营商提供的业务，这对用户来说非常便利，而对运营商来说，则需要设计新的商务结构，计费方法，计费数据维护以及平衡不同的计划策略。由于用户可以使用多媒体业务，而多媒体业务的不同构件可能有不同的计费方法，也有不同的QoS要求，这就要求新的计费框架具有灵活性，可扩展性等特点。
移动业务平台及其相关技术的研究和发展，将极大推动下一代移动通信系统的发展，为其商业化应用的成功奠定坚实的基础。
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