融合趋势下移动业务平台架构演进

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摘要　融合作为下一代通信系统发展的潮流，将发生在多个方面，包括业务和平台层面。关注业务平台架构在融合趋势下的演进。基于对通信业务及市场发展的介绍，分析了异构融合和“以用户为中心”的业务特征，并总结了业务平台架构演进的功能需求。业务平台架构将集成个性化、上下文感知、适变和重配置等高层增值功能，以及建模、业务发现与合成、推理和上下文采集等低层增值构件。
　　前沿作家们对未来通信总的发展趋势做出了预见，最有代表性的论断早在Donald Tapscott的《数字经济：网络化智能时代的利与弊》中就出现了。在这些趋势中，对通信最有意义的就是融合。融合的效用以两种常规的方式表现：调节大众生产资源的持续性融合（sustaining convergence）和调节大众消费创新潜力的非持续性融合（disruptive convergence）。这两种方式都必须充分考虑融合对21世纪通信业务的影响。直接源于持续和非持续两种方式的融合在通信体系结构中的每一层（从物理层到应用层）都有体现，本质上是用户需求驱动下的一种变化。融合体现在不同的层面上，包括异构网络的融合、开放的业务环境和闭合的业务环境的融合以及以Internet为代表的信息技术方式与电信技术方式的融合。虽然当前研究和标准化的焦点主要集中在无线和网络传输方面，但业界已经认识到：下一代通信系统的成功取决于其提供的业务和应用，业务应用层上不同的业务能力与模式的互通融合同样很有必要，尤其是需要借鉴互联网在技术及架构方面的成功模式。移动通信系统拥有融合互联网模式与移动泛在模式的巨大潜力，它最终将以提供个性化、上下文感知、可移动的互联网业务作为其增值利器。这意味着互联网的成功模式在移动通信系统中得到支持，也意味着产业链上各个环节在角色上的融合与发展。另外，融合将产生新的方式，如客户接受度将成为普遍应用的设计参考，系统将按照用户的需求、偏好以及环境上下文为用户提供合适的业务与应用。
　　通信系统通过其业务平台架构把业务应用与网络资源功能连接在一起。下一代移动业务平台将支持各种业务的快速开发、部署以及提供，满足用户、运营商等产业链的各个环节的需求。业务平台架构涵盖了一系列支持业务开发部署提供的功能组件，以及它们之间的联系。在融合趋势下，IT分层开放的设计思想将赋予业务平台架构更重要的作用，业务平台架构本身也将进行相应的演进。下面将在介绍未来移动通信系统发展趋势的基础上，分析业务平台架构的功能需求，并简单介绍信息通信技术领域中支撑这些功能需求的研究趋势。
一、通信业务的发展趋势
　　伴随着接入和传输技术的发展，移动通信系统将能以低廉的成本支持高带宽的多媒体通信应用。同时，对于丰富的异构网络和平台，如通用移动通信系统（UMTS）、数字视频广播（DVB）、公共交换电话网（PSTN）、Internet，以及广泛部署在用户生活和工作空间的身体域网（BAN）、个人域网（PAN）、家庭网（HAN）、车域网（VAN）等泛在（ubiquitous）网络，已经开展的标准化工作将对异构网络环境下的无缝通信提供良好支撑。拥有各自平台和业务资源的异构网络，在IP基础上形成一个融合互补的无所不在的移动通信业务环境。整个通信系统的商业模型将拥有更丰富的内部关联，其价值链将引入更灵活的环节和角色，构造了一个包括网络提供商、接入提供商、业务提供商、软件开发商、内容提供商甚至用户本身在内的灵活的、良性互动的业务环境。
　　1.“以用户为中心”的通信业务方式
　　未来的业务将适应个人需求，形成“以用户为中心”（I-centric）的通信模型。“以用户为中心”的通信把人类行为作为一个出发点，使通信系统的活动能适应人类的行为及偏好。人对于通信的需求，实质上是希望与其所处的环境进行沟通，或是与一些他们感兴趣的对象进行交互，来解决他们的问题，比如扩展功能、控制、消费、娱乐消遣、旅游和收听新闻以及与别人交流思想等，人们并不在乎使用的是什么技术，而只关注需求是否得以满足。图1给出了I-centric业务系统参考模型。

图1　以用户为中心的业务系统模型

　　I-centric的未来业务应用最主要的一个特点就是个性化。个性化表示按照一个处于特定环境下的用户的特定需求提供特定的业务和应用，也可以理解为允许用户根据自己的喜好自由地配置业务、接入网络及改变系统行为。在异构多样的信息环境下，个性化的特征要求业务模型具备灵活、自适应和互操作的特点，支持更多层次、更广范围的业务能力的抽象，以及更具伸缩性的业务生成和部署。不再局限于有限的、静态的运营网络业务功能，其他相关的泛在终端业务资源都将列入能力抽象的范围，形成动态的业务能力。
　　I-centric的设计思想将终端用户融入业务和应用提供者的行列，把通信系统从一个以提供者为中心的模型转变成一个分散的对等（P2P）模型，并且附带新颖的业务提供模式。随着泛在计算技术（Ubiquitous Computing）对业务系统的影响越来越显著，越来越多的传感器网络、射频识别标签（RFID）系统和近场通信（NFC）将被部署。大量的设备、多样的电信技术、定位和感知系统、位置感知或上下文感知的应用等被看作是实现I-centric业务的关键因素。而通用的信息接入（包括业务交互和媒体转换）、能灵活控制的设备或家电（如智能家电）和个人通信（支持个人移动性和终端移动性）构成了这个系统的基础。它们的融合将提供更多的业务创新机会。
　　根据以上介绍，对于未来的趋势可以得到如下判断：
　　●用户将在不同业务域中维护更丰富的商业关系；
　　●包括鉴权和授权的接入过程将因为异构多样性的存在变得更加复杂与频繁；
　　●电信网络运营商的收益将主要依靠增值业务而不是网络基本业务；
　　●基于IP具有移动性和个性化上下文能力的业务将占统治地位；
　　●业务控制不再由单一的电信运营商域内自己独立定义，而是一个统一的模式；
　　●由于泛在系统的不可见性，安全隐私的信任程度决定了用户对系统的接受度。
　　2.产业链角色的演进
　　上文提到未来移动通信系统的商业模型将拥有更丰富的内部关联，其产业链将引入更灵活的角色和环节。无疑，在I-centric的通信业务模型中，用户将作为相当重要的一个环节被考虑，他将与多个市场角色发生商业联系，如图2所示。

图2　以用户为中心的商业模式

　　未来移动通信产业链的参与者及其角色可以归纳如表1所示。由其新增的产业环节以及在业务提供流程中特别涌现出的新增角色表明：传统电信中的业务提供角色已经被打乱。从前文的讨论中可以看出，这主要是电信业务与IT业务融合的结果。表1只给出了一种划分可能，可以想像在未来完全可能出现种类更为丰富的产业链环节之间的合作模型和角色划分模型。

表1　移动通信产业链参考者与角色

二、业务平台架构的功能需求
　　探讨业务平台架构的功能性需求，就是在建设业务平台时需要部署哪些功能来支持未来个性化、上下文感知和可适变的业务与应用。通过在多个层面上进行的分析，包括用户最高层次需求层面、通用系统需求层面、商业模式需求层面、应用和业务部署提供层面、技术需求层面、多模式用户交互适配层面、安全隐私信任需求层面以及上下文感知需求层面，我们总结出这些基础的支撑功能，它们被定义为构造未来的业务环境基础设施的基本功能构件（generic functional building block）。基于它们构建的业务基础设施，用户能够在任何时刻任何地点获得根据他们的偏好以及环境上下文“量身定做”的服务。基础的功能构件包括以下几个部分。
　　（1）个性化
　　个性化的目标是根据用户需求和意愿适配业务和内容来提高信息与应用的使用价值。移动通信具有用户与个人智能设备绑定的先天优势，移动用户可以方便地构建随身的个性空间，在通信等技术基础上实现与移动上下文相关的增值业务。实现个性化的提供，系统必须能够了解用户的意愿和偏好，而在不可知特性明显的移动业务环境中，事先对用户偏好进行分类并不现实。这就要求业务平台的个性化功能模块需要提供建模和学习的能力，后面介绍的上下文功能也需要具备类似的能力，但此处注重的是通过建模分析抽取偏好等信息以供业务决策使用。该模块向业务应用以及相关组件提供用户或用户群组的配置文件以及偏好，支持对用户或用户群组的兴趣以及偏好的学习。
　　（2）上下文感知
　　上下文感知意味着能够在业务提供中利用上下文信息，原则上，所有在业务中可以交互利用的信息都是上下文信息，利用上下文信息将为通信业务带来更多的价值，尤其在不可预知的移动应用场景中。一个上下文感知应用需要能够抽取、解释以及使用上下文信息，并根据当前上下文对自身功能进行适配。理想的上下文感知的实现较为复杂，目前只部署了一些基于位置的初级上下文感知业务。上下文感知的主要挑战是构建可灵活伸缩的上下文建模框架。该框架需要提供有效手段对上下文信息进行操作，如上下文的呈现、维护、共享分发、查询、保护、推理以及匹配。尤其是推理，它要求上下文信息的语义能够以可理解的方式呈现，而当前的语义Web及本体论（ontology）技术不能为任意上下文名词进行事先定义，所以还需要进一步扩展。业务架构将在平台中集成上下文感知功能，并需要实现能够自动理解未知（agnostic）的名词的推理引擎。
　　（3）适变与重配置
　　适变的意思很简单，在环境改变的情况下，根据用户上下文自适应地调整业务和应用的行为。重配置的意思是指系统软硬件的配置能够在运行时无缝地改变。这两个功能在概念上较接近，都与基于上下文感知和个性化抽取的施效过程相联系，即先获取触发信息，然后根据环境变化判断业务行为或系统配置是否需要重新调整。但两者又有差异，适变主要是应用层的概念，强调应用改变其行为，如用户接口与模式的变化；重配置是系统级的概念，强调系统本身的改变，如业务组件重新配置。适变和重配置的过程中，系统和应用应该是自反射的（self-reflective），即清楚适变或配置的目标是什么，从而保证自适应的调整有的放矢。应用和系统要能够进行自适应，架构中需要引入通告机制以保证应激性的系统反应，除此之外也需要前摄型的适变和重配置。所以，在业务平台系统中还将集成预测建模的能力组件。最后，系统的一致性需要在整个适变和重配置过程中得到可靠保持，不同实体之间的鉴权、授权机制将在业务平台架构中发挥重要作用。
　　（4）业务发现和业务合成
　　未来业务平台的架构应该能支持分布式合成的思想，即业务资源只是组成增值服务的某个组件并由业务提供系统实时装配，这样能带来更大的灵活性以及更高的资源利用率。业务提供的过程是发现、协调并最终集成“合适”的业务资源的过程。业务合成的第一个支撑功能是分布式的业务架构，支持业务抽象、业务注册以及业务的发现，面向服务架构（SOA）可以提供很好的借鉴，Web Service、通用对象请求代理体系结构（CORBA）、统一即插即用（UPnP）和开放服务网关（OSGi）等都可能集成到业务平台架构中，并朝语义查找的方向演进。业务的合成需要实现业务互操作性，它包含技术层、语义层和语用层三个层面的理解：技术层面的互操作表示参与实体之间的消息可以互通；语义层面的互操作表示消息能够被参与者以同样的逻辑方式理解；语用层面的互操作表示所有的参与者能够在理解的基础上主动形成协同与合作。来源于互联网模式的业务合成，在下一代移动通信业务环境中不能再延用尽力而为的QoS服务模式，而需要引入策略控制保证不同计算与通信需求下的QoS。执行业务合成的位置将逐渐独立出来，由代理来负责，同时，代理也将与适变重配置功能紧密耦合以提供前摄或收激型的自适应。
　　（5）身份管理
　　多网融合中将出现复杂的商业关系及频繁的接入过程，值得信赖的身份管理以及鉴权、授权非常有必要。业务平台架构演进中，身份管理将很有可能独立出来，实现跨异构域的分布式部署，可参考通用用户轮廓（GUP），以及欧盟Ambient Network项目在网络融合管理方面应用互联网P2P计算以及合成模式的研究。
　　（6）安全、隐私和信任
　　这个特征的重要性不言自明，未来业务和应用将主要处理的是与用户有关的数据，对个人隐私信息安全地保护和管理将决定用户对系统的接受度。隐私和信任管理需要由一个合适的策略系统来支持，并将渗透于整个通信系统的各层。
　　（7）营账和计费
　　面对更丰富的业务提供模式和更复杂的商业关系，业务平台需要提供可信的、安全的营账计费系统，以保证不同业务提供者的利益，从而保证整个通信业务环境的良性发展。计费的发展趋势包括按增值服务类型进行计费以及在P2P模式下的收费和收益分配，这已经成为业务平台架构关注的一个焦点问题。与安全隐私管理、身份管理等类似，这个功能构件也可能独立出来。
　　根据以上分析，可以得出未来移动通信业务平台架构的功能需求图（如图3所示）。从图中可以看出，移动性服务、营账和计费、用户身份管理、安全隐私管理、用户偏好管理以及适配代理将可能成为独立的实体（可能还是归属传统意义的提供商）。基本业务将作为最基础的构件，在增值功能（如适变及重配置、个性化和上下文感知等高层增值功能，以及建模、业务发现、推理、监控和一致性管理等较低层增值功能）的支持下，有效地组成了分布式的业务环境，并在适配代理中形成保证QoS的合成业务支持最终的增值业务提供。

图3　未来移动业务架构功能需求示意

三、结语
　　通过对移动通信系统尤其是业务系统发展趋势的分析，我们可以看到未来无线通信世界将是一个无所不在的、可以提供普适服务的信息系统，而异构融合和“以用户为中心”将成为其主要特征。业务平台架构将集成个性化、上下文感知、适变和重配置等高层增值功能，以及建模、业务发现与合成、推理和上下文采集等低层增值构件。与此同时，随着商业关系与产业链的丰富化，业务平台的运营支撑功能将呈现独立化趋势，如用移动服务管理、安全隐私、户身份管理、用户配置文件、计费营账、适配业务合成等。