3G业务网络技术分析

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  1、引言    随着移动通信技术由第二代向第三代系统的发展和演进，由于无线网络技术的革命性发展，带来的是3G网络空中接口带宽的增加，使得基于更高速率的业务和应用有了发展的必要环境。移动网络提供的业务也将随之从语音业务和语音增值业务向数据增值业务发展。对于运营商而言，传统的语音业务和类似短信的初级增值业务已不能满足用户的需要，未来移动业务热点将是类似视频信息、移动金融、定位信息等高级的数据增值业务。因此业务网络的搭建将是每个3G网络运营商关注的重点。本文将主要从网络构建的角度来分析3G业务平台的关键技术和业务网络的解决方案。
    2、3G业务分类
    目前业务的分类方式已逐渐打破了业务传统的定义方式，逐步转变为业务由业务特征组成，而最终转变为业务引擎(serviceenabler)的定义。每个业务可以由多个特征组成，而每个特征又是基于多个业务引擎，其业务模型如图1所示。

    图1  业务模型

    (1)业务(即高层应用)：是指特定的端到端的业务；
    (2)业务特征：是实施业务的一组能力，如消息处理能力(发送、接收和存储、前转等)，用户文件管理，下载能力等；
    (3)业务引擎：一组类别的网络和终端功能，包括标准的工具、协议和应用接口等，以提供基本的传送和控制。这包括WAPPUSH、SAT、CAMEL、Java、安全性管理、定位等。
    这种思路已经逐渐被传统标准组织和新型标准组织所接受，3GPP和OMA等组织对于业务分类的定义和理解也基本趋于一致。
    2.13GPP业务分类
    3G标准中已不再对业务本身进行定义，而是对于业务生成的机制进行明确的规定，积极创建与第三方之间的标准开放接口和终端应用环境。标准的重点转变为定义业务工具箱，即能够开发/改变业务特征的工具。3GPP建立了一套比较完整的业务生成机制，为实现虚拟归属环境(VHE)，有多种创建业务方式，包括GSM业务和基于业务能力的业务，如图2所示。

    图2  3GPP业务分类

    对于基于业务能力的业务，其承载可采用GSM和UMTS，采用的实现机制包括：OSA、CAMEL、SAT等多种方式。
    业务可以直接由业务特征和业务能力特征构建。业务特征给业务设计者提供了一个抽象的层面，业务特征可以用业务能力来构建。
    2.2OMA业务分类
    OMA标准化工作主要是定义技术引擎。该组织对技术引擎的定义为：产生移动业务的基本技术模块；在网络和终端上开发和支持新的业务和特征；可以应用于端到端业务提供的任意环节。OMA提出的业务平台总体架构如图3所示。

    图3  业务平台总体架构

    其中业务引擎可简单地分为两大类：公共业务引擎和专用业务引擎，公共业务引擎主要是完成鉴权、认证、计费和账目、公共数据库、操作维护等功能，专用业务引擎是针对某种业务特征的，如定位、移动商务等，每一个专用业务引擎在业务开展中都需要调用公共业务引擎。
    3、业务引擎技术
    业务可以是以网络/服务器为中心的业务也可以是以终端为中心的业务。以终端为中心的业务驻留在MS中，例如MExE和SAT的业务。以网络/服务器为中心的业务是在核心网络之外，并通过OSA接口利用业务能力特征。因此，对于3GPP定义的多种业务引擎，可简单按实现机制分为以网络为主和以终端为主两大类。以下主要介绍以网络为主OSA和CAMEL两种业务引擎技术。
    3.1OSA
    OSA(OpenServiceArchitecture)是3GPP组织提出的用于快速部署业务的开放业务平台。OSA着眼于为移动通信用户提供业务，希望将业务部署和承载网络分离开来，成为独立部分以便第三方业务提供商有机会参与竞争，以利于多厂商互通和快速地部署新业务。OSA实现方式是采用一种开放的、标准的、统一的网络应用编程接口API(ApplicationProgram Interface)，为第三方厂家提供业务加载手段，目前该接口基于Parlay API。
    OSA业务开发体系主要由三部分组成，如图4所示。

    图4  开放的业务平台架构

    (1)应用服务器。应用层主要由各种应用服务器组成，如Web服务、邮件服务器、位置服务器，以实现信息查询、信息定制、在线游戏、视频播放、基于位置的应用等等，这些应用可以在一个或多个应用服务器中实现。各种各样的业务提供商都可以加入到这个行列中来，利用网络业务平台提供的标准的开发接口OSAAPI，快速生成丰富多彩的应用。
    (2)框架服务器(FrameWork)。框架服务器典型的功能就是鉴权、授权和“发现”，当一个应用在使用网络的业务能力服务器SCS提供的业务功能之前，需要在应用服务器和框架服务器之间进行必要的双向的鉴权和授权。鉴权和授权通过之后，应用服务器通过框架服务器的“发现”功能搜索并调用业务能力服务器SCS中相应的业务功能SCF，例如呼叫控制功能、移动用户当前位置查询功能、定位数据采集功能等。应用服务器与框架服务器之间采用开放的标准的OSAAPI接口，而框架服务器与业务能力服务器之间采用内部自定义接口，为了实现在不同厂商设备之间的互连互通，该接口在一定范围也可以标准化。
    (3)业务能力服务器(SCS)。业务能力服务器主要是为应用提供从底层网络功能中抽象出的业务能力特征SCF，如呼叫控制、位置查询等。相同的SCF可能由多个业务能力服务期提供，也就是说在逻辑上相同的业务功能可能分布在不同的服务器中，例如呼叫控制功能可以由SCS在CAMEL和MExE上提供。同时，提供OSAAPI接口的SCS也是可被分布到一个或多个物理中。例如，用户位置接口和呼叫控制接口可以在一个单个的物理实体中实现或分布到不同的物理实体中实现。简言之，在3G网络实现业务承载与业务控制分离的理念中，业务能力服务器(SCS)扮演了主要的呼叫控制功能的角色。
    3.2CAMEL
    CAMEL由ETSI在1997年提出，用来解决GSM移动通信网与智能网互联的问题。CAMEL标准主要定义了CAMEL的体系结构、CAMEL的检测点、CAMEL的客户签约数据、CAMEL的基本呼叫状态模型、CAMEL的处理过程、CAMEL信息流的定义等。
    CAMEL标准目前有CAMEL1阶段、CAMEL2阶段、CAMEL3阶段和CAMEL4阶段。我国当前的2G移动智能网主要参考CAMEL2阶段标准，3GPPR99和R4版本中支持CAMEL3，在R5版本中引入了CAMEL4。由于目前能够商用的版本主要是R99和R4，因此下面主要介绍一下CAMEL3。
    CAMEL3的体系结构如图5所示。

    图5  CAMEL3的体系结构

    与CAMEL2相比较，CAMEL3除继承了CAMEL2的原有功能外，还增加了用户位置查询、移动管理功能、主叫显示改变、用户定制的被叫号码触发业务、网络定制号码触发业务、MO短消息、GPRS智能网服务等。总的来讲，CAMEL3除了对CAMEL2电路域的智能网业务作了强化和部分功能补充之外，更主要的是加入了对GPRS数据域的智能网的功能。
    4、基于OSA的3G业务平台架构
    从开始的交换机本身提供业务，到智能网提供智能业务，再到应用Parlay/OSA作为下一代网络的业务解决方案，电信业务发展的趋势是业务可以独立于网络而存在。通过提供标准化的开放接口，向第三方开放网络能力及业务引擎，从而使应用提供商、业务提供商、企业乃至个人用户都可以方便地开发自己的业务和应用，这种OSA的理念已成为公认的3G网络业务发展的基本趋势。OSA理念的实质就是将网络能力抽象成与网络无关的能力特征，并以开放式的API提供给应用，使得软件开发商可以快速的进行业务开发。这样业务平台一方面可以提供快速便捷的业务发布系统、统一的用户管理、业务管理、个性化的业务定制与呈现、严格的访问控制、切实有效的合作伙伴管理，以适应开放模式对业务运营支撑系统的要求；另一方面可以汇聚电信及IT域的网络能力，以开放接口及业务中间件的形式提供给第三方的业务开发商，使得业务开发可以真正脱离网络而存在，为业务的多样化、个性化提供技术保证。根据OSA理念思想的3G业务平台的架构模型如图6所示。

    图6  3G业务平台架构

    3G业务平台从功能结构上可分为业务能力、公共支撑、可选的应用中间件、数据存储以及应用等四部分。
    (1)业务能力。
    业务能力是由电信域的业务使能部件如定位网关，以及IT域的业务使能部件如GIS系统等所提供的业务功能，这些业务能力可以被抽象并以一种开放接口的形式提供出来。所谓业务使能部件即俗称的业务引擎。
    (2)公共支撑。
    即综合业务管理平台(ISMP)，公共支撑可以看作是一种几乎所有的业务使能部件都需要使用的公共能力，如鉴权、计费等功能。应用则是包含一系列业务逻辑、可以为用户提供某种服务的应用程序。公共支撑部分要面向终端用户的业务运营及面向CP/SP的网络能力运营两个方面提供公共支撑能力，同时也是运营商增值业务运营的数据中心和管理中心，因此是运营商必须控制的实体。
    (3)应用中间件。
    为了进一步简化业务的开发、提供业务的快速部署，在应用与业务能力之间可以配置应用中间件。
    (4)数据存贮则是通过Web服务提供给CP使用的公共数据库或目录。
    应用中间件和数据存贮共同组成开放业务环境(OSE)，主要提供与网络无关的业务开发，以简化业务开发、提高业务部署速度为目标，是网络能力的汇聚中心，它可以向第三方提供抽象特征以及中间业务，同时它也面向CP提供内容存储、版权保护、内容推送等一站式服务。
   5、3G业务网络解决方案
    3G业务网络是在业务平台的基础上，为强调业务能力的实现，突出网络的分层结构而提出来的。在业务提供方面3G业务网络和3G承载网络是相对独立的，3G承载网络主要提供基本的语音业务、承载业务及补充业务，而3G业务网络主要提供数据业务和移动智能业务。根据实际建设时功能的划分，3G业务网络进而还可以细分为3G智能业务平台(3G移动智能网)和3G数据业务网络，其中3G移动智能网的主要网元设备包括SCP、SMP和SCE等；3G数据业务网络的主要网元设备包括综合业务管理平台、业务引擎、业务接入网关(SP接入网关)等。
    5.13G数据业务网络
    3G数据业务网络主要由业务引擎、移动互联网网关、数据业务平台构成，如图7所示。

    图7  3G业务网络架构

    (1)业务引擎(ServiceEnabler)。业务引擎提供基本的业务能力，用于实现丰富多彩的业务应用，目前比较典型的业务引擎有SMSC、MMSC、LCSSERVER、KJAVAServer、Media Server等。
    (2)移动互联网网关(MobileInternetGateway)。移动互联网网关是一种特殊的业务引擎，提供数据业务网络与承载网络之间互联与适配，如WAP网关、HTTPProxy、Streaming网关等。
    (3)数据业务平台。数据业务平台包括业务接入网关(SAG)和综合业务管理平台(ISMP)。
    SAG是SG的接入代理，它将运营商业务网络的业务能力提供给CP/SP。将CP/SP的接入请求转至综合业务管理平台鉴权，并将鉴权通过的CP/SP的应用适配到相应的业务引擎。SAG为用户与CP/SP业务执行工程中的数据通道。
    ISMP提取各类数据业务运行和部署的共性，通过标准化的接口，为各类数据业务服务。同时，综合业务管理平台也提供各种数据(包括用户、CP/SP及业务)的维护、业务执行过程中的鉴权与授权，以及业务的计费和结算功能。其核心思想是统一数据管理、统一认证授权、统一计费、统一配置和统一接入。
    5.23G智能业务平台
    3G智能业务平台即3G智能网，主要为固网、PHS、2G、2.5G以及3G的CS域提供以语音为主的传统智能业务。对于PS域，CAMEL3也提供了对移动数据业务的一些控制。根据CAMEL3协议，3G智能网可提供如下业务：
    (1)呼叫控制类业务；
    (2)基本的数据类控制业务：如用户通过GPRS上网，使用短信等；
    (3)综合业务：如综合预付费、综合VPN业务、一号通业务；
    (4)交换式短信业务；
    (5)多媒体业务；
    (6)移动商务类业务：如小额支付；
    (7)位置类业务：如位置信息的查询业务，定位业务，以及位置触发类业务(城市导航、移动广告等)；
    (8)接入码触发的业务，如移动800业务。
    但整体来说，智能网体系对于数据业务的支持较弱，通常采用OSA/OMA平台即3G业务平台来提供基于分组交换的增值业务，智能网平台主要用来提供预付费、号码翻译、增强路由选择。
    5.3两个业务网络的关系
    数据业务网络和智能业务平台之间既相对独立，又互相联系，相辅相成。为了增强智能业务平台在数据增值业务及内容服务方面的能力，可以在传统智能网架构中增加一个外部能力引入模块，以便智能网可以通过业务开发执行平台使用一些数据业务能力，如通过3G业务平台来获得GIS信息、内容信息等相关数据业务，此时对于3G业务平台来说，智能业务平台就相当于一个SP。
    同样的，智能业务平台也可以作为业务使能部件，向3G业务平台输出用户账户、增强的路由等能力。可以借鉴OSA理念，在传统智能网架构中增加一个内部能力输出模块，通过API方式，将智能网的这部分能力开方给3G业务平台。正是因为3G业务平台充分获取了网络中的各种能力。因而用它来实现复杂的、融合的业务是一种最佳选择。
作者：陶志强