无线I.docx
《无线I.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线I.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
无线I
无线Internet的最新标准——无线应用协议（WAP）（张帆）
［摘要］作为信息产业中增长最快的两大领域，Internet和移动通信如何结合各自的技术
优势，以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服务，是业界共同关注的问题。
由
全球多家大厂商合作开发的开放标准——无线应用协议（WirelessApplicationProto-
col，WAP），已于1998年推出第一版，代表着两大技术的融合。
它定义了一个分层的、
可伸缩的、可扩展的体系结构，为无线Internet提供全面解决方案。
本文从WAP协议的开
发原则出发，分析其应用模型和协议栈，并探讨WAP在GSM系统中的应用方案及发展前景。
关键词：
无线应用协议（WAP）Internet移动通信
1引言
近年来空前发展的Internet和移动通信，已经作为迈向信息社会的两个重要标志，分
别支持对大量信息资源的有效访问和可以随处漫游的个人通信，将深刻地影响未来信息高
速公路的发展。
如何结合各自的技术优势，不受信息源的限制和用户访问对位置的限制，
以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服务，成为网络界和电信业界共同关注的一
个焦点问题。
为此，一些参与手机制造的厂商从不同的角度出发，曾相继提出实现移动Internet访
问的各种思路。
1997年全球90多家大厂商合作成立了专门的论坛（WAPForum），共同开发
无线应用协议（WAP）。
其第一版于1998年推出，已得到共拥有1亿多用户的各网络运营者
的支持。
WAP旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准，将Internet和高
级数据业务以智能信息传送的方式引入数字移动电话、寻呼机、PDA（个人数字助理）等无
线终端，并实现兼容和互操作。
本文根据WAP协议的总体开发原则和技术思路，研究WAP的
应用模型，在此基础上分析WAP协议栈的结构及各层提供的服务，探讨WAP在GSM移动通信系
统中的应用，并展望其发展前景。
2WAP的开发原则
WAP协议开发遵循的原则是，基于Internet中广泛应用的标准（如HTTP、TCP／IP、S-
SL、XML等），提供一个对空中接口和无线设备独立的无线Internet全面解决方案，同时支
持未来的开放标准。
其中，独立于空中接口是指WAP应用（如对话音、传真和E－mail的统一
消息处理等）能够运行于各种无线承载网络之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS（通用分组无
线系统）、CDPD（蜂窝数字分组数据网）、CSD（电路交换式数据网）、SMS（短消息服务）、
USSD等，而不必考虑它们之间的差异，从而最大程度地兼容现有的及未来的移动通信系统；
独立于无线设备是指WAP应用能够运行于从手机到功能强大的PDA等多种无线设备之上，各厂
商按照WAP而生产的不同设备，应具有一致的用户操作方式。
将无线Internet与传统的Internet比较，可以发现两者在市场、网络和设备这三个方面
上存在着根本的差异，WAP对此采取了相应的解决途径，如表1所示。
由表1的分析可见，WAP协议应实现以下主要目标：
互操作能力——由不同厂商生产的移动终端能够在移动网络中互通；
可伸缩性——能够根据用户需求对移动网络的服务进行定制；
高效率——提供适于网络特点的服务质量（QOS）保证；
可靠性——提供一致的和可靠的服务应用平台；
安全性——即使在不具有保护能力的移动网络和设备上，仍能通过WAP提供服务并
保持用户数据的完整性。
3WAP应用模型
3.1基本结构
WWW采用客户机／服务器结构，提供了一个十分灵活而强大的应用模型（又称为编程模
型），并可以使用大量的应用开发工具。
WAP在尽量利用这一成熟技术的基础上，按照无线
环境的特点而定制应用模型，包括优化和扩充，如图1所示。
其中，为实现从移动终端到网络服务器之间的通信，WAP定义了一系列标准组元，包括：
（l）标准的命名模型：
使用WWW的标准URL来标识在原始服务器上的WAP内容，并用WWW
标准的URI来标识在一个设备上的本地资源，如呼叫控制功能；
（2）具有类型定义的内容：
对每个WAP内容，都定义了一个与WWW一致的特定类型，这
使得WAP用户代理能够依据其类型而正确处理，其中WAP用户代理是解释WML、WMLScript、
WTAI等资源的软件，如文本浏览器、语音例览器和搜索引擎；
（3）标准的内容格式：
WAP内容格式按照WWW的定义，并可以包含显示、标记、日历信
息、电子商务卡片对象、图像和脚本语言；
（4）标准的通信协议：
WAP通信协议将来自移动终端的创览器的请求传送至Web服务器。
可见，WAP内容和应用都使用WWW的一系列流行的内容格式，WAP内容的传送也通过WWW
的一系列标准通信协议，包括推（push）信息方式。
3.2代理机制
WAP的体系结构支持代理机制和CGI脚本等开发技术，保证移动终端能够浏览十分广泛
的WAP内容和应用。
WAP代理完成协议网关和内容编／解码器两项功能，其中协议网关将W-
AP协议栈（WAP、WTP、WTS、WDP）的请求，翻译为WWW协议栈（HTTP和TCP／IP），内容编
／解码器则在WAP内容的普通格式与紧缩二进制格式之间转换，以减少传送数据量。
图2是一个WAP代理的典型应用实例，无线网络中的WAP客户机与两个服务器建立通信。
WAP代理将WAP请求翻译为WWW请求，从而允许WAP客户向Web服务器发送请求。
在相反方向上，
WAP代理还对来自Web服务器的响应进行编码，变成客户机所能理解的紧缩二进制格式。
如
果Web服务器能够提供WAP内容（如WML），WAP代理将直接向Web服务器执行检索。
但是，
如果Web服务器提供WWW内容（如HTML），WAP代理还需通过一个HTML过滤器来将WWW内容翻
译为WAP内容。
图中WTA（TelePhony）服务器用于提供到无线网络的WAP接入方式，它作
为原始服务器或网关服务器，对来自WAP客户的请求直接作出响应。
4WAP协议栈
如图3所示，WAP定义了一个分层的体系结构，为移动通信设备上的应用开发提供了一
个可伸缩的和可扩充的环境。
此外，在WAP标准之外的业务和应用，可以直接使用会晤层。
事务层、安全层和传送层所提供的服务，从而支持了在WAP中尚未标准化的电子邮件、日历、
电话号码簿、记事本、电子商务等应用和服务。
下面具体分析各协议层次所提供的服务。
无线应用环境（WAE）是结合WWW技术和移动电话技术，为网络运营者和服务提供商提
供一个通用的应用平台，可以迅速方便地生成新的业务，并支持各种应用和服务之间的互
操作。
在WAE中包含一个微浏览器，它支持WML（无线标记语言，为Java的一个扩展的子集）、
WMLScriPt（WML脚本语言，为JavaScript语言的一个扩展的子集）、WTA（电话业务）。
W-
TAI（WTA的编程接口）、内容格式等特性。
无线会晤协议（WSP）提供两类服务：
面向连接的服务（工作于WTP之上）和无连接的
服务（工作于WDP之上），还特别针对窄带和长时延的承载网络进行了优化。
目前在WSP协
议系列中，WSP／B（Browse）通过提供以下功能来支持浏览型的应用：
（1）在空中接口的压缩编码下的HTTP／1.1的功能和语义；
（2）生存期长的会晤；
（3）会晤挂起、恢复和迁移；
（4）支持对数据的推操作，其中包括可靠的数据或不可靠的数据；
（5）对协议特征的协商。
无线事务协议（WTP）可工作于WTLS或WDP之上，提供面向事务的服务。
其实现简单，
适于如手机那样的“瘦”客户机。
无线传送链路安全（WTLS）基于TLS（传送链路安全）协议，实现对移动终端与应用服
务器的鉴权，保证在移动终端与应用服务器之间传送数据的完整性和保密性，并提供对拒
绝服务的保护，可用于支持电子商务中的鉴权等应用。
无线数据报协议（WDP）作为WAP的通用传送层，在不同的承载网络实现透明传送，对
上层提供一致的服务。
由于短消息服务、交换式数据服务和分组数据服务等各种承载网络
提供不同的服务质量，包括带宽、吞吐量、误码率、时延等参数，WDP能够补偿这些差异的
影响，并通过协议优化而提高服务质量。
5WAP在GSM中的应用
目前网络运营者开始向用户提供各种高级数据业务，如在GSM等移动通信系统中用短消
息服务平台开展Internet信息搜索和电子邮件服务。
当前，GSM正在向HSCSD（高速电路交
换数据）、GPRS（通用分组无线系统）的目标迈进，数据速率不断提高，时延减小。
如果
采用WAP技术，将形成一个统一的消息处理平台，实现电信服务和Internet信息服务的集成，
如图4所示。
这里，WAP的应用不仅有利于提供未来的移动多媒体邮件、移动可视电话等业
务，还有利于扩展电信服务的标准特性，并提供用户定制的人机界面。
例如可以为呼叫转
移功能设计一个用户界面，提示用户选择接通来话、转移至另一人或转移至一个语音信箱。
其中，WAP在IP承载网络的支持下，除了对于有连接的协议采用无线TCP（正在与I－E-
TF合作开发）外，一般尽量使用UDP／IP协议，并向高层的协议提供套接字（Socket）接口。
WAP甚至还可以工作于IP不能运行的SMS、USSD等承载网络上。
在GSM-MS（短消息服务）中应用WAP协议的一种方案，如图5所示。
其中．最古边的协
议栈表示一个运行于整个WAP协议栈之上的WAP用户代理应用，由运行于SMS承载网上的移动
网提供；中间的协议栈表示仅需要数据报服务的应用，由SMSC（短消息服务中心）提供并
完成协议转换；最右边的协议栈由WAP代理服务器提供。
6发展前景
WAP作为一个全球开放的工业标准的推出，代表了Internet和移动通信两大技术融合的
发展方向。
在众多大厂商积极研究开发的基础上，WAP论坛正在与IETF等组织合作，将在未
来的版本中实现一系列新的目标，如将SIM卡和智能卡等技术与WAP的集成、可下载的应用、
对多播数据的支持、在宽带承载网络下对多媒体数据流的支持等。
可以预计，随着下一代
Internet的推进，同时第三代移动通信系统IMT－2000即将商用，WAP标准将进一步发展和
完善，得到全球市场更广泛的支持，把人类带入无线Internet的21世纪。
PACS——无线接入的中一道风景线
近年来，以蜂窝电话为代表的无线通信发展极为迅速，已经形成电信公司最强劲的利润增
长点。
不过，以PACS为代表的微蜂窝技术，也引起了人们的普遍关注。
它是局部地区无线接入
和移动通信的有效手段。
日前，在由中国通信学会、中华PACS联盟等单位主办的’99北京PACS
技术交流会上，来自世界各地的专家针对PACS技术现状以及在中国的应用前景进行了讨论。
从覆盖范围区分，蜂窝移动技术可以分为微蜂和宏蜂窝两种。
宏蜂窝技术有AMPS、TACS、
TDMA、GSM、CDMA，其优点是移动性好、覆盖区大；微蜂窝技术有CT2、DECT、PHS、PACS，其
优点是价格低、语音数据质量好、服务功能全、容量大。
应该说，这两种技术存在一定的互补
性，可以在不同的领域发挥不同的作用。
PACS是由贝尔实验室开发出来的，它基于美国WACS和日本PHS等技术。
PACS具有技术先进成
熟、通信质量优越、建网简单、初期投资小、系统功能强、经济性高等特点。
它集中了多种无
线通信技术的优点，充分利用了最新的数字信号处理技术和计算机技术和先进的信道编码技术。
其话音质量高，并支持调制解调器，在标准型中移动速度可达每小时60公里，在加强型中移动
速度可高达每小时100公里。
中外，PACS系统的分级切换和越切换时间短，误码率低，接收灵敏
高。
PACS系统有时分双工（TDD）和频分双工（FDD）两种工作方式，它分有上行频段和下行频
段。
这是它不同于PHS的地方。
在TDD工作方式中，如果基站同步不好或有时延差，不同基站的
突发脉冲在时间上发生重叠，这样就会在使用同一频率的基站之间造成干扰，进而造成系统容
量损失。
因此，PACS系统在室外环境中使用FDD。
而在室内环境中由于同步比较容易可迁用TDD。
按照规范设计，每个PACS基站可提供7个32kbps通信信道、1个16kbps系统广播信道和1个1
6kbps通信信道。
PACS系统不论是TDD方式还是FDD方式，在手机内都要求有天线分集。
在FDD方
式中，手机内采用预选择分集；在TDD方式中，基站内利用TDD链路的双向性来完成分集选择。
PACS具有组网简单的特点，它覆盖合理、基站数量少，并采用了全面的标准接口，对同步
要求低，可组建广域移动通信网。
系统能够支持多种终端，包括手机、固定台、数据妆口、公
用无线电话、POS机接口等。
其现行数据接口为28.8kbps，未间漫游简单，并具有先进的网管功
能。
另外，由于这种系统初期投资少，并可以分期投资，因此投资回收期短。
目前，PACS系统
的各种设备，如基站控制单元、基站、手机、固定台、数据接口、手机集成块和测试设备等都
已经成熟。
总之，PACS技术是目前国际上最新的微蜂通信系统，具有单基站覆盖范围大、频率利用率
高、组网容易、投资少且运营费用低、服务质量高特点，在无线接入领域应该能够有所作为。
IP话音透明中继传输方式
经过百年的发展，电话网已经是一个非常成熟、服务质量很高的网络，在目前乃至今后
相当长一段时间内，电话业务依然将是电信公司的主要盈利点。
大力发展电话交换网，提供
普遍通信接入服务，是许多发展中国家近期内必须完成的重任。
不过，来自IP电话业务的冲
击却使电信公司不得不开始考虑未来网络转型的问题。
从整体上看，现有的电话交换网络仍然工作良好，可以利用在70年代和80年代开发的旧
的电路交换技术提供有服务质量保证的业务，但许多电信运营商已经注意到这些交换机具有
以下缺陷：
每一次电话交谈都要完全占用一条固定带宽的64kbps专用话音线路，造成带宽和
交换资源的利用率不高；网络是专为传输话音而设计的，不能够有效地传输不断增长的分组
数据流量；设备价格较高，设备供应商的数量也相对较少；网络的维护和运营成本都很高，
采用时分复用技术的网络传输效率很低，其“N平方”问题是非常普遍的；汇接交换机被通过
一个完全网状化连接的中继线互联起来，造成了基础设施的高成本和低利用率；网络并不像
先进的分组交换网络那样拥有良好的伸缩性。
为了在长途通信市场中保持其竞争力，电信公司需要一种在降低网络成本的同时迅速地
开展增强型业务的方法，而这要通过一种可以方便地与现有网络基础设施进行集成的解决方
案来实现。
在基于IP传输的网络中，用来控制对运营商IP骨干网络访问的IP电话网关取代了
大部分旧的电路交换网络，只保留了网络接入端的汇接交换机。
这两种网络长途呼叫的呼叫
模式是相同的，只不过网络接入端的汇接交换机利用透明中继技术通过PRI线路将呼叫转接到
最新部署的接入端IP电话网关上。
通过这种方式，用来联接汇接交换机的完全网状化互联的
电路交换中继线得到了扩展，并且最终将被包括网关、以太网交换机和带有IP、ATM或SONET
（同步光纤网络）接口的高速路由器在内的高效率的分组交换基础设施所代替。
接入端网关语音信号打包，并将呼叫通过运营商基于IP技术的分组交换网络，连接到输
出端网关，再由输出端网关将呼叫传递给本地交换运营商的网络，以便进一步将其传送至被
叫方的电话上。
这是一种透明中继的解决方案。
无论是拨号方式还是通话质量，透明中继解决方案对于终端用户都是透明的。
透明中继
技术仍然沿用传统的称途电话呼叫拨号方式，而且利用QoS（服务质量保证）特性得到了增强
的IP电话技术，通话质量也可以得到保证。
QoS的实现利用了SONET的传输基础设施。
它还利
用了IPTOS（服务级别）技术，将代表着最高优先级的位流插入到话音数据包中，并通过对
路由器中的队列进行设置保证话音流量可以被最快地传输。
将来的实现方法中将会采用其他
的一些技术，如IETF审议中的DiffServIP服务等级机制，以及已基本定型的MPLS技术。
MPLS
技术将IP流映射至ATM的虚电路中，以便在IP网络中实现稳定速率（电路仿真）的服务。
在透明中继解决方案中，IP网络的服务质量是一个关键性的因素。
这是因为IP网络最起
码必须能够提供与被它所取代的电路交换网络同样的延迟和话音质量特性。
出于这个原因，
话音业务必须通过一个专用的、可管理的IP基础网络来开展，而不是通过没有服务质量保证
的因特网来进行。
透明中继解决方案的优势包括：
降低接入费用并获得分组交换网络的高效率；降低运营
商成本，提供更具吸引力的价格并获得更高的盈利；所有的话音信号都被转变为IP数据包，
从而在可伸缩的IP数据网络上实现带宽利用的高效率；电信运营商可以迅速地向市场上推出
各种增强型的业务并实现差别化的服务，如IP传真（FoIP）、统一消息传递和话音VPN；高
度可伸缩的透明中继网络减少了长途传输成本，极大地降低了设备和运营成本；开放式的API
（应用程序接口）允许对透明中继网络的组件进行定制，并与现存的结构实现无缝的集成；
基于标准的解决方案使多个厂商的设备可以在一个网络中实现互操作；对终端用户完全透明。
透明中继技术是用来在运营商接入点之间传递长途话音流量的。
这种新的模式使基于IP
的分组交换骨干网络可以传输包括话音、传真和数据在内的所有的用户数据流量。
而且，这
种改造将有助于在将来向用户提供更为先进的IP业务，如语音VPN和视频会议。
透明中继网络可以在指定的城市之间实现以下能力：
支持语音、传真和调制解调器；通
过高质量的VoIP解决方案和低延迟、低丢包率的可管理IP网络透明地取代时分多路复用网络；
支持VoIP设备中的服务质量保证特性和IP骨干网络的服务等级（队列优先级、IPTOS/DiffServ
、线路监测能力等）特性；大多数后台服务器在NOC（网络运营中心）中集中放置并管理；在
每个数据中心均有信守和一个SMS；长途中继线路通过汇接交换机接入（利用PRI线路）网络
接入端，并通过PRI线路连接至本地交换运营商的端局交换机。
IP中继技术对最终用户是透明的，既支持现有的拨号方式也保证收费电话的话音质量。
因
此，相对于需要进行复杂的拨号步骤且话音质量不高的多阶段拨号服务，它将被商业和住宅
最终用户所广泛接受。
开放式的、基于标准的透明中继解决方案实现了与现有PSTN的无缝集
成，可以提供多种类型的应用程序接口，从而使与现有计费和管理系统的集成更为容易。
在
该解决方案实施的第二阶段，透明中继技术还将在规范之下实现与其他厂商网关和信守之间
的互操作性。
无绳技术的通信应用----黄三荣
摘要本文详细论述了无绳通信技术的几种系统——DECT、PHS、PACS，中文并进行
了分析比较，最后根据移动用户对通信网的要求特点，得出无绳技术不宜用作本地
移动通信系统的结论。
关键词无绳技术DECTPHSPACS
1前言
移动通信已成为20世纪末人们工作、生活中的一大热门话题。
用同一个个人号码在
任何地方。
任何时间进行通信，成为用户和运营商追求的目标。
这就是个人通信的一种
方式。
现代人的生活离不开家居、办公室及公共场所，若能在这三个范围用同一个号码
进行通信，满足用户的移动需求，也就跨出了个人通信的第一步。
国内目前应用得最成熟、最广泛的是GSM蜂窝移动通信系统，它在最大程度上满足了
各种用户在不同场合的移动通信需求。
随着有线与移动的业务分营，必将引起电信运营
部门与移动运营部门对移动用户的争夺，移动运营部门的优势是拥有目前最成熟的技术，
而电信运营部门则拥有目前最完善的网络，如何更快更多地发展用户，是运营商最关心
的问题。
2移动用户对通信网的要求
如前述，由于人们主要是在家居、办公室以及公共场所移动，因此可将终端移动分
为三种类型，其需求与特点如下：
（1）室内移动
用户主要在住宅小区、办公室楼群、医院、学校等站点使用。
特点是用户密度大，
话务量集中；但覆盖范围小，对移动速度的要求低；对号码的管理简单。
目前世界上通常采用无绳技术的WPABX、WLL系统来满足此种需求，如基于DECT、P-
ACS、PHS的WPABX及WLL系统。
当需对移动用户采用内部计费方式时，可采用WPABX系统；
若使用公共计费方式时，可采用WLL系统。
WLL系统最大程度地利用了现有网络设备，只
是以无线（移动）的方式来取代了固定有线终端。
当一个WPABX、WLL系统的用户容量足够大时，无需采用附加网络来实现移动用户的
漫游，但用户在系统内必须能够无缝切换。
由于覆盖的范围不大，无绳基站的数量不多，
维护较为便利。
同时有线终端与移动终端可方便地采用同一号码。
（2）本地移动
用户在公共场所，从商场、影院、车站、机场等站点移动到另一站点，即在一个城
市内移动。
特点是用户密度和话务量相对集中，对覆盖要求连续、完整，对移动速度要
求较高，一般是以机动车的速度移动；由于要实现一个号码在不同子系统中的漫游，对
系统和网络要求较高。
用于此种场合的移动系统需解决三个问题：
①站点之间的覆盖。
实现全城覆盖，除了对用户集中的站点要实现完全覆盖外，各
个站点之间也需覆盖，否则将大大降低系统的性能和可用性。
②机动车内用户的移动管理。
城内机动车时速一般是35～70km，约10～20m／s。
显然，单基站覆盖范围为数百米的微蜂窝系统不适合此种场合的应用，同时对无缝切换
的要求非常严格。
③移动用户的定位与用户的漫游石SM蜂窝移动系统采用专门的MSC和网管来管理移动
用户的定位和漫游。
无绳微蜂窝系统一方面要利用PSTN和IN网完成对定位和漫游的管理，
另一方面还要留出系统资源用作开机和位置更新的用户进行位置登记，而这部分资源是
不产生经济效益的。
因此，本地移动对系统提出了如下要求：
①单基站的容量大。
②单基站的覆盖范围大。
③基站和终端的接收灵敏度高。
④相同用户容量和覆盖范围的相对基站数尽可能小，利于组网和维护，同时可有效
地降低系统成本。
⑤允许的用户移动速度大。
⑥无缝切换的时间短。
⑦有效利用系统和网络资源的程度高，无效益系统网络资源占用少。
⑧系统信息信道容量大，便于开发新业务，为网络、技术和业务的升级留有余地。
（3）跨区移动
用户在全省或全国范围内移动，覆盖、移动速度以及对系统网络的要求最高。
除需
满足室内移动和本地移动的全部要求外，还需满足用户在跨区、全省或全国范围内的漫
游，支持高速移动用户。
无疑，目前只有GSM蜂窝移动系统才能完全满足跨区移动的覆盖、高速移动速度，以
及完善的系统和网络支持。
从上述三种移动来看，移动的范围越小，对系统的性能
要求越低。
满足大范围移动的系统从性能上可以向下兼容更小范围的移动。
第一类室内
移动的典型应用是无绳WPABX、无绳WLL，但此类的用户容量需求相当有限。
第三类跨区
移动的典型是GSM蜂窝移动系统，虽然有巨大的市场需求，但此类典型的移动业务将由移
动业务部门掌握，从政策和能力上，仅有移动局和联通在竞争用户。
看来，仅有第二类本地移动介于有线和移动之间，成为移动运营部门和电信运营部
门共同的目标。
这样引出了如下问题：
①究竟何种技术体制可担此大任？
②与跨区移动系统共存的必要、充分
升级会员 