构筑在GPRS无线技术之上的WAP应用

2019-11-05 02:41:55

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供稿：网友

　　1.引言
　　WAP协议规范了一个统一开放的标准，它支持各种无线承载技术，包括短消息、电路交换式和分组数据。也就是说，WAP提供了一种建立在无线数据网络载体上的应用平台。构筑在承载网络之上的WAP无需对承载网络改动，而只需在原有的承载网络中加入WAP网关，建立与相关应用服务器或INTERNET相连，同时采用支持WAP的移动终端。如图1。
　　　构筑在GPRS无线技术之上的WAP应用（图一）

　　图1.构筑在GPRS之上的WAP网络结构
　　
　　针对GSM网络不同的数据载体，WAP应用于网络中的网络结构也有所不同。构筑在GSMSMS(短消息)或GSMUSSD(非结构补充业务数据)之上时，图1中与WAP网关相连的可选设备就是SMSC(短消息控制中心)或USSDC(USSD控制中心)；假如采用CSD(电路交换数据业务)作为数据载体，则图1中的可选设备就会换用接入服务器，实现点对点连接；假如数据载体采用的是GSMGPRS，则要通过GPRS两个支持点之一的网关支持点GGSN完成无线网络和WAP网关的连接。
　　
　　与SMS，USSD和CSD相比，GPRS具有带宽宽，而且可以动态分配的优点，能更有效地利用宝贵的无线信道资源。这样，可以有效地解决WAP应用中的“瓶颈”问题。同时GPRS移动终端无需拨号而即刻连接，并支持虚拟连接，可从网络获得有关信息。因此，构筑在GPRS之上的WAP更能有效地为无线终端用户提供便捷高效的应用，是目前最佳的方案。
　　
　　2.构筑在GPRS之上的WAP的协议栈模型
　　承载网络可分为基于ip的承载网络(如CSD、CDPD、iDEN、GPRS等)和非基于IP的承载网络(如SMS、USSD、FLEX等)。WAP在这两种不同的承载网络之上构筑应用时，采用的规范会有所不同，其主要差异表现在WAP的传输层。前者采用UDP／IP协议，而后者采用WDP(无线数据报协议)。GPRS是基于IP的分组交换网络，所以采用UDP／IP来完成WAP传输层的功能，并向高层协议提供套接字(Socket)接口。构筑在GPRS之上的WAP的协议栈如图2所示。
　　　构筑在GPRS无线技术之上的WAP应用（图二）

　　在图2中，SGSN和GGSN是GPRS的两个支持结点，它们负责GPRS网络的移动性治理和路由治理。构筑在GPRS之上的WAP应用主要是由这两个接点完成连接的。SGSN是GPRS的业务支持结点，它主要是用来记录移动台的当前位置信息，并在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收：GGSN则主要是起网关的作用，它可以和多种不同的外部数据网络连接，如ISDN，PSPDN和LAN等。GGSN还可以把GSM网中GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X?25网络。
　　
　　UDP(UserDatagramProtocol，用户数据报协议)是无连接的，提供高效率的服务，对GPRS向上层提交的数据报进行重新组装。为了标识通信的进程，UDP仍采用协议端口为进程访问传输服务提供入口点。无线事务层(WTP)提供了一种轻型的面向事务的协议，适合在“瘦型”客户机(移动台)上实现。该层协议主要负责在客户端和服务器端传送信息时，采用事务的方式，以便在数据报业务之上完成适合无线环境的信息传输。WTP协议的主要用途是为WSP提供建立在不可靠数据业务之上的可靠的事务业务。
　　
　　由于UDP和WTP在数据传输过程中对数据的正确性不作太多的保障，为此，WAP论坛制定了相关的差错控制协议来完成该功能。非基于IP的网络中，使用的是WCMP(无线消息控制协议)，而基于IP的网络则用ICMP(国际控制报文协议)。在GPRS构筑的WAP应用中，ICMP一般用在结点和无线数据网关中，用来报告数据处理过程中所碰到的错误，并提供错误产生的信息并进行错误诊断，同时由传输层向治理实体或高层协议提请ICMP消息报文。所以，传输层主要是由WTP、UDP和ICMP三种协议构成。
　　
　　3.构筑在GPRS之上的WAP的网络结构
　　构筑在GPRS之上的WAP的网络结构如图3所示。
　　　构筑在GPRS无线技术之上的WAP应用（图三）

　　在图3所示的网络结构中，定义了两类服务器：WAP网关／代理服务器和无线电话应用服务器(WTA)。WAP服务器完成与INTERNET网的连接，为INTERNET网络提供基于WML编程语言的文本资源，以便被移动终端接收浏览。
　　
　　而WTA服务器则完成WTA(无线电话应用)所提供的对电话呼叫和特征控制机制所做的特定扩展，目前，WTA以函数库和接口的形式提供三类服务：
　　
　　①通用网络服务：完成诸如呼叫建立和响应独立于网络类型的业务；
　　
　　②特定网络服务：只有运行于WTA用户代理中的内容才能访问这种面向特定类型网络和通用网络扩展的服务；
　　
　　③公共服务：没有任何限制的访问业务。
　　
　　WTA服务器和Web服务器一样，只是它提供的是话音数据。WTA用户代理可以像INTERNET的Web浏览器那样，用URLs在WTA服务器上标识信息。同样地，WTA服务器也能利用URL及相应的编程应用，通过关联应用，可以与移动网络(比如：IN－node，智能结点)和其他实体(像语音信箱系统)建立交互的业务。移动用户可以通过使用浏览器方式的用户接口，应用各种智能业务而不需修改移动终端。具体地说，WTA答应手机接入各种电话功能如呼叫控制、电话簿访问和来自WMLScriptapplet中的电文信息。这样，运营商就能够开发各种电话应用并且将其集成到WML／WMLScript服务中，例如，对于呼叫转移服务，运营商可以提供一个用户接口，提醒用户决定是接受呼叫、转移到它处还是将其转发成一个语音邮件等。
　　
　　位于电路交换网(PSTN／ISDN／GSM等)与IP网之间的接入服务器(Network accessServer)是远程访问接入设备，它将拨号用户接入IP网。电路方式的WAP业务必须通过接入服务器与GSM互连。
　　
　　WAP网关是在无线网络之上构筑应用的要害设备，它主要完成以下的功能：
　　
　　①协议转换：将来自WAP协议栈的请求翻译到WWW协议栈(HTTP和TCP／IP)中。
　　
　　②内容编码和解码：网关把Web内容翻译成压缩编码的格式，以减少通过无线数据网络传输的数据包内的大小和数量。
　　
　　③使不同类型无线网络的移动终端用户可以通过同一个WAP网关浏览各种WAP内容和应用。
　　
　　④使不同Web服务器共享WAP网关的基本功能，并将来自不同的Web服务器上的数据聚合起来，并且缓存经常使用的信息，从而减少手持设备的应答时间。
　　
　　⑤与的数据库接口：使用来自无线网络的信息，如位置信息，来为用户动态定制WML页面。
　　
　　实现GPRS和WAP连接的接口主要有两种：一种是标准的GSM接口，这种接口是WAP网关的适配层部分，与下层网络的接口；另一种是与网络实体和数据库的接口，这种接口一般是使用现存的专用的网络接口，像CAP，MAP，INAP等。
　　
　　4.移动终端的接入过程
　　对应用在GPRS之上的WAP网络而言，能提供两种移动业务：数据业务和话音业务。针对这两种不同的业务，移动终端的接入过程是不同的。WAE代理主要负责移动终端的数据业务接入，而WTA代理／服务器则负责完成话音业务的接入。
　　
　　移动用户接入外部数据网时，要经过三个过程：GPRS附着过程(Attach)、PDP上下文激活过程(PDPContextActivation)和WAP应用的接入过程。
　　
　　移动用户开机后，WAP手机(或者是WAP－GPRS双特性手机)将监听无线信道，收听系统信息，然后在系统信息给出的控制信道上发送请求。系统接到请求后，将分配无线信道给移动终端。之后，移动台在系统分配的无线信道上向SGSN发送一个附着请求启动附着过程。SGSN收到附着请求后，就会向SGSN发送消息IdentityRequest(IdentityType=IMSI)，请求移动台的IMSI。移动台以一个IdentityResponse将它的IMSI告知SGSN，SGSN用取得的IMSI到HLR中请求认证，并对MS进行鉴权。移动台认证通过后，SGSN向HLR发送UpdateLocation消息。之后，HLR发送消息InsertSubscriberData给SGSN，该消息包括移动台的GPRS签约数据(GPrssubscriptionData)。假如移动台的GPRS签约数据答应移动台在当前路由区内附着，SGSN将向HLR返回消息InsertSubscriberDataAck，HLR将向SGSN返回消息UpdateLocationAck作为对UpdateLocation消息的回应。最后，SGSN向MS发送消息AttachAccept，表明移动台附着成功。
　　
　　移动台附着成功后，就建立了移动台与GPRS网络之间的通信通道，要想通过WAP网关接入外部数据网，还必须发起PDP上下文激活过程，建立移动终端与外部数据网的数据通路。
　　
　　PDP上下文激活过程是在移动台附着成功后，通过用户输入的访问点名(APN)被激活的。移动终端向SGSN发送激活PDP上下文请求消息(消息中带有APN，PDP地址，服务质量等信息)。SGSN收到PDP上下文请求消息后，请求DNS(域名服务器)对APN进行解析，得到该APN对应的GGSN的IP地址，同时SGSN向GGSN发送PDP上下文请求消息，GGSN收到请求消息后，对该用户进行认证。认证通过以后，GGSN向SGSN返回建立PDP上下文响应消息。最后，SGSN向移动终端发送激活PDP上下文接收消息。至此，移动台与GPRS网络之间完全建立了数据通路。
　　
　　但对于WAP用户而言，必须通过WAP网关完成WAP应用的接入过程后才能实现WAP终端与数据网的通信。用户经过移动终端键入URL后，移动终端就通过内嵌的WAP浏览器或WTAI把URL翻译成用户要访问INTERNET网站地址，通过无线信道以无线信号的方式接入到GSMGPRS无线移动网络中。而后，经过GPRS附着过程和PDP上下文之后，接入到WAP网关，通过WAP网关把WAP协议方式翻译成HTTP协议方式，这样，就可接入IP网络获取INTERNET资源。在这个过程中，WAP网关提供的是一种应用，为WAP终端接入GPRS网络获取GPRS提供的高带宽高速率的分组业务(数据业务和话音业务)提供了保证。
　　
　　当移动终端获取话音业务时，同样要经过GPRS附着过程，但与接入数据业务所不同的是不再要PDP上下文激活过程，而是通过WTAI(WTA接口)接入到WTA服务器。WTA

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