基于移動代理的網絡業務體系結構

摘要：

文章從靈活提供業務的角度，在分析傳統業務體系結構的特點和發展趨勢的基礎上，介紹了移動代理的技術特征，重點探討了如何利用移動代理技術構建下一代移動通信網絡的業務提供體系結構。

關鍵詞：

下一代網絡；移動代理；移動通信網絡；業務體系結構

ABSTRACT:

The mobile agent technology can be used to flexibly provide telecom services. Following the analyses of the characteristics and development trends of traditional communication network service architecture， the technical features of the mobile agent technology is presented and a discussion is made with emphasis on the establishment of next generation network service architecture by using the mobile agent technology.

KEY WORDS:

NGN; Mobile agent; Mobile communication network; Service architecture

傳統通信網業務體系結構是面向過程的。其業務控制采用集中控制方式，業務的分層結構和底層連接控制功能緊密關聯。隨著移動網的迅猛發展和個人通信需求的日益高漲，現有通信網絡體系結構在用戶個人業務的靈活提供和配置、智能化以及網絡融合等方面都存在一定問題，傳統的業務體系結構已經不能滿足進一步發展的需要。

下一代網絡是可以提供包括話音、數據和多媒體等各種業務的綜合開放的網絡，其架構應能支持移動和固定網絡的融合。任何新的網絡結構和技術必須能為用戶提供高質量、豐富多彩的業務，網絡的發展需要更加靈活方便的業務提供方式。雖然我們正在把面向對象業務建模、分布對象技術和開放業務體系結構(OSA)等新技術逐步引入業務提供領域，但還不能滿足未來通信系統對業務提供的靈活性需要。

移動代理技術作為第3代分布計算技術，在許多領域都得到了廣泛關注。利用移動代理的移動性和智能性，可以構造出系統管理和配置方便、業務提供靈活、移動管理簡單的新的網絡業務體系結構。

1 網絡業務體系結構的演進

在傳統的智能網體系結構中，新業務的設計、開發、生成和部署都是基于業務無關構造塊(SIB)模式的。SIB是標準化的可重用的功能塊，在創建新業務時只需將所涉及到的SIB按照一定邏輯順序組合起來，因此創建新業務時，可以在盡可能少地修改軟件的前提下快速、靈活地創建新業務。然而SIB并不是采用面向對象技術構建的，而是面向過程的，它們雖然也能被重復利用和開發，但是由于它們自身的模塊顆粒度過大，代碼的重用率和可擴展性無法滿足現在的業務設計和開發需要，新業務的生成周期比較長^[1]。因此，業務體系結構的發展趨勢之一是引入對象技術，使用面向對象的業務建模取代基于SIB的業務生成方式，這樣開發出來的業務代碼重用性比較高，而且也比較容易維護。

傳統的智能網業務控制高度集中，業務控制邏輯駐留在少數業務控制點(SCP)上，所有業務都必須在SCP的控制下執行，SCP容易成為整個系統的“瓶頸”。而且，SCP和業務交換點(SSP)之間的通信均須通過七號信令網(SS7)，一旦信令網出現故障，用戶將無法使用智能網業務^[2]。因此，業務體系結構的另一個發展趨勢是在網絡中引入分布計算技術，由集中控制轉化為分散控制。對象管理組織(OMG)制訂的公共對象請求代理體系結構(CORBA)規范作為分布對象的一個典型技術，在分布式環境中引入一種分布的、可互操作的對象機制，允許對對象的透明訪問，從而使通信網具有異構網絡環境互通、并發處理、負載平衡、故障恢復以及系統可擴展性等分布式系統服務機制。

傳統網絡業務大多是以垂直的綜合方式開發的。在這種開發方式中，業務的分層結構是和底層連接控制功能纏繞在一起的。當要對這樣的業務性能和可靠性進行優化時，往往相當復雜并且難以擴展和重用。未來網絡，特別是移動網絡運營商面臨的最大問題是如何構建面向終端用戶的、具有開放性和擴展性的業務平臺，如何在各個網絡發展階段平滑地將各種業務快速引入到自己的網絡中。因此，業務體系結構第3個發展趨勢是在現有網絡層和業務層分離的基礎上，進一步開放網絡控制接口，以促進獨立的第3方業務提供商的形成，提供豐富多彩的網絡業務。

下一代軟交換網絡和第3代移動通信網都十分重視業務體系結構的上述發展趨勢，提出了分布式的開放架構。圖1所示為3GPP提出的開放業務體系結構，它是第3代移動網絡用于快速部署業務的開放業務平臺，采用開放、分層的結構模型，實現業務與會話控制分離，以及會話控制與承載分離。OSA著眼于為移動通信用戶提供個性化業務，希望通過將業務部署與底層網絡的分離，使第3方業務提供商有機會參與競爭，有利于多廠商互通和快速地部署新業務。OSA實現方式是向業務提供商提供一種開放、標準、統一的網絡應用編程接口(API)，通過這些API，業務應用程序可以方便地利用承載網絡的業務能力，如呼叫控制能力、用戶信息查詢能力等，而又不必了解承載網絡信令細節，從而形成靈活的業務加載手段。移動運營者可以和其他機構合作，在網絡提供的開放業務平臺上開發出各種各樣的靈活業務，從而滿足移動用戶的更高要求。

2 移動代理技術

代理指信息世界中具有一定程度智能、能夠代表用戶自治地完成特定任務的軟件實體，而移動代理指具有跨地址空間持續運行機制的代理，它能夠在需要的時候自主地從異構網絡的一臺主機遷移到另一臺主機，并與其他代理或資源交互以完成其任務。移動代理技術是分布對象技術和人工智能技術的結合體^[3，4]。

CORBA中的對象是靜止的，并且缺乏足夠的智能，不利于動態多變的分布式環境。CORBA對象不能進行遷移，當我們需要一個CORBA對象服務時，必須建立連接，這將增加網絡流量，在長時間對象交互時尤為如此。因此，單純的CORBA技術在業務提供的靈活性和個性化業務配置方面尚無法滿足通信運營商和移動用戶的需求。而移動代理技術作為支持移動、擁有智能的第3代分布計算技術，可以為網絡添加動態分布性能，更加方便地支持移動性管理和業務控制的動態按需部署，從而進一步提高移動通信網的服務性能^[5]。

移動代理技術改善了傳統的對象技術和分布計算技術，這樣我們就可以利用移動代理的自治性、智能性和移動性，構建能夠靈活提供業務、個性化定制的下一代移動通信系統業務提供體系結構。

由于CORBA在電信界的廣泛應用，因此在現有的CORBA為代表的分布處理環境(DPE)上架構移動代理環境(MAE)，就可以為MAE上的代理傳輸、代理之間以及代理與非代理成分之間交互提供通信支持，這樣可以綜合利用這兩種技術的優勢。

如圖2所示，在下一代移動通信系統的用戶終端、歸屬地網絡、訪問地網絡和業務提供系統中都構建起移動代理環境，從而建立分布代理環境(DAE)后，就可以在全網中部署移動代理了。通過業務提供系統生成的新業務用移動代理的形式部署到網絡中，用戶也可以用移動代理的形式個性化自己的業務，以便按需下載新業務。

3 基于移動代理的下一代移動業務提供體系結構

根據上述思路，適用于移動通信網應用的基于移動代理的業務提供體系結構如圖3所示。

網絡模型各部分的移動代理環境內都運行著一套代理，這些代理按照功能可以分為終端代理(TA)、用戶代理(UA)、提供者代理(PA)、業務代理(SA)、位置管理代理(LMA)、網絡能力代理(NCA)。另外，在歸屬地網絡還有用戶文檔數據庫。

用戶文檔數據庫提供用戶業務文檔，如其所定制業務的業務屬性描述、對每個業務的使用策略。用戶文檔數據還可以部分下載到TA或者UA內，從而在用戶終端、訪問地網絡和歸屬地網絡之間分配，建立起分布式用戶輪廓。

TA位于用戶終端，是用戶與終端的一個接口。用戶通過與駐留在終端上的TA交互，預覽、定制新業務，發起、中止業務。TA描述終端設備的軟硬件環境特征，用戶及UA可以與TA交互以獲取當前終端的能力，這樣在業務定制階段，可以根據終端的具體能力個性化用戶所定制的業務。TA一般都可以有圖形或文本界面，可以與UA通信或者加載某一具體業務的用戶界面代理(UIA)，從而能根據該業務的具體屬性，動態調整對用戶的界面。另外，用戶經常使用并且不需要復雜網絡資源來運行的SA也可以下載并封裝到TA內。

UA代表用戶在網絡側的實體，每一個用戶都有且僅有一個與之對應的UA。當用戶從一個區域漫游到另一個區域時，UA也跟隨用戶遷移到該區域。UA可以部分地存儲用戶輪廓數據，緩存當前終端的能力和設置，還可以保存經常使用的SA，以及一些業務的引用。當用戶通過終端發起一個業務時，業務請求通過TA轉發到UA，UA檢測自身是否含有該業務的SA或者SA的引用，如果找不到，就向本地PA發送業務請求，由PA搜索本地網絡，以定位用戶所需業務。如果在本地網絡還是找不到所需SA，則UA向歸屬地網絡、業務提供系統的PA發起請求，讓它們的PA搜索本地，以找到目標SA。找到該SA后，就可以把該SA的地址寫入UA的引用中，通過遠端執行或者代理下載執行。當用戶從一個網絡漫游到另外一個網絡時，UA需要更新對SA的引用。用戶修改、定制業務后，其UA所包含的SA或者SA引用也可能需要更改。

PA包括訪問地提供者代理(VPA)、歸屬地提供者代理(HPA)、業務提供系統提供者代理(SPPA)。每個區域的PA含本區域所能提供的業務列表和功能描述，并對本地的SA進行管理。同時，每個區域內的PA還能和其他區域的PA進行協商，從而可以實現業務提供系統內的PA將新生成的業務向訪問地網絡、歸屬地網絡進行廣告或發布，以及訪問地網絡內的PA向歸屬地網絡或者業務提供系統進行業務點播，這樣就可以完成新業務在全網的部署以及業務的按需下載。

SA代表所提供的業務，可以被用戶或者其他SA所調用。SA可以是一個完整的業務，也可以是一個業務的組成部分。多個SA根據一定的規則，可以組成一個新業務。SA是由業務提供系統所提供，并且可以通過下載分布到歸屬地網絡和訪問地網絡。而經常使用的SA可以下載并駐留在終端移動代理系統，甚至可以裝載入UA。其業務類型大致有兩種：

(1)一般業務。這些業務的功能和可用性在全網都是相同的。

(2)其他業務。這些業務具有某些特性，或者其功能以及執行方式對于不同的業務提供商或者不同的網絡而言是不同的。

LMA實現用戶移動性管理。LMA提供精確定位用戶的所有信息，通過對用戶標識與UA所在訪問地網絡標識、用戶代理標識之間的映射管理來定位用戶。

NCA描述底層承載網絡，提供在一定服務質量保證下的網絡連接控制和業務交換控制。NCA向UA、PA、SA等上層實體封裝底層網絡具體實現技術，即可以是基于電路交換或者分組交換，并且可以是不同網絡提供商的產品。NCA提供對網絡資源的監視和接入，協商網絡資源以建立連接，向上層實體提示網絡的失敗或者擁塞狀態。

這樣，多種代理密切協作，可以給用戶和網絡運營商、業務提供商提供靈活而又方便的業務提供體系結構，同時移動性管理也更加簡單、方便了。

4 結束語

在利用移動代理技術構建的下一代移動通信網絡的業務提供體系結構中，用戶無論漫游到何種網絡，使用何種終端，都可以在線預覽新業務，定購新業務，修改正在使用的業務，在需要的時候動態下載新業務，甚至用一些基本SA動態組裝新業務。然而，移動代理技術給移動通信帶來新的使能技術的同時，也給安全問題帶來新的挑戰。UA或者SA從一個網絡遷移到另一個網絡后，可能會濫用本地網絡資源，甚至會對本地網絡或者用戶進行惡意攻擊^[6]。因此，只有健全移動代理的安全機制后，才能更好地在該業務體系結構上進行靈活業務控制。□

參考文獻

1 Fang Fang， Mi Zhengkun. Strategy of Evolution Towards Mobile Agent-Based Distributed Intelligent Network. Proc ICII‘2001， 2001: 747—752

2 Chai Yawei， Mi Zhengkun. An Agent-Based Distributed Service Architecture for Next Generation Network. Proc ICT‘2002， 2002: 889—892

3 Hartmann Jens， Song Wei. Agent Technology for Future Mobile Networks. Second Annual UCSD Conference on Wireless Communications in Cooperation with the IEEE Communications Society. San Diego， 1999

4 Hartmann Jens， G*9觟rg Carmelita， Farjami Peyman. Agent Technology for the UMTS VHE Concept. ACM/IEEE MobiCom‘98， Workshop on Wireless Mobile Multimedia. Dallas， 1998

5 André Leichsenring. The Mobile Agent Technology Applied to 3rd Generation Communication Systems. MTM‘99 Workshop. Heidelberg， 1999 Feb 25

6 Uskela Sami， Sivalingam Kengatharam， Ratschunas Kalevi， et al. Service Portability Across Mobile Networks. ACTS Mobile Communications Summit ‘99. Sorrento， 1999 June 8-11

(收稿日期：2002-08-04)

作者簡介

陳金方，南京郵電學院通信工程系碩士研究生。目前參與國家自然科學基金項目“基于移動代理的可編程智能網關鍵技術研究”的研究和開發工作。

柴亞偉，南京郵電學院通信工程系碩士研究生。目前參與國家自然科學基金項目“基于移動代理的可編程智能網關鍵技術研究”的研究和開發工作。

糜正琨，南京郵電學院通信工程系教授，博士生導師。主持多項重要科研項目，目前主要研究興趣為軟交換組網技術、IP網絡QoS和移動代理技術。已出版通信專著7本。