基于移动代理的网络业务体系结构

传统通信网业务体系结构是面向过程的。其业务控制采用集中控制方式，业务的分层结构和底层连接控制功能紧密关联。随着移动网的迅猛发展和个人通信需求的日益高涨，现有通信网络体系结构在用户个人业务的灵活提供和配置、智能化以及网络融合等方面都存在一定问题，传统的业务体系结构已经不能满足进一步发展的需要。

　　下一代网络是可以提供包括话音、数据和多媒体等各种业务的综合开放的网络，其架构应能支持移动和固定网络的融合。任何新的网络结构和技术必须能为用户提供高质量、丰富多彩的业务，网络的发展需要更加灵活方便的业务提供方式。虽然我们正在把面向对象业务建模、分布对象技术和开放业务体系结构(OSA)等新技术逐步引入业务提供领域，但还不能满足未来通信系统对业务提供的灵活性需要。

　　移动代理技术作为第3代分布计算技术，在许多领域都得到了广泛关注。利用移动代理的移动性和智能性，可以构造出系统管理和配置方便、业务提供灵活、移动管理简单的新的网络业务体系结构。

　　1 网络业务体系结构的演进

　　在传统的智能网体系结构中，新业务的设计、开发、生成和部署都是基于业务无关构造块(SIB)模式的。SIB是标准化的可重用的功能块，在创建新业务时只需将所涉及到的SIB按照一定逻辑顺序组合起来，因此创建新业务时，可以在尽可能少地修改软件的前提下快速、灵活地创建新业务。然而SIB并不是采用面向对象技术构建的，而是面向过程的，它们虽然也能被重复利用和开发，但是由于它们自身的模块颗粒度过大，代码的重用率和可扩展性无法满足现在的业务设计和开发需要，新业务的生成周期比较长[1]。因此，业务体系结构的发展趋势之一是引入对象技术，使用面向对象的业务建模取代基于SIB的业务生成方式，这样开发出来的业务代码重用性比较高，而且也比较容易维护。

　　传统的智能网业务控制高度集中，业务控制逻辑驻留在少数业务控制点(SCP)上，所有业务都必须在SCP的控制下执行，SCP容易成为整个系统的“瓶颈”。而且，SCP和业务交换点(SSP)之间的通信均须通过七号信令网(SS7)，一旦信令网出现故障，用户将无法使用智能网业务[2]。因此，业务体系结构的另一个发展趋势是在网络中引入分布计算技术，由集中控制转化为分散控制。对象管理组织(OMG)制订的公共对象请求代理体系结构(CORBA)规范作为分布对象的一个典型技术，在分布式环境中引入一种分布的、可互操作的对象机制，允许对对象的透明访问，从而使通信网具有异构网络环境互通、并发处理、负载平衡、故障恢复以及系统可扩展性等分布式系统服务机制。

　　传统网络业务大多是以垂直的综合方式开发的。在这种开发方式中，业务的分层结构是和底层连接控制功能缠绕在一起的。当要对这样的业务性能和可靠性进行优化时，往往相当复杂并且难以扩展和重用。未来网络，特别是移动网络运营商面临的最大问题是如何构建面向终端用户的、具有开放性和扩展性的业务平台，如何在各个网络发展阶段平滑地将各种业务快速引入到自己的网络中。因此，业务体系结构第3个发展趋势是在现有网络层和业务层分离的基础上，进一步开放网络控制接口，以促进独立的第3方业务提供商的形成，提供丰富多彩的网络业务。

　　下一代软交换网络和第3代移动通信网都十分重视业务体系结构的上述发展趋势，提出了分布式的开放架构。图1所示为3GPP提出的开放业务体系结构，它是第3代移动网络用于快速部署业务的开放业务平台，采用开放、分层的结构模型，实现业务与会话控制分离，以及会话控制与承载分离。OSA着眼于为移动通信用户提供个性化业务，希望通过将业务部署与底层网络的分离，使第3方业务提供商有机会参与竞争，有利于多厂商互通和快速地部署新业务。OSA实现方式是向业务提供商提供一种开放、标准、统一的网络应用编程接口(API)，通过这些API，业务应用程序可以方便地利用承载网络的业务能力，如呼叫控制能力、用户信息查询能力等，而又不必了解承载网络信令细节，从而形成灵活的业务加载手段。移动运营者可以和其他机构合作，在网络提供的开放业务平台上开发出各种各样的灵活业务，从而满足移动用户的更高要求。

图1 开放业务体系结构

　　2 移动代理技术

　　代理指信息世界中具有一定程度智能、能够代表用户自治地完成特定任务的软件实体，而移动代理指具有跨地址空间持续运行机制的代理，它能够在需要的时候自主地从异构网络的一台主机迁移到另一台主机，并与其他代理或资源交互以完成其任务。移动代理技术是分布对象技术和人工智能技术的结合体[3,4]。

　　CORBA中的对象是静止的，并且缺乏足够的智能，不利于动态多变的分布式环境。CORBA对象不能进行迁移，当我们需要一个CORBA对象服务时，必须建立连接，这将增加网络流量，在长时间对象交互时尤为如此。因此，单纯的CORBA技术在业务提供的灵活性和个性化业务配置方面尚无法满足通信运营商和移动用户的需求。而移动代理技术作为支持移动、拥有智能的第3代分布计算技术，可以为网络添加动态分布性能，更加方便地支持移动性管理和业务控制的动态按需部署，从而进一步提高移动通信网的服务性能[5]。

　　移动代理技术改善了传统的对象技术和分布计算技术，这样我们就可以利用移动代理的自治性、智能性和移动性，构建能够灵活提供业务、个性化定制的下一代移动通信系统业务提供体系结构。

　　由于CORBA在电信界的广泛应用，因此在现有的CORBA为代表的分布处理环境(DPE)上架构移动代理环境(MAE)，就可以为MAE上的代理传输、代理之间以及代理与非代理成分之间交互提供通信支持，这样可以综合利用这两种技术的优势。

　　如图2所示，在下一代移动通信系统的用户终端、归属地网络、访问地网络和业务提供系统中都构建起移动代理环境，从而建立分布代理环境(DAE)后，就可以在全网中部署移动代理了。通过业务提供系统生成的新业务用移动代理的形式部署到网络中，用户也可以用移动代理的形式个性化自己的业务，以便按需下载新业务。

图2 下一代移动通信系统中引入移动代理技术

　　3 基于移动代理的下一代移动业务提供体系结构

　　根据上述思路，适用于移动通信网应用的基于移动代理的业务提供体系结构如图3所示。

图3 基于移动代理的下一代移动业务提供体系结构

　　网络模型各部分的移动代理环境内都运行着一套代理，这些代理按照功能可以分为终端代理(TA)、用户代理(UA)、提供者代理(PA)、业务代理(SA)、位置管理代理(LMA)、网络能力代理(NCA)。另外，在归属地网络还有用户文档数据库。

　　用户文档数据库提供用户业务文档，如其所定制业务的业务属性描述、对每个业务的使用策略。用户文档数据还可以部分下载到TA或者UA内，从而在用户终端、访问地网络和归属地网络之间分配，建立起分布式用户轮廓。

　　TA位于用户终端，是用户与终端的一个接口。用户通过与驻留在终端上的TA交互，预览、定制新业务，发起、中止业务。TA描述终端设备的软硬件环境特征，用户及UA可以与TA交互以获取当前终端的能力，这样在业务定制阶段，可以根据终端的具体能力个性化用户所定制的业务。TA一般都可以有图形或文本界面，可以与UA通信或者加载某一具体业务的用户界面代理(UIA)，从而能根据该业务的具体属性，动态调整对用户的界面。另外，用户经常使用并且不需要复杂网络资源来运行的SA也可以下载并封装到TA内。

　　UA代表用户在网络侧的实体，每一个用户都有且仅有一个与之对应的UA。当用户从一个区域漫游到另一个区域时，UA也跟随用户迁移到该区域。UA可以部分地存储用户轮廓数据，缓存当前终端的能力和设置，还可以保存经常使用的SA，以及一些业务的引用。当用户通过终端发起一个业务时，业务请求通过TA转发到UA，UA检测自身是否含有该业务的SA或者SA的引用，如果找不到，就向本地PA发送业务请求，由PA搜索本地网络，以定位用户所需业务。如果在本地网络还是找不到所需SA，则UA向归属地网络、业务提供系统的PA发起请求，让它们的PA搜索本地，以找到目标SA。找到该SA后，就可以把该SA的地址写入UA的引用中，通过远端执行或者代理下载执行。当用户从一个网络漫游到另外一个网络时，UA需要更新对SA的引用。用户修改、定制业务后，其UA所包含的SA或者SA引用也可能需要更改。

　　PA包括访问地提供者代理(VPA)、归属地提供者代理(HPA)、业务提供系统提供者代理(SPPA)。每个区域的PA含本区域所能提供的业务列表和功能描述，并对本地的SA进行管理。同时，每个区域内的PA还能和其他区域的PA进行协商，从而可以实现业务提供系统内的PA将新生成的业务向访问地网络、归属地网络进行广告或发布，以及访问地网络内的PA向归属地网络或者业务提供系统进行业务点播，这样就可以完成新业务在全网的部署以及业务的按需下载。

　　SA代表所提供的业务，可以被用户或者其他SA所调用。SA可以是一个完整的业务，也可以是一个业务的组成部分。多个SA根据一定的规则，可以组成一个新业务。SA是由业务提供系统所提供，并且可以通过下载分布到归属地网络和访问地网络。而经常使用的SA可以下载并驻留在终端移动代理系统，甚至可以装载入UA。其业务类型大致有两种：

　　(1)一般业务。这些业务的功能和可用性在全网都是相同的。

　　(2)其他业务。这些业务具有某些特性，或者其功能以及执行方式对于不同的业务提供商或者不同的网络而言是不同的。

　　LMA实现用户移动性管理。LMA提供精确定位用户的所有信息，通过对用户标识与UA所在访问地网络标识、用户代理标识之间的映射管理来定位用户。

　　NCA描述底层承载网络，提供在一定服务质量保证下的网络连接控制和业务交换控制。NCA向UA、PA、SA等上层实体封装底层网络具体实现技术，即可以是基于电路交换或者分组交换，并且可以是不同网络提供商的产品。NCA提供对网络资源的监视和接入，协商网络资源以建立连接，向上层实体提示网络的失败或者拥塞状态。

　　这样，多种代理密切协作，可以给用户和网络运营商、业务提供商提供灵活而又方便的业务提供体系结构，同时移动性管理也更加简单、方便了。

　　4 结束语

　　在利用移动代理技术构建的下一代移动通信网络的业务提供体系结构中，用户无论漫游到何种网络，使用何种终端，都可以在线预览新业务，定购新业务，修改正在使用的业务，在需要的时候动态下载新业务，甚至用一些基本SA动态组装新业务。然而，移动代理技术给移动通信带来新的使能技术的同时，也给安全问题带来新的挑战。UA或者SA从一个网络迁移到另一个网络后，可能会滥用本地网络资源，甚至会对本地网络或者用户进行恶意攻击[6]。因此，只有健全移动代理的安全机制后，才能更好地在该业务体系结构上进行灵活业务控制。

　　参考文献

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,Gorg 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

[摘要] 文章从灵活提供业务的角度，在分析传统业务体系结构的特点和发展趋势的基础上，介绍了移动代理的技术特征，重点探讨了如何利用移动代理技术构建下一代移动通信网络的业务提供体系结构。

[关键词] 下一代网络；移动代理；移动通信网络；业务体系结构

[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.

[Keywords] NGN; Mobile agent; Mobile communication network; Service architecture