??? 摘??要： 描述了4G" title="4G">4G環(huán)境下支持移動多媒體應用的中間件(4G中間件）的需求、基于開放標準" title="開放標準">開放標準OSGi技術的4G中間件體系結構,；闡述了4G中間件提供的主要服務。
??? 關鍵詞： 移動多媒體應用? 中間件? OSGi? 上下文感知
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??? 各種無線網(wǎng)絡,，如GSM（Global System for Mobile Communication）,、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)、WiMAX（IEEE 802.16）,、UWB（Ultra-Wideband）和Flash OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的普及,，使移動設備在異構網(wǎng)絡中的漫游成為移動應用的主要特征。移動用戶從一個無線網(wǎng)進入另一個無線網(wǎng),，對于自己的多媒體服務" title="多媒體服務">多媒體服務,，有最經濟、最個性化的多種選擇,。然而,，異構無線的無縫漫游和無縫服務是一個復雜的課題，因為不同的接入網(wǎng)絡可能有不同的移動性,、QoS要求和安全性支持,。對于多媒體服務供應商，他們希望將精力集中在現(xiàn)實應用上去，要求一個4G的移動服務" title="移動服務">移動服務中間件為其提供無縫,、高質,、安全的多媒體服務接口。
1 4G中間件的需求
1.1 先進的4G性能整合
??? 4G系統(tǒng)的特色表現(xiàn)在它的性能,，而其主要性能是從3G系統(tǒng)繼承而來的,，并且具有比3G更高的數(shù)據(jù)速率。在4G環(huán)境中,，可以實現(xiàn)無處不在的移動性,、QoS支持、保密和欺詐保護,、架構管理,、上下文感知等服務性能。移動服務中間件作為一個網(wǎng)絡整合層,，處于4G傳送層和應用層之間（如圖1所示）,，負責整合潛在的系統(tǒng)性能并且以一個更抽象而易于使用的形式將它們交付應用層。
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1.2 自適應
??? 商務活動和消費需求促進了無線技術的發(fā)展,。4G系統(tǒng)可以通過整合新的無線接入技術而得到擴展。相應地,，移動服務中間件也可以在新的環(huán)境中支持新的網(wǎng)絡服務,。例如，由于移動設備資源（CPU,、內存等）的限制,，希望保留盡可能輕便的客戶端服務環(huán)境，這就意味著可以使其性能個性化以滿足不同領域和環(huán)境的需要,。為了解決上述問題,，中間件在需要的時候動態(tài)地將其引入到執(zhí)行環(huán)境中去。
1.3 支持快速開發(fā)移動服務
??? 由于4G具有良好的性能,，這將使大量的媒體內容通過無線網(wǎng)絡傳遞給用戶成為現(xiàn)實,。但是，VoIP(Voice over Internet Protocol),、視頻電話,、視頻流和移動電視等新的不同移動多媒體服務都面臨著異構網(wǎng)絡之間的移動、QoS,、安全,、上下文感知等問題。所以,，研究,、開發(fā)4G中間件是不同移動多媒體服務面臨的共同任務。4G中間件將快速、有效地支持建立起這些新的服務,。
1.4 動態(tài)服務的提供
??? 移動設備在異構,、集成的網(wǎng)絡中移動要求動態(tài)地提供新的服務。因為在這個新的環(huán)境中上下文（Context）是不斷變化的（如網(wǎng)絡,、傳輸質量級別,、定位等），因此服務不能像通常那樣是一個靜態(tài)的行為,，必須在這樣的系統(tǒng)中提供動態(tài)的服務,。動態(tài)服務的提供意味著服務可以按照指令非常容易地創(chuàng)建、修改,、更新和移動,。這就要求系統(tǒng)的組件可以動態(tài)地部署和配置，以適應應用的需要,。
1.5 上下文感知
??? 4G網(wǎng)絡的動態(tài)特性要求4G中間件及其服務能夠意識到環(huán)境的變化,，并對環(huán)境的變化有自適應的能力。因此,，上下文感知（Context Awareness）不僅對下一代移動服務,，而且對4G中間件平臺的發(fā)展都是一個關鍵的因素。上下文服務構架被整合到4G中間件這一層中去,，它的作用是在多重應用域中收集,、分析和散布不同種類的上下文信息。
2 4G中間件的體系結構
??? 圖2是4G中間件的體系結構,，它由基于OSGi(Open Service Gateway Initiative)的服務管理構架（Service Management Framework）,、平臺服務、服務引擎（Service Enablers）和4G中間件應用編程接口四部分組成,。
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2.1 基于OSGi的服務管理構架
??? OSGi定義了一個非常輕量級的傳送和執(zhí)行面向應用的服務構架,。管理功能包括安裝、激活,、撤消和更新服務[1],。在OSGi開放標準之上開發(fā)的4G中間件提供了一個在4G環(huán)境中對新移動服務的快速開發(fā)、支持和管理的互操作構架,。
??? (1)服務執(zhí)行環(huán)境
??? 4G中間件完全由Java編寫,，運行在一個輕量級的OSGi環(huán)境中。因為OSGi是一個開放標準的面向服務的平臺,，并且就像松耦合服務組合機制一樣支持靈活的服務生命期管理,。因此，也可以將OSGi構架用作服務執(zhí)行環(huán)境,。由于OSGi規(guī)范是基于Java的,，因此它可以在不同類型的硬件設備和操作系統(tǒng)上實現(xiàn),。
??? (2)服務協(xié)作支持
??? OSGi環(huán)境允許服務部署（deployment），為其他服務提供功能性支持,。應用中可以動態(tài)地發(fā)現(xiàn)這些服務,，并使它們的行為能夠適應環(huán)境配置和其他已有的服務。OSGi環(huán)境能夠在一個單一的服務平臺上支持不同的服務提供商的多種應用,。
??? (3)支持多重服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議
??? OSGi在動態(tài)服務操作環(huán)境中支持多重服務發(fā)現(xiàn)協(xié)議（例如Jini,，UPnP）。
??? (4)安全性
??? 系統(tǒng)根據(jù)不同安全級別的要求,，實行對下載服務的數(shù)字信號和校驗對象/包的接入控制,。
??? (5)服務部署
??? 綁定" title="綁定">綁定是一種組件，它包含一系列如Java的類文件,、第三方庫,、配置信息、圖形圖像等資源的部署單元和部署描述符,。由于這些綁定是常規(guī)的jar文件,，因此jar的manifest文件用作部署描述。它包含元數(shù)據(jù),例如提供或請求服務的描述,、綁定的激活類（執(zhí)行的主要切入點）,。綁定jar文件既可以從本地文件系統(tǒng)安裝又可以網(wǎng)絡安裝。因此,，在OSGi構架中,，服務的部署是非常簡單的，可以下載jar文件及觸發(fā)相關的綁定,。該構架為每一個綁定提供了生命周期管理。
2.2 平臺服務
??? 平臺服務是一套在服務平臺上協(xié)調和輔助服務組件調度執(zhí)行的組件,，同時為它們提供基礎服務,。平臺服務未必直接暴露于應用，但所提供的服務功能可以在服務實施時被直接調用,。管理服務組件包括服務使能,、有效綁定、通用類型和包含常用的比如Java媒體框架或SIP(Session Initiation Protocol)棧等第三方類庫的庫綁定,。平臺服務支持的功能是服務發(fā)現(xiàn),、下載、安裝和生命周期管理等,。此外,，平臺服務還可以為不同的事件注冊用戶。這些事件可以是在網(wǎng)絡切換期間來自移動管理服務的通知,，也可以是指示一個應用綁定安裝的注冊事件,，或者是一個新的服務注冊。平臺服務還負責使用戶通過用戶接口綁定進行互操作。
2.3 服務引擎
??? 服務引擎為應用層提供增值功能,，它們反映了4G業(yè)務的根本性能并適合4G業(yè)務的發(fā)展需求：認證,授權和計費(AAA服務),；多媒體會話管理；無縫移動性管理,；上下文信息管理,；服務質量（QoS）和自適應性。
??? 平臺啟動器確?，F(xiàn)有的使能綁定按正確的順序啟動,。一旦這些綁定啟動，它們基本上就可以停止運行了,。
??? (1)AAA服務
??? AAA(認證,、授權和計費)服務引用了一個負責智能控制接入資源（計算機、網(wǎng)絡,、服務等）,、執(zhí)行策略、審核使用和提供計費服務的框架,。這些合并的過程對有效的網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡安全是非常重要的,。AAA服務對未來網(wǎng)絡中的管理域和用戶之間、不同的服務提供商之間信賴聯(lián)盟的建立是非常重要的,。RADIUS協(xié)議是廣泛使用的有關網(wǎng)絡接入的AAA協(xié)議,，RADIUS服務符合RFC 2865中定義的標準。Diameter協(xié)議繼承于RADIUS協(xié)議,，用于滿足即將到來的需求,。Diameter服務器可以通過開放源代碼實施，開放的Diameter和這兩個協(xié)議將在未來的4G系統(tǒng)中并存,。
??? (2)移動性管理
??? 移動性管理整合了基本的移動性解決方案,，并提供具有相兼容網(wǎng)絡API的應用層，這樣應用就可以詢問關于可用網(wǎng)絡的信息并選擇一個最適合的網(wǎng)絡進行連接,。此外,，應用還可以立即得到有關網(wǎng)絡改變的通告。例如,，能夠指示當前使用的網(wǎng)絡已經斷開或者鏈接從LAN交換到了UMTS等網(wǎng)絡事件,。這些事件是在自適應應用開始自適應過程時所必須了解的。
??? 移動性管理允許終端用戶定義優(yōu)先級文檔,，以便允許他們從用戶和應用的角度來描述他們的網(wǎng)絡參數(shù),。例如成本、提供商,、接入技術和帶寬,。每一個用戶都可以定義多種優(yōu)先級文檔以適應不同的情況,，比如在家、在辦公室,、在機場等,。優(yōu)先級概況將被最優(yōu)化的網(wǎng)絡選擇組件評價，確?？偸歉鶕?jù)用戶預設的優(yōu)先級文檔選擇最優(yōu)的連接,。
移動IP的本地代理是一個基本的移動管理構架。當前有兩個移動解決方案整合到移動管理模塊中,。這兩個移動解決方案一個是叫做Secgo移動IP(www.secgo.com)的商用的移動IPv4,，另一個是無縫移動性管理系統(tǒng)（SMMS）的IPv6移動性解決方案。雖然這兩個解決方案提供了不同的整合API,，但是對于運行在移動性管理綁定之上的僅與4G中間件相關的API的應用是非常重要的,，并且底層移動性的具體管理方案對應用來說是透明的。
??? (3)多媒體會話管理
公用交換電話網(wǎng)絡（PSTN）和IP網(wǎng)絡通過SIP[2]和多媒體網(wǎng)關進行整合,。為簡化基于移動多媒體服務的SIP的開發(fā),，實現(xiàn)了一個多媒體會話控制（MSC）API[3]。使用MSC API可以管理多媒體會話的生命周期,，包括會話的建立,、拆除、修改等,。媒體會話可以是音頻,、視頻、文字聊天,、文件共享,、多方會議、網(wǎng)絡游戲或它們的任意組合,。
??? 本文描述了4G中間件的要求,、功能和構架。提出了使用開放標準的OSGi技術,，4G中間件技術為有效地建立、提供和管理新的移動多媒體服務提供了一個在即將到來的4G環(huán)境中使用的可互操作的初步構架,。有關4G中間件開發(fā),、件性能評估、測試以及如何滿足應用需求將在今后工作中進一步研究,。
參考文獻
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[4] Open diameter. http://www.opendiameter.org/,October?2005.
[5]?OSGi mobile service platform. Intermediate Draft,?http://www.osgi.org.