??? 摘??要： 描述了4G" title="4G">4G環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進入另一個無線網，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系統的特色表現在它的性能，而其主要性能是從3G系統繼承而來的，并且具有比3G更高的數據速率。在4G環境中，可以實現無處不在的移動性、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展。4G系統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境中支持新的網絡服務。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境，這就意味著可以使其性能個性化以滿足不同領域和環境的需要。為了解決上述問題，中間件在需要的時候動態地將其引入到執行環境中去。
1.3 支持快速開發移動服務
??? 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絡傳遞給用戶成為現實。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絡之間的移動、QoS、安全、上下文感知等問題。所以，研究、開發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 動態服務的提供
??? 移動設備在異構、集成的網絡中移動要求動態地提供新的服務。因為在這個新的環境中上下文（Context）是不斷變化的（如網絡、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的行為，必須在這樣的系統中提供動態的服務。動態服務的提供意味著服務可以按照指令非常容易地創建、修改、更新和移動。這就要求系統的組件可以動態地部署和配置，以適應應用的需要。
1.5 上下文感知
??? 4G網絡的動態特性要求4G中間件及其服務能夠意識到環境的變化，并對環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開放標準之上開發的4G中間件提供了一個在4G環境中對新移動服務的快速開發、支持和管理的互操作構架。

??? (1)服務執行環境
??? 4G中間件完全由Java編寫，運行在一個輕量級的OSGi環境中。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構架用作服務執行環境。由于OSGi規范是基于Java的，因此它可以在不同類型的硬件設備和操作系統上實現。
??? (2)服務協作支持
??? OSGi環境允許服務部署（deployment），為其他服務提供功能性支持。應用中可以動態地發現這些服務，并使它們的行為能夠適應環境配置和其他已有的服務。OSGi環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)支持多重服務發現協議
??? OSGi在動態服務操作環境中支持多重服務發現協議（例如Jini，UPnP）。
??? (4)安全性
??? 系統根據不同安全級別的要求，實行對下載服務的數字信號和校驗對象/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的jar文件，因此jar的manifest文件用作部署描述。它包含元數據,例如提供或請求服務的描述、綁定的激活類（執行的主要切入點）。綁定jar文件既可以從本地文件系統安裝又可以網絡安裝。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調和輔助服務組件調度執行的組件，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現、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業務的根本性能并適合4G業務的發展需求：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。
??? 平臺啟動器確保現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、網絡、服務等）、執行策略、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絡管理和網絡安全是非常重要的。AAA服務對未來網絡中的管理域和用戶之間、不同的服務提供商之間信賴聯盟的建立是非常重要的。RADIUS協議是廣泛使用的有關網絡接入的AAA協議，RADIUS服務符合RFC 2865中定義的標準。Diameter協議繼承于RADIUS協議，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和這兩個協議將在未來的4G系統中并存。
??? (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絡API的應用層，這樣應用就可以詢問關于可用網絡的信息并選擇一個最適合的網絡進行連接。此外，應用還可以立即得到有關網絡改變的通告。例如，能夠指示當前使用的網絡已經斷開或者鏈接從LAN交換到了UMTS等網絡事件。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絡參數。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。優先級概況將被最優化的網絡選擇組件評價，確?？偸歉鶕脩纛A設的優先級文檔選擇最優的連接。
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（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
公用交換電話網絡（PSTN）和IP網絡通過SIP^[2]和多媒體網關進行整合。為簡化基于移動多媒體服務的SIP的開發，實現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環境中使用的可互操作的初步構架。有關4G中間件開發、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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