基于WAP协议实现无线通信

基于WAP协议实现无线通信


1 WAP

1.1 WAP的产生

20世纪90年代以来，有两种技术得到了广泛应用，直接影响了亿万人的生活，大大地改变了人类的生活方式，大大地改变了人类的生活方式，那不是因特网和移动电话。

WAP（Wireless Application Protocol）的提出和发展正是基于在移动中接入因特网的需求。1997年6月，PHONE.COM（以前的Unwired Planet）与Nokia、Ericsson、Motorola合作建立了WAP使用Internet因特网制定统一的应用标准。1997年9月，WAP论坛出版了第一个WAP标准架构，次年5月，WAP1.0版正式推出，紧接着，1.1版也于1999年6月正式发行。

1.2 WAP设计思想

WAP提供了一套开放、统一的技术平台，用户使用移动设备很容易访问和获取，以统一的内容格式表示的国际互联网或企业内部网信息和各种服务。

WAP定义了一套软硬件的接口，实现了这些接口移动设备和网站服务器可以使人们像使用PC机一样地使用移动电话收发电子邮件甚至浏览因特网。实质上，WAP是一种通信协议，它提供了一种应用开发和运行环境，支持当前最流行的嵌入式操作系统PalmOS、EPOC、WindowsCE、FLEXO、JavaOS等。

2 WAP技术介绍

2.1 什么是WAP？

简单地讲，WAP(wireless application protocol，无线应用协议)是一组通信协议，它是针对移动通信设备接入因特网以及其它有待开发的新型电信增值业务而设计的一套规范，也可以这样讲，WAP的完善和发展为电信设备生产商、系统集成商、通信研发机构以及信息服务商提供了开发、生产、推广、无线数据业务及其技术的一个庆用环境。

WAP支持绝大多数无线网络，包括GSM、CDMA、CDPD、PDC、PHS、TDMA、FLLEX、ReFLEX、iDEN、TETEA、DECT、DataTAC和Mobitex。

所有操作系统都支持WAP，其中专门为手持设备设计的有PalmOS、EPOC、Windows、CE、FLEXOS、OS/9及JavaOS。

2.2 WAP的发展

1997年夏天创建的WAP论坛，其初衷是为了建立一个广泛的工业标准，为开发基于移动通信网的应用提供指导。两年来WAP论坛的成员已经发展到了100多家，他们来自电信网络运营商、系统制造商、手机制造商、服务提供商、软件开发商、新闻机构以及其他一些为无线设备提供服务和新业务的公司。

2.3 WAP规范

WAP规范是一种无线应用程序的编程模型和语言，它第一次定义了一个开放的标准结构和一套用来实现无线因特网接入的协议。WAP规范的要素主要包括：WAP编程模型、遵守XML标准的无线标记语言（WML）、用于无线终端的微浏览器规范、轻量级协议栈、无线电话应用（WTA）框架。这个模型在很大程度上利用了现有的WWW编程模型，应用开发人员可以从这种模型中得到许多好处，包括可以继续使用自己熟悉的编程模型、能够利用现有的工具（如Web服务器、XML工具）等。另外，WAP编程模型还针对无线环境的通信特点，对原有的WWW编程模型进行了优化和扩展。WAP规范优化和扩展了现有的因特网标准。WAP论坛针对无线网络环境的应用对TCP/IP、HTTP和XML进行了优化，现在它已经将这些标准提交给了W3C联合会作为下一代的HTML（HTML-NG）和下一代的HTTP（HTTP-NG）。

遵守XML标准的无线标记语言（WML）使得性能严重受限的手持设备能够提供强大的因特网接入功能。WML和WMLScript不要求用户使用常用的PC机键盘或鼠标进行输入，而且它在设计时就考虑到了手机的小屏幕显示问题。与HTML文件不同的是，WML将文件分割成一套容易喧义的用户交互操作单元。每个交互操作单元被称为一个卡，用户通过在一个或多个WML文件产生的各个卡之间来回导航以实现对因特网的接入。针对手机电话通信的特点，WML提供了一套数量更小的标记标签，这使它比HTML适合于在手持设备中使用。使用WAP网关，所有的WML内容都可以通过HTTP1.1请求进行因特网接入，这样，传统的Web服务器、工具和技术都可以继续使用。

2.4 什么是WML和WMLScript

无线标记语言WML（Wireless Markup Language）它是一种与超文本标记语言HTML相似的轻量级的（Lightweight）标记语言。为了能在手持移动终端中使用，该语言经过了优化。WML与HTML相类似，用于编制WAP移动终端收发的互联网信息和用户接口。WML使得设计者可以采用与设备独立的方式定义WAP应用的用户接口。

无线标记语言脚本（WMLScript）是用来对称动设备进行编程的一种脚本语言。WMLScript是JavaScript脚本语言的扩展子集。Java脚本（JavaScript）是一种实际的标准语言，它用于向HTML文档添加动态行为。WMLScript与JavaScript相类似，但两者之间也存有不同之处。如同WML一样，WMLScript是在它为无经设备采用之前就被预先编制的。WML并不包含WMLScript URLs。WML Script可以补充ML的一些限制，如无法对用户输入的有效性进行检查等，这增强WML的浏览和表示功能，对用户的操作给予更加灵活和智能的处理。在某些时候，WMLScript还可以直接在移动终端上处理告警等消息，避免移动终端和远端服务器之间的数据交互，减少了带宽资源的消耗。

2.5 WAP体系结构

我们通过比较WAP结构和WWW结构来对WAP体系结构作说明：

（1）WWW模式

因特网万维网（WWW）体系结构向我们展示了一种非常灵活且功能强大的编程模型。它用标准数据格式的形式来表示应用程序和内容，并通过Web浏览器进行浏览。Web浏览器是一个网络应用程序；也就是说，它向网络服务器发出数据传输请求，网络服务器则采用标准格式编码的数据作为响应。

应用软件以标准数据形式显示，并能通过网络浏览器浏览。网络浏览器是一个网络应用软件，它能向有已命名的数据服务对象的网络服务程序和有标准格式编码数据的网络服务程序发送请求。WWW程序设计模型、WWW标准详细说明了建立一个普通应用环境所需的必要配置，包括：

·标准命名模型——WWW上所有的服务器和内容都是通过互联网标准的信息指定方法合名的；

·URL内容的键入——WWW上有特定的类型，允许网络浏览器在它的基础上进行正确的处理；

·标准内容格式——所有的网络浏览器支持一组标准内容形式。包括超文本链接标示语言（HTML）、Java描述语言、以及其他大量形式；

·标准协议——标准网络协议允许任何网络浏览器连接到任何网络服务器。WWW上最常用的协议HTTP。这种基本构造允许使用者轻易到达第三者应用软件和内容服务，它也允许开发人员轻松为广大客户创建应用软件和内容服务。

WWW协议定义了三类服务器：

*代理服务器：中间程序为了代表其它客户提出请求，即作为服务器又作为客户。代理服务器代表性的存在于不能透过防火墙直接传达的客户和服务器之间。请求经过代理服务器处理或经过合适的翻译传到其他服务器。代理服务器必须执行客户和服务器两者请求；

*网关：为其他服务器担当媒介的中间服务器。与代理服务器不同的是，网关好象被请求资源的起点服务器一样接受请求。而客户却可能意识不到在和网关沟通。

（2）WAP模式、WAP设计模型

WAP编程模型与WWW编程模型类似，这样做可以给应用程序的开发人员带来许多好处，这些好处包括：编程模型是已经熟悉的，体系结构已经被证明是十分有效的，同时可以利用已有的工具（如Web服务器，可扩展标记语言WML等等）作进一步的开发。为了适应无线应用环境的特征，WAP编程模型对WWW编程模型作了优化和扩展。无论在什么地方，WAP技术都尽量使用或采纳已有的技术标准，并以这些标准作为WAP技术的开发起点。

WAP内容和应用由一组的内容格式来指定，这些内容格式是基于大家已经熟悉的WWW内容格式的。WAP内容采用基于WWW通信协议的一组标准通信协议进行传送，在无线终端的微浏览器与标准的Web浏览器很相似。

为实现移动终端与网络服务器之间的通信，WAP定义了一套标准组件，这套标准组件包括：

·标准命名模型：利用WWW来识别起点服务器的工作分析程序的内容，识别装置上的局部命令控制功能

·内容的键入：WAP内容拥有与WWW键入一致的特殊形式，允许WAP用户代理在其形式的基础上进行正确的处理；

·标准内容文本：WAP基于WWW技术，包括了显示涨价幅度、日历信息、电子名片图像和脚本语言；

·标准通信协议：WAP通信协议促进了从移动终端到网络服务器的传送要求。为了形成大规模的市场，WAP内容和协议已经优化。WAP利用代理技术连接WWW和无线领域。

为了能应用在规模庞大的无线手持设备上，WAP内容类型和WAP协议都经过了专门的优化。WAP通过用户代理技术把WWW和无线领域连接起来。WAP代理的典型功能如下：

·协议网关（Protocol gateway）把来自WAP协议栈（包括无线会话协议WSP，无线事务协议WTP，无线传输层安全WTLS和无线数据协议WDP）的请求转化成WWW协议栈（包括超文本传输协议HTTP和TCP/IP）的请求。

·内容编译码器（Content encoders and decoders）把WAP内容转化成紧缩的编码格式，以减少在网络上传输的数据量。

这种基本构造使得移动终端用户可以浏览大量的WAP和应有和程序，并且方便应用程序开发建立运行在数量庞大的移动终端上的服务内容以及应用程序。WAP代理允许把内容和应用程序放置在标准的WWW服务器上，并且还可以使用有效的WWW技术，如：CGI脚本、开发WAP内容和应用程序。

WAP应用至少包括Web服务器、WAP代理和WAP客户端，这种WAP结构可以轻松地支持其他配置。我们可以生成一个含有WAP代理功能的源服务器，这种服务器便于实现端到端的安全解决方案，也适用于要求更好的接入控制或响应保证（如无线电话应用WTA）的应有和。

2.6 WAP通信协议

WAP协议包括以下几层：

（1）无线应用环境WAE（Wireless Application Environment）

无线应用环境是基于WWW和移动电话技术的结合的一种通用应用环境。WAE的基本目的是建立一个可共同操作的环境，该环境允许操作人员和服务供给者用有效的方法创建能达到大量不同无线平台的应用和服务。WAE的一个微浏览器包含下面的功能：

WML（无线标注语言）：普通的标注语言，类似HTML，单为了在手提移动终端中的应用而进行了优化；

·WML脚本：普通脚本语言，类似JAVA脚本语言；

·无线电话技术应用（WTA，WTAI）：一组明确的数据格式，包括图象、电话本记录和日期信息。

（2）无线对话协议WSP（Wireless Session Layer）

无线对话协议向二个对话服务提供了有一致接口的WAP应用层。首先是在WTP办理层上操作的连接导向服务。其次是在安全或非安全包服务上操作的非连接服务（WDP）。无线对话协议当前由与浏览应用相匹配的服务组成（WSP/B）WSP/B提供下列功能：

·在压缩的超空间编码中的HTTP/1功能和语义；

·长久对话状态；

·通过对话移动暂停和恢复；

·可靠和不可靠数据的普通设备；

·协议特性流通。

WSP体系的协议由于需要较长反应时间的低带宽载体网络的应用而进行优化。WSP/B的设计允许WAE代理把WSP/B客户连接到HTTP服务器。

（3）无线事务协议WTP（Wireless Transaction Layer）

无线事务协议（WTP）在数据包服务顶端运行，并提供适合在“瘦”客户（移动网络站）上执行的普通办理导向协议。WTP在安全和非安全数据包网络上有效地操作并提供以下特性：

·三个级别的办理服务；

·不可靠单向请求；

·可靠单向请求；

·可选择的用户间可靠性——WTP用户触发各收到的信息的确认；

·可选择的超频带数据确认；

·PDU串联延迟确认以养活传送信息的数量；

·异步办理。

（4）无线传输层安全性WTLS（Wireless Transport Layer Secutity）

WTLS是基于工业标准传输层安全协议，也就是以前的安全插槽层（SSL）上的一个安全协议。WTLS是为WAP传送协议的使用而设计的，并由于是在低带宽通信信道上使用而进行了优化。WTLS提供下列特性：

·数据完整性——WTLS包含保证数据在终端和应用服务器间稳定准确无误地传送的设备；

·保密性——WTLS提供了保证数据在终端和应用服务器间传输的保密性的设备，任何截取了数据流的中间都不能对基进行识别；

·真实性——WTLS包含建立终端应用服务器真实性的设备；

·拒绝服务保护——WTLS提供能检测和驳回重放和不能顺利进行核对的数据的设备。WTLS多个拒绝服务使其难以完成并以此保护上面的协议。WTLS也可以用于终端间的安全通信，如电子商务卡互换的鉴别。应用能够根据WTLS的安全请求和潜在网络的特征有选择地激活其特性或使其失效（已经在低层服务中提供保密功能的网络中，保密性不能被激活）。

（5）无线数据协议WDP（Wireless Transport Layer）

WAP体系结构中的传输层协议作为无线数据报协议（WDP）被提交。WDP在支持不同网络类型的载体服务数据上运行。作为通用的传输服务，WDP向WAP上层协议提供一致的服务，并在其中一可用的载体服务上进行透明通信。显然WDP协议向上层协议提供普通接口、安全、对话和应用能够独立运行下部无线网络，这是通过使传输层适应下部载体的特性来完成的。在保持传输接口和基本特性一致的情况下，用中间网关可以实现全局工作互用性。

2.7 WAP网络结构

WAP标准规定了无线通信中两个关键元素：端到端的应用协议和一种基于浏览器的应用环境。应用协议是一种分层的通信协议，其一端的功能被植入到每一个具有WAP功能的终端中（比如：WAP手机等），网络则包括有可能执行该应用协议另一端功能的服务器，命名得能够和任一个WAP终端进行通信。一般来说，该种服务器执行的是网关的功能，用来将从WAP终端发送来的信息路由到一个应用服务器中去，同时也将从应用服务器反馈的信息路由到WAP终端中去。从物理上来说，网关可以放置在电信网一侧，也可以放置在计算机网络这一侧，重要的就是通过网关的桥梁作用，将计算机网络和电信网络连接起来。

3 WAP的不足之处

3.1 网络的不足

无线数据网络和有线网络相比，体现出更小心严格的通信环境，由于能量，可能提供的范围和活动性受到一些基本限制，无线数据网络有如下不足：更低的带宽、带高的隐蔽行、较少的联系稳定行、较低的可预测的获得性。此外，随着带宽的增加，手机能量消耗也会增加，这样就使移动通信器件中有限的电池寿命负荷更重。因此，即使无线网络提高施放高带宽的能力，手机可获得的能量也会使数据通过元件的有效性受到影响。一个无线数据协议必须克服这些网络限制，同时又能使用户获得满意的使用经历。

3.2 元件的不足

同样，大众市场化的手机配件和台式机相比，体现出更为严格的运算环境。由于电池寿命和形式方面受到一些基本限制，大众市场化的手持配件有如下不足：不甚强大的CPU（主机）、较小的内存（ROM和RAM）、能量消耗受到严格限制、较小的显示屏、不同的输入设备（例如：电话按键盘、声音输入器等）。由于这些限制，无线手机用户的显示屏规格和无法使用鼠标，要求使用完全不同于台式机的用户接口。

4 未来的WAP

4.1 WAP未来的发展方向

目前感兴趣的领域包括端到端安全性、智能卡接口、面向连接的传输协议、持续存储、计费接口和推送技术。WAP论坛成员可以参与推动WAP规范未来的发展。

4.2 WAP是否适用于多媒体移动服务

WAP论坛中目前感兴趣的方面是向支持多媒体移动服务发展。不过WAP v1.0和v1.1没有专为多媒体做出规定。

4.3 WAP的发展与定位

WAP论坛在两年前开始创建时只有四名创始成员，现在已发展为拥有90多个成员的组织，其中许多成员来自世界上最大的电信、IT和软件公司。这种跨行业、跨洲际的快速、全面的发展的原因是什么？

移动通信、电话、手持计算和因特网横跨许多市场和技术的统一，产生了对启动市场发展的下一阶段通用标准的潜在需求。由于缺少这类标准，许多公司的创新在到达大众市场规模方面遇到了阻碍。WAP论坛一直为这种统一的特殊领域提供催化剂，许多创新机构一直积极地参与WAP论坛的活动。WAP论坛的面向行动的方式和强大的管理能力使它在这一领域迅速发展，引发了雪球效应。

WAP论坛的首要目标是为所有无线网络的小型手持设备培育应用一种兼容的全球因特网的标准。WAP论坛在与其他标准组织合作推动一个共同目标时一直具有预见性。通过与W3C和ETSI建立紧密的关系，避免了可能的标准之争。由于得到NTTDoCoMo、DDI、Panasonic、Mitsubishi和其他日本成员的支持，WAP论坛确保了来自日本方面的支持。由于拥有结构平衡的委员会，它由代表主要地区和技术的电信公司与厂商组成，因此，WAP论坛的包容方式迄今为止在避免标准冲突和无线因特网分裂上取得了成成功。如果出现了浏览器之争的话，将延缓各级水平上对标准的接受。如果应用领域出现分裂的话，内容提供商将不会部署如此多的内容，电信公司必将为支持不兼容的电话而操心，制造商必将以更高的成本为电信公司和最终用户开发冗余技术，并只能满足部分潜在市场的需要。到目前为止，我们通过取得无线行业的广泛一致顺利地避免了分裂。

通过使用移动电话连上互联网不久将成为一种标准，而WAP就是实现这一标准的技术工具。如今，移动电话上网数量的增长速度要比PC更快。这也就意味着不久以后，大多数新的移动电话都将配有WAP浏览器。持有WAP设备的无线用户可得到通过互联网提供的相关服务，网络页面的编制采用HTML格式。届时对许多甚至是绝大多数用户而言，WAP设备将成为其获取这些服务的常用工具。

WAP是一门还很年轻的技术，还在不断发展、不断完善，但它的开放性、相对于终端设备及承载网络的独立性、适用于无线环境的传输机制，使得无线数据业务在大众消费市场的推广成为可能。可以预见，WAP将给广大用户带来更多更方便的服务，它也为各运营商、设备制造商、内容供应商提供了更为广阔的市场和更大的收益。

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