无线Internet的最新标准——无线应用协议（WAP）（张帆）

无线Internet的最新标准——无线应用协议（WAP）（张帆）

［摘要］作为信息产业中增长最快的两大领域，Internet和移动通信如何结合各自的技术
  优势，以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服务，是业界共同关注的问题。由
  全球多家大厂商合作开发的开放标准——无线应用协议（Wireless Application Proto-
  col，WAP），已于1998年推出第一版，代表着两大技术的融合。它定义了一个分层的、
  可伸缩的、可扩展的体系结构，为无线Internet提供全面解决方案。本文从WAP协议的开
  发原则出发，分析其应用模型和协议栈，并探讨WAP在GSM系统中的应用方案及发展前景。
  关键词：无线应用协议（WAP）Internet移动通信

1 引言
    近年来空前发展的Internet和移动通信，已经作为迈向信息社会的两个重要标志，分
别支持对大量信息资源的有效访问和可以随处漫游的个人通信，将深刻地影响未来信息高
速公路的发展。如何结合各自的技术优势，不受信息源的限制和用户访问对位置的限制，
以统一的标准向用户提供无处不在的信息网络服务，成为网络界和电信业界共同关注的一
个焦点问题。
    为此，一些参与手机制造的厂商从不同的角度出发，曾相继提出实现移动Internet访
问的各种思路。1997年全球90多家大厂商合作成立了专门的论坛（WAP Forum），共同开发
无线应用协议（WAP）。其第一版于1998年推出，已得到共拥有1 亿多用户的各网络运营者
的支持。WAP旨在通过定义一个开放的全球无线应用框架和网络协议标准，将Internet和高
级数据业务以智能信息传送的方式引入数字移动电话、寻呼机、PDA（个人数字助理）等无
线终端，并实现兼容和互操作。本文根据WAP协议的总体开发原则和技术思路，研究WAP的
应用模型，在此基础上分析WAP协议栈的结构及各层提供的服务，探讨WAP在GSM移动通信系
统中的应用，并展望其发展前景。
2 WAP的开发原则
    WAP协议开发遵循的原则是，基于Internet中广泛应用的标准（如 HTTP、TCP／IP、S-
SL、XML等），提供一个对空中接口和无线设备独立的无线Internet全面解决方案，同时支
持未来的开放标准。其中，独立于空中接口是指WAP应用（如对话音、传真和E－mail的统一
消息处理等）能够运行于各种无线承载网络之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS（通用分组无
线系统）、CDPD（蜂窝数字分组数据网）、CSD（电路交换式数据网）、SMS（短消息服务）、
USSD等，而不必考虑它们之间的差异，从而最大程度地兼容现有的及未来的移动通信系统；
独立于无线设备是指WAP应用能够运行于从手机到功能强大的PDA等多种无线设备之上，各厂
商按照WAP而生产的不同设备，应具有一致的用户操作方式。
    将无线Internet与传统的Internet比较，可以发现两者在市场、网络和设备这三个方面
上存在着根本的差异， WAP对此采取了相应的解决途径，如表1 所示。
    由表1的分析可见，WAP协议应实现以下主要目标：
    互操作能力——由不同厂商生产的移动终端能够在移动网络中互通；
    可伸缩性——能够根据用户需求对移动网络的服务进行定制；
    高效率——提供适于网络特点的服务质量（QOS）保证；
    可靠性——提供一致的和可靠的服务应用平台；
    安全性——即使在不具有保护能力的移动网络和设备上，仍能通过WAP提供服务并
              保持用户数据的完整性。
3  WAP应用模型
3.1  基本结构
    WWW采用客户机／服务器结构，提供了一个十分灵活而强大的应用模型（又称为编程模
型），并可以使用大量的应用开发工具。WAP在尽量利用这一成熟技术的基础上，按照无线
环境的特点而定制应用模型，包括优化和扩充，如图1 所示。
    其中，为实现从移动终端到网络服务器之间的通信，WAP定义了一系列标准组元，包括：
   （l）标准的命名模型：使用WWW的标准URL来标识在原始服务器上的WAP内容，并用WWW
标准的URI来标识在一个设备上的本地资源，如呼叫控制功能；
   （2）具有类型定义的内容：对每个WAP内容，都定义了一个与WWW一致的特定类型，这
使得WAP用户代理能够依据其类型而正确处理，其中 WAP用户代理是解释 WML、WMLScript、
WTAI等资源的软件，如文本浏览器、语音例览器和搜索引擎；
   （3）标准的内容格式：WAP内容格式按照WWW的定义，并可以包含显示、标记、日历信
息、电子商务卡片对象、图像和脚本语言；
   （4）标准的通信协议：WAP通信协议将来自移动终端的创览器的请求传送至Web服务器。
    可见，WAP内容和应用都使用WWW的一系列流行的内容格式，WAP内容的传送也通过WWW
的一系列标准通信协议，包括推（push）信息方式。
3.2 代理机制
    WAP的体系结构支持代理机制和CGI脚本等开发技术，保证移动终端能够浏览十分广泛
的WAP内容和应用。WAP代理完成协议网关和内容编／解码器两项功能，其中协议网关将W-
AP协议栈（WAP、WTP、WTS、WDP）的请求，翻译为WWW协议栈（HTTP和TCP／IP），内容编
／解码器则在WAP内容的普通格式与紧缩二进制格式之间转换，以减少传送数据量。
    图2是一个WAP代理的典型应用实例，无线网络中的WAP客户机与两个服务器建立通信。
WAP代理将WAP请求翻译为WWW请求，从而允许WAP客户向Web服务器发送请求。在相反方向上，
WAP代理还对来自Web服务器的响应进行编码，变成客户机所能理解的紧缩二进制格式。如
果Web服务器能够提供WAP内容（如 WML），WAP代理将直接向Web服务器执行检索。但是，
如果Web服务器提供WWW内容（如 HTML），WAP代理还需通过一个HTML过滤器来将WWW内容翻
译为 WAP内容。图中 WTA（TelePhony）服务器用于提供到无线网络的WAP接入方式，它作
为原始服务器或网关服务器，对来自WAP客户的请求直接作出响应。
4 WAP协议栈
    如图3所示，WAP定义了一个分层的体系结构，为移动通信设备上的应用开发提供了一
个可伸缩的和可扩充的环境。此外，在WAP标准之外的业务和应用，可以直接使用会晤层。
事务层、安全层和传送层所提供的服务，从而支持了在WAP中尚未标准化的电子邮件、日历、
电话号码簿、记事本、电子商务等应用和服务。下面具体分析各协议层次所提供的服务。
    无线应用环境（WAE）是结合 WWW技术和移动电话技术，为网络运营者和服务提供商提
供一个通用的应用平台，可以迅速方便地生成新的业务，并支持各种应用和服务之间的互
操作。在WAE中包含一个微浏览器，它支持WML（无线标记语言，为Java的一个扩展的子集）、
WMLScriPt（WML脚本语言，为JavaScript语言的一个扩展的子集）、WTA（电话业务）。W-
TAI（WTA的编程接口）、内容格式等特性。
    无线会晤协议（WSP）提供两类服务：面向连接的服务（工作于WTP之上）和无连接的
服务（工作于WDP之上），还特别针对窄带和长时延的承载网络进行了优化。目前在WSP协
议系列中，WSP／B（Browse）通过提供以下功能来支持浏览型的应用：
   （1）在空中接口的压缩编码下的HTTP／1.1 的功能和语义；
   （2）生存期长的会晤；
   （3）会晤挂起、恢复和迁移；
   （4）支持对数据的推操作，其中包括可靠的数据或不可靠的数据；
   （5）对协议特征的协商。
    无线事务协议（WTP）可工作于WTLS或WDP之上，提供面向事务的服务。其实现简单，
适于如手机那样的“瘦”客户机。
    无线传送链路安全（WTLS）基于TLS（传送链路安全）协议，实现对移动终端与应用服
务器的鉴权，保证在移动终端与应用服务器之间传送数据的完整性和保密性，并提供对拒
绝服务的保护，可用于支持电子商务中的鉴权等应用。
    无线数据报协议（WDP）作为WAP的通用传送层，在不同的承载网络实现透明传送，对
上层提供一致的服务。由于短消息服务、交换式数据服务和分组数据服务等各种承载网络
提供不同的服务质量，包括带宽、吞吐量、误码率、时延等参数，WDP能够补偿这些差异的
影响，并通过协议优化而提高服务质量。
5  WAP在GSM中的应用
    目前网络运营者开始向用户提供各种高级数据业务，如在GSM等移动通信系统中用短消
息服务平台开展Internet信息搜索和电子邮件服务。当前，GSM正在向HSCSD（高速电路交
换数据）、GPRS（通用分组无线系统）的目标迈进，数据速率不断提高，时延减小。如果
采用WAP技术，将形成一个统一的消息处理平台，实现电信服务和Internet信息服务的集成，
如图4所示。这里，WAP的应用不仅有利于提供未来的移动多媒体邮件、移动可视电话等业
务，还有利于扩展电信服务的标准特性，并提供用户定制的人机界面。例如可以为呼叫转
移功能设计一个用户界面，提示用户选择接通来话、转移至另一人或转移至一个语音信箱。
    其中，WAP在IP承载网络的支持下，除了对于有连接的协议采用无线TCP（正在与I－E-
TF合作开发）外，一般尽量使用UDP／IP协议，并向高层的协议提供套接字（Socket）接口。
WAP甚至还可以工作于IP不能运行的SMS、USSD等承载网络上。
    在GSM-MS（短消息服务）中应用WAP协议的一种方案，如图5所示。其中．最古边的协
议栈表示一个运行于整个WAP协议栈之上的WAP用户代理应用，由运行于SMS承载网上的移动
网提供；中间的协议栈表示仅需要数据报服务的应用，由SMSC（短消息服务中心）提供并
完成协议转换；最右边的协议栈由WAP代理服务器提供。
6  发展前景
    WAP作为一个全球开放的工业标准的推出，代表了Internet和移动通信两大技术融合的
发展方向。在众多大厂商积极研究开发的基础上，WAP论坛正在与IETF等组织合作，将在未
来的版本中实现一系列新的目标，如将SIM卡和智能卡等技术与WAP的集成、可下载的应用、
对多播数据的支持、在宽带承载网络下对多媒体数据流的支持等。可以预计，随着下一代
Internet的推进，同时第三代移动通信系统IMT－2000即将商用，WAP标准将进一步发展和
完善，得到全球市场更广泛的支持，把人类带入无线Internet的21世纪。