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无线Internet的最新标准——无线应用协议(WAP)(张帆)

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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。

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