移动数据通信的应用开发平台.ppt

第二十讲 移动数据通信主要应用开发平台,2,主要内容,SIM卡应用工具 无线应用协议,3,SAT和WAP两种应用开发平台的主要差异,4,SIM卡应用工具箱(SAT) 如前所述, 由于无线传输系统更易遭受窃听和盗用等行为的侵犯, 因而GSM系统引入了SIM卡技术, 通过鉴权、加密和临时移动台识别码等措施来保证系统的安全性和保密性。 以SIM卡为基础, 欧洲标准化委员会(ETSI)先是制定了GSM11.11-SIM与ME之间的接口规范, 然后又制定了GSM11.14-SIM应用工具箱规范, 对于SIM与ME之间接口“主动激活”等命令进行了规定, 从而形成了一个完整的增值业务应用开发平台SIM应用工具箱(SAT, SIM Application Toolbox)。,5,. SAT基本概念 SAT以SIM卡为主体, 与移动设备(ME)一起构成了用户的移动终端(移动台)。SAT通过移动设备可以与网络中的某些服务器相互联系, 从而实现对用户的一些个性化服务, 包括呼叫控制, 用户信息的下载等功能。 为了引入SAT业务, 需要在SIM卡和移动设备上增加相应的功能, 这就意味着需要新型的手机和高版本的SIM卡。 而为了使SAT与移动设备之间能够互通信息, 还要特别地定义SIM卡与ME之间的接口协议。该协议应支持“主动激活(Proactive)”功能和传输功能。所谓“主动激活”功能是指SIM卡通过向移动设备发送“主动激活”指令, 要求移动设备进行特定的动作, 以便与用户建立和保持交互的对话, 或与网络进行通信。 移动设备还应通知SIM卡是否成功地执行了接收的指令。,6,SAT向移动设备发送的“主动激活”命令主要包括: 在移动设备上显示SIM卡提供的文本信息; 根据SIM卡指示的优先级建立话音呼叫; 根据SIM的指示建立与特定号码之间的数据呼叫, 采用特定的承载能力和优先级; 依据SIM的地址建立GPRS上下文; 向网络发送短信息, 短信息的文本是由SIM卡向移动设备发送的; 采用合适的音频设施播送信号音; 刷新移动设备内存中的数据, 移动设备完全初始化; 在ME中建立一个事件序列, 以便当事件发生时SIM向移动设备给出指示; 在移动设备中建立附加的菜单内容; 向移动设备请求一些信息, 如位置信息(移动国家码、 移动网络码等); 建立、刷新和询问一些移动设备中的定时器; 显示附加的人机接口信息, 例如显示信息或信号音等。,7,由上可见, “主动激活”功能是为了实现SAT而特别定义的, 而该接口的标准化保证了不同厂家SIM卡与移动设备之间的兼容。 SAT通过与移动设备的互相配合, 可以提供对于通信的控制能力。 这主要是指在用户发出呼叫之后, SAT应用可重新建立通信资源或修改通信资源。SIM卡可进行以下动作: SIM发起和终止用户发起的通信请求; SIM卡允许、闭锁或修改用户发起的通信请求; SIM采用另一个通信请求来替代用户发起的业务请求(如采用补充业务替代呼叫请求等)。 SAT业务环境可以控制通信控制能力的启动与否。,8,为了使SAT通过移动设备能与网络相连, 实现网络与SAT间数据透明地双向交换, 在网络侧还需要有一个提供业务应用信息的服务器。 当然, 该服务器并不一定非要是一个独立的物理实体。一般来讲, 都是利用网络原有的短信息业务中心中的服务器。这样, 网络运营商或业务提供商可以随时在SAT服务器中发送内嵌于短信息中的程序, 以改变移动终端中的SIM信息, 并且终端也可以通过无线方式下载新的服务, 非常地方便和灵活。,9,正是由于SAT与网络服务器的连接, 从而在很大程度上增强了业务的拓展能力。 系统可以通过SAT承载多种业务形式, 包括短信息业务、 非结构化补充数据(USSD)业务、 电路型数据业务、 GPRS业务， 甚至是第三代移动通信提供的业务。 ,10,. SIM卡的定义 SIM(Subscriber Identity Module)意为用户身份识别模块, 即它是一种用户合法身份的证明。 由于SIM卡中有一个永久性的存储器, 既有存储功能, 又有进行计算的功能, 因而也称智能卡。又由于SIM卡中存储着与用户通信费用相关的信息, 因而又称为储值卡。 与这三种名称相对应, SIM卡中存储着认证用户身份所需的所有信息, 并能执行一些与安全保密有关的重要操作, 是用户进网登记的凭证。 SIM卡中还存储着与网络和用户有关的管理数据(包括通信费用), 网络正是根据这些数据来提供个性化的服务和通信管理的。,11,. 硬件结构和分类 SIM卡是带有微处理器的智能芯片卡, 它主要由以下五个模块构成: 中央处理器(CPU)、程序存储器(ROM)、工作存储器(RAM)、数据存储器(EPROM或E2PROM)和串行通信单元。 例如Motorola公司生产的SC21 SIM卡, 其中CPU为68H05, ROM为6144 bit, RAM为128 bit, E2PROM为2902 bit可擦除, 16 bit不可擦除。 SIM卡的五个组成模块都集成在一块集成芯片中, 该芯片有八个触点, 与移动设备相互接通是在SIM卡插入设备中, 接通电源后完成的。 此时, 操作系统和指令设置才开始为SIM提供智能特性。,12,按照与移动设备的结合方式不同, SIM卡可以分为两类: (1) 卡片式SIM卡(俗称大卡)。 这种形式的SIM卡符合有关IC卡的ISO 7816标准, 因此与IC卡很相似。用户只要将这种卡插入GSM终端, 即可接入GSM网络。 (2) 嵌入式SIM卡(俗称小卡)。这种形式的SIM卡大小只有25 mm15 mm, 触点尺寸与卡片式SIM卡相同, 是半永久性地装入到移动设备中的卡, 主要用于手持机中。,13,按照付费方式不同, SIM卡又分为两类: (1) 一次性预付费卡。该卡在制作过程中, 预先被写入一定数量的话费单元, 当话费单元扣减至零或超出有效期时, 此卡不可再使用。 (2) 可增值预付费卡。这种卡在其中的话费单元扣减至零时, 用户可通过指定服务点或电话转账等方式, 向预付费卡中增加话费, 之后此卡可继续使用。 在有效期内, 可多次向预付费卡中加值。 各种SIM卡的外包装都有防水、 耐磨、 抗静电、 接触可靠和精度高等特点。,14,3. SIM卡的功能 1) 用户相关数据和参数的存储功能 SIM卡中存有数据: ISDN、 Ki、 PIN、 PUK(个人身份解钥码)、 TMSI、 LAI、 ICCID以及用户短信息等。 其中ISDN、 Ki、 PIN、 PUK是相对固定的; TMSI和LAI是随着用户移动, 网络随时写入的; ICCID号码是SIM卡号, 它的数据格式定义如下:,15,其中, 898600固定不变; 9代表移动业务接入号的末位; F代表功能位, 暂定为0; SS代表各省编号; YY代表编制ICCID时的年号(取后两位); G代表SIM卡供应商编号; 由各局自行定义; Chk是校验位。 所以, ICCID号码一共有20位。 每个SIM卡的反面, 即不带芯片的那一面上都印有ICCID号码。 其印制方式有两种: 条形码和数字号码, 颜色为黑色。 大卡SIM卡将条形码、 数字号码印在左上方, 条形码在上, 数字号码在下; 小卡SIM卡只印制数字号码, 号码分四行, 每行五位。,16,2) PIN的操作和管理功能 SIM卡本身是通过PIN码来保护的, 因而SIM卡具有PIN码的操作与管理功能。 关于PIN码的构成及其保护功能, 在第2章GSM的安全管理一节中已有详细介绍, 此处不再赘述。 3) 存储保密算法和密钥进行用户身份鉴权及数据加密的功能 用户的SIM卡中存储着有关鉴权和加密的各种算法及密钥, 能够协助网络在必要的时候进行用户身份的识别，功能请求的鉴权以及数据的加密等， 这在本书第2章也已介绍过了。,17,4.SIM卡的处理流程 SIM卡的处理大致要经过以下几个步骤: 购卡SIM卡处理(写卡)数据传送发卡。 在卡的制造过程中, 操作系统已装入芯片的ROM之中。 用户购卡后, 在投入正常使用之前, 必须对卡执行个人化程序处理, 它包括如下几个步骤: 初始化。 (2) 预个人化。 (3) 个人化。,18,无线应用协议(WAP) 1. 背景 Internet和移动通信是近年来发展最快的两种技术。 它们的出现, 极大地影响和改变了人们的生活和工作方式。 但一直以来, 通过移动通信设备接入Internet还只是人们的一个梦想。这是因为, Internet领域中使用的TCP/IP协议是针对有线网引入的, 而在有线网中不用过多考虑带宽问题和时延问题, 计算机也有强大的处理能力和内存。但在移动通信中, 由于频谱资源的有限性及移动通信制式、终端数据格式、 显示模式的多样性, 特别是信道速率的制约性, 使得在移动Internet应用中, 不能再沿用固定Internet网中的一些标准, 而必须研究出新的技术, WAP就是在这样一种背景下产生并发展起来的。WAP的出现, 将大大加快移动通信与Internet结合的步伐。,19,2. 定义 WAP(Wireless Application Protocol)中文译为无线应用协议, 它包含了一套无线网际网络通信的标准协议集, 定义了一整套软硬件的接口, 从而实现了一种移动通信终端连接Internet的标准方式, 提供了一种统一、 开放的技术平台和应用环境。 WAP是一种端到端的通信协议, 主要用来规范无线通信终端设备, 它只要求网络对智能移动终端和WAP代理服务器的支持, 而不需要对现有移动通信网络中的协议做任何的改动。 即WAP对现有网络是透明的, 相关的WAP协议消息将会透明地通过蜂窝通信网络, 而并不要求蜂窝通信网络支持WAP协议。因此, WAP协议具有很强的移植性和适应性, 可在GSM、CDMA、D-AMPS、 PDC(个人数字蜂窝)和CDPD等系统上实现。,20,WAP的简单协议模型,21,3. 通信模型 传统的WWW通信模型采用客户机/服务器(C/S)结构。 客户端的Web浏览器向网络服务器发出服务请求, 服务器用标准的数据模式进行响应。 与传统的WWW通信相类似, WAP也采用客户机/服务器模式。WAP内容和应用采用与WWW类似的模式定义, 内容的传输也采用一套与WWW通信协议类似的标准通信协议。 移动终端的微型浏览器与标准的Web浏览器类似, 负责协调与用户的接口。 但二者之间存在着一个很大的差别: WAP模型的客户机与服务器之间多了一个WAP网关, 即标准的WAP通信模型包括WAP客户机、 WAP网关(WAP代理)和WAP服务器三大组成部分。 WAP标准的通信模型如图所示。,22,WAP通信模型,23,4. 网络结构 图给出了在GSM网络中实现WAP应用的网络结构。 智能移动电话和WAP代理服务器共同支持无线应用协议(WAP)。 目前在网络中运行的网关服务器有UP的HDTP网关服务器和Sendit的ISCA服务器等。智能移动电话使用无线标识语言WML, 通过公用移动网络和WAP代理服务器进行通信。WAP代理服务器不仅支持WML语言, 还能支持HTML语言。因而它可以和远端的Web服务器进行通信。智能移动电话还能直接与支持WML语言的网络增值服务器进行通信。网络增值服务器是指那些能够提供网络增值业务的服务器, 如话音信箱服务器和短信服务器等。 在所示的网络结构中, 网络可以给智能移动电话用户提供Internet浏览和E-mail等功能。 ,24,基于GSM的WAP网络结构,25,5. 特点及缺陷 WAP有两个主要特点: 其一是开放性, 它是一个全球性的规