分析與設(shè)計(jì)WAP的推送技術(shù)
無線應(yīng)用協(xié)議作為一個(gè)開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，代表了移動通信和Internet兩大技術(shù)融合的發(fā)展方向。許多新的技術(shù)正逐漸融入該體系當(dāng)中。本文著重分析了WAP1.2規(guī)范中提出的推送技術(shù)(PUSH)，并初步探討了其應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)構(gòu)想。
1.簡介
自從1998年推出無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)后，該協(xié)議得到了包括Nokia、Motorola、Ericssion等多家大公司在內(nèi)的業(yè)界的廣泛支持。各公司除盡快的推出自己的產(chǎn)品，以期占有市場外，還在不遺余力的進(jìn)行著協(xié)議的擴(kuò)充和新應(yīng)用的開發(fā)工作。推送(PUSH)，這項(xiàng)在Internet中曾一度引起過轟動的技術(shù)，在同移動通信相結(jié)合后，再次被認(rèn)為有著良好的應(yīng)用前景。
所謂推送技術(shù)是一種基于客戶服務(wù)器機(jī)制，由服務(wù)器主動的將信息發(fā)往客戶端的技術(shù)，其傳送的信息通常是用戶所事先預(yù)定的。同傳統(tǒng)的拉技術(shù)(PULL)相比，兩者最為主要的區(qū)別在于前者的是由服務(wù)器主動發(fā)送信息，而后者則是由客戶機(jī)主動請求信息。
2.推送技術(shù)與移動通信的結(jié)合
推送技術(shù)的本質(zhì)在于讓信息去主動的尋找用戶，因此其優(yōu)勢在于信息的主動性和及時(shí)性，通過使用該技術(shù)，可以盡快的將信息推送到用戶面前；其弱勢在于信息的準(zhǔn)確性較差，由于簡單的篩選機(jī)制取代了人工的選擇，必然會使推送信息和用戶的需求間存在一定的差異。
推送技術(shù)在Internet中沒能取得巨大的成功，原因是多方面的。在固定網(wǎng)中，計(jì)算機(jī)等固定設(shè)備為用戶提供了足夠的資源和能力去查找信息，所以人們通常將它作為一個(gè)瀏覽信息的窗口，而不是被動的信息接收者，用戶對于信息準(zhǔn)確性的要求也遠(yuǎn)勝于對其及時(shí)性的要求，因此很難期望推送技術(shù)在Internet中的成功。
在移動網(wǎng)中，由于存在著網(wǎng)絡(luò)帶寬，移動設(shè)備能力及高昂的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等諸多的限制，使得用戶無法象在固定網(wǎng)中一樣方便的查找信息，這就需要將重要的信息主動及時(shí)的推送到用戶的移動設(shè)備中。移動通信的優(yōu)點(diǎn)是可以及時(shí)方便的發(fā)送和接收信息，由于公共通信接入點(diǎn)的普及，使得發(fā)送信息的優(yōu)勢不再明顯，而及時(shí)的接收信息仍然是移動設(shè)備所獨(dú)具的優(yōu)勢。移動的話音業(yè)務(wù)是將語音信息推送到用戶，而WAP中的推送技術(shù)則是要將包括文字、聲音、圖像等在內(nèi)的數(shù)字信息推送給用戶。所以，揚(yáng)長避短正是推送技術(shù)同移動通信結(jié)合的合理性所在。
將推送技術(shù)應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域可以帶來許多電信增值業(yè)務(wù)。這包括移動中收發(fā)電子郵件，隨時(shí)獲得股價(jià)的漲跌信息，天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)的新聞報(bào)道，位置相關(guān)服務(wù)等。所有這些服務(wù)的共同特點(diǎn)在于用戶對信息的及時(shí)性的要求比較高，用戶希望能夠通過手機(jī)，PDA等移動設(shè)備隨時(shí)隨地的的到該種服務(wù)。
3.WAP中的推送技術(shù)
無線應(yīng)用協(xié)議在1.2版本的規(guī)范中定義了推送技術(shù)，提出了一套完整的從服務(wù)器到客戶端的協(xié)議規(guī)范，其體系結(jié)構(gòu)圖如圖一所示。
圖一、WAP推送技術(shù)體系結(jié)構(gòu)圖
推送框架主要包括推送發(fā)起者(PI)、推送代理網(wǎng)關(guān)(PPG)和推送客戶(PC)三個(gè)功能部份。PI位于Internet中，通過推送訪問協(xié)議(PAP)同PPG通信，PPG是Internet網(wǎng)和移動網(wǎng)之間的訪問接入點(diǎn)，通過推送空間傳輸協(xié)議(P-OTA)完成從PPG到推送客戶的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。基本的工作過程如下：當(dāng)有消息要推送到客戶時(shí)，PI首先根據(jù)消息的內(nèi)容和性質(zhì)構(gòu)造推送消息，通過PAP協(xié)議向PPG發(fā)出推送請求，PPG收到請求后進(jìn)行一些必要的處理工作(包括壓縮、協(xié)議轉(zhuǎn)換、安全認(rèn)證等)，然后通過P-OTA協(xié)議將推送內(nèi)容傳送給客戶端�？蛻舳耸盏酵扑拖⒑螅鶕�(jù)消息內(nèi)容和服務(wù)類型同用戶進(jìn)行交互。WAP的推送協(xié)議中針對不同的用戶需求定義了服務(wù)指示和服務(wù)加載兩種服務(wù)，可根據(jù)推送消息的性質(zhì)選擇使用。
從實(shí)現(xiàn)的角度看，一般PI是運(yùn)行于Internet端的一立的服務(wù)器，負(fù)責(zé)收集推送信息和發(fā)起推送請求。由于PPG和客戶端間的通信是由運(yùn)行于WSP之上的P-OTA協(xié)議完成，所以PPG通常是和WAP網(wǎng)關(guān)集成在一起。在客戶端，為了能夠隨時(shí)收到來自PPG的推送消息，必須在后臺始終運(yùn)行一個(gè)推送消息監(jiān)聽程序。另外，由于面向連接的推送請求需要在客戶端和服務(wù)器端有激活的WSP會話，而WSP連接的建立無法由服務(wù)器端發(fā)起，所以在客戶端中引入了會話初始化程序，以監(jiān)聽來自服務(wù)器的會話建立請求，建立并激活WSP會話。
下面分別介紹推送技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵組成部份：
�、� 推送代理網(wǎng)關(guān)(PPG)
推送技術(shù)的主要處理工作基本都集中在PPG中，作為Internet到移動網(wǎng)的訪問接入點(diǎn)，即要與PI通信，又要負(fù)責(zé)通過無線信道傳輸推送信息，所以必須負(fù)責(zé)所有相關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換和編碼工作。概括講，PPG所提供的主要服務(wù)包括：
q PI的標(biāo)識和鑒權(quán)，訪問控制。
q 對推送內(nèi)容進(jìn)行語法分析，并依據(jù)DTD檢錯糾錯。
q 客戶尋址與信息的傳輸。
q PAP與P-OTA間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
q 為提高無線信道中的傳輸效率，對信息進(jìn)行處理(如壓縮、編譯等)。
另外，PPG還可以通過別名機(jī)制實(shí)現(xiàn)組播和廣播，即將某些特定的地址別名映射到組播或廣播操作，具體的實(shí)現(xiàn)方案可以由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)者決定。不同的客戶端，其能力是不同的，PPG還要負(fù)責(zé)響應(yīng)PI的客戶能力查詢請求，以便于PI針對不同的客戶端構(gòu)造合適的內(nèi)容格式。
⑵ 推送訪問協(xié)議(PAP)
PAP是PI與PPG間的通信協(xié)議，它使用XML作為消息的描述語言，通過簡單的請求響應(yīng)機(jī)制完成數(shù)據(jù)的傳輸。PAP可以實(shí)現(xiàn)在多種通信協(xié)議之上，包括HTTP，SMTP等。目前的WAP版本僅給出了利用HTTP隧道機(jī)制實(shí)現(xiàn)PAP的規(guī)范。PAP支持的操作包括：
q 推送消息提交：PI使用該操作向PPG提交推送請求，推送消息包括XML格式的控制信息，消息體和一個(gè)可選的客戶能力描述三部份，共同組成一個(gè)多部相關(guān)的消息(multipart/related)。
q 確認(rèn)通知：當(dāng)PI請求確認(rèn)的推送時(shí)，該操作用于傳輸確認(rèn)消息。
q 推送取消：PI請求PPG取消先前的推送請求。
q 狀態(tài)查詢：PI利用該操作查詢先前的推送請求的執(zhí)行狀況。
q 客戶能力查詢：PI可利用該操作查詢客戶端的能力，以調(diào)整傳送給用戶的推送內(nèi)容及格式。
�、� 推送空間傳輸協(xié)議(P-OTA)
P-OTA是運(yùn)行于WSP之上的一層較為簡單的協(xié)議層，負(fù)責(zé)從PPG到客戶代理的數(shù)據(jù)傳輸。P-OTA可使用面向連接的會話和無連接會話兩種WSP層服務(wù)，對于使用連接會話的推送，需要在PPG和客戶端間預(yù)先存在一個(gè)激活的會話上下文；對于無連接的推送，則通過預(yù)留的端口完成通信。
�、� 服務(wù)指示(SI)和服務(wù)加載(SL)
推送消息送到移動設(shè)備后，通常只需顯示給用戶即可，但用戶可能會有些不同的需求。WAP的推送協(xié)議中定義了服務(wù)指示和服務(wù)加載兩項(xiàng)服務(wù)，以給用戶和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者更多的選擇。服務(wù)加載是將一項(xiàng)服務(wù)的URI推送給用戶，然后客戶端自動的使用拉技術(shù)根據(jù)該URI啟動服務(wù)。服務(wù)指示是將新信息的指示和相關(guān)的URI推送給用戶，由用戶選擇是立即處理信息或以后處理。兩種服務(wù)的區(qū)別在于用戶是否介入推送信息的處理過程。SL對推送信息的處理對用戶來說是透明的，而SI則在指示用戶的同時(shí)，請用戶對隨后的處理做出選擇。
4．WAP推送技術(shù)的實(shí)現(xiàn)
本節(jié)以一個(gè)電子郵件系統(tǒng)為例，簡單的探討了WAP推送技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。在Internet中，電子郵件系統(tǒng)已相當(dāng)?shù)钠毡�，但是收發(fā)電子郵件通常還是限制在固定的PC機(jī)完成，信息的及時(shí)性大打折扣。雖然GSM的短消息功能也可提供郵件功能，但是信息量小(160個(gè)字符)，類型單一(僅限于文本)，遠(yuǎn)不能滿足用戶的需要，所以可以利用WAP的推送技術(shù)來實(shí)現(xiàn)移動電子郵件功能。基本的設(shè)計(jì)構(gòu)想如圖二所示。
圖二、移動email系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想
希望實(shí)現(xiàn)的`功能包括：
q 服務(wù)的登記與取消
q 郵件到來通知(響鈴或振動，并提供郵件頭部信息)
q 利用手機(jī)閱讀郵件
q 利用手機(jī)發(fā)送郵件
q 利用手機(jī)配置服務(wù)
整個(gè)郵件系統(tǒng)由以下幾部份組成：
q 郵件服務(wù)器：該部份即位于Internet中的普通的郵件服務(wù)器，負(fù)責(zé)用戶郵件的收發(fā)工作。
q POP3郵件代理：該部份使用POP3協(xié)議與郵件服務(wù)器進(jìn)行通信，并負(fù)責(zé)推送消息的發(fā)起，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心組成部份。它維護(hù)著一個(gè)用戶數(shù)據(jù)庫，記錄所有登記該服務(wù)的用戶的信息，包括電子郵件地址、POP3服務(wù)器地址、賬號、配置、手機(jī)號碼等，采用輪詢的機(jī)制通過Internet定期檢查各郵件服務(wù)器，如發(fā)現(xiàn)某用戶有新郵件，則取得郵件的部份信息(如收發(fā)人、時(shí)間、主題等)作為指示內(nèi)容，并以PI的地址作為URI，共同構(gòu)成服務(wù)指示消息，然后依據(jù)該用戶的手機(jī)號對移動設(shè)備尋址，使用PAP協(xié)議向PPG提出推送請求。
q 推送代理網(wǎng)關(guān)：PPG收到推送消息后對信息進(jìn)行鑒權(quán)，包括消息是否來自合法的推送服務(wù)器，用戶是否登記，消息格式是否符合DTD語法等。對于合法信息利用WBXML格式進(jìn)行壓縮，然后通過P-OTA協(xié)議傳送給對應(yīng)用戶的手機(jī)。
q 移動設(shè)備：包括郵件應(yīng)用程序和服務(wù)加載器，服務(wù)加載器負(fù)責(zé)監(jiān)控推送消息的到達(dá)，當(dāng)收到合法的推送消息時(shí)，以振動或響鈴的方式通知用戶新郵件的到達(dá)，并將指示消息中郵件頭部信息顯示給用戶。這時(shí)候，用戶可選擇立即啟動服務(wù)或是推遲服務(wù)。
系統(tǒng)的工作流程如下：
�、� POP3代理以一定的時(shí)間間隔，使用POP3協(xié)議檢查各用戶是否有新郵件到達(dá)，若有則取回郵件的頭部信息。
�、� POP3代理作為推送的發(fā)起者，依據(jù)收到的郵件頭部信息和數(shù)據(jù)庫信息向相應(yīng)的用戶發(fā)起推送請求。
�、� PPG對推送的消息進(jìn)行鑒權(quán)和格式檢查后，壓縮成適合無線鏈路傳輸?shù)亩M(jìn)制消息發(fā)送給指定的用戶。
�、� 客戶端的服務(wù)加載器檢測到推送消息后，提醒用戶新郵件的到達(dá)，然后根據(jù)用戶的選擇啟動或推遲服務(wù)。
�、� 若用戶選擇立即閱讀郵件，則將啟動客戶端的郵件程序，以用戶賬號作為參數(shù)，依據(jù)指示消息中攜帶的URI向PI發(fā)出WSP GET請求。
�、� PPG對WSP請求進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，向POP3代理發(fā)出HTTP GET請求。
�、� POP3代理收到請求后，代理客戶從對應(yīng)的POP3服務(wù)器上取得郵件，并構(gòu)造成WML頁面，然后作為請求的響應(yīng)返回客戶端。
從具體的實(shí)現(xiàn)上看，現(xiàn)有的許多WAP網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品，如Nokia WAP Server，都集成了PPG的功能，提供了對推送技術(shù)的支持，另外，越來越多的移動設(shè)備開始支持WAP協(xié)議，推送功能也在逐漸的得到支持，所以實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)就集中在了POP3代理上。這部份的功能可實(shí)現(xiàn)在一臺同PPG和Internet同時(shí)有連接的計(jì)算機(jī)上。需要運(yùn)行兩個(gè)服務(wù)器程序，一個(gè)支持text/wml類型的WEB服務(wù)器，用以響應(yīng)PPG的HTTP請求，返回郵件頁面。另一個(gè)特定的監(jiān)控程序，用以不斷的檢測與接收新郵件，構(gòu)造推送消息和WML頁面。需要另外說明的是，以上的設(shè)計(jì)主要是針對利用推送功能實(shí)現(xiàn)郵件的接收，對于郵件的發(fā)送，則可使用基本的WSP功能實(shí)現(xiàn)。
5．發(fā)展前景
推送技術(shù)結(jié)合了自身的優(yōu)勢和移動通信服務(wù)的特性，應(yīng)將有著良好的應(yīng)用前景。但是推送技術(shù)仍然存在著一些亟待解決的問題，如信息的鑒權(quán)與認(rèn)證、信息的準(zhǔn)確性問題、如何避免垃圾信息等。如何解決好這些問題將是推送技術(shù)成功的關(guān)鍵。另外，隨著GPRS技術(shù)和3G無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線信道的帶寬將逐步增大，在無線信道上推送多媒體信息也將成為可能。
參考資料：
1."WAP PUSH Architectural Overview", WAP Forum, 08-Nov-1999
2."WAP Push OTA Protocol Specification", WAP Forum, 08-Nov-1999
3."WAP Push Access Protocol Specification", WAP Forum, 08-Nov-1999
4."WAP Service Indication Specification", WAP Forum, 08-Nov-1999
5."The MIME Multipart/related content type", E.Levinson, August 1998
6."Post Office Protocol - Version 3"， J. Myers，M. Rose，May 1996
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