家庭网络的概念已经提出很长时间了,用于家庭组网的技术很多也比较成熟,但由于市场和用户需求的原因,一直没有得到太多的应用。随着宽带业务以及下一代网络(NGN)的发展,家庭网络逐渐成为业界的研究热点,研究内容也和以前有所不同。如何在家庭内实现NGN提出的网络融合?如何将各种业务引入家庭?家庭网络中如何实现各种业务的自主加载和卸载?它们之间如何共享、交互各种信息?本文从NGN业务平台和家庭网络业务平台融合的角度来探讨如何解决以上的问题。

    1、家庭网络的业务平台规范

    1.1开放服务网关联盟(OSGI)

        OSGI是家庭网络标准化组织之一,主要负责网关接口、开放的业务传送和管理平台标准的制定。OSGI规范为业务提供商、软件开发商、设备供应商和网关运营商提供了开发、实施和管理业务的一个开放的平台。OSGI规范使得服务供应商能够在与本地网络和设备相连的家庭网关中动态装载和升级服务,允许多个网络和设备共享一个网关,同时降低了为家庭提供宽带和其他增值服务的开发成本。

        OSGI定义了一个开放性的平台,使得远端的服务提供商所提供的应用程序、增值服务等可以视使用者的要求,随时下载到用户的设备(比如家庭网关)上,并自动安装执行。不论是家庭网关、机顶盒、ADSLModem(ADSL调制解调器)还是CableModem(线缆调制解调器),只要支持OSGI规范,通过其定义的开放性的平台,不同厂家开发出的服务软件和设备都可以互通。OSGI规范所提供的平台包括一个Java运行环境和业务组件的生命周期管理、数据存储一致性管理、版本管理和服务注册管理等功能。

    1.2OSGI的系统结构层次

        图1为OSGI的系统结构层次图。图中的Bundle是该环境中的基于Java的应用,它包含Java类和向最终用户提供功能的其他资源,即功能业务的子体。向其他Bundle提供服务的部件,称为Service服务。Service是实现了特定接口的Java对象。OSGI框架的注册功能用于在Bundle之间交换Service服务,它提供了家庭网络业务所需的安全性和受控性。通过这种注册机制,Bundle可以向其他Bundle提供服务,同时也可以使用其他Bundle的服务。注册机制是有安全性保护的。Java环境提供了所需要的平台无关性、可靠性和安全特性。

    图1 OSGI的系统结构层次图

    1.3OSGI的功能服务体系结构

        OSGI服务体系架构如图2所示。OSGI的功能服务体系架构主要由3种组件构成:Framework(框架)、Bundle(应用)和Service(服务)。Framework架构在JavaVM(Java虚拟机)上,Bundle是执行于Framework上的应用程序,而Service则是Bundle所提供导出(Export)或所需导入(Import)的接口服务。从服务端下载的Bundle会在OSGIFramework上自动安装并执行,并向OSGI平台注册Bundle所提供分享或所需要的服务(Service)。以下部分将对OSGIFramework、Bundle和Service作详细说明。

 

    图2 OSGI服务体系架构

        OSGIFramework为一集成性的信息服务平台,主要功能是提供Bundle的执行环境和动态地调整Bundle加载的生命周期(Bundlelifecycle)。OSGI Framework也提供管理机制以执行上面的Bundles,可以使用(Export)或(Import)Service。Bundle之间可通过Service的共享,节省程序的开发时间或增加程序的功能。Bundle的中文名称是服务包,由OSGI Framework负责启动与执行。就实际的作用而言,Bundle是一个Java Archive(JAR包),该JAR包含Java类(Class)、启动类别(Activator Class)、清单文件(Manifest Header)和一些资源(如HTML网页或JPG图等)。

    2、NGN业务平台

        NGN业务平台需要能在一个网络平台上同时提供语音、数据、视频和互联网等各种具有不同质量保证要求的电信业务,因此NGN业务平台必须能支持多种核心网络及各种专用业务接口,在功能上需要具备开放性、可扩展性。

    2.1NGN业务平台应能支持多种网络

        NGN业务平台应能支持多种网络:

    (1)公共交换电话网(PSTN):通过智能网应用规程(INAP)(CS1,CS2)继承和提供新的智能网业务;

    (2)公用陆地移动通信网(PLMN):通过移动网络定制应用增强逻辑/无线智能网(CAMEL/WIN)协议支持移动的智能网业务;

    (3)软交换/IP多媒体子系统(softswitch/IMS):作为应用服务器通过SIP支持NGN业务;

    (4)Internet/Web:支持超文本传输协议(HTTP)、简单对象访问协议(SOAP)、可扩充标记语言(XML)和远程拨号用户认证系统(RADIUS)等协议,与核心网络设备相连,并为用户提供新的界面。

    2.2NGN业务平台对第三方业务接口的支持

        以前的业务开发模式与下层网络结合紧密,这样就导致业务的发布与网络结构有关,不同的网络之间业务交互困难,业务融合难度大;业务实现复杂,开发周期长,投资收益低,不利于第三方开发。一些传统的电信业务,如呼叫中心业务等仍然通过运营商向终端用户提供,同时,也需要向增值业务提供商开放网络能力,发掘网络的潜力,因此需要具备开放的第三方业务接口,目前NGN业务平台比较主流的业务接口是ParlayAPI(应用编程接口)。

    2.3NGN业务平台应具备开放性

        根据现有的网络状况和NGN建设的进展,电信运营商应考虑基于统一的平台建设下一代的业务平台来提供各类业务,在新建业务平台的同时兼容原有的智能网业务平台。新建的平台将支持固定交换网、个人手持式电话系统(PHS)和软交换网等多种核心网络,提供的业务不仅是窄带语音业务,也包括多媒体业务在内各种新型业务,以及提供开放的第三方业务开发接口。在建立业务平台的同时,要考虑将来家庭网络发展的需要,如何在业务平台上开发适合家庭网络的业务,需要提供开放的接口,对家庭网关提供业务的加载和支持。

    NGN业务平台应具备开放性,需支持:

    (1)跨网络支持,支持PSTN、PHS、NGN、因特网协议(IP)、码分多址(CDMA)、全球移动通信(GSM)和第三代网络(3G)等。(2)向第三方开放的API,支持Parlay、ParlayX。(3)业务与网络无关,即业务可以跨网络提供。(4)需要提供对家庭网关通信的支持。

    2.4NGN业务平台架构

        通过以上的分析,目前理想的NGN业务平台的架构应如图3所示。

    图3 NGN业务平台架构

        图3所示的业务平台提供统一的分布式处理环境,为内部的各个模块的交互提供通道。NGN业务平台从物理上分为4层:业务应用层、网络控制层、承载传送层和边缘接入层。从功能逻辑上可归纳为以下三点:(1)协议功能:支持信令网、固定网络和移动网络的各种协议;(2)平台能力:提供各个业务需要使用全面的公共处理能力,为了和家庭网络业务平台OSGI配合,应用服务器需要提供OSGI功能,并能使用插件的形式进行各种业务功能的自由加载和卸载;(3)业务集合/对外接口:在公共能力之上,建立各类业务,通过开放业务接口,将平台能力开放给第三方进行开发,使业务的开发与具体的网络无关。

        模块化的系统结构决定了业务与底层网络以及平台能力的无关性,在高级的业务开发工具的支持下,可以快速地开发和部署新业务。

        通过业务平台提供统一的标准计费和营帐接口,可以很容易开发新的业务,并且和现有的业务支撑系统融合在一起,便于维护和升级。

    3、家庭网络业务平台与NGN业务平台融合的考虑

        家庭网络与NGN的衔接是电信增值业务发展的需要,也是用户获得在线服务及娱乐的需要,这种情况是系统集成商和业务提供商所要考虑的。下一代电信网络的核心要求是能向用户提供比传统电信网更丰富多彩的业务,实现网络与业务的分离;传统的电信终端设备都专属于某一特定的电信业务,即使具备了在家庭中的联网能力,也不能改变它们自身所具有的功能,因此业务分离出来对于终端来说是一个巨大的挑战;家庭网络业务平台是一个开放性的平台,能够为远端的业务提供者与本地的设备之间提供完整的点对点服务传送方案,使得远端的服务提供商所提供的应用程序、增值服务等可以视使用者的要求,随时下载到用户的设备(比如家庭网关)上并自动安装执行。

        因此,在家庭网络业务平台和NGN业务平台融合方面,我们需要在以下三个方面做工作:

    (1)OSGI架构与电信业务平台的融合

        目前中国电信的NGN业务平台已经成熟,并且已经有大量的电信增值业务在使用,如果需要把家庭网络的有关业务(如家电远程控制、电视终端上网等)引入到目前的NGN业务中,需要对目前的NGN业务平台进行升级,对其提供插件功能,使它可以自由加载和卸载OSGI的Bundle。NGN业务平台提供OSGI的接口只是二者结合的一个很小的部分,其他如各种家用电器的通用标准的制定,业务能力的控制还有很多工作需要做。

    (2)家庭网络与各种现存网络的融合

        融合网络的目标是实现宽带NGN、家庭网络、固定网络和移动网络的融合。融合后的网络将实现对固定资源、移动资源、宽带资源和家庭网络资源的有效利用;实现用户及业务在固定、移动和宽带网络环境下的互通;实现用户虚拟的驻地网络环境并建立家庭多终端业务环境。这样,各种网络之间的互通,将为各种不同业务终端之间的通信创造条件。

    (3)OSGI在NGN环境下的定位与应用

        关于OSGI在NGN环境下的定位与应用,由于NGN业务平台的业务接口主要采用由Java实现的ParlayAPI来实现,所以如何将NGN业务平台上用ParlayAPI实现的业务逻辑与家庭网关上的OSGI业务结合起来,是需要进一步相互提供支持的。由于目前在NGN业务平台上实现的业务需要专用的终端,我们可以把NGN专用的终端功能做成一个或几个Bundle供服务端下载到家庭网关上来实现有关NGN终端,从而实现终端的融合。

    4、结束语

        家庭网络是一个庞大的社会系统工程,需要运营商、接入商、业务提供商、设备商和应用软件提供商、智能小区开发商和智能家居厂家等一系列商家的合作与配合。只有加强产业链各方的合作,才能共同打造出一个前景广阔的家庭网络市场。