無(wú)線(xiàn)Internet的最新標(biāo)準(zhǔn)——無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（WAP）（張帆）

無(wú)線(xiàn)Internet的最新標(biāo)準(zhǔn)——無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（WAP）（張帆）

［摘要］作為信息產(chǎn)業(yè)中增長(zhǎng)最快的兩大領(lǐng)域，Internet和移動(dòng)通信如何結(jié)合各自的技術(shù)
  優(yōu)勢(shì)，以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)向用戶(hù)提供無(wú)處不在的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是業(yè)界共同關(guān)注的問(wèn)題。由
  全球多家大廠商合作開(kāi)發(fā)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)——無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（Wireless Application Proto-
  col，WAP），已于1998年推出第一版，代表著兩大技術(shù)的融合。它定義了一個(gè)分層的、
  可伸縮的、可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)，為無(wú)線(xiàn)Internet提供全面解決方案。本文從WAP協(xié)議的開(kāi)
  發(fā)原則出發(fā)，分析其應(yīng)用模型和協(xié)議棧，并探討WAP在GSM系統(tǒng)中的應(yīng)用方案及發(fā)展前景。
  關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（WAP）Internet移動(dòng)通信

1 引言
    近年來(lái)空前發(fā)展的Internet和移動(dòng)通信，已經(jīng)作為邁向信息社會(huì)的兩個(gè)重要標(biāo)志，分
別支持對(duì)大量信息資源的有效訪(fǎng)問(wèn)和可以隨處漫游的個(gè)人通信，將深刻地影響未來(lái)信息高
速公路的發(fā)展。如何結(jié)合各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不受信息源的限制和用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)位置的限制，
以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)向用戶(hù)提供無(wú)處不在的信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，成為網(wǎng)絡(luò)界和電信業(yè)界共同關(guān)注的一
個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。
    為此，一些參與手機(jī)制造的廠商從不同的角度出發(fā)，曾相繼提出實(shí)現(xiàn)移動(dòng)Internet訪(fǎng)
問(wèn)的各種思路。1997年全球90多家大廠商合作成立了專(zhuān)門(mén)的論壇（WAP Forum），共同開(kāi)發(fā)
無(wú)線(xiàn)應(yīng)用協(xié)議（WAP）。其第一版于1998年推出，已得到共擁有1 億多用戶(hù)的各網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者
的支持。WAP旨在通過(guò)定義一個(gè)開(kāi)放的全球無(wú)線(xiàn)應(yīng)用框架和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，將Internet和高
級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以智能信息傳送的方式引入數(shù)字移動(dòng)電話(huà)、尋呼機(jī)、PDA（個(gè)人數(shù)字助理）等無(wú)
線(xiàn)終端，并實(shí)現(xiàn)兼容和互操作。本文根據(jù)WAP協(xié)議的總體開(kāi)發(fā)原則和技術(shù)思路，研究WAP的
應(yīng)用模型，在此基礎(chǔ)上分析WAP協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)及各層提供的服務(wù)，探討WAP在GSM移動(dòng)通信系
統(tǒng)中的應(yīng)用，并展望其發(fā)展前景。
2 WAP的開(kāi)發(fā)原則
    WAP協(xié)議開(kāi)發(fā)遵循的原則是，基于Internet中廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)（如 HTTP、TCP／IP、S-
SL、XML等），提供一個(gè)對(duì)空中接口和無(wú)線(xiàn)設(shè)備獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)Internet全面解決方案，同時(shí)支
持未來(lái)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。其中，獨(dú)立于空中接口是指WAP應(yīng)用（如對(duì)話(huà)音、傳真和E－mail的統(tǒng)一
消息處理等）能夠運(yùn)行于各種無(wú)線(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)之上，如TDMA、CDMA、GSM、GPRS（通用分組無(wú)
線(xiàn)系統(tǒng)）、CDPD（蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)網(wǎng)）、CSD（電路交換式數(shù)據(jù)網(wǎng)）、SMS（短消息服務(wù)）、
USSD等，而不必考慮它們之間的差異，從而最大程度地兼容現(xiàn)有的及未來(lái)的移動(dòng)通信系統(tǒng)；
獨(dú)立于無(wú)線(xiàn)設(shè)備是指WAP應(yīng)用能夠運(yùn)行于從手機(jī)到功能強(qiáng)大的PDA等多種無(wú)線(xiàn)設(shè)備之上，各廠
商按照WAP而生產(chǎn)的不同設(shè)備，應(yīng)具有一致的用戶(hù)操作方式。
    將無(wú)線(xiàn)Internet與傳統(tǒng)的Internet比較，可以發(fā)現(xiàn)兩者在市場(chǎng)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備這三個(gè)方面
上存在著根本的差異， WAP對(duì)此采取了相應(yīng)的解決途徑，如表1 所示。
    由表1的分析可見(jiàn)，WAP協(xié)議應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下主要目標(biāo)：
    互操作能力——由不同廠商生產(chǎn)的移動(dòng)終端能夠在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中互通；
    可伸縮性——能夠根據(jù)用戶(hù)需求對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)進(jìn)行定制；
    高效率——提供適于網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量（QOS）保證；
    可靠性——提供一致的和可靠的服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)；
    安全性——即使在不具有保護(hù)能力的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備上，仍能通過(guò)WAP提供服務(wù)并
              保持用戶(hù)數(shù)據(jù)的完整性。
3  WAP應(yīng)用模型
3.1  基本結(jié)構(gòu)
    WWW采用客戶(hù)機(jī)／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供了一個(gè)十分靈活而強(qiáng)大的應(yīng)用模型（又稱(chēng)為編程模
型），并可以使用大量的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具。WAP在盡量利用這一成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，按照無(wú)線(xiàn)
環(huán)境的特點(diǎn)而定制應(yīng)用模型，包括優(yōu)化和擴(kuò)充，如圖1 所示。
    其中，為實(shí)現(xiàn)從移動(dòng)終端到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的通信，WAP定義了一系列標(biāo)準(zhǔn)組元，包括：
   （l）標(biāo)準(zhǔn)的命名模型：使用WWW的標(biāo)準(zhǔn)URL來(lái)標(biāo)識(shí)在原始服務(wù)器上的WAP內(nèi)容，并用WWW
標(biāo)準(zhǔn)的URI來(lái)標(biāo)識(shí)在一個(gè)設(shè)備上的本地資源，如呼叫控制功能；
   （2）具有類(lèi)型定義的內(nèi)容：對(duì)每個(gè)WAP內(nèi)容，都定義了一個(gè)與WWW一致的特定類(lèi)型，這
使得WAP用戶(hù)代理能夠依據(jù)其類(lèi)型而正確處理，其中 WAP用戶(hù)代理是解釋 WML、WMLScript、
WTAI等資源的軟件，如文本瀏覽器、語(yǔ)音例覽器和搜索引擎；
   （3）標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容格式：WAP內(nèi)容格式按照WWW的定義，并可以包含顯示、標(biāo)記、日歷信
息、電子商務(wù)卡片對(duì)象、圖像和腳本語(yǔ)言；
   （4）標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議：WAP通信協(xié)議將來(lái)自移動(dòng)終端的創(chuàng)覽器的請(qǐng)求傳送至Web服務(wù)器。
    可見(jiàn)，WAP內(nèi)容和應(yīng)用都使用WWW的一系列流行的內(nèi)容格式，WAP內(nèi)容的傳送也通過(guò)WWW
的一系列標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，包括推（push）信息方式。
3.2 代理機(jī)制
    WAP的體系結(jié)構(gòu)支持代理機(jī)制和CGI腳本等開(kāi)發(fā)技術(shù)，保證移動(dòng)終端能夠?yàn)g覽十分廣泛
的WAP內(nèi)容和應(yīng)用。WAP代理完成協(xié)議網(wǎng)關(guān)和內(nèi)容編／解碼器兩項(xiàng)功能，其中協(xié)議網(wǎng)關(guān)將W-
AP協(xié)議棧（WAP、WTP、WTS、WDP）的請(qǐng)求，翻譯為WWW協(xié)議棧（HTTP和TCP／IP），內(nèi)容編
／解碼器則在WAP內(nèi)容的普通格式與緊縮二進(jìn)制格式之間轉(zhuǎn)換，以減少傳送數(shù)據(jù)量。
    圖2是一個(gè)WAP代理的典型應(yīng)用實(shí)例，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的WAP客戶(hù)機(jī)與兩個(gè)服務(wù)器建立通信。
WAP代理將WAP請(qǐng)求翻譯為WWW請(qǐng)求，從而允許WAP客戶(hù)向Web服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。在相反方向上，
WAP代理還對(duì)來(lái)自Web服務(wù)器的響應(yīng)進(jìn)行編碼，變成客戶(hù)機(jī)所能理解的緊縮二進(jìn)制格式。如
果Web服務(wù)器能夠提供WAP內(nèi)容（如 WML），WAP代理將直接向Web服務(wù)器執(zhí)行檢索。但是，
如果Web服務(wù)器提供WWW內(nèi)容（如 HTML），WAP代理還需通過(guò)一個(gè)HTML過(guò)濾器來(lái)將WWW內(nèi)容翻
譯為 WAP內(nèi)容。圖中 WTA（TelePhony）服務(wù)器用于提供到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的WAP接入方式，它作
為原始服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，對(duì)來(lái)自WAP客戶(hù)的請(qǐng)求直接作出響應(yīng)。
4 WAP協(xié)議棧
    如圖3所示，WAP定義了一個(gè)分層的體系結(jié)構(gòu)，為移動(dòng)通信設(shè)備上的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了一
個(gè)可伸縮的和可擴(kuò)充的環(huán)境。此外，在WAP標(biāo)準(zhǔn)之外的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，可以直接使用會(huì)晤層。
事務(wù)層、安全層和傳送層所提供的服務(wù)，從而支持了在WAP中尚未標(biāo)準(zhǔn)化的電子郵件、日歷、
電話(huà)號(hào)碼簿、記事本、電子商務(wù)等應(yīng)用和服務(wù)。下面具體分析各協(xié)議層次所提供的服務(wù)。
    無(wú)線(xiàn)應(yīng)用環(huán)境（WAE）是結(jié)合 WWW技術(shù)和移動(dòng)電話(huà)技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者和服務(wù)提供商提
供一個(gè)通用的應(yīng)用平臺(tái)，可以迅速方便地生成新的業(yè)務(wù)，并支持各種應(yīng)用和服務(wù)之間的互
操作。在WAE中包含一個(gè)微瀏覽器，它支持WML（無(wú)線(xiàn)標(biāo)記語(yǔ)言，為Java的一個(gè)擴(kuò)展的子集）、
WMLScriPt（WML腳本語(yǔ)言，為JavaScript語(yǔ)言的一個(gè)擴(kuò)展的子集）、WTA（電話(huà)業(yè)務(wù)）。W-
TAI（WTA的編程接口）、內(nèi)容格式等特性。
    無(wú)線(xiàn)會(huì)晤協(xié)議（WSP）提供兩類(lèi)服務(wù)：面向連接的服務(wù)（工作于WTP之上）和無(wú)連接的
服務(wù)（工作于WDP之上），還特別針對(duì)窄帶和長(zhǎng)時(shí)延的承載網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)化。目前在WSP協(xié)
議系列中，WSP／B（Browse）通過(guò)提供以下功能來(lái)支持瀏覽型的應(yīng)用：
   （1）在空中接口的壓縮編碼下的HTTP／1.1 的功能和語(yǔ)義；
   （2）生存期長(zhǎng)的會(huì)晤；
   （3）會(huì)晤掛起、恢復(fù)和遷移；
   （4）支持對(duì)數(shù)據(jù)的推操作，其中包括可靠的數(shù)據(jù)或不可靠的數(shù)據(jù)；
   （5）對(duì)協(xié)議特征的協(xié)商。
    無(wú)線(xiàn)事務(wù)協(xié)議（WTP）可工作于WTLS或WDP之上，提供面向事務(wù)的服務(wù)。其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，
適于如手機(jī)那樣的“瘦”客戶(hù)機(jī)。
    無(wú)線(xiàn)傳送鏈路安全（WTLS）基于TLS（傳送鏈路安全）協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)終端與應(yīng)用服
務(wù)器的鑒權(quán)，保證在移動(dòng)終端與應(yīng)用服務(wù)器之間傳送數(shù)據(jù)的完整性和保密性，并提供對(duì)拒
絕服務(wù)的保護(hù)，可用于支持電子商務(wù)中的鑒權(quán)等應(yīng)用。
    無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（WDP）作為WAP的通用傳送層，在不同的承載網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)透明傳送，對(duì)
上層提供一致的服務(wù)。由于短消息服務(wù)、交換式數(shù)據(jù)服務(wù)和分組數(shù)據(jù)服務(wù)等各種承載網(wǎng)絡(luò)
提供不同的服務(wù)質(zhì)量，包括帶寬、吞吐量、誤碼率、時(shí)延等參數(shù)，WDP能夠補(bǔ)償這些差異的
影響，并通過(guò)協(xié)議優(yōu)化而提高服務(wù)質(zhì)量。
5  WAP在GSM中的應(yīng)用
    目前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者開(kāi)始向用戶(hù)提供各種高級(jí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如在GSM等移動(dòng)通信系統(tǒng)中用短消
息服務(wù)平臺(tái)開(kāi)展Internet信息搜索和電子郵件服務(wù)。當(dāng)前，GSM正在向HSCSD（高速電路交
換數(shù)據(jù)）、GPRS（通用分組無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)）的目標(biāo)邁進(jìn)，數(shù)據(jù)速率不斷提高，時(shí)延減小。如果
采用WAP技術(shù)，將形成一個(gè)統(tǒng)一的消息處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電信服務(wù)和Internet信息服務(wù)的集成，
如圖4所示。這里，WAP的應(yīng)用不僅有利于提供未來(lái)的移動(dòng)多媒體郵件、移動(dòng)可視電話(huà)等業(yè)
務(wù)，還有利于擴(kuò)展電信服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)特性，并提供用戶(hù)定制的人機(jī)界面。例如可以為呼叫轉(zhuǎn)
移功能設(shè)計(jì)一個(gè)用戶(hù)界面，提示用戶(hù)選擇接通來(lái)話(huà)、轉(zhuǎn)移至另一人或轉(zhuǎn)移至一個(gè)語(yǔ)音信箱。
    其中，WAP在IP承載網(wǎng)絡(luò)的支持下，除了對(duì)于有連接的協(xié)議采用無(wú)線(xiàn)TCP（正在與I－E-
TF合作開(kāi)發(fā)）外，一般盡量使用UDP／IP協(xié)議，并向高層的協(xié)議提供套接字（Socket）接口。
WAP甚至還可以工作于IP不能運(yùn)行的SMS、USSD等承載網(wǎng)絡(luò)上。
    在GSM-MS（短消息服務(wù)）中應(yīng)用WAP協(xié)議的一種方案，如圖5所示。其中．最古邊的協(xié)
議棧表示一個(gè)運(yùn)行于整個(gè)WAP協(xié)議棧之上的WAP用戶(hù)代理應(yīng)用，由運(yùn)行于SMS承載網(wǎng)上的移動(dòng)
網(wǎng)提供；中間的協(xié)議棧表示僅需要數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的應(yīng)用，由SMSC（短消息服務(wù)中心）提供并
完成協(xié)議轉(zhuǎn)換；最右邊的協(xié)議棧由WAP代理服務(wù)器提供。
6  發(fā)展前景
    WAP作為一個(gè)全球開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推出，代表了Internet和移動(dòng)通信兩大技術(shù)融合的
發(fā)展方向。在眾多大廠商積極研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，WAP論壇正在與IETF等組織合作，將在未
來(lái)的版本中實(shí)現(xiàn)一系列新的目標(biāo)，如將SIM卡和智能卡等技術(shù)與WAP的集成、可下載的應(yīng)用、
對(duì)多播數(shù)據(jù)的支持、在寬帶承載網(wǎng)絡(luò)下對(duì)多媒體數(shù)據(jù)流的支持等。可以預(yù)計(jì)，隨著下一代
Internet的推進(jìn)，同時(shí)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT－2000即將商用，WAP標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步發(fā)展和
完善，得到全球市場(chǎng)更廣泛的支持，把人類(lèi)帶入無(wú)線(xiàn)Internet的21世紀(jì)。