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中国联通-移动终端管理技术的研究
文章类别:移动终端   返回首页  

一、前言

    随着移动数据业务日趋丰富和复杂,业务对终端的依赖性越来越高。移动终端作为用户使用移动业务的载体,已成为移动运营服务体系中不可或缺的重要组成部分。

    未来终端制造商推出新产品的周期将越来越短,运营商推出新业务的产品周期也会越来越短。为了更好地使终端具备快速提升的能力以应对日益激烈的市场竞争,同时能更方便、高效、快捷地对终端设备进行远程管理,各运营商和终端厂商都致力于提高终端设备的远程管理能力。

    目前,韩国SK电讯、日本NTT DoCoMo、KDDI以及以Vodafone为首的一些欧洲运营商都已经建立起了一定规模的终端管理体系,它们或根据自行标准,或遵循OMA标准。

    OMA DM 1.1.2规范是OMA 国际标准化组织制订的用于实现终端设备管理的标准。利用终端管理技术,可以通过OTA 的方式来采集终端信息,配置终端的参数信息,将数据包从网络下载到终端上安装并更新永久性信息,处理终端设备产生的事件和告警信息。本文主要研究基于OMA DM的终端管理系统。

二、终端管理系统的功能

    2.1  固件更新

    通过空中数据链路对固件版本进行升级。主要用于终端软件BUG修复和终端软件版本升级。如今OTA技术的用途被不断扩展,如近年来出现的FOTA技术就是通过空中接口远程管理、更新手机固件的措施。通过FOTA,不仅可以下载升级应用软件,而且可以更新手机的操作系统。

    2.2  配置管理

    配置更新是为了让用户更好地使用各种应用。目前,最终用户要激活WAP、电子邮件和MMS等移动数据服务,这是一项复杂的任务,许多最终用户不愿通过复杂的过程配置手机,因此导致新的数据服务不被接受或者干脆被忽略了。

    如果用户从一个运营商转到另一个运营商,两家的配置参数肯定不相同,更改参数只有专业技术人员才能做到。以往的解决方式是,要么用户去营业厅修改,要么就放弃使用。使用配置更新后,运营商可以用无线网络检测并修改手机配置参数,而这一切用户都不必知道,只是手机的使用变得没有障碍。这些工作都可以通过OTA技术来远程解决。

    2.3  故障诊断

    随着OTA技术被应用到监测、诊断、手机修复,客户服务将得到大大改善。客服人员可以通过OTA实时了解用户手机的状态,迅速反映并通过OTA远程将更新包或修复插件下载到客户端。

    2.4  终端锁定

    通过空中数据链路可以对指定终端进行远程锁定,提高服务效率和用户满意度,创造新型的客户服务模式。

    2.5  信息采集

    通过信息采集功能可以对指定的终端信息、数据或参数进行采集。通过收集并组织静态和动态的终端信息,围绕终端信息进行各种统计分析,可以为决策支持、目标营销、网络优化提供支持。通过统一发布的终端能力数据,可以支持终端和其他业务平台的业务适配。

三、终端管理系统的系统结构

    图1示出的是终端管理系统参考架构。

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图1 终端管理系统参考架构

    3.1  FOTA服务器

    FOTA 服务器是一个抽象功能实体,主要功能包括升级包的上传、存储、缓存和分发机制,还有字节差分文件的产生和管理,下载并发访问控制等。FOTA 服务器在实现时可以分为下载服务器、升级包管理服务器、升级服务包存储几部分。

    3.2  FOTA 客户端

    FOTA 客户端由以下3个主要功能实体组成。

     a) 设备管理客户端。负责对终端内部资源进行管理,如对终端对象树进行管理等。设备管理客户端与下载客户端、更新客户端之间通过消息接口进行状态转换。

     b) 下载客户端。按照一定的下载协议负责更新包的下载过程管理工作,目前主要是遵循基于OMA-DM v1.1.2 “Replace”命令的下载或是OMA DL V1.0下载机制。

     c) 更新客户端。包括切换代理和更新代理,负责升级包的安装及安装过程中涉及的存储管理、安装失败的恢复、容错等。

四、系统实现及业务流程

    4.1  系统实现

    在众多的设备制造商、运营商环境下部署FOTA系统,实现客户端和服务器端接口的标准化将显得至关重要。同时,运营商还要考虑到实际运营管理的需求,用户管理、任务管理等功能非常必要。

    4.2  业务流程

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图2 系统实现及业务流程

    可采用如图2所示的参考架构,实现的流程如下。

     a) 终端发现。包括服务器触发终端初始化一个客户端/服务器端(C/S)会话和读取终端的轮廓信息(包括制造商、终端及固件版本信息等)。触发方式包括:服务器侧发起,终端管理系统操作员通过门户系统,客户服务人员通过客户服务专用门户从服务器侧发起;客户端侧发起,终端用户通过自服务门户系统发起,对于CDMA 1X终端,终端用户通过终端菜单发起;自动触发,对于GPRS终端,通过检测到的网络事件(如该用户第一次使用WAP业务等),自动对终端进行配置。

     b) 更新包的下载。包括终端安装所需的更新包下载的具体细节。OMA标准允许2种下载方式:基于OMA-DM v1.1.2“Replace”命令的下载和外部下载协议(如OMA的一般内容下载机制)。

     c) 更新包的安装。更新包下载完毕,由终端内部的更新代理执行安装过程,安装完毕后返回给服务器端更新结果状态码。

五、DM相关协议及关键技术

    在目前领先技术服务商所提供的FOTA商业产品中,都一致性地遵循OMA相关标准,主要包括OMA SyncML Common Specifaications V1.1.2,OMA- DM V1.1.2、OMA DL V1.0等协议。这种基于标准化的产品设计能够支持任何具有OMA-DM功能的设备互通,从而大大加快无线工业产品的商业化进程。

    5.1  OMA SyncML Common Specifications V1.1.2

    OMA SyncML Common Specifications V1.1.2对实现移动数据同步语言SyncML及数据交换方法进行了约束,包括对传输协议的绑定要求,对HTTP、OBEX、WSP三种协议的绑定,以及支持广域网、蓝牙、WAP三种传输协议;SyncML表示法以及其DTD、SyncML元数据信息以及其DTD,包括用于SyncML表示法中,提供元数据信息,比如数据的格式、类型、大小、版本等信息;SyncML服务器端通知协议,包括在DS和DM中,服务器端有些情况下需要向客户端发送通知消息,这个规范定义了这种通知消息的消息头和消息体的基本字段。

    5.2  OMA-DM v1.1.2

    OMA-DM v1.1.2是 OMA组织发布的一个基于SyncML协议的设备管理规范集,SyncML DM的规范确定了SyncML DM协议的相关语法和语义,但是如果终端中的管理实体需要不同的数据格式或显示方式,那么SyncML DM协议就会存在一定的问题。为此,该协议针对终端的种种应用又定义了许多的强制管理对象。其中包括OMA SyncML 自举规范、OMA SyncML一致性规范、SyncML DM设备描述框架和文档类型定义、OMA SyncML服务器端通知规范、OMA DM管理协议、SyncML表示协议设备管理消息格式, SyncML设备管理安全规范、SyncML设备管理标准对象及SyncML设备树和描述。

    在每一个遵循SyncML DM规范的终端设备内部都会存在一个管理对象树,终端中被管理对象群按一定的标准生成相应等级结构的树,并可动态改变,这对应着某种终端应用的卸载或加载行为。对象树的每一个节点都被惟一的一个URI所标识,这样每一个节点(即被管理对象)都可以由服务器端来管理。

    从图3可以看出,PKgName是更新包的名称,PKgVersion 是更新包的版本信息,Download的子节点PKgURL存放更新包的地址信息,Update的子节点PKgData存放更新包的数据内容等。对于一些附加的扩展信息存放在EXT的分支中。

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图3 对象树中关于更新包的部分节点

    5.3  OMA  DL规范

    OMA DL下载机制来源于已存在的2个成功的下载方式,即HTTP和MIDlet。OMA下载的主要原理类似于MIDlet,二者主要的不同在于OMA并不是专门为JAVATM  MIDlet下载或另外特别的媒体类型设计的,OMA下载是一般性的下载框架。但对于用户下载的媒体对象和内容提供商发布媒体对象的机制,OMA下载与MIDlet下载非常类似。OMA下载的数字内容包括图片、音频、视频、游戏及商业应用数据等所有数字形式的信息,应用非常广泛。

    5.4  字节差分算法

    FOTA管理服务器的一个主要功能是生成极小的差分字节升级包,该更新包仅包括不同版本软件的字节间差异值,因此升级包非常小,甚至只有几千字节大小。可升级软件包括操作系统、通信协议栈、驱动程序、核心程序和应用程序等。通过高效的字节差分算法实现快速的软件更新,大大提高了移动远程管理的可靠性和安全性。采用差分文件来精确表达新、旧文件间的不同长度,而且它的长度往往比原文件小得多,使得更新文件包的传送效率大大提高。更新文件包的内容应该设计为能高效率描述新旧文件的字节水平差异,至少包括插入、删除、修改等元数据描述信息,相对地址改变信息,数据内容信息,还有操作信息等。

六、终端管理存在的问题

    目前全球范围内的主流FOTA方案解决商主要是Bitfone、Innopath、Red Bend及SmartTrust这4家公司,通过无线方式诊断并修正问题、发送软件升级包和配置设定参数,从而改善移动设备的可用性。现已向很多移动厂商提供了客户端软件,但要做好终端管理,还需要解决好以下几个问题。

     a) 客户端与服务器之间的交互问题。从技术上讲,对终端信息的探知有网络侧触发和终端侧触发两种方式。网络侧的触发必须由核心网系统相配合,目前主流核心网系统厂家虽然都可提供终端状态信息的采集,可是一般都采取专有技术,这样使得FOTA的部署在多厂商环境下存在很大的操作难度。

     b) 嵌入式底层软件、手机操作系统的开放问题。制造手机嵌入式系统的核心技术掌握在各大主流终端制造商手里,对于终端厂家来讲,希望自己在产品里开发类似的FOTA终端软件,所以即使在收费的情况下也不愿将核心专利技术向FOTA服务商开放,这存在一个商业模式的障碍。需要运营商的介入来制定统一的终端、服务器侧规范。

七、结束语

    随着移动数据业务的迅猛发展,移动终端作为用户使用移动业务的载体,成为移动运营服务体系中不可或缺的重要组成部分,将来如何更好地管理终端是移动运营商、终端制造商、DM服务商都需要面临的一个重要课题。随着终端管理系统的建立,必将给价值链上的各方带来巨大的效益。