个人移动性

7.2　个人移动性

个人移动性指的是用户通过个人标识可以使用任何终端访问同一业务，用户访问业务与终端无关，网络具有标识和定位用户的能力，目前已经使用的对个人移动性的支持主要是作为一种网络的业务实现的。通用个人通信(Universal Personal Telecommunication，UPT)就是这样一种支持个人移动性的业务，UPT用户使用一个惟一的个人通信号码，可以接入任何一个网络并能跨越多个网络发起和接受任意类型的呼叫，个人通信号码能按用户的要求，翻译成相应的通信号码并进行路由选择，将来会接到使用者所指定的任何地方。UPT实现方案一般是基于智能网的，UPT也是智能网支持的主要业务之一。由于智能网本身的特点和缺陷，UPT功能有限，对个人移动性的支持主要体现在电话呼叫类业务上，另外电子邮件等业务实际上也是一种支持个人移动性的业务。与终端移动性中强调同一个终端因移动导致网络接入点变化不同，个人移动性中强调同一个用户使用不同终端或跨越不同网络接口时的接入点变化。同时，实现个人移动性的主要问题包含通信可达性和业务个性化两个方面。

实现通信可达性的关键是将用户，而不是终端作为通信的端点，需要为每个用户设立惟一的标识，并与通信过程中用到的、应用于特定域或特定终端的标识进行动态映射。各种个人移动性的解决方案设计均要解决这个关键问题。例如，AT＆T的N. Anerousis提出TOPS方案，其设计目的是在分组网络上提供电话业务，使得用户使用惟一的用户名，可以通过移动终端或跨越不同终端移动，仍能保持通信的可达性。TOPS为每个用户分配惟一的用户名作为标识，并通过以下部分共同实现对个人移动性的支持:

(1)目录服务用于用户定位。目录服务将惟一的用户名与可达用户的若干终端进行映射，还存储了各个终端的能力描述。用户也可以在其属性文件中对用户名与终端之间的映射规则进行个性化定义。

(2)应用层信令协议用于建立和保持呼叫。应用层信令协议负责建立和维护通信终端之间的呼叫状态。

(3)逻辑信道抽象与格式封装用于向上层的语音应用屏蔽底层的网络传输能力。

实现业务个性化一般采用代理技术，使用户属性、用户偏好和业务属性等信息能够跟随用户的移动，从而获得始终如一的、个性化的业务环境。

7.2.1　基于移动代理技术的个人移动性支持

代理(Agent)的研究起源于人工智能领域。代理是指模拟人类行为与关系，具有一定智能并能够自主提供相应服务的程序。与现在流行的软件实体(如对象，构件)相比，代理的粒度(指实体大小)更大，智能化更高。随着网络技术的发展，可以让代理在网络中移动并执行，完成某些功能，这就是移动代理(Mobile Agent)的思想。

移动代理是一个代替用户或其他程序执行某种任务的程序，能在异构网络中自主地从一台主机迁移到另一台主机，并可与其他代理或资源进行交互，是一种适应大型异构网络(如Internet)的分布计算模型。各节点主机运行代理程序，负责移动代理的接收、发送，并为移动代理提供执行环境和相应的资源。移动代理迁移的内容既包括其代码也包括其运行状态。运行状态可分为执行状态和数据状态:执行状态主要指移动代理当前运行的状态，如程序计数器，运行栈内容等;数据状态主要指与移动代理运行有关的数据堆内容。按所迁移的运行状态的内容，移动代理的迁移可分为强迁移和弱迁移。强迁移同时迁移移动代理的执行状态和数据状态，但这种迁移的实现较为复杂;弱迁移只迁移移动代理的数据状态，其速度较强迁移快，但不能保存移动代理的完整运行状态。与传统的计算模型相比，移动代理技术具有以下优点:

(1)移动代理技术将代理动态地迁移到服务器端执行，使得代理较少地依赖网络传输这一中间环节，而直接面对要访问的服务器资源，从而避免了大量数据的网络传送，降低了系统对网络带宽的依赖。

(2)移动代理可以根据环境的反馈信息来做出决策，以便及时地获取资源并实现较优的计算方式，如修改计划或优化不合理的查询，从而提高分布计算的效率。

(3)移动代理可以异步地在不同节点上运行，不需要保持与网络的长时间稳定连接，尤其适合低带宽稳定性差的网络环境。

(4)多个移动代理可以同时在一个或若干个节点上运行，代理之间通过协作来实现对复杂问题的求解。

下面让我们看一个基于移动代理技术的应用实例:

移动代理网络

在网络飞速发展的今天，传统的集中式网络管理模式存在着严重的效率和扩展性限制:数据收集过程导致网络上大量管理数据的传输，对网络造成巨大的压力;数据的分析集中在管理站，使得当被管网络规模非常大时，管理站成为性能瓶颈。因此，对大规模的网络系统进行分布式管理成为网络管理发展的必然趋势。但是，完全丢弃原有的网络管理系统而发展新的分布式网络管理系统，在当前来说又是不现实的。所以我们以最大限度利用已有投资，减少再投资为原则，设想在保护现有技术的基础上应用的技术和投资，改变集中式网络管理的一些弊端实现分布式网络管理的部分思想。移动Agent技术的出现正好符合这个需求，能有效地解决网络管理系统当前面临的问题。所以，我们考虑将移动Agent技术引入到网络管理中。

基于移动代理的网络管理系统具有以下特点:

(1)降低网络负载:将计算移往数据，而不是将数据移往计算，可以减少网络上的原始数据量。

(2)克服网络延迟:由中央处理器将移动Agent派遣到系统局部，直接执行控制器的指令，从而消除网络延迟所带来的隐患。

(3)包装不同协议:在分布式系统中一个系统送出的数据必须被接收方正确解释，这就需要协议的支持，即对输出的数据进行编码，对接收到的数据进行解码。但是由于效率和安全性等原因通常会遇到一方希望对协议进行升级的情况，这常常需要对应用进行大量改动，这对部分原有系统来说，几乎不可能进行。对此，移动Agent可以移动到远程主机上，通过专用协议建立私有数据交换通道。

(4)异步和自主执行功能:移动设备通常依赖昂贵而脆弱的网络连接进行工作。而有的任务，要求移动设备与网络之间必须保持持续的连接，但既不经济，技术上也不可行。要解决此问题，可将任务嵌入到移动Agent之中，而后者可以被派遣到网络上。之后，移动Agent便可以独立创建它的进程，异步、自主地完成任务，移动设备可以在这之后再连上网络收回Agent，取得服务结果。

(5)动态适应环境:移动Agent具有感知运行环境和对其变化作出自主反应的能力。多个Agent可以拥有在网络上各主机之间合理分布的能力，以解决维持某一特定问题的最优配置。

7.2.2　基于统一移动性管理数据库的个人移动性支持

Oliver Haase和K.Murakami等对异构网络环境中的个人移动性进行研究，提出了基于统一移动性管理的个人移动性解决方案，该方案主要有四个核心部分:

(1)统一移动性管理数据库(UMM Database):用于存储每个用户所拥有的所有终端的位置信息，以及用户所定制的业务属性信息。

(2)移动性管理核心控制逻辑服务器(Core Logic Server，CLS):用于执行业务逻辑，例如，注册、呼叫/业务传送、鉴权等，并且这里所执行的业务逻辑是独立于特定协议的。

(3)公共操作(Common Operations，COPS):提供协议无关的CLS与协议相关的PDLS之间的接口。通过COPS，实现触发抽象业务控制逻辑的、协议无关的请求和响应消息与具体网络和协议中的特定请求和响应消息之间的映射和转换。

(4)各网络中协议相关的控制逻辑服务器负责处理特定网络和协议中移动性管理相关的具体逻辑控制。