wap底层技术资料讲解学习.doc

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1、WAP业务模型修正项目说明文档 北京邮电大学无线通信中心WAP业务模型修正项目说明文档 北京邮电大学无线通信中心1 引言1.1 编写目的项目说明书是WAP业务模型修正项目的记录、结果及说明。本文档可以用作日后进行相关研究的参考。1.2 项目背景长期以来,移动通信一直以话音业务为主,现在移动通信话音业务整体ARPU值呈下降趋势,运营商逐渐认识到数据业务是刺激用户更多地使用移动运营服务,并最终提高运营商ARPU值的有效手段。单一语音业务对用户的吸引力逐渐降低,尤其难以满足新生代用户和高端商务用户对信息的需求,引入增值业务有利于增强用户吸引力,促进高端转网和新入网用户的增长。随着CDMA以及第三代移

2、动通信系统的逐步商用,在网络容量和速度上都有了很大的提高,移动数据业务有了突飞猛进的发展。移动通信与因特网的结合是新的发展方向,给移动通信与互联网的发展都将注入更大的活力。目前无线业务在中国刚刚起步,无线数据业务模型没有深入研究,当前的业务模型大部分基于有线互联网给出的参考模型,并没有对现网运行的数据进行分析。本项目则是基于联通CDMA网络运行数据对数据业务模型进行修正,由于联通数据业务用户已经超过两百万,因此本项目做出的分析具有一定的代表性,对于网络设计和系统仿真都具有指导意义。1.3 定义【列出文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原文】WAP: 无线网络应用协议HTTP: 有线网络传输协

3、议WAE: 无线应用层协议。WSP: 无线会话层协议。WTP: 无线传输层协议。WTLS: 无线安全层协议。WDP: 无线传输层协议。URL:统一资源定位器。会话:即Session,一个用户的会话过程定义为其开始发起网络连接请求到其中断网络连接的过程。WAP 网关(Gateway):WAP网关连接有线网和无线网,并且进行协议转换。服务器(Server):为上网用户提供内容,位于有线网。WAP网页主对象:一般为网页的文本部分,内容为WML标记语言。WAP网页内置对象:一般为网页的图像部分,主要是JPG和PNG格式的图片。重定向:当终端请求的内容不在其发送请求的URL地址时,由服务器返回其请求内容

4、所在的URL地址,这个过程称为重定向。ARPUCDMA1.4 参考文献【1】 3GPP2,“1x EV-DV-Evaluation-Methodology-Addendum-V6.doc”, available at http:/www.3gpp2.org【2】 Peter Stuckmann, Henrik Finck, Thomas Bahls, “A WAP Traffic Model and its Appliance for the Performance Analysis of WAP over GPRS”, In Proc. of the IEEE International C

5、onference on Third Generation Wireless and Beyond (3Gwireless 01), San Francisco, USA, June 2001【3】 Irene C.Y. Ma and James Irvine, “Characteristics of WAP Traffic”, Wireless Networks, to appear【4】 Motorola, HTTP Traffic Models for 1x EV-DV Simulations, Contribution 3GPP2-C50-Eval-20010212-004.【5】 X

6、inan Zhou, M.Sc, “Cellular Data Traffic: Analysis, Models, and Scenarios”, MASc. thesis, School of Computer Science Carleton University, Ottawa, Ontario, June 2000【6】 Wang Yu, Zhu Chun-mei, Wu Wei-ling, “Traffic model of WAP over GPRS, Communication Technology Proceedings, 2003【7】 “Quantile-Quantile

7、 Plot”, available at http:/www.itl.nist.gov【8】 “Chi-Square Goodness-of-fit Test”, available at http:/www.itl.nist.gov【9】 “A Maximum Likelihood Estimator for the Gamma Distribution”, available at http:/www-mtl.mit.edu【10】 刘慧,张立杰, 解非线性方程组的一种新的Newton型迭代法,新疆工学院学报,第十八卷,第三期,1997年9月【11】 Jorge Luis Romeu, “

8、Chi-Square, a Large-Sample Goodness of Fit Test” START【12】 罗恒端,甄活明,吴诗其,无线网络仿真中数据业务源模型研究,电信科学,2003年第5期【13】 朱春梅,徐菲,王瑜,吴伟陵,第三代移动通信中分组数据业务模型的研究,重庆邮电学院学报,第14卷第3期,2002年9月【14】 Will E. Leland, Murad S. Taqqu, Walter Willinger, Daniel V. Wilson, “On the Self-Similar Nature of Ethernet Traffic”, IEEE/ACM Tran

9、sactions on Networking Volume 2Issue 1,Feb. 1994【15】 Michael S. Borella, Gregory B. Brewster, “Self-Similarity of Internet Packet Delay”, IEEE International Conference on Communications Volume 1,8-12 June 1997【16】 Crovella, M.E., Bestavros, A., “Self-similarity in World Wide Web traffic: evidence an

10、d possible causes”, IEEE/ACM Transactions on Networking Volume 5Issue 6,Dec. 1997【17】 Willinger, W., Taqqu, M.S., Sherman, R., Wilson, D.V., “Self-similarity through high-variability: statistical analysis of Ethernet LAN traffic at the source level”, IEEE/ACM Transactions on Networking Volume 5Issue

11、 1,Feb. 1997【18】 Pradeep Ramarishnan, “Self-Similar Traffic Models”, CHSCN T.R. 99-5, available at http:/www.isr.umd.edu/CHSCN【19】 Patrick R. Morin, J. Neilson, “The Impact of Self-Similarity on Network Performance Analysis”, Carleton University Computer Science, Dec. 5, 1995【20】 蔡弘,陈惠民,李衍达,自相似业务模型通

12、信网络突发业务建模的新方法,通信学报第18卷第11期,1997年11月【21】 孙海荣,李乐民,具有自相似特性的业务及其对ATM网络性能的影响,电路与系统学报,第2卷第2期,1997年6月【22】 吴昱静,孙海荣,李乐民,长期相关过程的自相关对排队性能的影响,电子学报,第6期,1999年6月【23】 洪新伟,徐树公等,业务相关性对排队性能的影响及其意义,华中理工大学学报,第25卷第7期,1997年7月【24】 Ashok Erramilli, Onuttom Narayan, Walter Willinger, “Experimental Queuing Analysis with Long-

13、Range Dependent Packet Traffic”, IEEE Transactions on Networking, Vol.4, No.2, April 1996【25】 张连芳,薛飞,舒炎泰,刘嘉焜,自相似业务模型下的队列分析大偏差技术,通信学报,第20卷第4期,1999年4月【26】 A.B. Dieker, M. Mandjes, “On spectral simulation of fractional Brownian motion”, Report PNA-RO305, May 20032 模型介绍2.1 WAP概述2.1.1 简介2.1.1.1 背景WAP是无线应

14、用协议(Wireless Application Protocal )的简称,是一种开放式的全球规范。它的层次继承了OSI模式,以Internet上的HTTP/HTML为基础,并针对无线通信的特性(终端设备显示界面较小、功率低、内存较小,无线网络窄带宽、多延迟和较不可靠)做出修正(协议层对应关系见图2.1)。它在设计上适用于大多数无线网络,如GSM、CDMA、GPRS等,可以被建立在任何操作系统上,甚至可以在不同系列的设备之间提供服务的互操作性。 WAP技术为互联网和无线设备之间建立了一个桥梁,使得客户端(无线终端)和服务器之间的交互成为可能,使电信产业中发展最为迅速的移动通信完全加入到电脑网

15、络世界中来,同时也为将来的电信产业的发展指明了方向,它使移动Internet有了一个通行的标准,昭示着移动Internet标准的成熟。 图2.1 WAP与互联网标准的对应关系2.1.1.2 发展历程整个WAP及其后续发展可以分成三个阶段(图2.2):图2.2 WAP技术发展演进示意图第一阶段:WAP1.X阶段主要作用时间:19982002;技术发展状况:当时处于2G的无线传输技术,无线数据传送系统带宽很窄(GSM CSD 9.6K),由于切换等原因,数据传输也不稳定,并且移动终端屏幕小、显示色彩及能力都有限。鉴于这些特点,WAP论坛编写了WML、WSP、WTP、WDP等一系列协议。以适应无线上

16、网的要求。第二阶段:WAP2.0阶段主要作用时间:20022004;技术发展情况:由于这阶段无线数据传输技术得到了有效发展,传输的速率及可靠性得到良好保证,因此WAP论坛取消了WSP、WTP、WDP等针对无线传输所做的协议,代之以Internet的相关协议及技术(HTTP、TCP等),WML也在向XHTML靠拢。业务上增加了MMS、Provisioning、Pictograms等功能,并且加强了UAPROF (User Agent Profile) 、PUSH等能力。有线与无线融合的趋势很明显,并且类似PUSH、Provisioning等重要的网络功能也对有线Internet的发展起到重要的借

17、鉴作用。第三阶段:开放移动联盟(OMA)阶段 主要作用时间:2004年以后;发展预期:XHTML将成为唯一采用的标记语言,网站成为有线、无线internet业务的统一体,WAP原来的WML、WSP、WTP、WTLS、WDP全部消失,取代以Internet相关协议。PUSH、个性化定制、终端适配、内容播放等移动网络技术成果将应用于整个互联网,并成为重要的功能组件。由于该阶段无线数据传输技术的发展,对上层应用来讲无线传输与有线传输基本无差别,互联网在无线和有线通信系统上得到空前融合。在这一阶段,移动数据及增值业务得到极大丰富,各种类型的移动终端也得到充分的应用和验证。2.1.2 WAP应用结构WA

18、P系统包括WAP网关、WAP内容服务器和WAP手机(见图2.3)。其中WAP网关起着协议的翻译和转换作用,是联系无线通信网络与万维网的桥梁。网关与服务器之间通过HTTP协议进行通信,这就意味着服务的提供者几乎可以不改变信息的内容,只要增加网点设备就可以向移动用户提供信息服务;WAP内容服务器存储着大量的信息,供WAP手机用户访问、查询、浏览。图2.3 WAP系统结构WAP协议的一些基本内容都是Internet协议和内容的翻版,WAP协议使用的协议栈的分层结构和计算机网络的协议分层模型非常类似。 WAP客户应用发出请求服务的动作也很类似于WEB应用中的URL请求的概念,只是中间多了一个WAP网关

19、的转换过程。因为WAP请求是需要通过WAP网关进行路由传送的,网关是WAP网络结构中的一个非常关键的部分。它起着中间转接的作用,一方面它可以连接客户端移动设备使用的无线网络(GSM、CDMA、GPRS等),另一方面它本身也是放置在计算机网络中的,可以连接Internet网络。用户键入他要访问的WAP内容服务器的URL后,信号经过无线网络,以WAP协议方式发送请求至WAP网关,然后经过“翻译”,再以HTTP协议方式与WAP内容服务器交互,最后WAP网关将返回的内容压缩、处理成BINARY流返回到客户的WAP手机屏幕上。WAP手机内含WAP微浏览器,微浏览器负责解释WML和WML SCRIPT,用

20、户看到请求的URL页面的内容。 WAP的应用结构类似因特网结构,典型的WAP应用系统定义了三类实体:1) 具有WAP用户代理功能的移动终端典型的终端如WAP手机,它相当于因特网中的PC机。在它的显示屏上运行有微浏览器,用户可以采用简单的选择键实现WAP服务请求,并以无线方式发送和接收所需的信息。WAP移动终端使用无线标记语言(WML)显示各种文字图像数据,微浏览器负责解释WML和WMLScript。微浏览器类似于标准的Web浏览器,专为手机设计,其生成的代码紧凑、高效,并能提供灵活、强大的用户界面。WML是一种基于XML的标记语言,主要用于标记和说明WAP移动终端收发的因特网信息和用户接口。W

21、ML使得设计者可以采用与设备独立的方式定义WAP应用的用户接口。2)WAP网关/代理它实现WAP协议栈(WSP、WTP、WTLS和WDP)与Internet协议栈之间的转换。WAP代理把WAP请求翻译成为WWW请求,同时也将Web服务器的响应翻译成压缩的二进制WML格式数据,以便移动终端的理解。信息内容编解码器把WAP数据压缩编码,以减少网络数据流量,最大限度地利用无线网络缓慢的数据传输速率。同时,WAP还采用了错误校正技术,确保网络浏览和数据传输过程不会因无线信道质量的变化而受到严重影响。3)源数据服务器服务器中存有用WML和WML Script编写的WAP应用,WAP移动终端需要下载这些应

22、用,在不需要时卸除。2.1.3 WAP通信协议结构2.1.3.1 WAP 1.X 协议图2.4 WAP1.2协议栈结构图1)WAE应用层应用层的主要目的是建立一个协同工作环,使运营商和服务提供者能够有效地在不同的线平台上建立服务和应用程序。2) WSP会话层会话层协议为上层的WAP应用提供面向连接的、基于WTP的会话通信服务或基于WDP无连接的、可靠的通信服务。3)WTP 事务层提供一种轻量级的面向事务处理的服务,专门优化并适用于无线数据网。4)WTLS 安全层基于SSL的安全传输协议,提供加密、授权及数据完整性功能。5)WDP传输层无线数据报协议,一种通用的数据传输服务,可以支持多种无线承载

23、网络,使得上层的WAE、WSP、WTP、WTLS独立于下层的无线网络,使用下层承载能力为上层提供一致的服务。除了WAE和协议外,WAP标准还定义了无线电话应用(WTA),它使得WAP可以很好地与电信网络中现存的各种先进电信业务相结合,如智能网业务。通过用户接口,移动用户可以应用各种电信业务而不需修改移动终端。2.1.3.2 WAP2.0协议栈的新发展图2.5 WAP2.0协议栈结构图在WAP2.0版本中,支持以下新增协议栈功能:(1)在传输层,WAP2.0采用具有无线特征的WP TCP/IP协议,以使得网络可以基于IP进行数据传输。WP TCP提供面向连接的服务,它被优化用于无线环境,可与互联

24、网上的标准TCP应用充分交互操作。(2)在会话层,WAP2.0采用具有无线特征的HTTP协议(WP HTTP),WP HTTP规范针对无线环境的HTTP协议子集,完全能够与HTTP/1.1共同使用。WAP设备和WAP代理服务器/WAP服务器之间交互工作的基本模型是HTTP请求回应处理机制。WP HTTP支持回应的信息体压缩和安全通道的建立。这样,在WAP2.0不一定需要WAP代理服务器,因为在客户端和源服务器端通过使用HTTP/1.1就可以直接完成移动应用。(3)WAP2.0增加了更多的安全保证措施,包括采用TLS协议, WAP2.0支持TCP/HTTP的情况下允许移动终端与应用服务器直接建立

25、TLS安全隧道,实现端到端的加密功能。提供改进的端到端的安全,集成有线互联网等,以保证使用移动商务和移动银行应用等移动业务的安全。TLS协议的无线协议子集允许针对安全传输的交互操作。TLS的协议子集包括加密簇、验证字格式、签名规则和会话恢复等安全措施。WAP2.0主要优势表现如下:(1)速度更快:WAP网关不用做HTTP/TCP和WSP/WTP/WDP的协议转换;手机侧不用做WSP/WTP/WDP的解析,但是网络中需要做HTTP/TCP的无线配置。(2)性能提高:因不做大量的协议转换,同样的硬件设备支持更多的并发用户。(3)提供了端到端的安全机制:如使用TLS时,WAP网关不用解析HTTP应用

26、,是透明传输的端到端的协议。(4)丰富的内容:因WAP2.0协议采用了与有线互联网兼容的语言,因此获得了更为广泛的支持,更多的应用能更容易的被用在移动互联网上,这是在WAP1.X上做不到的,这种兼容性也使WAP2.0比WAP1.X有更长的使用期限和稳定的产品形态(不用在协议和标记语言上进行频繁升级),使移动用户享受到有线互联网的丰富的内容。2.2 已有的WAP业务模型2.2.1 3GPP2模型12.2.1.1 业务模型 图2.6 WAP业务3GPP2模型流程分析:1. WAP用户发出业务请求Request;2. 网关对请求报文采用相应协议进行解码和转换后将请求转发至服务器,直到网关收到服务器返

27、回的响应数据,这段时间称之为响应时间。Response time.3. 响应数据到达后,网关依次向用户发送若干个对象的响应。4. 终端在接收到网关返回的所有对象的响应数据后,开始阅读时间。5. 阅读时间结束时,用户又发起一个新的业务请求,如此往复。2.2.1.2 WAP模型的参数描述1) WAP请求:浏览器针对要浏览的网页根据其对应URL向WAP网关发出请求,请求报文大小固定,浏览器发出这个请求后,经过一个响应时间,WAP网关收到服务器返回的响应数据。2) 返回对象大小:网关返回用户请求数据报文的大小。3) 每个响应包含的对象的个数:一次请求的应答由多个返回对象组成。4) 对象之间的时间间隔:

28、一次响应中终端收到连续两个返回对象的时间间隔。5) WAP网关响应时间: WAP网关的响应时间是指用户从发出请求报文到接收到来自网关的第一个响应对象报文的时间间隔。6) 阅读时间:终端接收完最后一个对象报文到发出下一次连接请求的时间间隔。2.2.1.3 WAP业务模型的参数分布WAP业务模型的参数服从的分布如下表:表2.1 WAP业务模型参数分布模型对象WAP请求的大小对象的大小每个响应的对象的个数对象之间的时间间隔响应时间阅读时间服从的分布定值截短的Pareto分布(均值为256B,最大值为 1400B)几何分布指数分布指数分布指数分布分布参数76Bk=71.7Ba = 1.1均值为2均值为

29、1.6s均值为2.5s均值为5.5 s2.2.2 其他文献中的模型2.2.2.1 A WAP Traffic Model and its Appliance for the Performance Analysis of WAP over GPRS 2该文模型是基于局域网模拟建立的GPRS平台提出的,进行模型分析的数据在模拟平台的WAP网关和用户端之间提取,然后对数据进行分析确定建模对象的分布及其参数(图2.7),并且比较了不同业务的差异。最后根据模型分析结果,进行了评估网络性能的仿真实验。图2.7 论文A WAP Traffic Model中的模拟数据采集环境WAP模型该文中建立模型如图2.

30、8所示。模型中WAP会话是由用户发起的对网页的请求开始到网关返回页面内容的往复过程。图2.8 论文A WAP Traffic Model中的WAP模型WAP会话过程模型由以下几个参数描述,1 请求网页数目,n;2 上行与下行包大小,由x与y表示;3 用户发起下一个网页请求之前的时间为阅读时间;4 网络响应时间,即用户发出请求到数据全部接收的时间间隔;模型参数中,网页请求数符合几何分布,阅读时间服从负指数分布,包大小服从以2为底的对数正态分布。该模型的研究中对于确定参数的分布使用的方法为最小误差法,即使某个分布函数和实际数据的概率密度的误差最小。以下图为例图2.9 某数据与正态分布和对数正态分布

31、的误差函数图由上图可以看出,对数正态分布的误差较小,所以对数正态分布比正态分布更适合描述该数据。WAP不同应用业务的模型参数WAP的应用不同,其业务模型参数也不同。该论文也对多种应用进行了数据分析,包括E-mail, 新闻,电子商务与综合的WAP应用。数据的特性因不同应用而异。表2.2 不同业务的模型参数的比较种类均值方差新闻阅读时间(秒)11.416.5请求包大小(字节)82.126.2响应包大小(字节)638.4389.9电子邮件阅读时间(秒)10.022.2请求包大小(字节)112.057.7响应包大小(字节)582.9260.0电子商务阅读时间(秒)10.713.1请求包大小(字节)8

32、4.316.5响应包大小(字节)641.0342.9综合应用阅读时间(秒)13.8116.8请求包大小(字节)108.284.7响应包大小(字节)511.0368.01) 电子邮件的请求报文大小较大,因为用户有时会发出较大的电子邮件。2) 新闻业务的数据包大小在所有业务中方差最大,因为在一次网页请求中,用户往往需要下载几个对象才能看到其所期望的新闻内容。因此网关发送的网页数据包大小常常能够达到WAP的最大传输单元。3) 新闻内容的阅读时间也是比较长的,这是由于要传输的网页大,所以内容显示时间也较长。4) 电子邮件的阅读时间的方差在这几种应用最大,因为发送电子邮件时需要在终端输入文本,而终端设备

33、文字的输入的方便性差异很大。论文的最后根据总结出的业务模型使用GPRSim仿真GPRS网络的WAP业务,对于网络的性能做出分析并且提出了仿真环境中信道的最佳配置方式。2.2.2.2 Characteristics of WAP Traffic 3该文的研究同样是在有线网中的PC机上模拟WAP业务的数据传输,然后对提取的数据进行分析(图2.9)。基于不同的用户行为建立WAP业务模型,并且研究了在网络配置中起重要作用的业务的自相似性。图2.10 论文Characteristics of WAP Traffic中的数据采集环境WAP模型论文中提出对不同的WAP应用分别进行建模,根据阅读时间的长短不同

34、,使用了两种情景代表典型的数据业务:查找和浏览。A. 查找情景:在查找情景中,用户需要找到一个特定的目标。这个情景的上网过程中每次事务用户通常会点击许多网页,但是每个网页的阅读时间比较短,尤其是在用户点击其熟悉的网页的情况下。查找情景例如用户查询股票信息或者天气预报的会话过程,有效的阅读时间在一次事务中只有一次。模型中只分析了下行链路的三个参数,文件到达时间间隔、文件大小和一次会话过程中网关返回文件数。文件到达时间间隔:查找信息业务中文件下载时间和阅读时间差别较小。文件到达时间间隔服从均值约为6秒的指数分布。(根据情景不同,均值从5.7到6.3秒不等) 图2.11 股票查询应用中文件到达时间间

35、隔图文件大小:一个网站中的文件大小符合均匀分布,均值大约在600到1000字节。一次会话过程中返回对象数:会话中对象数目服从指数分布。B. 浏览情景:在浏览会话过程中,用户被动接受网页提供的信息而不是用户主动要求网页内容,所以阅读时间相对较大。WAP业务浏览情景的典型例子是新闻阅读会话过程。网页内容到达间隔,即文件到达间隔服从指数或伽马分布;文件大小:并不能得出其符合某一个特定的分布,均值为1000字节;阅读时间:阅读时间服从均值为38秒标准方差为10的正态分布。 图2.12 WAP新闻浏览应用中文件到达时间间隔图WAP业务的自相似性根据论文前面分析得出的模型,作者对各种业务的业务流量进行仿真

36、分析验证其自相似性(图2.13),包括话音业务,Web业务,WAP业务以及它们的混合。图2.13 文献二的仿真模型仿真结果:从下图中表示的信号的突发性我们可以看出WAP业务确实具有自相似的性质。而这个性质也通过基于小波的方法得到了验证。程序中经过20次仿真运行估计的Hurst参数为0.59,而Hurst参数高于0.5则意味着自相似性。 图2.14 WAP业务流量的聚合数据图WAP业务具有一些自相似特性,但是不同于高度自相似的Web业务。当Web网络流量增加时,业务流量特性不会发生非常大的变化,这是由于有线网业务自相似引起的。仿真分析中得到的各种业务的Hurst参数如表2.3所示:表2.3 不同

37、业务的自相似系数文献结论:论文认为WAP业务与Web业务具有很大的区别,WAP业务并不具有典型的自相似性,这很大程度上是由于手机的接入方式不同引起的。因此修改有线网的业务模型并不能建立完整的WAP业务模型。2.2.2.3 模型对比上面对前人提出的三个WAP业务模型做了分析,由于各个模型关注的重点不一样,使得各模型的侧重面也各不相同。3GPP2提出的模型描述了整个WAP流程,将用户从发出请求到收到信息的过程用一系列模型参数描述,模型比较完整,这对于仿真分析等应用具有重要的意义;文献二中Stuckmann等人对于GPRS网络中的WAP业务建立了简化的模型,重点是分析用户的行为特性,并且针对不同的应

38、用如邮件、电子商务、新闻浏览和混合业务等对数据的特征参数做出了分析。分析了各种具体应用对各个参数的影响,从而对不同业务的网络配置提供了参考,此外,还把业务模型应用于仿真作为无线通信系统的配置依据。文献三中Irvine等人只是对于一些参数做出分析,并没有建立一个完整的模型,但是该论文中提出的把业务分类研究的思想比较具有建设性,以往的研究,如文献二,对于业务的分类都是根据应用区分。此外,Irvine重点研究了WAP网络中的自相似特性,这对于网络配置具有一定的指导意义。上述的三文献中对于WAP业务模型的研究都具有一定的局限性,3GPP2模型没有区分主对象与内置对象,并且对于数据的流程做了一些简化,省

39、略了终端对于内置对象的URL请求,这样虽然可以使用户行为特性表现的更加清晰,但是对于整个网络的数据流量的模拟引入了较大的误差。同时对数据提取方式、模型参数的验证方法没有给出说明。文献二的模型是在PC机上模拟GPRS环境下的WAP业务,由于有线网和无线网本身存在的差异,如传输送率、协议转换等必然会造成模型参数分析时的误差。而且其模型由于过于简化,所以应用范围有限。另外,文献中对于不同业务的研究只是简单计算了其特征值,所以不能够深入分析。文献三中的研究重点是WAP业务的自相似性,但是由于其数据也是从有线网模拟环境中提取,所以并不具有权威性。此外,模型参数的验证方法也缺乏说服力。2.3 WAP模型与

40、HTTP模型的对比由于过去对于HTTP业务模型的研究较多,已经形成关于有线网的比较成熟的具有权威性的模型,因此3GPP欧洲电信标准组织ETSI以HTTP模型为基础给出了描述分组数据业务的统一参考模型13,对其中的参数进行修改从而得到WAP的业务模型,下面将通过对WAP模型和参考文献HTTP模型进行对比说明直接套用HTTP模型不足以完全对WAP业务建模,另一方面,WAP模型与HTTP模型并不是对立的,进行WAP业务模型的研究可以从已有的HTTP模型中得到启发。在我们的研究中就采用了HTTP模型中的一些做法,比如主对象与内置对象的区分等等。此外,由于WAP2.0引入了具有无线特征的HTTP协议,所

41、以在以后的对WAP2.0业务模型的研究中,HTTP模型会更加具有参考价值。2.3.1 HTTP模型介绍2.3.1.1 HTTP业务模型图2.15业务基本模型HTTP业务的基本模型如图2.15所示。假设当阅读时间中止后,用户立即发出新的网页请求,周而复始。这个模型给出了激活和休眠两个状态,激活状态对应网页请求和数据下载的过程,休眠状态对应所有对象下载完毕到下一个请求发出之间的过程。在激活状态下,可以实现多个对象建立多个TCP连接的并行传输(对应HTTP/1.0的情形)。上图采用了三层的结构来描述:会话(session)、分组呼叫(packet call)、分组(packet)。一次会话由on/o

42、ff阶段代表Web网页的下载时间和阅读时间。一个分组呼叫(packet Call)对应用户发出一次网页请求然后浏览整个网页的过程。其中,每个分组呼叫又分为主对象和内嵌对象,主对象和第一个内嵌对象之间的时间间隔称为网页的解析时间。如图2.16所示:图2.16 主对象和内嵌对象的返回过程每个分组对应一个对象的到达,传输过程中对象根据协议规定的MTU分为多个包。主对象和内嵌对象的区别如图2.17所示,最初的HTML页被称作主对象(main object),主对象中的每一个构成对象(constituent object)被称作内嵌对象(embedded object)。图2.17 主对象与内嵌对象的区

43、别2.3.1.2 HTTP业务模型的参数基于以上的分析, HTTP业务用以下几个参数表示:: 网页中主对象的大小;: 网页中内嵌对象的大小;: 网页中内嵌对象的数量;: 阅读时间;: 主页的解析时间。对采集到的数据进行处理,就可以得到描述业务模型的各个参数的概率分布,然后将得到的分布与标准的概率分布函数比较,取最接近的标准概率分布为相应的参数分布。用Q-Q 画图工具(Quantile-Quantile plot,见参考文献7)来检测采集到的数据和其他标准分布函数的吻合程度。参考文献中列出的HTTP模型各个参数的统计分布,如表2.4所示:表2.4 HTTP模型参数模型的各个部分服从的分布分布参数

44、概率密度函数主对象大小截短的对数正态分布均值:10710B方差:25032B最小值:100B最大值:2MB内嵌对象大小截短的对数正态分布均值:7758B方差:126168B最小值:50B最大值:2MB内嵌对象数量截短的Pareto分布均值:5.64最大值:53注4阅读时间负指数分布均值:30s解析时间负指数分布均值:0.13s注:从生成的随机数中减去k得到Nd从上表来看,对数正态分布和Pareto分布都采用了截短的形式,是为了防止出现太大或者太小的随机数而使生成的参数偏离正确的结果,所以规定了最大值与最小值。注:模型的建立是在采集了1900多位用户的数据,前后发出了24000多个网页请求。主要

45、应用Tcpdump和Tcpshow 4两个工具对数据进行分析。Tcpdump工具记录了TCP/IP分组头以及300B的TCP净荷信息。300B的TCP净荷信息包含了我们需要研究的HTTP请求和应答的分组头信息。通过HTTP的分组头信息字段可以分析得到关于HTTP业务的很多信息,例如,判断是否是网页请求,判断当前连接是激活的还是已经关闭。Tcpshow工具翻译采集到的分组中的二进制信息。它分别对HTTP分组头信息和TCP分组头信息进行解析,分别获得关于HTTP层和TCP层的有关参数。2.3.2 与WAP模型对比WAP业务的应用结构是有三部分组成,终端,网关,服务器。比web多了一个作为中转译码的

46、网关,同时,WAP终端与网关之间依靠无线网络进行通信,由于无线网络本身的特点必然会造成与有线网络不同的特点。表2.5 3GPP2的WAP模型与HTTP模型对比Web参数主对象大小内嵌对象大小内嵌对象个数主页解析时间阅读时间服从的分布截断的对数正态分布截断的对数正态分布截断的Pareto分布指数分布指数分布WAP参数请求分组大小对象大小对象个数对象间隔阅读时间响应时间服从的分布定值截断的Pareto分布几何分布指数分布指数分布指数分布根据对表2.5的参数比较,可以得出以下结论:1) Web业务由于上下行链路的数据量差距很大,所以建立模型时只针对下行链路进行考虑。而WAP业务中,下行数据经过压缩,所以数据量相对减少,所以将上行的终端请求也列入考虑范围。2) 对于对象的定义不尽相同,Web业务最初是主对象的生成过程,然后是主页面的解析时间。这段时间里浏览器解析得到内嵌对象的数量以及网页的配置。接下来是内嵌对象的生成时间。因此,Web业务将主对象与内嵌对象分开讨论。而以往的WAP业务研究中没有如此区分。我们在实际研究中发现,对于WAP业务的对象,仍然有主对象与内嵌对象的区别。所以,我们建立模型时将主对象与内嵌对象加以区分,使得模型更加具体准确。3) 由于Web业务的主对象与内嵌对象的区别,因此引入了主页解析时间这个参数。而WAP只讨论了对象之间的间隔,没有将主对象到第一个内嵌对象的时间专

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