移动代理技术在智能网络切换中的应用
摘 要：异构通信网络的融合是目前的热点问题，而对异构网络实现统一的管理，并实现异
构网络之间的智能切换是网络融合的关键问题。本文针对融合网络中网络切换问题，分析了
智能切换的概念，同时结合移动代理技术的特点，最后提出了一种基于移动代理技术的智能
网络切换方案。
关键词：网络融合；移动代理；异构网络
中图分类号：TP393
1. 引言
随着 3G 网络以及 WiFi 网络的大规模建设与应用，异构通信网络的融合成为热点问题，
而其中异构网络之间的切换是网络融合的关键问题。而业界也在致力于使网络能够根据网络
情况和用户个人意愿智能地为用户选择最佳的接入网络。而移动代理技术是目前新型的人工
智能技术，目前尚未在网络融合应用。如何使移动代理技术和网络融合相结合，实现智能地
网络切换，是本文的研究方向。本文针对融合网络中网络切换问题，分析了智能切换的概念，
结合移动代理技术的特点，最后提出了一种基于移动代理技术的智能网络切换方案。
2. 移动代理技术
移动代理概述
所谓代理，广义上指人类、物理世界中的移动机器人以及信息世界中的软件机器人[1]。
本文中则专指信息世界中的这样一类软件实体，它们具有一定程度的智能，能够代表某种用
户自治地完成特定的任务。其智能化的程度可以从简单的预定义规则到复杂的自学习人工智
能推断机，因而又被称为软件代理或智能代理。
移动代理是一类特殊的代理，在保持了一般代理的智能性、自治性等基本特性的基础上
致力于引入代理的迁移能力。移动代理是一类能够在需要的时候自主地从异构网络的一台主
机迁移到另一台主机并与其他代理或资源进行交互以完成其任务的特殊代理。移动代理的显
著特点是它能够根据资源访问或与其它代理交互的需要而自动迁移到更合适的执行位置。
移动代理本质上是人工智能技术与分布式计算技术的“混血儿”，它的提出不仅为分布计算
增添了智能性、动态性等新的内容，也使代理具有了大规模问题求解的能力。
移动代理具有跨地址空间持续运行能力，它具有三个突出特征[6]:
z 移动代理首先是一个代理，因此具有一般代理的基本特征;
z 移动代理能够迁移到不同的地址空间中执行;
z 迁移过程中移动代理的执行是可持续的，即能够在某一条指令处暂停(Suspend)，
完成迁移后从暂停点的下一条指令起继续执行(Resume) ,迁移过程中保持自身状
态。
移动代理生命周期与模型结构
移动代理从创建、发送到传输、执行和最后返回形成一个完整的生命周期，这个生命周
期能够用六个状态表示:创建、准备、迁移、阻塞、执行和结束状态[2]，如图 2-1 所示:
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图 2-1 代理生命周期图
创建态标志着一个代理正处于创建过程，当创建者将移动代理放入发送队列后转入准备
态。从准备态到迁移态的转变由创建者为它制定的发送条件及与下一个目的站点的协商结果
所决定。如果创建者要求其移动并且与目的站点协商成功，则移动代理转入迁移态。
移动代理在网络传输过程中处于迁移态，成功到达目标站点后，在未获得执行权前始终处于
阻塞态，在此期间移动代理环境对其进行身份确认和完整性检查，检查通过则转入执行态;
否则将重新转入迁移态返回到前一站点或被直接终止运行。
在执行态下移动代理自主运行，与其他代理或移动代理环境交互完成预定任务。任务完成后，
它可能会继续移动转入迁移态，或转入结束态(如果确认已经到达最后一个目标站点或者任
务己经完成)。
结束态是生命周期的结束。由于移动代理是可以重复利用的组件，因此它可以被再次放入发
送队列，转入准备态。这种循环的生命周期能够无限重复进行，而且移动代理在不同生命周
期内获取的知识也能够在下一个生命周期内使用[3]。
移动代理的结构可以划分为以下相互关联的模块:接口层、安全代理、环境交互模块、
任务求解模块、内部数据模块、知识库、内部状态集、约束条件、路由策略[4]。如图 2-2 所
示：
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图2-2 移动代理的结构模型[5]
z 接口层:是代理与外部通信的接口;
z 安全代理:移动代理结构的最外层为安全代理，它是移动代理与外界环境通信的中
介，负责执行安全策略、为代理提供保护，阻止外界环境对移动代理 的非法
访问以及恶意侵害。
z 环境交互模块:移动代理通过环境交互模块感知外部环境并作用于外部环境。此模
块实现了代理通信语言(ACL: Agent Communication Language)的语义，保证使用相
同 ACL 的代理和移动代理环境之间能够正确通信和协商。
z 任务求解模块:用来完成任务的求解和自身的初始化、事件处理、状态控制等工作，
包括代理的运行模块及与代理任务相关的推理方法和规则。运行模块包含代理的
初始化程序和事件处理程序，前者在初始化或移动到另一节点后启动事件处理线
程，后者持续自主运行，感知外部环境的请求，并依据内部的规则和状态产生动
作。代理运行模块可以设计为任务独立的模块，任务相关性由不同的推理方法和
规则集来实现。
z 内部数据模块:保存代理运行所需的数据和由代理采集处理并将发送回用户的数
据。
z 知识库:是移动代理自身和任务求解所需的知识数据库和知识模型，并保存在迁移
过程中获取的知识和任务求解结果。
z 内部状态集:移动代理执行过程中的当前状态和历史记录，它影响移动代理的任务
求解过程，同时代理的任务求解又作用于内部状态。内部状态必须能够持久化
(Persistence)以支持跨平台的持续执行。
z 约束条件:是移动代理的创建者为保证代理的正常运行和性能所设置的约束参数，
如返回时间、站点停留时间及任务完成程度等，一般只有创建者拥有对约束条件
的修改权限.
z 路由策略:决定代理的移动路径，移动代理根据路由策略和系统负荷状况决定迁移
目的地。路由策略可能是静态的服务器设施列表，适用于简单、明确的任务求解
过程，也可能是基于规则的动态路由，以满足复杂和非确定性任务的求解。
3. 融合通信平台
随着通信技术的发展，目前用户的通信手段是多种多样的，既包括传统的PSTN、ISDN、
GSM、CDMA，又有 3G、WiFi、WiMAX、集群通信、Cable、卫星等，而传统的“一种服务，一
种网络”的格局已经被彻底的淘汰了。接入手段的不同使得用户将会面对千差万别的网络能
力，同时，目前国内运营商的核心网进展情况各异，复杂的底层网络、繁琐的信令交互、异
构的网络环境会给用户尤其是企业级用户带来极大的不便[1]。
为此，目前需要一个融合通信平台分析用户对底层通信网络的共性需求，抽象并封装其
所需的特殊底层网络设备能力（如：宽带卫星通信系统的定位），汇聚各种异构网络的资源，
屏蔽下层网络细节，生成符合需求的融合通信网络适配服务接口，统一管理和提供网络服务。
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从长远考虑，融合通信平台在建设过程中不仅要着眼于本期建设需求，而且应该着眼于
长期的、可持续的、可扩展的需求。它应该具有下列特性：
z 系统支持多种协议的接入；
z 系统是稳定可靠和有效的；
z 系统是安全的和健壮的；
z 系统具备统一的可管理性；
z 系统支持增值业务的快速部署；
z 系统是可扩容的；
z 为第三方提供外部接口规范。
系统物理架构图
图 3-1 系统物理架构图
其中基本业务接入平台在实际中部署应该视具体情形而定，针对不同运营商网络可能有
不同的业务接入平台，可能同一运营商有多个接入平台、统一类型接入平台各运营商有不同
实现方式、或者多个运营商共用同一接入平台。
平台逻辑架构
如下图所示，融合通信平台的系统逻辑结构由综合业务平台和基本子业务平台两部分来
构成。在基本子业务平台中，主要是对现有网络中专用的业务提供子平台进行能力的抽象，
并对其共性能力进行标准化、共性化的接口封装，便于上次服务平台中业务逻辑设计过程中
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的能力调用和控制功能的映射，从而实现了对异构网络能力的开放。在综合业务平台中，为
了适配上层服务能力的下发和底层具体网络资源的布置。在该平台中，分别从管理、控制、
数据三方面来对上层的共享需求进行适配，其中管理平面机制包括鉴权认证功能、QoS 管理
功能；控制平面机制包括智能切换功能、负载均衡功能；数据机制包括能力适配功能、协议
转换功能。
现代服务业服务交互支撑平台
现代服务业共性
服务集成技术
电子支付支
撑平台
IP网络资源 移动网络资源 卫星网络资源 有线网络资源
SCF SCFQoS
图 3-2 系统逻辑结构图
而本论文的论述便是基于对融合通信平台控制平面中智能切换模块的研究。
4. 智能切换需求分析
如上节所述，用户面临着多种接入方式的选择问题。为解决这一问题，业界推出了多模
终端产品。多模终端即是整合多种网络接入方式在同一个用户终端中，较早推出的是可以有
线和无线接入的便携电脑，而多模终端在个人便携电话中应用更加广泛：中国联通推出的
GSM/CDMA 双模手机；台湾大众电信推出的 PHS（小灵通）/GSM 双模手机；英国电信 BT
的“BT Fusion”业务、推出的 GSM/Bluetooth 双模手机：德国电信的“T-One”业务以及法国电
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信“Home Zone”业务推出的 Wi-Fi/GSM 双模手机；大唐也为即将上市的 TD-CDMA 设计了
TD-SCDMA/GSM 双模终端解决方案 DTivyA2000+。以上种种，足可见多模终端应用之广，
大势之所趋，体现了用户和运营商对现有接入方式进行整合的需求。
智能切换使得用户终端能够实现在多接入、多网络的环境下，智能地选择业务实现形式、
接入及承载方式；或在业务的使用过程中发生中断，而智能切换到他业务形态或接入承载方
式以保持业务的连续性。智能切换包括业务切换和网络切换。
业务切换
业务切换指的是业务形态之间的切换.
业务形态转换一览表：
语音 移动语音 固定语音 SMS MMS 流媒体
移动
语音 √ 语音 固定
语音 √
√ √ √
SMS √ --- ---
MMS × √ √
流媒体 × × ×
表 2-1 业务形态转换一览表
注：√代表可行的业务形态转换；×代表不可行的业务形态转换；---代表实际意义不大
的业务形态转换
业务切换产生的原因：
(1)按照客户的特殊需求定制的业务切换;(如按照客户预定，当手机关机时，自动将手机
通话转移到固定电话)
(2)由于某种不可预知故障导致业务失败，引发业务切换(如:发送 MMS 至不支持 MMS
功能的手机上，自动将 MMS 转成 SMS 的形式下发，保障文本信息的成功传递)
(3)出于经济、网络等客观原因，引发业务切换。
具体业务形态转换示例：
(1)语音业务的智能切换，移动语音业务切换到固定语音业务，辐射更小，音质更佳；
(2)在手机上看的流媒体电视，回到家以后智能切换到电视机上；
(3)在手机上听的流媒体音乐，回到家以后智能切换到音响上；
(4)短信息到语音：例如，短信息用户发送短信息到部分不方便收发短信息的特殊人群，
或者在某种特殊的应用场合下
(5)移动语音到软交换语音：GSM 或 CDMA 网络中的话音通信切换到 WiFi 模式下的语
音通信。
网络切换
网络切换指的是同一种业务形态，能够根据用户的需求和当前可用网络的状态参数、来
智能自动的挑选最优的接入手段和路由路径，并支持在不同的移动计算环境下自适应的在多
种接入手段之间进行动态切换。
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通过向用户提供一个号码、一个终端、一份账单，来实现以低资费随时随地获得各种服务的
无缝通信的服务。终端支持 DSL、GSM 和 WiFi 及定位功能，通过和网络的配合，用户可以
自由切换于固定网络和移动网络之间，而作为用户本身是感觉不到这种切换的存在的。
可能引发网络切换的原因：
(1)费率问题
GSM／3G 网络的通话的费率要高于固定电话；
GSM／3G 网络接入 Internet 的费率要高于固定接入。
(2)质量问题
固定电话的音质要好于移动电话；
固定接入比移动接入能够提供更好的带宽品质。
5. 基于移动代理技术的智能网络切换方案
智能切换的整体流程设计
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图5-1 智能切换整体流程
如上图所示，智能切换的业务流程包括上述主要步骤，而上述主要步骤的功能实验又可
被细分。综合信息收集、策略判优、路由选择等步骤的具体的功能实现将在下面几节中论述。
智能切换模块的整体架构设计
代理管理器 判决策略库
用户信
息库
SP信息
库
网络信
息库
策略判优器 综合信息库 智能
切
换
模
块
SP服务器A
网络节点A 网络节点B
终端A 终端B 终端C 终端D
SP服务器B
图 4-4 基于移动代理的智能切换模块系统架构
如上图所示，整个智能模块的架构都是基于移动代理技术的，移动代理与静止代理几乎
存在于智能切换模块所涉及的各个主机与终端.SP 服务器中存在 SP 代理，用户终端中存在
终端代理，网络接入节点中存在网络信息代理与用户代理。智能切换的整体流程以及其中的
子流程都有移动代理参与。移动代理结合智能切换模块的特点与其自身特点，发挥其技术优
势。
各构件及其功能
代理管理器：智能切换模块中用以产生、收发、维护、命名、定位、撤销移动代理的部
件，所有的移动代理均受其管理。而产生何种功能移动代理，也由代理管理器决定。代理管
理器是本论文设计的智能切换模块的核心功能部件。
策略判优器：策略判优器内嵌判决策略库，负责依据判决策略、用户的终端状况、网络环境
来智能地判断选择出一个相对优化的路由路径。
判决策略库：内存储着由管理员编辑的判优策略，并由管理员不断地依据新兴的用户需求与
网络变化来维护更新。倘若策略库中没有特定策略可供调用，则通知管理员，由管理员处理。
综合信息库：综合信息库包括用户信息库，网络信息库，SP 信息库三个子库。
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用户信息库：存储用户信息以及相关的用户终端信息。用户信息包括用户的使用习惯、个性
化定制以及用户业务喜好。用户终端信息包括终端类型,接入方式，实时资源状况。该库信
息由用户代理与终端代理协作完成收集。
网络信息库：网络信息库存储用户所在位置一定地理范围内的可供其接入的网络节点的底层
网络细节信息，资源状况。该库内容由网络信息代理负责收集。
SP 信息库：SP 信息库存储了 SP 名称、所提供的服务、以及业务相关的一些参数，这些信
息由 SP 代理负责收集。
各代理类型和功能
用户代理（User Agent，UA）：每一个用户 ID，在业务进行时都有与之唯一对应的用户代理
在工作。用户代理由智能切换模块代理管理器在业务发起时产生，被派遣至终端的接入节点，
除负责与终端代理协作收集用户及其终端信息，还负责终端代理与 SP 代理的通信，同时依
据实时信息调用策略判优器进行路径选择，实现智能切换功能。
终端代理(Terminal Agent, TA)：被智能切换模块派遣至用户终端后，便驻留在其中，平时处
于休眠状态，当有现代服务业业务被使用时，其被激活。负责收集部分用户与终端信息，同
时与用户代理通信，接受业务数据。
SP 代理(SP Agent, SPA)：被智能切换模块派遣至 SP 服务器后，便驻留在其中，平时处于休
眠状态，当有现代服务业业务被使用时，其被激活。负责收集 SP 信息，同时与智能切换模
块及用户代理交互。
网络信息代理(Network Information Agent, NIA)：当业务被出发时，由智能切换模块分发至
各个目标网络节点，由其负责收集网络节点信息，收集完成后返回智能切换模块，将信息交
与综合信息库，同时代理进行自我撤销。
6. 结论
网络融合中的网络切换问题是目前网络融合领域的热点问题，也是一个极具挑战性的研
究课题。而移动代理技术是当前流行的一种新颖的技术，目前尚未在网络融合领域应用。本
文通过需求分析，在网络切换的基础上提出了智能切换的概念。随后，本文研究了移动代理
技术，通过与智能切换概念的结合，提出了一个新颖的基于移动代理技术的网络智能切换实
现解决方案。
下一步，我还将围绕这一领域，进一步深入的研究移动代理技术在网络切换中的应用，
并致力于方案的具体实现与应用。
参考文献
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[2] Luca Ferrari, The Aglets User’s Manual, October 6, 2004
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[5] 糜正混，柴亚伟，陈金方.基于移动代理的下一代网络分布业务架构，南京邮电学院学报.2002 年 9 月
[6] OMG Standard." Mobile Agent Facility Specification". January ://
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The application of Mobile Agent on Network Handover
Dai Peng
School of Computer Science．Beijing University of Posts and Telecommunications，Beijing
(100876)
Abstract
With the development of the 3G and WiFi network, Network Convergence
becomes a research paper aims at providing a Mobile Agent
technology-based design for the Network Convergence Platform intelligent switch
module. The author used a method combining of theoretical studies and actual
programming for the design of the functional module. Through analysis of the
requirements, the author presents a definition of intelligent switch in the Modern
Service. Meanwhile, researching the mobile agent platform IBM Aglet, the author
summed up the basic platform configuration method. In this paper the author designed
a intelligent switch module which can achieve the management of mobile agents，a
comprehensive collection of information, basic smart switch and the switching
between several terminals. To sum up, the paper provides a new idea of how to realize
intelligent switch module for the construction of the Network Adaptation Layer.
Keywords: Network Handover; Mobile Agent; intelligent switch
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