嵌入式OMA_DM系统架构及关键技术研究与设计.pdf

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1、2011年第35卷第03期（总第353期）0引言伴随着3G及相关技术在国内的迅速普及，移动网承载能力逐步增强，数据业务和新型增值业务会成为用户的最大需求所在，移动通信网络将是一个多终端、多服务、多应用，由不同异构网络结合起来的混合型网络。在此背景下，如何有效、统一地管理用户终端以及开展新型业务是运营商面临的一项重大挑战。OMA（Open Mobile Alliance）组织制定的DM（De-vice Management）协议则正是应对这些挑战而生。DM协议是一种通过远程服务器对网络内终端进行管理的协议，它独立于承载网络，可以横跨2G，3G，WiMAX等多种接入技术，其基本功能包括：1）固件更

2、新，通过OTA的方式实现软件版本的发布及BUG修复，大大降低运营商和厂商的服务成本；2）终端参数配置，用于视频电话、流媒体、IPTV、定位、个人信息管理（PIM）甚至终端网络游戏的参数自动配置；3）故障诊断，在不影响用户使用的情况下获取终端运行状态，并通过诊断结果判断故障所在；4）参数采集，完成终端参数的自动上报以及用户信息收集。除了上述基本功能以外，还可以以DM系统为平台，动态的添加新功能用于满足不同业务的需求。对于运营商来说，DM平台的建设能够大大节约服务成本、优化用户体验、促进增值业务的推广，在捆绑高价值用户的同时增加用户黏性。1终端管理系统及协议分析1.1OMA-DM系统架构DM协议由

3、服务器和客户端两部分组成。服务器负责向客户端下发管理命令，该命令基于SyncML数据同步规范，采用XML编码；客户端植于移动终端内，解析并执行服务器下发的管理命令。整个DM系统架构如图1所示。各部分介绍如下：文章编号：10028692（2011）03-0057-04嵌入式 OMA-DM 系统架构及关键技术研究与设计程方，张毅，雷宏江（重庆邮电大学 通信学院，重庆400065）【摘要】OMA-DM是OMA组织定义的一套用于移动与无线网络的终端管理协议。研究了OMA-DM协议在嵌入式终端设备中的实现方案。首先，详细分析了DM协议特点及会话流程，再根据嵌入式终端设备特性，采取模块化架构设计，阐述了D

4、M协议与MMI、EFS、协议栈之间的接口关系，DM tree及会话流程等关键技术实现过程。该方案充分考虑了嵌入式系统平台资源，在降低开发难度的同时提高了系统可移植性。【关键词】OMA DM；DM tree；终端管理；嵌入式终端【中图分类号】TN929.5【文献标识码】AResearch and Design of OMA-DM Architecture and Key Techniques on Embedded SystemCHENG Fang,ZHANG Yi,LEI Hongjiang（College of Communication,Chongqing University of Po

5、sts&Telecommunications,Chongqing 400065,China）【Abstract】OMA-DM is a device management protocol designed by Open Mobile Alliance for mobile and wireless network,thisarticle has given a implementation of OMA-DM on embedded device.It deeply analyzes the characteristics and session flow of DMprotocol,us

6、es method of modularized architecture design according to the characteristics of embedded device,describes the relationshipbetween DM protocol and MMI,EFS,protocol stack,and gives implementation of key techniques like DM tree and session flow.Thissolution fully considers the resources of embedded sy

7、stem,reducing the difficulty of development while increasing system portability.【Key words】OMA DM;DM tree;device management;embedded device基金项目：重庆邮电大学自然科学基金项目（A2009-53）信息终端与显示Information terminal&display572011年第35卷第03期（总第353期）1）OMA DM服务器：设备管理系统中的一个服务器，其主要功能是与终端或其他系统（如运营商的DMWeb Service平台1）通信以提供设备管理服务

8、。2）Bootstrap/Notification服务器：通过WAP PUSH或HTTP等连接方式将Bootstrap/Notification消息发送给终端设备。3）推送服务代理网关：提供PUSH代理服务。4）OMA DM客户端：将DM服务器发送的会话消息解码分析，并执行终端管理命令。5）智能卡：终端智能芯片。1.2管理对象模型由于终端设备中定义的管理对象众多，随着新功能的不断加入，还会产生新的管理对象，于是DM协议采用了设备描述框架（Device Description Framework，DDF）来实现设备管理信息的获取2，通过DDF文件，DM服务器可以知道该类型终端中所有可被管理的对象

9、。在客户端，被管理的对象通过管理对象树（DMTree）组织起来存储于终端之中，DM Tree中的每个节点是一个管理对象的实例，而节点的路径由URI（Uni-form Resource Identifier）标识（如./DMAcc，./DevInfo，./DevDetail等），节点的ACL（Access Control List）属性指明了服务器对该节点可以进行何种操作3。1.3设备管理流程阶段1：终端初始化Bootstrap4Bootstrap属于设备引导过程，目的是使终端获取网络及管理服务器的一些配置信息，具体又分为3种实现方式：1）Customized Bootstrap（设备厂商提供）

10、：在设备出厂时就将网络及管理服务器的配置信息固化在终端内部，目前广泛采用的一种做法。2）Bootstrap From Smartcard（终端提供）：从智能卡中读取配置信息。3）Server Initiated Bootstrap：由服务器发起Boot-strap过程。阶段2：业务执行过程整个业务执行过程由会话发起阶段、会话建立阶段和管理阶段组成。流程如图2所示。分述如下：1）会话发起阶段由服务器下发Notification Initiation Alert消息发起一次DM会话过程5，Notification Initiation Alert消息采用WAP方式编码，通过短消息方式发送到终端侧。

11、此外，DM会话也可以由客户端发起。2）会话建立阶段6不管会话是如何发起，DM客户端将发送“Pkg 1”消息开始会话建立过程，“Pkg 1”消息中除了包含终端设备基本信息外，还有./DMAcc/节点下的认证、鉴权信息。之后，服务器回复“Pkg 2”消息，携带DM命令，基本的命令与描述如表1所示。3）管理阶段“Pkg 3”是DM命令的执行结果，由客户端向服务器发送。此后，服务器可以继续下发管理命令，重复管理阶段的过程，否则会话结束。2DM系统架构及关键技术2.1终端DM系统架构设计为了提高DM模块的可移植性，将其拆分为DM核（DM Kernel）和DM接口（DM Interface）两部分，DM

12、Ker-nel实现整个DM协议的处理流程，与所在的平台无关；DM Interface实现DM Kernel与终端平台之间的接口。这样，只需要重新定义DM Interface就可以完成DM功能在不同系统、不同终端类型（手机、数据卡或其他）之间的移植。图2DM会话流程Pkg4：下一条DM命令管理阶段Pkg3：命令执行结果的响应Pkg2：服务器端会话初始化会话建立阶段Pkg1：客户端会话初始化会话发起阶段Pkg0：DM会话发起通知DM客户端DM服务器命令描述Add在DM Tree中添加一个节点Replace改变一个节点的值Delete删除一个节点Get查询一个节点的值或者子节点列表Exec运行节点对

13、应的执行命令表1DM会话命令（部分）信息终端与显示Information terminal&display582011年第35卷第03期（总第353期）嵌入式移动终端一般分为OS/驱动层、协议层和UI层。将DM Kernel置于UI层之上，目的是方便与人机接口（MMI）进行交互，同时UI层详细定义了与下层协议栈和系统服务之间的接口，在开发过程中可以直接利用这些接口，减少重复性工作同时降低开发难度。一般情况下，DM会话通过服务器发起，终端在WAP PUSH接口监测到此事件后，将整个DM会话消息发送至DM Kernel模块，然后经由SyncML模块解码，DM引擎对解码结果进行分析处理并执行该会话命

14、令，之后调用管理树模块对终端中的参数进行读写操作，在完成命令后将结果返回给服务器，服务器继续下发下一条管理命令，一直循环直至管理过程结束。DM Interface是DM Kernel与嵌入式系统资源交互的桥梁，实现两者之间的相互访问和调用，完成DM协议和平台的整合。DM Interface所定义的主要接口有：1）用户界面：与MMI交互，输入或输出设备管理过程中的必要信息。2）传输层：通过系统提供的WAP与HTTP等承载方式，建立与DM Server之间的连接。3）设备功能和操作系统：调用设备或OS的基本服务，如蓝牙、任务切换、队列服务等。4）存储系统：DM Tree与嵌入式文件系统（EFS）之

15、间的接口，用于读写DM Tree中的元素。5）应用程序：与固件更新、配置、诊断等功能之间的接口。2.2设备管理流程详细设计如图5所示，设备管理流程由4个过程组成：初始化、函数注册、运行和终止。2.2.1DM初始化首先从嵌入式系统资源中分配模块所需要的堆栈空间，对状态标志位进行初始置位，初始化会话消息队列，用DM_TREE_OpenForRead（）和DM_TREE_Close（）函数对DM Tree进行读写测试。一旦上述过程中出现任何错误，就调用DM_term（）结束整个DM流程。2.2.2函数注册DM Tree以tree.xml文件的形式存储在设备Flash之中，在初始化Tree的过程中会确

16、认其节点信息是否与DDF文件中描述的一致，是否包含必备节点：DevIn-fo，DevDetail，DMAcc。另外，一些节点的值存储在设备的non-volatile区域或者节点的执行动作由外部函数定义，这就需要对非tree.xml文件内的节点信息进行注册，使管理树模块能够正确调用。例如：TREE_DM_registerExtenal(./DevDetail/SwV,NULL,dmcb_GetSWVersion,NULL);此函数向管理树模块注册了dmcb_GetSWVersion（）函数，用于获取DevDetail下SwV叶子节点的值，通常情况下，节点的外部Get函数从嵌入式文件系统（EFS）

17、或者程序变量中获取该节点的值。SwV叶子节点没有Replace属性，所以无需注册对应的写函数。之后，若需要 访 问./DevDetail/SwV，管 理 树 模 块 就 会 自 动 调 用dmcb_GetSWVersion（）函数，返回SwV的值，而不是从tree.xml中获取。所以，管理树模型的最终存在形式是tree.xml文件加外部注册函数。2.2.3DM运行状态DM模块正常运行时的状态，模块将长期处于此状态，循环处理到达的DM会话消息。主要过程有：1）解码/处理bootstrap，notifications和其他类型的OMA DM会话；2）更新DM Tree；3）遵循OMA DL协议进行

18、更新文件的下载；4）执行DM Tree节点上的执行函数。图4嵌入端DM协议软件架构用户界面传输层MMI APIDm InterfaceTransport APIDevice APIOS APIStorage APIApplication APISyncML模块XML/WBXMLDM引擎管理树模块DM Kernel管理树模块DM Interface设备功能操作系统存储系统应用程序图5设备管理流程设计-出错-初始化失败初始化初始化完成？NY1234DM事件触发注册外部函数DM运行状态关闭客户端信息终端与显示Information terminal&display592011年第35卷第03期（总第

19、353期）博通和RealD携手将蓝牙技术导入3D立体眼镜DM Kernel采用表驱动机制将DM事件和处理函数一一对应起来，映射表形式如下：TRIGGER事件，TRIGGER事件处理函数，PUSHMSG事件，PUSHMSG事件处理函数；STARTSESS事件，STARTSESS事件处理函数。其中PUSHMSG事件代表收到了服务器发起的No-tification Initiation消息，在处理函数中将首先对会话内容作入队操作，DM Kernel按照会话入队的先后顺序依次处理事件，该队列保存在终端文件系统中，直到会话处理完毕才将其移出队列。之后，继续跳转到映射表中执行STARTSESS事件，判断其

20、会话类型是否可以执行（当前会话ID是否已经处于运行状态、是否处于飞行模式/锁定模式）。最后正式触发该会话，执行TRIGGER对应的处理函数，DM引擎根据触发事件的类型、消息内容处理该条会话，并调用DM_sessionStateChange（）函数报告当前会话的类型、处理进度，MMI可以根据报告内容将相关信息反馈给用户。会话类型：enumDM_SESSION_TYPE_BS,Bootstrap会话DM_SESSION_TYPE_DM,OMA DM会话DM_SESSION_TYPE_DL,OMA DL会话DM_SESSION_Type;会话状态：enumDM_SESSION_STARTED,DM_

21、SESSION_COMPLETED,DM_SESSION_ABORTED,DM_SESSION_State;当会话消息处理完毕，DM命令被正确执行后，继续触发TRIGGER事件，此时事件类型为DM_COMMS_OPENED，表示请求建立与服务器之间的连接，用于结果的上报。此后，DM模块将利用UI层提供的接口反复进行收发过程，直到管理过程结束。运行状态的核心就在于事件映射表，它表现了整个会话处理过程的状态变迁，是DM协议实现的关键所在。2.2.4DM终止当DM模块运行过程中遇到以下情况，将执行DM_term（）关闭DM客户端，并释放占用的所有资源：1）用户或者其他原因主动关闭DM客户端；2）内存

22、分配失败；3）注册外部读写/执行函数时失败；4）不能正常读写DM Tree。3结论OMA DM协议在国外已经有成熟的商业应用，是主流的终端管理方式，要求终端支持DM功能也成为欧美各大运营商的入门门槛之一，而国内因为3G的推广和运营商策略等问题，终端的管理和控制方式比较落后。随着终端功能日益丰富，其不再是单纯的通信工具，加之网络大融合的背景，势必需要建立统一规范的管理策略。本文探讨的嵌入式终端DM协议实现方法，已在Sprint OMA服务器上通过测试，希望能够为国内终端管理及相关领域的发展作出贡献。参考文献：1马君，廖建新，朱晓民，等.移动终端管理系统的关键技术研究J.计算机工程，2007，33

23、（16）：95-97.2Open Mobile Alliance.OMA device management standardized objectsV1.2.1S.2008.3Open Mobile Alliance.OMA device management tree and descriptionV1.2.1S.2008.4Open Mobile Alliance.OMA device management bootstrap V1.2.1S.2008.6.5Open Mobile Alliance.OMA device management notification initiated

24、session V1.2.1S.2008.6Open Mobile Alliance.OMA device management protocol V1.2.1S.2008.笕作者简介：程方（1972-），女，副教授，重庆人，北京邮电大学硕士研究生，研究方向为数字信号处理和网络测试。责任编辑：哈宏疆收稿日期：2010-12-10信息终端与显示Information terminal&display博通（Broadcom）宣布，3D立体技术品牌授权商RealD公司已经在其主动式快门3D眼镜中采用Broadcom的蓝牙（Bluetooth）技术。目前的主动式3D立体眼镜大多采用红外线技术来同步处理

25、主动式眼镜的快门机制。而Broadcom蓝牙技术让配戴者可享有更大的自由，不用再受到视线的局限。与采用红外线及其他无线射频的3D立体眼镜相比，蓝牙的电池寿命更长。Broadcom蓝牙技术能以稳定便利的方式，无线连接3D立体眼镜与关联的设备，因此主动式3D立体眼镜能够同步处理快门与电视屏幕上的动作，为观众创造出3D三维效果。Broadcom蓝牙技术之所以被RealD采用，是因为其所具备的数项优点明显优于其他依靠红外线连接眼镜与数字电视的3D立体技术。Broadcom表示，蓝牙技术在联机至其他设备时，不是采用光波，而是采用无线电波，因此可避免受到任何单点联机流程的局限，也不会受到其他居家光源（如日光灯）的干扰。蓝牙标准具备独特的时间同步功能，只需要几次更新，3D立体眼镜就可以与3D立体电视维持同步。此外，Broadcom已开发出专属技术，并将这项技术整合至其蓝牙产品，不但能够降低3D立体眼镜的电力需求，还能让产品达到最佳状况，提供更好的用户体验。60