周冰 侯位昭 李飛 焦立彬

摘要：介紹了在企業(yè)級(jí)應(yīng)用中融合、模塊化和動(dòng)態(tài)熱部署的重要性，研究了OSGi服務(wù)組件模型，基于OSGi的高度模塊化和動(dòng)態(tài)化的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合支持網(wǎng)頁瀏覽器進(jìn)行實(shí)時(shí)音視頻通話的網(wǎng)頁實(shí)時(shí)通信（WebRTC）技術(shù)，將傳統(tǒng)通信技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)相融合，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集語音、視頻、會(huì)議、位置及通知（即時(shí)消息、短數(shù)據(jù)和短報(bào)文）等5大類基礎(chǔ)支撐服務(wù)為一體的融合通信平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：OSGi；融合通信；模塊化；WebRTC

中圖分類號(hào)：TP312文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2019）09-58-4

0引言

目前，在政府、公安、人防和電力等眾多行業(yè)領(lǐng)域的信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，對(duì)通信和信息技術(shù)的混合應(yīng)用成為了一個(gè)基本需求[1]。而傳統(tǒng)的基礎(chǔ)通信能力的建設(shè)涉及到電信設(shè)備采購(gòu)、公網(wǎng)電信接入和交換業(yè)務(wù)處理等眾多專業(yè)領(lǐng)域，絕大多數(shù)行業(yè)信息化軟件企業(yè)精通的是行業(yè)業(yè)務(wù)，對(duì)于通信能力建設(shè)并不擅長(zhǎng)。隨著融合通信技術(shù)的發(fā)展，以SDK/API的方式將基礎(chǔ)通信能力對(duì)外開放，使得專注于行業(yè)業(yè)務(wù)開發(fā)的軟件企業(yè)以最快速度、最低成本實(shí)現(xiàn)自身業(yè)務(wù)的電信級(jí)通信能力。另外，鑒于上述行業(yè)對(duì)穩(wěn)定性的特殊要求，上線系統(tǒng)不間斷運(yùn)行也是一個(gè)必備條件。而隨著行業(yè)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展以及信息化的快速更迭，用戶系統(tǒng)不可避免地需要升級(jí)換代，有些系統(tǒng)更新相當(dāng)頻繁，這與系統(tǒng)不間斷運(yùn)行產(chǎn)生了必然矛盾。因此，在業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)可擴(kuò)展性、可維護(hù)性、熱部署和熱更新等提出了更高的要求。

1基本概念

1.1面向Java的動(dòng)態(tài)模塊化系統(tǒng)OSGi

OSGi是一個(gè)基于Java的服務(wù)平臺(tái)規(guī)范，其目標(biāo)是被需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、動(dòng)態(tài)更新、對(duì)運(yùn)行環(huán)境破壞最小化的系統(tǒng)所使用。OSGi技術(shù)提供允許應(yīng)用程序使用精煉、可重用以及可協(xié)作的組件構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化原語，這些組件能夠組裝進(jìn)一個(gè)應(yīng)用和部署中。OSGi規(guī)范的核心組件（Bundle）是OSGi框架，為應(yīng)用程序（組件）提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。

遵循OSGi規(guī)范的平臺(tái)核心可動(dòng)態(tài)更改運(yùn)行狀態(tài)和行為。在OSGi框架中，每一個(gè)Bundle實(shí)際上都是可熱插拔的，因此，對(duì)一個(gè)特定的Bundle進(jìn)行修改不會(huì)影響到容器中的所有應(yīng)用，運(yùn)行的大部分應(yīng)用還是可以照常工作?；贠SGi框架的系統(tǒng)可分可合，其結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)使得具體的Bundle不影響全局，不會(huì)因?yàn)榫植康腻e(cuò)誤導(dǎo)致全局系統(tǒng)崩潰。同時(shí)OSGi框架本身可復(fù)用性極強(qiáng)，很容易構(gòu)建真正面向接口的程序架構(gòu)，每一個(gè)Bundle都是一個(gè)獨(dú)立可復(fù)用的單元。OSGi層次結(jié)構(gòu)[2]如圖1所示。

1.2網(wǎng)頁實(shí)時(shí)通信WebRTC

WebRTC是在Web瀏覽器里面引入實(shí)時(shí)通信，包括音視頻通話等，實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)頁的語音/視頻通話，目的是無插件實(shí)現(xiàn)Web端的實(shí)時(shí)通信能力。WebRTC提供了視頻會(huì)議的核心技術(shù)，主要包括視頻的采集、編解碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸和展示等功能，并且支持跨平臺(tái)（包括Linux，Windows，Mac，Android等）。

WebRTC技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：①WebRTC核心模塊內(nèi)置于Chrome和以Chrome為內(nèi)核的瀏覽器中，用戶不需要使用任何插件就可以通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)音視頻通話；②強(qiáng)大的NAT穿越能力[3]，包含了使用STUN[4]，ICE[5]，TURN，RTP-over-TCP的關(guān)鍵NAT和防火墻穿透技術(shù)，并支持代理。

2平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1平臺(tái)架構(gòu)

基于OSGi架構(gòu)的融合通信平臺(tái)作為一種支撐型業(yè)務(wù)平臺(tái)，采用分層、模塊化設(shè)計(jì)思路進(jìn)行總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示。

2.1.1 SDK層

以SDK的形式對(duì)上層業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)暴露平臺(tái)的通信和信息能力，供業(yè)務(wù)系統(tǒng)嵌入調(diào)用。平臺(tái)SDK開發(fā)包支持多種平臺(tái)（Android，IOS，Windows等）。

2.1.2接口層

通過集成開源框架Jersey RESTful，實(shí)現(xiàn)了JAX-RS（JSR311&JSR339）規(guī)范。提供RESTful風(fēng)格[6]的調(diào)用API和基于WebSocket的推送API[7]，以API的形式為SDK層和上層應(yīng)用系統(tǒng)提供融合通信能力。

2.1.3核心層

基于模塊化技術(shù)，將平臺(tái)功能組件化，實(shí)現(xiàn)功能插件的定制組合和熱插拔能力。通過定義插件開發(fā)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)接口，平臺(tái)核心層可以加載運(yùn)行所有滿足規(guī)范的插件，插件通過事件與服務(wù)總線進(jìn)行平臺(tái)內(nèi)部的服務(wù)發(fā)布與事件訂閱，功能間交互完全采用SOA的方式，保證系統(tǒng)的低耦合性。

2.1.4業(yè)務(wù)層

將統(tǒng)一通信子系統(tǒng)的音視頻功能、會(huì)議控制功能以及統(tǒng)一信息系統(tǒng)的位置、短數(shù)據(jù)類功能封裝成多個(gè)業(yè)務(wù)邏輯插件，通過平臺(tái)核心模塊提供的插件化加載能力，將業(yè)務(wù)邏輯插件掛接在平臺(tái)核心模塊的事件與服務(wù)總線上，提供業(yè)務(wù)邏輯能力給接口層。

2.1.5接入層

支撐層和業(yè)務(wù)層之間的一個(gè)紐帶，對(duì)下兼容支撐層多種多樣的服務(wù)協(xié)議（UDP/TCP，WebService，HTTP接口，SIP協(xié)議等），對(duì)上以標(biāo)準(zhǔn)插件的形式掛接到平臺(tái)核心模塊的事件與服務(wù)總線上，通過標(biāo)準(zhǔn)OSGi插件接口的方式與業(yè)務(wù)層進(jìn)行業(yè)務(wù)交互，有效保證了對(duì)支撐層豐富的支撐服務(wù)的兼容性和擴(kuò)展性。

2.1.6支撐層

平臺(tái)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為平臺(tái)業(yè)務(wù)提供支持能力，由一系列的服務(wù)設(shè)備組成，通過平臺(tái)核心層的支撐服務(wù)配置管理接入模塊，將每個(gè)支撐服務(wù)的服務(wù)運(yùn)行狀態(tài)、日志、告警、配置接口和業(yè)務(wù)能力暴露在總線上，由相應(yīng)的管理模塊和業(yè)務(wù)模塊獲取相應(yīng)的信息進(jìn)行處理和調(diào)用。

2.2功能設(shè)計(jì)

融合通信平臺(tái)對(duì)外提供的主要功能包括以下幾個(gè)。

①語音類：面向普通電話、PDT終端、SIP軟終端等通信終端發(fā)起語音呼叫、接聽語音呼叫、拒絕接聽語音呼叫、掛斷已經(jīng)接聽的語音呼叫、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫等待和三方通話等。

②視頻類：面向視頻話機(jī)、SIP視頻終端、視頻監(jiān)控終端等終端設(shè)備發(fā)起視頻呼叫、接聽視頻呼叫、拒絕視頻呼叫、掛斷已經(jīng)接聽的視頻呼叫和視頻轉(zhuǎn)語音呼叫等功能。

③會(huì)議類：語音會(huì)議、視頻會(huì)議、會(huì)議管理、獲?。ㄡ尫牛┛刂茩?quán)限和會(huì)場(chǎng)控制能力等。

④位置類：北斗定位、GPS定位以及電子圍欄、虛擬圍欄等位置類應(yīng)用。

⑤通知類：即時(shí)消息、短信、北斗短報(bào)文、PDT短消息、TTS文本轉(zhuǎn)語音和錄音等文本類操作功能。

3主要子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1平臺(tái)核心子系統(tǒng)

采用基于OSGi規(guī)范的插件式架構(gòu)Apache Filex，實(shí)現(xiàn)微內(nèi)核和插件架構(gòu)，以允許在運(yùn)行時(shí)刻獲得好的模塊化和動(dòng)態(tài)組裝特性。平臺(tái)核心子系統(tǒng)由內(nèi)核、公共基礎(chǔ)服務(wù)模塊和管理模塊組成，如圖3所示。

①平臺(tái)內(nèi)核：采用OSGi標(biāo)準(zhǔn)的插件加載控制核心，提供功能插件的動(dòng)態(tài)加載發(fā)布能力、功能插件的生命周期管理以及事件與服務(wù)總線能力，為平臺(tái)加載的插件提供信息交互、服務(wù)能力暴露、事件注冊(cè)與訂閱等功能。平臺(tái)內(nèi)核的動(dòng)態(tài)加載發(fā)布能力使系統(tǒng)具備了運(yùn)行中熱更新的能力，保證了系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

②平臺(tái)公共基礎(chǔ)服務(wù)模塊：提供公用的基礎(chǔ)服務(wù)，主要包括統(tǒng)一的Web容器和集中存儲(chǔ)服務(wù)。其中Web容器基于Apache Felix HTTP Service解決方案，通過Felix發(fā)布Web容器能力；集中存儲(chǔ)提供平臺(tái)內(nèi)部業(yè)務(wù)需要的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢能力，為平臺(tái)各模塊提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義，并在總線上提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)操作服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫集中管控。

③管理模塊：為平臺(tái)提供統(tǒng)一運(yùn)維、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、功能配置、日志管理、告警管理、用戶管理、安全管理和許可管理的功能。所有的管理模塊均為平臺(tái)管理插件，依托平臺(tái)核心啟動(dòng)運(yùn)行。通過平臺(tái)提供的事件與服務(wù)總線與各個(gè)業(yè)務(wù)插件、接入插件進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與交互操作。

3.2統(tǒng)一通信子系統(tǒng)

主要提供視頻、音頻、會(huì)議3大類通信功能以及有線、無線、視頻監(jiān)控等多種制式通信系統(tǒng)的融合能力，以插件的模式掛接到平臺(tái)核心子系統(tǒng)的事件與服務(wù)總線上。其中插件包括接口層的統(tǒng)一REST接口插件和統(tǒng)一WebSocket推送接口插件，業(yè)務(wù)層中的呼叫控制插件、會(huì)議控制插件、視頻監(jiān)控插件、接入層的軟綜通接入插件、28181網(wǎng)關(guān)接入插件、H5-VoIP接入插件等。統(tǒng)一通信子系統(tǒng)的SDK層封裝了以WebRTC技術(shù)和SIP協(xié)議為核心的H5-VoIP，用于直接處理音視頻流媒體傳輸、控制協(xié)議以及實(shí)現(xiàn)用戶媒體視窗功能；封裝了接口層中REST接口和WebSocket接口中的音視頻以及會(huì)議控制功能。統(tǒng)一通信子系統(tǒng)如圖4所示。

3.3統(tǒng)一信息子系統(tǒng)

主要提供即時(shí)消息、短信、北斗短報(bào)文、PDT短消息和北斗/GPS/PDT位置應(yīng)用等信息類功能。整體以插件模式掛接到平臺(tái)核心子系統(tǒng)的事件與服務(wù)總線上，其中插件包括接口層的統(tǒng)一REST接口插件和統(tǒng)一WebSocket推送接口插件、業(yè)務(wù)層中的通信錄插件、位置插件、短數(shù)據(jù)插件、即時(shí)消息群組插件、接入層的即時(shí)消息接入插件、短信接入插件、GPS/北斗接入插件等。統(tǒng)一信息子系統(tǒng)的SDK層封裝了以WebSocket技術(shù)和XMPP協(xié)議為核心的即時(shí)消息客戶端，用于直接處理即時(shí)消息的傳輸、控制協(xié)議；封裝了接口層中REST接口和WebSocket接口中的位置、短數(shù)據(jù)等功能。統(tǒng)一信息子系統(tǒng)如圖5所示。

行業(yè)應(yīng)用軟件開發(fā)用戶通過統(tǒng)一通信子系統(tǒng)和統(tǒng)一信息子系統(tǒng)獲取基礎(chǔ)通信信息能力只需以下幾步。

①在用戶系統(tǒng)中引入融合通信平臺(tái)對(duì)外提供統(tǒng)一地址，系統(tǒng)將自動(dòng)加載SDK包；

②用戶系統(tǒng)提供融合通信平臺(tái)授權(quán)，通過后即可獲取相應(yīng)能力列表，例如：音視頻通話能力、多媒體會(huì)議能力、即時(shí)消息能力、位置推送能力和短數(shù)據(jù)收發(fā)能力等；

③用戶系統(tǒng)根據(jù)API文檔，調(diào)用能力列表中的能力接口，配合終端的音視頻輸入設(shè)備（耳機(jī)、麥克等）即可實(shí)現(xiàn)音視頻通話、多媒體會(huì)議、即時(shí)消息聊天、位置查詢/接收、短數(shù)據(jù)（北斗短報(bào)文、運(yùn)營(yíng)商短信和專網(wǎng)集群短信等）等融合通信能力。

通過上述簡(jiǎn)單3步，行業(yè)應(yīng)用用戶即可實(shí)現(xiàn)音頻、視頻、會(huì)議、位置和通知等5大類專業(yè)功能，無需關(guān)心電信通信設(shè)備部署、復(fù)雜通信協(xié)議兼容、海量數(shù)據(jù)處理和多種通信終端融合等問題。

4結(jié)束語

基于OSGi架構(gòu)的融合通信平臺(tái)通過采用瀏覽器端全WebRTC架構(gòu)、OSGi的插件式核心架構(gòu)以及二次開發(fā)的全SDK架構(gòu)，有效解決了融合通信產(chǎn)品終端操作繁瑣、系統(tǒng)停機(jī)運(yùn)維可用性差及定制化能力弱等問題，通過提供良好的二次開發(fā)SDK，契合了PAAS（Platform As a Service）的設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)了新一代融合通信平臺(tái)。該平臺(tái)已經(jīng)在地鐵、電力等行業(yè)廣泛應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果。

未來平臺(tái)考慮將通用行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行凝練，以插件化集成的方式融入到系統(tǒng)中，形成功能更加豐富、業(yè)務(wù)更加多樣、使用更加便捷的綜合性支撐服務(wù)平臺(tái)。

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