本书全面介绍了新兴的面向服务的电子通信体系。信息技术的高速发展使已往的高难计算逐渐变成越来越普及的电子服务，Web服务已日益盛行，传统的电信服务也越来越多地通过因特网来提供。本书介绍了面向服务的软件体系结构的最新发展，提供在因特网终端获取电信网服务的基本技术，并展示了将现有的电信服务全面Web化的最新研究成果。作者以网络电话作为Web服务的一个特例来讨论新技术的发展和日渐统一的因特网和电信网。

    古语云，分久必合，合久必分。计算机技术与通信技术发展的历史，正是一部技术不断分解与不断融合的历史。今后的十年，融合将成为主流。融合将使技术的使用变得日益简单，无处不在，变成我们日常生活自然的一部分。技术溶入人类日常生活，提供以人为本的信息服务新概念，正是普适计算(pervasive computing)和普适通信(pervasive communication)的出发点。普适计算成功的例子莫过于手机。从通话到短信，从摄像到上网，从发表见解到共享文化，手机几乎无所不能，无所不在，成为高度普及的日常用品。在这本专著中，格贝奈博士和孙贤和教授阐述手机成功背后的技术整合，介绍日趋融合的互联网、电信网和广播网，评论最新的技术发展和这些新技术可提供的新的文化服务。

    网络技术的发展日新月异。在短短的时间里，网络协议已经从X.25演化到互联网协议(Internet Protocol, IP)。与此同时，信息传输技术也在不断地进步。在不长的时间里，经历了从铜线到以太网、光纤和无线电频谱的演化。运行于网络之上的应用协议也在持续不断的发展之中。新技术不断地被采用并取代已有技术。例如，很多“老”的互联网协议，像 FTP, Telnet, Archie, Gopher和Veronica 等,都已被HTTP取代。但今天占有主导地位的HTTP却又正面临着围绕peer-to-peer技术等产生的新协议的挑战。在技术发展的长河中，唯一不变的似乎只有那不断的变革。

    值得注意的是，在不断地进化中，每一个成功的新网络、新协议或新技术都既要提供新的服务，又要支持老的服务，并以不断的自我完善去迎接新的挑战。用户需要更多更好的服务，需要服务的连续性，更需要服务的简易方便。本专著介绍的体系结构和协议，为三网融合提出了解决方案。

    毋庸置疑，通信的体系结构正在发生转变。铜线网络正在被宽带以太网和无线传输技术取代，而同时SS7（Signaling System Number 7）正在被基于IP的信号协议如SIP和H.323等所取代。本专著集中讨论了这一转变。它言简意赅地介绍了IP电话和公用电话网，深入探讨了如何在服务层协调这些网络。在不久的将来无论IP电话被何种新技术所取代，本专著提供的方法都可以用以确保下一轮通信与计算的融合得以顺利进行。

    格贝奈博士在获得学位之前已有多年的电信工作经验，可以说是带艺从师。但他初始的研究之路并不平坦，数年徘徊不前。2002年转投孙贤和教授为师，厚积薄发，终获突破。短短两年之间，他在互联网和电信网整合方面发表了近十篇有影响的论文，其中两项已为业内广泛接受并成为IETF国际标准。格贝奈博士2004年获博士学位，此书以他的博士论文扩展而成。孙教授是中国“文化大革命”结束后的第一届大学生，毕业于北京师范大学数学系，1990年密歇根州立大学的计算机博士。他涉猎广泛，著作颇丰，在高性能计算和通信的不同领域有所建树。他最知名的工作之一是存储受限定律（也称作Sun-Ni定律），其主要思想是计算的速度受限于存储而不是CPU的速度。随着现代技术的不断发展，这一定律正在变得越来越重要。孙贤和教授也是最早向中国介绍普适计算概念的学者之一（见美国华裔科学家科普文集，第二卷，新兴交叉科学，清华大学出版社，2003年）。本专著是孙教授在普适计算方面的重要研究成果之一。

    信息服务将像空气一样无所不在，普适概念已不再遥不可及，技术整合正在加快这一进程。通信整合是计算整合的必须和关键所在。最近几年我和我的同事一直在推动中国的三网融合。我们与孙教授在普适计算方面有很多共同语言。读过此书，我有许多新的收获。技术整合本身就是创新。这本书是一本非常好的专著，它的出版，恰逢其时。我推荐大家一读。

Foreword ix

The Authors xi

Acknowledgements xiii

List of Abbreviations and Symbols xv

1  Introduction 1

1.1  The Evolution of Internet Telephony 2

1.2  Problem Statement 4

1.3  Solutions 4

1.3.1  The First Stage: Accessing Native PSTN Services from Internet Telephony Endpoints 5

1.3.2  The Second Stage: PSTN Events as a Precursor for Internet Services 6

1.3.3  The Third Stage: Pervasive Computing and Telecommunication Services 6

2  Internet Telephony: The Evolution to a Service-Oriented   Architecture 8

2.1  Introduction 8

2.2  Service Architecture for Traditional Telephone Network 10

2.3  Internet Services Architecture 11

2.4  Requirements of a Telecommunications SOA 13

2.5  Conclusion 16

3  Background: Providing Telephony Service 18

3.1  Service Architecture for the Wireline Public Switched Telephone Network 18

3.1.1  General Architecture of the PSTN 18

3.1.2  The Intelligent Network 20

3.1.3  The IN Conceptual Model 21

3.1.4  Physical Entities in an IN-Enabled Network 23

3.1.5  The Basic Call State Machine, Points in Call and Detection Points 26

3.1.6  The IN Capability Sets 28

3.1.7  Originating BCSM (O_BCSM) 29

3.1.8  Terminating BCSM (T_BCSM) 32

3.2  Service Architecture for the Cellular Public Switched Telephone Network 35

3.2.1  Physical Entities in WIN 36

3.2.2  WIN PICs and DPs 38

3.3  Service Architecture for Internet Telephony 39

3.3.1  Service Specification in Internet Telephony 40

3.3.2  Service Residency in Internet Telephony 42

4  Comparative Analysis of Signaling Protocols 43

4.1  Desirable Properties of a Candidate Protocol 43

4.1.1  Widespread Acceptance 43

4.1.2  Protocol Expressiveness 43

4.1.3  Protocol Extensibility 44

4.1.4  Primitives for Capability Description and Negotiation 44

4.1.5  Transaction-Style Message Exchanges 44

4.1.6  Support for an Event-Based Communications Model 44

4.1.7  Support for a Flexible Naming Scheme 45

4.2  Protocols Evaluated 45

4.2.1  BICC 45

4.2.2  H.323 45

4.2.3  SIP 47

4.3  Comparative Analysis 52

4.4  The Novel SIP-Based Approach 54

5  Crossover Services Originating on the Internet 55

5.1  Introduction 55

5.2  Motivation 56

5.2.1  Rewrite Services for Internet Telephony 56

5.2.2  Using a Platform-Neutral Service Creation and Execution Environment 56

5.2.3  Exploring New Techniques to Reuse Existing Services 57

5.3  Call Model Mapping with State Sharing 57

5.3.1  CMM/SS: Preliminaries 58

5.3.2  CMM/SS: The Technique and Algorithms 59

5.3.3  CMM/SS: State Sharing and Global State 61

5.3.4  CMM/SS: Issues 62

5.4  Implementing CMM/SS 63

5.4.1  CMM/SS Considerations 65

5.4.2  CMM/SS Architectural Model 67

5.4.3  Realizing CMM/SS in Software 68

5.4.4  Applying the Mapping 69

5.5  Results from CMM/SS 77

5.5.1  Network Topology 78

5.5.2  Results 79

5.5.3  Service Description and Call Flows 80

5.6  Performance of CMM/SS 82

5.7  CMM/SS: A General Solution 84

5.8  Limitations of CMM/SS 85

5.9  Related Work 87

5.10  Conclusion 89

6  Crossover Services Originating on the Public Switched Telephone       Network 90

6.1  Introduction 90

6.1.1  Motivation 90

6.1.2  Genealogy and Relation to Standards Activities 92

6.1.3  Contributions 93

6.2  Architecture for PSTN-Originated Crossover Services 94

6.3  Research Challenges 96

6.3.1  Choosing Target Events 96

6.3.2  Modeling PSTN-Originated Crossover Services as a Wide-Area Event Notification Service 99

6.3.3  Representing the Events 100

6.3.4  Choosing a Protocol 103

6.3.5  Aggregating Events Before Publication 104

6.3.6  Scalability of the EM 105

6.3.7  Privacy, Security, and Trust 105

6.4  An XML Schema to Represent Events in the PSTN 105

6.4.1  The <spirits-event> Element 106

6.4.2  The <Event> Element 106

6.5  Proposed Extensions to SIP 108

6.5.1  The Asynchronous Event Notification Framework in SIP 108

6.5.2  The Extensions 109

6.6  Examples 111

6.6.1  Notification of Missed Calls 112

6.6.2  Presence for a Principal Using a Wireline PSTN Endpoint 114

6.6.3  Presence for a Principal Using a Cellular PSTN Endpoint 115

6.6.4  Helping First Responders 116

6.6.5  Schema Extension: Notifications for Low Pre-Paid Card Balance 117

6.7  A Taxonomy of PSTN-Originated Crossover Services 118

6.8  SIP: The Distributed Middleware 119

6.9  Related Work 122

6.10  Conclusion 123

7  Smart Spaces in the Telecommunications Domain 124

7.1  Introduction 124

7.2  Research Thrusts of Pervasive Computing 126

7.2.1  Effective Use of Smart Spaces 127

7.2.2  Invisibility 127

7.2.3  Localized Scalability 127

7.2.4  Masking Uneven Conditions 127

7.3  Implementing a Telecommunications Smart Space 128

7.3.1  The Main Actors 128

7.3.2  Authentication and Encryption 129

7.3.3  Policies 131

7.3.4  Constructing a Telecommunications Smart Space 133

7.4  Design and Implementation of the Event Manager 148

7.4.1  Design of the EM 149

7.5  Performance Analysis of the Event Manager 152

7.5.1  Assumptions and Realities 152

7.5.2  Determining Service Time per Event 153

7.5.3  Calculating Blocking Probability: Erlang-B Analysis 154

7.5.4  Modeling the Event Manager as an M/D/1 Queue 156

7.6  Related Work 159

7.7  Conclusion 160

8  Conclusions 162

Appendix A  The SPIRITS (Services in PSTN Requesting Internet 

Services) Protocol 165

Appendix B  Interworking SIP and Intelligent Network

Applications 210

Appendix C  XML Schema for PSTN Events 231

Appendix D  XML Schema for SMS to IM 234

Appendix E  Raw Data for Event Manager Performance Analysis 235

Bibliography 236