1、南京航空航天大学硕士学位论文摘 要为了解决移动计算时代的数据一致性问题，移动设备厂商们提出了众多的数据同步方案，这其中包括 Palm PDA 上的 Hotsync、Pumatech 的 Intellisync等。这些解决方案推动了移动计算的普及，但同时由于各个移动数据同步解决方案互不兼容，它们往往只能同步有限的数据类型，只能工作在有限的网络连接上，只能同步有限的移动信息设备。为了定义一种通用的数据同步协议，国际上包括 Ericsson、IBM、Motorola、Nokia 和 Starfish 等多家公司共同发起成立了数据同步论坛组织 SyncML 发起组，该组织根据通用数据同步协议的要求，共
2、同制定完成了 SyncML 数据同步规范。目前该规范已经成为一个被广泛接受的工业界通用的同步协议标准。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机为基础，软硬件可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、成本、功耗严格要求的专用计算机系统。实时性是嵌入式系统的基本要求。本文在对 SyncML 数据同步规范研究的基础上，分析 SyncML 同步协议能力，结合嵌入式系统开发的特点提出对协议的扩展，并在智能手机软硬件平台上实现 SyncML 功能。文中首先介绍了 SyncML 数据同步规范，嵌入式系统开发的特点，分析了 SyncML 和其它主要同步方案的技术特点，给出了智能手机上 SyncML功能的需求并在此基础上设计
3、出 SyncML 协议客户端软件框架，最后描述了在智能手机软硬件平台上的开发情况和实现结果。关键词：SyncML，数据同步，嵌入式系统，慢同步I基于嵌入式系统的 SyncML 协议研究与实现ABSTRACTTo resolve the data consistence issue arisen in mobile computing, mobile devicemanufacturers come up with a lot of data synchronization proposals. Examples areHotSync by Palm, Intellisync by Pumate
4、ch and so on. These proposals benefit thepopularization of mobile computing. However, due to lack of interoperationcapability, they are limited to work with certain data types, on required networks,using exclusive devices. To overcome the issue, an international organizationestablished by Ericsson,
5、IBM, Motorola, Nokia and Starfish jointly has initiated aworkgroup for data synchronization. SyncML, as a result of joint effort by theorganization has been accepted widely as an industrial standard specification for datasynchronization.Embedded system is an application-oriented, computer-based, sca
6、lable system,which is used extensively in computer systems that have strict requirements onfunctionality, reliability, cost and power-consumption. The most important feature ofan embedded system is real-time response.In this paper, we analyse the capability of SyncML protocol based on theunderstandi
7、ng of formal specification of SyncML and propose appropriate extensionfor embedded system development. An implementation is also given based on theplatform of PDA phone. The paper first introduces SyncML synchronizationspecification and characteristic of embedded system development. We also compareS
8、yncML protocol with other sync solutions. In next section, we illustrate therequirement and design of a SyncML client on PDA phone as well as thedevelopment and implementation result.Keywords: SyncML, Data Synchronization, Embedded System, Slow SyncII承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，
9、除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日 期：南京航空航天大学硕士学位论文图清单图 2.1 SyncML 框架结构 . 11图 2.2 SyncML 同步消息的交互 . 12图 2.3 同步初始化的握手过程 . 14图 2.4 双向同步的过程 . 15图 2.5
10、 SyncML 包和消息结构 . 17图 3.1 嵌入式系统结构 . 20图 4.1 SyncML 业务框架 . 30图 4.2 SyncML 客户端软件框架 . 36图 4.3 创建同步配置 . 38图 4.4 删除同步置 . 39图 4.5 打开和关闭自动同步 . 40图 4.6 双向同步会话流程 . 41图 4.7 同步界面模块状态图 . 43图 4.8 同步配置管理模块与其它模块的交互图 . 47图 4.9 PIM 数据接口模块与其它模块的交互 . 55图 4.10 发送手机记录改动到服务器上的工作流程 . 56图 5.1 PSOS 系统结构 . 59图 5.2 嵌入式开发一般模式 .
11、 60图 5.3 手机仿真环境 SimPhone . 62图 5.4 调试工具 DDD . 63图 5.5 项目开发流程 . 64VII基于嵌入式系统的 SyncML 协议研究与实现表清单表 3.1 嵌入式系统开发与通用 PC 软件开发的区别 . 22表 3.2 SyncML 协议与其它协议的比较 . 28表 5.1 SyncML 服务器的最低硬件配置 . 64表 5.2 各个测试阶段用到的测试种类 . 65表 5.3 SyncML 客户端软件需要的资源 . 66表 5.4 SyncML 协议对手机系统的影响 . 66表 5.5 性能测试结果 . 67VIII南京航空航天大学硕士学位论文第一章
12、 绪论1.1 数据同步的研究背景无线技术的飞速发展，网络应用的不断更新，以及多种手持数字设备的涌现，使越来越多的人能够随身携带并使用这些设备。它们使移动办公成为现实，也使人们在出差、度假的时候依然享受着网络的快捷服务。这些设备各自都可以存储数据，为了保持工作和生活的连续性，他们需要这些设备上存储相同的信息，以便在不同的终端上都可以继续先前的工作。比如，当在户外用手机中的名片管理软件修改了某客户的联系电话，并且用手机中的便签软件记录了其客户提供的重要信息。此时，如何将这些改动及时地反映到工作用 PC 机以及其它终端设备上的操作就叫做“同步操作” ，而进行“同步操作”后，各个终端上的信息保持一致，
13、就处于“同步状态” 。在移动中访问整合进企业应用的大量应用，用户获得的益处是难以估量的。数据同时分布在桌面 PC(服务器等)与移动设备的特性引起了一个不可避免的问题数据同步，即在办公室做的修改必须反映到移动设备，反之亦然。但是各个厂家一般都开发自己的数据传输协议,各种协议互不兼容,而且操作的数据格式也各不相同。因此不同厂家的产品之间、甚至同一厂家的不同类型的产品之间很难实现数据传输和交换, 给最终用户、设备制造商、应用程序开发商和服务提供商造成很多问题。这就需要一种通用的数据共享协议, 以解决两个问题: 一是任何移动设备(手机、PDA 等)支持统一的数据格式, 二是完成数据传输和交换的操作过程
14、,也就是协议过程。为了完成定义一种通用的数据同步协议的使命，国际上包括 Ericsson、IBM、Lotus、Matsushita、Motorola、Nokia 、Openwave 和 Starfish 在内的多家公司共同发起成立了数据同步论坛组织 SyncML 发起组(SyncML Initiative)。该组织根据通用数据同步协议的要求，共同制定完成了 SyncML 数据同步规范1。目前该规范已经成为一个被广泛接受的工业界通用的同步协议标准。SyncML 数据同步规范提供了一个开放的工业标准技术，充分利用了现有的因特网和 Web 技术，这些技术已经被广泛应用，并且具有易用性和互操作性的特点
15、。SyncML 规范提供了一个未来数据同步操作平台，在这个平台的基础上，1发送给对方和根据对方发送的数据源修改记录修改本方的数据源内容 。但是，基于嵌入式系统的 SyncML 协议研究与实现为众多的移动设备和网络设备之间的数据同步的统一提供了可能性和互操作性。通过使用 SyncML，可以使数据同步对于终端用户、设备制造商、网络运营商、服务提供商、应用开发商等变得简单和易用；同时也能够实现各种设备、应用、服务器之间互操作，因此，SyncML 将会成为一个移动因特网的高效的操作平台，必将大大促进移动因特网的发展。1.2 数据同步业务数据同步业务是一种支持两数据源间进行数据同步的机制。可以简单地认为
16、在数据同步发生时，同步的双方必须完成两个任务：将本方对数据源的修改2一个完整的同步过程，它应该包含更多任务，例如：修改冲突，异常处理等。另外，一个成熟的同步协议，也应该支持多种同步方式，即允许两数据源之间以特定的规则来交换数据。在某些规则下，某数据源需要将本方所有数据发送给进行同步另一数据源，而在另外一些情况下，某数据源仅需将发生改变的数据发送给进行同步的另一个数据源。从数据的角度分析，由于个人信息的种类是不同的，有电子邮件、地址本、短消息、行程安排等，所以数据同步业务应该与具体数据类型无关。从承载方式角度分析，由于个人用来存放信息的电子设备种类繁多，而这些电子设备之间物理连接的方式也是多样的
17、，例如：红外、蓝牙、GPRS、CDMA 、电缆等。所以，数据同步业务不应该对具体的承载方式进行约定。同步意味着保持不同终端数据的一致，这种一致性给用户带来以下好处：1.保持系统的信息最新分布式信息系统通常包括多个结点，每个结点都持有一份该结点所需的数据的本地拷贝。同步技术可以在这些结点之间交换信息，使得每个结点更新到最新的数据。例如，一个跨国公司拥有遍布全球的分布式网络。如果每个网络之间可以互相同步，则每个本地服务器的信息就会和国外的服务器一样持有相同的最近的信息，因而也可以为分散的用户提供更好的访问时间及业务数据的可用性3。2.减少网络的数据流动通过访问本地同步后的数据，网络上数据的流动可以
18、极大地减少。请求可2南京航空航天大学硕士学位论文以转向本地服务器，而本地服务器则用同步获得的数据来回应请求。还是上面的例子，用户可以从他们的本地服务器访问数据而不用从远程的服务器取得数据，因而减少了网络数据的传输。3.保持数据的可靠性虽然持有数据的移动设备不是一直连到网络上，却是值得信赖的，因为它的信息是通过最近成功的同步获取的。例如，移动用户可以用移动设备连接到服务器下载最新的信息，像行事历的条目；然后用户就可以断开与服务器的连接而在 PDA 上仍然持有有价值的、最新的、可靠的数据。4.解决时间引起的冲突在分布式系统中，为了避免时间的差异引起的冲突，时钟必须处于同样的状态。在网络上同步时钟允
19、许通信在网络中正确地传输。因此在这种环境中时间的同步是必须的。例如，当用户保存文件到网络服务器时，肯定希望文件的时间戳在两端的系统(用户的机器和网络服务器)保持一致。如果用户和网络的机器进行过时间的同步，则双方都表示同样的时间，就可以避免时间冲突的问题。5.交付质量服务音频和视频的应用需要双方保持同步来传送有意义的信息。如果应用程序不能交付最小的必要的质量服务，则业务中就不再需要它们。例如，如果视频会议中声音与图像失去同步，由于难以理解声音和图像就会显得毫无意义。目前数据同步的主要应用领域有4：1.电子日历表（vCalendar）秘书在基于 Web 的日历应用程序上修改了工作安排和会议安排，这
20、些安排可以更新到相关人员(老板)的移动设备上。老板也可以反馈他的更新给秘书。在这个例子中，两边的用户都可以更新得到任何的修改。2.联系人（vCard ）联系人信息可以以类似日历的方式交换。vCard 是电子形式的名片，它通常用在电子邮件、Web 浏览器、视频会议、 PIM、PDA 和智能卡中。3.电子邮件很多用户喜欢在移动中阅读和答复他们的电子邮件。他们希望移动设备上邮件的拷贝跟在办公室看到的一样，也就是电子邮件在不同的设备中是同样的状态：哪些邮件己读，发送了哪些邮件等等。3基于嵌入式系统的 SyncML 协议研究与实现4.网络文件通过同步，一台网络机器上的文件保存的状态可以与其他机器上的文件
21、的状态保持一致。这种同步通常发生在：给一个站点做镜像、备份数据、使不同的网络数据服务器达到相同的状态。5.时钟网络上的时间必须同步以避免不同机器上的时间不同引起冲突。解决全球时间约束的更好办法是使用 UTC（统一协调时间）定时法。在芬兰首都赫尔辛基中用到的公共汽车优先权函数中使用了时钟的同步来帮助公共汽车的定时。6.音频视频应用目前已经有了很多不同的包含了音频和视频的应用。如果在应用中声音比视频来迟了几秒钟(或更长时间)，即失去了同步，则序列就变得难以理解以致毫无意义了。因此在这种应用中，视频和音频必须保持良好的同步以产生有意义的输出。1.3 课题来源本文所涉及的课题来源于摩托罗拉 GSM 系
22、列手机上 SyncML 协议的实现。本人作为项目组成员之一，完整的参加了这个课题。在课题研究中，本人与其他成员合作，共同在智能手机软硬件平台上实现了 SyncML 数据同步功能，并独立完成同步界面模块和同步 Service Provide 模块的设计、调试、集成和测试的工作。1.4 论文内容概述本课题在详细分析 SyncML 数据同步规范的基础上，结合嵌入式开发的特点，对 SyncML 协议进行扩展，在手机软件平台上设计和实现 SyncML 协议。第一章 绪论：介绍了课题的研究背景和来源。第二章 通用同步协议 SyncML：介绍了通用数据协议的特性，通用数据同步规范 SyncML 的产生过程，
23、从同步协议、表示协议、传输方式绑定等方面分析了SyncML 数据同步规范的具体内容。第三章 嵌入式 SyncML 同步协议的分析：首先简单介绍了嵌入式系统以及嵌入式操作系统，结合嵌入式开发的特点上提出本课题开发的要点，然后分析4南京航空航天大学硕士学位论文了 SyncML 和几种主流同步协议的性能，最后给出本课题对 SyncML 协议在嵌入式设备上开发所做的扩展。第四章 智能手机 SyncML 客户端软件设计：首先给出课题的需求，在此基础上提出了详细的软件设计方案。第五章 智能手机 SyncML 客户端软件实现：在 ARM9 硬件系统和 PSOS 操作系统软件系统下，设计方案的具体实现。第六章 总结和展望：总结全文，展望了进一步的研究方向。5
