文 軍,張思峰,李濤柱

(1.中國電子科技集團公司第三十研究所,四川成都610041,2.解放軍91746部隊,北京102206)

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢綜述*

文 軍1,張思峰2,李濤柱2

(1.中國電子科技集團公司第三十研究所,四川成都610041,2.解放軍91746部隊,北京102206)

移動互聯(lián)網(wǎng)以其讓用戶隨時隨地隨心地接入互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢發(fā)展迅速,已經(jīng)滲透到人類社會生活的各個角落,產(chǎn)生了巨大影響,引發(fā)世界各國的高度重視,紛紛研究和發(fā)展移動互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)。首先介紹了移動互聯(lián)網(wǎng)的概念、體系架構(gòu)、參考模型、技術(shù)特征等基本知識;然后重點闡述了移動互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,最后結(jié)合世界信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢,對移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展進行了預測和展望。

移動互聯(lián)網(wǎng) 移動通信網(wǎng)絡(luò) 終端技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

0 引 言

隨著3G技術(shù)的日臻完善和4G技術(shù)標準的通過及大規(guī)模部署,極大地推進了通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合,使移動互聯(lián)網(wǎng)得以快速發(fā)展與普及[1]。根據(jù)國際電信聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示,截止到2013年9月,全球移動互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)接近全球人口數(shù),達到了71億。移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到人類社會生活的各個角落,產(chǎn)生了巨大影響,也引發(fā)世界各國大力研究和發(fā)展移動互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)。

1 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 概 念

目前,關(guān)于“移動互聯(lián)網(wǎng)”還沒有一個明晰統(tǒng)一的定義。一種觀點認為,WAP(無線應用協(xié)議)就是移動互聯(lián)網(wǎng);另一種觀點認為,在移動終端上使用數(shù)據(jù)服務的都是移動互聯(lián)網(wǎng);再一種觀點認為,“移動”只是一種接入方式,移動互聯(lián)網(wǎng)就是互聯(lián)網(wǎng)。我國工業(yè)和信息化部電信研究院發(fā)布的《移動互聯(lián)網(wǎng)白皮書》給出的定義是[2]:“移動互聯(lián)網(wǎng)是以移動網(wǎng)絡(luò)作為接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)及服務,包括3個要素:移動終端、移動網(wǎng)絡(luò)和應用服務?！边@個定義具有兩層內(nèi)涵:一是指移動互聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效融合,終端用戶是通過移動通信網(wǎng)絡(luò)(如2G、3G或4G網(wǎng)絡(luò)、WLAN等)而接入傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的;二是指移動互聯(lián)網(wǎng)具有數(shù)量眾多的新型應用服務和應用業(yè)務,并結(jié)合終端的移動性、可定位及便攜性等特點,為移動用戶提供具有個性化、多樣化的服務。

1.2 體系結(jié)構(gòu)

從宏觀角度來看,移動互聯(lián)網(wǎng)是由移動終端和移動子網(wǎng)、接入網(wǎng)絡(luò)、核心網(wǎng)絡(luò)3部分組成[3](如圖1所示)。其中,移動終端和移動子網(wǎng)是移動互聯(lián)網(wǎng)中的主體。接入網(wǎng)絡(luò)主要負責為異質(zhì)異構(gòu)移動終端及移動子網(wǎng)提供統(tǒng)一的接入服務,同時屏蔽掉影響核心網(wǎng)絡(luò)的移動終端和移動子網(wǎng)的復雜介質(zhì)特征;核心網(wǎng)絡(luò)負責傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和路由信息的維護,并為接入網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一標準的交換路由。

圖1 移動互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)Fig.1 Architecture of mobil internet

1.3 參考模型

世界無線研究論壇(WWRF)認為移動互聯(lián)網(wǎng)提供了一種自適應的、多樣化的、個性化的、實時感知周邊環(huán)境的應用服務,并描繪出了移動互聯(lián)網(wǎng)的參考模型[4](如圖2所示)。其中,APP應用經(jīng)過開放API獲取用戶交互支持和移動中間件或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的支持;移動中間件由多種通用性服務元素構(gòu)成,主要包括建模服務、存在服務、配置管理、數(shù)據(jù)管理、服務發(fā)現(xiàn)、時間通知和環(huán)境感知等。互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇主要包括IP、傳輸、聯(lián)網(wǎng)、控制與管理等方面的協(xié)議,并且負責網(wǎng)絡(luò)層到鏈路層的適配任務。操作系統(tǒng)負責上層軟件(協(xié)議)與下層硬件之間的交互。硬件或固件是指組成終端或設(shè)備的器件單元等。

圖2 移動互聯(lián)網(wǎng)的參考模型Fig.2 Reference model of mobile internet

1.4 技術(shù)特征

相較于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)或傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng),移動互聯(lián)網(wǎng)具有如下的典型特點[5-6]:

一是便捷性?？梢允褂脩粼谌魏瓮暾蛄闼榈臅r間使用,并且多種應用可以在同一時間進行。

二是多樣性。移動互聯(lián)網(wǎng)的多樣性表現(xiàn)在終端的種類繁多,一個終端能同時運行多種應用;接入網(wǎng)絡(luò)支持多種無線接入手段;應用服務的種類多種多樣等。

三是移動性。即終端具有移動性。終端用戶始終可以在移動狀態(tài)下接入和使用互聯(lián)網(wǎng)服務,移動終端便于用戶隨身攜帶和隨時使用。

四是開放性。即技術(shù)上具有開放性。移動互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務模式借鑒了SOA和Web的模式,使封閉的電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務對內(nèi)容提供者和業(yè)務開發(fā)者進行開放。

五是融合性。移動互聯(lián)網(wǎng)的用戶需求具有多樣化、個性化特點,技術(shù)上也是開放的,因此,為業(yè)務融合提供了可能性和更廣的渠道。

六是智能性。移動互聯(lián)網(wǎng)的終端可以定位,采集周邊環(huán)境信息;感知溫度、觸碰感,嗅覺等,具有智能的特點。

七是局限性。即移動互聯(lián)網(wǎng)的終端和網(wǎng)絡(luò)具有局限性:在網(wǎng)絡(luò)能力方面,受到無線網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境、技術(shù)能力等因素限制;在終端能力方面,受到終端大小、處理能力、電池容量等限制。

八是個性化。即移動互聯(lián)網(wǎng)終端、網(wǎng)絡(luò)和應用服務的個性化。移動終端與個人消費綁定;接入網(wǎng)絡(luò)能完成不同用戶的需求;應用服務采用了社會化網(wǎng)絡(luò)、博客等新興個人社交網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

九是隱私性。即業(yè)務使用具有一定的私密性。在使用移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務時,提供的內(nèi)容和服務需要保護個人的隱私。

2 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當前正在發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括移動終端、接入網(wǎng)絡(luò)、應用服務及網(wǎng)絡(luò)安全4個方面的技術(shù)[7-10]。

2.1 移動終端技術(shù)

移動終端技術(shù)主要包括終端制造技術(shù)、終端硬件和終端軟件技術(shù)3類。終端制造技術(shù)是一類集成了機械工程、自動化、信息、電子技術(shù)等所形成的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的統(tǒng)稱。終端硬件技術(shù)是實現(xiàn)移動互聯(lián)網(wǎng)信息輸入、信息輸出、信息存儲與處理等技術(shù)的統(tǒng)稱,一般分為處理器芯片技術(shù)、人機交互、移動終端節(jié)能、移動定位等技術(shù)。處理器芯片技術(shù)主要研究移動互聯(lián)網(wǎng)的核心運算與管理控制技術(shù),負責信息的接收、存儲、發(fā)送、處理及電源管理等。終端軟件技術(shù)是指通過用戶與硬件間的接口界面與移動終端進行數(shù)據(jù)或信息交換的技術(shù)統(tǒng)稱,一般分為移動操作系統(tǒng)、移動中間件及移動應用程序等技術(shù)。

2.1.1 人機交互技術(shù)

人機交互技術(shù)是指移動用戶通過信息輸入和信息輸出設(shè)備(如鍵盤、鼠標、手寫筆、顯示屏、喇叭等),實現(xiàn)移動用戶與終端的對話交互技術(shù),一般分為終端顯示技術(shù)、屏幕觸控技術(shù)、語音交互技術(shù)、感應交互技術(shù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等。

終端顯示技術(shù)是指利用電子技術(shù)實現(xiàn)靈活變換的視覺技術(shù),主要包括超精高亮、平面轉(zhuǎn)換、視網(wǎng)膜、裸眼3D、電子紙和電子墨水等顯示技術(shù)。

屏幕觸控技術(shù)是指在沒有鼠標、鍵盤等傳統(tǒng)輸入設(shè)備下,實現(xiàn)人機交互的技術(shù),用戶只需觸碰終端顯示屏上的圖符或文字就能完全操作終端。觸控技術(shù)分為單點觸控和多點觸控技術(shù),單點觸控技術(shù)是指一次只能傳達一個觸點信息;多點觸控技術(shù)是指同時傳達多點觸控信息,終端同時響應用戶的多點操作。

語音交互技術(shù)是指用戶通過語音方式實現(xiàn)與移動終端的互動技術(shù),主要包括語音識別技術(shù)、語音合成技術(shù)和語義理解技術(shù)。其中,語音識別是指移動終端通過識別和處理分析工具,從語音中提取出語音內(nèi)容所包含的信息,并以文本或其它形式呈現(xiàn)出來的新型技術(shù);語音合成是將文字或信息轉(zhuǎn)換成語音的技術(shù)。語義理解是指終端對語音的內(nèi)容邏輯進行分析關(guān)聯(lián),進而正確的還原出講話內(nèi)容。

感應交互技術(shù)是指通過自動感應技術(shù)實現(xiàn)用戶與終端的交互功能,如:利用移動終端玩游戲時,可以使用傳感器來接收玩家的動作或語音信息,自動完成游戲場景的變換。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)模擬出一個與現(xiàn)實世界逼真的三維空間虛擬世界,在視覺、聽覺、觸覺上提供給用戶真實的模擬環(huán)境,隨時、無限制地詳細觀察三維空間。目前,正在發(fā)展移動增強現(xiàn)實技術(shù),這是一個在虛擬現(xiàn)實技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興移動人機交互技術(shù)。它綜合了計算機視覺、圖形學、圖像處理、多傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等技術(shù),利用移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的虛擬信息對用戶所觀察的真實環(huán)境進行融合,將真實環(huán)境和虛擬物體實時地疊加在同一個畫面或空間,增強了用戶對周圍環(huán)境的感知。移動增強現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)主要包括目標特征的提取、目標跟蹤技術(shù)、內(nèi)容實時渲染等。

2.1.2 移動終端節(jié)能技術(shù)

移動終端節(jié)能技術(shù)主要包括系統(tǒng)電源管理、無線通信節(jié)能、終端定位節(jié)能和計算卸載節(jié)能技術(shù)等。

系統(tǒng)電源管理技術(shù)是指系統(tǒng)利用動態(tài)電源管理工具來提升電池效能。即根據(jù)系統(tǒng)中不同組件的負載狀態(tài),動態(tài)地調(diào)整各個組件的工作狀態(tài),使之在不影響工作的同時,使用最少的能源,進而減少不必要的能耗。

無線通信節(jié)能技術(shù)是指對無線接口的耗能進行優(yōu)化的技術(shù),主要包括多種無線通信混合節(jié)能技術(shù)、基于接入點(AP)下載調(diào)度的節(jié)能技術(shù)和802. 11MAC層協(xié)議優(yōu)化技術(shù)3種:①多種無線通信混合節(jié)能技術(shù)是指根據(jù)多種無線通信技術(shù)(如WLAN、藍牙等)在進行數(shù)據(jù)傳輸時的能耗差異,混合運用多種無線通信網(wǎng)絡(luò),發(fā)揮各自的優(yōu)點,總體上起到降低能耗的作用。比如利用WLAN的高速率、高能耗和藍牙的低能耗、低速率特點,在設(shè)備識別和連接時,運用藍牙技術(shù),在數(shù)據(jù)傳輸時,運用WLAN技術(shù),有效發(fā)揮了各技術(shù)的優(yōu)勢,整體上減少了系統(tǒng)能耗[11];②基于AP下載調(diào)度節(jié)能技術(shù)是指通過對進入接入點的終端的下行流量進行集中調(diào)度和控制,始終讓下行流量通信的總能耗處于最小狀態(tài);③802.11MAC層協(xié)議優(yōu)化技術(shù)是根據(jù)IEEE802.11標準協(xié)議開展的節(jié)能技術(shù)。

終端定位節(jié)能技術(shù)。移動互聯(lián)網(wǎng)在定位過程中,移動節(jié)點的耗能非常嚴重,終端定位節(jié)能技術(shù)是利用提高位置信息的更新時間間隔來降低能耗。

計算卸載節(jié)能技術(shù)是一種基于云計算的節(jié)能技術(shù),將原來在移動節(jié)點上運行的計算功能遷移到遠程服務器運行,進而降低了終端的CPU和內(nèi)存的能耗。

2.1.3 移動定位技術(shù)

移動定位技術(shù)是指利用移動通信網(wǎng)絡(luò),對接收到的無線電波參數(shù)進行測量,通過特定算法對移動終端在某個時間的地理位置進行測定,主要技術(shù)分為3類[12]:

一是衛(wèi)星輔助定位技術(shù)。即移動終端通過衛(wèi)星導航系統(tǒng)獲取自身物理位置的經(jīng)緯度信息,目前應用最廣泛的是GPS定位系統(tǒng),主要包括差分GPS (DGPS)和輔助GPS(A-GPS)定位技術(shù)。①DGPS技術(shù)是指移動終端對自身進行定位,將定位結(jié)果與已知的地理位置進行比較得到差值,把差值當作公差的修正值;②A-GPS定位技術(shù)是指,移動網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端當時所在的小區(qū)信息,及時確定終端上空的GPS衛(wèi)星,并將GPS衛(wèi)星的輔助數(shù)據(jù)發(fā)送給終端,然后,終端利用GPS衛(wèi)星發(fā)來的輔助數(shù)據(jù)快速地搜索到有效的GPS衛(wèi)星,并接收衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)進行定位。該技術(shù)減少了衛(wèi)星搜索時間,提高了定位時效,實現(xiàn)了室內(nèi)GPS定位。

二是網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)。即移動終端接入到移動通信網(wǎng)絡(luò)后,利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)感知終端接入的位置數(shù)據(jù),通過計算處理,確定位置信息。目前主要包括Cell ID定位技術(shù)、基站測量定位技術(shù)、WLAN室內(nèi)定位技術(shù)等。①Cell ID定位技術(shù)是指,當終端接入到移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)時,將所在的小區(qū)Cell ID數(shù)據(jù)上報給網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端的小區(qū)數(shù)據(jù)測算出用戶的當前位置;②基站測量定位技術(shù)是采用三角測量定位技術(shù)實現(xiàn)的。主要包括CDMA系統(tǒng)的鏈路三角定位(AFLT)技術(shù),GSM網(wǎng)絡(luò)的增強型觀測時間差(EOTD)定位技術(shù)、UMTS網(wǎng)絡(luò)的觀測到達時間差(OTDOA)定位技術(shù);③WLAN室內(nèi)定位技術(shù)主要包括最近AP、幾何計算、位置指紋3種定位技術(shù)。其中,最近AP定位技術(shù)是指,WLAN中的每個AP都有特定的覆蓋范圍,移動終端進入小區(qū)后,通過AP接入網(wǎng)絡(luò),利用AP的位置可粗略的測量出終端位置。幾何計算定位技術(shù)是利用幾何學原理對移動終端的位置進行定位,目前主要有距離測量法和角度測量法兩種方法。位置指紋定位技術(shù)是利用終端所處位置觀測到的位置指紋(場景特征)和樣本數(shù)據(jù)庫中的預存位置指紋進行比對,依據(jù)特定的匹配規(guī)則進行定位。

三是感知定位技術(shù)。即在特定部位安裝傳感器,當移動終端進入到傳感器的感知區(qū)域時,測定出移動終端的位置信息,主要包括無線射頻識別定位技術(shù)、紅外感知定位技術(shù)、藍牙感知定位技術(shù)等。

2.1.4 移動操作系統(tǒng)

移動操作系統(tǒng)是移動互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎(chǔ),是管理、控制、監(jiān)測和維護移動互聯(lián)網(wǎng)終端的軟硬件資源,并提供給用戶人機交互界面的軟件集合。主要由驅(qū)動程序、內(nèi)核、接口庫和外圍部件組成。

2.1.5 移動中間件

移動中間件是連接兩個獨立的應用程序或獨立系統(tǒng)的軟件統(tǒng)稱,負責管理計算機資源及網(wǎng)絡(luò)通信,主要技術(shù)包括遠程過程調(diào)用、對象請求代理和系統(tǒng)信息處理等。

2.1.6 移動應用程序

移動應用程序是指運行在移動操作系統(tǒng)之上的程序,旨在實現(xiàn)某項或多項特定任務,主要有Web應用程序、本地應用程序和第三方應用程序。Web應用程序是指瀏覽器或服務器的應用程序,依靠瀏覽器運行。本地應用程序是指移動終端本身的應用程序。第三方應用程序是指由非軟件編制方開發(fā)的應用軟件。

2.2 接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一般是指將兩臺或多臺移動終端接入到互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)統(tǒng)稱,主要包括網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)、移動組網(wǎng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)終端管理技術(shù)3類[7,10]。

2.2.1 移動網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)

移動互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)主要包括:移動通信網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線MESH網(wǎng)絡(luò)(WMN)其它接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)等。一是移動通信網(wǎng)絡(luò)。移動通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了1G、2G、3G時代,正在大力部署4G網(wǎng)絡(luò),并在加快研發(fā)5G技術(shù)。4G能夠以100 Mbit/s的速度下載數(shù)據(jù), 20 Mbit/s的速度上傳數(shù)據(jù)。5G的目標是到2020年,相對于當前而言,數(shù)據(jù)流量增長1 000倍;用戶數(shù)據(jù)速率提升100倍,速率提升至10 Gb/s以上;入網(wǎng)設(shè)備數(shù)量增加100倍;電池續(xù)航時間增加10倍;端到端時延縮短5倍[13]。

二是無線局域網(wǎng)(WLAN)。WLAN是指通過無線通信技術(shù)將移動終端、計算機等資源互聯(lián)起來,構(gòu)成可以互相通信和實現(xiàn)資源共享的移動網(wǎng)絡(luò)體系。目前正在發(fā)展AC-AP架構(gòu)的WLAN解決技術(shù),即無線控制器(AC)負責管理無線網(wǎng)絡(luò)的接入和AP (接入點)的配置與監(jiān)測、漫游管理及安全控制等, AP(接入點)只負責802.11報文的加解密。另外, 802.11ad標準提出了利用60 GHz頻段進行無線通信的技術(shù),傳輸速率達到6.76 Gb/s,并降低了天線的尺寸,提高了抗干擾能力[14]。

三是無線MESH網(wǎng)絡(luò)(WMN)。WMN是一種自組織、自配置的多跳無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),MESH路由器通過無線方式構(gòu)成無線骨干網(wǎng),少數(shù)作為網(wǎng)關(guān)的MESH路由器以有線方式連接到互聯(lián)網(wǎng)。WMN具有成本低、覆蓋范圍廣、可靠性強和良好的可擴展性等優(yōu)勢。

四是其他接入網(wǎng)絡(luò)。小范圍的無線個域網(wǎng)(WPAN)有NFC、Bluetooth、UWB、Zigbee、IrDA等技術(shù)。近場通信技術(shù)(NFC)是一種近距離的高頻無線通信技術(shù),能夠使電子設(shè)備之間,在10 cm距離內(nèi)進行點對點、非接觸的數(shù)據(jù)傳輸和電子身份識別[8]。藍牙(Bluetooth)技術(shù)也是一種短距離的無線通信技術(shù),通信距離一般在10 m內(nèi),能使多個移動終端之間進行無線信息交換,最高傳輸速率達到了1 Mbit/s。無線城域網(wǎng)(WMAN)是以IEEE802.16標準為基礎(chǔ);無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)是以IEEE 802.22標準為基礎(chǔ),利用認知無線電技術(shù)對邊遠地區(qū)提供無線寬帶服務。

另外,針對多種無線接入技術(shù),正在發(fā)展異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)。異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為緊耦合技術(shù)和松耦合技術(shù)兩類。緊耦合技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是指無線接入系統(tǒng)之間存在主從關(guān)系;松耦合技術(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是指無線接入系統(tǒng)之間不存在主從關(guān)系。

2.2.2 移動組網(wǎng)技術(shù)

移動互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)具有靈活、動態(tài)的特點。無線局域網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)的星形結(jié)構(gòu),移動通信網(wǎng)采用的是集中控制、層次優(yōu)化結(jié)構(gòu),兩者都有中心節(jié)點,都采用了集中式組網(wǎng)技術(shù);移動自組織網(wǎng)絡(luò)采用了分布式組網(wǎng)技術(shù),沒有中心節(jié)點,各個節(jié)點之間是相互對等關(guān)系,都可充當主機和路由器的角色;無線Mesh網(wǎng)絡(luò)采用了多中心的自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù),由固定的Mesh路由器利用點到多點方式組成網(wǎng)絡(luò),由路由器管理Mesh的連接,拓撲結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,并且傳輸帶寬高。

2.2.3 移動網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

移動互聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)絡(luò)將是多種接入并存的異構(gòu)無線融合網(wǎng)絡(luò),必須發(fā)展移動網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù),來實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的無縫切換。移動網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)主要有IP移動性管理和媒體獨立切換協(xié)議兩類。IP移動性管理技術(shù)能夠使移動終端在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中漫游,是一種網(wǎng)絡(luò)層的移動性管理技術(shù),目前正在發(fā)展移動IPv6技術(shù),移動IPv6協(xié)議有著足夠大的地址空間和較高的安全性,能夠?qū)崿F(xiàn)自動的地址配置并有效解決了三角路由問題。媒體獨立切換協(xié)議也就是IEEE802.21協(xié)議,能解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的切換與互操作的問題。

2.3 移動應用服務技術(shù)

移動應用服務技術(shù)是指利用多種協(xié)議或規(guī)則,向移動終端提供應用服務的技術(shù)統(tǒng)稱,分為前端技術(shù)、后端技術(shù)和應用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3部分[15]。前端技術(shù)用于內(nèi)容展現(xiàn)和邏輯執(zhí)行,主要包括HTML、DOM、CSS、Java Script等技術(shù);后端技術(shù)用于服務器端的邏輯執(zhí)行和資源管理,主要包括數(shù)據(jù)庫、動態(tài)網(wǎng)頁等技術(shù);應用層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用于前端與后端之間的信息交互和數(shù)據(jù)傳送,主要包括HTTP、FTP、SMTP協(xié)議等。目前正在發(fā)展的應用服務關(guān)鍵技術(shù)主要包括HTML 5、移動搜索、移動社交網(wǎng)絡(luò)、Web實時通信(WebRTC)、二維碼編碼、企業(yè)移動設(shè)備管理等技術(shù)[7-8]。

2.3.1 HTML5技術(shù)

HTML 5是當前超文本標記語言(HTML)的最新版本,提供了更多網(wǎng)絡(luò)應用的標準,滿足了不同移動用戶的需求。相對于HTML 4技術(shù),HTML 5技術(shù)強化了Web網(wǎng)頁的表現(xiàn)能力;引入了本地數(shù)據(jù)庫;將內(nèi)容和展示進行了分離;添加了表單輸入對象;引入了新的標識,提供了瀏覽器中的真正程序,取代了移動終端中的Flash程序。

2.3.2 移動搜索技術(shù)

移動搜索技術(shù)是移動互聯(lián)網(wǎng)應用的典型技術(shù),是指移動終端用戶通過終端,使用瀏覽器、短信息、交互式語音等方式對互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容進行搜索,獲取自己所需的信息和服務。移動搜索具有終端移動性、用戶操作便捷性、搜索結(jié)果簡約化、個性化等特點。

2.3.3 移動社交網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

移動社交網(wǎng)絡(luò)是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中的社交網(wǎng)絡(luò)服務(SNS)在移動互聯(lián)網(wǎng)的應用,能無縫地將移動計算和社會計算有機地結(jié)合起來,增強了終端用戶的真實性、地域性和交互實時性。移動社交網(wǎng)絡(luò)主要包括集中式和分布式兩類技術(shù)。其中,集中式技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng),將用戶的數(shù)據(jù)存儲在服務器上,讓用戶通過客戶端尋找好友和共享數(shù)據(jù)。分布式技術(shù)是讓終端之間直接進行交互。

2.3.4 Web實時通信技術(shù)(WebRTC)

WebRTC技術(shù)是建立在Web瀏覽器基礎(chǔ)上的實時音頻、視頻的通信技術(shù),便于開發(fā)者在不安裝任何插件時,基于瀏覽器利用Web技術(shù)快速地開發(fā)出實時的Web多媒體應用[16]。WebRTC應用主要有3種模式:接入傳統(tǒng)的音視頻業(yè)務、輕量級和綜合型的Web實時通信服務。

2.3.5 二維碼編碼技術(shù)

即以傳統(tǒng)二維碼技術(shù)為核心,通過移動終端對二維碼進行識別、解碼、譯碼等操作的綜合性技術(shù)。其原理是先將需要呈現(xiàn)給客戶的信息編碼到二維碼中,再通過移動終端的攝像設(shè)備進行采集并進行解碼和譯碼等操作,進而快速獲得包含在二維碼中的信息,省去了在移動終端輸入冗余的網(wǎng)址信息或者其他信息的操作,具有準確、方便、快捷的特點。

2.3.6 企業(yè)移動設(shè)備管理技術(shù)

自帶設(shè)備辦公(BYOD)正在成為企業(yè)發(fā)展的趨勢,同時也給企業(yè)對BYOD設(shè)備管理和企業(yè)信息安全帶來問題,因此,企業(yè)移動設(shè)備管理技術(shù)成為當前的研究熱點[17]。目前,這方面的關(guān)鍵技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)安全、策略管理、環(huán)境感知、應用隔離、用戶與設(shè)備認證、移動桌面共享等技術(shù)。

2.4 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)主要分為移動終端安全、移動網(wǎng)絡(luò)安全、移動應用安全和位置隱私保護等技術(shù)[7]。

2.4.1 移動終端安全技術(shù)

移動終端安全主要包括終端設(shè)備安全及其信息內(nèi)容的安全,如,信息內(nèi)容被非法篡改和訪問,或通過操作系統(tǒng)修改終端的有用信息,使用病毒和惡意代碼對系統(tǒng)進行破壞,也可能越權(quán)訪問各種互聯(lián)網(wǎng)資源,泄漏隱私信息等。主要包括用戶信息的加密存儲技術(shù)、軟件簽名技術(shù)、病毒(木馬)防護技術(shù)、主機防火墻技術(shù)等。

2.4.2 移動網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)重點關(guān)注接入網(wǎng)及IP承載網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)的安全,主要關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)加密、身份識別認證、異常流量監(jiān)測與控制、網(wǎng)絡(luò)隔離與交換、信令及協(xié)議過濾、攻防與溯源等技術(shù)。

2.4.3 移動應用安全技術(shù)

移動應用安全技術(shù)主要有三類:一是應用訪問管理與控制技術(shù)。一般是利用安全隧道技術(shù),在應用客戶端與服務器之間構(gòu)建一個安全隧道,隔離二者的直接連接,使所有訪問都必須經(jīng)過安全隧道,否則一律拒絕。二是內(nèi)容過濾技術(shù)。包括Web內(nèi)容的過濾、對Web網(wǎng)頁關(guān)鍵字及移動代碼過濾等,以及通過對郵件地址、附件名等關(guān)鍵字匹配過濾等。三是安全審計策略控制技術(shù)。安全審計策略控制分別由“系統(tǒng)審計策略控制”和“應用審計策略控制”兩類承擔。系統(tǒng)審計策略控制包括對主體鑒別、改變特權(quán)以及管理安全策略的事件;應用審計策略控制包括應用程序應該審計的事件。

2.4.4 位置隱私保護技術(shù)

位置隱私保護是當前移動用戶最關(guān)心的問題,也是移動互聯(lián)網(wǎng)安全的重要組成部分。位置隱私保護技術(shù)主要包括制定高效的位置信息的存儲和訪問標準、隱藏用戶身份及與位置的關(guān)系、位置匿名等[7]。其中,位置匿名技術(shù)是讓移動終端或者第三方的可信匿名服務器對移動用戶位置數(shù)據(jù)信息進行處理,并使它們不能重定位到用戶身份,處理完成后,將位置數(shù)據(jù)信息發(fā)送給服務提供者進行位置查詢。

3 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢

根據(jù)當前及未來一個時期世界信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢,結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)實,初步預測未來的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將向如下幾個方面發(fā)展[5,7,10]。

3.1 技術(shù)向多樣化發(fā)展

移動互聯(lián)網(wǎng)是電信網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、媒體和娛樂等行業(yè)融合的產(chǎn)物,涉及無線通信、移動通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),從長遠來看,其技術(shù)向多樣化發(fā)展將是一個重要趨勢。一是網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)多樣化,網(wǎng)絡(luò)向著增加移動性、寬帶化的方向發(fā)展;二是移動終端解決方案多樣化,終端朝著功能集成化與便攜式的平衡方向發(fā)展;三是手機操作系統(tǒng)多樣化,操作系統(tǒng)向著更加開放的方向發(fā)展;四是內(nèi)容制作多樣化,以增強用戶體驗;五是業(yè)務模式多樣化,推動各種業(yè)務應用的快速發(fā)展。

3.2 與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的互聯(lián)網(wǎng),用途廣泛,是世界各國正在大力推廣和發(fā)展的新一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),拓展了物聯(lián)網(wǎng)的功能,提高了物聯(lián)網(wǎng)的效率。其中,移動終端可作為物聯(lián)網(wǎng)識別、采集信息的重要節(jié)點;移動互聯(lián)網(wǎng)的無線網(wǎng)絡(luò)接入方式與組網(wǎng)技術(shù)都是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù);移動云計算大幅提升了物聯(lián)網(wǎng)的處理能力;移動互聯(lián)網(wǎng)的定位、傳輸、節(jié)能技術(shù)均可用于物聯(lián)網(wǎng);因此說,未來與物聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展將是移動互聯(lián)網(wǎng)的又一重要發(fā)展方向。

3.3 向IPv6技術(shù)過渡

目前,移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速,傳統(tǒng)的IPv4地址已無法滿足快速增長的移動終端用戶的需求,移動互聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點只能使用私有地址,這樣就嚴重毀壞了移動互聯(lián)網(wǎng)端到端特性。IPv6技術(shù)具有龐大的地址數(shù)量,能夠滿足更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需求,提高了安全性和數(shù)據(jù)完整性,支持自動配置、移動計算、數(shù)據(jù)組播和更有效的網(wǎng)絡(luò)路由聚類,改善網(wǎng)絡(luò)服務質(zhì)量。因此,未來的移動互聯(lián)網(wǎng)將加快由IPv4向IPv6技術(shù)過渡。

3.4 定位技術(shù)向綜合利用、高效精確發(fā)展

定位技術(shù)是移動互聯(lián)網(wǎng)的重要應用之一,目前的研究主要集中在提升某一類定位技術(shù)的定位精度上,而在多類定位技術(shù)重疊的區(qū)域,如何綜合利用多類定位技術(shù)(如:感知定位、網(wǎng)絡(luò)定位等),為用戶提供高效精確的基于位置的服務,是未來繼續(xù)研究的方向。

4 結(jié) 語

移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為通過無線網(wǎng)絡(luò)進入互聯(lián)網(wǎng)的終端用戶提供了極大的移動支持,具有便捷、多樣、智能、個性化等特點,得到了各界廣泛的應用和研究,但仍有一些技術(shù)問題尚待解決,比如無線頻譜資源緊張、大規(guī)模高性能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、移動的無縫切換及路由優(yōu)化、惡意軟件的檢測與防護、智能感知技術(shù)和應用、異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的安全認證等技術(shù)問題都還需要完善,這些將是移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)繼續(xù)研究的方向。

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WEN Jun(1975-),male,M.Sci.,senior engineer,mainly engaged in the research of tactical communication network.

張思峰(1968—),男,學士,高級工程師,主要研究方向為信息安全和通信技術(shù);

ZHANG Si-feng,(1968-),male,B.Sci.,senior engineer,mainly engaged in the research of information security and communications technology.

李濤柱(1983—),男,碩士,工程師,主要研究方向為信息安全和通信技術(shù)。

LI Tao-zhu,(1983-),male,M.Sci.,engineer,mainly engaged in the research of information security and communications technology.

Overview on Developing Status Quo and Trend of Mobile Internet Technology

WEN Jun1,ZHANG Si-feng2,LI Tao-zhu2
(1.No.30 Institute of CETC,Chengdu Sichuan 610041,China;2.Unit 91746 of PLA,Beijing 102206,China)

Mobile internet technology grows tremendously fast with an advantage that anyone is able to get access to the Internet anytime and anywhere in the world,and penetrates into anyone′s life at all levels, which is very impressive and brings the world′s attention to studying and developing the technology.This article first introduces the basic knowledge of the technology such as concept,framework,reference models and technical features,etc.,and then it focuses on the developing status quo of mobile internet key technology.Finally,it predicts and looks ahead the development of mobile internet technology in accordance with the development trend of world′s information and network technology.

mobile internet;mobile communication network;terminal technology;network technology

TP393

A

1002-0802(2014)09-0977-08

10.3969/j.issn.1002-0802.2014.09.001

文 軍(1975—),男,碩士,高級工程師,主要研究方向為戰(zhàn)術(shù)通信網(wǎng)絡(luò);

2014-06-01;

2014-07-10 Received date：2014-06-01;Revised date：2014-07-10