移动互联网技术发展现状及趋势综述.docx
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1、第 47 卷 第 9 期2014 年 9 月通信技术Communications TechnologyVol 47 No 9 Sep 2014doi: 10 3969 / j issn 1002 0802 2014 09 001移动互联网技术发展现状及趋势综述*文军1 ,张思峰2 ,李涛柱2( 1 中国电子科技集团公司第三十研究所,四川 成都 610041,2 解放军 91746 部队,北京 102206)摘 要: 移动互联网以其让用户随时随地随心地接入互联网的优势发展迅速,已经渗透到人类社会 生活的各个角落,产生了巨大影响,引发世界各国的高度重视,纷纷研究和发展移动互联网相关技 术。首先介绍
2、了移动互联网的概念、体系架构、参考模型、技术特征等基本知识; 然后重点阐述了移 动互联网关键技术的发展现状,最后结合世界信息和网络技术的发展趋势,对移动互联网技术的发 展进行了预测和展望。关键词: 移动互联网移动通信网络终端技术网络技术中图分类号: TP393文献标志码: A文章编号: 1002 0802( 2014) 09 0977 08Overview on Developing Status Quo and Trend of Mobile Internet TechnologyWEN Jun1 ,ZHANG Sifeng2 ,LI Taozhu2( 1 No 30 Institute o
3、f CETC,Chengdu Sichuan 610041,China; 2 Unit 91746 of PLA,Beijing 102206,China)Abstract: 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 v
4、ery impressive and brings the worlds 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
5、tech- nology Finally,it predicts and looks ahead the development of mobile internet technology in accordance with the development trend of worlds information and network technologyKey words: mobile internet; mobile communication network; terminal technology; network technology0引言随着 3G 技术的日臻完善和 4G 技术
6、标准的通 过及大规模部署,极大地推进了通信网络与互联网 的深 度 融 合,使移动互联网得以快速发展与普 及1。根 据 国 际电信联盟的数据显 示,截 止 到 2013 年 9 月,全球移动互联网用户数接近全球人 口数,达到了 71 亿。移动互联网已经渗透到人类社 会生活的各个角落,产生了巨大影响,也引发世界各 国大力研究和发展移动互联网的相关技术。1移动互联网技术1 1概念目前,关于“移动互联网”还没有一个明晰统一 的定义。一种观点认为,WAP ( 无线应用协议) 就是 移动互联网; 另一种观点认为,在移动终端上使用数 据服务的都是移动互联网; 再一种观点认 为,“移 动”只是一种接入方式,移
7、动互联网就是互联网。 我国工业和信息化部电信研究院发布的移动互联 网白皮书给出的定义是2: “移动互联网是以移动*收稿日期: 2014 06 01; 修回日期: 2014 07 10eceived date: 2014 06 01; evised date: 2014 07 10www txjszz com通信技术2014 年网络作为接入网络的互联网及服务,包括 3 个要素: 移动终端、移动网络和应用服务。”这个定义具有两 层内涵: 一是指移动互联网是传统的互联网与移动 通信网络的有效融合,终端用户是通过移动通信网 络( 如 2G、3G 或 4G 网络、WLAN 等) 而接入传统互 联网的;
8、二是指移动互联网具有数量众多的新型应 用服务和应用业务,并结合终端的移动性、可定位及 便携性等特点,为移动用户提供具有个性化、多样化 的服务。1 2 体系结构从宏观角度来看,移动互联网是由移动终端和 移 动 子 网、接 入 网 络、核 心 网 络 3 部 分 组 成3 ( 如图 1 所示) 。其中,移动终端和移动子网是移动 互联网中的主体。接入网络主要负责为异质异构移 动终端及移动子网提供统一的接入服务,同时屏蔽 掉影响核心网络的移动终端和移动子网的复杂介质 特征; 核心网络负责传统互联网的主干网络拓扑结 构和路由信息的维护,并为接入网络的数据提供统 一标准的交换路由。图 1 移动互联网的体系
9、结构Fig 1 Architecture of mobil internet1 3 参考模型世界无线研究论坛( WWF) 认为移动互联网 提供了一种自适应的、多样化的、个性化的、实时感 知周边环境的应用服务,并描绘出了移动互联网的 参考模型4( 如图 2 所示) 。其中,APP 应用经过开 放 API 获取用户交互支持和移动中间件或互联网 协议的支持; 移动中间件由多种通用性服务元素构 成,主要包括建模服务、存在服务、配置管理、数据管 理、服务发现、时间通知和环境感知等。互联网协议 簇主要包括 IP、传输、联网、控制与管理等方面的协议,并且负责网络层到链路层的适配任务。操作系 统负责上层软件(
10、 协议) 与下层硬件之间的交互。 硬件或固件是指组成终端或设备的器件单元等。图 2 移动互联网的参考模型Fig 2 eference model of mobile internet1 4技术特征相较于传统的电信网络或传统互联网,移动互 联网具有如下的典型特点56:一是便捷性。可以使用户在任何完整或零碎的 时间使用,并且多种应用可以在同一时间进行。二是多样性。移动互联网的多样性表现在终端 的种类繁多,一个终端能同时运行多种应用; 接入网 络支持多种无线接入手段; 应用服务的种类多种多 样等。三是移动性。即终端具有移动性。终端用户始 终可以在移动状态下接入和使用互联网服务,移动 终端便于用户随身
11、携带和随时使用。四是开放性。即技术上具有开放性。移动互联 网的业务模式借鉴了 SOA 和 Web 的模式,使封闭 的电信网络业务对内容提供 者和业务开发者进 行开放。五是融合性。移动互联网的用户需求具有多样 化、个性化特点,技术上也是开放的,因此,为业务融 合提供了可能性和更广的渠道。六是智能性。移动互联网的终端可以定位,采 集周边环境信息; 感知温度、触碰感,嗅觉等,具有智 能的特点。七是局限性。即移动互联网的终端和网络具有 局限性: 在网络能力方面,受到无线网络传输环境、 技术能力等因素限制; 在终端能力方面,受到终端大 小、处理能力、电池容量等限制。978第 47 卷文军,张思峰,李涛柱
12、: 移动互联网技术发展现状及趋势综述第 9 期八是个性化。即移动互联网终端、网络和应用 服务的个性化。移动终端与个人消费绑定; 接入网 络能完成不同用户的需求; 应用服务采用了社会化 网络、博客等新兴个人社交网络技术。九是隐私性。即业务使用具有一定的私密性。 在使用移动互联网业务时,提供的内容和服务需要 保护个人的隐私。2移动互联网技术发展现状当前正在发展的移动互联网技术主要包括移动 终端、接入网络、应用服务及网络安全 4 个方面的技 术710。2 1移动终端技术移动终端技术主要包括终端制造技术、终端硬 件和终端软件技术 3 类。终端制造技术是一类集成 了机械工程、自动化、信息、电子技术等所形
13、成的技 术、设备和系统的统称。终端硬件技术是实现移动 互联网信息输入、信息输出、信息存储与处理等技术 的统称,一般分为处理器芯片技术、人机交互、移动 终端节能、移动定位等技术。处理器芯片技术主要 研究移动互联网的核心运算与管理控制技术,负责 信息的接收、存储、发送、处理及电源管理等。终端 软件技术是指通过用户与硬件间的接口界面与移动 终端进行数据或信息交换的技术统称,一般分为移 动操作系统、移动中间件及移动应用程序等技术。 2 1 1人机交互技术人机交互技术是指移动用户通过信息输入和信 息输出设备 ( 如键盘、鼠 标、手 写笔、显 示屏、喇 叭 等) ,实现移动用户与终端的对话交互技术,一般分
14、 为终端显示技术、屏幕触控技术、语音交互技术、感 应交互技术及虚拟现实技术等。终端显示技术是指利用电子技术实现灵活变换 的视觉技术,主要包括超精高亮、平面转换、视网膜、 裸眼 3D、电子纸和电子墨水等显示技术。屏幕触控技术是指在没有鼠标、键盘等传统输 入设备下,实现人机交互的技术,用户只需触碰终端 显示屏上的图符或文字就能完全操作终端。触控技 术分为单点触控和多点触控技术,单点触控技术是 指一次只能传达一个触点信息; 多点触控技术是指 同时传达多点触控信息,终端同时响应用户的多点操作。语音交互技术是指用户通过语音方式实现与移 动终端的互动技术,主要包括语音识别技术、语音合 成技术和语义理解技术
15、。其中,语音识别是指移动 终端通过识别和处理分析工具,从语音中提取出语 音内容所包含的信息,并以文本或其它形式呈现出 来的新型技术; 语音合成是将文字或信息转换成语 音的技术。语义理解是指终端对语音的内容逻辑进 行分析关联,进而正确的还原出讲话内容。感应交互技术是指通过自动感应技术实现用户 与终端的交互功能,如: 利用移动终端玩游戏时,可 以使用传感器来接收玩家的动作或语音信息,自动 完成游戏场景的变换。虚拟现实技术是指通过移动互联网技术模拟出 一个与现实世界逼真的三维空间虚拟世界,在视觉、 听觉、触觉上提供给用户真实的模拟环境,随时、无 限制地详细观察三维空间。目前,正在发展移动增 强现实技
16、术,这是一个在虚拟现实技术基础上发展 起来的新兴移动人机交互技术。它综合了计算机视 觉、图形学、图像处理、多传感器技术、显示技术等技 术,利用移动互联网产生的虚拟信息对用户所观察 的真实环境进行融合,将真实环境和虚拟物体实时 地叠加在同一个画面或空间,增强了用户对周围环 境的感知。移动增强现实的关键技术主要包括目标 特征的提取、目标跟踪技术、内容实时渲染等。2 1 2 移动终端节能技术移动终端节能技术主要包括系统电源管理、无 线通信节能、终端定位节能和计算卸载节能技术等。系统电源管理技术是指系统利用动态电源管理 工具来提升电池效能。即根据系统中不同组件的负 载状态,动态地调整各个组件的工作状态
17、,使之在不 影响工作的同时,使用最少的能源,进而减少不必要 的能耗。无线通信节能技术是指对无线接口的耗能进行 优化的技术,主要包括多种无线通信混合节能技术、 基于接 入 点 ( AP ) 下载调度的节能技术和 802 11MAC 层协议优化技术 3 种: 多种无线通信混合 节能技术是指根据多种无线通信技术( 如 WLAN、蓝牙等) 在进行数据传输时的能耗差异,混合运用 多种无线通信网络,发挥各自的优点,总体上起到降 低能耗的作用。比如利用 WLAN 的高速率、高能耗979www txjszz com通信技术2014 年和蓝牙的低能耗、低速率特点,在设备识别和连接 时,运用 蓝牙技术,在 数据传
18、输时,运 用 WLAN 技 术,有效发挥了各技术的优势,整体上减少了系统能 耗11; 基于 AP 下载调度节能技术是指通过对进 入接入点的终端的下行流量进行集中调度和控制, 始终让下行流量通信的总能耗处于最小状态; 802 11MAC 层协议优化技术是根据 IEEE802 11 标 准协议开展的节能技术。终端定位节能技术。移动互联网在定位过程 中,移动节点的耗能非常严重,终端定位节能技术是 利用提高位置信息的更新时间间隔来降低能耗。计算卸载节能技术是一种基于云计算的节能技 术,将原来在移动节点上运行的计算功能迁移到远 程服 务 器 运 行,进而降低了终端的 CPU 和 内 存 的能耗。2 1
19、3移动定位技术移动定位技术是指利用移动通信网络,对接收 到的无线电波参数进行测量,通过特定算法对移动 终端在某个时间的地理位置进行测定,主要技术分 为 3 类12:一是卫星辅助定位技术。即移动终端通过卫星 导航系统获取自身物理位置的经纬度信息,目前应 用最广泛的是 GPS 定位系统,主 要包括差分 GPS ( DGPS) 和辅助 GPS( A GPS) 定位技术。DGPS 技术是指移动终端对自身进行定位,将定位结果与 已知的地理位置进行比较得到差值,把差值当作公 差的修正值; AGPS 定位技术是指,移动网络根 据终端当时所在的小区信息,及时确定终端上空的 GPS 卫星,并将 GPS 卫星的辅
20、助数据发送给终端, 然后,终端利用 GPS 卫星发来的辅助数据快速地搜 索到有效的 GPS 卫星,并接收卫星导航数据进行定 位。该技术减少了卫星搜索时间,提高了定位时效, 实现了室内 GPS 定位。二是网络定位技术。即移动终端接入到移动通 信网络后,利用网络技术感知终端接入的位置数据, 通过计算处理,确定位置信息。目前主要包括 Cell ID 定位技术、基站测量定位技术、WLAN 室内定位 技术等。Cell ID 定位技术是指,当终端接入到移 动蜂窝网络时,将所在的小区 Cell ID 数据上报给网 络,网络根据终端的小区数据测算出用户的当前位 置; 基站测量定位技术是采用三角测量定位技术实现
21、的。 主 要 包 括 CDMA 系统的链路三角定位 ( AFLT) 技术,GSM 网络的增强型观测时间差 ( E OTD) 定位技术、UMTS 网络的观测到达时间差( OT- DOA) 定位技术; WLAN 室内定位技术主要包括 最近 AP、几何计算、位置指纹 3 种定位技术。其中, 最近 AP 定位技术是指,WLAN 中的每个 AP 都有 特定的覆盖范围,移动终端进入小区后,通过 AP 接 入网络,利用 AP 的位置可粗略的测量出终端位置。 几何计算定位技术是利用几何学原理对移动终端的位置进行定位,目前主要有距离测量法和角度测量 法两种方法。位置指纹定位技术是利用终端所处位 置观测到的位置指
22、纹( 场景特征) 和样本数据库中 的预存位置指纹进行比对,依据特定的匹配规则进 行定位。三是感知定位技术。即在特定部位安装传感 器,当移动终端进入到传感器的感知区域时,测定出 移动终端的位置信息,主要包括无线射频识别定位 技术、红外感知定位技术、蓝牙感知定位技术等。 2 1 4移动操作系统移动操作系统是移动互联网的核心基础,是管 理、控制、监测和维护移动互联网终端的软硬件资 源,并提供给用户人机交互界面的软件集合。主要 由驱动程序、内核、接口库和外围部件组成。2 1 5移动中间件移动中间件是连接两个独立的应用程序或独立 系统的软件统称,负责管理计算机资源及网络通信, 主要技术包括远程过程调用、
23、对象请求代理和系统 信息处理等。2 1 6移动应用程序移动应用程序是指运行在移动操作系统之上的 程序,旨在实现某项或多项特定任务,主要有 Web 应用程序、本地应用程序和第三方应用程序。Web 应用程序是指浏览器或服务器的应用程序,依靠浏 览器运行。本地应用程序是指移动终端本身的应用 程序。第三方应用程序是指由非软件编制方开发的 应用软件。2 2接入网络技术接入网络技术一般是指将两台或多台移动终端 接入到互联网的技术统称,主要包括网络接入技术、 移动组网技术和网络终端管理技术 3 类7,10。980第 47 卷文军,张思峰,李涛柱: 移动互联网技术发展现状及趋势综述第 9 期2 2 1 移动网
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