全書課件：現代網絡新技術概論

第1章網絡新技術及其發(fā)展1.1發(fā)展中的網絡技術1.2網絡新技術體系和三網融合1.3網絡技術的發(fā)展趨勢與展望1.1發(fā)展中的網絡技術1.1.1信息時代的網絡技術 1.1.2引領網絡新技術潮流的驅動力 1.1.1信息時代的網絡技術

網絡是人們獲取信息的基礎設施，21世紀是一個以網絡化為核心的信息時代。以電話網為代表的電信網絡和以因特網為代表的計算機通信網絡已成為現代信息社會最重要的基礎設施。為什么世界上會有那么多的大家都看好的技術結果并不成功（或者有點成績也很不理想）呢？其實原因很簡單，就是原有的網絡技術必然會被新的、更加先進的技術所取代。這也是網絡新技術不斷產生的原因。1.1.2引領網絡新技術潮流的驅動力1．技術的作用

科技進步與技術創(chuàng)新推動了網絡的發(fā)展。理論研究的突破，科技成果的發(fā)明，新型專利的提出，國際標準的制定，加速了網絡新技術的出現和新產品的上市。

政府行為的強制性和協調性是我們有目共睹的，通過政策引導、法律規(guī)范、行業(yè)自律、專業(yè)組織輔助管理來施加影響，利用經濟手段和法律手段約束企業(yè)和各方主體的行為。2．政府的作用

業(yè)務需求和市場是開發(fā)網絡新技術的主要驅動力。業(yè)務的成功與否最終由顧客是否愿意購買來決定。蜂窩式電話用戶數量的爆炸式增長促使了新的無線技術的發(fā)展。企業(yè)驅動力是靠企業(yè)在競爭中自發(fā)增強的，誰在營銷手段、技術開發(fā)或價格上占有優(yōu)勢，誰就會贏得市場。3．業(yè)務需求和市場的作用

網絡的價值在很大程度上取決于標準所能影響的用戶群。標準的存在使得小公司能夠進入像通信網絡一樣的大市場。標準保證這些產品能夠在整個網絡中運轉。4．標準的作用1.2網絡新技術體系和三網融合 1.2.1網絡新技術體系 1.2.2從不同角度看網絡新技術 1.2.3三網融合的技術與構建

包括傳送網新技術、接入網新技術、交換網新技術、因特網新技術、互聯網絡新技術、無線網絡新技術和移動網新技術。

傳送網新技術主要是以光纖傳輸為基礎的傳送網技術，包括光傳輸網、全光網絡和智能光網絡（包括自動交換傳送網和自動交換光網絡）。自動交換光網絡將成為以后傳送網發(fā)展的重要方向。1．傳送網新技術

接入網新技術是指多元化的無縫寬帶接入網技術，主要包括基于公眾交換電話網（PSTN，PublicSwitchedTelephoneNetwork）的接入、寬帶以太網接入、下一代光接入、下一代無線接入和綜合接入等。當前，接入網已經成為全網寬帶化的最后瓶頸，接入網的寬帶化已成為接入網發(fā)展的主要趨勢。2．接入網新技術

交換網新技術是指網絡的控制層面采用軟交換或IP多媒體子系統（IMS，IPMultimediaSub-system）作為核心架構。3．交換網新技術

因特網新技術是以IP版本6（IPv6，IPversion6）為基礎，高速、高帶寬的國際互聯網絡先進技術。內容涉及IPv6、下一代因特網、光因特網、量子因特網、全息網、語義萬維網或語義網、寬帶高速因特網、寬帶移動因特網、網格技術和生物聯網等。4．因特網新技術

互聯網絡泛指由多個計算機網絡相互連接而成的一個網絡。涉及的新技術是一個基于分組的網絡技術，內容包括下一代網絡、家庭網絡、主動網絡、網絡存儲技術、寬帶智能網、10吉比特以太網、40/100吉比特以太網、傳感器網絡、網絡代理（智能代理和移動代理）等先進技術。5．互聯網絡新技術

所謂無線網絡就是利用無線電波作為信息傳輸媒介構成的信息網絡。主要的新技術具有分布式、自適應、自組織特性的無線自組織（Adhoc）網絡、無線Mesh網絡、無線傳感器網絡和無線上網等技術。6．無線網絡新技術

移動網新技術是指以3G、B3G和4G為代表的移動網絡，內容還涉及下一代移動網、寬帶移動因特網和互聯網絡、移動代理等。7．移動網新技術1.2.2從不同角度看網絡新技術

從國家信息基礎設施建設的角度看，應向高速化、寬帶化方向發(fā)展。從業(yè)務和使用的角度看，要求更高的靈活性、更大的容量、更快的速度、更強的生存力、更好的互通性、更強大的業(yè)務支撐能力，需要更加易用、有效、價格低廉的網絡。從產業(yè)角度看可持續(xù)發(fā)展能力；開放、競爭的網絡環(huán)境，新的商業(yè)模式；技術標準、專利等。

從運營商的角度來看，有保證的服務質量，提供服務與多種應用，增加資產回報、創(chuàng)造利潤，具有開放性與靈活性的網絡技術。從業(yè)界的角度來看，能夠充分發(fā)揮容量潛力，保護運營商已有投資，能平滑演進，綜合開放的多業(yè)務網絡。從技術角度看，可擴展性、實時業(yè)務、網絡的安全性和可信性，對移動性的支持、業(yè)務支撐能力等方面，需要發(fā)展。從專家們的角度來看，在新型網絡中將包括3個世界：服務層面上，將是IP的世界；傳送層面上，將是光的世界；接入層面上，將是無線的世界。1.2.3三網融合的技術與構建

三網融合是指將電信網、計算機網和廣播電視網進行融合?，F階段的所謂三網融合主要是指高層業(yè)務應用的融合。其表現為技術上趨向一致；網絡層上可以實現互聯互通；業(yè)務層上互相滲透和交叉；互相合作，同一目標逐漸交匯；行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統一。真正的三網物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務和應用。衍生出更具特色的個性化終端。各自優(yōu)勢的有機融合。

真正的三網物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務和應用。衍生出更具特色的個性化終端。各自優(yōu)勢的有機融合。

三網融合的基本技術包括數字技術、大容量光纖通信技術、IP技術等。1．三網融合的技術基礎

要走向三網融合，電信網還要能夠承載數據和電視業(yè)務。（1）電信網承載數據和電視業(yè)務的技術基礎

要走向三網融合，計算機網必須能夠承載話音與電視業(yè)務。（2）計算機網承載話音和電視業(yè)務的技術基礎

要想走向三網融合，廣播電視網還應能夠承載數據與話音業(yè)務。（3）廣播電視網承載數據和話音業(yè)務的技術基礎2．基于HFC網三網融合的構想（1）系統結構圖1-1基于HFC網實現的三網融合

采用雙向非對稱技術進行數據傳輸。通信協議采用傳輸控制協議（TCP，TransportControlProtocol）/IP。①90～860MHz頻段——下行數據信道。②5～50MHz頻段——上行回傳。通過上/下行數據信道形成數據傳輸回路。實現的業(yè)務有因特網的高速接入、E-mail、計算機互聯以及家用辦公等。（2）數據傳輸通過VoIP技術可提供IP話音業(yè)務。（3）話音傳輸

要在HFC網絡中真正提供話音業(yè)務，就必須實行與PSTN的互通。（4）HFC網與PSTN互通圖1-2HFC網與PSTN的互通1.3網絡技術的發(fā)展趨勢與展望 1.3.1網絡通信技術的發(fā)展趨勢 1.3.2接入網的發(fā)展 1.3.3光通信技術的基本發(fā)展方向1.3.4網絡的總體發(fā)展趨勢與演變

網絡技術的演變：①低速網絡→高速網絡→超高速網絡；②窄帶網絡→寬帶網絡→新型寬帶網絡；③專用網→公用網→下一代網絡；④面向終端的網→資源共享網；⑤電路交換→報文交換→分組交換；⑥各種通信控制規(guī)程→國際標準；⑦單一的數據通信網→綜合業(yè)務數字通信網；⑧微機→主機→對等通信→客戶/服務器→網站/瀏覽器；⑨IP版本4（IPv4，IPversion4）→IPv6；⑩固定、有線互聯網絡→寬帶固定、有線/無線互聯網絡；

接入技術→10吉比特以太網接入、下一代光接入和多種寬帶接入方式融合；移動通信→3G（第三代移動通信）→4G（第四代移動通信）；以太網→10吉比特以太網→100吉比特以太網；大型組網→網格計算組網和三網（電話網、計算機網、有線電視網）融合；信息存儲→網絡存儲→基于IPv6的融合網絡存儲；現代網絡模式→寬帶智能網、智能代理、主動網絡、傳感器網絡→下一代融合網絡；光網絡→全光網絡→智能光網絡和自動交換光網絡；因特網→寬帶因特網→互聯網。1.3.1網絡通信技術的發(fā)展趨勢

網絡通信技術發(fā)展的基本方向是開放、集成、融合、高性能、智能化和移動性。通信網絡正逐步朝著高速、寬帶、大容量、多媒體、數字化、多平臺、多業(yè)務、多協議、無縫連接、安全可靠的保證質量的新一代網絡演進，同時充分考慮固定與移動的融合。①開放是指開放的體系結構、開放的接口標準。②集成表現在各種服務與多種媒體應用的高度集成上。③高性能表現在網絡應當提供高速的傳輸、高效的協議處理和高品質的網絡服務。④融合將體現在“話音與數據”、“傳輸與交換”、“電路與分組”、“有線與無線”、“移動與固定”、“管理與控制”、“電信與計算機”、“集中與分布”、“電域與光域”等多個方面。⑤智能化表現在路由選擇、擁塞控制和網絡管理等方面顯示出更強的主動性。⑥移動性從3G向4G，從單一移動環(huán)境向通用移動環(huán)境發(fā)展。1.3.2接入網的發(fā)展

接入網的發(fā)展主要表現在接入網的復雜程度在不斷增加，服務范圍在不斷擴大，標準化程度日益提高，可支持更高檔次的業(yè)務，支持接入網的技術更加多樣化，光纖技術將更多的應用于接入網等方面。（1）網絡容量高速增長（2）終端的速率快速增長（3）多種接入技術共存互補（4）全業(yè)務和綜合傳送（5）開放性接口和統一性管理（6）扁平化網絡架構1.3.3光通信技術的基本發(fā)展方向

光網絡技術的發(fā)展趨勢體現在三個方面：從形態(tài)上看，走向傳輸與交換的融合；從軟技術上看，走向智能網，即ASON；從硬技術上看，走向全光網。未來傳輸網的特征，一是大容量，二是多業(yè)務、網絡化、智能化以及多種技術的融合和發(fā)展。

智能光網絡是光網絡的技術發(fā)展方向，主要研究的問題集中在多粒度光交換、動態(tài)波長選路與連接類型、接口單元（NNI、UNI）、業(yè)務適配與接入、自動資源發(fā)現、控制協議、接口與信令、鏈路監(jiān)控與管理、組網與生存性、核心功能軟件與網絡管理系統等關鍵技術。全光網的發(fā)展包括光纖放大器、光纖激光器、光纖光柵光子器件、光子回路、全光纖集成等的發(fā)展。

光器件的發(fā)展主要有支持智能化的光可變換器件，平面光波導技術以及新一代的光電子材料、光子晶體及光子晶體光纖的發(fā)展、光通信技術發(fā)展的一些特點。

中間層正在逐步消失或越來越薄。比如說ATM將要逐步淡出，而SDH還將會長久存在，但其市場將逐漸縮小，并將逐漸退出核心骨干網，轉移到網絡邊緣。（1）SDH走向網絡邊緣（2）40Gbit/s技術由成熟走向應用

網絡容量將不會受限于傳輸鏈路，焦點將集中在網絡節(jié)點上。（3）向超大容量超長距離WDM系統的發(fā)展（4）城域網WDM技術需要繼續(xù)改進性價比（5）光聯網從靜態(tài)方式向智能化的動態(tài)聯網方式發(fā)展（6）組網的方式開始從點到點和環(huán)網向網狀網方向發(fā)展（7）傳送網正逐漸向業(yè)務網方向發(fā)展（8）IP層與光傳送層的融合1.3.4網絡的總體發(fā)展趨勢與演變1．融合是網絡發(fā)展總體趨勢的關鍵技術（1）網絡結構上的融合①傳送層的融合。接入機制實現大容量、多業(yè)務、多節(jié)點的統一接入和統一傳送。②承載層的融合。實現QoS、流量工程和資源的有效利用等。③業(yè)務的融合。能夠實現業(yè)務的統一開發(fā)和控制。④運營支撐的融合。維護、管理、計費的統一和融合，統一的運營支撐系統。①三網融合。②傳輸網絡與數據網絡的融合。③基礎數據網絡與IP網絡的融合。④3G網絡的全IP化與IP網絡的融合。⑤3G網絡與固定網絡的融合。（2）不同網絡間的融合①電信技術、數據通信和移動通信技術、有線電視技術及計算機技術等高度集成。②將話音、數據、視頻等多種業(yè)務集于一體。③提供寬帶、窄帶、移動、固定等多種終端接入方式，建立一個統一的IMS。④軟交換吸取了IP、ATM、智能網和時分復用等眾家之長。⑤光（子）技術（線路交換）與電子技術（分組交換）互補結合。2．新技術集成是網絡發(fā)展總體趨勢的重要環(huán)節(jié)第2章新一代因特網協議與技術2.1新一代因特網及其相關技術2.2因特網新協議——IPv62.3寬帶移動因特網 2.1新一代因特網及其相關技術2.1.1下一代因特網 2.1.2光因特網 2.1.3量子因特網 2.1.4語義網 2.1.5全息網 2.1.1下一代因特網1．下一代因特網的發(fā)展

美國1996年啟動下一代因特網：1998年4月中國建立國內第一個IPv6試驗網；2000年9月在清華大學建成中國第一個下一代因特網交換中心DRAGONTAP；2001年3月，首次實現了與國際下一代因特網INTERNET2的互連；2004年第一個IPv6全國主干網CERNET2試驗網開通。

從協議角度看，下一代因特網是基于IPv6的因特網；從應用的角度看下一代因特網是互聯網；從資源角度看，下一代因特網是網格；從內容角度看，下一代萬維網是語義萬維網或語義網；從帶寬角度看，下一代因特網是寬帶因特網或高速因特網；從移動角度看，下一代因特網是寬帶移動因特網。2．下一代因特網的概念

下一代因特網將不僅僅是一個網站的集合，而是一個應用和信息發(fā)布的全球性計算平臺，家庭中的每一個物件都將可能分配一個IP地址，一切都可以通過網絡來調控。下一代因特網還是一類社會概念的因特網，互聯的不僅是終端（PC、手機等），而且是真實的社會需要。從另一個角度來說，下一代因特網是一個“無所不在”的網絡。圖2-1“無所不在”傳播環(huán)境示意圖①更大。采用IPv6協議，非常大的地址空間。網絡規(guī)模將更大，接入網絡的終端種類和數量更多，實現人與物、物與物的對話，網絡應用更廣泛。

②更快。一是速度更快，；二是采用端到端的無障礙傳輸，節(jié)點更少，效率更高。3．下一代因特網的主要特征③更安全?？蛇M行網絡對象識別、身份認證和訪問授權，具有數據加密和完整性，保證對黑客、病毒攻擊更有據可查。

④更及時。

⑤更方便。人們可以隨時、隨地、用任何一種方式高速上網，任何可能的東西都會成為網絡化生活的一部分。

⑥更容易管理。

⑦更有效。下一代因特網有以下典型應用。①計算網格、數據網格：大規(guī)?？茖W計算。②大規(guī)模點到點的視頻通信。③無線/移動應用：智能交通。④大規(guī)模視頻會議、高清晰度電視。⑤環(huán)境監(jiān)測、地震監(jiān)測。⑥遠程儀器控制、虛擬實驗室。⑦遠程教育、數字圖書館。⑧遠程醫(yī)療。4．下一代因特網的典型應用2.1.2光因特網1．光因特網的概念

光因特網也稱光IP網或IPoverDWDM。簡而言之，直接在光上運行的因特網就是光因特網。其基本原理和工作方式是：在發(fā)送端，將不同波長的光信號組合（復用）送入一根光纖中傳輸；在接收端，又將組合波長的光信號分開（解復用），并做進一步的處理，恢復出原信號后送入不同的終端。圖2-2光因特網模型（下三層）的演進光因特網模型的演進。2．光因特網的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點①可以適應IP數據業(yè)務的不對稱性，不同波長上的數據速率可以不同。

②充分利用光纖的帶寬資源。

③對傳輸碼率、數據格式及調制方式透明。

④與現有通信網絡兼容，還可以支持未來的寬帶業(yè)務網及網絡升級。

⑤光纖環(huán)的兩側都能使用，使路由可獲得全部帶寬，也不會有分組丟失。

⑥不會引起抖動、時延或分組丟失。①目前，還沒有實現波長標準化。一般取193.1THz為參考頻率，間隔取100GHz。

②WDM系統的網絡管理應與其傳輸信號的網管分離。導致WDM系統的網絡管理還不成熟。（2）缺點

光因特網系統由光纖、激光器、光放大器、光耦合器、光再生器、光中繼器、轉發(fā)器、光分插復用器、光交叉連接器和高速路由交換機等網元構成。3．光因特網的基本網絡模型圖2-3光因特網的基本網絡模型4．光因特網的分層模型和協議模型

圖2-4光因特網的分層模型圖2-5光因特網的協議模型5．光因特網的物理結構圖2-6光因特網的基本物理結構

這種結構具有許多優(yōu)點。

①靠WDM波長配置，光因特網業(yè)務量工程設計可以與非對稱的因特網業(yè)務量相匹配。

②可利用光纖環(huán)保護光纖上的空閑帶寬來吸收突發(fā)業(yè)務量。

③光因特網可以在IP層上實現不同的恢復。

④利用工作光纖和保護光纖可以配置直通波長或旁路波長。①數據網絡層與光網絡層的適配?，F在數據網絡的速率遠遠低于光傳送網絡的速率。

②物理接口規(guī)范。需要對物理接口的比特率、協議、幀結構、開銷字節(jié)、同步以及光纖媒質特性等進行恰當的規(guī)范。6．光因特網有待解決的主要問題③層間管理功能。具體內容包括保護和恢復、故障管理、性能管理、連接管理及會話管理等。

④網絡保護恢復。如果將保護恢復功能分別在IP層和物理層實施，則必須解決如何分工和協調的問題。7．光因特網的應用方案圖2-7光因特網應用方案的體系結構2.1.3量子因特網

在傳統因特網的基礎上，科學家們提出建立了一種新奇的網絡，它能夠傳輸宇宙間最奇特的物質，其傳送速度無與倫比，其計算速度是超乎尋常的，這種網絡叫量子因特網，這種奇特的物質稱為“纏結”信息。1．量子因特網的概念（1）量子的概念

量子是指單個的、不連續(xù)的、最小的能量單位。

1900年，德國物理學家普郎克提出量子論學說，認為物體在輻射和吸收能量時，能量是不連續(xù)的，而是有一個最小能量單元，被稱“能量子”，簡稱量子。

1905年愛因斯坦認為光也是不連續(xù)的，提出了“光量子”，認為光是由不連續(xù)運動的光量子（粒子）組成。

所謂“纏結”是指具有交互作用的粒子之間幾乎是無與倫比或“心靈感應”的神奇連接效應，即使交互粒子位于宇宙空間的相對兩邊，這種連接效應都能使其以極快的速度連接。所謂“量子纏結”指的是兩個或多個量子系統之間存在非定域、非經典的強關聯。（2）纏結信息的概念

根據“纏結”原理，人們發(fā)現，可以將處于量子態(tài)的原子所攜帶的信息轉移到一組別的原子上去，從而實現量子信息的傳遞；還可以將量子計算機連接起來，構成功能強大的量子因特網，進行極其強大的數字處理，其計算速度超過當前任何的理論計算速度。

“纏結”信息能夠通過量子因特網，被瞬間傳送到全球各個角落。（3）量子因特網的概念2．量子信息的優(yōu)勢（1）存儲量大及并行計算3個量子比特可以存儲8個狀態(tài)。

300個量子比特可存儲的狀態(tài)是2的300次方，相當于整個宇宙中的原子數。（2）保密性強

已經觀察到了光子的“隱形傳輸”。它可以用來開發(fā)保密通信。3．量子因特網的理論研究概況（1）需要突破傳統的香農信息理論①解決量子信息奇特的脆弱性的測量問題。②解決量子的消相干問題是取得突破的關鍵。（2）如何利用量子纏結信息的奇妙特性①經典信息論是0和1組成的序列，通過改變導線上的電壓可以實現這種序列編碼。

②量子粒子（如光子）在同一時間有兩種或多種存在狀態(tài)。

③纏結將會給未來的網絡通信帶來巨大的變化。

④量子隱形傳送。①目前發(fā)現量子因特網至少可將信道容量提高一倍。

②研究人員開始研究粒子3重纏結和4重纏結。

③最近，研究人員對量子纏結狀態(tài)的脆弱性問題提出了完善的解決方案。其解決方案是利用執(zhí)行量子計算的軟件保護量子信息，使量子信息不會產生錯誤。（3）量子因特網的實驗進展4．量子因特網將指日可待

（1）1997年奧地利的因斯布魯克大學的研究人員提出了第一個量子因特網計劃。（2）2000年3月美國麻省理工學院和馬薩諸塞州林肯空軍研究室的研究人員提出了更加接近實現量子因特網的設想。（3）麻省理工學院發(fā)布了建立量子因特網的詳細計劃。（4）提出了許多基于有序量子點，納米結構或量子原胞機來實現量子網絡或量子邏輯門的方案。2.1.4語義網1．語義網的提出2．語義網的概念

“語義”原意是指詞語的意義。所謂“語義網”，通俗地說，是按照能表達網頁內容的“詞語”鏈接起來的全球信息網，或者說是用機器很容易理解和處理的方式鏈接起來的全球數據庫。TimBerners-Lee認為，“語義網并非一個完全不同的萬維網，而是現在萬維網的一個延伸，是將現行萬維網上的信息加以明確的語義定義，更利于人機之間的合作。”簡單地說，語義網是第三代Web，是一種能理解人類語言，根據語義進行判斷的智能網絡。它提供諸如信息代理、搜索代理、信息過濾、信息共享、再利用等智能服務。

在語義網上連接的每一部計算機不但能夠理解詞語和概念，而且還能夠理解它們之間的邏輯關系，可以做人所從事的工作?？傊?，語義網是一種更豐富多彩、更個性化的網絡。它可以幫助你濾掉你不喜歡的內容，使Web頁面文件本身更加數據化，使搜索軟件與Web頁面之間的溝通更有效，從而使網絡更像是你自己的網絡。

萬維網聯盟（W3C，WorldWideWebConsortium）是語義網主要的推動者和標準制定者。

HP、IBM等開發(fā)出了Jena、KAON、Racer、Pellet、Protégé等一系列語義網技術開發(fā)應用平臺、基于語義網技術的信息集成以及查詢、推理和本體編輯系統。在2002年，語義網技術就被國家“863計劃”列為重點支持項目，清華大學的語義網輔助本體挖掘系統SWARMS、上海交通大學的本體工程開發(fā)平臺ORIENT都代表了國內語義網的研發(fā)水平。3．語義網的研究現狀

語義網的研究內容越來越廣泛而深入，大致可分為以下3個層次。第一層次，即對語義網及其關鍵技術的描述與介紹。第二層次是關于語義網及其關鍵技術對相關學科或研究領域的影響與啟示。第三個層次則是針對語義網及其關鍵技術所做的具體試驗與應用。4．語義網的體系結構圖2-8語義網的體系結構

語義網的體系結構共分七層。第一層，編碼定位層。數據格式采用Unicode，為語義網提供了統一的字符編碼格式，統一資源定位符（URI，UniformResourceIdentifier）用于標識、定位網絡上的資源。第二層，XML結構層。用戶可以在XML中創(chuàng)建自己的標簽、對網頁進行注釋，腳本（或程序）可以利用這些標簽來獲得信息。

第三層，資源描述層。資源描述框架（RDF，ResourceDescriptionFramework）是一種描述萬維網上的信息資源的一種語言。

RDF解決的是如何采用XML標準語法無二義性地描述資源對象的問題，使得所描述的資源的元數據信息成為機器可理解的信息。第四層，本體層。該層是在RDF（S）基礎上定義的概念及其關系的抽象描述。

第五至七層，邏輯層、證明層和信任層。邏輯層負責提供公理和推理規(guī)則，通過證明層交換以及數字簽名，建立一定的信任關系，從而證明語義網輸出的可靠性及其是否符合用戶的要求。

語義網的實現需要三大關鍵技術的支持：XML、資源描述框架（RDF）和Ontology。5．語義網的關鍵技術XML是一種類似于HTML的語言。它用來描述和顯示數據的標記，能使數據通過網絡無障礙地進行傳輸，并顯示在用戶的瀏覽器上。

XML也是自解釋（selfdescribing）的語言，用來將數據保存到文件或數據庫中。它又是元標記語言，即定義了用于定義其他與特定領域有關的、語義的、結構化的標記語言的句法語言。（1）XMLXML定義了一套元句法，如果一個應用程序可以理解這一元句法，那么它也就自動地能夠理解所有的由此元語言建立起來的語言。有了XML用戶可以創(chuàng)建自己需要的標記。

XML可以讓信息提供者根據需要，自行定義標記及屬性名，對網頁或頁面的部分文字進行注釋，使XML文件的結構可以復雜到任意程度。RDF是W3C組織推薦使用的用來描述資源及其之間關系的語言規(guī)范。

RDF由三個部分組成：RDF數據模型、RDF計劃和RDF句法。

（2）RDFRDF模型定義如下。

①它包含一系列的節(jié)點N。

②它包含一系列屬性類P。

③每一屬性都有一定的取值V。

④模型是一個三元組：{節(jié)點，屬性類，節(jié)點或原始值V}。

⑤每一個數據模型可以看成是由節(jié)點和弧構成的有向圖。RDF計劃的作用如下。

①定義資源以及屬性的類別。

②定義屬性所應用的資源類以及屬性值的類型。

③定義上述類別聲明的語法。

④申明一些由其他機構或組織定義的元數據標準的屬性類。Ontology原本是一個哲學上的概念，用于研究客觀世界的本質。一般Web上的Ontology包括分類和一套推理規(guī)則。本體的最終目標是“精確地表示那些隱含信息”。（3）本體

本體是關于領域的顯式的、形式化的共享概念化規(guī)范等。但斯坦福大學的Gruber給出的定義得到了許多同行的認可，即“本體是概念化的顯示規(guī)范”。概念化被定義為：C=｛D，W，Rc｝，其中C表示概念化對象，D表示一個域，W是該領域中相關事物狀態(tài)的集合，Rc是域空間上的概念關系的集合。2.1.5全息網1．全息網的概念

全息是因特網的終極社會目標。全息意味著信息節(jié)點之間最高效率、最廣范圍、最深水平的聯系。全息社會是以超鏈組織個人、生產、信息和知識、價值的發(fā)展中的社會形態(tài)。信息節(jié)點以超鏈進行自組織。節(jié)點通過超鏈實現的自組織達到3個目的：信息運動加強；人類社會運動加強；人類與信息的相互作用加強。

全息搜索面向人與人之間、內容與內容之間和人與內容之間的關系進行搜索和分析。其中對于人的搜索不僅僅包括人的個人信息，還包括一個人的文化、學識、涵養(yǎng)、個性、行為、活動計劃、發(fā)展方向、希望和夢想等很多方面。

全息網是指以全息搜索為基礎的因特網，其構成由“人”、“內容”、“全息關系”、“行為”和“目的、任務、狀態(tài)”五大部分組成。以全息思維設計、完善和改造因特網，具體任務包括分布式的分散安全結構、個人功能的強化、變體運用邏輯之間的全息融合、信息知識資源和人的價值之間的自由轉換、觀念意識與物質成就之間的互補融合、產供銷的電子一體化、現代組織的全息化嬗變、電子化社會教育革命、社會性協調控制機制等。①兩者都試圖對現有因特網進行提升。

②兩者都試圖建立起一種全新的基于新一代因特網的。

③兩者都致力于網絡與現實更緊密的結合。

④兩者都不回避計算機智能和因特網智能的必然出現。

⑤兩者都試圖以全網的公共法搜索功能來與統一而集中的商業(yè)搜索抗衡。2．全息網和語義網的內在聯系⑥兩者都是對于人類現有知識的空前的歷史性重構和挖掘。

⑦兩者都具有面向邏輯關系研究的理論基礎和開發(fā)傳統。

⑧兩者都具有人類協同的社會屬性。①更多個人化的對象體系。語義網專注于宏觀的因特網環(huán)境的改造和技術端的改造，忽視了對于個人與社會、人性與技術的聯系以及個人端的改造。全息網專注于整體的全息因特網環(huán)境的建設。

②多方向全方位的組織實施方式。3．全息網與語義網的區(qū)別③網絡和現實兼顧的目標。

④知識解決機制的前景。

⑤技術和人性雙重主導。

⑥社會價值。全息網思維起點從一開始就是社會性和人類性的。

首先，全息網站是具有人性、智商、對話的窗口、路徑和環(huán)境，形成網站的虛擬人格。其次，全息網站入口由兩部分構成，一是登錄；二是非個性化的普遍信息，。第三，全息網站的簡單界面是以背后的強大后臺為后盾的。第四，全息網站將網站的決定權和選擇權歸還用戶。4．全息網站的表現形式

第五，全息網站必須充當用戶的咨詢師、顧問、朋友、引路人、心靈伙伴等角色。第六，全息網站可以根據用戶個性設計出整合的備選方案。第七，全息網站背后的全息既包括內容、信息、關系等，還包括派生的虛擬真實、虛擬交易、虛擬活動等強烈的運動性內涵。第八，全息網站對于淺表性的流通、傳播、內容、語言的放棄，可以讓用戶提前進入未來獲得美妙感受，又可以讓游俠控制商業(yè)秘密。

第九，全息網站本質上是個人與網站進行對話的記錄形態(tài)。第十，全息網站意味著網站不再僅僅是個內容和關系的倉庫。5．全息搜索模式（1）定位全息搜索

定位全息搜索是以搜索主體的動態(tài)行為為目的的一種功能搜索。（2）無動機全息搜索無動機搜索是一種滿足公共利益的搜索。

全息搜索的生活路線提供的一種無路徑、不可視、模糊非理性的網站結構。（4）循環(huán)的全息搜索在循環(huán)往復中實現搜索目標。（3）全息搜索的生活路線6．全息因特網正在孕育之中2.2因特網新協議——IPv6 2.2.1IPv4的局限性 2.2.2IPv6的新特性分析 2.2.3IPv6的應用 2.2.4IPv6的數據頭標格式 2.2.5IPv6中的地址 2.2.6移動IPv6 2.2.7IPv6試驗和商用網絡及其發(fā)展趨勢2.2.1IPv4的局限性①IPv4地址資源的匱乏。②IPv4的地址結構不合理。③IPv4安全性差。④IPv4缺乏QoS機制。2.2.2IPv6的新特性分析IPv6繼承了IPv4的優(yōu)點，對IPv4進行了改進，并增加了一些新的特性。

這樣IPv6的地址最大為2128（約3.4×1038）個，平均到地球表面上來說，每平方米將獲得約6.5×1023個地址。

1．128位靈活的地址空間IPv6定義了三種不同的地址類型，分別為單點傳送地址（UnicastAddress），多點傳送地址（MulticastAddress）和任意點傳送地址（AnycastAddress）。2．層次化的地址結構

盡管IPv6的地址位數是IPv4的4倍，但頭標位數只有IPv4頭標的2倍。3．簡化的IPv6數據頭標（Header）

基本報頭具有固定的長度（40字節(jié)），IPv4的報頭有15個域，而IPv6的只有8個域。4．簡化的報頭和靈活的擴展IPv6報文的基本頭標中的“優(yōu)先級”和“流標識”兩個域都是進行QoS控制的。5．服務質量（QoS）保證只要機器一連接上網絡便可自動設定地址。6．即插即用的連網方式IPv6主要有3個方面的安全機制，即數據包確認、數據報的保密和數據報的完整。7．提供了較完備的安全機制8．IPv4和IPv6的比較表2-1 IPv4和IPv6的主要差別IPv4IPv6地址長度32位地址長度128位IP安全協議為可選擴展協議對IPSec的支持是必須的包頭中沒有支持QoS的數據流識別項包頭中的流標識字段提供數據流識別功能，支持不同QoS要求由路由器和發(fā)送主機兩者完成分段路由器不再分段，分段僅由發(fā)送主機進行包頭包括完整性校驗和包頭中不包括完整性校驗和包頭中包含可選項所有可選內容全部移至擴展包頭中因特網組管理協議管理本地子網成員由多播監(jiān)聽發(fā)現報文替代IGMP管理本地子網使用廣播地址發(fā)送數據流至子網所有節(jié)點IPv6是使用面向鏈路局部范圍內所有節(jié)點的多播地址地址配置方式為手工操作或通過動態(tài)主機配置協議進行地址自動配置支持576字節(jié)數據包（可能經過分段）支持1

280字節(jié)數據包（不分段）2.2.3IPv6的應用IPv6通過自動識別機能、無限多的地址、網絡安全設置，能對每個終端（包括無線終端）、每個家電、每個生產流程、每個感應器都進行IP全球化管理。

端到端實時通信服務主要包括應用服務提供與綜合話音和數據業(yè)務。1．端到端實時通信IPv6通過移動因特網，人們能夠隨時隨地以在線方式選購商品或服務并為之付款；查找地圖以及要參觀的地方；人們還能夠找到距離最近的餐館；安裝在汽車里的無線設施將提供實時定位技術，同時也起到導航和安全保護的作用。還可給電視機、冰箱、微波爐、空調、洗衣機等家用電器分配IP地址，以利于它們與因特網的連接。

2．移動互聯

使得目前的各種寬帶傳輸技術邁上一個新的臺階。

IPv6可開發(fā)多種多樣的應用，將催生新的行業(yè)。3．寬帶網絡①新一代的網絡基礎設備。②新一代的智能網絡終端。③新一代智能家電。④新型的工業(yè)傳感、檢測和控制設備。⑤兼容IPv6的軟件。⑥革命性的巨型計算系統。⑦新一代的網絡服務提供商。⑧新的系統集成服務。⑨IPv6芯片制造。2.2.4IPv6的數據頭標格式1．IPv4和IPv6數據頭標格式的比較表2-2 IPv4報文的基本頭標版本號（4bit）頭標長度（4bit）服務類型（8bit）總長（16bit）標識（16bit）分片標識（4bit）分片偏移（12bit）生存時間（8bit）協議（8bit）報文頭標校驗和（16bit）源地址（32bit）目的地址（32bit）可選項＋填充字節(jié)（32bit）表2-3 IPv6報文的基本頭標版本號（4bit）優(yōu)先級（4bit）流標識（24bit）凈負荷長度（16bit）下一報文頭標（8bit）跳限（8bit）源地址（128bit）目的地址（128bit）（1）版本號，即IP版本6。（2）優(yōu)先級2．IPv6數據頭標的簡要說明表2-5 IPv6優(yōu)先級域分配情況優(yōu)先級別業(yè)務類型0無特殊優(yōu)先級1背景（Background）業(yè)務量（如網絡新聞）2零散數據傳送（如電子郵件）3保留4連續(xù)批量傳送（如FTP、網絡文件系統（NFS））5保留6會話型業(yè)務量（如Telnet及窗口系統）7因特網控制業(yè)務量（如尋路協議及SNMP）8～15不受擁塞控制業(yè)務量（如實時語音業(yè)務等）

流是指源點、信宿和流標記三者分別相同的分組的集合。（4）凈負荷長度有效載荷長度域指示IP基本頭標以后的IP數據報剩余部分的長度，單位是字節(jié)，此域占16位。（5）下一報文頭標下一個頭標用來標識數據報中的基本IP頭標的下一個頭標。（3）流標識跳限為8位無符號整數是路由器之間的轉發(fā)次數來限制分組的生命周期，分組每經一次轉發(fā)，該字段減1，減到0時就把這個分組丟棄。（7）源地址和目的地址它們各占128位。在此域中置入數據報最初的源地址和最后的目的地址。（6）跳限IPv6建議了如下可選的擴展項。①逐項選項頭：定義了途經路由器所需檢驗的信息。②目的選項頭：含目的站點處理的可選信息。③路由選項頭：提供了到達目的地所必須經過的中間路由器。④分段頭：該字段包括數據報標識符、段號以及是否終止標識符。⑤認證頭：身份驗證。⑥加載安全負載頭：該字段對負載進行加密。（8）IP擴展頭標2.2.5IPv6中的地址1．IPv6的地址表示IPv6的128位地址則是以16位為一分組，每個16位分組寫成4個十六進制數，中間用冒號分隔，稱為冒號分十六進制格式。

0010000111011010000000001101001100000000000000000010111100111011

0000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A①IPv6可以將每4個十六進制數字中的前導零位去除做簡化表示

21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A②為進一步簡化表示法，還可以將冒號十六進制格式中相鄰的連續(xù)零位合并，用雙冒號“::”表示。例如地址1080:0:0:0:8:800：200C:417A、0:0:0:0:0:0:0:1、0:0:0:0:0:0:0:0分別可表示為壓縮格式1080::8:800：200C:417A、::1、::。③在IPv4和IPv6混合環(huán)境中，有時更適合采用另一種表示形式：x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，其中x是地址中6個高階16位分組的十六進制值，d是地址中4個低階8位分組的十進制值（標準IPv4表示）。例如地址0:0:0:0:0:0:、0:0:0:0:0:FFFF:8寫成壓縮形式為::、::FFFF：8。④要在一個URL中使用文本IPv6地址，文本地址應該用符號“[”和“]”來封閉。例如文本IPv6地址FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210寫作URL示例為http://[FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210]:80/index.html。2．IPv6地址空間的分配3．IPv6的地址類型（1）單點傳送（單播）地址一個IPv6單點傳送地址與單個接口相關聯。（2）多點傳送（多播）地址一個多點傳送地址標識多個接口。（3）任意點傳送（任播）地址任意點傳送地址標識一組接口。4．IPv6單點傳送地址（1）可聚集全球單點傳送地址圖2-9可聚集全球單點傳送地址①鏈路本地地址。鏈路本地地址的格式前綴為1111111010。

②站點本地地址。站點本地地址的格式前綴為1111111011。（2）本地使用單點傳送地址①IPv4兼容地址。②IPv4映射地址。③6to4地址。（3）兼容性地址5．IPv6多點傳送地址圖2-10IPv6多點傳送地址4位Flags可表示為000T。

T=0表示一個被IANA永久分配的多點傳送地址；T=1表示一個臨時的多點傳送地址。6．IPv6任意點傳送地址圖2-11子網—路由器任意點傳送地址

一個IPv6任意點傳送地址被分配給一組接口（通常屬于不同的節(jié)點）。

其工作過程大致如下：一個DHCP服務器擁有一個IP地址池，主機從DHCP服務器申請IP地址并獲得有關的配置信息，由此達到自動設置主機IP地址的目的。除了全狀態(tài)自動配置，IPv6還采用了一種被稱為無狀態(tài)自動配置的自動配置服務。在無狀態(tài)自動配置過程中，主機首先通過將它的網卡MAC地址附加在鏈接本地地址前綴1111111010之后，產生一個鏈接本地單點廣播地址。7．IPv6中的地址配置

接著主機向該地址發(fā)出一個被稱為鄰居探測的請求，以驗證地址的惟一性。如果請求沒有得到響應，則表明主機自我設置的鏈接本地單點廣播地址是惟一的。否則，主機將使用一個隨機產生的接口ID組成一個新的鏈接本地單點廣播地址。2.2.6移動IPv61．移動IPv6的組成圖2-12移動IPv6的組成表2-9 移動IPv6與移動IPv4的概念比較2．移動IPv6與移動IPv4的比較移動IPv4的概念等效的移動IPv6的概念移動節(jié)點、歸屬代理、歸屬鏈路、外地鏈路相同移動節(jié)點的歸屬地址全球可選擇路由的歸屬地址和鏈路局部地址外地代理、外地轉交地址外地鏈路上的一個“純”IPv6路由器，沒有外地代理，只有配置轉交地址配置轉交地址，通過代理搜索、DHCP或手工得到轉交地址通過主動地址自動配置、DHCP或手工得到轉交地址代理搜索路由器搜索向歸屬代理的經過認證的注冊向歸屬代理和其他通信節(jié)點的帶認證的通知到移動節(jié)點的數據傳送采用隧道到移動節(jié)點的數據傳送可采用隧道和源路由由其他協議完成路由優(yōu)化集成了路由優(yōu)化3．移動IPv6的基本工作原理圖2-13移動IPv6的原理示意圖①采用IPv6定義的地址自動配置方法得到外地鏈路上的轉交地址。

②移動節(jié)點將它的轉交地址通知給歸屬代理。

③如果可以保證操作時的安全性，移動節(jié)點也將它的轉交地址通知幾個通信節(jié)點。

④未知移動節(jié)點轉交地址的通信節(jié)點送出的數據包，先路由到移動節(jié)點的本地網絡，從那里歸屬代理再將它們經過隧道送到移動節(jié)點的轉交地址。⑤知道移動節(jié)點轉交地址的通信節(jié)點送出的數據包可以利用IPv6選路報頭直接送給移動節(jié)點。

⑥在相反方向，移動節(jié)點送出的數據包采用特殊的機制被直接路由到它們的目的地。4．移動IPv6的關鍵過程（1）移動檢測

移動檢測分為二層移動檢測和三層移動檢測。如果移動節(jié)點從歸屬網絡移動到外地網絡的時候，在規(guī)定的時間間隔內沒有再收到歸屬網段的路由通告，則移動節(jié)點認為發(fā)生了網絡層移動。

利用所接收到外地網絡的路由前綴，與移動節(jié)點的接口地址合成轉交地址。（2）獲取轉交地址

移動節(jié)點獲得轉交地址后需要將轉交地址與歸屬地址的綁定關系分別通知給歸屬代理以及正在與移動節(jié)點通信的通信節(jié)點，這個過程分別稱為歸屬代理注冊以及通信節(jié)點注冊。（3）轉交地址注冊

移動節(jié)點可以直接回復給通信節(jié)點。這個過程也叫做三角路由。（4）隧道轉發(fā)機制/三角路由

通信節(jié)點收到歸屬測試初始化消息后，會利用歸屬地址及兩個隨機數Kcn與nonce，進行運算生成homekeygentoken，然后會利用返回給移動節(jié)點的歸屬測試消息把homekeygentoken以及nonce索引號告訴移動節(jié)點。（5）往返可路由過程

當歸屬網絡配置改變時，身在外地的移動節(jié)點需要依靠動態(tài)歸屬代理地址發(fā)現過程發(fā)現歸屬代理的地址。（6）動態(tài)歸屬代理地址發(fā)現過程①在協議的發(fā)展方面，還需要進一步完善以下幾個協議：IPv6、移動IPv6、IPSec、SCTP、Diameter。

②在協議的改進方面，需要研究服務質量。

③在移動本身方面，還需要解決認證、授權及計費的機制和服務、資源的有效管理、與無線通信技術的融合以及無縫切換等問題。5．有待解決的問題2.2.7IPv6試驗和商用網絡及其發(fā)展趨勢1．國外IPv6網的發(fā)展現狀2．國內IPv6網的發(fā)展現狀

我國對IPv6的研究始于1998年，并于當年在中國教育科研網（簡稱CERNET）上建立了IPv6試驗床。在2000年，天地互連建立了IPv6商用試驗床；2003年，6TNet啟動IPv6城域網建設；原信息產業(yè)部頒發(fā)首張IPv6核心路由器入網試用批文；“全球IPv6論壇”中國工作組成立；中國IPv6網絡與應用演示中心建立；CNGI全面啟動；2004年，中國首個IPv6演示網絡推出并提供服務；CNGI總代碼在2008年已經完成，覆蓋了39個節(jié)點，20多個城市，建成一個很多人認為全球最大的IPv6的CNGI。

未來IPv6的發(fā)展主要呈現以下趨勢。

①標準制定上的協作和聯合。

②產品研發(fā)更具廣度與深度。

IPv6產品的研發(fā)主要集中在操作系統、網絡設備、協議軟件和應用軟件等領域。還將注重應用軟件、終端產品的研發(fā)，同時在支持IPv6方面具有更完善的功能。

③科學研究與商業(yè)應用并重。

④業(yè)務創(chuàng)新將成為主題。3．未來IPv6網的發(fā)展趨勢2.3寬帶移動因特網2.3.1移動因特網的基本概念 2.3.2移動因特網的應用與業(yè)務 2.3.3MWIF體系結構 2.3.4移動終端 2.3.5第三代移動通信 2.3.6第四代移動通信2.3.1移動因特網的基本概念

移動因特網主要指由蜂窩移動通信系統通過終端（如手機、通用分組無線業(yè)務（GPRS，GeneralPacketRadioServices）卡、CDMA1X無線上網卡等）向因特網接入，和3G、B3G、4G等可以構成一個統一的無線、移動、因特網系統。

移動終端通過移動網接入因特網，支持終端的移動性（漫游和運動狀態(tài)）；而“無線因特網”主要是指無線終端通過無線網接入因特網，不支持終端的移動性（實際上有的可支持漫游）。在實際應用中，前者主要是指手機可以在移動狀態(tài)下接入因特網，后者主要是指筆記本和其他無線終端在靜止狀態(tài)下接入因特網。

移動因特網的接入手段通常有以下幾類。

①無線接入：WAP、GPRS、高速電路交換數據、增強型數據傳輸的全球演進、Bluetooth與WPAN的結合。

②固定無線接入：個人手機系統也稱為小靈通、歐洲數字無繩電話標準、LMDS、WLAN、寬帶衛(wèi)星接入。

在有線因特網里，是人找網、人上網，個體不得不受制于網絡節(jié)點的固定性；在移動因特網里，這種關系發(fā)生了逆轉，是“網追人”，“移動而互連”。首先，移動因特網業(yè)務創(chuàng)造了一種全新的個性化服務理念和商業(yè)運作模式。其次，相對于固定因特網，移動因特網靈活、便捷、高效。（1）短消息業(yè)務（2）手機上網業(yè)務（3）無線電子錢包（4）移動銀行（5）移動商務業(yè)務①移動訂票。②移動購物、電子商務。③娛樂服務。④移動炒股。⑤移動調度與物流。（6）移動因特網的支付手段——移動支付移動支付通常有以下的方式。①電子支票與電子現金。②網上銀行的移動支付。（7）移動多媒體（8）自動設置規(guī)范系統（9）移動門戶（10）移動定位應用（11）私人領域（12）廣告分發(fā)業(yè)務（13）愛好分析服務（14）視頻摘要（15）CRM用于移動互聯（16）IP電話應用（17）信息服務①公用事業(yè)。②公共信息服務。③緊急公務。④固定應用。（18）辦公領域2.3.3MWIF體系結構圖2-15移動因特網體系結構框架MWIF體系結構還具有以下一些特點。

1．MWIF體系結構在以下方面擴展使用因特網技術

①在接入網和核心網中使用IP（3層）協議進行傳輸和控制。

②采用因特網官方協議標準（目前的RFC2600）。

③影響IETF協議的制定，以滿足潛在的移動環(huán)境。

④采用IP實現端到端（包括終端）連接。

鑒定、授權、財會、命名和目錄服務、IP移動性、網絡管理、服務質量QoS（基礎設施中支持QoS）、安全性和會晤管理。

2．網絡至少需要具有以下能力和服務才能滿足MWIF原理①傳輸和控制的邏輯分開。

②會晤控制和服務控制分開。

③在與傳統有線和無線網絡互通時，媒體網關和媒體網關控制器分開。

④移動性管理（MM，MobilityManagement）和會晤管理分開。3．功能分開（1）RAN內部界面、核心網界面

①無線接入網（RAN，RadioAccessNetwork）界面。

②核心界面。功能實體之間的開放界面；OAM&P的開放界面；能夠即插即入的部件。（2）浮動的碼轉換器功能4．開放全部相關的3G界面

包括無線接入技術、UMTS地面無線接入網和有線接入技術。5．核心網適用的各種接入技術

（1）消除地區(qū)/國家之間在關鍵界面上的差異（2）全球接入服務（3）全球可接入服務（4）與2G和非IP網絡和服務互通

①通過網關連接現有網絡。

②允許運營商實現一組2G兼容服務以滿足其業(yè)務需求。6．全世界結盟①可擴展。②促進分布式功能實體。7．可擴展分布式體系結構①采用因特網信賴（安全）模型。它將根據應用，采用多層次安全模型。

②支持鑒定、機密性、完整性、不可復制性。8．質量和可靠性9．安全性①標準的、兼容的網絡管理接口。②靈活、可擴展的財會和計費。③空中服務。10．OAM&P①有支持各種服務的能力。

②快速建立服務。

③支持發(fā)展第三方服務，使得運營商和第三方能夠按照用戶專門需要來提供服務。

④支持軟件重復使用和再使用性。

⑤用戶客戶化的服務使得用戶可以改變其服務行為。

⑥改變用戶對于地區(qū)服務商的歸屬關系。12．支持不同地區(qū)、國家或本地的調整要求11．服務方面2.3.4移動終端1．移動終端產品（1）智能電話智能電話是手機與因特網結合的產物。智能電話的功能首先是打電話，然后是上網瀏覽。

手持計算機或叫“掌上電腦”可用手寫輸入，可以進行字跡識別。手持計算機一般沒有電話功能。有的手持計算機帶有無線調制解調器，這樣就可直接上網。（2）手持計算機

蛤殼電腦和手持計算機一樣大小，但包含一個屏幕和一個鍵盤。這些計算機也有一個觸摸屏，但輸入數據用鍵盤。把它稱為“蛤殼”電腦是因為打開和關閉時它像一個蛤殼。（3）蛤殼電腦

超級電話是手持計算機（或蛤殼電腦）和手機的組合。用它可以和手機一樣打電話。與智能電話不同，用超級電話可訪問傳統的HTML網頁，也可訪問WML格式的網頁。（4）超級電話

車載的已不再是立體聲放音機，而是可以上網的計算機。車載計算機一般帶有語音識別。（5）車載計算機（1）輸入——語音識別一是理解所說的字句，然后把它們轉換成文字；二是把文字轉換成語音。2．需解決的問題（2）輸出——顯示屏幕可以想象，以后的上網手機屏幕是可以像書本一樣打開，或可卷在手機里，要用的時候拉出來，變成很大的屏幕。電子墨水就可滿足這樣的需求。

移動終端需要用到電池。電池要小、輕和耐用，并且要求有供長時間使用的容量。（3）電源2.3.5第三代移動通信

第三代移動通信系統在國際上統稱為IMT-2000（簡稱3G）。

3G的主流技術標準主要有三種：WCDMA、cdma2000和時分同步碼分多址（TD-SCDMA，TimeDivisionSynchronousCodeDivisionMultipleAccess），其中TD-SCDMA是由中國提出的。

3G通信的關鍵技術主要包括智能天線、軟件無線電、切換技術、初始同步與Rake多徑分集接收技術、高效信道編譯碼技術、多用戶檢測、功率控制、擴頻通信、系統資源管理和高速數據傳輸等。3G系統的構成如圖2-16所示，它主要有4個功能子系統構成，即由核心網（CN）、無線接入網（RAN）、移動終端（MT，MobileTerminal）和用戶識別模塊（UIM，UserIdentifyModule）組成。圖2-16IMT-2000的功能模型及接口ITU定義了4個標準接口，即：

①網絡—網絡接口（NNI），此接口是指不同家族成員之間的標準接口，是保證互通和漫游的關鍵接口；

②無線接入網與核心網之間的接口（RAN-CN），對應于GSM系統的A接口；

③用戶—網絡接口（UNI），也即無線接口；

④用戶識別模塊和移動終端之間的接口（UIM-MT）。3G通信系統保證全球漫游用戶在任何地方、任何時候與任何人進行通信。

3G通信系統綜合了蜂窩、無繩、尋呼、集群、無線擴頻、無線接入、移動數據、移動衛(wèi)星、個人通信等各類移動通信功能，提供的業(yè)務主要有視頻電話、實時數據通信、無線點播業(yè)務、互動游戲業(yè)務、移動電子商務，能提供具有有線電話的語音質量，提供智能網業(yè)務，多媒體、分組無線電、娛樂及眾多的寬帶非話業(yè)務。3G通信的基本特征有以下幾點。

①全球漫游。

②適應多環(huán)境。

③可以靈活地引入新的業(yè)務。

④系統具有高性能。

⑤寬松的性能范圍。

⑥具有先進的多媒體QoS控制能力。

⑦全球范圍設計上的高度一致。

⑧低價格的設備和服務滿足通信個人化的要求。

⑨以數據量、QoS和使用時間為收費參數，而不是以距離為收費參數。2.3.6第四代移動通信1．基本概念

未來的移動通信技術將呈現以下幾大趨勢：①網絡業(yè)務數據化、分組化，移動因特網逐步形成；②網絡技術數字化、寬帶化；③網絡設備智能化、小型化；④應用于更高的頻段，有效利用頻率；⑤移動網絡的綜合化、全球化、個人化；⑥各種網絡的融合；⑦高速率、高質量、低費用。

移動通信技術已經歷了3個主要發(fā)展階段。第一代起源于20世紀80年代，主要采用模擬和FDMA技術。第二代（2G）起源于20世紀90年代初期，主要采用TDMA和CDMA技術。第三代移動通信系統（3G）可以提供更寬的頻帶，不僅能傳輸話音，還能傳輸高速數據，從而提供快捷方便的無線應用。4G的概念比較認同的解釋是：4G的概念可稱為廣帶接入和分布網絡，包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網、移動廣帶系統和互操作的廣播網絡（基于地面和衛(wèi)星系統）。

4G將是多功能集成的寬帶移動通信系統，也是寬帶接入IP系統。

從理論上講，4G移動通信可以在任何地點、任何時間以任何方式不受限的接入網絡中；能夠提供信息通信之外的定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能；移動終端可以是任何類型的；用戶可以自由選擇業(yè)務、應用和網絡；可以實現非常先進的移動電子商務；新的技術可以非常容易的被引入到系統和業(yè)務中來。4G的特征是4G集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像；能夠以100Mbit/s的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbit/s，具有靈活多樣的業(yè)務功能，眼鏡、手表、鋼筆、項鏈、化妝盒、手套、帽子、旅游鞋都有可能成為4G的終端；具有完全集中的服務，個人通信、信息系統、廣播和娛樂等各項業(yè)務將結合成整體；是個高度智能化的網絡，在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網絡不相上下；

未來的4G移動通信系統還具備全球漫游、大區(qū)域覆蓋、無縫隙服務、接口開放且實現簡單等功能，能跟多種網絡互聯；也稱為“多媒體移動通信”，包括語音、數據、影像等大量信息透過寬頻的信道傳送出去。但是要順利、全面地實施4G通信，可能會遇到一些困難。首先是標準難以統一；其次是技術難以實現；再次是容量受到限制；然后是市場難以消化；最后是設施難以更新。4G是漸近地由3G發(fā)展過來的。國際電聯的ITU-R中WP8F組2000年年初成立，主要研究4G或稱B3G的無線技術、頻譜、業(yè)務等內容。韓國與日本的研究機構正在研究4G的技術特征、業(yè)務特征、發(fā)展方向、標準化方向、國際國內合作計劃。2．各國和地區(qū)4G研發(fā)的現狀與比較

中國“863”未來移動通信研究項目——FuTURE項目，持續(xù)時間為2001—2010年，主要涉及B3G/4G的關鍵技術研究、實驗系統驗證、RTT提案及建議、標準化等幾項任務。目前全球范圍內有多個組織正在進行4G系統的研究和標準化工作，如IPv6論壇、SDR論壇、3GPP、無線世界研究論壇、IETF和MWIF等。

AT&T已經開發(fā)了名為4G接入的實驗網絡。Ericsson在加州大學投入了1

000萬美元從事下一代CDMA和4G移動通信技術的研究。3．4G系統的網絡結構

圖2-17系統網絡結構圖2-184G系統的網絡體系分層4．4G的關鍵技術（1）正交頻分復用

正交頻分復用的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的低速子數據流，調制在每個子信道上進行傳輸。圖2-19OFDM系統的實現框圖

所謂軟件無線電（SDR，SoftwareDefinedRadio）就是采用數字信號處理技術，在可編程控制的通用硬件平臺上，利用軟件來定義實現無線電臺的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號的基帶處理等，即整個無線電臺從高頻、中頻、基帶直到控制協議部分全部由軟件編程來完成，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號傳輸與處理的無線電系統。（2）軟件無線電

智能天線定義為波束間沒有切換的多波束或自適應陣列天線。多波束天線在一個扇區(qū)中使用多個固定波束，而在自適應陣列中，多個天線的接收信號被加權并且合成在一起使信噪比達到最大。其基本工作原理是根據信號來波的方向自適應地調整方向圖，跟蹤強信號，減少或抵消干擾信號。智能天線的核心是智能的算法。（3）智能天線4G系統網絡體系結構包括了適用于IP分組傳輸的空中接口、位置寄存、基站網絡配置、無線QoS控制、網絡配置和集成式3G-WLAN無縫業(yè)務控制等功能模塊。為了解決城區(qū)密集業(yè)務問題，頻率復用是關鍵。在處理多媒體業(yè)務時，智能無線資源管理是關鍵技術。第四代主要是運用路由技術為主的網絡架構。（4）網絡結構與協議第3章新型寬帶網絡及其技術3.1寬帶接入新技術3.210吉比特以太網3.3寬帶智能網及其關鍵技術3.1寬帶接入新技術3.1.1接入網與寬帶接入網3.1.2基于PSTN的接入技術3.1.3寬帶以太網接入3.1.4下一代光接入網3.1.5基于無線的接入方式3.1.6綜合寬帶接入平臺

把一個終端系統連接到一個網絡系統的過程稱為接入。接入網（AN，AccessNetwork）是連接核心網與用戶或用戶駐地網的橋梁，是本地交換機到用戶終端的實施系統。圖3-1接入網在公用電信網中的位置3.1.1接入網與寬帶接入網圖3-2接入網的組成及物理位置

接入網技術包括以電話網銅線為基礎的xDSL技術、以有線電視產業(yè)為基礎的電纜調制解調器技術、以光纖為基礎的光纖接入網技術、以5類雙絞線為基礎的以太網接入技術、以擴頻通信為基礎的無線接入技術。根據使用媒體不同，接入網技術分為光纖接入、銅線接入、HFC和WLL。

接入網的特點包括：①完成復用、交叉連接和傳輸功能；②提供開放的V5標準接口，可實現與任何種類的交換設備進行連接；③光纖化程度高；④提供各種綜合業(yè)務；⑤對環(huán)境的適應能力強；⑥組網能力強；⑦可采用HSDL、ADSL、有源及無源網絡、HFC和無線等多種接入技術；⑧接入網可獨立于交換機進行升級，靈活性高，有利于引入新業(yè)務和向寬帶網過渡；⑨接入網提供了功能較為全面的網管系統，給網管帶來方便。接入網的主要功能有用戶口功能、業(yè)務口功能、核心功能、傳送功能、系統管理功能。

寬帶接入網還應包括以下幾個方面的功能。

①將來自用戶的業(yè)務流傳輸、尋徑和多路復用至核心網。

②依據QoS將來自用戶的業(yè)務流分類。

③執(zhí)行QoS。