全書課件：現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)概論

第1章網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)及其發(fā)展1.1發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.2網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系和三網(wǎng)融合1.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望1.1發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.1.1信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 1.1.2引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)潮流的驅(qū)動(dòng)力 1.1.1信息時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)是人們獲取信息的基礎(chǔ)設(shè)施，21世紀(jì)是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)化為核心的信息時(shí)代。以電話網(wǎng)為代表的電信網(wǎng)絡(luò)和以因特網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施。為什么世界上會(huì)有那么多的大家都看好的技術(shù)結(jié)果并不成功（或者有點(diǎn)成績也很不理想）呢？其實(shí)原因很簡單，就是原有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必然會(huì)被新的、更加先進(jìn)的技術(shù)所取代。這也是網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)不斷產(chǎn)生的原因。1.1.2引領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)潮流的驅(qū)動(dòng)力1．技術(shù)的作用

科技進(jìn)步與技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)的制定，加速了網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的出現(xiàn)和新產(chǎn)品的上市。

政府行為的強(qiáng)制性和協(xié)調(diào)性是我們有目共睹的，通過政策引導(dǎo)、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(jīng)濟(jì)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(wù)需求和市場(chǎng)是開發(fā)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)力。業(yè)務(wù)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(shù)量的爆炸式增長促使了新的無線技術(shù)的發(fā)展。企業(yè)驅(qū)動(dòng)力是靠企業(yè)在競(jìng)爭中自發(fā)增強(qiáng)的，誰在營銷手段、技術(shù)開發(fā)或價(jià)格上占有優(yōu)勢(shì)，誰就會(huì)贏得市場(chǎng)。3．業(yè)務(wù)需求和市場(chǎng)的作用

網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值在很大程度上取決于標(biāo)準(zhǔn)所能影響的用戶群。標(biāo)準(zhǔn)的存在使得小公司能夠進(jìn)入像通信網(wǎng)絡(luò)一樣的大市場(chǎng)。標(biāo)準(zhǔn)保證這些產(chǎn)品能夠在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)轉(zhuǎn)。4．標(biāo)準(zhǔn)的作用1.2網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系和三網(wǎng)融合 1.2.1網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)體系 1.2.2從不同角度看網(wǎng)絡(luò)新技術(shù) 1.2.3三網(wǎng)融合的技術(shù)與構(gòu)建

包括傳送網(wǎng)新技術(shù)、接入網(wǎng)新技術(shù)、交換網(wǎng)新技術(shù)、因特網(wǎng)新技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)。

傳送網(wǎng)新技術(shù)主要是以光纖傳輸為基礎(chǔ)的傳送網(wǎng)技術(shù)，包括光傳輸網(wǎng)、全光網(wǎng)絡(luò)和智能光網(wǎng)絡(luò)（包括自動(dòng)交換傳送網(wǎng)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)）。自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)將成為以后傳送網(wǎng)發(fā)展的重要方向。1．傳送網(wǎng)新技術(shù)

接入網(wǎng)新技術(shù)是指多元化的無縫寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，主要包括基于公眾交換電話網(wǎng)（PSTN，PublicSwitchedTelephoneNetwork）的接入、寬帶以太網(wǎng)接入、下一代光接入、下一代無線接入和綜合接入等。當(dāng)前，接入網(wǎng)已經(jīng)成為全網(wǎng)寬帶化的最后瓶頸，接入網(wǎng)的寬帶化已成為接入網(wǎng)發(fā)展的主要趨勢(shì)。2．接入網(wǎng)新技術(shù)

交換網(wǎng)新技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)的控制層面采用軟交換或IP多媒體子系統(tǒng)（IMS，IPMultimediaSub-system）作為核心架構(gòu)。3．交換網(wǎng)新技術(shù)

因特網(wǎng)新技術(shù)是以IP版本6（IPv6，IPversion6）為基礎(chǔ)，高速、高帶寬的國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)先進(jìn)技術(shù)。內(nèi)容涉及IPv6、下一代因特網(wǎng)、光因特網(wǎng)、量子因特網(wǎng)、全息網(wǎng)、語義萬維網(wǎng)或語義網(wǎng)、寬帶高速因特網(wǎng)、寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)、網(wǎng)格技術(shù)和生物聯(lián)網(wǎng)等。4．因特網(wǎng)新技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。涉及的新技術(shù)是一個(gè)基于分組的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，內(nèi)容包括下一代網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)、寬帶智能網(wǎng)、10吉比特以太網(wǎng)、40/100吉比特以太網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)代理（智能代理和移動(dòng)代理）等先進(jìn)技術(shù)。5．互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)

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

移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)是指以3G、B3G和4G為代表的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)容還涉及下一代移動(dòng)網(wǎng)、寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)代理等。7．移動(dòng)網(wǎng)新技術(shù)1.2.2從不同角度看網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)

從國家信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的角度看，應(yīng)向高速化、寬帶化方向發(fā)展。從業(yè)務(wù)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(qiáng)的生存力、更好的互通性、更強(qiáng)大的業(yè)務(wù)支撐能力，需要更加易用、有效、價(jià)格低廉的網(wǎng)絡(luò)。從產(chǎn)業(yè)角度看可持續(xù)發(fā)展能力；開放、競(jìng)爭的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，新的商業(yè)模式；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、專利等。

從運(yùn)營商的角度來看，有保證的服務(wù)質(zhì)量，提供服務(wù)與多種應(yīng)用，增加資產(chǎn)回報(bào)、創(chuàng)造利潤，具有開放性與靈活性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從業(yè)界的角度來看，能夠充分發(fā)揮容量潛力，保護(hù)運(yùn)營商已有投資，能平滑演進(jìn)，綜合開放的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。從技術(shù)角度看，可擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)的安全性和可信性，對(duì)移動(dòng)性的支持、業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)中將包括3個(gè)世界：服務(wù)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(wǎng)融合的技術(shù)與構(gòu)建

三網(wǎng)融合是指將電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)進(jìn)行融合?，F(xiàn)階段的所謂三網(wǎng)融合主要是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致；網(wǎng)絡(luò)層上可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉；互相合作，同一目標(biāo)逐漸交匯；行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。真正的三網(wǎng)物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。衍生出更具特色的個(gè)性化終端。各自優(yōu)勢(shì)的有機(jī)融合。

真正的三網(wǎng)物理融合，還將繁衍出大量新的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。衍生出更具特色的個(gè)性化終端。各自優(yōu)勢(shì)的有機(jī)融合。

三網(wǎng)融合的基本技術(shù)包括數(shù)字技術(shù)、大容量光纖通信技術(shù)、IP技術(shù)等。1．三網(wǎng)融合的技術(shù)基礎(chǔ)

要走向三網(wǎng)融合，電信網(wǎng)還要能夠承載數(shù)據(jù)和電視業(yè)務(wù)。（1）電信網(wǎng)承載數(shù)據(jù)和電視業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)

要走向三網(wǎng)融合，計(jì)算機(jī)網(wǎng)必須能夠承載話音與電視業(yè)務(wù)。（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)承載話音和電視業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)

要想走向三網(wǎng)融合，廣播電視網(wǎng)還應(yīng)能夠承載數(shù)據(jù)與話音業(yè)務(wù)。（3）廣播電視網(wǎng)承載數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的技術(shù)基礎(chǔ)2．基于HFC網(wǎng)三網(wǎng)融合的構(gòu)想（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-1基于HFC網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的三網(wǎng)融合

采用雙向非對(duì)稱技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通信協(xié)議采用傳輸控制協(xié)議（TCP，TransportControlProtocol）/IP。①90～860MHz頻段——下行數(shù)據(jù)信道。②5～50MHz頻段——上行回傳。通過上/下行數(shù)據(jù)信道形成數(shù)據(jù)傳輸回路。實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)有因特網(wǎng)的高速接入、E-mail、計(jì)算機(jī)互聯(lián)以及家用辦公等。（2）數(shù)據(jù)傳輸通過VoIP技術(shù)可提供IP話音業(yè)務(wù)。（3）話音傳輸

要在HFC網(wǎng)絡(luò)中真正提供話音業(yè)務(wù)，就必須實(shí)行與PSTN的互通。（4）HFC網(wǎng)與PSTN互通圖1-2HFC網(wǎng)與PSTN的互通1.3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望 1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 1.3.2接入網(wǎng)的發(fā)展 1.3.3光通信技術(shù)的基本發(fā)展方向1.3.4網(wǎng)絡(luò)的總體發(fā)展趨勢(shì)與演變

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演變：①低速網(wǎng)絡(luò)→高速網(wǎng)絡(luò)→超高速網(wǎng)絡(luò)；②窄帶網(wǎng)絡(luò)→寬帶網(wǎng)絡(luò)→新型寬帶網(wǎng)絡(luò)；③專用網(wǎng)→公用網(wǎng)→下一代網(wǎng)絡(luò)；④面向終端的網(wǎng)→資源共享網(wǎng)；⑤電路交換→報(bào)文交換→分組交換；⑥各種通信控制規(guī)程→國際標(biāo)準(zhǔn)；⑦單一的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)→綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)；⑧微機(jī)→主機(jī)→對(duì)等通信→客戶/服務(wù)器→網(wǎng)站/瀏覽器；⑨IP版本4（IPv4，IPversion4）→IPv6；⑩固定、有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)→寬帶固定、有線/無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；

接入技術(shù)→10吉比特以太網(wǎng)接入、下一代光接入和多種寬帶接入方式融合；移動(dòng)通信→3G（第三代移動(dòng)通信）→4G（第四代移動(dòng)通信）；以太網(wǎng)→10吉比特以太網(wǎng)→100吉比特以太網(wǎng)；大型組網(wǎng)→網(wǎng)格計(jì)算組網(wǎng)和三網(wǎng)（電話網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、有線電視網(wǎng)）融合；信息存儲(chǔ)→網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)→基于IPv6的融合網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)；現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)模式→寬帶智能網(wǎng)、智能代理、主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)→下一代融合網(wǎng)絡(luò)；光網(wǎng)絡(luò)→全光網(wǎng)絡(luò)→智能光網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)；因特網(wǎng)→寬帶因特網(wǎng)→互聯(lián)網(wǎng)。1.3.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的基本方向是開放、集成、融合、高性能、智能化和移動(dòng)性。通信網(wǎng)絡(luò)正逐步朝著高速、寬帶、大容量、多媒體、數(shù)字化、多平臺(tái)、多業(yè)務(wù)、多協(xié)議、無縫連接、安全可靠的保證質(zhì)量的新一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，同時(shí)充分考慮固定與移動(dòng)的融合。①開放是指開放的體系結(jié)構(gòu)、開放的接口標(biāo)準(zhǔn)。②集成表現(xiàn)在各種服務(wù)與多種媒體應(yīng)用的高度集成上。③高性能表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)提供高速的傳輸、高效的協(xié)議處理和高品質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。④融合將體現(xiàn)在“話音與數(shù)據(jù)”、“傳輸與交換”、“電路與分組”、“有線與無線”、“移動(dòng)與固定”、“管理與控制”、“電信與計(jì)算機(jī)”、“集中與分布”、“電域與光域”等多個(gè)方面。⑤智能化表現(xiàn)在路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)管理等方面顯示出更強(qiáng)的主動(dòng)性。⑥移動(dòng)性從3G向4G，從單一移動(dòng)環(huán)境向通用移動(dòng)環(huán)境發(fā)展。1.3.2接入網(wǎng)的發(fā)展

接入網(wǎng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在接入網(wǎng)的復(fù)雜程度在不斷增加，服務(wù)范圍在不斷擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)化程度日益提高，可支持更高檔次的業(yè)務(wù)，支持接入網(wǎng)的技術(shù)更加多樣化，光纖技術(shù)將更多的應(yīng)用于接入網(wǎng)等方面。（1）網(wǎng)絡(luò)容量高速增長（2）終端的速率快速增長（3）多種接入技術(shù)共存互補(bǔ)（4）全業(yè)務(wù)和綜合傳送（5）開放性接口和統(tǒng)一性管理（6）扁平化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.3.3光通信技術(shù)的基本發(fā)展方向

光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)方面：從形態(tài)上看，走向傳輸與交換的融合；從軟技術(shù)上看，走向智能網(wǎng)，即ASON；從硬技術(shù)上看，走向全光網(wǎng)。未來傳輸網(wǎng)的特征，一是大容量，二是多業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及多種技術(shù)的融合和發(fā)展。

智能光網(wǎng)絡(luò)是光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展方向，主要研究的問題集中在多粒度光交換、動(dòng)態(tài)波長選路與連接類型、接口單元（NNI、UNI）、業(yè)務(wù)適配與接入、自動(dòng)資源發(fā)現(xiàn)、控制協(xié)議、接口與信令、鏈路監(jiān)控與管理、組網(wǎng)與生存性、核心功能軟件與網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。全光網(wǎng)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(dǎo)技術(shù)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(shù)發(fā)展的一些特點(diǎn)。

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(huì)長久存在，但其市場(chǎng)將逐漸縮小，并將逐漸退出核心骨干網(wǎng)，轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣。（1）SDH走向網(wǎng)絡(luò)邊緣（2）40Gbit/s技術(shù)由成熟走向應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)容量將不會(huì)受限于傳輸鏈路，焦點(diǎn)將集中在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上。（3）向超大容量超長距離WDM系統(tǒng)的發(fā)展（4）城域網(wǎng)WDM技術(shù)需要繼續(xù)改進(jìn)性價(jià)比（5）光聯(lián)網(wǎng)從靜態(tài)方式向智能化的動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)展（6）組網(wǎng)的方式開始從點(diǎn)到點(diǎn)和環(huán)網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)方向發(fā)展（7）傳送網(wǎng)正逐漸向業(yè)務(wù)網(wǎng)方向發(fā)展（8）IP層與光傳送層的融合1.3.4網(wǎng)絡(luò)的總體發(fā)展趨勢(shì)與演變1．融合是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展總體趨勢(shì)的關(guān)鍵技術(shù)（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的融合①傳送層的融合。接入機(jī)制實(shí)現(xiàn)大容量、多業(yè)務(wù)、多節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一接入和統(tǒng)一傳送。②承載層的融合。實(shí)現(xiàn)QoS、流量工程和資源的有效利用等。③業(yè)務(wù)的融合。能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一開發(fā)和控制。④運(yùn)營支撐的融合。維護(hù)、管理、計(jì)費(fèi)的統(tǒng)一和融合，統(tǒng)一的運(yùn)營支撐系統(tǒng)。①三網(wǎng)融合。②傳輸網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合。③基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的融合。④3G網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化與IP網(wǎng)絡(luò)的融合。⑤3G網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)的融合。（2）不同網(wǎng)絡(luò)間的融合①電信技術(shù)、數(shù)據(jù)通信和移動(dòng)通信技術(shù)、有線電視技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等高度集成。②將話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)集于一體。③提供寬帶、窄帶、移動(dòng)、固定等多種終端接入方式，建立一個(gè)統(tǒng)一的IMS。④軟交換吸取了IP、ATM、智能網(wǎng)和時(shí)分復(fù)用等眾家之長。⑤光（子）技術(shù)（線路交換）與電子技術(shù)（分組交換）互補(bǔ)結(jié)合。2．新技術(shù)集成是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展總體趨勢(shì)的重要環(huán)節(jié)第2章新一代因特網(wǎng)協(xié)議與技術(shù)2.1新一代因特網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)2.2因特網(wǎng)新協(xié)議——IPv62.3寬帶移動(dòng)因特網(wǎng) 2.1新一代因特網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)2.1.1下一代因特網(wǎng) 2.1.2光因特網(wǎng) 2.1.3量子因特網(wǎng) 2.1.4語義網(wǎng) 2.1.5全息網(wǎng) 2.1.1下一代因特網(wǎng)1．下一代因特網(wǎng)的發(fā)展

美國1996年啟動(dòng)下一代因特網(wǎng)：1998年4月中國建立國內(nèi)第一個(gè)IPv6試驗(yàn)網(wǎng)；2000年9月在清華大學(xué)建成中國第一個(gè)下一代因特網(wǎng)交換中心DRAGONTAP；2001年3月，首次實(shí)現(xiàn)了與國際下一代因特網(wǎng)INTERNET2的互連；2004年第一個(gè)IPv6全國主干網(wǎng)CERNET2試驗(yàn)網(wǎng)開通。

從協(xié)議角度看，下一代因特網(wǎng)是基于IPv6的因特網(wǎng)；從應(yīng)用的角度看下一代因特網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)；從資源角度看，下一代因特網(wǎng)是網(wǎng)格；從內(nèi)容角度看，下一代萬維網(wǎng)是語義萬維網(wǎng)或語義網(wǎng)；從帶寬角度看，下一代因特網(wǎng)是寬帶因特網(wǎng)或高速因特網(wǎng)；從移動(dòng)角度看，下一代因特網(wǎng)是寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)。2．下一代因特網(wǎng)的概念

下一代因特網(wǎng)將不僅僅是一個(gè)網(wǎng)站的集合，而是一個(gè)應(yīng)用和信息發(fā)布的全球性計(jì)算平臺(tái)，家庭中的每一個(gè)物件都將可能分配一個(gè)IP地址，一切都可以通過網(wǎng)絡(luò)來調(diào)控。下一代因特網(wǎng)還是一類社會(huì)概念的因特網(wǎng)，互聯(lián)的不僅是終端（PC、手機(jī)等），而且是真實(shí)的社會(huì)需要。從另一個(gè)角度來說，下一代因特網(wǎng)是一個(gè)“無所不在”的網(wǎng)絡(luò)。圖2-1“無所不在”傳播環(huán)境示意圖①更大。采用IPv6協(xié)議，非常大的地址空間。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模將更大，接入網(wǎng)絡(luò)的終端種類和數(shù)量更多，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的對(duì)話，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(diǎn)更少，效率更高。3．下一代因特網(wǎng)的主要特征③更安全?？蛇M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)對(duì)象識(shí)別、身份認(rèn)證和訪問授權(quán)，具有數(shù)據(jù)加密和完整性，保證對(duì)黑客、病毒攻擊更有據(jù)可查。

④更及時(shí)。

⑤更方便。人們可以隨時(shí)、隨地、用任何一種方式高速上網(wǎng)，任何可能的東西都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)化生活的一部分。

⑥更容易管理。

⑦更有效。下一代因特網(wǎng)有以下典型應(yīng)用。①計(jì)算網(wǎng)格、數(shù)據(jù)網(wǎng)格：大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算。②大規(guī)模點(diǎn)到點(diǎn)的視頻通信。③無線/移動(dòng)應(yīng)用：智能交通。④大規(guī)模視頻會(huì)議、高清晰度電視。⑤環(huán)境監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)。⑥遠(yuǎn)程儀器控制、虛擬實(shí)驗(yàn)室。⑦遠(yuǎn)程教育、數(shù)字圖書館。⑧遠(yuǎn)程醫(yī)療。4．下一代因特網(wǎng)的典型應(yīng)用2.1.2光因特網(wǎng)1．光因特網(wǎng)的概念

光因特網(wǎng)也稱光IP網(wǎng)或IPoverDWDM。簡而言之，直接在光上運(yùn)行的因特網(wǎng)就是光因特網(wǎng)。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(hào)組合（復(fù)用）送入一根光纖中傳輸；在接收端，又將組合波長的光信號(hào)分開（解復(fù)用），并做進(jìn)一步的處理，恢復(fù)出原信號(hào)后送入不同的終端。圖2-2光因特網(wǎng)模型（下三層）的演進(jìn)光因特網(wǎng)模型的演進(jìn)。2．光因特網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)①可以適應(yīng)IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不對(duì)稱性，不同波長上的數(shù)據(jù)速率可以不同。

②充分利用光纖的帶寬資源。

③對(duì)傳輸碼率、數(shù)據(jù)格式及調(diào)制方式透明。

④與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，還可以支持未來的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。

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

⑥不會(huì)引起抖動(dòng)、時(shí)延或分組丟失。①目前，還沒有實(shí)現(xiàn)波長標(biāo)準(zhǔn)化。一般取193.1THz為參考頻率，間隔取100GHz。

②WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)與其傳輸信號(hào)的網(wǎng)管分離。導(dǎo)致WDM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理還不成熟。（2）缺點(diǎn)

光因特網(wǎng)系統(tǒng)由光纖、激光器、光放大器、光耦合器、光再生器、光中繼器、轉(zhuǎn)發(fā)器、光分插復(fù)用器、光交叉連接器和高速路由交換機(jī)等網(wǎng)元構(gòu)成。3．光因特網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)模型圖2-3光因特網(wǎng)的基本網(wǎng)絡(luò)模型4．光因特網(wǎng)的分層模型和協(xié)議模型

圖2-4光因特網(wǎng)的分層模型圖2-5光因特網(wǎng)的協(xié)議模型5．光因特網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)圖2-6光因特網(wǎng)的基本物理結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點(diǎn)。

①靠WDM波長配置，光因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量工程設(shè)計(jì)可以與非對(duì)稱的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量相匹配。

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

③光因特網(wǎng)可以在IP層上實(shí)現(xiàn)不同的恢復(fù)。

④利用工作光纖和保護(hù)光纖可以配置直通波長或旁路波長。①數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層與光網(wǎng)絡(luò)層的適配?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光傳送網(wǎng)絡(luò)的速率。

②物理接口規(guī)范。需要對(duì)物理接口的比特率、協(xié)議、幀結(jié)構(gòu)、開銷字節(jié)、同步以及光纖媒質(zhì)特性等進(jìn)行恰當(dāng)?shù)囊?guī)范。6．光因特網(wǎng)有待解決的主要問題③層間管理功能。具體內(nèi)容包括保護(hù)和恢復(fù)、故障管理、性能管理、連接管理及會(huì)話管理等。

④網(wǎng)絡(luò)保護(hù)恢復(fù)。如果將保護(hù)恢復(fù)功能分別在IP層和物理層實(shí)施，則必須解決如何分工和協(xié)調(diào)的問題。7．光因特網(wǎng)的應(yīng)用方案圖2-7光因特網(wǎng)應(yīng)用方案的體系結(jié)構(gòu)2.1.3量子因特網(wǎng)

在傳統(tǒng)因特網(wǎng)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家們提出建立了一種新奇的網(wǎng)絡(luò)，它能夠傳輸宇宙間最奇特的物質(zhì)，其傳送速度無與倫比，其計(jì)算速度是超乎尋常的，這種網(wǎng)絡(luò)叫量子因特網(wǎng)，這種奇特的物質(zhì)稱為“纏結(jié)”信息。1．量子因特網(wǎng)的概念（1）量子的概念

量子是指單個(gè)的、不連續(xù)的、最小的能量單位。

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

1905年愛因斯坦認(rèn)為光也是不連續(xù)的，提出了“光量子”，認(rèn)為光是由不連續(xù)運(yùn)動(dòng)的光量子（粒子）組成。

所謂“纏結(jié)”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(yīng)”的神奇連接效應(yīng)，即使交互粒子位于宇宙空間的相對(duì)兩邊，這種連接效應(yīng)都能使其以極快的速度連接。所謂“量子纏結(jié)”指的是兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間存在非定域、非經(jīng)典的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。（2）纏結(jié)信息的概念

根據(jù)“纏結(jié)”原理，人們發(fā)現(xiàn)，可以將處于量子態(tài)的原子所攜帶的信息轉(zhuǎn)移到一組別的原子上去，從而實(shí)現(xiàn)量子信息的傳遞；還可以將量子計(jì)算機(jī)連接起來，構(gòu)成功能強(qiáng)大的量子因特網(wǎng)，進(jìn)行極其強(qiáng)大的數(shù)字處理，其計(jì)算速度超過當(dāng)前任何的理論計(jì)算速度。

“纏結(jié)”信息能夠通過量子因特網(wǎng)，被瞬間傳送到全球各個(gè)角落。（3）量子因特網(wǎng)的概念2．量子信息的優(yōu)勢(shì)（1）存儲(chǔ)量大及并行計(jì)算3個(gè)量子比特可以存儲(chǔ)8個(gè)狀態(tài)。

300個(gè)量子比特可存儲(chǔ)的狀態(tài)是2的300次方，相當(dāng)于整個(gè)宇宙中的原子數(shù)。（2）保密性強(qiáng)

已經(jīng)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(wǎng)的理論研究概況（1）需要突破傳統(tǒng)的香農(nóng)信息理論①解決量子信息奇特的脆弱性的測(cè)量問題。②解決量子的消相干問題是取得突破的關(guān)鍵。（2）如何利用量子纏結(jié)信息的奇妙特性①經(jīng)典信息論是0和1組成的序列，通過改變導(dǎo)線上的電壓可以實(shí)現(xiàn)這種序列編碼。

②量子粒子（如光子）在同一時(shí)間有兩種或多種存在狀態(tài)。

③纏結(jié)將會(huì)給未來的網(wǎng)絡(luò)通信帶來巨大的變化。

④量子隱形傳送。①目前發(fā)現(xiàn)量子因特網(wǎng)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(jié)和4重纏結(jié)。

③最近，研究人員對(duì)量子纏結(jié)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(jì)算的軟件保護(hù)量子信息，使量子信息不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。（3）量子因特網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展4．量子因特網(wǎng)將指日可待

（1）1997年奧地利的因斯布魯克大學(xué)的研究人員提出了第一個(gè)量子因特網(wǎng)計(jì)劃。（2）2000年3月美國麻省理工學(xué)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(shí)現(xiàn)量子因特網(wǎng)的設(shè)想。（3）麻省理工學(xué)院發(fā)布了建立量子因特網(wǎng)的詳細(xì)計(jì)劃。（4）提出了許多基于有序量子點(diǎn)，納米結(jié)構(gòu)或量子原胞機(jī)來實(shí)現(xiàn)量子網(wǎng)絡(luò)或量子邏輯門的方案。2.1.4語義網(wǎng)1．語義網(wǎng)的提出2．語義網(wǎng)的概念

“語義”原意是指詞語的意義。所謂“語義網(wǎng)”，通俗地說，是按照能表達(dá)網(wǎng)頁內(nèi)容的“詞語”鏈接起來的全球信息網(wǎng)，或者說是用機(jī)器很容易理解和處理的方式鏈接起來的全球數(shù)據(jù)庫。TimBerners-Lee認(rèn)為，“語義網(wǎng)并非一個(gè)完全不同的萬維網(wǎng)，而是現(xiàn)在萬維網(wǎng)的一個(gè)延伸，是將現(xiàn)行萬維網(wǎng)上的信息加以明確的語義定義，更利于人機(jī)之間的合作?！焙唵蔚卣f，語義網(wǎng)是第三代Web，是一種能理解人類語言，根據(jù)語義進(jìn)行判斷的智能網(wǎng)絡(luò)。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(wù)。

在語義網(wǎng)上連接的每一部計(jì)算機(jī)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(guān)系，可以做人所從事的工作?？傊?，語義網(wǎng)是一種更豐富多彩、更個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò)。它可以幫助你濾掉你不喜歡的內(nèi)容，使Web頁面文件本身更加數(shù)據(jù)化，使搜索軟件與Web頁面之間的溝通更有效，從而使網(wǎng)絡(luò)更像是你自己的網(wǎng)絡(luò)。

萬維網(wǎng)聯(lián)盟（W3C，WorldWideWebConsortium）是語義網(wǎng)主要的推動(dòng)者和標(biāo)準(zhǔn)制定者。

HP、IBM等開發(fā)出了Jena、KAON、Racer、Pellet、Protégé等一系列語義網(wǎng)技術(shù)開發(fā)應(yīng)用平臺(tái)、基于語義網(wǎng)技術(shù)的信息集成以及查詢、推理和本體編輯系統(tǒng)。在2002年，語義網(wǎng)技術(shù)就被國家“863計(jì)劃”列為重點(diǎn)支持項(xiàng)目，清華大學(xué)的語義網(wǎng)輔助本體挖掘系統(tǒng)SWARMS、上海交通大學(xué)的本體工程開發(fā)平臺(tái)ORIENT都代表了國內(nèi)語義網(wǎng)的研發(fā)水平。3．語義網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

語義網(wǎng)的研究內(nèi)容越來越廣泛而深入，大致可分為以下3個(gè)層次。第一層次，即對(duì)語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)的描述與介紹。第二層次是關(guān)于語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)對(duì)相關(guān)學(xué)科或研究領(lǐng)域的影響與啟示。第三個(gè)層次則是針對(duì)語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)所做的具體試驗(yàn)與應(yīng)用。4．語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)圖2-8語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)共分七層。第一層，編碼定位層。數(shù)據(jù)格式采用Unicode，為語義網(wǎng)提供了統(tǒng)一的字符編碼格式，統(tǒng)一資源定位符（URI，UniformResourceIdentifier）用于標(biāo)識(shí)、定位網(wǎng)絡(luò)上的資源。第二層，XML結(jié)構(gòu)層。用戶可以在XML中創(chuàng)建自己的標(biāo)簽、對(duì)網(wǎng)頁進(jìn)行注釋，腳本（或程序）可以利用這些標(biāo)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(wǎng)上的信息資源的一種語言。

RDF解決的是如何采用XML標(biāo)準(zhǔn)語法無二義性地描述資源對(duì)象的問題，使得所描述的資源的元數(shù)據(jù)信息成為機(jī)器可理解的信息。第四層，本體層。該層是在RDF（S）基礎(chǔ)上定義的概念及其關(guān)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(fù)責(zé)提供公理和推理規(guī)則，通過證明層交換以及數(shù)字簽名，建立一定的信任關(guān)系，從而證明語義網(wǎng)輸出的可靠性及其是否符合用戶的要求。

語義網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要三大關(guān)鍵技術(shù)的支持：XML、資源描述框架（RDF）和Ontology。5．語義網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)XML是一種類似于HTML的語言。它用來描述和顯示數(shù)據(jù)的標(biāo)記，能使數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)無障礙地進(jìn)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(shù)據(jù)保存到文件或數(shù)據(jù)庫中。它又是元標(biāo)記語言，即定義了用于定義其他與特定領(lǐng)域有關(guān)的、語義的、結(jié)構(gòu)化的標(biāo)記語言的句法語言。（1）XMLXML定義了一套元句法，如果一個(gè)應(yīng)用程序可以理解這一元句法，那么它也就自動(dòng)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(biāo)記。

XML可以讓信息提供者根據(jù)需要，自行定義標(biāo)記及屬性名，對(duì)網(wǎng)頁或頁面的部分文字進(jìn)行注釋，使XML文件的結(jié)構(gòu)可以復(fù)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(guān)系的語言規(guī)范。

RDF由三個(gè)部分組成：RDF數(shù)據(jù)模型、RDF計(jì)劃和RDF句法。

（2）RDFRDF模型定義如下。

①它包含一系列的節(jié)點(diǎn)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(gè)三元組：{節(jié)點(diǎn)，屬性類，節(jié)點(diǎn)或原始值V}。

⑤每一個(gè)數(shù)據(jù)模型可以看成是由節(jié)點(diǎn)和弧構(gòu)成的有向圖。RDF計(jì)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(yīng)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(jī)構(gòu)或組織定義的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的屬性類。Ontology原本是一個(gè)哲學(xué)上的概念，用于研究客觀世界的本質(zhì)。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(biāo)是“精確地表示那些隱含信息”。（3）本體

本體是關(guān)于領(lǐng)域的顯式的、形式化的共享概念化規(guī)范等。但斯坦福大學(xué)的Gruber給出的定義得到了許多同行的認(rèn)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(duì)象，D表示一個(gè)域，W是該領(lǐng)域中相關(guān)事物狀態(tài)的集合，Rc是域空間上的概念關(guān)系的集合。2.1.5全息網(wǎng)1．全息網(wǎng)的概念

全息是因特網(wǎng)的終極社會(huì)目標(biāo)。全息意味著信息節(jié)點(diǎn)之間最高效率、最廣范圍、最深水平的聯(lián)系。全息社會(huì)是以超鏈組織個(gè)人、生產(chǎn)、信息和知識(shí)、價(jià)值的發(fā)展中的社會(huì)形態(tài)。信息節(jié)點(diǎn)以超鏈進(jìn)行自組織。節(jié)點(diǎn)通過超鏈實(shí)現(xiàn)的自組織達(dá)到3個(gè)目的：信息運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；人類社會(huì)運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；人類與信息的相互作用加強(qiáng)。

全息搜索面向人與人之間、內(nèi)容與內(nèi)容之間和人與內(nèi)容之間的關(guān)系進(jìn)行搜索和分析。其中對(duì)于人的搜索不僅僅包括人的個(gè)人信息，還包括一個(gè)人的文化、學(xué)識(shí)、涵養(yǎng)、個(gè)性、行為、活動(dòng)計(jì)劃、發(fā)展方向、希望和夢(mèng)想等很多方面。

全息網(wǎng)是指以全息搜索為基礎(chǔ)的因特網(wǎng)，其構(gòu)成由“人”、“內(nèi)容”、“全息關(guān)系”、“行為”和“目的、任務(wù)、狀態(tài)”五大部分組成。以全息思維設(shè)計(jì)、完善和改造因特網(wǎng)，具體任務(wù)包括分布式的分散安全結(jié)構(gòu)、個(gè)人功能的強(qiáng)化、變體運(yùn)用邏輯之間的全息融合、信息知識(shí)資源和人的價(jià)值之間的自由轉(zhuǎn)換、觀念意識(shí)與物質(zhì)成就之間的互補(bǔ)融合、產(chǎn)供銷的電子一體化、現(xiàn)代組織的全息化嬗變、電子化社會(huì)教育革命、社會(huì)性協(xié)調(diào)控制機(jī)制等。①兩者都試圖對(duì)現(xiàn)有因特網(wǎng)進(jìn)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(wǎng)的。

③兩者都致力于網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)更緊密的結(jié)合。

④兩者都不回避計(jì)算機(jī)智能和因特網(wǎng)智能的必然出現(xiàn)。

⑤兩者都試圖以全網(wǎng)的公共法搜索功能來與統(tǒng)一而集中的商業(yè)搜索抗衡。2．全息網(wǎng)和語義網(wǎng)的內(nèi)在聯(lián)系⑥兩者都是對(duì)于人類現(xiàn)有知識(shí)的空前的歷史性重構(gòu)和挖掘。

⑦兩者都具有面向邏輯關(guān)系研究的理論基礎(chǔ)和開發(fā)傳統(tǒng)。

⑧兩者都具有人類協(xié)同的社會(huì)屬性。①更多個(gè)人化的對(duì)象體系。語義網(wǎng)專注于宏觀的因特網(wǎng)環(huán)境的改造和技術(shù)端的改造，忽視了對(duì)于個(gè)人與社會(huì)、人性與技術(shù)的聯(lián)系以及個(gè)人端的改造。全息網(wǎng)專注于整體的全息因特網(wǎng)環(huán)境的建設(shè)。

②多方向全方位的組織實(shí)施方式。3．全息網(wǎng)與語義網(wǎng)的區(qū)別③網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)兼顧的目標(biāo)。

④知識(shí)解決機(jī)制的前景。

⑤技術(shù)和人性雙重主導(dǎo)。

⑥社會(huì)價(jià)值。全息網(wǎng)思維起點(diǎn)從一開始就是社會(huì)性和人類性的。

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

第五，全息網(wǎng)站必須充當(dāng)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(wǎng)站可以根據(jù)用戶個(gè)性設(shè)計(jì)出整合的備選方案。第七，全息網(wǎng)站背后的全息既包括內(nèi)容、信息、關(guān)系等，還包括派生的虛擬真實(shí)、虛擬交易、虛擬活動(dòng)等強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)性內(nèi)涵。第八，全息網(wǎng)站對(duì)于淺表性的流通、傳播、內(nèi)容、語言的放棄，可以讓用戶提前進(jìn)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(wǎng)站本質(zhì)上是個(gè)人與網(wǎng)站進(jìn)行對(duì)話的記錄形態(tài)。第十，全息網(wǎng)站意味著網(wǎng)站不再僅僅是個(gè)內(nèi)容和關(guān)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(dòng)態(tài)行為為目的的一種功能搜索。（2）無動(dòng)機(jī)全息搜索無動(dòng)機(jī)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(wǎng)站結(jié)構(gòu)。（4）循環(huán)的全息搜索在循環(huán)往復(fù)中實(shí)現(xiàn)搜索目標(biāo)。（3）全息搜索的生活路線6．全息因特網(wǎng)正在孕育之中2.2因特網(wǎng)新協(xié)議——IPv6 2.2.1IPv4的局限性 2.2.2IPv6的新特性分析 2.2.3IPv6的應(yīng)用 2.2.4IPv6的數(shù)據(jù)頭標(biāo)格式 2.2.5IPv6中的地址 2.2.6移動(dòng)IPv6 2.2.7IPv6試驗(yàn)和商用網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展趨勢(shì)2.2.1IPv4的局限性①IPv4地址資源的匱乏。②IPv4的地址結(jié)構(gòu)不合理。③IPv4安全性差。④IPv4缺乏QoS機(jī)制。2.2.2IPv6的新特性分析IPv6繼承了IPv4的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)IPv4進(jìn)行了改進(jìn)，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(gè)，平均到地球表面上來說，每平方米將獲得約6.5×1023個(gè)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(diǎn)傳送地址（UnicastAddress），多點(diǎn)傳送地址（MulticastAddress）和任意點(diǎn)傳送地址（AnycastAddress）。2．層次化的地址結(jié)構(gòu)

盡管IPv6的地址位數(shù)是IPv4的4倍，但頭標(biāo)位數(shù)只有IPv4頭標(biāo)的2倍。3．簡化的IPv6數(shù)據(jù)頭標(biāo)（Header）

基本報(bào)頭具有固定的長度（40字節(jié)），IPv4的報(bào)頭有15個(gè)域，而IPv6的只有8個(gè)域。4．簡化的報(bào)頭和靈活的擴(kuò)展IPv6報(bào)文的基本頭標(biāo)中的“優(yōu)先級(jí)”和“流標(biāo)識(shí)”兩個(gè)域都是進(jìn)行QoS控制的。5．服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證只要機(jī)器一連接上網(wǎng)絡(luò)便可自動(dòng)設(shè)定地址。6．即插即用的連網(wǎng)方式IPv6主要有3個(gè)方面的安全機(jī)制，即數(shù)據(jù)包確認(rèn)、數(shù)據(jù)報(bào)的保密和數(shù)據(jù)報(bào)的完整。7．提供了較完備的安全機(jī)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(xié)議為可選擴(kuò)展協(xié)議對(duì)IPSec的支持是必須的包頭中沒有支持QoS的數(shù)據(jù)流識(shí)別項(xiàng)包頭中的流標(biāo)識(shí)字段提供數(shù)據(jù)流識(shí)別功能，支持不同QoS要求由路由器和發(fā)送主機(jī)兩者完成分段路由器不再分段，分段僅由發(fā)送主機(jī)進(jìn)行包頭包括完整性校驗(yàn)和包頭中不包括完整性校驗(yàn)和包頭中包含可選項(xiàng)所有可選內(nèi)容全部移至擴(kuò)展包頭中因特網(wǎng)組管理協(xié)議管理本地子網(wǎng)成員由多播監(jiān)聽發(fā)現(xiàn)報(bào)文替代IGMP管理本地子網(wǎng)使用廣播地址發(fā)送數(shù)據(jù)流至子網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)IPv6是使用面向鏈路局部范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的多播地址地址配置方式為手工操作或通過動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議進(jìn)行地址自動(dòng)配置支持576字節(jié)數(shù)據(jù)包（可能經(jīng)過分段）支持1

280字節(jié)數(shù)據(jù)包（不分段）2.2.3IPv6的應(yīng)用IPv6通過自動(dòng)識(shí)別機(jī)能、無限多的地址、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置，能對(duì)每個(gè)終端（包括無線終端）、每個(gè)家電、每個(gè)生產(chǎn)流程、每個(gè)感應(yīng)器都進(jìn)行IP全球化管理。

端到端實(shí)時(shí)通信服務(wù)主要包括應(yīng)用服務(wù)提供與綜合話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。1．端到端實(shí)時(shí)通信IPv6通過移動(dòng)因特網(wǎng)，人們能夠隨時(shí)隨地以在線方式選購商品或服務(wù)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?yán)锏臒o線設(shè)施將提供實(shí)時(shí)定位技術(shù)，同時(shí)也起到導(dǎo)航和安全保護(hù)的作用。還可給電視機(jī)、冰箱、微波爐、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器分配IP地址，以利于它們與因特網(wǎng)的連接。

2．移動(dòng)互聯(lián)

使得目前的各種寬帶傳輸技術(shù)邁上一個(gè)新的臺(tái)階。

IPv6可開發(fā)多種多樣的應(yīng)用，將催生新的行業(yè)。3．寬帶網(wǎng)絡(luò)①新一代的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備。②新一代的智能網(wǎng)絡(luò)終端。③新一代智能家電。④新型的工業(yè)傳感、檢測(cè)和控制設(shè)備。⑤兼容IPv6的軟件。⑥革命性的巨型計(jì)算系統(tǒng)。⑦新一代的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商。⑧新的系統(tǒng)集成服務(wù)。⑨IPv6芯片制造。2.2.4IPv6的數(shù)據(jù)頭標(biāo)格式1．IPv4和IPv6數(shù)據(jù)頭標(biāo)格式的比較表2-2 IPv4報(bào)文的基本頭標(biāo)版本號(hào)（4bit）頭標(biāo)長度（4bit）服務(wù)類型（8bit）總長（16bit）標(biāo)識(shí)（16bit）分片標(biāo)識(shí)（4bit）分片偏移（12bit）生存時(shí)間（8bit）協(xié)議（8bit）報(bào)文頭標(biāo)校驗(yàn)和（16bit）源地址（32bit）目的地址（32bit）可選項(xiàng)＋填充字節(jié)（32bit）表2-3 IPv6報(bào)文的基本頭標(biāo)版本號(hào)（4bit）優(yōu)先級(jí)（4bit）流標(biāo)識(shí)（24bit）凈負(fù)荷長度（16bit）下一報(bào)文頭標(biāo)（8bit）跳限（8bit）源地址（128bit）目的地址（128bit）（1）版本號(hào)，即IP版本6。（2）優(yōu)先級(jí)2．IPv6數(shù)據(jù)頭標(biāo)的簡要說明表2-5 IPv6優(yōu)先級(jí)域分配情況優(yōu)先級(jí)別業(yè)務(wù)類型0無特殊優(yōu)先級(jí)1背景（Background）業(yè)務(wù)量（如網(wǎng)絡(luò)新聞）2零散數(shù)據(jù)傳送（如電子郵件）3保留4連續(xù)批量傳送（如FTP、網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)（NFS））5保留6會(huì)話型業(yè)務(wù)量（如Telnet及窗口系統(tǒng)）7因特網(wǎng)控制業(yè)務(wù)量（如尋路協(xié)議及SNMP）8～15不受擁塞控制業(yè)務(wù)量（如實(shí)時(shí)語音業(yè)務(wù)等）

流是指源點(diǎn)、信宿和流標(biāo)記三者分別相同的分組的集合。（4）凈負(fù)荷長度有效載荷長度域指示IP基本頭標(biāo)以后的IP數(shù)據(jù)報(bào)剩余部分的長度，單位是字節(jié)，此域占16位。（5）下一報(bào)文頭標(biāo)下一個(gè)頭標(biāo)用來標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)報(bào)中的基本IP頭標(biāo)的下一個(gè)頭標(biāo)。（3）流標(biāo)識(shí)跳限為8位無符號(hào)整數(shù)是路由器之間的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)來限制分組的生命周期，分組每經(jīng)一次轉(zhuǎn)發(fā)，該字段減1，減到0時(shí)就把這個(gè)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(shù)據(jù)報(bào)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(kuò)展項(xiàng)。①逐項(xiàng)選項(xiàng)頭：定義了途經(jīng)路由器所需檢驗(yàn)的信息。②目的選項(xiàng)頭：含目的站點(diǎn)處理的可選信息。③路由選項(xiàng)頭：提供了到達(dá)目的地所必須經(jīng)過的中間路由器。④分段頭：該字段包括數(shù)據(jù)報(bào)標(biāo)識(shí)符、段號(hào)以及是否終止標(biāo)識(shí)符。⑤認(rèn)證頭：身份驗(yàn)證。⑥加載安全負(fù)載頭：該字段對(duì)負(fù)載進(jìn)行加密。（8）IP擴(kuò)展頭標(biāo)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(gè)16位分組寫成4個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，中間用冒號(hào)分隔，稱為冒號(hào)分十六進(jìn)制格式。

0010000111011010000000001101001100000000000000000010111100111011

0000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A①IPv6可以將每4個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字中的前導(dǎo)零位去除做簡化表示

21DA:D3:0:2F3B:2AA:FF:FE28:9C5A②為進(jìn)一步簡化表示法，還可以將冒號(hào)十六進(jìn)制格式中相鄰的連續(xù)零位合并，用雙冒號(hào)“::”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(shí)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(gè)高階16位分組的十六進(jìn)制值，d是地址中4個(gè)低階8位分組的十進(jìn)制值（標(biāo)準(zhǔn)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(gè)URL中使用文本IPv6地址，文本地址應(yīng)該用符號(hào)“[”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(diǎn)傳送（單播）地址一個(gè)IPv6單點(diǎn)傳送地址與單個(gè)接口相關(guān)聯(lián)。（2）多點(diǎn)傳送（多播）地址一個(gè)多點(diǎn)傳送地址標(biāo)識(shí)多個(gè)接口。（3）任意點(diǎn)傳送（任播）地址任意點(diǎn)傳送地址標(biāo)識(shí)一組接口。4．IPv6單點(diǎn)傳送地址（1）可聚集全球單點(diǎn)傳送地址圖2-9可聚集全球單點(diǎn)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(diǎn)本地地址。站點(diǎn)本地地址的格式前綴為1111111011。（2）本地使用單點(diǎn)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(diǎn)傳送地址圖2-10IPv6多點(diǎn)傳送地址4位Flags可表示為000T。

T=0表示一個(gè)被IANA永久分配的多點(diǎn)傳送地址；T=1表示一個(gè)臨時(shí)的多點(diǎn)傳送地址。6．IPv6任意點(diǎn)傳送地址圖2-11子網(wǎng)—路由器任意點(diǎn)傳送地址

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

其工作過程大致如下：一個(gè)DHCP服務(wù)器擁有一個(gè)IP地址池，主機(jī)從DHCP服務(wù)器申請(qǐng)IP地址并獲得有關(guān)的配置信息，由此達(dá)到自動(dòng)設(shè)置主機(jī)IP地址的目的。除了全狀態(tài)自動(dòng)配置，IPv6還采用了一種被稱為無狀態(tài)自動(dòng)配置的自動(dòng)配置服務(wù)。在無狀態(tài)自動(dòng)配置過程中，主機(jī)首先通過將它的網(wǎng)卡MAC地址附加在鏈接本地地址前綴1111111010之后，產(chǎn)生一個(gè)鏈接本地單點(diǎn)廣播地址。7．IPv6中的地址配置

接著主機(jī)向該地址發(fā)出一個(gè)被稱為鄰居探測(cè)的請(qǐng)求，以驗(yàn)證地址的惟一性。如果請(qǐng)求沒有得到響應(yīng)，則表明主機(jī)自我設(shè)置的鏈接本地單點(diǎn)廣播地址是惟一的。否則，主機(jī)將使用一個(gè)隨機(jī)產(chǎn)生的接口ID組成一個(gè)新的鏈接本地單點(diǎn)廣播地址。2.2.6移動(dòng)IPv61．移動(dòng)IPv6的組成圖2-12移動(dòng)IPv6的組成表2-9 移動(dòng)IPv6與移動(dòng)IPv4的概念比較2．移動(dòng)IPv6與移動(dòng)IPv4的比較移動(dòng)IPv4的概念等效的移動(dòng)IPv6的概念移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、歸屬代理、歸屬鏈路、外地鏈路相同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)交地址外地鏈路上的一個(gè)“純”IPv6路由器，沒有外地代理，只有配置轉(zhuǎn)交地址配置轉(zhuǎn)交地址，通過代理搜索、DHCP或手工得到轉(zhuǎn)交地址通過主動(dòng)地址自動(dòng)配置、DHCP或手工得到轉(zhuǎn)交地址代理搜索路由器搜索向歸屬代理的經(jīng)過認(rèn)證的注冊(cè)向歸屬代理和其他通信節(jié)點(diǎn)的帶認(rèn)證的通知到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送采用隧道到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳送可采用隧道和源路由由其他協(xié)議完成路由優(yōu)化集成了路由優(yōu)化3．移動(dòng)IPv6的基本工作原理圖2-13移動(dòng)IPv6的原理示意圖①采用IPv6定義的地址自動(dòng)配置方法得到外地鏈路上的轉(zhuǎn)交地址。

②移動(dòng)節(jié)點(diǎn)將它的轉(zhuǎn)交地址通知給歸屬代理。

③如果可以保證操作時(shí)的安全性，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)也將它的轉(zhuǎn)交地址通知幾個(gè)通信節(jié)點(diǎn)。

④未知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)交地址的通信節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包，先路由到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的本地網(wǎng)絡(luò)，從那里歸屬代理再將它們經(jīng)過隧道送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)交地址。⑤知道移動(dòng)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)交地址的通信節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包可以利用IPv6選路報(bào)頭直接送給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。

⑥在相反方向，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)送出的數(shù)據(jù)包采用特殊的機(jī)制被直接路由到它們的目的地。4．移動(dòng)IPv6的關(guān)鍵過程（1）移動(dòng)檢測(cè)

移動(dòng)檢測(cè)分為二層移動(dòng)檢測(cè)和三層移動(dòng)檢測(cè)。如果移動(dòng)節(jié)點(diǎn)從歸屬網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到外地網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有再收到歸屬網(wǎng)段的路由通告，則移動(dòng)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)。

利用所接收到外地網(wǎng)絡(luò)的路由前綴，與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的接口地址合成轉(zhuǎn)交地址。（2）獲取轉(zhuǎn)交地址

移動(dòng)節(jié)點(diǎn)獲得轉(zhuǎn)交地址后需要將轉(zhuǎn)交地址與歸屬地址的綁定關(guān)系分別通知給歸屬代理以及正在與移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通信的通信節(jié)點(diǎn)，這個(gè)過程分別稱為歸屬代理注冊(cè)以及通信節(jié)點(diǎn)注冊(cè)。（3）轉(zhuǎn)交地址注冊(cè)

移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以直接回復(fù)給通信節(jié)點(diǎn)。這個(gè)過程也叫做三角路由。（4）隧道轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制/三角路由

通信節(jié)點(diǎn)收到歸屬測(cè)試初始化消息后，會(huì)利用歸屬地址及兩個(gè)隨機(jī)數(shù)Kcn與nonce，進(jìn)行運(yùn)算生成homekeygentoken，然后會(huì)利用返回給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的歸屬測(cè)試消息把homekeygentoken以及nonce索引號(hào)告訴移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。（5）往返可路由過程

當(dāng)歸屬網(wǎng)絡(luò)配置改變時(shí)，身在外地的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要依靠動(dòng)態(tài)歸屬代理地址發(fā)現(xiàn)過程發(fā)現(xiàn)歸屬代理的地址。（6）動(dòng)態(tài)歸屬代理地址發(fā)現(xiàn)過程①在協(xié)議的發(fā)展方面，還需要進(jìn)一步完善以下幾個(gè)協(xié)議：IPv6、移動(dòng)IPv6、IPSec、SCTP、Diameter。

②在協(xié)議的改進(jìn)方面，需要研究服務(wù)質(zhì)量。

③在移動(dòng)本身方面，還需要解決認(rèn)證、授權(quán)及計(jì)費(fèi)的機(jī)制和服務(wù)、資源的有效管理、與無線通信技術(shù)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(yàn)和商用網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展趨勢(shì)1．國外IPv6網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀2．國內(nèi)IPv6網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國對(duì)IPv6的研究始于1998年，并于當(dāng)年在中國教育科研網(wǎng)（簡稱CERNET）上建立了IPv6試驗(yàn)床。在2000年，天地互連建立了IPv6商用試驗(yàn)床；2003年，6TNet啟動(dòng)IPv6城域網(wǎng)建設(shè)；原信息產(chǎn)業(yè)部頒發(fā)首張IPv6核心路由器入網(wǎng)試用批文；“全球IPv6論壇”中國工作組成立；中國IPv6網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用演示中心建立；CNGI全面啟動(dòng)；2004年，中國首個(gè)IPv6演示網(wǎng)絡(luò)推出并提供服務(wù)；CNGI總代碼在2008年已經(jīng)完成，覆蓋了39個(gè)節(jié)點(diǎn)，20多個(gè)城市，建成一個(gè)很多人認(rèn)為全球最大的IPv6的CNGI。

未來IPv6的發(fā)展主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。

①標(biāo)準(zhǔn)制定上的協(xié)作和聯(lián)合。

②產(chǎn)品研發(fā)更具廣度與深度。

IPv6產(chǎn)品的研發(fā)主要集中在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、協(xié)議軟件和應(yīng)用軟件等領(lǐng)域。還將注重應(yīng)用軟件、終端產(chǎn)品的研發(fā)，同時(shí)在支持IPv6方面具有更完善的功能。

③科學(xué)研究與商業(yè)應(yīng)用并重。

④業(yè)務(wù)創(chuàng)新將成為主題。3．未來IPv6網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)2.3寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)2.3.1移動(dòng)因特網(wǎng)的基本概念 2.3.2移動(dòng)因特網(wǎng)的應(yīng)用與業(yè)務(wù) 2.3.3MWIF體系結(jié)構(gòu) 2.3.4移動(dòng)終端 2.3.5第三代移動(dòng)通信 2.3.6第四代移動(dòng)通信2.3.1移動(dòng)因特網(wǎng)的基本概念

移動(dòng)因特網(wǎng)主要指由蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)通過終端（如手機(jī)、通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS，GeneralPacketRadioServices）卡、CDMA1X無線上網(wǎng)卡等）向因特網(wǎng)接入，和3G、B3G、4G等可以構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的無線、移動(dòng)、因特網(wǎng)系統(tǒng)。

移動(dòng)終端通過移動(dòng)網(wǎng)接入因特網(wǎng)，支持終端的移動(dòng)性（漫游和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）；而“無線因特網(wǎng)”主要是指無線終端通過無線網(wǎng)接入因特網(wǎng)，不支持終端的移動(dòng)性（實(shí)際上有的可支持漫游）。在實(shí)際應(yīng)用中，前者主要是指手機(jī)可以在移動(dòng)狀態(tài)下接入因特網(wǎng)，后者主要是指筆記本和其他無線終端在靜止?fàn)顟B(tài)下接入因特網(wǎng)。

移動(dòng)因特網(wǎng)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(shù)據(jù)、增強(qiáng)型數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蜓葸M(jìn)、Bluetooth與WPAN的結(jié)合。

②固定無線接入：個(gè)人手機(jī)系統(tǒng)也稱為小靈通、歐洲數(shù)字無繩電話標(biāo)準(zhǔn)、LMDS、WLAN、寬帶衛(wèi)星接入。

在有線因特網(wǎng)里，是人找網(wǎng)、人上網(wǎng)，個(gè)體不得不受制于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的固定性；在移動(dòng)因特網(wǎng)里，這種關(guān)系發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，是“網(wǎng)追人”，“移動(dòng)而互連”。首先，移動(dòng)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)造了一種全新的個(gè)性化服務(wù)理念和商業(yè)運(yùn)作模式。其次，相對(duì)于固定因特網(wǎng)，移動(dòng)因特網(wǎng)靈活、便捷、高效。（1）短消息業(yè)務(wù)（2）手機(jī)上網(wǎng)業(yè)務(wù)（3）無線電子錢包（4）移動(dòng)銀行（5）移動(dòng)商務(wù)業(yè)務(wù)①移動(dòng)訂票。②移動(dòng)購物、電子商務(wù)。③娛樂服務(wù)。④移動(dòng)炒股。⑤移動(dòng)調(diào)度與物流。（6）移動(dòng)因特網(wǎng)的支付手段——移動(dòng)支付移動(dòng)支付通常有以下的方式。①電子支票與電子現(xiàn)金。②網(wǎng)上銀行的移動(dòng)支付。（7）移動(dòng)多媒體（8）自動(dòng)設(shè)置規(guī)范系統(tǒng)（9）移動(dòng)門戶（10）移動(dòng)定位應(yīng)用（11）私人領(lǐng)域（12）廣告分發(fā)業(yè)務(wù)（13）愛好分析服務(wù)（14）視頻摘要（15）CRM用于移動(dòng)互聯(lián)（16）IP電話應(yīng)用（17）信息服務(wù)①公用事業(yè)。②公共信息服務(wù)。③緊急公務(wù)。④固定應(yīng)用。（18）辦公領(lǐng)域2.3.3MWIF體系結(jié)構(gòu)圖2-15移動(dòng)因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)框架MWIF體系結(jié)構(gòu)還具有以下一些特點(diǎn)。

1．MWIF體系結(jié)構(gòu)在以下方面擴(kuò)展使用因特網(wǎng)技術(shù)

①在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)中使用IP（3層）協(xié)議進(jìn)行傳輸和控制。

②采用因特網(wǎng)官方協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（目前的RFC2600）。

③影響IETF協(xié)議的制定，以滿足潛在的移動(dòng)環(huán)境。

④采用IP實(shí)現(xiàn)端到端（包括終端）連接。

鑒定、授權(quán)、財(cái)會(huì)、命名和目錄服務(wù)、IP移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)管理、服務(wù)質(zhì)量QoS（基礎(chǔ)設(shè)施中支持QoS）、安全性和會(huì)晤管理。

2．網(wǎng)絡(luò)至少需要具有以下能力和服務(wù)才能滿足MWIF原理①傳輸和控制的邏輯分開。

②會(huì)晤控制和服務(wù)控制分開。

③在與傳統(tǒng)有線和無線網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)，媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器分開。

④移動(dòng)性管理（MM，MobilityManagement）和會(huì)晤管理分開。3．功能分開（1）RAN內(nèi)部界面、核心網(wǎng)界面

①無線接入網(wǎng)（RAN，RadioAccessNetwork）界面。

②核心界面。功能實(shí)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(dòng)的碼轉(zhuǎn)換器功能4．開放全部相關(guān)的3G界面

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

（1）消除地區(qū)/國家之間在關(guān)鍵界面上的差異（2）全球接入服務(wù)（3）全球可接入服務(wù)（4）與2G和非IP網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)互通

①通過網(wǎng)關(guān)連接現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。

②允許運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)一組2G兼容服務(wù)以滿足其業(yè)務(wù)需求。6．全世界結(jié)盟①可擴(kuò)展。②促進(jìn)分布式功能實(shí)體。7．可擴(kuò)展分布式體系結(jié)構(gòu)①采用因特網(wǎng)信賴（安全）模型。它將根據(jù)應(yīng)用，采用多層次安全模型。

②支持鑒定、機(jī)密性、完整性、不可復(fù)制性。8．質(zhì)量和可靠性9．安全性①標(biāo)準(zhǔn)的、兼容的網(wǎng)絡(luò)管理接口。②靈活、可擴(kuò)展的財(cái)會(huì)和計(jì)費(fèi)。③空中服務(wù)。10．OAM&P①有支持各種服務(wù)的能力。

②快速建立服務(wù)。

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

④支持軟件重復(fù)使用和再使用性。

⑤用戶客戶化的服務(wù)使得用戶可以改變其服務(wù)行為。

⑥改變用戶對(duì)于地區(qū)服務(wù)商的歸屬關(guān)系。12．支持不同地區(qū)、國家或本地的調(diào)整要求11．服務(wù)方面2.3.4移動(dòng)終端1．移動(dòng)終端產(chǎn)品（1）智能電話智能電話是手機(jī)與因特網(wǎng)結(jié)合的產(chǎn)物。智能電話的功能首先是打電話，然后是上網(wǎng)瀏覽。

手持計(jì)算機(jī)或叫“掌上電腦”可用手寫輸入，可以進(jìn)行字跡識(shí)別。手持計(jì)算機(jī)一般沒有電話功能。有的手持計(jì)算機(jī)帶有無線調(diào)制解調(diào)器，這樣就可直接上網(wǎng)。（2）手持計(jì)算機(jī)

蛤殼電腦和手持計(jì)算機(jī)一樣大小，但包含一個(gè)屏幕和一個(gè)鍵盤。這些計(jì)算機(jī)也有一個(gè)觸摸屏，但輸入數(shù)據(jù)用鍵盤。把它稱為“蛤殼”電腦是因?yàn)榇蜷_和關(guān)閉時(shí)它像一個(gè)蛤殼。（3）蛤殼電腦

超級(jí)電話是手持計(jì)算機(jī)（或蛤殼電腦）和手機(jī)的組合。用它可以和手機(jī)一樣打電話。與智能電話不同，用超級(jí)電話可訪問傳統(tǒng)的HTML網(wǎng)頁，也可訪問WML格式的網(wǎng)頁。（4）超級(jí)電話

車載的已不再是立體聲放音機(jī)，而是可以上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)。車載計(jì)算機(jī)一般帶有語音識(shí)別。（5）車載計(jì)算機(jī)（1）輸入——語音識(shí)別一是理解所說的字句，然后把它們轉(zhuǎn)換成文字；二是把文字轉(zhuǎn)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(wǎng)手機(jī)屏幕是可以像書本一樣打開，或可卷在手機(jī)里，要用的時(shí)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(dòng)終端需要用到電池。電池要小、輕和耐用，并且要求有供長時(shí)間使用的容量。（3）電源2.3.5第三代移動(dòng)通信

第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT-2000（簡稱3G）。

3G的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有三種：WCDMA、cdma2000和時(shí)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(guān)鍵技術(shù)主要包括智能天線、軟件無線電、切換技術(shù)、初始同步與Rake多徑分集接收技術(shù)、高效信道編譯碼技術(shù)、多用戶檢測(cè)、功率控制、擴(kuò)頻通信、系統(tǒng)資源管理和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?G系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-16所示，它主要有4個(gè)功能子系統(tǒng)構(gòu)成，即由核心網(wǎng)（CN）、無線接入網(wǎng)（RAN）、移動(dòng)終端（MT，MobileTerminal）和用戶識(shí)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，即：

①網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)接口（NNI），此接口是指不同家族成員之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，是保證互通和漫游的關(guān)鍵接口；

②無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的接口（RAN-CN），對(duì)應(yīng)于GSM系統(tǒng)的A接口；

③用戶—網(wǎng)絡(luò)接口（UNI），也即無線接口；

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

3G通信系統(tǒng)綜合了蜂窩、無繩、尋呼、集群、無線擴(kuò)頻、無線接入、移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)衛(wèi)星、個(gè)人通信等各類移動(dòng)通信功能，提供的業(yè)務(wù)主要有視頻電話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信、無線點(diǎn)播業(yè)務(wù)、互動(dòng)游戲業(yè)務(wù)、移動(dòng)電子商務(wù)，能提供具有有線電話的語音質(zhì)量，提供智能網(wǎng)業(yè)務(wù)，多媒體、分組無線電、娛樂及眾多的寬帶非話業(yè)務(wù)。3G通信的基本特征有以下幾點(diǎn)。

①全球漫游。

②適應(yīng)多環(huán)境。

③可以靈活地引入新的業(yè)務(wù)。

④系統(tǒng)具有高性能。

⑤寬松的性能范圍。

⑥具有先進(jìn)的多媒體QoS控制能力。

⑦全球范圍設(shè)計(jì)上的高度一致。

⑧低價(jià)格的設(shè)備和服務(wù)滿足通信個(gè)人化的要求。

⑨以數(shù)據(jù)量、QoS和使用時(shí)間為收費(fèi)參數(shù)，而不是以距離為收費(fèi)參數(shù)。2.3.6第四代移動(dòng)通信1．基本概念

未來的移動(dòng)通信技術(shù)將呈現(xiàn)以下幾大趨勢(shì)：①網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，移動(dòng)因特網(wǎng)逐步形成；②網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)字化、寬帶化；③網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化、小型化；④應(yīng)用于更高的頻段，有效利用頻率；⑤移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的綜合化、全球化、個(gè)人化；⑥各種網(wǎng)絡(luò)的融合；⑦高速率、高質(zhì)量、低費(fèi)用。

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

4G將是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，也是寬帶接入IP系統(tǒng)。

從理論上講，4G移動(dòng)通信可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間以任何方式不受限的接入網(wǎng)絡(luò)中；能夠提供信息通信之外的定位定時(shí)、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等綜合功能；移動(dòng)終端可以是任何類型的；用戶可以自由選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)；可以實(shí)現(xiàn)非常先進(jìn)的移動(dòng)電子商務(wù)；新的技術(shù)可以非常容易的被引入到系統(tǒng)和業(yè)務(wù)中來。4G的特征是4G集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像；能夠以100Mbit/s的速度下載，上傳的速度也能達(dá)到20Mbit/s，具有靈活多樣的業(yè)務(wù)功能，眼鏡、手表、鋼筆、項(xiàng)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(wù)，個(gè)人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各項(xiàng)業(yè)務(wù)將結(jié)合成整體；是個(gè)高度智能化的網(wǎng)絡(luò)，在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)不相上下；

未來的4G移動(dòng)通信系統(tǒng)還具備全球漫游、大區(qū)域覆蓋、無縫隙服務(wù)、接口開放且實(shí)現(xiàn)簡單等功能，能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；也稱為“多媒體移動(dòng)通信”，包括語音、數(shù)據(jù)、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(shí)施4G通信，可能會(huì)遇到一些困難。首先是標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一；其次是技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)；再次是容量受到限制；然后是市場(chǎng)難以消化；最后是設(shè)施難以更新。4G是漸近地由3G發(fā)展過來的。國際電聯(lián)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(shù)、頻譜、業(yè)務(wù)等內(nèi)容。韓國與日本的研究機(jī)構(gòu)正在研究4G的技術(shù)特征、業(yè)務(wù)特征、發(fā)展方向、標(biāo)準(zhǔn)化方向、國際國內(nèi)合作計(jì)劃。2．各國和地區(qū)4G研發(fā)的現(xiàn)狀與比較

中國“863”未來移動(dòng)通信研究項(xiàng)目——FuTURE項(xiàng)目，持續(xù)時(shí)間為2001—2010年，主要涉及B3G/4G的關(guān)鍵技術(shù)研究、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證、RTT提案及建議、標(biāo)準(zhǔn)化等幾項(xiàng)任務(wù)。目前全球范圍內(nèi)有多個(gè)組織正在進(jìn)行4G系統(tǒng)的研究和標(biāo)準(zhǔn)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(jīng)開發(fā)了名為4G接入的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。Ericsson在加州大學(xué)投入了1

000萬美元從事下一代CDMA和4G移動(dòng)通信技術(shù)的研究。3．4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2-17系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2-184G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系分層4．4G的關(guān)鍵技術(shù)（1）正交頻分復(fù)用

正交頻分復(fù)用的主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。圖2-19OFDM系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖

所謂軟件無線電（SDR，SoftwareDefinedRadio）就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來定義實(shí)現(xiàn)無線電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等，即整個(gè)無線電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)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(hào)傳輸與處理的無線電系統(tǒng)。（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(yīng)陣列天線。多波束天線在一個(gè)扇區(qū)中使用多個(gè)固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個(gè)天線的接收信號(hào)被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達(dá)到最大。其基本工作原理是根據(jù)信號(hào)來波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖，跟蹤強(qiáng)信號(hào)，減少或抵消干擾信號(hào)。智能天線的核心是智能的算法。（3）智能天線4G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括了適用于IP分組傳輸?shù)目罩薪涌?、位置寄存、基站網(wǎng)絡(luò)配置、無線QoS控制、網(wǎng)絡(luò)配置和集成式3G-WLAN無縫業(yè)務(wù)控制等功能模塊。為了解決城區(qū)密集業(yè)務(wù)問題，頻率復(fù)用是關(guān)鍵。在處理多媒體業(yè)務(wù)時(shí)，智能無線資源管理是關(guān)鍵技術(shù)。第四代主要是運(yùn)用路由技術(shù)為主的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。（4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與協(xié)議第3章新型寬帶網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)3.1寬帶接入新技術(shù)3.210吉比特以太網(wǎng)3.3寬帶智能網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)3.1寬帶接入新技術(shù)3.1.1接入網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng)3.1.2基于PSTN的接入技術(shù)3.1.3寬帶以太網(wǎng)接入3.1.4下一代光接入網(wǎng)3.1.5基于無線的接入方式3.1.6綜合寬帶接入平臺(tái)

把一個(gè)終端系統(tǒng)連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過程稱為接入。接入網(wǎng)（AN，AccessNetwork）是連接核心網(wǎng)與用戶或用戶駐地網(wǎng)的橋梁，是本地交換機(jī)到用戶終端的實(shí)施系統(tǒng)。圖3-1接入網(wǎng)在公用電信網(wǎng)中的位置3.1.1接入網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng)圖3-2接入網(wǎng)的組成及物理位置

接入網(wǎng)技術(shù)包括以電話網(wǎng)銅線為基礎(chǔ)的xDSL技術(shù)、以有線電視產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)的電纜調(diào)制解調(diào)器技術(shù)、以光纖為基礎(chǔ)的光纖接入網(wǎng)技術(shù)、以5類雙絞線為基礎(chǔ)的以太網(wǎng)接入技術(shù)、以擴(kuò)頻通信為基礎(chǔ)的無線接入技術(shù)。根據(jù)使用媒體不同，接入網(wǎng)技術(shù)分為光纖接入、銅線接入、HFC和WLL。

接入網(wǎng)的特點(diǎn)包括：①完成復(fù)用、交叉連接和傳輸功能；②提供開放的V5標(biāo)準(zhǔn)接口，可實(shí)現(xiàn)與任何種類的交換設(shè)備進(jìn)行連接；③光纖化程度高；④提供各種綜合業(yè)務(wù)；⑤對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；⑥組網(wǎng)能力強(qiáng)；⑦可采用HSDL、ADSL、有源及無源網(wǎng)絡(luò)、HFC和無線等多種接入技術(shù)；⑧接入網(wǎng)可獨(dú)立于交換機(jī)進(jìn)行升級(jí)，靈活性高，有利于引入新業(yè)務(wù)和向?qū)拵ЬW(wǎng)過渡；⑨接入網(wǎng)提供了功能較為全面的網(wǎng)管系統(tǒng)，給網(wǎng)管帶來方便。接入網(wǎng)的主要功能有用戶口功能、業(yè)務(wù)口功能、核心功能、傳送功能、系統(tǒng)管理功能。

寬帶接入網(wǎng)還應(yīng)包括以下幾個(gè)方面的功能。

①將來自用戶的業(yè)務(wù)流傳輸、尋徑和多路復(fù)用至核心網(wǎng)。

②依據(jù)QoS將來自用戶的業(yè)務(wù)流分類。

③執(zhí)行QoS。