移動互聯網六大技術的構成與分類

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本文作者：郎為民、楊德鵬、李虎生 單位：解放軍國防信息學院、美國田納西大學電子工程與計算機科學系

0引言

作為空前廣闊的融合發展領域，移動互聯網涉及到的關聯技術和產業非常之多。縱覽移動互聯網的發展歷史和演進趨勢，其關鍵技術主要包括終端先進制造技術、終端硬件平臺技術、終端軟件平臺技術、網絡服務平臺技術、應用服務平臺技術和網絡安全控制技術，如圖1所示。一個籬笆三個樁，一個好漢三個幫。沒有這些把兄弟的鼎力協助，移動互聯網是很難興風作浪的。

1終端先進制造技術

終端先進制造技術是指集機械工程技術、電子技術、自動化技術、信息技術等于一身所形成的技術、設備和系統的總稱，主要包括設備成組、敏捷制造、并行工程、快速成型、虛擬制造和智能制造等技術。設備成組技術是指揭示和利用設備間的相似性，按照一定的準則分類成組，同類設備采用同一方法進行處理，以便提高效益的技術。敏捷制造技術是指制造商實現敏捷生產經營的一種制造哲理和生產模式。并行工程技術是對產品及相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化技術。快速成型技術是集CAD（計算機輔助設計）/CAM（計算機輔助制造）技術、激光加工技術、數控技術和新材料等技術領域的最新成果于一體的零件原型制造技術。虛擬制造技術是指以計算機支持的建模、仿真技術為前提，對設計、加工、制造、裝配等全過程進行統一建模，在產品設計階段，實時并行模擬出產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測出產品性能、產品制造技術、產品可制造性與可裝配性，從而更經濟有效地靈活組織生產，使工廠和車間的設計布局更加高效合理，以達到產品開發周期和成本最小化、產品設計質量最優化、生產效率最高化的技術。智能制造技術是制造技術、自動化技術、系統工程與人工智能等學科互相滲透、互相交織而形成的一項綜合性技術。

2終端硬件平臺技術

終端硬件平臺技術是由許多不同功能模塊化的部件組合而成，并在軟件配合下完成輸入、處理、存儲和輸出等操作的技術與設備的統稱，主要包括處理器芯片技術和人機交互技術等。處理器芯片是移動互聯網終端的運算核心和控制核心，功能手機芯片是由基帶芯片、射頻芯片、電源管理芯片和存儲芯片構成的。其中，基帶芯片負責信息的處理；射頻芯片負責信息的接收和發送；電源管理芯片負責供電和節電，通常與基帶同設；存儲芯片負責數據的存儲和訪問。智能手機引入了大量應用，從而催生應用處理器（AP）芯片，以支持操作系統、應用軟件以及音頻、視頻、圖像等功能的實現，與基帶芯片一起構成智能手機的CPU（中央處理器）。

人機交互技術是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效方式實現人與計算機對話的技術，主要包括現代顯示技術、多點觸控技術、語音識別技術、體感交互技術和虛擬現實技術。現代顯示技術是指利用電子科技提供變換靈活的視覺信息的新型技術，包括STN（超扭曲向列型）顯示技術、TFT（薄膜場效應晶體管）顯示技術、TFD（薄膜二極管半透式）顯示技術、UFB（超精高亮）顯示技術、OLED（有機發光二極管）、IPS（平面轉換）顯示技術、視網膜顯示技術、裸眼3D（三維）顯示技術、電子紙和電子墨水等。多點觸控技術是指采用人機交互與硬件設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備（如鼠標、鍵盤等）的情況下進行計算機的人機交互操作，三星、蘋果、微軟等公司推出的移動互聯網終端大多采用了此項技術。語音識別技術是指讓機器通過識別和理解過程把語音信號轉變為相應文本或命令的新型技術，Siri就是語音識別技術的典型代表。它通過人工智能和云計算技術實現高智能化的人機交互，支持用戶通過語音實現與移動終端進行互動，成為繼鍵盤輸入、觸屏輸入的第三代革命性技術。體感交互技術通過連接到游戲主機上的機器，使用傳感器來接收玩家的動作或語音信息，從而完成游戲場景的轉換，它突破了傳統意義上的游戲模式，讓玩家可以丟掉手中的游戲控制手柄而自由發揮。虛擬現實技術是指利用移動互聯網模擬產生一個三維空間的虛擬世界，為使用者提供關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身臨其境一般，可以及時地、沒有限制地觀察三維空間內的事物。

3終端軟件平臺技術

終端軟件平臺技術是指通過用戶與硬件之間的接口界面與移動互聯網終端進行交流的技術統稱。目前，主流的移動終端軟件平臺技術包括三個層次：操作系統、中間件和應用程序（應用商店），如圖2所示。操作系統是管理移動互聯網終端硬件與軟件資源、并為用戶提供操作界面的系統軟件集合，也是移動互聯網的內核與基石，它通常由驅動程序、內核、接口庫和外圍構成。驅動程序是最底層的、直接控制和監視各類硬件的部分，其職責是隱藏硬件的具體細節，并向其他部分提供一個抽象的、通用的接口。內核是操作系統最關鍵的部分，通常運行于最高特權級，負責提供基礎性、結構性功能。接口庫是一系列特殊的程序庫，負責把系統所提供的基本服務包裝成應用程序所能夠使用的API（應用編程接口），是最靠近應用程序的部分。外圍是指操作系統中用于提供特定高級服務的部件。中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，能夠實現不同技術之間的資源共享。中間件位于移動互聯網的操作系統之上，用于管理計算機資源和進行網絡通信，是連接兩個獨立應用程序或獨立系統的軟件。中間件包括遠程過程調用、對象請求和系統信息處理等模塊。遠程過程調用是指移動互聯網向服務器發送關于運行某程序的請求時所需的標準。對象請求為用戶提供與其他分布式網絡環境中對象通信的接口。系統信息處理向上提供不同形式的通信服務，包括同步、排隊、訂閱、廣播等。應用程序（應用商店）是指為了完成某項或某幾項特定任務而被開發運行于操作系統之上的計算機程序，包括Web應用、本地應用和第三方應用。Web應用是指瀏覽器/服務器應用程序，一般借助瀏覽器來運行。本地應用是指移動互聯網終端自身提供的應用合集。第三方應用是針對某種軟件或應用在功能上的不足，而由非軟件編制方的其他組織或個人開發的相關軟件。

4網絡服務平臺技術

網絡服務平臺技術是指將兩臺或多臺移動互聯網終端設備接入互聯網的計算機信息技術的統稱，通常包括2G（第二代移動通信系統）、3G（第三代移動通信系統）、4G（第四代移動通信系統）、WiFi（無線保真）、NFC（近場通信）、藍牙等。2G是一種基于數字無線電技術的數字蜂窩移動通信系統，可采用CDMA（碼分多址）技術制式和TDMA（時分多址）技術制式。商用2G網絡包括GSM系統和CDMA系統。GSM系統的突出特點是防盜拷能力佳、網絡容量大、手機號碼資源豐富、通話清晰、穩定性強、不易受干擾、信息靈敏度高、通話死角少、手機耗電量低。CDMA系統可以提高網絡用戶容量，重復利用頻率資源，增強系統安全性，減少基站數量，從而大大節省運營商網絡運營成本，因而具有話音質量好、保密性強、接通率高、系統容量大、部署配置靈活、頻率規劃簡單、建網成本低等優勢。3G（即IMT-2000）是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通信技術。3G與2G的主要區別是在音頻和數據傳輸的提升上，它能夠在全球范圍內更好地實現無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，同時也要考慮與已有2G系統的良好兼容性。商用3G網絡包括WCDMA（寬帶碼分多址）系統、CDMA2000系統、TD-SCDMA（時分同步碼分多址）系統和WiMAX（全球微波互聯接入）系統。

4G（即IMT-Advanced）是指集3G與WLAN（無線局域網）于一體，并能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。4G系統能夠以100Mbit/s的速度下載，比撥號上網快2000倍，上傳的速度也能達到20Mbit/s，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。2010年3月23日，在美國拉斯維加斯舉辦的CTIA（蜂窩電信工業協會）無線移動通信展上，Sprint正式世界首款WiMAX4G的Android系統智能手機HTCEVO4G。2012年1月18日，國際電信聯盟無線電通信全會審核通過了LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）國際標準，這標志著4G標準正式敲定。2012年4月25日，中國移動香港有限公司正式推出4G服務，為客戶提供高速移動數據業務，最高下載速率可達100Mbit/s。WiFi是一種可以將筆記本電腦、手機、平板電腦、PDA（個人數字助理）、MID（移動互聯網設備）等終端以無線方式接入到互聯網的技術，是當今使用最廣的一種無線局域網技術，其功能是將有線網絡信號轉換成無線信號，供移動互聯網終端接收。WiFi是一種幫助用戶訪問電子郵件、Web和流媒體的互聯網技術。它既為用戶提供了無線的寬帶互聯網訪問，又為用戶在家里、辦公室或在旅途中提供了快速、便捷上網的途徑。通常將能夠訪問WiFi網絡的地方稱為熱點（如高級賓館、豪華住宅區、科研院所、飛機場和咖啡廳等），它提供的服務主要包括話音通信、網頁瀏覽、收發郵件、音樂下載、文件傳輸等。WiFi具有覆蓋范圍廣、傳輸速度快、數據安全性高、能量消耗低、帶寬空間大、射頻信號強、部署方便、成本低廉等優點，適用于手機（功能手機和智能手機）、平板電腦、上網本、MID、PDA、筆記本電腦、MP5/MP6等移動互聯網終端。

NFC是一種短距離的高頻無線通信技術，允許電子設備之間進行非接觸式點對點數據傳輸，在20cm范圍內交換數據。它是由非接觸式RFID（射頻識別）演變而來，并向下兼容RFID，最早由飛利浦公司和索尼公司開發成功，主要適用于手機等手持設備，能夠實現電子身份識別和數據傳輸。借助這項技術，消費者可以使用手機來替代銀行卡、門禁卡、公交卡、會員卡、員工卡等非接觸式智能卡，還能方便地讀取廣告牌上的電子標簽信息。隨著信息技術的發展和應用領域的擴展，近場通信可以在移動終端設備、消費類電子產品、個人計算機和智能控件工具之間實現，具有成本低廉、方便易用和直觀性強等特點。NFC提供了一種簡單的觸控式解決方案，能夠讓消費者隨時隨地交換信息、訪問內容與服務。藍牙是一種支持設備短距離通信（一般10m內）的無線電技術，能在移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用藍牙技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與互聯網之間的通信，從而使得數據傳輸更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙技術采用低能耗無線電通信技術來實現語音、數據和視頻傳輸，最高傳輸速率達到1Mbit/s，通常以時分方式進行全雙工通信，通信距離為10m左右，配置功率放大器可以使通信距離進一步增加。技術特點：藍牙采用了快跳頻和短分組技術，能夠顯著降低同頻干擾，有效對抗信號衰落，大大提高通信質量和安全性；工作于免許可的2.4GHzISM（工業、科學、醫學）頻段，省卻了申請專用許可證的麻煩；采用前向糾錯編碼技術，避免了遠距離通信時的隨機噪聲干擾；采用調頻方式，使設備變得更為簡單可靠；與Internet通信時，不需要電纜就能實現互聯互通，辦公效率和通信效率大大提高。因此，藍牙成為無線通信領域的新寵，在移動互聯領域得到了廣泛應用。

5應用服務平臺技術

應用服務平臺技術是指通過各種協議把應用提供給移動互聯網終端的技術統稱，主要包括云計算、HTML5、Widget、CSS（層疊樣式表）等。云計算是指服務的交付和使用模式，即通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是與IT（信息技術）、軟件和互聯網相關的，也可以是其他任意服務。它是一種基于互聯網的計算方式，它可實現共享軟硬件資源和信息，并按需提供給計算機和其他設備，包括互聯網上的應用服務及在數據中心提供這些服務的軟硬件設施。云計算的核心理念是統一管理和調度使用網絡連接的大量計算資源，以計算資源池的方式為用戶源源不斷地按需提供服務。云計算使用分布式計算機來完成海量計算，而不再是由本地計算機或遠程服務器來實現。HTML5是HTML（超文本標記語言）的最新版本，旨在當互聯網應用迅速發展時能提供增強網絡應用的更多標準集，使網絡標準滿足網絡用戶需求。

HTML5有兩大特點：首先，它強化了Web網頁的表現性能。其次，它增加了本地數據庫等Web應用的功能。HTML5取消了一些過時的HTML4標記，將內容和展示分離，增加了一些全新的表單輸入對象，引入了更合理的全新標識，內嵌了一個本地SQL（結構化查詢語言）數據庫，提供了瀏覽器中的真正程序，取代了Flash在移動設備的地位。Widget（中文譯名為微件）是一小塊可以在任意基于HTML的Web頁面上執行的代碼，它的表現形式可能是視頻、地圖、新聞、小游戲等，其根本思想來源于代碼復用。通常情況下，Widget的代碼形式包含了DHTML（動態超文本標記語言）、JavaScript以及AdobeFlash。CSS（級聯樣式表）是一種用來表現HTML或XML（可擴展標記語言）等文件式樣的計算機語言。CSS是一種能夠真正做到網頁表現與內容分離的樣式設計語言。與傳統HTML相比，CSS能夠對網頁中的對象位置排版進行像素級的精確控制，支持幾乎所有的字體字號樣式，并能進行初步交互設計，是目前基于文本展示最優秀的表現設計語言。

6網絡安全控制技術

網絡安全控制技術是指利用網絡管理控制措施，確保移動互聯網絡環境中數據保密性、完整性和可用性的技術統稱，一般包括終端基礎設施安全技術、網絡基礎設施安全技術、應用基礎設施安全技術、端到端安全保障技術和安全測評認證技術。

終端基礎設施安全技術是用于確保移動互聯網終端安全的技術統稱，包括惡意軟件研判技術、網絡行為監測技術、移動終端病毒查殺技術。惡意軟件研判技術通過對疑似樣本及行為進行采集，與惡意軟件樣本庫中的相應項進行比對，以確定移動互聯網終端是否存在惡意軟件。網絡行為監測技術通過對移動互聯網終端的數據樣本和行為特征進行分析，確定是否存在惡意攻擊和木馬入侵問題。移動終端病毒查殺技術是指采用云殺毒軟件或在線病毒查殺系統，來清除移動互聯網終端中已存在的病毒。網絡基礎設施安全技術又分為2G網絡安全技術、3G網絡安全技術、4G網絡安全技術和WLAN安全技術，重點解決隱私保護、身份認證、入侵檢測、攻擊預防、空中竊聽、流量盜用等實際問題。

應用基礎設施安全技術可分解為云計算安全技術和不良信息監測技術。云計算的出現使得傳統的網絡邊界不復存在，信息的所有權與管理權分離，信息資產的非授權訪問成為云計算系統的重要安全問題，云計算安全技術重點解決數據安全、隱私保護、虛擬化運行環境安全、動態云安全服務等問題。不良信息監測技術重點解決檢測算法準確率不高、處理及審核流程不同、網站通過逃避封堵等問題。

端到端安全保障技術旨在防止數據泄漏，保護敏感數據，保障移動互聯網端到端數據安全，主要可以通過對網絡鏈路中的數據內容進行檢測、對存儲和通路進行物理隔離、對電子文件進行加密、對接入網絡的用戶和業務進行統一鑒權等措施來實現。安全測評認證技術旨在開發先進的移動互聯網安全測評工具和技術，采用先進的認證手段，形成功能強大的安全服務支撐平臺。