物联网网络服务精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇物联网网络服务范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

移动互联网；网络优化；能耗优化

This paper describes the similarities and differences between Internet and mobile Internet in terms of technologies， optimization techniques， and energy consumption. In light of current developments in mobile Internet， IPv6 transition and integration of the Internet of things appear to be future development trends in mobile Internet.

mobile Internet； networking design； energy optimization

互联网的出现对世界经济、政治、文化等方方面面产生了深刻影响。然而传统互联网难以满足人们移动、实时接入网络的需求。移动互联网的诞生实现了人们随时随地接入互联网的梦想。

在起步的最初5年，全球移动互联网用户数量的增长速度是传统互联网相同发展阶段的2倍，目前已经超过了传统互联网，达到了15亿之巨。移动互联网的迅猛发展更是创造了产业迭代周期由PC时代的18个月（摩尔定律）缩减至互联网的6个月的奇迹[1]。移动互联网的应用已经渗透到人们工作、生活的每个角落，但移动互联网的概念却始终缺乏一个统一的定义。

广义上来说，移动互联网是以无线方式接入互联网并提供移动网络访问服务的各种网络的总称。移动互联网继承了互联网的网络体系架构，具有应用层、传输层、网络层等清晰的网络层次结构。但由于移动互联网网络环境复杂多变，又强调移动实时接入，传统互联网的组网方式以及终端接入技术已经无法完全适用于移动互联网。此外，互联网网络节点有持续电量供应，而移动互联网的网络终端多采用电池供电，有限的电量直接影响到用户的网络体验。以上这些差异导致移动互联网与传统互联网在网络技术、能耗技术等方面具有较大差异。

1 移动互联网的网络技术

为满足网络节点移动实时接入网络的需求，移动互联网在终端接入、组网技术等方面都与互联网有着巨大差别。为适应新的网络环境，网络终端更注重多接口多连接管理与移动性管理。

1.1 网络接入技术

互联网的接入方式主要为有线接入，而为实现各应用场景的移动性支持，移动互联网则主要为无线接入，并有多种网络接入方式。

（1）移动通信网

移动通信网络是移动互联网的重要组成部分，采取集中控制、层次化路由的体系架构，通过核心网分组域的GPRS业务支持节点（SGSN）和GPRS网关支持节点（GGSN）为接入端提供分组数据服务。

移动通信网络具有很强的移动性支持，使终端可以在很大地域范围内，在高速移动的同时保持移动通信网络的连接。为适应移动互联网用户高速传输的需求，移动通信网又推出了LTE技术，在无线接入时采用正交频分复用多址编码技术来达到高速传输，通过有空间复用特性的多输入多输出（MIMO）技术，使得无线传输时数据可以在多重天线之间并行收发，同时取消无线控制器（RNC），简化网络设计，实现全IP路由，朝着扁平化全IP网络结构演进。高速数据服务的支持使得移动通信网宽带化，必将为移动互联网提供更强有力的网络支持。

（2）无线局域网

无线局域网是互联网的延伸，其网络速度几乎与以太网相当，并允许终端在一定范围内移动接入。同以太网不同的是，以IEEE 802.11系列标准为基础的无线局域网在媒体访问控制子层中采用载波监听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）控制传输媒介，在数据传输前必须检测媒介空闲状态，避免冲突，而不是同时进行传输和冲突监听，并采用两次握手模式的确认机制来确保数据传输[2]。最新的802.11ad利用开放的60 GHz频段，大幅度提升了码元传输速率。60 GHz频段的短波长使天线尺寸更小，易实现智能天线阵列，高增益接收信号。该频段的优良定向性使传输波束更窄，有利于减少接入点（AP）间干扰，实现波束空间复用，使得最大传输速率可达到6.76 Gb/s[3]。

高速发展的无线局域网是互联网和移动互联网相互交叉的网络形式，为宽带业务移动化的实现提供了有力支持。

（3）其他接入网络

除了以上两种主要的接入技术外，移动互联网还具有多种网络接入方式，以满足不同场景移动用户的无线接入需求。

针对小范围无线传输的无线个域网（WPAN）包括Bluetooth、Zigbee、NFC、UWB、IrDA、6LoWPAN等技术，实现了短距离、低功耗、低成本的无线通信。

针对室外大范围宽带无线接入的无线城域网（WMAN）以IEEE 802.16标准为基础，其中基于802.16e 的WiMax是国际电信联盟批准的全球3G标准之一。

针对边远地区的无线区域网（WRAN）由IEEE 802.22推动，利用认知无线电技术自动检测空闲的电视频段并加以利用，对低人口密度区域提供无线宽带服务。WMAN和WRAN的出现极大推动了宽带业务移动化，使得更多区域能够高速接入移动互联网。

1.2 组网技术

互联网的组网思想主张分布式和无层次的组网结构，局部则采用以太网网络的星形拓扑结构。移动互联网组网技术源于互联网，但又衍生出一些新的组网方式，以满足节点的移动需求，适应网络拓扑动态变化，使得移动互联网能够适应各类特殊应用场景。

无线局域网延续了以太网的星形结构，移动通信网络则采用集中式控制、严格的层次结构[4]，这两种网络为集中式无线网络，均有中心节点，而移动自组织网络则是无中心节点的分布式无线网络，无线Mesh网络则是多中心的自组织网络。

移动自组织网络是无需基础设施支持、自组织、无线多跳连接、高度动态、对等式、支持移动通信的网络。该网络是由一组处于移动状态的节点组成，无需基站等基础设施集中控制，其网络结构如图1所示。移动自组织网络的各个节点具有对等性，均充当主机和路由器角色，不需要管理控制中心。

移动自组织网络面临的主要挑战是网络拓扑结构变化太快、网络节点资源严重受限，而无线Mesh网络则是由固定且有电源供应的Mesh路由器采用点到多点无线互联组成，由路由器负责组织维护Mesh连接，具有相对稳定的拓扑结构，可提供高带宽传输服务。

1.3 网络终端管理技术

在移动互联网环境下，网络终端往往需要同时管理多个网络接口以对应不同的接入网络，有多接口多连接的特性。当多接口（MIF）终端接入网络时，各接口均能获取域名服务器（DNS）、默认路由等网络参数。如果DNS解析（如私有DNS请求）没有选择相应接口的DNS服务器，这将会导致DNS解析失败。由于各种接入网络性能差异大，分组数据传输时默认接口默认路由的选取将直接影响网络性能。终端移动时，不同接入网之间的切换将会导致终端已连接至网络的会话中断，严重影响用户网络体验。RFC6418[5]和RFC6419[6]中采用集中式管理多接口，单应用设置网络连接参数，并在协议栈处理DNS解析、路由、地址选择等特殊问题。

具有多接口的设备往往具有多连接特性，可在源节点与目的节点间建立多条路径。多径传输控制协议（TCP）即为利用该网络特性来提高网络吞吐量发展而来的新技术。多径TCP需处理传输时流内干扰、流间并行干扰、流间交汇干扰等问题。基于喷泉码的FMTCP[7]通过对数据进行码率无关的随机编码，令传输可忽略数据包的丢包、抖动、到达顺序，只须有足够冗余度就可将数据还原，有效地提高多径TCP性能。

当终端节点在不同网络间漫游，节点移动性管理应当允许节点保持IP地址不变，保证节点在漫游过程中与网络的连通性。移动IP（MIP）协议中，在外地网络的移动节点（MN）进行发现获取转交地址后，向家乡进行注册，建立数据转发服务。家乡完成MN注册，使用IP隧道技术将原数据包封装后发往MN的转交地址。MN却可以向远端响应节点（CN）直接发送数据，导致MIP路由不是最优路径，也不对称，产生了“三角路由问题”。移动IPv6同MIP相似，需发现、节点注册、数据传输等流程。但家乡在转发数据包时，采用绑定更新（BU），向CN通告移动节点当前的转交地址，后续传输中CN可向MN直接传输数据，避免了“三角路由”。移动IP三角路由优化示意图如图2所示。移动IP和移动IPv6是在网络侧实现MIP和MIPv6中移动节点需要处理的移动性管理工作，使得节点对移动完全无感知。

同互联网相比，移动互联网网络环境复杂多变，网络终端管理注重终端多接口多连接的特性，加强对终端节点移动性的管理，提升网络性能。

2 移动互联网的能耗优化

技术

移动终端的计算、存储、电量等资源严重受限，移动云计算的兴起使得终端可便捷地使用移动云强大的计算、存储能力，但同时也提高了移动节点对传输质量和能耗的要求。移动云的定位、传输、计算等任务占用终端能耗的很大比例。因此相对于互联网来说，移动互联网能耗优化更侧重于终端能耗优化。

2.1 终端定位能耗优化

基于位置服务（LBS）是移动互联网最典型服务之一。在定位中，移动节点需要获取当前精确时间T，全球导航卫星系统（GNSS）可见卫星星历表，并通过多普勒频率和码相位（CP）计算T时刻节点到各卫星的距离（伪距）。获取星历表及其解码、伪距计算等过程电能消耗巨大，在长时间持续更新位置信息时，能耗问题尤为严重。

终端定位能耗优化基本策略是通过增大位置信息更新时间间隔来降低能耗。利用节点本地资源的动态跟踪策略分为动态预测和动态选择。在一次精确定位后，动态预测利用陀螺仪、加速度计等能耗较低传感器进行轨迹预测，当预测漂移超过阈值精度时，重新开启GPS进行精确定位。动态选择根据定位需求精度不同而选择不同的定位方式进行辅助定位，如基站定位、Wi-Fi定位、GPS定位。

随着移动云发展，定位能耗也不局限于本地优化，还可利用云端丰富的存储和计算资源。基于历史地图的方法是通过存储大量与精确的GPS方位、其他标记关联的历史位置和轨迹信息，终端提交其移动时切换的基站序列号、无线网络信号强度等标记，实现查询定位，降低定位能耗。

2.2 网络传输能耗优化

无线网络节能主要是针对蜂窝数据传输节能和Wi-Fi传输节能。无线资源控制（RRC）机制是在蜂窝系统中所使用的传输功率管理机制。图3为两种常见RRC状态转移方式。蜂窝网络接口分为高性能高功耗状态DCH、低功耗低速率状态FACH、空闲状态IDLE。高功耗状态向低功耗状态转移存在空闲等待浪费能量，即图4所示的尾能耗[8]。而在一次网络传输中，几乎60%的能耗为尾能耗[9]。缩短DCH和FACH状态的尾部空闲门限时间，或进行集中调度传输、流量整形，预测传输结束时间，直接跳转到空闲状态，可显著降低尾能耗。

蜂窝数据传输和信号强弱也有很大关系，Bartendr[10]指出信号弱时，每比特消耗能量是信号强时的6倍。基于信号的优化策略在信号弱时，延迟同步通信。信号强时，预读取网络数据，利用信号跟踪来预测信号强度。

Wi-Fi占用移动节点大部分能量消耗，其固有CSMA机制导致能量效率低下。而消耗能量主要是空闲监听机制[11-12]。Wi-Fi的功耗控制机制为节能模式（PSM）。PSM通过周期性空闲监听（IL）实现提高能量效率。Xinyu等人研究表明即使PSM启动，网络繁忙时IL消耗约占总消耗60%，网络空闲时IL消耗约80%[13]。因此在PSM基础上进行优化时，可以通过减少花费在IL上的等待时间来提高能量效率。

2.3 基于移动云计算的能耗优化

移动云计算的强劲计算能力以及低延时网络使得利用计算卸载来降低终端能耗成为可能。计算卸载是将原本在资源受限的移动节点上执行的计算任务迁移到远程服务器上执行，降低终端CPU和内存的能量消耗，以此提高能量效率和应用性能。计算卸载原理如图5。

计算卸载技术可分为细粒度和粗粒度两大类。细粒度计算卸载是对应用程序进行详细分解，分离出网络传输数据少而计算量繁重的CPU密集型任务，将其迁移至远端服务器。在任务迁移前，计算卸载需要细致得检查运行环境，衡量终端当前网络状况，再将其迁移。细粒度卸载的任务分离算法加大应用开发复杂度，其好坏也直接影响了卸载效率。而粗粒度任务卸载不需要程序员预先对应用任务进行划分，只需要将所有进程或整个虚拟机迁移到远程服务器上运行，利用移动云统计应用执行时间去寻找统计学上的最佳时间限制，当应用在本地运行时间超过了该限制后就被整体迁移到云端。粗粒度卸载的最大弊端是部分任务（如用户交互部分）可能无法从云端迁移中获益。另外，整个程序迁移可能会导致额外传输消耗。

3 移动互联网发展趋势

3.1 移动互联网向IPv6过渡

目前由于IPv4地址短缺，移动节点一般只能获取私有地址。移动互联网网络服务提升之后，将有大量高速网络访问需求，从而会面临很多问题。运营商为爆炸式增长的移动设备提供网络服务时，需要对有限公网IP地址进行多级网络地址转换（NAT），为CGN服务器带来繁重负载。私有地址破坏了移动互联网的端到端特性，直接影响网络服务质量。而IPv6巨大的地址空间为移动终端成为互联网上的独立节点提供了支撑，在减轻网络负载的同时又可为用户提供更好服务。

3.2 移动互联网与物联网融合

随着移动互联网络发展，具有智能感知、便捷传输、高效计算、绿色节能等特性的移动互联网将会是物联网的基础。在感知方面，拥有众多传感器以及最新传感技术的移动互联网终端将成为物联网的重要节点，成为物联网识别物体、采集信息的源节点。在网络传输方面，移动互联网的网络接入方式、组网方式是物联网所需的重要网络技术，移动高速实时连接的网络使得物联网节点更好地进行数据传输，具有自组织、自管理特性的网络令物联网有更强鲁棒性、稳定性。在信息处理方面，移动云计算令物联网拥有更高效的处理能力，摆脱节点电量受限、计算能力受限等局面。在能耗方面，移动互联网的定位、传输、能耗优化等技术均适用于物联网，可降低物联网网络与节点能耗。移动互联网与物联网的融合势在必行。

4 结束语

移动互联网基于互联网技术但更注重移动特性与节点能耗，新的网络技术、能耗优化技术使其终端移动性支持更加完善。在后续发展中，IPv6过渡、与物联网的融合将会令移动互联网迎来新一轮的快速发展，产生更大社会影响力。

参考文献

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【关键词】 面向未来 移动通信 核心网架构 网络

以虚拟化网络以及软件定义网络为基础的虚拟化核心网架构，不仅可以使核心网的接口与协议更加简化，而且还对智能化管理模块进行构建，可以使未来移动网络更具自动化，使5G网络可以在各种环境中正常通信。同时虚拟化核心架构可以对功能进行集成，将处理模块与用户模块进行分离，使核心网更好的进行分布式处理。

一、以4G网络为基础的核心网虚拟化

在4G网络架构中，核心网是由一系列的物理网元构成的，同时物理网元之间有标准化接口进行连接通信。在4G网络架构中控制面与用户面是分开的，其中控制面责用户的接入管理、鉴权、会话管理等；而用户面主要是对用户的数据包进行转发、隧道管理、地址管理等。虽然4G网络架构中控制面与用户面是分开的，但用户面的相应网元中依然有部分控制面的功能，主要负责IP地址分配、会话管理等功能。对核心网虚拟化时，最简捷的方法就是对物理网元分别进行虚拟化。

二、面向未来的移动通信核心网架构

1、集成虚拟核心网架构。虚拟核心网架构构建的前提是不改变4G架构。在虚拟化平台上网元之间的数据是共享的，明显减少网元之间的接口以及信令交互，从而缩短时延，提升通信效率。同时在虚拟化平台上可以更加容易实现核心网元的功能。而集成的核心网软件包可以减少网元之间的接口，简化流程，有效缩短时延，提升系统的便捷程度。

2、多张网络并存的核心网。5G网络具有较强的多样性，可以满足各种场景的不同需求。5G网络不仅需要支持超密集网络，而且需要支持海量连接，同时还需要确保高速传输与可靠性。在5G网络场景中并不需要同时对所有性能进行支持，如果在同一张网络中对所有需求进行支持，不仅会提升网络要求，而且不利于对网络性能的优化。而在5G时代，网络需求会更多、更高，用一张网络对各种功能进行支持的难度越来越大。而运用网络虚拟化技术，可以对新的移动核心网进行有效构建，只需要把不同版本与功能的虚拟核心网网元的相应原件与需求告诉编排器，就可以自动的为核心网分配硬件资源，对相应软件进行加载，对网元进行实例化与配置，并对网元之间的链路进行分配。如图1所示，为多张核心网并存的未来网络运营模式。

图中运营商同时运用两张虚拟核心网，其中一个是针对人与人之间进行通信的网络，另一个是针对物联网的专用核心网。运营商可以运用专用网络作为物联网的终端服务，可以以物联网的特点为依据对网络进行有针对性的优化。同时不同的虚拟核心网可以对基础设施与转发设备进行共享。

3、智能管理。智能管理可以自动的对网络进行配置，对正在运行的网络进行实时监控，并以网络的运行情况为依据进行恰当、有效的调整，以确保网络达到最佳的运行状态。5G网络时代，NFV的引入与应用使多个专用核心网同时运行成为可能。但是核心网的配置与维护工作量会提升。所以需要对网络自动安装、部署、配置与维护的实现进行重点研究。为了对网络智能管理进行支持，首先需要对正在运行的网络相应状况信息进行收集；其次，需要对空闲资源的情况进行收集；最后，还需要对与业务有关的信息进行收集。在所需信息收集完全后，对信息进行分析。而收集信息的主要目的就是对终端的行为模式进行了解与掌握，并以此为依据对网络进行优化。网络智能管理系统不仅需要对各种信息进行收集，并进行有效的分析处理，而且还需要提供接口，可以使运营商管理人员对必要信息进行配置。例如：策略信息、可以选择的、新型的网络服务需求。其中策略信息可以是网络部署策略、优化策略等，而网络服务需求就是企业、政府、运营商等大客户的需求。网络智能管理系统需要根据相应要求进行网络部署与优化。如图2所示，为未来核心网中的网络智能管理系统。

结束语：以虚拟化4G核心网为依据，利用5G网络的热点技术进行有效简化，提出了一种集成的虚拟化核心网架构，可以支持网络智能管理，并实现多种核心网的并存。集成的虚拟化核心网架构可以对核心网功能进行集成，并将处理模块以及用户模块分离，从而使网络可以更好地进行分布式处理。同时智能管理模块的引入与应用，可以使网络实现运行与维护的自动化。

篇(3)

一、移动通信网与物联网简述

随着移动通信技术的迅速发展，其用户群体不断增长，移动通信不仅实现清晰的话音功能，加之方便人们携带，其方便的网络化功能也受到用户的喜爱，正成为人们生活和工作不可缺少的一部分。随着移动通信网网络化的发展，移动网络带宽的增加，不仅可以为物联网应用提供的网络支撑更强大，也使得物联网普及的广度和深度拓展到一个新的层面，更好的促进了物联网运用和发展。可以说移动通信网已经成为物联网技术应用的重要伙伴，其不受时间、空间的限制，可以更好的为用户提供个性化的服务。

物联网做为一个新兴网络化技术，其主要是通过相关的信息传输设备，如射频识别（RFID），激光扫描器、红外感应器等组成信息化全球定位系统，通过自身传感设备按一定的协议和标准，实现物品与互联网的互联互通。从而达到通过信息通信，实现双向或多向的信息交换，达到对物品的智慧化识别、管理、跟踪、定位、监控的功能。随着物联网技术的不喾⒄梗其应用也会更加丰富。如现在已经实现的将感应器嵌入和装备嵌入到铁路系统、供水系统、大型建筑、电网、隧道、桥梁、公路、油气管线、大坝等重要设施中，通过物联网与互联网的整合，可以更方便的对相关数据进行采集，对其设施的操作实现远程化、智能化的。

而作为物联网服务实现的重要载体之一，移动通信网与物联网的融合就显得至关重要，也是移动通信应用面临前所未有发展机遇。在未来一段时期，随着我国社会信息化的全面推进，也必将给移动通信提供更加广阔的空间。同时，我们也看到了移动通信网络已经渗透社会生活的各个领域，随着通信技术的不断发展和网络的演进，基于物联网的新型移动通信网络应用将应运而生，将移动通信网与物联网的相互融合，我们将逐步迈进一个网络和应用智能化的移动物联网信息社会。

二、物联网的重要组成

物联网的核心和基础仍是互联网，作为互联网的延伸，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段，是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网主要通过智能感知、识别技术与普适计算等先进技术，广泛应用于网络的融合中。物联网主要由五大部分组成：

（一）信息的获取部分

信息的获取部分，主要是通过采用大量的传感设备对相关的信息进行识别和获取，并将采集的信息进行数字信号的转换。传感技术是物联网最前端的感觉细胞，也是相关信息收集的主要来源，通过传感设备将信息传输到大脑进行分析和反馈处理。

（二）信息的控制

信息控制部分是将获取的信息依据相关传输网络的指令要求做进一步处理，从而达到相关信息传输的要求的状态，为下一步传输做准备。

（三）信息传输

因为物体相关信息分布在不同的区域，有的物体还是处于不断的移动过程中，因此，信息的传输需要一个非常灵活的传输网络将获取的物体信息接收和传递出去，就目前而言，移动通信网络是物联网非常便捷的传输通道，信息传输部分也是物联网十分重要的一个环节，对物联网的安全运行有着至关重的作用。

（四）信息的处理

信息的处理，包括对收集到的信息进行重新组合，将收集的数据进行分析整理，从而使得数据更清晰更可靠。信息的处理一直是物联网发展的一个难点，面对海量信息的分析和甄别涉及到众多行业技术，如模糊识别、云计算等。

（五）信息的应用

信息的应用是指对对接受的相关数据和信息处理应用。这部分主要是依据不同用户的需求，设计不同的控制管理系统或应用程序，然后通过这些系统和程序来识别物体的身份、获取物体的位置、对物体进行管理和监控等，从而达到物联网应用目标。

三、移动通信网络与物联网的融合实践

由于物体的位移具有较强的随意的，其的位置也是不断移动变化的。因此，物联网中海量数据的传输和处理需要一种机动性和灵活性都比较强的网络来支持。而目前，发展迅速的移动通信网是其最好的选择。在近些年来，移动通信网络的不断发展和进步，尤其是第四代移动通信技术的广泛应用，为海量数据的传输和处理提供了基本的网络通信支持，随着第五代移动互联网络的发展，移动通信网络是物联网最好的网络伙伴。移动通信网与物联网的融合主要体现以下几个方面：

移动互联网与物联网的融合。我们都知道，移动通信网络由移动的终端设备、移动传输网络以及网络的维护管理三个部分组成的，而物联网与移动通信网络的融合在这三个部分都具有共同点，从而为二者的融合提供了很大的便利。

移动终端设备与物联网的融合。我们都知道，移动终端设备的机动性和灵活性都比较强，具有其他通信网络无法比拟的优势。具体到手持移动终端设备，可以更便利的获取物联网的相关信息，并具有相关信息的识别功能。针对物联网需要对不同节点进行跟踪，而移动终端设备可以很方便的获取相关的物品信息，并对物品信息进行采集。

移动传输网络与物联网的融合。移动通信网络主要的功能是对网络中各节点之间建立信息传输。而物联网发展所需要通信传输功能与移动通信网功能十分接近。而建立动通信网不仅是一个快速、方便、稳定的无线网络，也可以很方便使物联网不同的识别设备接入网络中，并在移动通信网络中进行海量化的数据传输。第4代移动通信技术的应用，以及第5代移动通信的不断发展与成熟，通过移动通信网与物联网的融合，也为物联网的发展和应用起到了很好的促进作用。

移动网络维护管理与物联网的融合。为了保证移动通信网的正常使用和运行，需要定期或不定期的对移动通信传输设备及其性能维护和管理。对物联网而言，其维护和管理的范围更为广泛，因为物联网不仅包含了物品与物品、人与物品、人与人之间的信息和数据的传输，也需要人与人之间语间、视频的通信传输。但二者之间网络管理和基本维护基本相同，如果移动通信网与物联网相融合，只要进行一些改进就可以完全适用。

四、移动通信与物联网融合展望

在通信业人口红利释放殆尽，主流移动通信市场的终端渗透率趋于饱和，运营商急需通过寻找新的服务，挖掘网络服务价值。在这样的大背景下，蜂窝物联网被公认为移动通信业务的新蓝海。移动通信网与物联网融合，可以满足物联网发展对大容量、低成本满足物联网海量连接和低吞吐量需求；其中移动通信网可以实时弹性、无损升级满足物联网业务多变、发展变化快的特性，分布式容灾、精确故障定位满足物联网网络可靠性和安全性要求；架构开放，兼容5G，满足未来网络的演进。移动通信网通过专业的运维手段，包括业务的自动部署、网络的数据分析、自动弹性伸缩，形成一整套闭环的运维系统，降低物联网运营商的运维成本。

篇(4)

中国电信集团公司副总工程师靳东滨透露，中国电信将在明年正式推出云主机、云存储等系列产品。在具体推进过程中，电信将着重做好以下三个方面的工作：一是合作共赢，充分发挥技术示范效应；第二，是持续创新，以标准促发展，实现研发突破。十二五期间，中国电信将重点聚焦云平台、网络云承载、移动云应用、行业云应用等产品课题，加快研究制定和中国电信M2M技术规范和管理规范。在此基础上，通过建立终端管理、能力汇聚、行业应用等平台和系统，最终形成完整的物联网应用公共服务平台，为社会提供服务；第三是提升数据服务能力，加速产业发展。中国电信将依托遍布全国的数据中心、基础设施、资源，统一建设、部署覆盖全国业内一流的云计算数据中心。十二五期间，将提供数百万台高性能虚拟主机的能力，通过构建全国统一的云管理平台，实现一键接入、全网服务；弹性调度，按需分配；绿色环保、互为灾备。同时，依托覆盖全国的大容量、高互联网网络，实现云数据中心之间的高速互联及用户的高速接入。

中联通：重点进攻行业信息服务业

“从目前ICT业务的热点应用来看，云计算、物联网、移动互联网、行业信息服务将成为ICT业务发展的重点领域，其中，行业信息服务，将承载云计算、物联网、移动网络服务等多种应用，成为ICT业务中最强劲的增长点。”中国联通总裁朱立军在201 1通信展上表示，近年来，中国联通依托3G业务，在移动办公、物联网、视频监控、电子商务、安全服务等行业应用领域，取得了突破性成果。未来，中国联通将以服务社会信息化为己任，发挥自身的网络、技术和服务的优势，积极服务于车联网等产业的战略布局，在移动办公、物联网及电子商务等重点领域，推出众多行业应用的创新产品，为各级政府和各级部门、各行业信息化建设提供全方位的信息服务。

中移动：推进“四网融合"，加强行业应用开发

“为了应对外部环境的剧烈变化，中国移动将在巩固传统业务优势的基础上，不断加大在移动互联网领域的探索和投入，以在移动互联网时代保持自身的竞争优势。”中国移动通信集团公司副总裁沙跃家表示，在具体层面，中移动将重点开展4方面的工作：第一，抓住移动互联网发展的机遇，积极探索新领域和新模式，在新领域方面，中移动顺应移动互联网发展的趋势，推出了手机阅读，手机视频等电信和其他行业相结合的应用。在新模式方面，推出了移动应用商场，并通过这个平台打造了移动互联网时代一种全新的合作共赢的模式；第二，推动物联网快速发展，助力信息化社会的建设；第三，推进无线城市的建设，创建高效的城市发展模式；最后，加快3G到LTE的演进，应对移动互联网的流量挑战。

广电：积极谋求改变

与电信运营商清晰的产业化、行业化发展思路相比，有线运营商的步伐明显有些落后，但在三网融合和信息化发展的背景下，广电思维受到巨大冲击，也在悄然发生着变化。ICTC2011展会显示，广电行业在诸多方面均已取得突破性发展：网络从封闭走向开放；运营从区域分割转向以省网为核心的联盟化、规模化、标准化方向发展；随着直播卫星公共服务地位的确立，广电各传输渠道的发展更趋和谐；智能交通等行业应用初现端倪；云计算、物联网、IDC等新技术均在逐渐地发展。这一切都将推动广电业向更远的方向前进，如今的广电行业，无论从发展方向上，还是时机把握上都至关重要。

与往届相比，ICTC2011展会的亮点主要表现在发展思路和业务应用改变两大方面：

首先。是发展思路的转变。

广电在三网融合时代的发展，是借鉴电信发展的思路，还是依托自身优势走自己的道路?在ICTC201 1相关论坛上，广电人就此话题展开激烈的争论，这表明，广电已有了危机意识和探索发展的意识。笔者认为，对于广电行业来说，在内容上寻求自身的特点和优势，在业务及应用方面借鉴电信的发展方式，并将两者有机结合，寻求一条适合自己的发展道路才是可取的。其次。业务应用从单纯的技术展示向行业应用方向拓展。

ICTC2011在展示NGB、双向网改、互动业务、终端、家庭网络、无线传输等方面新技术的同时，也展示了在线医疗、家庭信息化、可视交互、在线支付、电视理财、网络教育、综合信息服务等丰富多彩的互动业务和行业新应用。

NAGER、博通、摩托罗拉、深圳同洲、茁壮网络、永新视博、烽火等行业内领军企业围绕OTT、多屏融合、家庭联网、IP化传输、三网融合、云计算等广电行业的新技术全面展示了端到端三网融合解决方案，涵盖了融合播控平台、PTN宽带承载、EPON+EoC宽带接入等多个方面。

其中，NAGRA公司展示的端到端多屏技术解决方案，不但传输网络可横跨地面、卫星、有线、lP及移动网络等多种平台，而且用户通过平板电脑、智能手机、个人电脑、互

(下转第43页)联网电视及有线电视机顶盒等多种终端均能以统一界面接收运营商提供的服务内容，且对各通道的内容均能提供完善的CA支持。该技术在极大地提升了用户体验的同时，也为有线运营商提供了更好的业务盈利能力。

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关键词：智慧校园；网络环境；设计；方案

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）17-0263-03

Abstract： In reviewing the achievements of campus information construction of Anqing Normal University in 12th Five-Year， the existing problems and challenges are analyzed. Combined with cloud computing， mobile Internet， Internet of things， virtualization and other technologies， construction objectives of Smart campus are proposed， the application of key technologies in the construction of smart campus network environment are studied， network structure optimization， the implementation of wireless network coverage planning programs are designed， carrying all kinds of things in the network support platform and a one-stop intelligent information management platforms are built. It provides a design scheme for the construction of the campus information network environment during 13th Five-Year.

Key words： intelligent campus； network environment； design； scheme

1 概述

基于云计算、物联网、虚拟化等技术的综合运用，智慧校园是数字校园的扩展与提升，是学校信息化发展的高级阶段。智慧校园通过与物联网相融合，实现对人、财、物等环境的主动感知；通过与无线网络的相融合，实现网络的无缝互联；通过提供的统一、便捷、智能化的信息应用和资源，实现个性化服务；通过校园网内外环境的融合开放、资源支持和空间拓展，构建开放的网络环境。网络环境的规划与建设是智慧校园的基础平台，本文在回顾安庆师范大学数十年信息化建设综合成就的基础上，面向十三五规划，研究并分析智慧校园网络环境的设计与实现。

安庆师范大学校园网络为扁平化大二层结构，网络主干万兆互联，有线网络全校覆盖，无线网络覆盖全校教学办公区域；全网交换机超过350台，校园网各类服务器超过80余台，信息点超过12000个，无线AP近714个，注册用户数30000人；校园网络提供四个出口（中国电信、中国移动、中国联通、教育科研计算机网络（含IPV6）），总带宽5.5G；提供DNS、WWW、E-Mail、VPN、FTP、VOD、OA、教务管理系统、科研管理、图书管理系统、学生管理系统、财务管理系统、国有资产管理系统、网络教学平台等应用服务；网络出口部署万兆防火墙、上网行为审计系统、网络管理平台、身份认证计费系统等；2015年6月，校园信息门户（统一身份认证系统）和移动信息门户顺利上线，基本实现全校用户数据共享和应用系统的信息融合。2015年12月，新建的150平方米标准机房正式投入使用，为智慧校园网络平台安全稳定运行提供了可靠的保障。

校园网络拓扑结构如图1所示。

图1 校园网络拓扑结构

2 存在的问题与面临的挑战

教育部《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》提出的“推进信息技术与教育深度融合，以教育信息化带动教育现代化”；安徽省政府《安徽省教育信息化中长期发展规划（2013―2020年）》高等教育信息化发展预期目标：2017年，高等教育“两平台”接入安徽教育公共服务平台；建成高质量的数字资源体系并与教育教学深度融合，科研创新信息化支撑体系基本建成。2020年，人才培养模式不断创新，人才培养质量显著提升，利用信息化手段服务社会和传承文化能力显著增强。

2015年7月，国务院印发《关于积极推动“互联网+”行动的指导意见》，互联网+已上升为国家战略。2015年7月，清华大学举办了“2015智慧校园规划与建设暨高校信息化峰会”，旨在推动智慧校园规划与建设创新，为高校信息化建设“十三五”规划指明方向。

结合安庆师范大学“十三五”校园信息化建设现状和需求，提出“高感知度 强协作能力的‘智慧校园’作为学校“十三五”信息化规划建设的重要内容。综合分析学校支撑智慧校园的网络环境，还面临以下挑战：

大二层网络架构对核心设备依赖严重，单点故障将影响全网，网络结构有待进一步优化。学校网络由原来的三层结构改造成大二层网络结构运行至今，期间，因设备版本自身BUG运行中两次宕机，导致全网网络服务中断，后通过版本升级，问题得以较快解决。

无线网络全校覆盖有待进一步优化和拓展。早期四栋教学楼无线网络AP支持802.11a/b/g，最大带宽54M，每楼层部署2个AP。AP密度低，带宽小，用户体验较差；少数公共广场和学生食堂网络没有覆盖，无感知上网存在盲区；学生宿舍区的无线网络覆盖有待进一步延伸。

各类专业子网需进一步整合资源，实现集约化管理，构建感知度高、协同能力强的智慧校园一体化网络平台。2014年12月，校园视频监控系统一期工程投入使用，龙山校区已全覆盖，各类摄像头940个。二期工程正在建设中，拟覆盖菱湖校区，各类摄像头超过200个。建成后的校园视频监控系统各类摄像头将达到1200左右，为学校师生员工学习生活提供了有力安全保障。2015年9月，由后勤管理处建设并管理的水电节能监控平台、由计算机学院建设并管理的水污染在线监控平台、由生命科学学院建设并管理的江豚研究在线监测平台等先后上线运行。随着非技术部门搭建的网络平台，如视频监控系统，节能监控平台，水污染在线监控平台，江豚研究在线监测平台等系统因前期规划等各种因素与校园网络的融合存在一定的障碍，如何构建一体化网络环境，实现智慧校园网络无缝隙对接显得尤其重要。

全网IPV6规划和应用；为开放办学提供便捷、开放的网络环境；内外网融合，为校园卡用户进一步拓展支付渠道等。

3 “智慧校园”网络环境建设目标

以物联网、云计算和虚拟化等新兴技术为支撑，构建感知度高、协同能力强的智慧校园网络基础设施，到2020年，基本建成覆盖全校的教学、科研、管理信息化环境；整合校内各应用系统，实现优质教学资源共享、数据集中存储、系统安全稳定运行、信息智能推送、一站式响应服务的信息化支撑体系；进一步提升教育管理信息化水平和公共服务信息化水平，建设师生满意的智慧校园。

4 关键技术设计与实现

结合学校实际情况，分析智慧校园建设存在的问题和面临的挑战，研究网络环境的关键技术，提出以下设计方案。

4.1 优化网络结构，夯实智慧校园支撑平台

传统网络结构主要由核心、汇聚和接入三层构成，该构架的核心层主要负责高速转发，汇聚和接入层负责用户接入、相互隔离以及协议终结。网络维护的主要工作量多集中在汇聚层和接入层，用户上网行为控制较难，整网精细化管理和控制比较复杂，此类结构对规模越来越大、应用越来越复杂的高校校园网络的发展构成瓶颈。

考虑到高校校园网络多业务承载下的高性能、优化网络构架和业务模式、简化运维工作量等需求，对传统的三层网络结构实施扁平化改造势在必行：将原来核心、汇聚、接入三层结构从逻辑上变成业务控制层和宽带接入层两层构架。

扁平化构架中的网络核心设备功能是完成用户业务控制和管理，主要有：ACL、QOS、带宽控制、认证控制、上网行为控制等，有利于发挥核心设备的高性能、稳定性和可靠性的优势；汇聚层和接入层提供用户宽带接入，只提供VLAN隔离功能，不涉及业务功能，有利于业务部署，同时也增强了汇聚层和接入层设备的通用性（汇聚层设备支持QinQ，接入层设备支持VLAN），简化了设备管理，尤其是降低了接入层设备的日常维护。两层构架的网络层次功能更清晰，并且实现“用户”级别的管控：用户的账号、MAC、IP地址、上线时间及访问行为可跟踪、可审计；用户可访问的资源权限、对网络带宽的占用等，实现了网络应用的精细化管理，保障重要应用系统的网络承载，包括安全性、稳定性和可靠性。

为使校园网络“无处不在，随处可用”，学校将进一步优化网络结构，校园网核心双机双路虚拟化，核心节点万兆双链路上行，使智慧校园支撑平台更加安全、健壮，拟进一步优化的网络拓扑结构如图2所示。

图2 拟进一步优化的校园网络拓扑结构图

4.2 构建与有线网络相互融合、用户体验良好的WLAN网络

为使用户能便捷地访问校内各类应用资源，畅享5A服务（Anyone、Anytime、Anywhere、Anyway、Anything），构建与有线网络相互融合，用户体验良好的WLAN网络，按照“统一规划，分步实施”的原则，学校无线网络（AQTCWLAN）项目分三期建设：

一期工程：教学办公区无线网络建设，主要覆盖教学楼、实验楼、办公楼、体育场馆、会议室、图书馆等区域，为学校教学、科研、管理，学生学习提供无线网络平台。

二期工程：学生生活区无线网络建设，拟主要覆盖学生宿舍区、食堂等，为学校管理，学生学习、生活、娱乐提供无线网络平台。

三期工程：校内公共区域无线网络全覆盖。

从1999年至今，无线接入已经历了四代技术，分别是802.11b，802.11a/802.11g，802.11n，802.11ac，主要终端产品接入速率也从2Mbps，54Mbps，450Mbps到现在的1.3Gbps，最新推出的11ac wave2产品接入速率已达1.7Gbps。

在一期建设中，作为有线网络的辅助手段，学校部分AP采用放装模式，使用支持802.11a/b/g/n技术的无线AP，部分场所用户体验较差。根据规划，在二期、三期工程中，将增加AP布放密度，增强用户在原四栋教学楼的无线感知。增补人员密集区域的无线网络设备覆盖密度，延伸无线校园网络覆盖范围，改善用户的网络体验。

由于无线网络与物理环境、电磁环境、人员密度、用户需求等因素有较强的关联，上述因素组合构成了不同的场景，导致无线网络具有较大的弹性。在设计中，基于现场勘查，无线网络的规划设计主要考虑无线覆盖的合理性、设备运行的可靠性及业务的高可用性。对一些环境面积较大、材质特别或建筑格局非常规场所，如体育馆、图书馆、实习车间等场景，可考虑采取抽取样本区域进行仿真设计。在设计AP位置和数量时，主要考虑以下因素：

保证目标区域人号全覆盖；

考虑在线用户数量，即高密环境下保障无线部署；

尽量避免安装在承重柱、实心障碍物等附近，影响覆盖；

尽量避免安装在强烈干扰源附近。

4.3 建设融合并承载各类物联网的泛在网络支撑平台和一站式智能化信息管理平台

智慧校园对网络需求是无所不在的连接，即泛在网络，它能提供给用户无论何时，无论何地都可以通过合适的终端设备与网络相连，获取个性化的信息需求。随着物联网技术的快速发展，泛在网络与物联网深度融合，通过采用各种不同的技术把物理世界的各种智能体、传感器接入网络，实现人与物、物与物、人与人之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。将通信网、互联网、物联网之间相互协同融合，具备环境感知、内容感知及智能感知，为用户和管理者提供泛在的，无所不含的信息服务和应用。

随着学校事业的快速发展，信息化系统得到广泛应用，近年来，现代教育技术中心牵头的一卡通系统从传输链路、网络设备、管理系统到中心机房，建设有相对独立的网络链路；保卫处牵头建设的校园视频监控平台、门禁系统的传输链路、网络设备、管理平台等相对独立组网；后勤管理处牵头建设的节能监控平台通信光缆、网络设备、服务器、采集器、机房相对独立组网；水污染在线监控网络、江豚研究在线监测系统均由相关学院牵头建设并管理。整合各类资源，建设能融合并承载各类物联网的泛在网络支撑平台和一站式智能化信息管理平台，提升无缝感知效能是智慧校园网络环境建设的重要目标。

泛在物联网融合平台具有支持第三方应用、终端兼容性好、基于海量的大数据分析和应用定制等特征，其基本构架如图3所示。

4.4 建立面向业务、面向服务的快响应、高质量协同运维服务体系

为了更好地保障学生公寓网络运维的可靠性，提高服务效率，解决业务量激增而人手不足的现状。2015年4月，学校与专业网络服务公司签署了“学生公寓网络维护协议”。维护内容包括楼栋交换机及以下的维护工作，经过半年的运维，整体效果良好，基本没有学生投诉。

随着智慧校园网络基础设施的逐渐完善，应用系统和最终用户的快速增加，需要建立快速响应、高质量的运维体系，用于保障全网的安全、稳定、可靠的运行。部门成立运维中心，专业管理外包运维团队，服务外包范围将进一步扩大，将包括学生公寓网络、教学办公网络、教工楼网络、多媒体教室维护等。依托网管和运维软件，以无线网络为支撑，开发并运行校园网络运维APP，改变传统运维模式，建立面向业务、面向服务的快响应、高质量协同运维服务体系。建立统一的运维平台后，用户服务将更加方便快捷，智慧校园支撑平台将更加完善。

图3 泛在物联网平台构架

5 校本创新点

智慧校园支撑平台和服务平台建设重点体现“高感知度”，不仅体现对网络环境的高感知度，更体现个性化定制服务的高感知度。智慧校园数据平台和应用平台重点体现“强协作能力”，各应用平台和相关数据平台分属不同的管理部门，需要各部门通力协作，也只有充分配合，信息充分利用，才能进行智慧分析并做出智慧决策。最终实现“以物联化、集成化、智能化为主要技术路线，以服务创新为导向，将智慧导入校园各个系统、过程和基础设施中，将信息化深植与教学、科研、管理和生活的各个方面，全面构建智慧校园。”

参考文献：

[1]李卢一，郑燕林.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术，2010，20（2）：8-10.

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关键词： 网络道德教育 学校德育 校园文化

网络的快速发展，为学生开拓了知识面，远在世界另一端的知识可以通过网络得到，学习不再局限于单一的书本，可以自主地进行多样化的网络学习；但事物有利必有弊，网络是一把“双面刃”，它给学生带来了种种好处，也随着带来了负面影响。一些错误的信息和不良的内容对学生的学习和生活产生不良的影响，使得学生在价值观方面表现出价值目标的模糊。而在信息高速公路上，五花八门的“垃圾车”里面装满大量的不客观、不科学的甚至是错误腐朽的东西。据有关专家调查，网络上的非学术信息中，一些迷人的形象、刺激的场面和离奇的情节，对学生有很大的诱惑力，由于他们的阅历有限，好奇心强，求知欲旺盛，接受新事物快，容易受到“西化”的影响，由欣赏到认同，由无意模仿到有意识追求，致使部分学生沉迷于网络，荒废了学业，成为网络垃圾的牺牲品。许多教育者对于网络与学生关系的处理重点是“防”和“堵”，而我认为这一重点应当放到“疏”和“导”的方向上去。

一、将网络道德教育列入学校德育之中

1.课堂是学校德育工作的主渠道。要在信息技术课上加大力度做好具体引导工作，通过教学开展丰富多彩、内容健康、技术含量高的网上活动，从而激发学生的求知欲望，让学生获得强烈的成就感，感受成功的乐趣。同时还要在信息技术与其他学科整合的过程中从多个学科的角度，在不同学科教学中有机地渗透。要将学生难以直观认识的网络伦理知识引入课堂，以科学的态度和人文情怀，引导学生在科技理性与伦理理性的结合上获得相关的网络道德知识，让学生认识到，个人的网络行为不仅存在“能不能”的技术操作规定，而且存在“该不该”的伦理道德要求，从而培养内在的网络责任感、道德自主和自律，在道德实践基础上提高道德的选择与评价能力，使其承担起维护“网络社会”秩序的重任。

2.学校要从管理和技术上进行必要的约束。在管理方面，学校和班级都要制定网络使用管理制度，对学生在校的上网等活动，要如同检查作业一样，定时检查他们的使用记录，发现学生的问题及时矫正。学校要在校园网上建立体现本校特色的文化园地，还要给学生推荐一些优秀的网站，使学生在互联网上接受优秀文化的熏陶。家庭要与学校密切配合，让学生的网上行为在老师或家长的陪同、指引下进行，养成正确地、负责任地使用网络的习惯。在技术方面，应安装防护软件，对不适合青少年观看的内容进行过滤阻拦，减少不良信息的传播、污染，建设一个规范、开放、理智的校园网络氛围。

3.积极发展学生的道德判断能力，积极开展身心健康指导，加大引导力度，启发他们的道德思维，自主建立正确的道德理念，培养和形成良好的道德行为。德育工作者应加大网络德育教育，从做人的基本道德入手，给予学生处事的评判标准，积极帮助和引导学生树立健康的上网意识，培养健康的网上人格。判断能力强了，品位高了，识别是非、真假、正误、美丑就不成问题了。学会了选择，就能够增强他们对网络毒素的抵抗能力，使他们自觉建立一种自我保护、自律自求的机制。

二、繁荣校园文化，抢占网络阵地

网吧现象、青少年的网络行为已牵动社会的“神经”，引起人们的关注。一位教育专家指出，从表象看，进网吧、上网只是一种简单的消遣方式，实际上，恰恰相反，法规管理的空白、网络媒体的海量信息和无序的沟通空间，都使得它在文化层面、道德层面上对使用者要求更高，但学生群体的认知能力十分有限。由此，如何让网络空间的“红灯区”转变为青少年健康成长的“绿色网络通道”，已迫在眉睫。网络技术预示着科技发展的一种趋势，家长、学校都没有必要设置“禁令”，关键在于引导、提倡健康文明的网络使用方式，把学生的注意力转移到与学习相关的网络正面效果上来。

网吧也可以办成青少年的有益课堂。我们可以组织学生对当前社会热点进行问题网上讨论，依托校园网建“热点网”，可设热点聚焦、新闻人物、时事纵横等栏目；针对毕业班，可组织网上对母校留言和建议。学校可通过各种方式吸引广大师生参与校园网网上德育主题活动，还可以引导学生超越单纯的网上消遣层面，把消遣与学习结合起来，拓展、延伸学习的空间。譬如，建立基于学校局域网的“数字图书馆”，并建立校级、班级、个人网页相互链接的园地，依据学生的兴趣设置不同的栏目，让学生利用这一网络平台，轻点鼠标即可进入洁净的网络世界博览群书，进行探究性学习，从而增强道德判断能力，增强自我控制、自我约束能力，从小培育正直、真诚、宽容、仁爱等基本的人格素养和追求真善美的道德素养。

三、加强对信息网络的监控和管理

1.提供专门上网场所，为未成年人开辟“绿色通道”。为了让未成年人在一个健康的环境下上网，可以开展以青少年文明上网为内容的“纱网”工程，建设“绿色生态互联网上网服务场所”和“红色健康互联网上网服务场所”。并加强对校园网站的管理，规范其上网，为未成年人提供健康有益的绿色上网空间。

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本期特别推出的“移动通信的技术创新”专栏,将以“云计算与通信领域的创新发展”为主题,探讨通信行业的云计算发展和中国运营商的云计算部署策略,分析云计算为通信行业带来的机遇和挑战。

【摘要】文章从用户终端组网方式、电信运营商网络连接的计费模式、互联网应用的紧耦合型应用执行环境三方面分析了互联网时代电信运营商面临的困境,归纳了现有互联网内容与应用服务主要实现方式,在此基础上提出如何基于云计算及虚拟化技术构建电信运营商的内容与应用执行环境(CAEE),讨论了不同情景下的CAEE的实现方式,实现按需提供计算服务。

【关键词】电信运营商 互联网 终端 云计算 虚拟化技术 应用执行环境

1 互联网时代电信运营商面临的困境

目前国内的电信运营商已经是全业务的运营商,即中国电信、中国移动与中国联通可以同时提供固定电话网络服务、移动网络服务、互联网服务。至今电信运营商业务收入结构中, 固定与移动语音技术成熟,仍是主体收入,但呈现逐步下降的趋势;固定互联网基于铜缆的接入技术已经普遍推广使用,部分省份开始部署用户光纤接入网,大部分省份收入仍在增长,部分发达城市互联网接入收入已趋缓现象;移动互联网的宽带接入技术如目前的发展热点3G网络已经部署商用,WiFi网络在热点地区及家庭与企业组织内业已普遍使用,LTE的技术也开始试商用。依托固定与移动互联网的增值业务(除语音与带宽通道业务之外)的收入规模仍然有限,远未达到三分天下的程度。更有甚者,在互联网增值业务的发展上,电信运营商正面临在互联网产业链上的角色“管道化”及利益“边缘化”的威胁,同时面临新的计算模式对网络组网结构与网络资源虚占的挑战。

制约各电信运营商在固定与移动互联网增值业务发展的因素很多,如政策管制因素(互联网视频业务、IPTV业务、三网融合)、企业内部因素(能力、战略)、市场因素(行业内外的竞争、客户的需求及满意度)。但在技术层面也存在诸多制约的因素,特别是用户终端侧技术因素及由此引发的平台侧问题。

1.1 运营商可控及不可控的用户终端组网方式

首先是终端侧因素涉及到终端组网技术与业务应用功能实现。电信服务中的应用终端一般包含两类功能,即网络连接功能、业务应用执行功能。终端网络连接功能一般有两种方式实现,一种方式是终端直接通过有线或无线方式与电信运营商网络连接,从而通过电信的网络服务实现与连接在网络上的其他终端的业务应用功能交互;另一种方式是,终端首先连接到本地网络,通过本地网络可以实现与本地网络上其他终端之间的业务功能交互,或通过本地网络与电信运营商网络的连接,实现与电信网络上其他终端的应用功能交互。对于固定电话网络来说,电话终端可以直接连接电信网络,也可以先连接内部网络企业总机后再连接电信网络。

随着PAN(Personal Area Network)个人网络、HAN家庭网络(Home Area Network)、企业机构网络(LAN、Campus Network)的日益普及,新型互联网电子终端不断出现,这些终端从组网模式来看,同样可以如电话终端那样分成两类方式,即直接通过有线或无线方式直接与电信运营商网络互联;或通过连接本地网络并通过本地网络实现与本地网络上其他终端的交互通信或通过本地网络与运营商的网络连接,实现与其他互联设备的通信。目前现状是企业内部网路组网技术相对成熟,一般采用基于以太帧的有线与无线WiFi组网技术, 家庭网络技术及个人网络技术也有多种形式,但仍未大规模商用规模。

云计算服务基础假设是网络服务随时随地可获得的,在此基础上,终端可以通过网络获取服务侧的其他计算资源,终端侧与服务侧之间涉及键盘/鼠标操作的交互、数据的交互、软件的分发、呈现的交互等等,都需要网络承载;而服务侧的计算资源的集成整合依托的是分布式的计算系统与虚拟化技术实现的,也是以高速高可靠的网络为基础。这就不仅要求网络基础设施的覆盖问题,解决有与没有的问题,还要网络的带宽与连接的可靠性可获得性,解决好与坏的问题,确保云计算服务的连续性与实时性。而网络的可靠性与可获得性除了通过网络的规划确保冗余性外,更重要的是有维护的技术手段与技术人员,因为我们的网络与设备的自愈功能不是缺乏手段就是成本昂贵。

而从终端组网方式来看,个人网络、家庭网络及企业网络的资产所有权可以属于也可不属于电信运营商,组网形式、组网的设备乃至组网的技术中,电信有的可以主导有的不可以主导,如果电信运营商不能主导,客户自身主导就很难形成云计算或互联网增值服务的基础网络设施。那么出路何在?看来需要技术标准与规范,及政府的作用。纯粹依托电信运营商解决终端侧的组网问题,也需要政策的支持。

因此,从云计算对网络基础设施的基本要求来看,电信运营商的云计算服务可以也应该首先对于那些直接接入的运营商网络的终端用户提供,其次是对那些终端组网网络外包给电信运营商的终端提供云计算服务。目前,移动网络的手机终端、家庭中的PC终端、IPTV终端目前的接入网络相对简单。手机终端直接与运营商基站接入交互;目前家庭中的大部分PC与IPTV机顶盒通过家庭网关或DSL Modem连接运营商的网络设备。此外中小企业的内部网络比较简单。上述三类客户即个人、家庭、中小企业的网络维护主体是运营商,这些客户的共同特性是绝大部分是非IT人员或无IT专职人员。而云计算服务模式的本质特性是从专有化向共享公用集约化,专业化向大众化的服务外包。云计算服务从技术与维护的角度来看,也应该从帮助降低用户购置成本、维护成本,提升用户业务应用多样性、可获得性,提高用户互联网服务的QoS、EoS,充分发挥客户对电信运营商的信任度,开展互联网增值业务。

1.2 电信运营商网络连接的计费模式影响互联网商业模式形成

从目前运营商提供的网络接入来看,固定互联网接入的带宽与稳定性要远高于无线移动互联网提供的带宽与稳定性;从计费模式来看,固定互联网接入资费与无线移动方式的资费也有较大差异,表现为固定互联网接入以接入带宽包月方式为主,目前流量与时长不纳入作为计费元素;而移动互联网接入的计费以时长与流量为主。从目前云计算服务模式来看,按需提供服务,按量按时计费是主流模式。云计算服务的计费模式与移动互联网的计费模式极其相似,究竟是固定互联网接入的包月资费模式上叠加云计算服务的按量按时计费方式,还是移动互联网与云计算服务的按量按时计费方式,还是其他资费组合还有研究。但资费方式确实影响商业模式的形成,目前固定互联网的商业模式主要体现为媒体特性与目前全球范围的固定互联网包月资费模式不无关联,而媒体特性主要表现为面向消费者的前向免费使用,服务提供商通过广告媒体面向投放企业后向收费。云计算服务模式究竟是面向消费者的前向收费还是面向企业的媒体特性后向收费模式会成功,以及如何引导客户接受前向收费服务模式是电信运营商值得思考的课题。

1.3 互联网应用的紧耦合型应用执行环境与不可控的终端类型

目前来看,个人客户与电信互联网络有连接的应用终端有手机、便携机PC,上网本等;家庭客户与电信互联网络有连接的应用终端主要有电话、游戏机、IPTV机顶盒、PC机;中小企业的客户与电信互联网络有连接的应用终端主要有电话、手机、PC、便携机、服务器。我们这里只讨论手机终端与PC终端。现有的终端应用计算模式是紧耦合的计算执行环境,即必须在所用的终端设备上,安装能驱动相关硬件的软件操作系统,并在此终端与操作系统上存储并安装相关应用软件,应用软件执行代码与数据要装载到此终端的RAM与处理器中执行计算,计算的结果要存储或呈现终端的显示设备上。具有互联网连接功能的终端设备可以与网络上其他终端或服务器交互应用数据。

相对电话网络来看,目前互联网应用终端种类繁多,制式标准繁多或缺乏标准;终端成本远高于电话机成本,而终端更新周期快、维修成本高、技术复杂度高,终端计算能力扩展方式是通过单体的有限空间扩容或淘汰现有设备添置计算能力更高的设备。目前终端设备复杂性表现为:专业化的嵌入式操作系统、多样的应用软件系统、不一致的计算处理资源配置、不同的显示设备等。由于现有互联网应用终端的紧耦合型应用执行方式,终端使用者对硬件与应用软件要用基础的知识与技能,从而使用成本及维护成本高;对个人、家庭或企业要么自身维护相关的网络与终端,要么外包相关服务。目前的应用终端的紧耦合型应用执行环境也要求使用者自身或专业人员安装/卸载所需应用软件,应用软件的使用只有在本地终端上安装了相关应用软件后,此软件在本地的Memory/CPU加载执行后,才能获得所需服务。这也表明应用终端的执行环境,无论从终端的选择配置、资产属性,还是应用软件安装使用执行,基本上是终端拥有者/使用者控制,是客户主导型;电信运营商在互联网内容与应用所依赖的关键应用执行环境上,目前基本无法控制。

在应用终端现有紧耦合的计算模式下,运营商开展信息与应用的互联网移动增值业务,将面临许多挑战。由于各终端的硬件资源的不一致性、操作系统版本的不一致性、应用软件的不一致、网络接入不一致性等,即应用执行环境的不一致性,运营商难以面向客户分发、部署及提供在不同终端上业务质量与体验质量指标一致的应用服务,特别是实时性与体验指标高的服务。除了质量与体验指标难以保证外,在现有企业资源、收益与成本的约束下,运营商难以提供如此大规模终端侧的维护问题, 维护难以界定用户设备问题、应用软件问题、网络问题、用户服务平台问题。

2现有互联网内容与应用服务主要实现方式

在各终端的硬件资源的不一致性、操作系统版本的不一致性、网络接入不一致性等,即应用执行环境的不一致性情景下,为了克服目前开展丰富的固定与移动互联网应用服务的终端瓶颈点,互联网内容与服务提供商及电信运营商采取的策略有以下几类:

从终端上出发,采用合作定制手机如iPhone、Blackberry、Palm,构建统一应用执行环境,提供内容与应用服务商店。

从应用软件与服务平台出发,针对现网上终端种类,定制开发测试同一应用软件的不同手机版本客户端与服务端软件,用户依据自己的终端下载或自动测试下载。

以浏览器及其插件为内容与应用执行环境,提供有限应用与内容服务,即终端安装同样版本的浏览器及相关插件,服务平台提供内容、脚本语言或字节代码,如widget应用、flash应用等。

上述三种策略中,定制合作终端实际上是电信运营商不得已而为之,运营商实际仍然是通道角色,苹果、RIM和 HP/Palm借助电信运营商构建了各自的内容与应用运营平台。策略二,电信运营商必须聚集大量的软件开发公司,开发测试验证矩阵庞大,工作量惊人。策略三是目前大部分互联网公司的发展策略,如Google、Baidu等。

由此可见,电信运营商欲摆脱“管道化”的命运,必须在网络、终端、平台上有协同的战略策略。而今,云计算技术的出现,为电信运营商的互联网内容应用增值业务乃至电信除网络带宽连通性业务之外所有业务提供新型的实现模式和服务模式,具体来说,通过云计算与虚拟化技术,电信运营商可以构建可控的内容与应用执行环境。

3基于云计算技术及虚拟化技术的互联网内容与应用执行环境(CAEE)

在此,我们区分内容服务与应用服务的异同点,内容服务本质上是应用服务的一种特殊形式,其表现为内容服务必须有其对应的应用软件,如 Web内容服务必须依托Web浏览器与Web服务器等应用软件,互联网视频服务必须有视频播放应用软件与视频内容服务器。相对于应用有单机版,内容服务也对应有单机内容服务;应用实现方式还有Client/Server、Browser/Server、Peer to Peer等分布式网络通信应用方式,与此对应也有相应的内容服务。因此我们仅讨论应用执行环境,并限于讨论网络通信形式的应用。我们将内容与应用执行环境(Content/Application Execution Environment)缩略为CAEE。

云计算技术目前不包含终端的网络接入技术的解决方案,但是假设网络虚拟化技术已在电信互联网基础设施中实现;而云计算及虚拟化技术中所涉及的网络虚拟化技术与系统虚拟化及VM Migration技术关联,本文不讨论虚拟化网络技术。我们主要讨论如何通过云计算与虚拟化技术实现电信运营商可控的内容与应用执行环境,即CAEE。

构建CAEE的核心理念是,有无技术将目前应用终端的紧耦合的应用执行环境转变松耦合的应用执行环境?能否通过相关技术解决目前应用计算能力由终端配置决定的现状?能否解决操作系统与底层硬件系统的紧耦合的状态?能否解决应用软件与操作系统的紧耦合关联性?

首先,我们从用户终端角度出发,用户为了获得应用服务的前提条件是,用户拥有可以输入其指令及呈现其所需内容与应用服务的终端。应用执行环境的种类可以应用代码存储的位置、应用代码执行所依赖的操作系统位置、应用代码计算执行所依赖的 CPU/Memory位置等三个主要属性来区分(在此我们有意忽略应用执行中及执行结果所需的DISK的位置,此属性可在终端本地也可以网络中)。以此三属性是使用终端本地资源还是使用网络资源可以组合出八种应用执行环境(见表1)。我们将重点讨论表1中的1~5应用执行环境情景及其依赖的云计算与虚拟化技术。在所讨论的应用执行环境情景中,现有应用软件大都可以无缝迁移到新的应用执行环境而无需重新开发。

情景一:应用的单机执行环境。应用软件代码及执行应用的操作系统与CPU/Memory都在终端上,是离线应用或单机应用执行环境。情景一中根据应用终端是否支持终端虚拟化技术(Client virtualization)分为实机执行环境与虚拟机执行环境。引入终端上的hypervisor,使用客户机虚拟化技术可以独立定义电信运营商应用执行环境,实现应用执行环境与终端硬件系统的解耦合,有利于区分终端硬件故障、操作系统故障、应用软件故障。从而降低运营商维护工作量。

情景二:实际上是可采用应用虚拟化(Application virtualization/Application streaming)技术实现。在此情景下,应用软件代码可以通过网络从应用软件分发平台分发到终端上,一般每个应用软件在终端上都有自身独立的应用执行环境,这样无需在终端及操作系统上预装安装应用软件,各应用软件在其执行环境中执行,并与其他应用分时共享终端上CPU/Memory计算资源。所使用的计算资源可以是终端实机资源也可以是终端虚拟化后的虚拟机资源。通过应用应用虚拟化技术可以实现应用软件与操作系统的紧耦合,同时实现应用执行环境之间的隔离。进一步简化电信运营商的维护工作量,并能实现应用故障的快速定位。

情景三:可以看成无盘系统的应用或OS streaming执行方式,也可以看成是virtual appliance方式的应用执行环境。在此情景下,终端上无操作系统业务应用软件,操作系统及应用软件通过网络获得。但应用的执行在终端本机或虚拟机上执行。

情景四:应用代码及应用执行的操作系统与 CPU/memory等计算资源全部在网络侧,终端上只执行指令的输入与应用结果的呈现。这就是所谓的VDI(Virtual Desktop Infrastructure)技术。为实现此类应用执行环境涉及的关键技术有服务器虚拟化技术、OS streaming技术、应用虚拟化技术、远程桌面技术(如 ICA/HDX、RDP、PCoIP等)等。采用 VDI技术实现时, 远端的执行环境可以是刀片或单体计算机也可以是虚拟机。通过规划分配相同的虚拟应用执行环境,并与每个终端相对应, 电信运营商可以构建独立于终端环境的应用执行环境。这是云计算技术帮助电信运营商摆脱“管道化”宿命、摆脱终端瓶颈、实现计算资源按需提供的最关键的技术。也是电信运营商构建统一应用执行环境的关键技术。基于服务器系统虚拟化技术的VDI技术与终端系统虚拟化技术相结合, 可以实现运营商的Online/Offline的应用执行环境。此情景的另一实现方式是采用terminal service方式实现。

情景五:终端用户将终端上的应用执行代码上传到网络上的应用执行环境执行处理, 并将执行结果返回到终端上。此情景涉及的技术与情景四相同,其关键技术有服务器虚拟化技术、OS streaming技术、应用虚拟化技术、远程桌面技术等。基于服务器系统虚拟化技术与终端系统虚拟化技术相结合,可以实现应用的在终端Online时在网络上执行,Offline时应用回到终端的应用执行环境执行。

通过上述分析可知,情景四与五可以实现用户计算能力的扩展不依赖终端的实现方式。通过系统虚拟化技术可以实现终端与服务硬件系统与操作系统的紧耦合的关联,通过应用虚拟化与应用Streaming技术可以实现操作系统与应用软件之间的紧耦合关系。我们建议,未来电信运营商的CAEE实现部署应以情景三、四、五三种方式为主体开展。