第7章移动通信与计算机网络通信的融合方案课件.ppt

1、清华大学出版社清华大学出版社第第7 7章章 移动通信与计算机网移动通信与计算机网络通信的融合络通信的融合清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.1 计算机网络通信介绍计算机网络通信介绍 7.1.1概述概述 l 所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路与设备互连成门的外部设备用通信线路与设备互连成个大规模、功能强个大规模、功能强的网络系统，的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件和数据信息等资源。这种通过通信子网以计算机互联形式进行的通信方式称为计算机网络通信，它是现代

2、通信技术和计算机技术的综合体。l 构成通信的计算机网络有多种分类方式多种分类方式，按网络规模大小可分为个域网（PAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）；按网络拓扑结构可分为网状网、格式网、星型网、树型网、环型网和总线网；按传输介质可分为有线网、光纤网和无线网；按通信方式可分为点对点传输网络和广播式传输网络。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合l 计算机通信网络经历了4个发展阶段，即联机系统的数据通信、面向终端的计算机通信网、多机互联系统、标准化算机通信网络（互联网）。通信业务也从资源共源、数据传输等简单业务阶段发展到多媒体通信阶段，传输带宽

3、和传输速率得到了极大的提高。l 国际标准化组织（ISO）为实现开放式系统，提出了开放系统互联（OSI）模型。OSI模型从下至上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，共7层。计算机通信网络通常采用比OSI模型简单的TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）模型，共分为4层。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.1.2 Internet的形成与发展的形成与发展 上世纪70年代末至80年代初，计算机网络蓬勃发展，各种各样的计算机网络应运而生，如MILNET、USENET、BITNET、CSNET等，在网络的规模和数量上都得到了很大的发展。一

4、系列网络的建设，产生了不同网络之间互联的需求，并最终导致了TCP/IP协议的诞生协议的诞生（1980年研制成功），解决了终端使用不同操作系统、网络使用不同传输介质的计算机网络之间的互联问题计算机网络之间的互联问题。1986年美国国家科学基金委员会（NSF）资助建成了基于TCP/IP技术的主干网NSFNET，连接了ARPANET和其他网络，形成了Internet网。此后在90年代，随着WEB技术和相应浏览器的出现技术和相应浏览器的出现，互联网得到了进一步的发展和应用，更多的网络连接到了Internet网上。到1995年，Internet正式开始商用。Internet自商用起，其规模每年约翻一番，

5、至2014年11月，世界范围内Internet用户数突破30亿，中国的Internet用户数超过了6.7亿。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.1.3 TCP/IP参考模型参考模型 1TCP/IP参考模型的协议结构 SMTPDNSNSPFTPTELNETUDPTCPICMPARPRARPEthernetARPANETPDN其他应用层传输层IP网络层主机至网络IPHTTP图图7-1 TCP/IP参考模型参考模型 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合 主机至网络有以下几个协议：Ethernet、ARPANET、PDN和ATM等，它们

6、是实现TCP/IP的基础，是通信网络与TCP/IP之间的接口。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合 IP网络层的主要功能是负责将数据报送到目的主机，它包含4个协议。l IP是互联网协议是互联网协议，它在主机间提供数据报服务。l ICMP是是Internet控制报文协议控制报文协议，它主要用于路由器或主机向其他路由器或主机发送出错报文和控制信息。l ARP是地址解析协议是地址解析协议，每一个网络接口卡有一个惟一的硬件地址，每个主机中有一个ARP表用于映射主机的IP 地址和网络接口卡的硬件地址。l RARP是逆向地址解析协议是逆向地址解析协议，ARP基于一个给定的IP

7、地址寻找硬件地址，RARP则逆向工作，它根据硬件地址寻找IP地址。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合 传输层的主要功能是负责应用进程之间的端至端通信，它包含2个协议。l TCP协议是传输控制协议协议是传输控制协议，它是面向连接的运输层协议，用于动态适配互联网络的变化特性，在不可靠的网络上提供一条可靠的可靠的端到端的传输通道。l UDP是用户数据报协议是用户数据报协议，它提供无连接的运输层服务，是一种不可靠不可靠传送。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合 应用层TCP/IP协议结构中的最高层，它规定了人通过应用程序怎样使用互联网，包括

8、多个协议。l SMTP是简单邮件协议是简单邮件协议，它用于客户机与服务器传输电子邮件。l DNS是域名服务系统是域名服务系统，用于处理主机名与IP地址之间的映射。l NSP是名字服务协议是名字服务协议。l FTP是文件传输协议是文件传输协议，用来在计算机之间传送文件。l TELNET是远程终端访问协议是远程终端访问协议，它用于本地计算机登录到远程系统，以便实现资源的共享。l HTTP是超文本传输协议是超文本传输协议，它用于传输WWW（万维网）方式数据。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合2IP协议协议 IP协议是IP网络层的重要协议，它将要传送的报文拆成包，每一个

9、数据包独立地传向目标，然后在目的地按发送顺序重新组合。一个一个IP数据报由数据报由一个报头和一个正文部分组成，报头包括源目标一个报头和一个正文部分组成，报头包括源目标IP地址、目的地址、目的IP地址、报头长度、服务类型、报地址、报头长度、服务类型、报头校验等数据头校验等数据。IP协议不保证服务的可靠性，在主机资源不足的情况下，它可能丢弃某些数据报，同时IP协议也不检查被数据链路层丢失或遗失的报文。数据报在传输过程中可能需经过不同的网络，IP协议提供了寻找路由的功能。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合1）IP地址及其表示方法地址及其表示方法 A类类B类类C类类D

10、类类E类类32bit0Net-idHost-id1 0Net-idHost-id1 1 0Net-idHost-id1 1 1 0组播地址组播地址1 1 1 1 0保留为今后使用保留为今后使用Net-id：网络号；：网络号； Host-id：主机号：主机号图图7-2 IP地址的地址的5种类型（种类型（IPV4）清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合常将32bit地址中每地址中每8bit用其等效十进制数字表示，用其等效十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点，这就是点分十进制记法。例如，有下面的IP地址： 10000000 00001000 00001011 00

11、001011 这是一个这是一个B类类IP地址地址。如用十进制表示，则为128，8，11，11。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合2）IP地址与物理地址地址与物理地址 首部首部应用层数据应用层数据首部首部首部首部尾部尾部TCP报文报文IP数据报数据报MAC帧帧网络层及以上网络层及以上使用使用IP地址地址链路层及以下链路层及以下使用硬件地址使用硬件地址IP地址地址硬件地址硬件地址图图7-3 IP地址与物理地址的区别地址与物理地址的区别清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合3）子网的划分）子网的划分 本地分配本地分配B类地址类地址子网号子

12、网号主机号主机号增加了子网号字段增加了子网号字段子网掩码子网掩码图图7-4 子网掩码的意义子网掩码的意义清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合4）地址转换）地址转换存在两类地址转换，一类是IP地址与硬件地址之间的转换（IP地址不能用来直接通信），由ARP和RARP完成；另一类是主机名字与IP地址之间的转换，由DNS完成。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合5）IPv6技术技术 IPv4技术取得了巨大成功，但随着Internet的发展，它出现了地址枯竭、网络号码匮乏和路由表急剧地址枯竭、网络号码匮乏和路由表急剧膨胀膨胀3大问题大问题，与

13、此同时，它也不适于传输语音和视频等实时性业务（分组转发速率慢，时延大）。为了解决上述问题，IETF（Internet工程任务组）提出了IPv6（IP协议第6版）这样一个下一代互联网协议。它的主要变化是，IPv6使用了使用了128bit的的地址空间地址空间，并使用了全新的数据报格式，简化了协议，加快了分组的转发，允许对网络资源的预分配和允许协议继续演变，并增加了新的功能。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合由于以前的互联网络都是基于IPv4技术的，不可能在短时间内全部支持IPv6技术，需要实行平滑演进方法，即IPv4IPv4和和IPv6共存共存IPv6。IPv4和I

14、Pv6共存需要相当长的时间，在这段时间内，IPv4和和IPv6的互通采用双协议的互通采用双协议栈技术或隧道技术来解决。栈技术或隧道技术来解决。双协议栈技术的方式为：一台主机同时支持IPv6和IPv4两种协议，该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持IPv6协议的主机通信。隧道技术的方式为：路由器将IPv6的数据分组封装入IPv4，IPv4分组的源地址和目的地址分别是隧道（指IPv4骨干网）入口和出口的IPv4 地址。在隧道的出口处，再将IPv6分组取出转发给目的站点。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合3TCP协议协议 TCP协议是提供主机间高可靠性的端

15、到端的包交换传输协议。TCP提供面向连接的可靠传输，为确保这一点，采用了检错、纠错、滑动窗口、流采用了检错、纠错、滑动窗口、流量控制、拥塞控制、慢启动和快速重发量控制、拥塞控制、慢启动和快速重发等措施。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合4UDP协议协议 传输层的另外一个协议UDP提供了一种发送封装的原始IP数据报的机制。每个UDP报文中除了包含有要发送的数据外，还包含数据的源端口号和目的地端口号，从而使报文可以被正确地送到目的地，接收者收到数据后返回一个应答。使用UDP传送数据时不需要先建立连接。UDP不对不对报文排序，也不进行流量控制，是不可靠服务报文排序，也

16、不进行流量控制，是不可靠服务。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.2移动通信与计算机网络通信融合方式移动通信与计算机网络通信融合方式 7.2.1概述概述 l 通信是实体之间的交互，计算是对于实体的某种方式的处理。交互和处理都含有实体的生成、变换、传送、存储、呈现、消解等过程的全部或部分。所以，通信和计算的内在联系和共同基础是自然通信和计算的内在联系和共同基础是自然的、广泛的。的、广泛的。但是，通信和计算机一直被分成两个独立的学科，也被认为是两个独立的工业，各自走过了自己的发展道路。l 计算机技术及工业的形成晚于通信，但很快发展为一种通用的技术，形成强大的工业

17、群体。但就计算的本质来说，计算资源的共享，计计算实体之间的交互作用，都离不开通信的参与，而移动计算的发算实体之间的交互作用，都离不开通信的参与，而移动计算的发展将更多地依靠移动通信来支持展将更多地依靠移动通信来支持。l 同样，现代通信技术的发展也离不开计算机技术现代通信技术的发展也离不开计算机技术，电信网中的程控交换、管理、计费等都是采用计算机技术来完成；移动通信系统核心网的运行有赖于计算机技术的支持，其很多网元其实就是特定功能的计算机。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合电话电话InternetWLANWiFiWiMAX模拟移动模拟移动电话电话1G数字移动数字

18、移动电话电话2G宽带移动宽带移动通信通信3G数据移动数据移动通信通信2.5G3G、4G、WiMAX终端：终端：手机手机手机手机手机手机+PC手机手机+PC固定窄带固定窄带固定无线固定无线移动宽带移动宽带窄带小范围窄带小范围PC中宽带中范围中宽带中范围PC大范围大范围终端终端PC+手机手机终端：终端：融合融合智能终端智能终端第第1阶段阶段第第2阶段阶段第第3阶段阶段图图7-5 移动通信与计算机网络通信的融合示意图移动通信与计算机网络通信的融合示意图清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.2.2技术融合技术融合移动通信和计算机网络通信都是处理信息的学科，信号样式也相同

19、（计算机网络通信从一开始就是处理数字信号，移动通信也早已进入到数字通信阶段），因此，两者具有两者具有许多相同的学科理论，实践中也用到大量相同的技术。许多相同的学科理论，实践中也用到大量相同的技术。比如信息度量方法是两者共同的理论基础；共性技术有：信息编码技术、纠错技术、中间件技术、开放系统模型技术、Agent（代理）技术、路由技术、信息安全技术等。在两者融合阶段，原先一些不能共用的技术开始共用，或原先一些不能共用的技术开始共用，或者经过改进之后共用。者经过改进之后共用。比如IP的网络架构在移动通信中逐步得到使用，但移动通信中的IP技术是需要改进的，因为要考虑终端移动性和子网移动性。目前，移动I

20、Pv4（MIPv4）技术在3G和移动WiMAX中得到了广泛应用，同固定互联网的发展趋势一样，移动互联通信中的移动IPv4也要向移动IPv6（MIPv6）过渡，以提供更多的IP地址空间。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合从无线接入技术看，从3G到4G，不再沿用以扩频为主要技术手段的CDMA技术，因为它不能在给定带宽基础上再大规模地提高信息传输速率，所以在所以在4G中，采用了中，采用了OFDM、智能天线及、智能天线及MIMO等技术。而这正是等技术。而这正是WiMAX采用的技术，采用的技术，可见移动通信和计算机网络通信在技术发展上是“志同道合”。由于二者在覆盖热点，提

21、供服务内容上的互补性，使人们认识到，二者在未来融合到一个二者在未来融合到一个统一的下一代网络（统一的下一代网络（NGN）的核心网中是必然的）的核心网中是必然的和可能的。和可能的。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.2.3业务融合业务融合 1业务融合的必要性 2业务融合的可行性 3实现的融合业务 l 不同制式的终端接入相应的网络，实现接听、拨打电话，收发短信功能。l 无缝切换：Wi-Fi或WiMAX双模手机可以实现无缝切换，即用户原来登录到WLAN（或WMAN）区域进行通话，如果用户进行移动通话并在通话过程中离开WLAN（或WMAN）区域，用户可以不掉线切换到移

22、动通信网上继续通话。l 数据业务融合：用户可以自主选择2.5G、3G、4G或者WLAN（或WMAN）上网，支持在两个网之间平滑切换，缓解用户在无线上网热点地区2.5G、3G、4G的上网压力。l 增值业务融合：通过NCG系统，移动网络与互联网已经互通，可以把互联网上一些比较热门的应用延伸到手机上，大大增强传统电信运营商的竞争力。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.2.4网络融合网络融合 1下一代网络下一代网络 NGN是真正实现是真正实现3网融合的载体，自然是移网融合的载体，自然是移动通信网和计算机通信网的最终融合体动通信网和计算机通信网的最终融合体。NGN的核心

23、思想是采用IP协议及相关技术，电信网的商业模式、运行模式，电信业务的设计理念，即集传统电信网（包括移动网）和Internet之长，产生新一代网络技术。NGN是大量采用创新技术，支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。NGN目前还没有统一的标准，还处于探索阶段，但它是我们努力的方向。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合2现阶段网络融合现阶段网络融合 融合网关融合网关移动通信网移动通信网互联网互联网软交换系统软交换系统固定网固定网HLRMSCSMSC手机手机WLAN/WMAN接入点接入点WiFi/WiMAX手机手机SIP电话电话普通普通电话机电话机图图7-6 移动通信

24、网和互联网业务融合组网方案移动通信网和互联网业务融合组网方案清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合融合网关和软交换系统协作来接收呼叫控制信息（例如，呼叫建立和呼叫解除），并向公用和专有网络发送高级的应用控制信息（例如，800号呼叫路由、呼叫转接等）。融合网关是一座桥梁融合网关是一座桥梁，它使现有的手机用户和正在出现的宽带（因特网）网络之间的移动VoIP 漫游和高级功能成为可能。随着网络和标准不断进步，融合网关将成为标准的融合网关将成为标准的IMS（IP多媒体子系统）多媒体子系统） 应用服务器应用服务器，为服务供应商带来巨大的便利。融合网关在宽带网络中作为 SIP 注

25、册器/代理，在移动网络中作为S-MSC（服务移动交换中心）/ VLR。融合网关实现了两个网络之间的跨网络融合功能融合网关实现了两个网络之间的跨网络融合功能：注册、呼叫处理和切换。这些功能都是在两个网络互“不知情”的情况下实现的，而且不需要采取任何行动来弥补在不同网络上采用不同路径的服务。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合融合方案使用的是移动和宽带网络上的开放标准融合方案使用的是移动和宽带网络上的开放标准。宽带网络使用SIP协议作为最终用户服务的选择协议。移动网络定义了很好的电路交换协议，并且正在向SIP 演进，以符合下一代的IMS和MMD。该方案通过使用SIP和

26、现有移动网络的标准，很好地实现了网络的融合。本方案的本方案的NCG系统功能上等同于现有的系统功能上等同于现有的S-MSC。融合网关在移动网络上注册宽带用户，对这些用户的手机号码来说作为S-MSC。它接收来自注册在宽带网中的设备的呼出呼叫，完成运营商网络中S-MSC所执行的功能（包括呼叫禁止、呼叫路由、特殊呼叫处理和补充服务配置操作）。它使用ISDN用户部分（ISUP）信令和跨机器中继（IMT），将移动网络的其他部分和公共交换电话网络连接起来。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合系统支持移动网络中的系统支持移动网络中的SMS处理和消息等待指示处理和消息等待指示（MW

27、I）通知。）通知。融合网关将SS7的SMS和/或MWI消息翻译成SIP并将它们转发到宽带网中的设备上。系统还支持宽带网中的设备发送SMS消息，此时融合网关将通过SIP接收到的SMS消息翻译成适当的消息发送到短消息服务中心（SMSC）。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.3 WAP技术技术 WAP是“无线应用协议”的简称。它是一个开放的、全球性的标准。由多家厂商共同组成的WAP论坛制定了WAP协议（它已有1.0和2.0版本，其3.0可能由OMA来制定），用来标准化无线通信设备（例如蜂窝电话、PDA等）及有关的网络设备（如网关等），使用户使用轻便的移动终端就可获

28、得互联网上的各种信息服务和应用，包括收发电子邮件、访问WWW页面等。移动网络和Internet以及局域网以WAP为桥梁紧密联系在一起，向用户提供一种与承载网络无关的、不受地域限制的移动增值业务。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.3.1 WAP的网络结构的网络结构 图图7-7 WAP系统的网络结构系统的网络结构清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合若Web服务器上存放的内容是由WAP定义的定义的WML（无线（无线标记语言）或标记语言）或WMLScript（WML脚本语言）脚本语言）来描述的，由于WML和WMLScript是专门针对移

29、动终端的特点来定义的，所以WAP网关可将其直接编码为二进制格式后发送客户端；若Web服务器提供的内容为WWW格式的，即是格式的，即是用用HTML或或JavaScript编写的，编写的，则在WAP网关编码之前，必须先将文档通过一个HTML过滤器，将WWW格式的消息转化为WAP格式。由于HTML网页的复杂性，因此HTML过滤器的转换功能是有限的，并且效率不高，因为这一点，大量以WML或WMLScript描述内容的网站出现了，以提高移动终端浏览互联网信息的服务质量。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.3.2 WAP协议栈协议栈 无线应用环境（无线应用环境（WAE）无

30、线会话协议（无线会话协议（WSP）无线事务协议（无线事务协议（WTP）无线传输安全协议（无线传输安全协议（WTLS）无线数据报协议（无线数据报协议（WDP）GSM/GPRSBluetoothIS-95 CDMA 3GPASiDEN承载层承载层其他服务应用其他服务应用图图7-8 WAP协议结构协议结构清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.3.3 WAP的应用的应用 WAP的应用模式采用客户机/服务器模式，和WWW的应用模式结构极为相似。在WAP应用模型中，WWW应用模型中的标准命名模型、内容类型、标准内容格式和标准通信协议等几项机制均有所保留。清华大学出版社清华大

31、学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.4 IMS技术技术 随着IP技术的发展，移动网络和固定网络都有向全IP网络发展的趋势，最终形成具备可互操作的融合网络结构。其中，3G中的3大标准的核心网在向全IP网络迈进的过程中，ITU就在考虑它们的融合方式，即将即将3GPP提出的提出的IMS和和3GPP2提出的提出的MMD两大核心网络结构率先融合两大核心网络结构率先融合，形成统一的3G系统全IP核心网，最后形成通用平台，支持固定和移动的多种接入方式，实现固定网和移动网的融合。IMS和MMD两种网络结构是极其相似的，MMD可划分为PDS（分组数据子系统）和IMS两部分，但3GPP2的IMS和3

32、GPP的IMS略有不同，比如，3GPP2的的IMS支持支持IPv4和和IPv6（初始关注（初始关注IPv4），而），而3GPP的的IMS只支持只支持IPv6，因此在这里重点介绍因此在这里重点介绍3GPP的的IMS网络。网络。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.4.1概述概述IMS以IP核心网标准为基础，最大限度地重用Internet技术和协议。 IMS以移动分组网等IP网络为承载，为IP多媒体业务提供了一套完整的解决方案， 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.4.2 IMS的网络架构的网络架构 图图7-9 IMS网络结构示意图

33、网络结构示意图清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.4.3 IMS的关键技术的关键技术 1端到端QoS2IP连接 3通信安全4计费功能5漫游清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.4.4 IMS的业务应用的业务应用 图图7-11 3GPP IMS业务提供的功能架构业务提供的功能架构清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合图图7-12 IMS业务提供的分层结构示意图业务提供的分层结构示意图清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合2IMS提供的典型业务提供的典型业务IMS业务提供方便。

34、其提供3类标准的业务开放接口：CAP（CAMEL应用部分）/INAP（智能网应用协议）、OSA/Parlay以及SIP接口。利用CAP/INAP接口可继承已有智能网提供的业务，利用OSA/ Parlay可方便第3方业务开发，SIP接口可用于和应用服务器相互通信以提供多媒体增值业务。应用IMS体系结构可以建立一套统一的业务平台，利用这些标准接口可方便、快速提供新业务。如IP电话业务、P&M业务（及时通知与消息业务）、串行振铃和并行振铃业务、会话转移业务、多方视频会议和白板/应用共享业务等。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.5移动应用技术移动应用技术7.5.1应

35、用开发模式应用开发模式 从总体上讲，现有的移动互联网终端应用开发方式主要有原生模式、Web模式和混合模式3种类型。这3种不同的开发模式，各自具有自身的优缺点，因而也各自有着不同的应用场景。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合1原生应用开发模式原生应用开发模式 原生应用开发模式也称Native开发模式，开发者需要根据开发者需要根据不同的操作系统构建开发环境、学习不同的开发语言及适不同的操作系统构建开发环境、学习不同的开发语言及适应不同的开发工具。应不同的开发工具。Native应用开发模式其最大的优势是最大的优势是，基于操作系统提供的原生应用程序接口（API），开发

36、人员可以开发出稳定、高性能、高质量的移动应用；缺点是缺点是，需要具备多种不同开发语言和开发工具的开发能力，开发、更新、维护的周期长，所以对于专业性要求比较高的移动应用，大都由具有较高技术水平的团队作为保障，团队内部不同操作系统版本的应用开发人员之间的工作需要密切合作，确保版本质量及不同版本被消费者使用时具有一致性的用户体验，团队间的沟通协调成本也较高。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合图图7-13 移动互联网终端原生应用开发模式示意图移动互联网终端原生应用开发模式示意图清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合2Web应用开发模式应用开发

37、模式 超文本链接标记语言（HTML5）技术的兴起给Web APP注入了新的生机。由于浏览器作为移动终端的基本组件以及浏览器对Web技术的良好支持能力，熟悉Web开发技术的人才资源丰富，使得Web APP具有开发难度小、成本低、周期短、使用方便、维护简单等特点，非常适合企业移动信息化的需求。特别是上一轮的企业信息化在PC端大多选择了浏览器/服务器（B/S）架构，这样就能和Web APP通过手机浏览器访问的方式无缝过渡，重用企业现有资产。对于性能指标和触摸事件响应不苛刻的移动应用，Web APP完全可以采用Web技术实现，但是对于功能复杂，时性能要求高的应用，Web APP还无法达到Native

38、APP的用户体验。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合3跨平台跨平台Hybrid应用开发模式应用开发模式 Hybrid APP是一种结合是一种结合Native开发和开发和Web开发模开发模式的混合模式，式的混合模式，通常基于跨平台移动应用框架进行开发，比较知名的第三方跨平台移动应用框架有PhoneGap、Appcan和Titanium。这些引擎框架一般使用HTML5和Javascript作为编程语言，调用框架封装的底层功能如照相机、传感器、通讯录、二维码等。HTML5和Java Script只是作为一种解析语言，真正调用的都是类似Native APP的经过封装的

39、底层操作系统（OS）或设备的能力，这是Hybrid APP和Web APP的最大区别。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合企业移动应用采用企业移动应用采用Hybrid APP技术开发，技术开发，一方面开发简单，另外一方面可以形成一种开发的标准。企业封装大量的原生插件，如支付功能插件，供Java Script调用，并且可以在今后的项目中尽可能地复用，从而大幅降低开发时间和成本。Hybrid APP的标准化给企业移动应用开发、维护、更新都带来了极高的便捷性，如工商银行、百度搜索、街旁、东方航空等企业移动应用都采用该方式开发。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信

40、与计算机网络通信的融合7.5.2应用开发工具应用开发工具 支持智能手机的操作系统有很多，主流的有Google公司的 Android和苹果公司的iOS等。其中，iOS相对来说性能稳定，但由于其开发方式的密闭性，使用受限；Android是基于Linux内核的操作系统，其显著特性是开放性和服务免费其显著特性是开放性和服务免费，它是一个对第三方软件完全开放的平台，开发者在为其开发应用程序时拥有更大的自由度，因而广受因而广受欢迎并迅速占领了市场。欢迎并迅速占领了市场。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合图图7-14 Android平台的官方架构平台的官方架构清华大学出版社

41、清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合搭建Android应用程序开发平台的通常方法是：在PC机的Windows环境下，首先安装JDK（Java Development Kit）确保JRE（Java Runtime Environment）的支持；随后安装Eclipse提供一个Java的集成开发环境；再安装Android专属的软件开发工具包Android SDK（Software Development kit）；最后安装一个Android为Eclipse定制的插件ADT（Android Development Tools），这样Eclipse就可以和Android SDK建立连接

42、。Android采用软件堆层的架构，其中运行层包括了C/C+库，应用程序可以通过JNI（Java Native Interface）来调用它，因为这一点，PC平台上开发的C/C+程序适合于移植到Android系统中。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7.5.3应用开发关键技术应用开发关键技术 1网络访问加速技术网络访问加速技术l 如何确保用户在各种复杂网络环境下使用移动应用获得良好的体如何确保用户在各种复杂网络环境下使用移动应用获得良好的体验，是移动应用开发中的关键问题之一。验，是移动应用开发中的关键问题之一。总体指导原则为：应用动态感知用户的网络状况，调整应用

43、处理逻辑和应用内容展现机制。例如：在没有网络的情况下，应用需要从缓存中获取数据展现给用户；在2G、3G网络的情况下，数据均通过压缩传输，图片通过设置确定是否加载，大图默认不加载；在WiFi网络的情况下，默认加载完整数据和图片，并对数据进行预读和缓存。l 用户在使用移动应用过程中，会出现网络切换、网络中断、网速异常下降的情况。应用需要根据网络异常进行严格处理，应用需要根据网络异常进行严格处理，如网络请求采用异步线程处理，不影响用户的主流程操作和响应；在代码编写中对网络请求代码做多重异常保护措施，增强代码的健壮性，防止应用因为网络不稳定导致闪退等问题。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信

44、与计算机网络通信的融合2能耗控制技术能耗控制技术 受限于电池的供电能力，移动应用的耗电控制是开发过程中要重点考虑的因素之一。应用耗电控制的技术涉及到应用开发方法和应用网络访问等多个方面。在应用开发中，需要掌握各种省电的手段。例如使用JPEG格式图片、减少不必要的JS库加载、减少内存占用降低应用耗电量，另外在Android应用开发过程中尽量多采用GridView组件，该组件在一个应用页面切换到另外一个页面时候GridView可以智能地以整页生成的方式刷新界面，这不仅能加快刷新速度，同时也降低了CPU和内存的使用率，这样可以大大节约应用耗电量。网络频繁访问和大数据交互也是应用耗电的一大重要原因，应

45、用设计过程中，需要考虑应用网络访问的频度并减少不必要的数据交互。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合3安全技术安全技术 移动应用的安全包括数据安全和运行安全移动应用的安全包括数据安全和运行安全，其中数据安全保护目的是防止静态和传输中的数据泄露，涉及到数据的安全存储、清除及数据通信的加密两个方面。在开发过程中，应用需要明确规定机密数据范围以及可存放于移动设备的数据的范围，机密数据必须存储于固定加密空间中。此外，应用还可能需要支持远程删除丢失或遭窃设备中的数据。对重要业务系统的访问需要通过加密通道，访问地址支持黑白名单控制等方式进行数据的访问控制。在应用开发过程中还

46、需要注意，应用内针对用户输入密码的文本框，应提供软键盘输入方式，禁止第三方输入法输入，避免通过拦截用户输入获取用户密码避免通过拦截用户输入获取用户密码，有效增加应用的安全机制。应用运行安全是要实现应用运行态下的应用隔离，让第三方的钩子程序无法获知应用入口不能够加载关联外部应用。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合4开发框架选择技术开发框架选择技术常用的Java Script开发框架种类非常繁多。jQuery Mobile是jQuery公司发布的针对手机和平板设备，经过触控优化的Web框架，在不同移动设备平台上可提供统一的用户界面。jQuery Mobile框架基于

47、渐进增强技术，并利用HTML5和CSS3特性。Sencha Touch是一款HTML5移动应用框架，通过它创建的Web应用，在外观上感觉与iOS和Android本地应用十分相像。它利用HTML5发布音频/视频并进行本地存储，利用CCS3提供圆角、背景渐变、阴影等广泛使用的样式。Android Annotations是一个开源的Native应用开发框架，该框架提供的Android依赖注入（Dependency Iniection）方法，可以使得开发Android应用和J2EE项目一样方便，加速Android应用的开发。根据应用需要的关键需求，权衡根据应用需要的关键需求，权衡选择应用的开发框架，是

48、基本原则。选择应用的开发框架，是基本原则。清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合5能力接口封装技术能力接口封装技术 在跨平台技术开发应用过程中，为了实现能力统一调用及为了实现能力统一调用及接口复用，通常需要将系统底层的能力封装成统一的接口，接口复用，通常需要将系统底层的能力封装成统一的接口，如JS形式的接口，从而使HTML5/JS编写的代码能通过浏览器核心模块WebView组件实现底层能力的调用，如摄像头、定位、通讯录等能力。由于存在多种不同的终端操作系统，如Android、iOS、Windows Phone等，如何实现同一个接口功能在不同操作系统上的封装，是Hyb

49、rid类应用开发的关键技术之一。能力接口的封装具有重要的价值和应用前景，可以广泛应用于移动终端，例如网络电视（IPTV）机顶盒等终端类产品 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合6远程服务的调用技术远程服务的调用技术 远程服务调用是移动应用与后台服务之间数据交换的实现方式，移动应用通常使用基于超文本传输协议（HTTP）的Web Service协议来实现终端和服务器之间的数据交换一。Web Service通常基于简单对象访问协议（SOAP）的标准方式和基于表述性状态转移（REST）两种方式。前者由于数据传输量较大，应用场景受限；后者能基于可扩展标记语言（XML）和JS

50、ON等的多种方式。特别地，JSON是一种轻量级的数据交换格式，以容易阅读、解析速度更快、占用字节更少等优点在移动应用领域比原有的XML数据格式更受欢迎。由于采用字符串式的内容编解码，JSON串的处理性能更高，更有利于提供移动应用的性能及用户体验。目前业界有多种JSON的开源实现，选择高性能的JSON编解码器也是提升移动应用远程服务调用性能的关键技术。 清华大学出版社清华大学出版社第7章 移动通信与计算机网络通信的融合7Web展现技术展现技术 该技术主要用于Web、Hybrid模式中的用户交互界面的开用户交互界面的开发，发，利用HTML5、Java Script、CCS3实现界面展现、业务逻辑、