移动互联网六大技术的构成与分类

本文作者：郎为民、杨德鹏、李虎生 单位：解放军国防信息学院、美国田纳西大学电子工程与计算机科学系

0引言

作为空前广阔的融合发展领域，移动互联网涉及到的关联技术和产业非常之多。纵览移动互联网的发展历史和演进趋势，其关键技术主要包括终端先进制造技术、终端硬件平台技术、终端软件平台技术、网络服务平台技术、应用服务平台技术和网络安全控制技术，如图1所示。一个篱笆三个桩，一个好汉三个帮。没有这些把兄弟的鼎力协助，移动互联网是很难兴风作浪的。

1终端先进制造技术

终端先进制造技术是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等于一身所形成的技术、设备和系统的总称，主要包括设备成组、敏捷制造、并行工程、快速成型、虚拟制造和智能制造等技术。设备成组技术是指揭示和利用设备间的相似性，按照一定的准则分类成组，同类设备采用同一方法进行处理，以便提高效益的技术。敏捷制造技术是指制造商实现敏捷生产经营的一种制造哲理和生产模式。并行工程技术是对产品及相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化技术。快速成型技术是集CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术。虚拟制造技术是指以计算机支持的建模、仿真技术为前提，对设计、加工、制造、装配等全过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时并行模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，预测出产品性能、产品制造技术、产品可制造性与可装配性，从而更经济有效地灵活组织生产，使工厂和车间的设计布局更加高效合理，以达到产品开发周期和成本最小化、产品设计质量最优化、生产效率最高化的技术。智能制造技术是制造技术、自动化技术、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相交织而形成的一项综合性技术。

2终端硬件平台技术

终端硬件平台技术是由许多不同功能模块化的部件组合而成，并在软件配合下完成输入、处理、存储和输出等操作的技术与设备的统称，主要包括处理器芯片技术和人机交互技术等。处理器芯片是移动互联网终端的运算核心和控制核心，功能手机芯片是由基带芯片、射频芯片、电源管理芯片和存储芯片构成的。其中，基带芯片负责信息的处理；射频芯片负责信息的接收和发送；电源管理芯片负责供电和节电，通常与基带同设；存储芯片负责数据的存储和访问。智能手机引入了大量应用，从而催生应用处理器（AP）芯片，以支持操作系统、应用软件以及音频、视频、图像等功能的实现，与基带芯片一起构成智能手机的CPU（中央处理器）。

人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备，以有效方式实现人与计算机对话的技术，主要包括现代显示技术、多点触控技术、语音识别技术、体感交互技术和虚拟现实技术。现代显示技术是指利用电子科技提供变换灵活的视觉信息的新型技术，包括STN（超扭曲向列型）显示技术、TFT（薄膜场效应晶体管）显示技术、TFD（薄膜二极管半透式）显示技术、UFB（超精高亮）显示技术、OLED（有机发光二极管）、IPS（平面转换）显示技术、视网膜显示技术、裸眼3D（三维）显示技术、电子纸和电子墨水等。多点触控技术是指采用人机交互与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如鼠标、键盘等）的情况下进行计算机的人机交互操作，三星、苹果、微软等公司推出的移动互联网终端大多采用了此项技术。语音识别技术是指让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应文本或命令的新型技术，Siri就是语音识别技术的典型代表。它通过人工智能和云计算技术实现高智能化的人机交互，支持用户通过语音实现与移动终端进行互动，成为继键盘输入、触屏输入的第三代革命性技术。体感交互技术通过连接到游戏主机上的机器，使用传感器来接收玩家的动作或语音信息，从而完成游戏场景的转换，它突破了传统意义上的游戏模式，让玩家可以丢掉手中的游戏控制手柄而自由发挥。虚拟现实技术是指利用移动互联网模拟产生一个三维空间的虚拟世界，为使用者提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时地、没有限制地观察三维空间内的事物。

3终端软件平台技术

终端软件平台技术是指通过用户与硬件之间的接口界面与移动互联网终端进行交流的技术统称。目前，主流的移动终端软件平台技术包括三个层次：操作系统、中间件和应用程序（应用商店），如图2所示。操作系统是管理移动互联网终端硬件与软件资源、并为用户提供操作界面的系统软件集合，也是移动互联网的内核与基石，它通常由驱动程序、内核、接口库和构成。驱动程序是最底层的、直接控制和监视各类硬件的部分，其职责是隐藏硬件的具体细节，并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。内核是操作系统最关键的部分，通常运行于最高特权级，负责提供基础性、结构性功能。接口库是一系列特殊的程序库，负责把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的API（应用编程接口），是最靠近应用程序的部分。是指操作系统中用于提供特定高级服务的部件。中间件是一种独立的系统软件或服务程序，能够实现不同技术之间的资源共享。中间件位于移动互联网的操作系统之上，用于管理计算机资源和进行网络通信，是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。中间件包括远程过程调用、对象请求和系统信息处理等模块。远程过程调用是指移动互联网向服务器发送关于运行某程序的请求时所需的标准。对象请求为用户提供与其他分布式网络环境中对象通信的接口。系统信息处理向上提供不同形式的通信服务，包括同步、排队、订阅、广播等。应用程序（应用商店）是指为了完成某项或某几项特定任务而被开发运行于操作系统之上的计算机程序，包括Web应用、本地应用和第三方应用。Web应用是指浏览器/服务器应用程序，一般借助浏览器来运行。本地应用是指移动互联网终端自身提供的应用合集。第三方应用是针对某种软件或应用在功能上的不足，而由非软件编制方的其他组织或个人开发的相关软件。

4网络服务平台技术

网络服务平台技术是指将两台或多台移动互联网终端设备接入互联网的计算机信息技术的统称，通常包括2G（第二代移动通信系统）、3G（第三代移动通信系统）、4G（第四代移动通信系统）、WiFi（无线保真）、NFC（近场通信）、蓝牙等。2G是一种基于数字无线电技术的数字蜂窝移动通信系统，可采用CDMA（码分多址）技术制式和TDMA（时分多址）技术制式。商用2G网络包括GSM系统和CDMA系统。GSM系统的突出特点是防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强、不易受干扰、信息灵敏度高、通话死角少、手机耗电量低。CDMA系统可以提高网络用户容量，重复利用频率资源，增强系统安全性，减少基站数量，从而大大节省运营商网络运营成本，因而具有话音质量好、保密性强、接通率高、系统容量大、部署配置灵活、频率规划简单、建网成本低等优势。3G（即IMT-2000）是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术。3G与2G的主要区别是在音频和数据传输的提升上，它能够在全球范围内更好地实现无线漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也要考虑与已有2G系统的良好兼容性。商用3G网络包括WCDMA（宽带码分多址）系统、CDMA2000系统、TD-SCDMA（时分同步码分多址）系统和WiMAX（全球微波互联接入）系统。

4G（即IMT-Advanced）是指集3G与WLAN（无线局域网）于一体，并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbit/s的速度下载，比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbit/s，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。2010年3月23日，在美国拉斯维加斯举办的CTIA（蜂窝电信工业协会）无线移动通信展上，Sprint正式世界首款WiMAX4G的Android系统智能手机HTCEVO4G。2012年1月18日，国际电信联盟无线电通信全会审核通过了LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）国际标准，这标志着4G标准正式敲定。2012年4月25日，中国移动香港有限公司正式推出4G服务，为客户提供高速移动数据业务，最高下载速率可达100Mbit/s。WiFi是一种可以将笔记本电脑、手机、平板电脑、PDA（个人数字助理）、MID（移动互联网设备）等终端以无线方式接入到互联网的技术，是当今使用最广的一种无线局域网技术，其功能是将有线网络信号转换成无线信号，供移动互联网终端接收。WiFi是一种帮助用户访问电子邮件、Web和流媒体的互联网技术。它既为用户提供了无线的宽带互联网访问，又为用户在家里、办公室或在旅途中提供了快速、便捷上网的途径。通常将能够访问WiFi网络的地方称为热点（如高级宾馆、豪华住宅区、科研院所、飞机场和咖啡厅等），它提供的服务主要包括话音通信、网页浏览、收发邮件、音乐下载、文件传输等。WiFi具有覆盖范围广、传输速度快、数据安全性高、能量消耗低、带宽空间大、射频信号强、部署方便、成本低廉等优点，适用于手机（功能手机和智能手机）、平板电脑、上网本、MID、PDA、笔记本电脑、MP5/MP6等移动互联网终端。

NFC是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在20cm范围内交换数据。它是由非接触式RFID（射频识别）演变而来，并向下兼容RFID，最早由飞利浦公司和索尼公司开发成功，主要适用于手机等手持设备，能够实现电子身份识别和数据传输。借助这项技术，消费者可以使用手机来替代银行卡、门禁卡、公交卡、会员卡、员工卡等非接触式智能卡，还能方便地读取广告牌上的电子标签信息。随着信息技术的发展和应用领域的扩展，近场通信可以在移动终端设备、消费类电子产品、个人计算机和智能控件工具之间实现，具有成本低廉、方便易用和直观性强等特点。NFC提供了一种简单的触控式解决方案，能够让消费者随时随地交换信息、访问内容与服务。蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，能在移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与互联网之间的通信，从而使得数据传输更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙技术采用低能耗无线电通信技术来实现语音、数据和视频传输，最高传输速率达到1Mbit/s，通常以时分方式进行全双工通信，通信距离为10m左右，配置功率放大器可以使通信距离进一步增加。技术特点：蓝牙采用了快跳频和短分组技术，能够显著降低同频干扰，有效对抗信号衰落，大大提高通信质量和安全性；工作于免许可的2.4GHzISM（工业、科学、医学）频段，省却了申请专用许可证的麻烦；采用前向纠错编码技术，避免了远距离通信时的随机噪声干扰；采用调频方式，使设备变得更为简单可靠；与Internet通信时，不需要电缆就能实现互联互通，办公效率和通信效率大大提高。因此，蓝牙成为无线通信领域的新宠，在移动互联领域得到了广泛应用。

5应用服务平台技术

应用服务平台技术是指通过各种协议把应用提供给移动互联网终端的技术统称，主要包括云计算、HTML5、Widget、CSS（层叠样式表）等。云计算是指服务的交付和使用模式，即通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是与IT（信息技术）、软件和互联网相关的，也可以是其他任意服务。它是一种基于互联网的计算方式，它可实现共享软硬件资源和信息，并按需提供给计算机和其他设备，包括互联网上的应用服务及在数据中心提供这些服务的软硬件设施。云计算的核心理念是统一管理和调度使用网络连接的大量计算资源，以计算资源池的方式为用户源源不断地按需提供服务。云计算使用分布式计算机来完成海量计算，而不再是由本地计算机或远程服务器来实现。HTML5是HTML（超文本标记语言）的最新版本，旨在当互联网应用迅速发展时能提供增强网络应用的更多标准集，使网络标准满足网络用户需求。

HTML5有两大特点：首先，它强化了Web网页的表现性能。其次，它增加了本地数据库等Web应用的功能。HTML5取消了一些过时的HTML4标记，将内容和展示分离，增加了一些全新的表单输入对象，引入了更合理的全新标识，内嵌了一个本地SQL（结构化查询语言）数据库，提供了浏览器中的真正程序，取代了Flash在移动设备的地位。Widget（中文译名为微件）是一小块可以在任意基于HTML的Web页面上执行的代码，它的表现形式可能是视频、地图、新闻、小游戏等，其根本思想来源于代码复用。通常情况下，Widget的代码形式包含了DHTML（动态超文本标记语言）、JavaScript以及AdobeFlash。CSS（级联样式表）是一种用来表现HTML或XML（可扩展标记语言）等文件式样的计算机语言。CSS是一种能够真正做到网页表现与内容分离的样式设计语言。与传统HTML相比，CSS能够对网页中的对象位置排版进行像素级的精确控制，支持几乎所有的字体字号样式，并能进行初步交互设计，是目前基于文本展示最优秀的表现设计语言。

6网络安全控制技术

网络安全控制技术是指利用网络管理控制措施，确保移动互联网络环境中数据保密性、完整性和可用性的技术统称，一般包括终端基础设施安全技术、网络基础设施安全技术、应用基础设施安全技术、端到端安全保障技术和安全测评认证技术。

终端基础设施安全技术是用于确保移动互联网终端安全的技术统称，包括恶意软件研判技术、网络行为监测技术、移动终端病毒查杀技术。恶意软件研判技术通过对疑似样本及行为进行采集，与恶意软件样本库中的相应项进行比对，以确定移动互联网终端是否存在恶意软件。网络行为监测技术通过对移动互联网终端的数据样本和行为特征进行分析，确定是否存在恶意攻击和木马入侵问题。移动终端病毒查杀技术是指采用云杀毒软件或在线病毒查杀系统，来清除移动互联网终端中已存在的病毒。网络基础设施安全技术又分为2G网络安全技术、3G网络安全技术、4G网络安全技术和WLAN安全技术，重点解决隐私保护、身份认证、入侵检测、攻击预防、空中窃听、流量盗用等实际问题。

应用基础设施安全技术可分解为云计算安全技术和不良信息监测技术。云计算的出现使得传统的网络边界不复存在，信息的所有权与管理权分离，信息资产的非授权访问成为云计算系统的重要安全问题，云计算安全技术重点解决数据安全、隐私保护、虚拟化运行环境安全、动态云安全服务等问题。不良信息监测技术重点解决检测算法准确率不高、处理及审核流程不同、网站通过逃避封堵等问题。

端到端安全保障技术旨在防止数据泄漏，保护敏感数据，保障移动互联网端到端数据安全，主要可以通过对网络链路中的数据内容进行检测、对存储和通路进行物理隔离、对电子文件进行加密、对接入网络的用户和业务进行统一鉴权等措施来实现。安全测评认证技术旨在开发先进的移动互联网安全测评工具和技术，采用先进的认证手段，形成功能强大的安全服务支撑平台。