前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的常见的网络接入方式主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词: 无线网络; ARM; 嵌入式操作系统; 视频传输
中图分类号: TN919.8?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)15?0029?03
0 引 言
随着通信技术和计算机网络技术的发展,基于嵌入式的视频传输系统得到了广泛的应用,但是目前大部分嵌入式视频传输系统都是采用有线网络传输[1],有线网络传输系统存在线路布设复杂、成本高、施工周期长、移动性差等缺陷。由于无线网络传输速率的提高,无线视频传输逐渐成为人们研究的热点。与传统的有线网络视频传输相比,无线网络视频传输系统安装便捷、使用灵活、维护方便、易于扩展、性价比高,逐渐成为视频传输系统研究开发的主流。无线视频传输系统可以广泛地应用于视频监控、信息家电、智能小区、远程抄表等领域,因此对无线视频传输系统的开发和研究有着重要的意义。
目前,无线视频传输系统的研究开发还处于起步阶段,研究者在设计实现系统的过程中对软硬件资源的选型、关键技术的选择不尽相同,本文在总结现有研究工作的基础上,比较分析了各种技术方案,介绍了无线视频传输系统的现状并展望了其发展趋势。
1 无线网络接入方式
目前,无线网络接入方式主要有:2G的GPRS[2],3G的CDMA [3?5],和以WiFi技术为代表的无线局域网[6?9]。
无线视频传输对于误码率、切换效率、时延、带宽稳定性等方面要求较高,欧洲、美国、韩国一些国家已经运营基于2G网络的家庭无线移动监控业务,但由于无线网络带宽受限,存在时延较大和图像清晰度差的问题,效果不尽如人意[5]。国内的一些研究者也有采用GPRS网络进行无线视频传输的,但是成功案例并不多。
3G网络高至2 Mb/s的速率将为无线视频传输提供有力的支持,无线网络带宽的瓶颈再一次被突破。3G主要的技术优点是极大地增加了系统容量、提高了通信质量和数据传输速率,不少研究者在此基础上研究设计无线视频传输系统,实现了相比于2G更高清晰度、更加流畅的视频图像。
基于IEEE802.11协议的无线局域网WLAN可以提供高达54 Mb/s的传输速率,其带宽足以应对视频数据的传输。WLAN具有安装便捷、维护方便、易于扩展、保密性强等特点,相较于其他无线接入方式还具有经济性好、部署容易、局部最优等优势。因此,许多研究者采用无线局域网络进行无线视频传输,并取得较理想的实验效果。
以上的无线网络接入方式各有特色,但也存在各自的问题[10]:
(1)基于2G/3G无线移动网络的视频传输系统业务承载速率较低,画面清晰度差;
(2)基于WLAN无线局域网的视频传输系统的摄像头无法满足摄像前端高速跨区移动的需求。
LTE作为3G的长期演进,在当前的移动行业无疑是最引人关注的话题。其下行峰值速率为100 Mb/s、上行峰值速率为50 Mb/s,被视作从3G向4G演进的主流技术。未来即将成熟的LTE?Advanced,下行峰值速率为1 Gb/s、上行峰值速率为500 Mb/s。因此,基于LTE的无线网络带宽完全可以与有线网络媲美。
LTE/LTE?Advanced具有高带宽、低时延、低成本等优势,比其他无线网络更加适合大规模开展无线视频传输业务。基于LTE/LTE?Advanced的无线视频传输系统主要有以下特点[10]:实现高清视频图像传输;实现高质量视频传输业务的移动化;保障视频传输设备的小型化。
采用LTE网络进行无线视频传输可有效解决当前无线视频传输面临的主要问题,为用户提供低成本高清晰度的视频图像,可以应用于车载、即摄即传、工地及其他偏远地区的视频监控等行业,未来必将极大地带动无线视频传输业务的发展[11]。
2 嵌入式处理器
在无线视频传输系统设计中,嵌入式处理器作为主控单元,实现各个模块之间的调度,其性能好坏影响整个系统。所以,要根据系统的功能,对所需的硬件进行综合的考虑与选择。
嵌入式处理器种类繁多,常见的有MIPS、DSP、ARM、Power PC等系列。ARM处理器具有高性能、低成本、低功耗的特点,目前应用最为广泛。在无线视频传输系统的设计中,常用的嵌入式处理器内核主要有ARM7, ARM9 [6,8?9], ARM11[2,7]。
相较于ARM7,ARM9在高性能和低功耗方面提供了最佳的配合,其时钟频率更高,有MMU(内存管理单元),能更好地支持Linux、WinCE等大型的操作系统。而ARM7没有MMU,只能运行小型的系统如μClinux、eCos等。
ARM11处理器在提供超高性能的同时,还保证了低功耗、小面积。其媒体处理能力和低功耗特点,特别适用于无线和消费类电子产品。
然而,在无线视频传输系统设计中,嵌入式处理器的选取主要从以下三方面考虑:性能稳定,能够满足系统需求;成本低,经济实用;方便功能扩展。由于ARM9在高性能和低功耗方面提供了最佳的配合,既能满足系统要求,又具有较成熟、广泛的应用,因此,ARM9更经济实用,更具有市场竞争力,成为无线视频传输系统中最常用的处理器。
3 嵌入式操作系统
嵌入式操作系统(Embedded Operating System,EOS)是嵌入式系统的操作系统,负责嵌入式系统全部软件和硬件资源的分配、任务调度,控制、协调并发程序,通过装卸某些功能模块来达到系统所要求的功能。常见的嵌入式操作系统有Linux [2,6-9],WinCE,VxWorks等。
3.1 嵌入式Linux
嵌入式Linux是将标准的Linux操作系统进行裁剪修改,使之运行在嵌入式设备上的一种操作系统。它以自身的诸多优势,在嵌入式领域中已成为应用最广泛的操作系统。
嵌入式Linux具有的优势如下:
(1)内核精简,各部分的功能明确,可扩展性强,容易剪裁;
(2)源代码完全开放,软件支持广泛,开发环境良好;
(3)性能稳定,适应多种CPU和硬件平台;
(4)网络通信功能完善,支持千百兆以太网、无线网络、光纤等。
3.2 WinCE
WinCE是微软公司开发的一个多任务、多线程、完整优先权的嵌入式操作系统,它与Windows系统有很好的兼容性,通信功能强大,支持多种CPU。但是由于其源代码是非公开的,因此使用该操作系统需要版权费用,且价格较高,这使得产品的开发成本也随之提高。此外,该系统还存在可定制性差、应用程序庞大、占用内存大等缺点。
3.3 VxWorks
VxWorks系统是1983年美国WindRiver公司研发的一种嵌入式操作系统,具有良好的实时性、可靠性、可剪裁性、微秒级中断处理和开发环境友好等诸多的优势。它以其高可靠性和良好的实时性被广泛地应用在军事通信、航空航天、弹道制导、飞机导航等高精尖技术领域中。但是该操作系统存在着费用昂贵的弊端,且其局限性太强。
4 视频传输协议
目前网络传输协议主要有TCP协议[7]和UDP协议两种,而TCP协议的应用最为广泛。
TCP协议是面向连接的协议,能够保证数据的相对可靠传输,但其传送机制和拥塞控制不能满足实时性传输,一般都采用UDP协议进行实时数据传输。UDP协议是一种无连接、不可靠的传输协议,具有资源消耗小,处理速度快等优点,在视频传输过程中偶尔丢失一两个数据包也不会对接收结果产生太大影响。
虽然UDP协议能够满足传输的实时性,却无法提供差错控制,因此也不适合视频传输。在这种情况下,Internet工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)提出了实时传输协议(Real?time Transport Protocol,RTP),它是针对Internet上实时数据流的一种传输协议,运行于UDP之上,为数据包提供时间信息和实现流同步。RTP本身只保证实时数据的传输,依靠实时传输控制协议(Real?time Transport Control Protocol,RTCP)提供可靠的传送机制、流量控制和拥塞控制这些服务。因此,RTP和RTCP配合使用特别适合传送实时数据。
由于无线视频传输系统对实时性有较高的要求,为了满足高实时性的特点,许多研究者采用RTP/RTCP协议作为视频传输协议[3?4,6,9]。目前RTP是公认的最好的流媒体实时传输方案。
5 视频编解码
巨大的视频信息量给存储和传输带来极大的困难,因此,在视频进行网络传输前对其进行压缩处理是十分必要的。目前,国内外研究者已提出多种有效的视频编解码技术并制定一系列视频编码标准。
国际上制定视频编码标准主要有两大标准化组织:国际电信联盟(ITU?T)的视频编码专家组(Video Coding Expert Group,VCEG)和国际标准化组织(ISO/IEC)的运动图像专家组(Motion Picture Expert Group,MPEG)。他们针对不同的应用目的,制定形成多个系列的视频编码标准。常见的有ITU?T提出的H.26X系列标准,如H.261,H.262,H.263, H.263+和H.263++等;ISO/IEC提出的MPEG系列标准,如MPEG?1,MPEG?2和MPEG?4等。2003年,这两大视频编码标准化组织联合制定了H.264/AVC。该标准在ITU?T称为H.264;在ISO/IEC则称为MPEG4?Part 10 AVC(Advanced Video Coding)。
H.264/AVC是目前最先进的编码标准,具有高质量、低比特率、高编码效率、网络适应能力强、容错能力强等优点,特别适合应用于无线视频传输中。由于其出色的视频编解码能力,被很多人所青睐[12]。
6 结 语
无线视频传输系统是一个综合性的系统,其发展受制于各种相关技术的发展。在不断发展的嵌入式技术、网络技术和多媒体技术的综合推动下,无线视频传输系统即将进入快速发展期,并朝着产业化、智能化、高清化发展。
参考文献
[1]杨涛.基于S3C2440的网络视频传输系统的设计与实现[D].武汉:武汉理工大学,2012.
[2]LI Dong?jie, YOU Bo, YU Zhi?long, et al. Wireless video transmission system based on ARM [C]// 2012 International Conference on Measurement, Information and Control. Harbin, China: MIC, 2012: 751?755.
[3]石磊.基于3G无线网络的视频监控系统探析[J].计算机光盘软件与应用,2012(9):119?120.
[4]MENG L M, LI J, NI Y J. Design and implementation of wireless video transmission system [C]// 2010 International Conference on Multimedia Technology. Ningbo, China: ICMT, 2010: 1?5.
[5]高九岗.基于TI DaVinci技术的3G移动视频监控系统[D].成都:成都理工大学,2011.
[6]李家清.基于TMS320DM365的嵌入式无线视频传输系统的设计与实现[D].南京:南京邮电大学,2011.
[7]徐驰.基于ARM的无线视频传输系统的设计[J].电子设计工程,2011,19(10):154?156.
[8]张存利,吴怡,黄鸿强,等.基于802.11网络的无线视频传输系统设计[J].现代电子技术,2010,33(4):70?72.
[9]FAN Bin, SHEN Lian?feng, SONG Tie?cheng. The design and implementation of a wireless real?time video transmission system over WLAN [C]// 2009 1st International Conference on Information Science and Engineering. Nanjing, China: ICISE, 2009: 684?687.
[10]章浩.TD?LTE视频监控业务研究[J].电信工程技术与标准化,2010(12):80?84.
关键词:宽带;FTTH;接入技术
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2015)28-0167-03
社会在不断地发展,科技在不断的进步,当前计算机技术、网络技术在工作和生活中得到广泛的应用,有效地提高了人们的工作效率,改变并改善着人们的生活。近几年宽带技术得到了有效的发展,使得人们对网络通信技术的性能和质量提出了更高的要求。在宽带技术发展的过程中FTTH工程建设占据重要的地位和作用,对广电行业多元化业务的发展有重要的影响。为此本文针对 FTTH工程建设接入技术等内容进行分析研究。
1 FTTH技术分析
在当前的社会发展中,网络技术、计算机技术等广泛地应用在各个方面,为了更好地促进我国宽带工程的建设和发展,需要加强对其进行扩展和应用,FTTH技术是宽带网络中的常用技术。FTTH技术,是光纤到户技术,是一种光纤通信传输方法,其可以直接的将光线接入到用户。FTTH技术不但可以提供更大的宽带,可以增强网络数据格式、速率等,简化维护、安装等。
在FTTH技术发展的过程中,需要制定一定的发展策略。为了实现光纤到户,需要选择最佳的运营模式,降低成本,提高市场竞争优势等。从当前的FTTH发展策略进行分析,其主要从以下几个方面进行:
1)细化市场、寻找出路
中国是一个人口大国,且人口分布在我国的各个地区,中国地域辽阔,但是不同地区的经济发展水平存在着差异性,为了更好地促进宽带工程的发展,需要制定宽带接入策略。针对相对较为富裕的地区,可以率先实施光纤到户接入,让一部分居民先体现宽带网络的高速,为其他地区起到示范的作用,进而更好的促进FTTH技术的接入,细化市场、寻找更多的出路,以便更好地推进FTTH技术和宽带网络的推广[2]。
2)降低风险、逐层推进
在当前网络工程的发展中,为了更好地推动宽带建设,实施FTTH光纤到户接入技术,可以采用逐层推进的方法,对宽带网络进行部署,进而降低风险。世界上的其他国家在宽带网络工程建设中有先进的经验,中国宽带网络的发展可以借鉴其经验,首先可以降低其风险,网络费用可以多个用户分担,降低每户的网络费用。在网络技术不断发展的过程中,为了实现FTTH技术的广泛应用,实施逐层推进,降低其投资存在的风险。
3)发展宽度产业链
在当前的FTTH技术发展的过程中,需要加强对该技术的推广,加强宽带技术、FTTH光纤到户技术与其他客户之间的合作,例如房地产开发商等。当前在宽带技术发展的过程中,很多新建的小区,光纤接入是其一个房子的卖点,所以宽带设备供应商和房地产商之间加强合作,逐渐的打造自己的宽带产业链,加强合作,实现共赢。
4) 寻找最佳运行模式
在宽带技术发展的过程中,中国的宽带网络技术不成熟,积极的开展合作商,加强对最佳运行模式的选择和寻找。在当前社会的不断发展下,宽带技术将会成为今后网络技术中的主流网络技术,所以需要开发试商,寻找最佳的运行模式。
在当前的社会发展中,FTTH技术以及宽带技术的发展,需要不断地丰富宽带的内容,以及应用的范围,加强对宽带技术、FTTH光纤到户技术的丰富,可以为其发展提供较好的条件。
2 FTTH接入技术的优点
随着社会的发展,信息技术、网络技术等的显著发展,使得人们的生活方式和工作效率得到了改善。当前网络技术的飞速发展,以及广泛的应用,使得各个行业之间的竞争不断地增加,为了更好地推动工作效率的提升,需要加强宽带网络等技术的应用。FTTH技术是当前最为常用的一种宽带技术,其可以提高宽带网络的速率等,有诸多的优势,将FTTH技术在网络中的应用,不同的接入方式,有不用的优势和网络传输速率,而FTTH光纤到户接入技术的主要优势有:
1)无限宽带
FTTH技术与其他接入方式进行比较,其本身有诸多的宽带资源,FTTH技术本身有无线的宽带资源,其可以将宽带扩展到更远,FTTH技术在宽带中的应用,可以将铜线传输的宽带在发展终于到的瓶颈进行解决,进而可以满足FTTH技术和宽带网络的发展中的各种业务需求[3]。
2)全业务接入
FTTH技术是宽带网络中的光纤到户技术,其数据、语言、图像等信号,都可以顺畅地通过光纤进行传输,FTTH技术的综合接入能力非常强,将其应用到宽带业务中,实现业务的灵活捆绑,并一次性的完成宽带和FTTH技术的建设,在其建设的过程中,可以满足其各种增值的业务,保证宽带网络投资风险较低,进而避免出现宽带网络的建设和升级。所以FTTH技术在当前网络技术发展中,具有全业务介入的优势,提高其综合接入能力,并实现宽带网络的性能提升。
3) 稳定、可靠
在FTTH技术的应用中,可以满足长距离的传输,FTTH技术自身的有源器件较少,同时其网络节点也进行了大量的减少,其在应用的过程中,可以使用单一的介质光纤,为宽带网络提供了多种业务,并有效的简化了网络结构,进而更便于对网络进行维护[4]。所以在网络技术应用的过程中,FTTH光纤接入技术,具有稳定、可靠的性能,FTTH技术有效的为宽带网络技术的发展,提供了保障,便于对网络的管理,同时也有较好的运营性能。
4)安全、环保
FTTH光纤到户技术,在当前网络技术发展中,应用的宽带接入中,其传输速率较高,其主要采用的是光线传送,在传输的过程中,不需要担心辐射,也不需要担心,其对环境等产生的影响,所以在整体使用的过程中,FTTH技术,具有安全、绿色环保等作用,可以很好地进行数据等的传输,有较好的保密性能,作为一种绿色环保的接入方式,可以为宽带技术的发展提供一个保障。
5)开放式接入台
FTTH技术,在宽带网络中的应用,通过的网络接入模式,建立了一个开放式的接入平台,其中包括了电信、广电等宽带网络运营商,为此给用户提供了选择供应商的权利,也使得宽带网络的服务品质得到提升。FTTH技术,建设和施工同步进行,而且其运营采用的是平等、共享的模式,为此可以有效地避免和杜绝建设中重复投资、布线等的发生[5]。FTTH技术在网络建设中,提供的开放式接入台,可以为宽带网络技术的建设提供一个良好的环境条件等。
6)满足用户需求
在宽带网络技术发展的过程中,FTTH技术是其最终的目标,所以作为一种新型的高档的网络接入模式,将其应用的宽带网络接入中,可以满足用户的需求。FTTH技术可以提供低维护、高网速、稳定、安全的优质服务,FTTH技术作为当前宽带网络发展中的一种接入技术,其可以促进网络建设发展,更好地满足用户的需求。
3 FTTH工程建设接入技术的实践
3.1 FTTH工程目标
在宽带网络技术的发展建设中,应用FTTH技术进行广电网络工程的建设,主要实现的目标有:
1) 节约成本。相对于其他的网络接入技术而言,FTTH技术的建设成本相对较高,为了有效地进行工程建设,其设备的价格会有所下调,但是光缆价格的下调幅度较小,为此在FTTH技术设计和建设的过程中,需要采用减少的光纤资源,进而节约成本[6]。
2) 便于维护。FTTH技术其应用直接的面对用户,而且有大量的用户,FTTH技术的结构清晰、合理,为此在应用的过程中,便于进行维护。
3) 光功率较高。随着社会的发展,光纤技术在实际的工作中得到广发的应用,FTTH技术中的PON光源接入技术,覆盖范围较广,其对光功率的损耗有一定的限制,所以在FTTH技术应用的过程中,光路的跳接应尽量地减少,保证光功率。
3.2 FTTH网络及技术
FTTH光纤到户技术,在宽带、QOS保证等方面具有良好的性能,例如可扩展性能,其可以支持数据、语言、视频等多种承载业务。当前FTTH技术广泛地被人们认可,其在宽带中的接入也进入了新一个阶段。
FTTH技术工程建设中,包含了主干光缆、配线光缆、用户尾纤等。常见的FTTH光线主要有普通光缆,其主要用于FTTH主干和配线光缆建设,其主要的特点为耐压、抗弯折等;常用的FTTH光缆还有室内阻燃光缆,其主要是应用于特殊环境的楼内光缆,其主要的特点为柔软、阻燃,可以用于一些机房的消防场所中。
FTTH技术在应用的过程中,需要配置一些附件,例如室外光缆交接箱、楼内0DF架、分纤盒、智能盒等,为了保证FTTH技术可以更好的应用,还需要加强布线,合理的布线方案,可以有效地节约FTTH技术的资源,降低成本,更好地为用户服务[7]。
3.3 FTTH实例分析
为了更好地对FTTH技术接入技术的应用进行分析,我们以盐都广播电视网络信息有限公司建设的FTTH网络应用为例进行分析研究。广电FTTH网络采用合适的ODN以及用户终端,将不同场景、布线环境下的需求满足,完成整个网络建设,同时控制广电FTTH网络建设成本。该城区的网络用户大约为5万,根据有线电视网络建设的情况,将该区域的现有广电网络分为三种:
第一、通过集线器改造旧城区网络。该网络建设中的用户约为15378户,输出波长为1550nm。
第二、未改造的树枝型网络。用户大约2万,输出波长1310nm。
第三、近几年新建小区,住户入住率低,大约为1万5千户,信号输出波长1550nm。该区域的网络建设采用的是集中分配建设,部分为双线入户,也有部分用户采用的是光缆单线入户。
为了便于广电FTTH网络的建设,该城区的网络建设全部采用第三种建设类型。广电网络FTTH组网设计中各节点的分布如下:
广电网络建设的原则,FTTH需要全覆盖,光缆引入需要一次建设到位,完成FTTH技术基础工程的安装,需要设置相关的配置,保证工程的安全性,为了更好的保证FTTH技术的应用安全性,需要进行OLT、ONU、光分纤盒、光分路器、线路布控等等。在广电FTTH网络建设的过程中,FTTH技术的应用,有效地保证了广电网络建设的安全性、可靠性,也将广电网络的业务承载能力扩展,提高了广电网络的可扩展性。从其在实际中的应用进行分析,广电FTTH网络的建设,引入成熟的FTTH光纤到户技术,实现了对广电网络的集中分配管理,提高了管理的便利性等。通过本次研究可以得出,当前已经发展成熟的FTTH技术,在广电网络建设中的应用,有诸多的优势,可以建设满足用户需求的驱动型网络,所以可以将其进行推广应用。
4 总结
在网络技术发展的过程中,FTTH技术已经发展成为宽带网络发展的目标,为了更好地实现宽带技术的应用,降低成本, FTTH技术的应用,可以提高宽带网络的速率等。本文针对FTTH技术在宽带网络工程建设中的应用,以及相关的内容进行了分析研究,FTTH技术中涉及的内容很多,在宽带工程中的应用,有诸多的优势,FTTH技术可以更好地为人们的宽带网络应用提供服务,并满足用户的网络需求。通过本次研究可以得出,FTTH技术,可以在有线数字电视、宽带网络工程建设中得到应用。
参考文献:
[1] 姜冰.FTTH接入技术及工程实践[D].北京邮电大学,2010.
[2] 林杭.FTTH接入技术及PON的应用[D].北京邮电大学,2010.
[3] 陈伟.浅析FTTH技术及其应用[J].电脑知识与技术,2012,(20):4921-4922.
[4] 柯刚.FTTH的设计及应用[D].上海交通大学,2010.
[5] 张大鹏.浅析FTTH技术的应用与发展[J].通讯世界,2015,(14):10-11.
关键词:移动图书馆;服务模式;框架
1 移动图书馆服务的意义
1.1 完善图书馆信息服务
移动用户可以实时接受图书馆发送图书超期、预约通知等信息以及自由选择图书馆提供的专项服务栏目,很好的实现了图书馆服务由之前的被动服务向主动为客户提供服务的转型。
1.2 完善图书馆信息查询服务
移动查询服务与当前已有的有线互联网查询服务进行比较,应让用户的自主性及随意性扩大。例如,用户在户外时可以通过无线往下查询离当前位置最近图书馆的信息,这对图书馆的利用率是极大的提升,而且又可以增加社会亲和度。
1.3 满足用户随时随地阅读的需要
在互联网十分发达的今天,使用户只要在任何移动设备终端前都可以随时访问图书馆资源。古时有“读万卷书行万里路”,当下可以做到“足不出户读天下书”而借助移动通信已实现“行万里路而读万卷书”。
2 移动图书馆服务模式研究
当前,图书馆行界普遍对移动图书馆提供三种模式的服务。即短信、WAP、网站及客户端应用。从三种服务模式的对比来看其区别主要在移动终端及网络接入技术实现方式上面,且在功能、时间、层次等方面呈现出从高到低逐渐递减变换趋势。
2.1 短信服务模式
传统的服务模式中最为常见的便是短信服务模式。其利用门槛最低、服务范围最广。具体来说:(1)移动通讯网络:对网络接入技术环境没有高要求。(2)移动终端:其属于与语音服务等同的基础服务,短信服务对用户是否连接移动互联网以及是否安装应用软件没有要求,故而手机等移动终端对硬件配置没有高要求,几乎只要拥有手机用户均可达到要求。(3)成本:利用短信服务其成本非常低。
2.2 WAP网站服务模式
移动网民利用互联网与移动图书馆进行交互的主要方式。它属于一种窄带方式传输数据服务方式。具体来说:(1)移动通讯网络:和短信服务方式比较而言,WAP网站服务方式对网络接入环境有着高要求,无论是带宽、速率或是吞吐率都应是越高越好。(2)移动终端:WAP网站服务模式是手机用户通过网络访问网站获取所需信息,因此对移动终端设备有要求,用户手机必须能够上网的智能手机,其应安装浏览器等应用软件。(3)成本:利用WAP网站服务方式成本较高,网络接入方式的不同使其产生了较高上网流量,收费的高低以下载文件大小决定,计量单位为kb,这样的收费方式使得多数网民选择流量包月这一较为实惠的套餐消费方式。
2.3 客户端应用服务模式
将数字图书馆、移动图书馆以及移动终端应用三者融合一起便形成了客户端应用服务模式。具体来讲:(1)移动通讯网络:与之前的两种服务模式对比看,客户端应用服务模式对网络接入环境有着极高的要求,包括带宽、吞吐率、速率等各个方面性能都能良好而且支持多媒体应用的新一代3G网络。(2)移动终端:良好且支持丰富软件的前提下,要求更高配置的移动终端以及高性能的处理器与操作系统的配合以满足客户端与应用处理的需要。
3 移动图书馆服务未来展望
3.1 将成为潮流
移动阅读改变了传统阅读需在电脑前及地理位置固定的限制,极大满足了人们阅读时不受地域、不受设备限制的愿望。伴随已到来的3G时代,智能手机出现大幅增长,利用手机上网人群远超电脑上网人群,通过手机或是手持阅读器访问数字资源用户必将是今后图书馆服务对象。并且在数字图书馆中加入移动数字阅读对扩展用户使用范围获得提升,使目前的数字图书馆发挥更大效用。同时,移动图书馆的加入势必会将图书馆的服务范围扩大,服务方式的变革。
3.2 服务的审视
从现状看,图书馆移动服务目前更多的只是满足用户随时随地查询信息的需要,多数手机图书馆所提供的服务主要包含图书馆位置、开发时间、联系信息等。作为图书馆目前主要的服务项目,这些服务相对用户需求还有很大差距,并不能激起用户使用移动图书馆的兴趣。
3.3 创新及开发
移动图书馆服务为图书馆从传统的封闭模式走向开放提供了可能,完成了图书馆从过去与读者“面对面”交流到向社会全方位辐射服务的改变。
4 总结
创新当代图书馆的服务模式是当今社会发展的需要,对于我国图书馆建设具有非常重要的现实意义。移动图书馆的概念自2000年引入以来,已经经历了十多年的发展,虽然目前移动技术、通讯技术发展势头迅猛,但移动图书馆的建设却相对缓慢。目前,移动图书馆迎来多元化发展的阶段,应全面了解当今图书馆业务市场需求,将移动图书馆的功能、服务做到多样、便捷。充分利用现代信息技术和网络资源实现电子数据的高效交换。
[参考文献]
[1]孙杨.高校移动图书馆服务模式探析[J].当代图书馆,2012(3).
[2]高春玲.中美移动图书馆服务PK[J].图书情报工作,2010,54(9).
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
[1] 许志远, 李婷, 王跃. 移动互联网白皮书 [R]. 北京:工业和信息化部电信研究院, 2013.
[2] 崔勇, 张鹏. 无线移动互联网:原理、技术、应用 [M]. 北京:机械工业出版社, 2012.
[3] PERAHIA E, GONG M X. Gigabit wireless LANs: an overview of IEEE 802.11 ac and 802.11 ad [J]. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, 2011,15(3), 23-33.
[4] 何宝宏. 移动互联网是第三代互联网 [J]. 中兴通讯技术, 2009,15(4):35-38.
[5] BLANCHET M, PIERRICK S. Multiple Interfaces and Provisioning Domains Problem Statement [S]. RFC 6418. 2011.
[6] WASSERMAN M, PIERRICK S. Current practices for multiple-interface hosts [S]. RFC 6419. 2011.
[7] CUI Yong, WANG Xin, WANG Hongyi, et al. FMTCP: A fountain code-based multipath transmission control protocol [C]//Proceedings of 2012 IEEE 32nd International Conference, Macau. IEEE, 2012:366-375. DOI: 10.1109/ICDCS.2012.23.
[8] QIAN F, WANG Z., GERBER A, MAO Z, et al. Profiling resource usage for mobile applications: a cross-layer approach [C]//Proceedings of the 9th international conference on Mobile systems, applications, and services, ACM, 2011: 321-334.
[9] BALASUBRAMANIAN N, BALASUBRAMANIAN A, VENKATARAMANI A. Energy consumption in mobile phones: a measurement study and implications for network applications [C]//Proceedings of the 9th ACM SIGCOMM conference on Internet measurement conference, New York, NY, USA. ACM, 2009:280-293. DOI: 10.1145/1644893.1644927.
[10] SCHULMAN A, NAVDA V, RAMJEE R, et al. Bartend: a practical approach to energy-aware cellular data scheduling [C]//Proceedings of the sixteenth annual international conference on Mobile computing and networking, New York, NY, USA. ACM, 2010:85-96. DOI: 10.1145/1859995.1860006.
[11] AGARWAL Y, CHANDRA R, WOLMAN A, et al. Wireless wakeups revisited: energy management for voip over Wi-Fi smartphones [C]//Proceedings of the 5th international conference on Mobile systems, applications and services, New York, NY, USA. ACM, 2007:179-191. DOI: 10.1145/1247660.1247682.
关键词:IMS 应用 安全
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(b)-0014-02
IMS:IP Multimedia Subsystem,IMS是在3GPP R5阶段提出的一个新的域,它基于IP承载,叠加在PS(分组域)之上,为用户提供文本、语音、视频、图片等不同的IP多媒体信息。IP:基于IP的传输,基于IP的会话控制,基于IP的业务实现。Multimedia:语音、视频、图片、文本等多种文字的组合,在多种接入基础之上具有不同能力的终端组合。Subsystem:依赖于现有网络技术和网络设备发展的系统,最大程度重用现有网络系统,无线网络把PS/GPRS网络作为承载网络,固定网络把基于固定接入IP系统作为承载网络。
IMS作为一种全新的多媒体业务形式,它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。目前,IMS被认为是3G乃至4G时代网络的核心技术,也是解决移动与固网融合,引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。而且IMS已经被全世界的运营商所接受,基于IMS的网络及业务应用将为广大用户提供全方位、一体化、一站式的服务。
1 IMS的主要特点
1.1 归属控制方式
IMS终端无论用户身在何处,采用何种方式接入方式,网络均能够提供始终如一的归属地服务。
1.2 网络的融合共享
公共共享组件架构使得网络业务控制层与具体业务和底层网络无关,提供了一个公共共享的业务控制层,使得网络融合和业务融合成为可能。
1.3 接入的无关性
IMS与底层的接入和承载网无关,为业务层提供了一个开放、扩张性强、安全的业务能力平台。
1.4 差异化服务
运营商通过服务策略控制为不同的业务提供不同的QoS。
1.5 灵活的业务触发机制
IMS的业务触发是通过HSS下载业务过滤规则,根据SIP包中的参数触发用户的定制业务,比传统智能网(DP)触发的机制灵活,消除了核心控制相关功能实体和业务之间的绑定关系,使得业务触发和生成更为灵活,便于业务的快速部署。
1.6 统一认证和集中用户数据管理
IMS架构提供了基本不同接入方式的统一的认证接口,IMS的用户数据集中存储在HSS中,数据库本身不再区分固定用户和移动用户,大大降低了由用户数据分散冗余所带来的建设及运维开销。
2 IMS平台业务
IMS为多媒体应用提供一个通用的业务平台,支持会话类和非会话类的多媒体业务。IMS的典型应用是统一通信。统一通信是基于NGN网络的下一代智能网典型应用,它以统一号码为中心,融合了点击拨号、即时/统一消息、短信、E-mail、视频会议等功能,是整合各种通信方式和终端的企业通信门户。
IMS常见的业务包括呈现、消息、会议、一键通等等。
(1)信息类业务,这类业务对用户来讲已经非常熟悉,而且目前为运营商带来了良好的收益,IMS的信息类业务将带给用户更多的选择,在享用这些信息类业务的同时,用户可以随心所欲而且费用低廉的使用其他媒介,比如视频和声音等,同时可以灵活的选用实时业务或非实时业务进行沟通。(2)多媒体呼叫话音业务,这类业务可以给用户在原有的话音业务操作和应用上带来全新的体验。(3)增强型呼叫管理,可以实现让用户自己来控制业务,让用户的沟通更加灵活。(4)群组业务,将不同的通信媒介聚合起来,为用户提供新的业务体验,而且IMS还可以对业务进行新的开发和组合;突破传统的一对一的通信方式限制,可以提供基于群组的通信方式。(5)信息共享,常见的邮件携带附件的沟通模式可以完成部分的信息共享功能,但是在许多情况下显得不够灵活,所以实时在线的信息共享通信应运而生,多个用户可以实时处理同一个数据文件。(6)在线娱乐,移动终端可以直接和信息资源互联,IMS方式可以更好地呈现信息的更新和沟通,并可以随着用户需求的增长对信息进行必要的过滤;对于用户的在线游戏,IMS可以为用户提供从单机游戏到多用户在线参与的在线娱乐方式,同时用户还可以采用多种多媒体来沟通交流。
IMS移动网络运营商的主要应用,这类应用是移动运营商为了丰富移动网络的业务而开展的,主要是在移动网络的基础上用IMS来提供PoC、即时消息、视频共享等多媒体增值业务。应用重点集中在给企业客户提供IPCENTREX和公众客户的VoIP第二线业务。
其次是固定运营商出于网络演进和业务的需要,通过IMS为企业用户提供融合的企业的应用(IPCENTREX业务),以及向固定宽带用户(例如ADSL用户)提供VoIP应用。
第三种典型的应用是融合的应用,主要体现在WLAN和3G的融合,以实现语音业务的连续性。在这种方式下,用户拥有一个WLAN/WCDMA的双模终端,在WLAN的覆盖区内,一般优先使用WLAN接入,因为这种方式用户使用业务的资费更低,数据业务的带宽更充足。当离开WLAN的覆盖区后,终端自动切换到WCDMA网络,从而实现语音在WLAN和WCDMA之间的连续性在IMS中全部采用SIP协议,虽然SIP也可以实现最基本的VoIP,但是这种协议在多媒体应用中所展现出来的优势表明,它天生就是为多媒体业务而生的。由于SIP协议非常灵活,所以IMS还存在许多潜在的业务。
3 IMS安全问题分析
3.1 IMS存在的安全问题分析
传统的电信网络采用完全独立的信令网来完成呼叫的建立、路由和控制等过程,信令网的安全可以保证网络的安全。而且,传输采用时分复用(TDM)的专线,用户之间采用面向连接的通道来进行通信,这样避免了来自其他终端用户的各种可能的窃听和攻击。
IMS网络与互联网相连接,基于IP协议和开放的网络架构,这样可以将语音、多媒体、数据等多种不同业务,通过采用不同的接入方式来共享业务平台,增加了网络的灵活性,同时增强终端之间的互通性,不同的运营商可以有效快速地开展和提供各种业务。由于IMS建立在IP基础上,这使IMS的安全性要求相比传统运营商在独立网络上运营要高的多,不管是经由移动接入还是固定接入,IMS的安全问题都不容忽视。
3.2 IMS网络面临的安全威胁
通信系统的安全威胁主要来自这两个方面:网络协议和系统的弱点,攻击者可以利用网络和系统的弱点未经授权地访问或操纵敏感数据,扰乱或滥用网络服务。
以下简述IMS网络面临的几类威胁。
未经授权进行访问或操纵服务:攻击者可通过窃听、伪装、流量分析等各种手段获取或操纵敏感信息。完整性的威胁:攻击者通过对系统接口上的信令、数据进行各类修改、插入、重放或删除等操作,侵犯合法用户的权益。滥用或扰乱网络服务:通过人为干扰用户传输、篡改信令数据或者控制数据,攻击系统并耗尽服务资源,使合法的用户无法使用服务,实现滥用特权获取未授权的服务。服务否认:指用户或网络否认曾经发生的操作。
4 IMS业务安全机制
IMS提供了完整的安全机制。安全的功能包括鉴权认证、信令一致性保护以及加密。在IMS核心网采用的是IPSec技术。接入网安全的方案可能根据不同的采用的接入网络有关。移动的分组网络接入IMS时,还是沿用SIM卡的鉴和信令保护。另外,IMS系统还提供了端到端的策略。所有IP网络的端到端安全基于IPSec,密钥管理基于IKE协议,直接引用了IETF的规范。
从安全功能和机制上IMS也继承自UMTS系统。IMS中的认证和密钥管理方案仍采用AKA机制,鉴权参数仍是五元组。HSS和ISIM共享一个与 IMPI有关的长期密钥,AKA完成一个HSS与ISIM的相互认证,同时完成加密和完整性密钥的协商。IPsec ESP提供UE和P-CSCF间SIP信令的完整性保护和加密。
以下列举IMS安全的关键技术。
4.1 认证
协议:IMS对用户的认证机制是IMS AKA,其流程完全类似于UMTS的AKA。用来提供用户和网络之间的双向认证,此认证基于存在于ISIM和HSS内的秘密密钥进行。而AKA过程中产生的密钥,则是用于P-CSCF和UE之间加密和完整化保护的会话密钥,认证进行是在用户注册或重新注册的时候进行的。算法:SHA-1。
4.2 加密和完整化保护
协议:IMS对SIP信令实现强制使用完整性保护,依据的主要机制是IPSec ESP, 传输模式。算法:加密采用AES,完整化保护采用SHA-1。
4.3 安全参数集合协商(SA协商)
SA主要是对双方协商使用什么样的安全协议来进行保护,以及采用什么安全算法来进行加密及完整化保护等。目前是根据RFC3329。
4.4 接入网的安全
主要是采用IPSec ESP传输模式,对UE和P-CSCF之间的信令和消息进行强制完整化保护以及可选的加密保护。
4.5 网络域接口的安全保护
网络域的安全采用hop-by-hop安全模式,对于每个在网络实体之间的每一个通信进行单独保护。保护措施用的是IPSec ESP。协商密钥采用的方法是IKE。IKE协议主要用于建立、协商以及维护网络实体间的安全参数SA集合。
IMS的诸多特点使其一经提出就成为业界的研究热点,是业界普遍认同的解决网络融合的理想方案和发展方向,但是对于IMS更好地提供统一的业务平台实现全业务运营,IMS的标准化以及IMS安全等问题,将随着发展需要进一步的研究和探讨。
参考文献
[1] IMS核心原理与应用[M].人民邮电出版社,2008.
[2] IMS:IP多媒体概念和服务[M].2版.机械工业出版社,2007.
[3] 3GPP TS 33.203 V8.2.0,3G security,Access security for IP-based service[Z].
[4] IMS全业务运营解决方案安全技术交流(V2.5)[Z].华为内部技术文档,2010,10.
[5] HUAWEI SE2600技术指导手册[Z].华为内部技术文档,2010,7.
关键词 公众平台;无线接入;路由
中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)173-0063-02
随着移动互联网的发展、智能手机或智能移动终端性能的提升以及普及,越来越多的人使用WiFi、WAPI等无线方式连接热点AP(Access Point,无线接入点)从而访问互联网,在公众场所提供免费的无线互联网接入服务也成为全球信息化发展的一种趋势。目前大多数传统的热点AP还是通过密码、广告浏览或者短信等作为接入验证的传统形式,前两种方式即用即弃,传播到达率和时效性都极其有限,而短信接收验证码接入的方式虽然能在一定程度上延长用户的商业价值时效,但也带来导致用户反感、被当作广告短信拦截、增加成本、只能单一文字方式营销等问题。随着新媒体产业的发展、智能手机系统的统一和普及,越来越多新媒体平台以手机App应用的形式进入用户手机,这里面的有实力的服务提供商开通了基于自媒体传播特性的公众平台服务,如新浪的微博、腾讯的微信公众平台、移动的飞信公众平台以及阿里巴巴的微淘公众平台等。本次设计的系统就将移动互联网同新媒体传播结合,将无线网络接入技术同自媒体公众平台的关注行为有机结合,尝试提供解决此类问题的系统方法。
1 系统设计
为了实现上述的目的,本系统所采用的技术方案是:提出一种基于公众平台的无线互联网接入方法,按如下步骤操作:
1)移动终端用户连接到支持本系统的无线网络。
2)无线网络系统验证模块将所有不是到指定公众平台的信息访问重定向到自定义提示页面,移动终端用户通过自定义提示页面的提示登录指定的公众平台并成为指定的公众平台的有效用户。
3)移动终端用户通过指定的方式向公众平台提交接入申请,从公众平台的回复中获取附带有效时间的验证信息。
4)移动终端用户在有效时间内向无线网络系统验证模块提交验证信息。
5)无线网络系统验证模块对用户提交验证信息进行一次鉴权,在验证通过后,无线路由接口模块将产生接入密钥,并通过自动重定向技术引导由终端用户向无线路由提交包含接入验证密钥的鉴权信息。
6)无线路由在收到终端用户的包含接入验证密钥的鉴权信息后,将从来源信息中解析获取终端用户MAC等身份识别以及接入信息,重新生成带终端用户以及接入验证密钥的接入鉴权申请,并提交无线网络系统验证模块。
7)无线网络系统验证模块对无线路由提交接入鉴权申请进行二次鉴权,在验证通过后,无线路由接口模块将返回授权信息给无线路由,得到正确授权信息的用户将获得完全的网络访问权限。
其中,无线网络可以是支持基于公众平台的无线互联网接入方法的无线路由器、3G手机热点以及笔记本、PC机等AP接入设备;公众平台可以是任何支持二次开发通讯接口的第三方公众平台;验证信息可以根据用户需求以及系统架构,实现对用户、用户接入时间等有效信息的鉴别。
2 系统功能
1)在未认证前终端用户能正常使用和验证过程相关的无线接入功能,未认证用户在使用未授权的接入功能时将被重定位到自定义验证提示界面,在系统验证过程中强制终端用户通过“关注”或者“添加”等行为成为公众平台的有效用户,终端用户从公众平台中发送验证申请,并获取无线网络系统接入验证信息,无线网络系统验证模块对终端用户提交接入验证信息进行有效性验证产生密钥,并将从无线路由接口模块来源信息中解析终端用户信息,从而对认证的终端用户进行授权。
2)终端用户的物理接入请求从无线路由开始,但是用户的逻辑接入请求从公众平台发起,终端用户的接入验证信息从公众平台接收,终端用户的接入验证信息体现形式可以是一个包含验证信息的链接,也可以是用户名、密码、特征字符串或者公众平台接口得到的终端用户是否为公众平台有效关注用户的回复信息,无线网络系y验证模块通过验证信息进行一次鉴权并生成一个固定格式的特征字符串作为接入验证密钥,无线网络系统验证模块通过对终端用户二次鉴权引导,实现将公众平台接口的得到的接入验证信息同无线路由接口模块得到的终端用户信息整合。
3)无线网络系统验证模块包含以下功能。(1)设置引导用户接入的自定义提示界面。(2)从无线路由接口模块获取终端用户MAC、IP、访问时间等接入信息。
(3)响应公众平台接口模块和无线路由接口模块的鉴权请求。
(4)对通过验证的终端用户生成接入验证密钥。
(5)实现将公众平台接口的得到的接入验证信息同无线路由接口模块得到的终端用户信息整合。
4)无线路由接口模包含以下功能。
(1)从无线路由器获取路由基本信息、网络配置基本信息、终端用户基本信息,并根据需要提交无线网络系统验证模块。
(2)正确地向无线路由器推送未授权自定义提示界面的地址,发起并响应无线路由器的鉴权请求。
(3)可根据无线路由器系统所支持的鉴权协议进行修改,以适应不同的无线路由器系统。
5)公众平台接口模块包含以下功能。
(1)通过公众平台正确接收终端用户的接入申请,并返回无线网络系统验证模块生成的接入验证信息。
(2)可根据不同的公众平台接口协议进行修改,以适应不同的公众平台。
3 工作实例
为了技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实例,做进一步的详细说明:
系统无线接入方式是目前常见的WiFi无线网络,公众平台是目前最为常用的微信公众账号平台,为了方便说明,我们设置了用户A以及无线路由B两个设备以及为微信公众号C,无线路由B采用流行的WiFidog鉴权,鉴权地址为http://192.168.10.1:2060/wifidog/auth,基于公众平台的无线互联网接入系统D采用Web架构,鉴权地址为:http:///login,构成一套基础的系统以及实例用户请求,其操作步骤为:
1)用户A通过WIFI连接到支持本系统的无线路由B。
2)无线路由B已预先通过路由白名单功能,将用户通过认证所必须的网址或者IP设置为白名单,允许未验证用户登录。这些必须的网址包括:
(1)各大运营商的DNS域名解析服务器IP。
(2)微信公众账号登录服务器、通讯服务器IP。
(3)基于公众平台的无线互联网接入系统D所部署的Web应用服务器IP。
(4)一些诸如IOS之类的特殊系统在WiFi接入时用于确认接入状态的服务器网址或IP,比如 airport.us、等。无线路由器将所有非上述白名单地址的访问重定向到基于公众平台的无线互联网接入系统D所部署的Web应用服务器的接入提示页面,用户A按照提示,登录微信,并添加关注指定的微信公众号C。
3)用户A向微信公众号C发送系统设定的WiFi接入请求信息“WiFi”,基于公众平台的无线互联网接入系统D从微信公众平台接口获取了包含用户A的微信openid信息,从而确认该用户A为微信公众号C的有效用户,并在接入系统D的数据库里建立或者获取该用户对应的ID号,将ID号用接入系统D自带公钥加密。与此同时,接入系统D将通过微信公众平台回复一条包含加密ID以及接入时间信息的http 访问链接,如:http:///login /?openid=加密的ID&time=1396234816。
4)用户A在3 600s的有效时间内向无线网络系统验证模块提交验证信息。
5)基于公众平台的无线互联网接入系统D的无线网络系统验证模块对用户A提交验证信息进行一次鉴权,在ID的解密验证以及时间有效期验证通过后,接入系统D的无线路由接口模块将产生接入密钥,并通过自动重定向技术引导终端用户A向无线路由B提交包含接入验证密钥的鉴权信息。比如验证密钥为37231396234816000001,其中3723是4为系统随机码,1396234816是10位时间码,以UNIX时间戳记录,表示用户接入时间为2014-03-31 11:00:16,最后六位0000001是解密后的数据库用户ID,最终用户A的访问将被重定向到http://192.168.10.1:2060/wifidog/au th/?token=37231396234816000001。
6)无线路由B在收到用户A的鉴权请求后,将从来源信息中解析获取终端用户MAC等身份识别以及接入信息,重新生成带用户A以及接入验证密钥的接入鉴权申请,并提交接入系统D的无线网络系统验证模块。
7)接入系统D的无线网络系统验证模块对无线路由B提交接入鉴权申请进行二次鉴权,在验证通过后,无线路由接口模块将返回授权信息给无线路由B,得到正确授权信息的用户A将获得完全的互联网络访问权限。
关键词WLAN 组网 局域网
1、概述
通信网络随着Internet的飞速发展, 从传统的布线网络发展到了无线网络,作为无线网络之一的无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network),满足了人们实现个人移动数据通信的梦想,为我们创造了一个丰富多彩的自由天空。无线局域网(WLAN)是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,提供传统有线局域网LAN(Local Area Network)的功能,能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。简单地说,WLAN就是指利用RF(Radio Frequency)或IR(Infrared Ray)等无线互连方式构建起来的局域网。
2、无线局域网的主要技术和标准
目前WLAN主要技术包括基于IEEE802.11标准的Wi-Fi技术和基于IEEE802.16标准的WiMax技术,Wi-Fi技术1、基于802.11标准;2、每个AP覆盖范围100米;3、最大带宽54M;4、设备价格低廉;5、需要大量AP;WiMax技术:1、基于IEEE802.16标准;2、最大覆盖范围50公里;3、最大接入带宽70M;4、设备价格高昂;5、设备数量少。由于无线网络的传输介质是空气,因此信息随处都可能被窃取,存在着严重的安全隐患,要设计安全的无线网络,在架设无线网络环境时,需要考虑到以下因素:注意AP 摆放的物理位置、AP 的控制和管理、用户身份验证和计费管理、简化网络安全管理、不能让非专业人员构建网络。1
3、WLAN组网结构
无线局域网网络的拓扑结构可分为五个层次,下面列出这五个层次概念和主要设备:一、用户层:用户层是WLAN业务的享用层,主要的设备是安装有无线网卡或读卡器的PDA和便携机等移动终端设备,以及台式机。二、接入层:接入层解决无线接入和连接有线网络设施的问题,主要的设备是用于无线连接的AP(Access Point,无线接入点),AP通过L2设备(如:LanSwitch或DSLAM)连接上层边缘汇聚层。三、边缘汇聚层:主要解决WLAN用户的接入认证、计费、QoS等的控制,主要设备称为AC(Access Controller,接入控制点)。四、业务控制层:提供用户鉴权网关,可以是AS(Authentication Server)或者是RADIUS服务器。RADIUS可独立完成通用的用户的认证(如WEB认证、EAP-MD5认证);AS则提供了基于移动网络原有设备和用户资源的多种认证方式(EAP-SIM认证、OTP认证等)。五、管理层:提供设备管理和用户业务管理两种功能,主要的设备是设备网管平台和Portal、APP Server等业务生成和下发平台。WLAN系统主要由认证服务器(AS)、接入控制器(AC)和接入点(AP)等部分组成。
图1 无线局域网体系结构
4、WLAN主要设备
WLAN的主要组成设备有AS、AC、AP。AS(Authentication Server)和WLAN的基本结构AC、AP结合,实现GSM/GPRS移动用户高速无线数据接入,称作移动模式WLAN系统。AS的功能相当于WLAN网络与GSM/GPRS网络之间的互联网关,完成宽带网络与移动原有的GSM网络之间的适配功能。AS有以下主要功能:一、WLAN接入控制:SIM卡模式接入流程,支持EAP Over Radius鉴权方式;从HLR获得用户签约信息:通过MAP恢复数据操作获得用户签约信息;获取鉴权信息:向HLR请求鉴权三元组;用户发起的分离功能。二、记费功能:话单生成:生成WLAN话单;话单发送:通过FTP/FTAM接口把话单送给BS,或者保存在文件中供BS来取;话单保存:当无法与BS通信时,能将话单保存到硬盘;中间话单生成:在用户上网过程中,按一定的时间间隔生成计费话单;三、维护功能:维护功能包括日常维护功能、SS7链路维护功能、消息跟踪和消息解释、故障告警和话务统计等。四、简单网络管理协议(SNMP):具备SNMP Agent,通过SNMP V3与网管网中的管理站通讯。
AC(Access Controller)作为WLAN边缘汇聚层的用户业务接入设备,提供功能强大的用户管理和业务控制功能,主要体现在灵活完善的用户接入方式、用户身份认证和安全保障、基于用户策略的访问控制、业务QOS保证等方面。AC是基于WLAN和以太网技术的无线接入控制设备。AC可提供的业务有宽带上网类业务、实时业务、电子商务类业务、个性化Portal业务和一些特色业务。
AP(Access Point)无线接入点,主要是用来连接无线网络及有线网络的桥接器。利用AP无线接入点,可以整合有线及无线网络。AP无线接入点遵循IEEE 802.11及IEEE 802.11b,可支持速率11Mbps/5.5Mbps/2Mbps和1Mbps。AP无线接入点亦可支持漫游(Roaming)功能。AP无线接入点支持ESSID及WEP的加密功能,可防止未经授权的不当存取资料。以Windows为基础且符合简单网管协议(SNMP)工具进行管理。AP就相当于基站,终端主要有用于便携机的PCMCIA无线网卡和用于台式机的USB无线终端(相当于无线Modem)。WLAN属于小范围覆盖的宽带无线技术,一个典型的AP覆盖范围为室内30米,室外300米,AP采用和以太网类似的协议,所以可以把AP看成一个无线Hub。
除了AS、AC和AP外,WLAN还有一些其它的设备:包括接入点交换设备(APS)、Station(STA)、记费网关(CG)、记费中心(BC)和各网元间的接口(Wf/Wb/Wx/Wf)等。另外还有LANSwitch、归属位置寄存器(HLR)、短消息业务中心(SMSC)、移动智能网设备SCP等设备。CG作为和AS配套的设备,将AS生成的原始话单进行格式转换、合并、存储;同时,提供到BC的接口,向BC传送话单。LANSwitch提供边缘用户的汇聚功能。在WLAN移动解决方案中,充分利用了无线网络原有的用户资源,AS通过和HLR的信令交互,获取用户数据进行鉴权,从而使用户利用同一张SIM卡既能使用移动业务,又能使用WLAN业务。在WLAN移动解决方案中,AS在提供OTP认证方式时,需要和移动网络既有的设备SMSC进行交互,通过短消息发送生成的用户密码。在WLAN移动解决方案中,AS通过和移动智能网设备SCP的交互,提供对预付费业务(PPS)的支持。
5、WLAN组网原则
WLAN网络的组网原则有以下几条:1、与现有GSM/GPRS网络融合;2、充分利用现有的网络资源:包括用户、节点设备、业务等;3、提供特色业务;4、兼容性强,基于标准、成熟的信令协议;5、可运营、可管理性;6、在计费方面,不同业务共享一个帐单;7、符合3GPP/IEEE演进趋势;8、分步实施:采用成熟技术,逐步演进。AS的组网原则,目前采用全国集中设置的方式。将来当WLAN业务量大时,可统一规划,分布建立SIM认证中心。AC的组网原则,AC的设置有两种方式:分布式和集中式。采用分布式设置时,每个WLAN覆盖的热点地区都部署一个AC;采用集中式设置时,在城域网集中部署一台AC,每个WLAN覆盖地区的AP通过城域传送网接到集中AC上。如果热点地区接入用户少,建议采用集中式设置,以便于集中维护和管理,降低成本;如果热点地区的用户多,建议采用分布式设置,利于负载分担。对于WLAN网络覆盖采用和业主合建的模式,如果WLAN业务用户认证点为AC,需要在热点地区部署独立的AC,支持将本地WLAN业务用户计费信息传送到业主的网络系统。当采用基于802.1x机制的认证方式,AC作为WLAN用户接入认证点时,AP和AC之间的传送网络应保证AC且仅有AC能够终结WLAN用户的二层认证信息流。AP组网规划原则,理论上一个WLAN的AP可以接入很多用户,但由于接入用户数目过多,每个用户的性能就会下降,一般每个AP接入20~30个用户为宜。建议单个AP的联机终端用户数最多为32个。以400平方米半开放空间为例。一、对于同一常见半开放空间,当AP信号传播途中,最多需穿透两堵木板墙壁时,单个AP的覆盖有效面积可达到250平方米左右。此时,该空间应放置两台AP即可保证该空间内的信号覆盖。AP尽量摆放在天花板、墙壁侧较高处。可将两AP分别放置在房间两对角。注意不要设置同、邻AP频点即可。二、对于同一常见半开放空间,当AP信号传播途中,最多需穿透两堵玻璃墙壁时,单个AP的覆盖有效面积可达到400平方米左右。此时,该空间放置一台AP即可保证空间内的信号覆盖。AP尽量摆放在天花板、墙壁侧较高处。任意设置AP频点。三、对于同一常见半开放空间,当AP信号传播途中,最多需穿透两堵水泥墙壁时,单个AP的覆盖有效面积可达到150平方米左右。此时,该空间放置三台AP即可保证空间内的信号覆盖。将三台AP的频点分别设置为1、6、11。摆放位置均匀分别于该空间内即可。
6、结束语
【关键词】 宽带IP技术 电力通信城域网 发展原则
随着时展的要求,信息技术时代的到来,电子产品日益大众化,人们已经不能满足于局域网的应用空间,电力通信城域网才愈来愈被需要。而宽带IP技术的支持是宽带城域网的基盘,因此宽带IP技术的发展决定着宽带城域网的发展,制约着互联网以及各种网络服务终端的发展。如何促进宽带IP技术则是电力通信城域网中的重中之重。
一、宽带IP技术的网络平台
我国电力通信信息网所包含的网络服务终端有:广域网,VPN以及用户网等等,其中电力通信城域网就是广域网的其中一个分支。广域网是中国所常见的一种网络模式,广域网由中国网通公司管辖,拥有中国信息网络平台的支持,因此其机遇与发展前景更广阔。而宽带城域网则是广域网的一个重要体现,是广域网的分支,同时也是新时代的产物。
无论是在广域网、VPN,用户网还是在任何电力通信城域网中,宽带IP技术的发展都是网络终端进步与发展的必要前提,是电力通信城域网的平台基础。随着宽带IP技术的发展,WLAN的出现,电力通信城域网的实力日渐雄厚,宽带IP技术的网络平台十分广阔。
二、宽带IP技术在电力通信城域网的应用
我国处于数字信息化中,数字电力的发展是电力信息发展的核心,因此如何建设一个适合电力工业自身发展与社会各界需求的网络结构,则是未来发展的中心。在实现数字化的进程中,采用先进的技术支持必定加快数字化的实现。
2.1 宽带IP技术的应用
自助存取款终端自从问世起就向大家展示了其机动处理数据的能力,特别是拥有较强的数据综合传输能力,因起采用固定长度信元和精简信元而使交换快而灵活,但其一直被视为通信技术的终点。
随着宽带IP技术的发展,将COS映射到自助取款终端中,将使设备成本提高百分之二十五。为了减少这种差异而研制出RFC1483,RFC1577等协议,在此协议中,自助取款终端将变成路由器专线出现,既得到了QOS支持,有可获得百分之九十五的带宽。
2.2以太网技术在城域网中的发展
成光传输网是骨干传输网与接入网络的汇合,尽管网络的接入方式多种多样,但一直需要一个十分可靠的传入传出网络终端进行承载,而这个网络只能是DWDM系统上的。其作为城域网传输技术,不能简单的将DWDM技术用于城域网中,因此将其转变为服用波长为16波以上(CWDM)就可以正常运转,而现在技术也可以实现273波。其中目前普遍应用的是以太网技术,随着技术的改进与性能的提高,许多以太网交换机长假在生产中保存了原有技能,有采取多种方法定义与配置VLAN通信,使之扩大容量,增强备份功能。
三、宽带IP城域网应用的发展原则
1、发展性。Ip城域网采用国内外标准的网络技术,可以与全国主干网络连接, 即着眼于现在的系统程序支持又面向将来的应用软件系统的发展,具有良好的发展性。
2、安全性。作为网络信息交换平台,必须具有严格的安全监管系统,要采取系统保密措施和防范监管方法,以保证用户安全和传输信息完整。
3、延展性。作为新时展的产物,电力通信城域网必须具备强大的发展空间和储备力量,才能在信息化,数字化的当代社会中长期发展下去,因此就要求IP发展具有将强的延展性,提高宽带IP技术,促进电力通信城域网中的应用的横向纵向共同发展。
四、总结
综上所述,宽带IP技术在电力通信城域网中的应用是十分广泛的,前景是十分广阔的,这就要求我们广泛发展IP技能人才,不断进行电力通信技术的突破创新。但因发展平台还在拓宽,IP技术的应用还不完善,IP城域网仍存在很多不足之处,这就要求我们在不断加强城域网网络的同时兼顾网络的完善工作,积极发展网络平台,投身于研发与应用宽带IP信技术,不断促进网络时代的发展与进步。
参 考 文 献
[1]丁道齐.组建电力城域网的主流技术――宽带IP技术[J] .国电通信中心.2002,5(9):1-8
[2]李宏涛, 李腊元.宽带IP城域网的设计与实现[J].深圳市安保区信息中心.2003,1(27):182-185
[3]陈其力.宽城IP城域网的组网技术与实践应用[J].中睿规划设计有限公司.2014.1(16):263-2 64
[4]李强富.宽带IP城域网的组网技术及建设方案探究[J].广东中人工程设计有限公司.2015.3(21):99-100
实施教育活动的过程中将必然涉及使用教育技术。与教育活动意义,教育技术同样经过多年的持续发展内容源远流长。而教育技术的外延领域在每次技术发生、发展和革新过程中,必然对教育活动本身构成积极影响。在以手工技术为基础构成外延的早期传统教育活动当中,以黑板、粉笔、书籍、图片笔等工具以及口手相授、口手相传的教育方式为主体的教育技术在过去相当长一段时间占据教育活动的主导地位。随着电子信息技术的高速发展,幻灯片、电影、电视、广播等全新技术被引入到课堂教学当中,这种变革使得传统的教室当中首次出现了老师和学生以外的其他声音。20世纪末计算机技术和微电子技术的广泛应用,使信息处理技术、计算机辅助教学系统、网络多媒体教育系统等依托网络计算机核心技术的教育信息技术逐渐进入到教学实践当中,应用范围日益广泛。此后,每当伴随这每次新技术巨大进步和变革,新技术都会在教学活动中具体地体现出来。云计算作为当前最为前沿的新兴的高新技术,教育业对元计算同样具有较高的期盼度,很多教育工作者均期望能够将将云计算技术全面能够引入教学时间活动当中,通过元计算的使用推动教育教学,对教育实践活动起到积极的促进作用。通过云计算技术的引入,可以在较短的时间内迅速降低教育信息化建设成本,从根本上提升信息化进程效率,实现更为灵活的教育信息化部署和实现方式。通过云计算技术的实施,能够在较少费用投入下,通过互联网络解决计算机资源访问费用问题,充分实现信息协作共享,不再需要使用自建设施来实现网络信息构建,可以将更多的精力全面集中在提供更加丰富的内容以及更加及时的信息的服务上。利用云计算技术,用户能够随时随地通过互联网以任何接入方式接入信息内容服务,畅享网络带来的方便与快捷。随着云计算技术的逐渐成熟,教育云服务的需求和发展也产生了较大变化,从最初的动辄百万巨大投入,利用效率有限,管理难度较大的自建信息化数据中心,到运用虚拟化技术的存储虚拟化、服务器虚拟化、运行平台虚拟化等等均能够发现基于云计算的资源的投资可以有效解决网络资源利用问题,建设投资费用问题。在此基础上所建立的共享资源云服务以及应用云都已经有大量实际案例,很多学校已经实现了基于云计算的教育信息资源共享。从使用规模上看,云计算已经展示出了巨大的发展潜力,教育信息化已经从过去的私有云模式逐步转化为公共云和私有云相互融合的混合云的模式。
2教育资源共享应用的现状及问题分析
2.1资源获取渠道不畅虽然当前很多学校均已经建立或正在规划建设教育网站。但一些网络资源无法连通,同时在获取这些课程的访问途径相对比较困难,但是依然存在着部分网站访问途径不够明确,如存在通过百度、谷歌等搜索引擎以及通过学校主页连接等访问途径,多种途径最总的结果和指向不尽相同,一些网页可以正常打开,另一些则常常出现“该页无法显示”的情况。无法方面活动更多紧迫课程网络应用课件,已经成为资源获取的瓶颈。访问者的网络接入方式的不确定,很多学校在网站接入方面均花费了较大的资金和精力来确保网站的访问流畅,网络带宽问题已经成为阻碍教育信息自愈共享的重要瓶颈问题。
2.2资源建设缺之统一规范很多学校建立了教育网络平台作为对外交流的窗口。但仅有很少学校的网站功能设计比较合理,在内容安排和课程展示上做到的层次性和逻辑性强,内容丰富,特点突出。大部分网站还是仅仅是把课件、视频文件罗列在网页中,内容展示缺乏层次感,各个学校应根据本校实际情况选择建设模式。各个学校的网络平台制作各不相同,在平台使用和教育资源通用性与兼容性等方面还存在一些问题。例如,一些视频内容的格式往往仅规定了最低使用配置标准,没有考虑使用访问者实际网络带宽、使用者的硬件配置及浏览器版本等方面的差异,普遍存在一味追求高清晰度的问题,音频和视频内容对网络带宽占用较大,很多使用者硬件设备无法进行相应处理,从而造成教育信息视频内容缓冲时间长、播放不流畅,部分内容由于耗用带宽过大无法浏览。使网络教育信息吸氧的利用率大大降低,对最终的使用效果构成了不利影响。
2.3学习资源类型单一部分学校的教学信息资源内容比较单一,教学信息资源在多样化等方面还需进一步加强。很多网上的课件依然是对常见教学内容的简单重现。内容依然以图表和以文为主,教学视频内容有限,缺乏对学习情境的必要支持,习题库、案例库、相关文献以及模拟实验环节等教育拓展信息还不够充实,在学习过程学习者依然无法满足于被动地去接受教师对知识的灌输,可能丧失主动参与的实际模拟操作的积极性,会导致学习者学习热情受损。此外,课程资源库的更新频率也无法满足教学需要,难以真正调动学生的积极性,对课程资源的教学效果构成了影响。
3推进教育资源共享应用的建议
3.1搭建统一资源平台,实现资源的共建共享目前很多学校的教育资源库都是各校自行搭建,大部分教育资源库都在动地等待外部使用者的浏览、访问和下载。教学资源储备库管理方面存在无序和混乱的问题。因此,有必要建立统一的教育资源共享服务平台和教育资源共享体系,真正实现对课程内容的快速访问,从根本上避免了教育信息资源访问渠道不够畅通的问题。通过育平台的搭建,对于整合教育资源以及教育信息资源均可产生较大的促进作用。
3.2建立有效激励机制,进一步调动教师及学生使用教育信息资源的积极性教育信息资源功能在于示范、辐射作用的发挥,然而目前大多数教育资源依然没有做到这一点,究其原因在于缺少必要的激励措施和激励机制,没能充分调动教师和学生积极使用教育资源。所以作者建议可考虑教师使用网络教育资源可以进行教学给予工作量的增加,教师在设计教育信息化资源过程中增加平时成绩统计功能模块,可以依据学生在线学习的时间、在线讨论情况以及提交作业情况等给予日常学习成绩等措施。不断提高教育资源的应用价值,真正使教育信息能够真正发挥示范、辐射的作用。
3.3建立资源更新机制,充分调动教师建设教育信息的积极性目前学习存在的普遍问题是教师对评比教学资源拥有较高积极性,然而对教育资源的后续建设普遍缺乏积极性,很多数教师都有评得了即完成任务的想法。对此可以考虑采用激励与考核评比并重的方法来解决。可以制定相应的激励机制,在教学过程当中鼓励教师持续更新课程资源内容,建立更多的课程资源,鼓励更多的人参与到教育信息资源建设中。对于那些只评比不建设的状况,实行退出机制,对于没有访问量、长期无法访问、无法达到一定标准的应及时提出改进意见,严重情况下予以退出处理。
3.4建立培训机制,调动更多教师参与网络教育资源建设工作对教师进行信息技术的培训,学习并掌握一些计算机应用的相关知识,现代教学理念和教学方法,通过培训使这些教师具有自主在网上更新知识、应用信息技术手段进行网上教学的能力。提高教师对于网络教育资源的认识,培养学科教师参与网络教育资源的兴趣和积极性。通过培训,保证后续资源建设能够及时更新,并形成长效培训机制,最大程度使更多学科教师了解网络教育资源在教学中发挥的作用,充分调动广大教师参与的积极性。