1.2 移動互聯網架構與關鍵技術

從本節開始，將對移動互聯網的主要技術內容進行介紹，包括總體架構以及移動互聯網所采用的關鍵技術，使讀者對移動互聯網有進一步的認知和了解。

1.2.1 移動互聯網的總體架構

移動互聯網是移動通信與互聯網融合的產物，移動互聯網繼承了移動通信隨時隨地接入的特點和互聯網分享、開放、互動的優勢。開放系統互聯（Open System Interconnect，OSI）參考模型是ISO組織在1985年研究的網絡互聯模型，該模型定義了網絡互聯的7層框架：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

因為移動互聯網是互聯網和移動通信網絡的結合，其分層與互聯網略有不同，移動互聯網的體系架構分為4個部分：移動終端、移動子網、接入網、核心網。

移動互聯網的總體架構如圖1-2所示，核心網即互聯網，移動終端可以通過移動通信網、Wi-Fi方式接入到相應的通信網絡（即移動子網）中，并通過接入網來連接核心網。

1.2.2 移動互聯網的關鍵技術

移動互聯網的關鍵技術包括：蜂窩移動通信技術、移動網絡接入技術、移動IP技術、IPv4與IPv6技術、智能終端技術。

1.蜂窩移動通信技術

蜂窩移動通信是采用蜂窩無線組網方式，在終端和網絡設備之間通過無線通道連接起來，進而實現用戶在移動中的相互通信。其主要特征是終端的移動性，并具有越區切換和跨本地網自動漫游功能。

蜂窩移動通信網由基站子系統和移動交換子系統等設備組成，對外提供話音、數據、視頻圖像等業務?；臼侵冈谝欢ǖ臒o線電覆蓋區域內，通過移動通信交換中心與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。一般情況下，某個區域內的多個基站可相互組成一個蜂窩狀的網絡，通過控制收發臺之間的信號傳送和接收來達到移動通信信號的聯通。

2.移動網絡接入技術

移動互聯網的網絡接入技術主要包括：移動通信網絡、無線局域網以及其他接入網絡技術。

移動通信網絡經歷了1G、2G、3G和4G時代，而且目前已經開始部署5G網絡。5G網絡預計的目標是：相較于4G網絡，實現數據流量增長1000倍，用戶數據傳輸速率提升100倍，速率提升至10Gbit/s以上。

無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）利用無線技術在空中傳輸數據、話音和視頻信號。WLAN的實現協議有很多，其中最為著名也是應用最為廣泛的是無線保真技術——Wi-Fi，它實際上是提供了一種讓各種終端都能使用無線網絡進行互聯的技術，為用戶屏蔽了各種終端之間的差異性。

其他的接入網絡技術，包括NFC、藍牙等。

3.移動IP技術

IP（Internet Protocol）要求所有加入互聯網的網絡節點有一個統一格式的地址，簡稱IP地址。在互聯網上，每個網絡節點和每一臺移動終端都被分配了一個IP地址，這個IP地址在整個互聯網中是唯一的。IP地址是用于全球設備識別的通信地址。

移動IP是移動通信與IP的深層融合，也是對現有移動通信方式的深刻變革，它將真正實現話音和數據的業務融合，它的目標是將無線話音和無線數據綜合到IP這個技術平臺上進行傳輸。

我們在連接互聯網時，需要使用固定的IP地址和TCP端口號進行相互通信，在通信期間這些IP地址和TCP端口號必須保持不變，否則IP主機之間的通信將無法繼續。而移動IP的基本問題是IP主機在通信期間可能會移動，它的IP地址也會經常發生變化，最終將導致通信中斷。

為解決這一移動IP問題的基本思路，借鑒了蜂窩移動通信技術，它使用漫游、位置登記、隧道和鑒權等技術，從而使移動節點使用固定不變的IP地址，一次登錄即可實現在任意位置上保持與IP主機的單一鏈路層連接，使通信得以持續進行。

4. IPv4和IPv6協議

互聯網采用的是TCP/IP協議簇，IP作為TCP/IP協議簇中的網絡層協議，是整個協議簇中的核心協議。通過合并語音網關和數據網關，4G網絡實現了全IP化。所以，互聯網所采用的IP會直接影響到移動互聯網的發展。

IPv4是網際協議開發過程中的第4個版本，也是目前部署最廣泛的網際協議版本。理論上，IPv4可供分配的IP地址數量是2³²，大約有43億個。但實際中，由于組播網段地址等限制，能夠直接提供給公網使用的IPv4地址也就大大減少了，無法滿足全球互聯網和移動互聯網快速發展的需要。

IPv6是國際互聯網工程任務組（Internet Engineering Task Force，IETF）為了緩解IP地址分配不足而設計的用于替代現行IPv4的下一代協議。理論上，IPv6可以提供的地址數量是2¹²⁸，幾乎是用之不竭的。在協議設計上，IPv6簡化了報文首部格式，加快了報文轉發，提高了吞吐量；身份認證和隱私保護是IPv6的主要特性，而且IPv6允許協議繼續增加新的功能，使之適應未來的技術發展。

5.智能終端技術

移動智能終端搭載了操作系統，同時擁有接入互聯網的能力，可以根據用戶的需求定制各種功能。智能終端技術的興起為移動互聯網的普及起到了重要作用。人們可以自行在移動終端上安裝所需的應用軟件、游戲等第三方服務商提供的程序，通過此類程序來不斷對手機的功能進行擴充，并可以通過移動通信網絡來實現無線網絡接入，用戶可以隨時隨地訪問互聯網并獲取所需的資源。