1 引言
移动互联网是当前信息技术领域的热门话题之一，它体现了“无处不在的网络、无所不能的业务”的思想，正在改变着人们的生活方式和工作方式，移动互联网使得人们可以通过随身携带的移动终端（智能手机、PDA、平板电脑等）随时随地乃至在移动过程中获取互联网服务，随着宽带无线接入技术和移动终端技术的迅速发展，全球已经进入移动互联网周期的早期阶段（计算技术先后经历的5个发展周期：大型机、小型机、个人电脑、桌面互联网、移动互联网），目前，全球5亿Facebook用户中有2亿为移动用户，Twitter用户中有一半为移动用户，40％的微博消息来自移动终端[2]，在国内，截至2010年12月，手机上网用户达3，03亿，较2009年底增加了6930万人，同时，手机上网用户在互联网用户中的比例也进一步提高，从2009年末的60，8％提升至66，2％。
移动互联网已成为学术界和业界共同关注的热点，但对其的定义还没有达成共识，比较有代表性的定义由中国工业和信息化部电信研究院在2011年的《移动互联网白皮书》[4]中给出：“移动互联网是以移动网络作为接入网络的互联网及服务，包括3个要素：移动终端、移动网络和应用服务，”上述定义给出了移动互联网两方面的含义：一方面，移动互联网是移动通信网络与互联网的融合，用户以移动终端接入无线移动通信网络（2G 网络、3G 网络、WLAN、WiMax等）的方式访问互联网；另一方面，移动互联网还产生了大量新型的应用，这些应用与终端的可移动、可定位和随身携带等特性相结合，为用户提供个性化的、位置相关的服务。
1991年Weiser在文献[5]中提出了“泛在计算”（Ubiquitous Computing），即人们可以在任意时间、任意地点通过合适的终端与网络进行连接从而获取信息与服务，开启了对移动互联网进行研究的先河，此后，移动互联网日渐成为信息技术领域的研究热点，著名的国际学术会议（Mobicom、MobiSys、INFOCOM、Percom、WWW、SIGCHI等）及期刊（IEEE／ACM TON、COMMUN ACM、IEEE TMC等）上陆续发表了大量移动互联网相关的研究成果，移动互联网是一个多学科交叉、涵盖范围广泛的研究领域，涉及互联网、移动通信、无线网络、嵌入式系统等技术，通过对当前移动互联网研究的相关工作进行归类和梳理，形成如图1所示的移动互联网研究体系，这个体系有3个层面，分别为移动终端、接入网络和应用服务，其中，移动终端和接入网络是应用服务的基础设施，在该体系中，移动互联网研究主要包括移动终端、接入网络、应用服务以及安全与隐私保护4个方面，移动终端研究包括终端硬件、操作系统、软件平台、应用软件、节能、定位、上下文感知、内容适配和人机交互等，接入网络研究包括无线通信基础理论与技术、蜂窝网络、无线局域网、多跳无线网络、异构无线网络融合、移动性管理与无线资源管理等，应用服务研究包括移动搜索、移动社交网络、移动互联网应用拓展、基于云计算的服务、基于智能手机感知的应用等，安全与隐私保护研究则涉及移动终端、接入网络、应用服务3个层面，包括内容安全、应用安全、无线网络安全、移动终端安全、位置隐私保护等。
图1 移动互联网研究体系示意图
根据上述研究体系，本文分别从移动终端、接入网络、应用服务以及安全与隐私保护4个方面对移动互联网的研究进展进行分析与讨论，第2节主要介绍移动终端节能和定位的研究现状；第3节着重对异构无线网络融合、移动性管理、无线局域网和无线Mesh网络的研究工作进行总结；第4节重点介绍移动搜索和移动社交网络的相关研究工作；第5节则主要讨论移动终端安全和位置隐私保护；第6节介绍我们在WLAN 基站原型系统及无线Mesh网络性能优化方面的研究成果；最后对全文进行总结，提出进一步的研究方向。
2 移动终端
移动终端是移动互联网的前提和基础，随着移动终端技术的不断发展，移动终端逐渐具备了较强的计算、存储和处理能力以及触摸屏、定位、视频摄像头等功能组件，拥有了智能操作系统和开放的软件平台，当前主要的智能终端操作系统有Google的Android、微软的Windows Mobile、Nokia的Symbian、Apple的iOS和RIM 的Blackberry OS等，采用智能终端操作系统的手机，除了具备通话和短信功能外，还具有网络扫描、接口选择、蓝牙I／O、后台处理、能量监控、节能控制、低层次内存管理、持久存储和位置感知等功能，这些功能使得智能手机在医疗卫生、社交网络、环境监控、交通管理等领域得到越来越多的应用，
移动终端研究不仅涵盖终端硬件、操作系统、软件平台及应用软件[6－9]，还包括节能、定位、上下文感知、内容适配和人机交互等技术[10－15]，其中，节能和定位至关重要，提高能量利用效率可以增强移动终端的续航能力，获取终端位置则是使用基于位置服务的前提，本文将重点介绍移动终端节能和定位的研究进展。
2.1 节能技术
移动终端依赖电池工作，出于便携性的考虑，移动终端的尺寸和重量受到严格限制，制约了电池体积和容量的扩充，随着移动终端软硬件功能的增强，不断增长的能耗需求和有限的电池容量之间的矛盾也日益加剧，制约着移动互联网的广泛应用，因此，如何提高移动终端的能量利用效率成为移动互联网领域一个备受关注的研究方向，
在硬件方面，芯片、显示屏等元器件的低功耗设计、元器件的合理布局等都是降低能耗的有效手段，在软件方面，主要的研究工作有智能电池[16]、图形用户界面的节能设计[17]、基于休眠的节能方法[18]、针对TCP 协议的节能优化[19]、系统级电源管理[20－21]和无线通信节能机制[22－29]，下面将具体阐述系统级电源管理和无线通信节能机制的相关研究工作。
（1）系统级电源管理
系统平台可通过动态的电源管理来提高电池能量利用效率[20]，根据系统各组件的负载，动态地调整其工作状态（开启，关闭，低性能运行），也就是将无任务正在执行的系统组件关闭或使其低性能运行，并在任务达到时将其开启运行，以最少数量的运行组件实时地满足动态的用户功能和性能需求，从而减少不必要的能量消耗，系统级电源管理的通用机制如图2所示，组件观测模块搜集系统中各个运行组件的负载信息，并将其传递给电源决策模块；电源决策模块根据这些负载信息，做出电源管理决策，并将状态迁移的命令下发给各个运行组件，现有的工作大多数都孤立地对系统各组件进行观测并做出相应的电源决策，没有考虑它们之间的交互，Min等人[21]提出了一种系统级集成电源管理方法，考虑了系统主要组件（CPU、无线接口、显示屏等）间的交互，极大地降低了系统能耗。
图2 系统级电源管理的通用机制
（2）无线通信节能机制
无线接口是移动终端中主要的能量消耗组件之一，在其进行数据传输时，能量消耗最为显著[22]，现有的无线通信节能机制主要有以下3种：多种无线技术混合机制、802，11MAC层协议优化以及基于接入点AP（Access Point）下载调度的能耗优化。
①多种无线技术混合机制
现有的多种无线技术（WLAN、GSM、蓝牙等）在进行数据传输时，其能耗存在差异，能耗检测结果表明，WLAN 接口相比于其它无线接口（GSM、蓝牙等），在进行数据传输时消耗的能量最多[23]，鉴于不同接口之间的能耗差异，Raghunathan等人[24]利用WLAN高速率、高能耗的特点以及蓝牙低能耗、低速率的特点，提出了一种WLAN 接口和蓝牙接口混用机制，在设备发现和连接建立时使用蓝牙接口，而在数据传输时使用WLAN接口，从而有效地降低无线通信的能耗。
②802.11MAC层协议优化
在20世纪90年代后期，IEEE 802，11标准已经为WLAN 设备定义了节能模式（Power SavingMode，PSM），该模式实现在MAC层，有3种工作状态：Off、Sleep和Awake，在Off状态，无线接口被关闭，不能进行任何操作；在Sleep状态，无线接口不能监听信道和传输数据，但还需消耗少量的能量；Awake状态还可以进一步分为3种模式：传输、接收和空闲，这3种模式下能量的消耗不同，但都明显高于Sleep状态[25]，PSM 已经在WLAN 设备上被广泛使用，但需要在网络性能和能耗进行权衡，处于Sleep状态时间过长，传输延迟较大；处于Sleep状态过短，需要消耗较多的能量，为了解决这个问题，文献[26－28]提出了一些改进的方法，Krashinsky等人[26]提出了BSD（Bounded Slowdown）协议，终端通过不断降低侦听AP Beacon帧的频率来增加处于Sleep状态的时间，可以减少能耗，但延迟问题没有解决，Qiao等人[27]在BSD协议的基础上做了改进，称为智能PSM，动态估计处于Sleep状态的时间并以此唤醒终端来侦听AP的Beacon帧，Anastasi等人[28]提出了一种跨层节能方法，根据应用行为和网络参数动态调整节能策略，根据应用层流量特征，用一个下载间隙和Think间隙组成的序列来表示MAC层行为；并使用基于Agent和Timeout的方法来发现Think间隙的开始；在Think间隙开始的时候，切换到Off模式；当检测到应用层请求时，切换到标准PSM 模式。
③基于AP下载调度的能耗优化
基于AP下载调度的能耗优化是一种针对终端下行流量通信、以AP为中心的节能机制，通过对所有与其连接的终端的下行流量进行集中调度，使得所有终端的下行流量通信的能耗总和最小，而不是只考虑某个终端的节能，所有终端以GPMM（GenericPower Management Model）模式连接到AP，在该模式下，终端并非一直处于Awake状态，AP的调度以BP（burst period）为单位，长度为L＋1个时隙，包含一个时隙的TIM（Traffic Indication Map）和L个时隙的数据报文，在每个BP的开始，终端被唤醒并接收TIM，根据TIM 来判断是否需要接收数据，若不需要接收数据，立即返回到Sleep状态；否则，终端要保持Awake状态直至该BP中的最后一个报文被调度，因此，该问题是一个优化问题，以最小化每个BP中终端的平均能耗为目标。
j在BP-q时段的能耗，采用不同的调度策略，最佳的BP长度也不同。
2.2 定位技术
位置相关是移动互联网服务的重要特点之一，因此，移动终端定位与移动互联网的发展紧密相连，是一个关键的、不可或缺的研究课题，定位，也称为位置感知，是指借助已知空间中的一组参考点的位置来获得该空间中移动用户的位置的过程[30]，定位技术主要有3类[31]：卫星定位技术、网络定位技术、感知定位技术，卫星定位技术利用太空中的人造卫星对移动终端进行定位，如GPS、北斗卫星导航系统、伽利略卫星导航系统等；网络定位技术利用网络基站（或者接入点）等基础设施对移动终端进行定位，如2G网络、3G网络、WLAN 等；感知定位技术在指定空间内部署传感器，当移动终端进入传感器的感知区域时，则能判定其位置，如无线射频识别技术（RFID）、红外、蓝牙等。
在应用不断发展的背景下，定位系统的运行环境、使用范围、用户体验都有了新的变化，定位技术面临着新的挑战，卫星定位的研究开展较早[32]，技术比较成熟，在室外能有效地定位，但几乎不能覆盖到人们经常工作和活动的室内，网络定位和感知定位等适用于室内定位的技术成为当前的研究热点[33]，近年来，随着WLAN 作为一种与3G网络互补融合的宽带无线接入方式被广泛部署以及支持WLAN的移动终端的日益普及，WLAN 室内定位引起了国内外学者的广泛关注，下面将具体介绍WLAN室内定位的研究现状。
根据定位原理的不同，WLAN定位可以分为以下类：最近AP定位[34－35]、几何计算定位[36－41]和位置指纹（Location FingERPrint）定位。
（1）最近AP定位
在WLAN中，每个AP都有一定的信号覆盖范围，进入该区域的移动终端通过与它的连接实现网络接入，因此，移动终端必然在其所连接的AP的邻近区域里，可以用AP位置来粗略表示该终端的位置，目前有多种方法可以获取AP上记录的所连接终端的信息，例如采用RADIUS（Remote AuthenticationDial In User Service）服务器来负责WLAN用户的认证[34]，在WLAN中实现基于SNMP（Simple Network Management Protocol）的网络管理[35]等等，最近AP定位的优点是简单，易于实现，无需在终端安装额外的硬件和软件，但定位的准确性不高。
（2）几何计算定位
几何计算定位则利用几何学的原理来计算待测目标的位置，主要有以下两类方法：距离测量法[36－40]和角度测量法。
距离测量法通过测量待定位目标与其它多个参考点（位置已知）之间的距离来计算待测物体的位置，距离测量方法有多种，如通过测量无线电信号的到达时间（Time of Arrival，TOA）[36]、时间差（TimeDifference of Arrival，TDOA）[37]、往返时间（Roundtrip Time of Flight，RTOF）[38]或到达相位（Phase of Arrival，POA）[39]来估计距离、利用无线电信号传播的数学模型把在用户端测得的信号强度（Received Signal Strength，RSS）[40] 转化为距离等等。
角度测量法，也称为到达角度法（Angle ofArrival，AOA）[41]，利用两个参考点（位置已知）发射信号到达用户的角度来计算用户位置。
（3）位置指纹定位
位置指纹是指用户所处位置的场景特征，位置指纹定位的原理是：用户利用所处位置观测到的位置指纹，查询位置指纹的样本数据集，根据特定的匹配规则来估计所处的位置，位置指纹有多种表示，如用户所处位置的RSS、信噪比、TOA 等，其中，RSS易于测量，不需要额外的软硬件支持，而受到广泛关注，微软研究的RADAR定位系统[42]就采用了一个RSSI（RSS Index）的样本数据集，该数据集包含了实验范围内的多个采样位置上测得的信号强度信息（多个方向上来自不同AP的RSSI），在进行定位时，用户只需测得当前位置的信号强度信息，然后以一定规则查询匹配样本数据即可完成位置估计，不需要转换成到AP的距离进行几何计算。
位置指纹定位分为两个阶段[30]，即离线采集阶段和实时定位阶段，如图3所示，在离线采样阶段，首先在定位环境中确定若干采样点，记录在每个采样点位置的信号强度信息（来自所有AP的RSSI），构建一个关于信号强度信息和采样点位置（可以是物理位置，也可以是逻辑位置）关系的位置指纹库；在实时定位阶段，用户通过实时测量获取信号强度信息，并将其与位置指纹库中的信息进行匹配，从而估计该终端的位置。
图3 位置指纹定位
根据位置匹配方法的不同，位置估计算法可以分为以下两类：确定性算法[42－45]和基于概率的算法[46]，确定性算法主要有k－最近邻算法（KNearestNeighbor，KNN）[42]、神经网络[43]、支持向量机（Support Vector Machine，SVM）[44]、最小M－顶点多边形（Small M－vertex Polygon，SMP）[45]等；基于概率的方法利用条件概率为位置指纹建立模型，并通过贝叶斯推理来估计用户的位置。
位置估计算法既可以在服务器端执行，也可在移动终端执行，服务器模式需要终端将信号强度信息提交给服务器，并从服务器获得位置估计的结果，这种模式适用于计算能力弱的终端，但存在用户隐私泄露的隐患[47]，由于移动终端的计算资源有限，准确性不是定位的唯一目标，同时需要考虑到计算复杂性、能耗和存储空间，一些学者已经开始研究如何在不降低定位准确度的情况下降低系统开销，降低信号强度信息的维度（AP的数量）是一个有效手段，Youssef等人[48]利用可用AP的子集来降低计算复杂性，其中信号最强的一些AP被选择；Chen等人[49]对AP进行选择时，以AP的位置判别能力作为标准；King等人[50]提出了一种位置指纹信息的选择方法，从而避免拷贝所有的位置指纹信息，另外，由于网络环境的动态变化，会导致位置指纹库中信息过期，从而影响定位的准确度，如何以较小的开销实现位置指纹库的动态更新，目前这方面的研究工作还很少。
综上所述，位置指纹定位与其它定位技术相比，虽然定位准确度不及几何计算定位，但其表现出来的优点更具吸引力，该方法不需要知道AP的位置、发射功率等信息，不需要终端额外的硬件支持，易于在终端实现，因此，位置指纹定位成为目前WLAN室内定位技术的主流。
3 接入网络
接入网络是移动互联网的重要基础设施之一，按照网络覆盖范围的不同，现有的无线接入网络主要有五类：卫星通信网络、蜂窝网络（2G网络、3G网络等）、无线城域网（WiMax）、无线局域网（WLAN）、基于蓝牙的无线个域网，它们在带宽、覆盖、移动性支持能力和部署成本等方面各有长短，例如，蜂窝网络覆盖范围大，移动性管理技术成熟，但存在着低带宽、高成本等缺陷；WLAN有着高带宽、低成本的优势，但其覆盖范围有限，移动性管理技术还不成熟。
随着移动互联网的飞速发展，无线接入网络所要支撑的业务已经由以前单一的语音业务转变为综合语音、数据、图像的多媒体业务，现有的无线接入网络已经无法满足其在带宽、覆盖、实时性等多个方面的需求，关于下一代无线通信网络（4G网络）的设计思路和发展方向，主要有以下3种：革新式的发展路线、单系统演进的发展路线和多系统融合演进的发展路线[52]，革新式的发展路线，即定义全新的无线接口、通信协议和网络架构，开发成本高且难以推广部署，在时效性和实用性上都有所欠缺；单系统演进的发展路线，即充分利用现有的某种无线接入系统中的基础设施和技术，通过技术增强来实现系统的平滑过渡，是一种低成本的系统升级方案，但系统性能提高有限，不能作为一种长远的发展路线；多系统融合演进的发展路线，即将现有的多种无线接入技术有效地结合起来，实现异构无线网络融合，这种发展路线既具备了单系统演进路线的低成本、低风险的优点，又能够有效提高系统性能来满足用户需求，是一种实用性和时效性都很强的长期发展路线。
接入网络研究涉及无线通信与网络的基础理论与关键技术，主要包括信息理论与编码、信号处理、宽带无线传输理论、多址技术、多天线MIMO、认知无线电、短距离无线通信、蜂窝网络、无线局域网、无线Ad Hoc网络、无线传感器网络、无线Mesh网络、新型网络体系结构、异构无线网络融合、移动性管理、无线资源管理等[53－60]，本文将重点介绍异构无线网络融合、移动性管理、无线局域网和无线Mesh网络的研究进展。
3.1 异构无线网络融合
关于异构无线网络融合的研究最早可以追溯到1995年由美国加州大学伯克利分校发起的BARWAN（Bay Area Wireless Access Network）计划[61]，该计划提出并实现了多模移动终端在无线局域网和无线广域网之间的垂直切换方案，欧洲电信标准协会（ETSI）和第三代合作伙伴计划（3GPP）对3G网络与WLAN之间的互连互通进行了深入的研究[62－64]，欧盟第六框架计划（EUFP6）中的AmbientNetworks[65]、DRiVE[66]、WINNER[67]和EVEREST[68]等计划在异构无线网络的架构和核心功能实现等方面也取得了丰硕的研究成果。
异构无线网络的融合架构包含两个方面的要素：一是各种无线接入系统之间以何种方式互连互通；二是各种功能模块如何进行划分，即各项管理功能（计费、无线资源管理和移动性管理等）在网络实体上的分布以及这些实体在网络架构中的位置[69]，按异构网络集成的紧密程度不同，异构无线网络架构可分为紧耦合（tight coupling）和松耦合（loosecoupling）两类。
（1）紧耦合网络架构
紧耦合是指参与构成异构无线网络的无线接入系统之间存在主从关系，以3G网络与WLAN的互连互通为例，3G 网络与WLAN 之间存在主从关系，WLAN 的AP通过专用的接入网关连接到3G网络核心网[70]，这样，WLAN 只是3G 网络系统中的一个无线接入网，WLAN的所有业务都被引入到3G网络核心网中，而且WLAN 和3G 网络的无线接入网共享3G网络系统提供的认证、授权和计费功能和信令协议，多模终端在3G网络和WLAN之间的垂直切换也可以由3G网络的移动性管理功能来实现，虽然这种架构在网间切换时延、失败率和丢包率方面比松耦合架构小，但是存在着许多缺点：①使用范围有限，3G网络必须向WLAN开放自己的网络接口，其网络的安全和商业利益有可能受到威胁，只有这两个网络同属于一个运营商时才能使用紧耦合架构；②可扩展性不强，将WLAN业务引入到3G网络中，势必会影响3G网络的性能，需要调整原有3G 网络系统的网络部署和业务规划，WLAN终端需要实现3G网络协议栈和使用3G网络规定的认证机制。
（2）松耦合网络架构
松耦合是指参与构成异构无线网络的无线接入系统以相互独立的、平等的方式集成在一起，不存在任何从属关系，以3G 网络与WLAN 互连互通为例，3G网络和WLAN 之间没有从属关系，各自独立组网，网络间的移动性管理一般由网络层解决，在用户更换接入网络时，通过移动IP等技术来保持原有会话不中断，并实现位置管理[70]，与紧耦合方式相比，松耦合方式在使用范围和可扩展性方面都具有先天的优势。
现有的松耦合架构主要包括：直接互连的松耦合架构、基于专用核心网的松耦合架构和基于IP核心网的松耦合架构。
①直接互连的松耦合架构
直接互连的松耦合架构，以最直接的方式，通过网关将各种无线接入系统两两连接起来，例如，文献[71]提出利用专用的GPRS－WLAN 移动网关（GWMG）实现GPRS与WLAN之间的互连，在该架构中，必须在每两个接入系统之间部署专用的网关来实现异构系统间的互连，而且要求任意两个无线接入系统之间建立服务等级协议（Service LevelAgreement，SLA）。
②基于专用核心网络的松耦合架构
基于专用核心网络的松耦合架构，通过建立专用的第三方核心网络，将各种无线接入系统都连接到专用核心网络中，例如，在MIRAI计划[72]和SMART计划[73]所提出的网络架构中，需要建立两个专用核心网络，即基础接入网和公共核心网，其中，基础接入网负责为多模终端提供统一的控制／信令信道，协助多模终端完成位置更新和网络发现等过程，而公共核心网则承担着各无线接入系统之间的数据交换以及整个网络中的资源管理、用户身份认证和用户信息管理等功能。
基于IP核心网络的松耦合架构则无需建立专用的核心网络，而是利用覆盖范围遍及全球的Internet作为核心网络，并将IP或IPv6协议作为异构系统之间的互连协议，例如，BRAIN 计划所提出的BRAIN架构[64]、文献[74]的AMC架构、文献[75]的NGMN架构。
文献[74]提出了一种基于IP和可信第三方的泛在移动通信架构AMC（Architecture for ubiquitousMobile Communications），如图4所示，该架构中新定义了两种网络实体：网络互操作代理（NetworkInteroperating Agent，NIA）和交互网关（Interworking Gateway，IG），第三方的NIA具有认证、计费、切换管理、运营商间签订的SLA信息数据库等功能模块；IG则具有认证、计费、流量管理、无缝漫游、移动IP外地代理、移动性管理等功能模块，异构的接入系统通过各自的IG与NIA相连，并通过NIA实现异构接入系统间的IG交互，配合完成垂直切换所要求的认证、授权、计费功能以及移动IP注册过程等。
图4 基于NIA的泛在移动通信架构AMC
文献[75]给出了一种下一代移动网络（Next Generation Mobile Network，NGMN）的分层体系结构，通过基于IPv6架构的统一网络平台实现多种无线接入网络的融合，如图5 所示，3G 网络、WLAN等不同接入网络的基站或接入点连接到接入路由器（Access Router，AR），而这些AR则向上连接到移动锚点（Mobility Anchor Point，MAP），每个MAP构成一个域，带有本地用户归属服务器（Home Subscriber Server，HSS）、以及认证、授权和计费服务器（Authentication，Authorization andAccounting，AAA），包含与其连接的多个AR及其所属的基站和接入点，每个接入网关（Gateway，GW）连接多个MAP，为域间切换提供支持。
3种松耦合架构的对比如表1所示，对于直接互连的松耦合架构，每两种异构系统都需要实现互连，技术复杂度高，网络的可扩展性很差，同时也导致了网络建设成本高和建设周期长，因此，这种架构只适用于数目很少的无线接入系统间的互连，基于专用核心网络的松耦合架构不需要在每两个无线接入系统之间建立直接连接，只需通过每个无线接入系统与核心网络的连接来实现异构系统间的间接互连，同时，每种无线接入系统只需与第三方建立服务等级协议，而不必与所有其它的无线接入系统建立服务等级协议，与直接互连的松耦合架构相比，具有很好的可扩展性，然而，建立专用核心网络，其技术复杂度高，建设成本高，建设周期长，基于IP核心网络的松耦合架构，不仅具有很好的可扩展性，还能够充分利用现有的Internet网络基础设施，从而有效地降低异构无线网络的技术复杂度、降低建设成本、缩短建设周期，综上所述，基于IP核心网络的松耦合架构在可扩展性、技术复杂度、建设成本和建设周期这4个方面体现出明显的优势，因此，该架构能够在学术界和业界取得广泛的共识，被认为是未来异构网络融合最有可能的架构形式。
3.2 移动性管理
未来的接入网络将是多种接入技术共存、相互补充的异构无线网络，如何实现异构无线网络间的无缝切换是移动性管理需要解决的首要问题，在异构无线网络中，由于接入技术的复杂多样性，完全基于物理层和链路层来提供移动性管理非常困难，需要一种通用的协议在网络层提供异构接入网络间的位置管理、寻呼和切换等操作，屏蔽不同种类的无线接入网络的差异，IP移动性管理[59]能够为移动终端在异构无线网络环境中的漫游提供了统一的解决方案，但是其作为网络层的移动性管理，将底层网络视作透明，没有搜集底层网络相关信息的途径，会存在网络发现不够及时、网络选择不够准确等问题，切换延迟也较大，因此，在异构无线网络环境中，有必要在二层协议和三层协议之间提供一套与媒体无关的切换技术，与IP移动性管理协议相结合，共同实现无缝的移动性管理，IEEE在2003年1月启动了相关的研究，并于2004年1月成立了IEEE802，21媒体独立切换工作组，致力于开发一个媒体无关的切换标准。
（1）IP移动性管理
移动IPv6（Mobile IPv6，MIPv6）是IP移动性管理中的一种基本技术，能够满足移动终端在IPv6网络范围内随意移动和漫游的需求，MIPv6协议有着足够大的地址空间和较高的安全性，能够实现自动的地址配置并有效解决了三角路由问题，但是其存在着切换延迟长、数据丢包率高和信令开销大等问题，为了解决这些问题，IETF 工作组对MIPv6进行改进，分别提出了分层移动IPv6（Hierarchical MIPv6，HMIPv6）[78]和移动IPv6快速切换（Fast Handover for MIPv6，FMIPv6）[79]，HMIPv6[78]通过引入移动锚点（Mobility AnchorPoint，MAP）来实现分级管理，即当终端在MAP域内运动时，只需向MAP发送绑定更新消息进行本地注册即可，从而减小终端与区域外网络间的信令交互的开销，FMIPv6[79]则针对移动IPv6中移动检测、新转交地址配置和绑定更新等过程带来较大切换延迟的问题，通过引入链路层移动预测机制，在终端切换到新网络前完成移动检测、转交地址配置与重复地址检测过程，从而减小切换延迟。
上述MIPv6及其改进协议在实现移动性管理时要求终端必须支持MIPv6功能，增加了部署和管理的复杂度，加大了终端的能耗，为此，IETF 于2004年成立工作组致力于研究基于网络的区域移动性管理协议，并于2008年推出PMIPv6（ProxyMobile IPv6）规范[80]，PMIPv6协议新增了两种功能实体：移动接入网关（Mobility Access Gateway，MAG）和本地移动锚点（Local Mobility Anchor，LMA），MAG负责检测终端的连接和离开以及初始化终端向LMA 的绑定注册过程；而LMA 则负责维持移动终端的可达状态，因此，该协议不需要终端参与任何与IP移动相关的信令流程，简化了终端操作；同时，该协议还具有信令开销小、切换时延短、可扩展性高等优势，但是，该协议只能在区域内为终端提供移动性支持，如何与MIPv6结合，提供高效的全局移动性支持，还需要进一步的研究。
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本文标题：移动互联网：终端、网络与服务（上）
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