趙遠(yuǎn)林，張 暉，朱洪波

（南京郵電大學(xué)江蘇省無(wú)線(xiàn)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210003）

無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)下虛擬終端技術(shù)研究綜述

趙遠(yuǎn)林，張 暉，朱洪波

（南京郵電大學(xué)江蘇省無(wú)線(xiàn)通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210003）

簡(jiǎn)要介紹了虛擬終端技術(shù)的產(chǎn)生背景及定義，對(duì)虛擬終端典型應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了描述。系統(tǒng)地介紹了虛擬終端系統(tǒng)架構(gòu)并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種全新的系統(tǒng)架構(gòu)方式。對(duì)于虛擬終端通信協(xié)議及機(jī)制、虛擬終端資源優(yōu)化策略進(jìn)行了描述。最后，提出了未來(lái)的研究方向。

無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng);虛擬終端;技術(shù);綜述

隨著市場(chǎng)需求的不斷增長(zhǎng)和各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的日益成熟，不同層次的無(wú)線(xiàn)技術(shù)互補(bǔ)融合形成無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)［1－2］。無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)的廣泛接入特性為各種終端設(shè)備在該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下獲取信息及提供業(yè)務(wù)提供了便利，同時(shí)也對(duì)整合終端設(shè)備及實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合提出了巨大的挑戰(zhàn)，在此背景下一種新穎的虛擬終端技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

由于技術(shù)發(fā)展和用戶(hù)需求的提高，終端設(shè)備的數(shù)量及種類(lèi)逐漸增多，各種新型設(shè)備也在不斷涌現(xiàn)，例如手機(jī)、掌上PC、固定電話(huà)和數(shù)碼相機(jī)等。這些設(shè)備可能分屬于不同的通信網(wǎng)絡(luò)，具有不同的通信機(jī)制，其功能各異，設(shè)備能力也存在差異，它們從不同角度、不同層次滿(mǎn)足用戶(hù)需求，為用戶(hù)提供不同的業(yè)務(wù)。虛擬終端技術(shù)能夠使通信異構(gòu)、功能互補(bǔ)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能整合、資源整合和業(yè)務(wù)整合，最終最大限度的提升用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量［3］。因此，該技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。

1 典型應(yīng)用場(chǎng)景

虛擬終端技術(shù)是指在無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各種通信機(jī)制不同、功能各異的終端設(shè)備通過(guò)協(xié)同通信［4］實(shí)現(xiàn)功能互補(bǔ)和通信異構(gòu)融合，形成一個(gè)為用戶(hù)提供統(tǒng)一業(yè)務(wù)的超級(jí)終端，如圖1所示。該技術(shù)可為用戶(hù)提供新穎業(yè)務(wù)或提高現(xiàn)有業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)質(zhì)量，最終達(dá)到提升用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量的目的。

圖1 虛擬終端技術(shù)示意圖

近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步及設(shè)備種類(lèi)的增長(zhǎng)，虛擬終端技術(shù)由于其不可比擬的優(yōu)勢(shì)得到了廣泛關(guān)注，對(duì)于該技術(shù)的研究也逐步深入。由于虛擬終端技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，但其系統(tǒng)架構(gòu)、通信協(xié)議機(jī)制等關(guān)鍵技術(shù)尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展。

虛擬終端技術(shù)將不同終端融合以彌補(bǔ)傳統(tǒng)終端不足，提高了業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)能力，易于滿(mǎn)足用戶(hù)不同層次的需求。下面介紹兩種虛擬終端技術(shù)典型應(yīng)用場(chǎng)景，如圖2所示，并對(duì)其特性進(jìn)行具體闡述。

圖2 虛擬終端應(yīng)用場(chǎng)景示意圖

從圖2a可以看出，利用虛擬終端技術(shù)，掌上PC播放的在線(xiàn)視頻業(yè)務(wù)可以切換到液晶電視上播放以獲得優(yōu)異的顯示效果;數(shù)碼相機(jī)拍攝的圖像馬上可以在打印機(jī)上打印出來(lái)以提高辦公的效率;通過(guò)手機(jī)進(jìn)行的語(yǔ)音通話(huà)業(yè)務(wù)可以切換到車(chē)載設(shè)備上，使得用戶(hù)在駕駛汽車(chē)的過(guò)程中也能進(jìn)行安全便捷的通話(huà)。從圖2b可以看出，為保證高清視頻業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)可靠傳輸，必須提供足夠多的網(wǎng)絡(luò)資源，以獲得較大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。然而，單一的網(wǎng)絡(luò)和終端可能無(wú)法做到這一點(diǎn)。利用虛擬終端技術(shù)，將業(yè)務(wù)流分割成若干子流，并分別通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)（業(yè)務(wù)子流的傳輸速率與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量匹配）傳輸?shù)较鄳?yīng)的終端，最終聚合成完整的高清業(yè)務(wù)流提供給用戶(hù)。

可以看出，虛擬終端技術(shù)既能有效保證單一業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，又能通過(guò)不同業(yè)務(wù)的重構(gòu)或整合，創(chuàng)造出大量新穎的業(yè)務(wù)，從根本上顛覆原有的業(yè)務(wù)模式，極大地提升用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量。隨著信息技術(shù)的進(jìn)步和各種終端設(shè)備的快速發(fā)展，用戶(hù)需求日益也增加，用戶(hù)希望利用現(xiàn)有終端最大限度的滿(mǎn)足自身需求，最終實(shí)現(xiàn)智能家居、智能交通、智能辦公等應(yīng)用。隨著科技進(jìn)步和設(shè)備的發(fā)展，用戶(hù)需求和虛擬終端的業(yè)務(wù)類(lèi)型將繼續(xù)增長(zhǎng)，在此不一一列舉，下面對(duì)實(shí)現(xiàn)虛擬終端功能所需技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2 虛擬終端關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)是虛擬終端技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間融合的基礎(chǔ)，指終端與相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間以及不同網(wǎng)絡(luò)之間建立聯(lián)系，對(duì)于業(yè)務(wù)控制和接口進(jìn)行定義，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備間功能互補(bǔ)和通信異構(gòu)融合。通過(guò)虛擬終端系統(tǒng)的架設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備間功能整合、資源整合和業(yè)務(wù)整合，為用戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)和多樣化服務(wù)，提升用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量。現(xiàn)存虛擬終端系統(tǒng)架構(gòu)主要分為以基于中間服務(wù)器的系統(tǒng)架構(gòu)、基于網(wǎng)關(guān)互聯(lián)的系統(tǒng)架構(gòu)和基于第三方平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)，下面分別進(jìn)行介紹。

1）基于中間服務(wù)器的系統(tǒng)架構(gòu)。根據(jù)虛擬終端的特性，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)只需面向虛擬終端而不是多種高度異構(gòu)的設(shè)備，文獻(xiàn)［5］提出了設(shè)備統(tǒng)一服務(wù)（Device Unifying Service）的概念和虛擬終端系統(tǒng)邏輯架構(gòu)方式。在虛擬終端物理層和應(yīng)用層之間架設(shè)中間服務(wù)器為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同通信提供服務(wù)，中間服務(wù)器負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層業(yè)務(wù)傳輸至虛擬終端，由虛擬終端負(fù)責(zé)使用合適的設(shè)備完成業(yè)務(wù)。

2）基于網(wǎng)關(guān)互聯(lián)的系統(tǒng)架構(gòu)。從物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋪?lái)看，所有的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接在一起，不同的網(wǎng)絡(luò)依靠網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，使分屬不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間能夠進(jìn)行通信。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、PSTN/ISDN網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)互聯(lián)并統(tǒng)一至標(biāo)準(zhǔn)IP網(wǎng)絡(luò)中，不同網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的管理由與該網(wǎng)絡(luò)連接的標(biāo)準(zhǔn) IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)［6－8］。

3）基于第三方平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)。文獻(xiàn)［8］中提出了利用第三方平臺(tái)實(shí)現(xiàn)虛擬終端架構(gòu)的方式。第三方平臺(tái)負(fù)責(zé)處理服務(wù)信息，管理虛擬終端中設(shè)備及接口，用戶(hù)無(wú)需對(duì)虛擬終端直接操作，只需在Web網(wǎng)頁(yè)上提供用戶(hù)名和密碼即可利用終端中設(shè)備滿(mǎn)足自身服務(wù)請(qǐng)求。

不同的架構(gòu)方式有其各自特點(diǎn)，但也均存在一定不足:基于中間服務(wù)器的架構(gòu)中，虛擬終端與應(yīng)用層之間架設(shè)中間服務(wù)器用于傳輸控制，一旦該服務(wù)器遭到攻擊，虛擬終端的數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備管理均受到影響，系統(tǒng)即處于癱瘓狀態(tài);基于網(wǎng)關(guān)互聯(lián)的系統(tǒng)架構(gòu)中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流傳輸及管理信息均通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳遞，容易造成網(wǎng)關(guān)負(fù)載過(guò)大造成癱瘓或者信息延時(shí);基于第三方平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)易于擴(kuò)展，但同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和用戶(hù)信息更易于暴露于網(wǎng)絡(luò)中，安全系數(shù)最低。因此，本文提出一種改進(jìn)的虛擬終端系統(tǒng)架構(gòu)。

無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬終端系統(tǒng)面向用戶(hù)側(cè)、業(yè)務(wù)側(cè)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)及終端側(cè)等幾重環(huán)境，如圖3所示。虛擬終端系統(tǒng)用戶(hù)側(cè)的作用為用戶(hù)需求驅(qū)動(dòng)，由此引發(fā)業(yè)務(wù)側(cè)的業(yè)務(wù)適配、網(wǎng)絡(luò)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)融合以及終端側(cè)的終端重構(gòu)。與此同時(shí)，終端側(cè)、網(wǎng)絡(luò)側(cè)的QoS保障進(jìn)一步促成了業(yè)務(wù)側(cè)QoS保障，最終實(shí)現(xiàn)用戶(hù)QoE保障。

圖3 虛擬終端環(huán)境示意圖

虛擬終端系統(tǒng)架構(gòu)功能示意圖如圖4所示。

虛擬終端系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)提出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備狀況做出決策，動(dòng)態(tài)的調(diào)整數(shù)據(jù)在設(shè)備間的分流及重定向傳輸，提高通信有效性，在對(duì)通信資源進(jìn)行最優(yōu)分配的同時(shí)為用戶(hù)提供高質(zhì)量服務(wù)。其具體實(shí)現(xiàn)流程如下:首先用戶(hù)向虛擬終端系統(tǒng)發(fā)出業(yè)務(wù)請(qǐng)求，業(yè)務(wù)側(cè)感知后將用戶(hù)信息存儲(chǔ)在信息服務(wù)器中，同時(shí)由環(huán)境感知服務(wù)器感知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)及終端環(huán)境。這些信息在信息服務(wù)器中融合后傳遞給決策服務(wù)器，由決策服務(wù)器做出決策，選擇最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)。其次，網(wǎng)絡(luò)層利用融合網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合，在不同網(wǎng)絡(luò)間無(wú)縫傳輸數(shù)據(jù)信息。最后，終端側(cè)利用藍(lán)牙等技術(shù)完成設(shè)備的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，由主控設(shè)備將所有設(shè)備信息上傳至業(yè)務(wù)側(cè)信息服務(wù)器，由信息服務(wù)器根據(jù)設(shè)備屬性和能力做出判決。

圖4 虛擬終端系統(tǒng)架構(gòu)功能示意圖

2.2 虛擬終端通信協(xié)議及機(jī)制

虛擬終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)的目的是連接不同網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高度異構(gòu)終端之間的融合，使用戶(hù)能夠?qū)μ摂M終端進(jìn)行統(tǒng)一管理。實(shí)際應(yīng)用中，由于用戶(hù)或設(shè)備的移動(dòng)性，各終端之間需要不斷進(jìn)行重構(gòu)聚合，需要利用各種通信協(xié)議和機(jī)制，主要為設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制、設(shè)備認(rèn)證機(jī)制和設(shè)備注冊(cè)機(jī)制，分別介紹如下。

設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制是虛擬終端技術(shù)的重要組成部分，高效的設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制能夠及時(shí)更新終端中設(shè)備信息，確保隨時(shí)使用最優(yōu)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前虛擬終端發(fā)現(xiàn)技術(shù)主要采用發(fā)展較為成熟的藍(lán)牙技術(shù)［9］，對(duì)藍(lán)牙連接建立機(jī)制的分析［10］是提高設(shè)備發(fā)現(xiàn)效率的關(guān)鍵因素。此外，藍(lán)牙技術(shù)同其他技術(shù)的結(jié)合可以更快完成設(shè)備發(fā)現(xiàn)過(guò)程［11］。除藍(lán)牙技術(shù)以外，其他短距離無(wú)線(xiàn)技術(shù)也可用于虛擬終端發(fā)現(xiàn)，如 UWB［12］，Zigbee［13］以及 IEEE 802.11［14］技術(shù)。無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下設(shè)備發(fā)現(xiàn)技術(shù)各異，且不同技術(shù)具有各自?xún)?yōu)勢(shì)。因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體場(chǎng)景和不同發(fā)現(xiàn)技術(shù)特點(diǎn)選擇適合的發(fā)現(xiàn)方案。

身份認(rèn)證機(jī)制是保證網(wǎng)絡(luò)通信安全的必備條件，確保在不同網(wǎng)絡(luò)間傳輸數(shù)據(jù)的安全性。認(rèn)證是指請(qǐng)求發(fā)起方向?qū)Ψ桨l(fā)送身份證明，驗(yàn)證其真實(shí)有效性，并獲取接入許可的過(guò)程［15］。目前可能應(yīng)用于虛擬終端的認(rèn)證技術(shù)主要有以下幾種:虛擬終端處于動(dòng)態(tài)移動(dòng)環(huán)境中，利用周?chē)h(huán)境信息實(shí)現(xiàn)認(rèn)證存在一定復(fù)雜度［16］，因此可以采用傳統(tǒng)的基于證書(shū)的認(rèn)證方式［17］。由于設(shè)備間具有自組織功能，也可以采用將認(rèn)證信息分布在各節(jié)點(diǎn)中的方式，實(shí)現(xiàn)完全分布認(rèn)證策略［18］，此時(shí)設(shè)備間通信協(xié)議需要輕度載荷［19］。此外，虛擬終端中設(shè)備高度異構(gòu)且可能處于漫游狀態(tài)，因此融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議［20］也是設(shè)備認(rèn)證的重要組成部分。不同認(rèn)證方法具有其特性，應(yīng)根據(jù)虛擬終端特點(diǎn)選取合適的認(rèn)證方式，實(shí)現(xiàn)快速安全認(rèn)證。

各種網(wǎng)絡(luò)高度異構(gòu)且終端移動(dòng)性較強(qiáng)，這就對(duì)設(shè)備注冊(cè)過(guò)程提出了更高要求，既要滿(mǎn)足安全性，又要支持設(shè)備移動(dòng)性和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間融合。目前，可能應(yīng)用于虛擬終端系統(tǒng)注冊(cè)的方式為以下幾種:為了解決虛擬終端中設(shè)備數(shù)目眾多的問(wèn)題，可以對(duì)虛擬終端中設(shè)備編號(hào)，采用基于ID的移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)中注冊(cè)協(xié)議，使注冊(cè)時(shí)延最小化［21］。注冊(cè)過(guò)程也可以采用安全的注冊(cè)協(xié)議，滿(mǎn)足資源受限設(shè)備需求［22］。在用戶(hù)處于漫游狀態(tài)時(shí)，為了節(jié)省時(shí)間，還可以將認(rèn)證和注冊(cè)過(guò)程整合，實(shí)現(xiàn)認(rèn)證注冊(cè)一體化，減少通信過(guò)程時(shí)延［23］。虛擬終端系統(tǒng)面臨著異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合及終端設(shè)備移動(dòng)性?xún)纱箅y題。如何協(xié)調(diào)兩者關(guān)系以便更好地實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、認(rèn)證和注冊(cè)機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

2.3 資源優(yōu)化策略

虛擬終端旨在實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)融合，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源為用戶(hù)提供多樣化服務(wù)，在應(yīng)用過(guò)程中終端移動(dòng)性造成設(shè)備聚合和重構(gòu)。因此，選擇合適的算法完成設(shè)備聚合與重構(gòu)過(guò)程［24］，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化［25］是研究的重點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化是指通過(guò)采用不同策略，將網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有資源進(jìn)行合理分配及整合，提高資源利用效率。目前，各種無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)融合機(jī)制［26］是影響網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化的一個(gè)重要因素，常用優(yōu)化方法是利用不同的模型和算法［27］實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源分配方法公平［28］和有效利用。目前常用的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化策略包括以下幾種:聯(lián)合資源管理［29］，動(dòng)態(tài)頻譜分配［30］，博弈論算法［31］。

聯(lián)合資源管理集中研究無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入控制策略。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，由于不同的服務(wù)類(lèi)型和用戶(hù)偏好需要不同的QoS保障，因此需要選擇合適的接入網(wǎng)絡(luò)使業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)適配。聯(lián)合無(wú)線(xiàn)資源管理在呼叫發(fā)起時(shí)候和呼叫進(jìn)行時(shí)候采用多輸入決策算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入分配，其基本框架如圖5所示。常用的輸入決策算法包括模糊邏輯算法、多屬性決策算法和策略機(jī)制算法。模糊邏輯算法則可以在決策的時(shí)候不需要精確的數(shù)據(jù)，模擬人的思維方式進(jìn)行決策，多屬性決策算法通過(guò)定義備選方案及其屬性的效用函數(shù)決定選擇接入網(wǎng)絡(luò)，策略機(jī)制算法的引用建立在一套完整的無(wú)線(xiàn)資源管理與分配法則基礎(chǔ)之上。

圖5 聯(lián)合無(wú)線(xiàn)資源管理決策過(guò)程

動(dòng)態(tài)頻譜分配方式的提出旨在解決傳統(tǒng)的靜態(tài)頻譜方式對(duì)于頻譜資源的浪費(fèi)問(wèn)題，該方法根據(jù)不同的接入網(wǎng)在不同時(shí)刻對(duì)于頻譜利用情況的差異性，將空閑頻譜按需動(dòng)態(tài)分配。動(dòng)態(tài)頻譜分配采用周期性的頻譜預(yù)測(cè)分配方案，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)能夠提供更好的頻譜分配方案，通用的預(yù)測(cè)模型為自回歸滑動(dòng)平均模型

式中:Y={Yt|t∈T}表示預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)值序列;Wt是誤差項(xiàng)，一般情況下滿(mǎn)足均值為0、方差為σ2的正態(tài)分布;φ是該自回歸模型的參數(shù);X={X1，X2，…}代表過(guò)去的觀測(cè)值;θ是滑動(dòng)平均的權(quán)值。雖然現(xiàn)存的動(dòng)態(tài)頻譜接入策略能夠在一定程度上解決頻譜浪費(fèi)的問(wèn)題，但目前策略大多集中在給定技術(shù)的有效頻譜分配方面，由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)性、移動(dòng)性和信道時(shí)變性，因此不太適用于動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié)論

本文首先對(duì)虛擬終端概念及分類(lèi)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)其系統(tǒng)架構(gòu)、通信協(xié)議和機(jī)制及資源優(yōu)化策略，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，虛擬終端因其能夠滿(mǎn)足人們不斷增長(zhǎng)的需求、實(shí)現(xiàn)單一網(wǎng)絡(luò)所不能完成的功能，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能及吞吐量，因而越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注。盡管?chē)?guó)外對(duì)虛擬終端進(jìn)行了一定的研究，但尚未成熟，未能將虛擬終端的作用完全實(shí)現(xiàn)。筆者認(rèn)為虛擬終端技術(shù)今后的發(fā)展過(guò)程有如下3個(gè)瓶頸有待突破:

1）虛擬終端發(fā)現(xiàn)機(jī)制研究。虛擬終端的發(fā)現(xiàn)機(jī)制影響設(shè)備發(fā)現(xiàn)速率，進(jìn)一步影響數(shù)據(jù)傳輸及用戶(hù)體驗(yàn)質(zhì)量，在無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶(hù)和設(shè)備的移動(dòng)性造成設(shè)備發(fā)現(xiàn)機(jī)制更為復(fù)雜。因此，對(duì)于現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)協(xié)議及發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提高設(shè)備發(fā)現(xiàn)速率和數(shù)據(jù)傳輸速率將是以后研究的重點(diǎn)。

2）虛擬終端通信安全機(jī)制研究。在異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，保證網(wǎng)絡(luò)的通信安全比單一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下更加具有挑戰(zhàn)性。根據(jù)虛擬終端的分類(lèi)情況，在多用戶(hù)和公共場(chǎng)景下如何實(shí)現(xiàn)通信過(guò)程中的認(rèn)證及管理機(jī)制以保證通信過(guò)程中數(shù)據(jù)的保密性和完整性尚待解決。

3）虛擬終端通信計(jì)費(fèi)機(jī)制研究。目前對(duì)于虛擬終端的研究尚停留在技術(shù)領(lǐng)域，由于該技術(shù)的廣泛適用性，市場(chǎng)化是必然趨勢(shì)。此時(shí)就不得不考慮在通信過(guò)程中的計(jì)費(fèi)機(jī)制，該問(wèn)題涉及到各運(yùn)營(yíng)商之間網(wǎng)絡(luò)切換等方面，其解決方案有待商榷。

:

［1］張平，苗杰，胡錚.泛在網(wǎng)絡(luò)研究綜述［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（5）:1－6.

［2］KIKUCHI H，ISEKI F，KIM M W.Development of university network based on wireless ubiquitous network［C］//Proc.9th International Conference on Advanced Communication Technology（ICAC’07）.［S.l.］:IEEE Press，2007:189－194.

［3］王南掬.端到端多媒體業(yè)務(wù)性能體驗(yàn)質(zhì)量（QOE）研究［D］.北京:北京郵電大學(xué)，2008.

［4］ZHOU Zhong，ZHOU Shengli，CUI Shuguang.Energy－efficient cooperative communication in a clustered wireless sensor network［J］.IEEE Trans.Vehicular Technology，2008，57（6）:3618－3628.

［5］VANEM E，TRAN V D，NVIK T E，et al.Managing heterogeneous services and devices with the device unifying service:implemented with parlay APIs［C］//Proc.8th International Symposium on Integrated Network Management（ININM’03）.［S.l.］:IEEE Press，2003:379－392.

［6］VANEM E，TRAN V D，NVIK T E，et al.Extending VHE with the device uinifying service［C］//Proc.International Conference on Communications（ICC’02）.［S.l.］:IEEE Press，2002:1996－2000.

［7］VANEM E，TRAN V D，THANH V D.Multimedia communications with multiple devices using the personal virtual network service［C］//Proc.Wireless Communications and Networking Conference（WCNC’02）.［S.l.］:IEEE Press，2002:223－227.

［8］VANEM E，TRAN V D，LOKSTAD D，et al.Virtual terminal as an XML web service［C］//Proc.14th International Workshop on Database and Expert Systems Applications（IWDESA’03）.［S.l.］:IEEE Press，2003:225－229.

［9］楊友慶.藍(lán)牙系統(tǒng)中服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議的研究與實(shí)現(xiàn)［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)，2002.

［10］CHAKRABORTY G，NAIK K.Analysis of the Bluetooth device discovery protocol［J］.Wireless Networks，2010，16（2）:421－436.

［11］FRANCIA P A，KILARU A.An empirical study of Bluetooth performance［C］//Proc.the 2nd Annual Conference on Mid－south College Computing（ACMCC’04）.［S.l.］:IEEE Press，2004:81－93.

［12］王玲.高性能UWB網(wǎng)絡(luò)協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.武漢:華中科技大學(xué)，2010.

［13］閆沫.Zigbee協(xié)議棧的分析與設(shè)計(jì)［D］.廈門(mén):廈門(mén)大學(xué)，2008.

［14］ABOUL M O.IEEE Standard 802.11 Overview［M］.［S.l.］:Wiley－IEEE Standards Association，2008.

［15］劉可，徐昌彪，楊士中.無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中的認(rèn)證機(jī)制［J］.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2008，18（1）:164－167.

［16］COVINGTON M J，SASTRY M R，MANOHAR D J.Attribute－based authentication model for dynamic mobile environments［J］.Lecture Notes in Computer Science，2006，3934（2006）:227－242.

［17］LI Jingjing，TAN Le，LONG Dongyang.A new key management and authentication method for WSN based on CPKP［C］//Proc.International Colloquium on Computing，Communication，Control，and Management（ISECSCCCM ＇08）.［S.l.］:IEEE Press，2008:486－490.

［18］WANG Hao，WU Zhongfu，ZHOU Ying.Fully distributed authentication scheme for mobile Ad Hoc network［C］//Proc.International Conference on Wireless，Mobile and Multimedia Networks（IET’06）.［S.l.］:IEEE Press，2006:1－3.

［19］LU B，POOCH U W.A lightweight authentication protocol for mobile Ad Hoc networks［C］//Proc.International Conference on Information Technology:Coding and Computing（ITCC’05）.［S.l.］:IEEE Press，2005:546－551.

［20］李亞暉，馬建峰.一種基于融合網(wǎng)絡(luò)通用可組合安全的漫游認(rèn)證協(xié)議［J］.計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010，12（1）:47－50.

［21］DANG Lanjun，KOU Weidong.Efficient ID－based registration protocol featured with user anonymity in mobile IP networks［J］.IEEE Transactions on Wireless Communications，2010，9（2）:594－604.

［22］TAESOMBUT N，KUMAR V.Secure registration protocol for media appliances in wireless home networks［C］//Proc.International Conference on Multimedia and Expo（ICME ＇03）.［S.l.］:IEEE Press，2006:6－9.

［23］王立明，楊波.集成AAA的移動(dòng)IP注冊(cè)方案［J］.西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，12（6）:952－954.

［24］胡錚，史巨偉，唐曉晟.基于始終最佳體驗(yàn)的終端聚合的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2008，25（6）:1864－1867.

［25］胡錚，張國(guó)翊，田輝.基于人工免疫的聚合重構(gòu)資源自治分配［J］.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33（2）:82－87.

［26］彭木根，王文博.異構(gòu)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的融合機(jī)制和協(xié)同功率分配算法研究［J］.電子與信息學(xué)報(bào)，2009，31（10）:2348－2353.

［27］周康，同小軍，許進(jìn).資源優(yōu)化模型及遺傳算法［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，33（10）:59－62.

［28］NASERI Z，HAERI M.Fair resource allocation in Ad Hoc networks in the presence of delay［C］//Proc.Annual IEEE India Conference（INDICON’08）.［S.l.］:IEEE Press，2008:159－164.

［29］MIGUEL L B，GOZALVEZ J.Common radio resource management algorithms for multimedia heterogeneous wireless networks［J］.IEEE Trans.Mobile Computing，2011，10（9）:1201－1213.

［30］ACHARYA J，YATES R D.Dynamic spectrum allocation for uplink users with heterogeneous utilities［J］.IEEE Trans.Wireless Communications，2009，8（3）:1405－1413.

［31］GORJI A E，ABOLHASSANI B.Utility fair non－cooperative game approach for resource allocation in multi－cell OFDM systems［C］//Proc.the Second International Conference on Computer Modeling and Simulation（ICCMS’10）.Sanya，China:IEEE Press，2010:154－158.

Survey on Virtual Terminal Technology in Wireless Ubiquitous Networks

ZHAO Yuanlin，ZHANG Hui，ZHU Hongbo

（Jiangsu Provincial Key Lab of Wireless Communications，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210003，China）

Firstly，the background and concept the virtual terminal technology are briefly introduced.Then，the typical scenarios are described.After that，the existing architectures are described，and the advantages and disadvantages are analyzed.A new architecture is proposed.After that，the communication protocols and mechanisms，together with the resource optimistic of the virtual terminal are introduced.Finally，the future research directions of these components are proposed.

wireless ubiquitous networks;virtual terminal;technology;survey

TN929.5

A

【本文獻(xiàn)信息】趙遠(yuǎn)林，張暉，朱洪波.無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)下虛擬終端技術(shù)研究綜述［J］.電視技術(shù)，2013，37（3）.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61101105）;教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目（20113223120001）;工信部軟科學(xué)課題（2011－R－70）;江蘇省高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目（10KJB510013）;江蘇省博士后科研基金項(xiàng)目（1102012C）;國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2011ZX03005－004－03）;江蘇“973”項(xiàng)目（BK2011027）

趙遠(yuǎn)林（1991— ），女，碩士生，主研下一代無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò);

張 暉（1982— ），副教授，碩士生導(dǎo)師，主研下一代無(wú)線(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò);

朱洪波（1956— ），南京郵電大學(xué)副校長(zhǎng)，教授，博士生導(dǎo)師，主研無(wú)線(xiàn)通信與電磁兼容，移動(dòng)通信與超寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)等。

責(zé)任編輯:任健男

2012－10－20