CN101808420A - 智网 - Google Patents

Abstract

本发明任务是利用智网技术，将计算机类设备、数据库、传感器、远程设备、无线访问点、移动终端等，通过传输介质互联，形成可以互操作的分布式整体网格。智网无所不在，人与人、人与物、物与物之间，可随时随地通过智网进行信息沟通；远程设备的资源和服务，与本地的相同。智网可实现各个优机网络或设备的互联、共享和协同。智网可将多种网络集成于公用网络，形成各种用途的有线和无线的综合网格。智网将具有资源生成、存储和处理功能的优机网络，与只有信息交换和传输功能的裸网彻底分离；业务的生成和实现均由优机网络中的相应功能部件执行。智网技术以统一的方式创建新业务，为所有的网络服务。智网技术解决了信息传输与业务的综合瓶领问题。

Description

智网

技术领域  本发明涉及网络技术(Network Technology)、信息技术(Information Technology，IT)、计算机技术(Computer Technology)、数据库技术(Database Technology)、互联网(Internet)、电信技术(Telecommunication Technology)、有线电视(Community Antenna Television，CATV)技术、无线电技术和集成电路(IC)技术等。

智网可以应用于所有利用公用网络(包括互联网、电信网、有线电视网等)实现业务/职责的一切领域。

智网将广泛应用于智网政务、智网商务、智网军务、智网医务、智网社交、智网政府、智网银行金融系统、智网事务、智网财务、智网物流、智网收费、智网票务、智网机械、智网化工、智网石油、智网国防军事系统、智网制造、智网纺织、智网动画、智网数控、智网旅游、智网媒体、智网数据库、智网游戏或电影、智网经济等以及智网数据库(DW)系统、电信智网系统、电视智网系统、互联智网系统和面向对象系统等各种业务。

背景技术  计算机类设备包括主机、终端、终端设备控制器、业务或功能器件、连网外设和信息资源等。

“单位”是指国家机关、军队、行政团体和事业企业等独立组织和机构，或者私人及其组织和机构等。

网络拓扑是指网络形状或其在物理上连通性。拓扑结构的选择，与传输介质的选择和控制方法的确定密切相关。以下所指的通信或信息，包括语音、数据、图像和多媒体信息业务；传输介质可以为无线的或有线的。

互联网、电信网(包括移动通信网等)和有线电视网，称为三大网络，简称三网。

目前“三网”是互不相关的独立体系；业务互相独立，业务扩展无法无缝融合。

互联网是计算机网络的典型代表。其优势是网络结构简单、技术更新快和成本低等。其问题是对全网没有有效的控制能力、难以实现统一网裸管理，此外在互联网上开放电子商务、电子政务和各个行业的网络业务的安全性和可靠性还需要进一步改善。

电信网络是指传统的电话交换网(PSTN)、窄带综合业务数字网(N-ISDN)、数字数据网(DDN)、帧中继(FR)网、异步传输模式(ATM)网等；此外还有X.25网、B-ISDN网和xDSL网等。其优势是覆盖全国的高速大容量光纤核心网。其缺点是一个低速的、模拟的、规模巨大的电话机铜线接入线。

有线电视网络是高速廉价的综合网络。它具有频带宽、容量大、多功能、低成本、双向性、支持多种业务和连接千家万户的优势。其不足是靠同轴电缆向用户传送电视节目，还处于模拟水平。

三大网络的综合业务是用硬件和软件来控制和实现各种网络业务体系结构的功能。

个人计算机(Personal Computer，PC)是三网中应用最广泛、最基本的计算机。它特点是改善了人机接口界面。它不仅具有性能稳定、运算速度快等优点，而且还具有高可靠性、环境适应性强的特点。

无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)采用的传输介质有两种：微波和红外线。

无线接入技术能够提供电话业务和低/中速数据业务的系统主要有CDMA系统(19GHz频段)、S-CDMA系统(1.8GHz频段)、PHS系统(19GHz频段)、DECT系统以及450MHz模拟系统等；能够提供电话、64kbit/s数据和ISDN等综合业务的综合接入系统有微波点到多点通信系统；能够提供音频、数据和视频的宽带无线全业务接入系统有局域多点分布式系统(LMDS)等。

无线局域网是有线网络和用户端计算机之间的“最后一千米”链路。它采用IEEE802.11规范。其中跳频方式速率较低，吞吐速率在2Mbit左右，抗干扰能力较强，而且可以通过多个系统采用不同的跳频系列实现同址复用增加容量。直扩方式可以实现较高的吞吐率，但抗干扰性能较差，并且多套系统同址使用受到限制。

有线局域网采用带冲突检测多路存取载波侦听(Carrier Sense Multipte Access With Collision Detect，CSMA/CD)的分布协调和二进制幂重发(binary exponential backoff)技术；多台计算机不能同时传输信息。

无线局域网采用防止冲突多路存取载波侦听(Carrier Sense Multipte Access With Collision Avoidance，CSMA/CA)和无线应用协议(Wireless Application Protocol，WAP)技术。无线局域网采用共享方式；其中所有的计算机都使用相同的无线电频率。无线局域网采多址接入方式，实现对多个用户单元的速率共享，完成对室内上百米、室外几千米范围内的无线覆盖。

卫星高速数据接入技术，利用了大容量的卫星高速下行信道，并用电话线路作为上传数据信道，实现下行速率达400kbit/s的高速因特网接入和几十兆带宽的数据(视频)广播。

光交换技术分为光路光交换和分组光交换两种类型。前者可利用光分插复用设备(OADM)、光交叉连接设备(OXC)实现。现有的分组光交换器件还需要通过电信号来控制，即电控光交换。

通信按终端(Terminal)是否在运动中完成，又可以分为移动通信和固定通信。

移动通信是指通信双方的终端至少有一方在运动中传输和交换信息。它解决移动通信终端接入网络技术，具有“无线”和“移动”的特征。移动通信采用无线通信的信号处于强干扰环境，存在电波衰落与多普勒效应。

移动通信终端(简称移动终端)是指采用无线方式进行连接，具有移动功能的通信终端设备。它包含手机、无线市话终端(PHS手机)、对讲机、车载台等。

移动终端主要由无线射频电路、无线基带处理电路、处理器、存储器、显示器、键盘等电路组成。

无线射频电路主要完成无线信号收发功能，通过它既要将无线信号发射出去，世要接收从空中来的无线信号。无线基带处理电路完成信号的分析、处理等功能；是核心部件。处理器完成整个终端设备的控制功能。

GSM手机的功能除了具有固定电话机的四个基本功能外，还具有更多的其他功能；它采用微型机的结构，具有处理能力很强的控制器，可完成话音编码、信道编码、信道加密、信道的调制和解调、信息发射和接收等。由于GSM采用全程数字信道，其表达和处理的信令内容比固定电话要丰富得多，因而其终端可以具有更多的功能，如收发短信、收发邮件等。GSM手机需要客户识别卡(SIM)才能构成可用的通信终端。

无线通信是通过空间作为传输介质的。但作为民用通信的电磁波频率的范围是相当有限的。

移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network，MANET)是一种无中心的分布式或自组织的无线网络；网络节点之间不需要经过基站(或其他无线管理控制设备)，就可以直接实现点对点的通信。它无需架设网络设施、可快速展开、抗毁性强、使用灵活、投资少等；当两个通信节点之间由于功率或其他原因导致无法实现链路直接连接时，网内其他节点可以帮助中继信号，以实现网络内名个节点的相互通信。它的拓扑结构是动态变化的。

互联网与移动通信网的联网主要有两种方式：一种是采用PC机作为移动终端，互联网协议可直接使用；另一种是重写互联网协议使其适用于无线应用环境，如无线应用协议(WAP)。

网桥(bridge)可以将不同数据链路层和物理层相连接。网关(Gateway)可以将不同的应用协议相连接。

将输入的信息存储并选择路径后从正确的输出端输出的微控制器，称为路由器。它它括无线、有线路由器。

网格是构筑在互联网上的一种新兴技术，它将互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，能提供更多的资源、功能和交互性。它是网络应用的深化；包括数据网格、计算网格和服务网格。

入侵检测(Intrusion Detection)技术，无法完全自动地完成对所有攻击行为的检查；不能适应攻击技术的发展；很难实现对攻击的实时响应；无法弥补各种网络协议的缺陷；调整过程复杂；这些是其主要缺陷。

“云安全(Cloud Security)”系统需要解决四大难点：需要海量的客户端、需要专业的反病毒技术和经验、需要大量的资金和技术投入、必须是开放的系统而且需要大量合作伙伴的加入。

发明内容  采用网络拓扑结构组成的计算机网络中，配备最优的或者人为指定的一台主机(Host)，称为该网络中的优势功能计算机，简称为优机。该网络称为优机网络。它可以是局域网、城域网或广域网。优机网络的传输介质可以是有线的(称为有线优机网络)，也可以是无线的(称为无线优机网络)；还可以是综合型的。例如，有线优机广域网、无线优机局域网等。

以下公用网络一般指互联网(Internet)或/和公用无线网络。

以下所指的无线终端、访问台、无线计算机类设备、无线交换机或无线路由器等，都自含有无线收发装置。

分别与一个优机(或其网络)和公用网络的路由器互相连接的、并控制这两个网络安全和精确地互操作的服务器(Server)或对等机(Peer)，称为能够在公用网络中辨别和认识身份的通用计算机，简称为辨机。这个公用网络，称为辨机网络。辨机网络也可以是有线的或无线的，或综合型的。路由器可以是有线的或无线的。

各个有线的或无线的优机网络(或业务网络)分别直接(或通过辨机)，与同一个公用网络的路由器互连并实现这些网络之间安全和可靠地互操作(Interoperability)的具有分布式整体功能的智能网格(Grid)，称为能互操作的智能综合网格，简称智网(Intelligence Grid)(图1)。这些优机网络(或业务网络)可以是异构的或同构的；可以是有线的或无线的。公用网络也可以是有线的或无线的。

本发明任务是利用智网技术，将计算机类设备、数据库、传感器、远程设备、访问台、移动终端等，通过传输介质互联，形成这些互联设备可以互操作的智网。智网无所不在，人与人、人与物、物与物之间，可随时随地通过智网进行信息沟通；远程与本地的资源和服务都相同，它们的界限已经不存在。智网可实现各个优机网络、业务网络、设备之间的互联、共享和协同。智网可将多种信息采集功能，如视频、音频、振动和温度等的微型综合传感器系统等，集成于公用网络，形成各种不同用途的有线和/或无线的智网。

智网的互联技术，使辨机处于优机网络和公用网络的唯一通道上。辨机通过控制功能，既可以实现与其相连接的优机网络和公用网络之间的物理隔离；又可以实现与其相连接的优机网络和公用网络之间的逻辑连接。

计算机网络中专门处理信息交换和传输功能的微控制器，称为路由器。

由路由器以及连接它们的传输介质(可以是有线的或无线的)所组成的单纯作为信息交换和传输的网络，称为裸网(图2)。传输介质是无线的裸网，称为无线裸网。传输介质是有线的裸网，称为有线裸网。

裸网采用传输控制协议/网际协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP)系列。

优机网络接入裸网的互联网络，称为优机智网(图2)。

无线电可以用于传输信息。每个移动终端都是一部无线电台，但发射功率不大，灵敏度不高。它们之间的通信依靠功率大的固定无线电台转接(图3)。这种固定的电台称为访问台(Access Point，AP)。它的传输范围可以达到几十千米，需要一条垂直安装在较高处的2米的金属杆。

智网上的路由器直接(或通过辨机)和访问台互联，构成无线固定网络(图3)。

无线固定网络与其访问台的移动终端，组成智网的移动网络。

智网与移动网络的联网主要方式是采用PC机作为移动终端；使互联网协议(IP)可直接使用。

利用智网的无线上网技术，可以将数字地图和小屏幕DVD装置在家用汽车上，使轿车“智能化”。掌上电脑和移动电话可以融合为一种产品，可以上网、打电话、看电视等。袖珍个人数字助理具备通话、收发电子邮件、管理个人资料和文件等多功能。手机具有“网络钱币”的功能；可以将钱划到商店的账号上。

优机网络(或计算机类设备)与裸网的路由器相匹配的连接部分，称为接口。

智网在物理层上是互通的，源端信号传送到宿端时，不改变信息的内容(透明性)；用户可以共享智网的其他网络的资源(共享性)；智网的子网之间的业务可以渗透，但又相互独立(独立性)；智网的子网之间的协议通过接口而兼容(兼容性)。

路由器是有线或无线网络中传输介质的结点，称为交换结点。在交换结点上，输入端与输出端的接通，可以是物理接通，也可以是逻辑接通。路由器是由具有数据交换功能的硬件和选择通道的软件共同构成的。

路由器的基本功能是连通不同的网络和选择信息传送的路径。它通过硬件和软件分别实现路由和呼叫的通信控制功能，包括路由或呼叫选路、无连接或面向连接的控制(包括建立/拆除线路)、管理和传输在裸网上建立虚拟信道所需的信令信息等；并且实现呼叫传输与呼叫控制相分离，即控制、交换和可编程功能相分离。

路由器可以同时发送(通过有线介质或无线空间)和交换信息。

智网中路由器具有双重作用：一方面是优机网络的接入口；另一方面是裸网传输路径选择和转发设备。

采用相同寻址模式、报文分组长度、网络访问机制、路径寻找方法、访问控制技术、差错恢复功能和状态报告等的同样类型的路由器；称为标准路由器。它可以是有线的，也可以是无线的。裸网采用标准路由器。

智网综合了优机网络的安全和服务质量、公用网络结构简单和成本低廉等优点，并建立安全的信息通道。

智网在公用网络上传输的信息流是经过加密处理、完整检查和身份认证的。这就保证信息的保密性、完整性和真实性。

智网具有抵抗黑客通过公用网络攻击该网的能力；在网络的反计算机病毒、加密处理、完整检验和身份认证中，辨机可以采用各种各样的方法。例如：

辨机装有《检查程序的程序》，可以防止各种各样计算机病毒对优机网络的攻击，并收集恶意攻击的证据。

装有《源端加密程序》和《宿端解密程序》等的辨机，可以在互联网协议栈的各层，特别是应用层，采用信息加密体制、数字签名和访问控制策略；保证在公用网络上信息和数据传输的安全性和精确性。

身份验证(Authentication)最简单办法，是在辨机中建立个用户名和密码数据库。

可利用访问控制列表(Access Control List，ACL)来进行身份验证。该用户名和密码数据库列表简单地对不同类型的源端或宿端的被保护网络(以其辨机IP地址为代表)身份进行识别。

单位的辨机访问控制列表，用来进行用户(指其他单位、合作伙伴单位或者远程客户或者组织)身份验证。该列表对不同类型的源端(用户名)辨机IP地址和用户的密码进行身份识别。只有用户名、IP地址和用户的密码，与该访问控制列表中相同，基于地址的身份验证才能保证生效。身份验证还可以采取其他的办法。

授权(Authorization)则规定了用户在获得访问该网络资格后，能做什么。身份验证和授权新办法，是在辨机中建立一个用户或单位名、IP地址、密码和授权权限数据库。它在对用户进行身份验证时，对不同类型的源端(用户名)辨机IP地址和用户的密码进行身份识别。只有用户名、IP地址和用户的密码，与该数据库中相应信息相同时，基于地址的身份验证才能保证生效。用户在获得访问宿端网络资格后，该数据库确定用户被授权的操作功能，并允许该用户执行这些功能。

现有的计算机网络防火墙无法抵制计算机病毒或黑客(HACK)的“反端口”技术的攻击。

现有虚拟专用网，无法在互联网络的应用层采用信息加密体制、数字签名和访问控制策略。

智网应用优机网络互联技术、通信技术和裸网技术，能为客户提供方便、快捷的业务服务。它所提供的优机网络(或业务网络)，通过裸网的自动化业务，充分体现公平、公开、公正。

智网中各种加密防伪和安全保密技术，可以彻底防范信息不安全因素；对客户的个人信息和资金信息，确保安全可靠和不泄露。

无线或有线裸网分为无线或有线广或裸网、无线或有线城域裸网和无线或有线局域裸网。裸网不提供信息资源和数据计算能力，使裸网控制可以很简单。

无线路由器使用专门的软件协议，从逻辑上对整个网络进行划分。它对于每一个接收到的数据包，都会重新计算其校验值，并写入新的物理地址；也会自动过滤网络广播。它会选择最佳传输路径发送信息；当网络拥挤时，会自动从其他的路径传送信息。

无线路由器采用透明路由算法。每个无线路由器都保存路由表(Routing Table)，存储子网的标志信息、网上路由器的个数和临近路由器的名称等内容。它采用动态路由表。路由器根据网络系统的运行情况，能够自动调整路由表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时自动计算数据传输的最佳路径。动态路由表可以随网络拓扑结构的变化而动态地改变。

若干个具有特定功能的计算机或计算机类设备等组成的业务平面(Service Plane，SP)，依照网络拓扑结构(topology)通过接口电路(或无线收发设备)，与有线介质(或无线介质)相连接，而组成的共享资源和协同工作的网络，就是优机网络。单台通用计算机或具有控制器的终端等，可指定为优机；是优机网络的特例。

有线优机网络拓扑结构，可按照局域网或城域网的组成方式，互连成星型(Star)、环型(Ring)、总线型(Bus)和网状网络(mesh Network)等；广域网采用网状网络。

个域网(Personal Area Network，PAN)、家庭网络、无线通信网、传感器网、移动自组织网络、无线射频识别网络、车载通信网等，都属于无线局域网。它们一般采用星型或者网状型拓扑结构。

智网按照国际电信联盟(International Telecommunications Union，ITU)的建议，通过标准化的结构和协议，将业务生成与信息交换相分离。其中业务的创建、生成、提供以及优机网络内信息传输和交换，由优机网络负责完成；优机网络内部的信息交换由其操作系统承担，优机网络之间进行信息传输，由裸网承担。

智网是物理分散在公用网络的各结点上；而逻辑集中在同一个系统中。物理分散指各站点(Site)或各结点(Node)分散在不同的地方；逻辑集中指各站点之间是一个逻辑整体，相互之间可互联、互通、互操作。

优机网络内所有基本结构组件以及它们的组合形态均运行于同一个软件版本，并随着版本的升级在优机网络内增加业务，同时对整个智网提供新功能。

裸网参照国际标准化组织(International Standards Organization，ISO)的开放系统互连(Open SystemInterconnection，OSI)参考模型(Reference Model，RM)；实际采用互联网分层模型(Internet Layering Model)。传输控制协议/网际协议(TCP/IP)系列为智网的主机或/和路由器相互通信而约定和遵守的规则。同构或异构的优机网络的接口，直接(或通过辨机)接入同一个裸网的路由器组成的优机智网，就是智网(图1)。

智网将专门承担信息传输和交换的裸网，与具有资源信息和计算功能的网络相分离。裸网中信息交换功能由路由器或其他的交换设备执行。优机网络内的信息交换传输由计算机操作系统等实施。信息传输在裸网中采用点对点方式。

无线(或有线)路由器处于ISO/OSI模型的网络层。优机网络也可以采用其他的网络协议。但网际协议(IP)是裸网的唯一网绉互联协议。

裸网的路由器和优机网络的接口，对帧的逻辑构造的定义是一致的，但与如何具体实现帧的功能无关。

裸网中采用存储-转发中的信元交换(Cell Switching)和帧交换技术。它们称为裸网交换技术。

智网将具有资源生成、存储和处理功能的优机网络，与只有信息交换和传输功能的裸网彻底分离；业务的生成和实现均由优机网络中的相应功能部件执行。智网技术以统一的优机网络方式创建新业务，为所有的网络(包括电视网、互联网、电信网等)服务。智网技术解决了信息传输与业务的综合瓶颈问题。

智网中裸网只负责信息的交换和传输，而业务的提供、创建和生成都由优机网络完成。它一方面加速高效生成新业务，另一方面采用标准接口，使各厂家的设备可以互换，促进公平竞争。

智网与电信网、电视网和互联网能兼容互通，不影响现有网络的规程、操作和性能，可有效地利用现有三大网络资源；同时又能将三大网络分别改造成电信单位、电视单位或互联网单位的独立的智网。每个单位的各个优机网络的功能都独立于裸网；都是一个可编程的业务平台，能实现业务的灵活加载、扩展和新业务的生成。

智网的网络计算(Network Computing)实现技术是套接字(Socket)、远程过程调用(Remote ProcedureCall，RPC)或中间件(Middleware)技术。

路由器一方面作为裸网与优机网络、计算机等连接的接口，将优机网络、计算机或终端等连接到裸网中；另一方面又作为交换结点，完成裸网中信息的接收、校验、存储和转发等，实现信息出入和收发功能。

路由器是无线或有线裸网的信令和信息的控制与传输的核心。它完成呼叫控制、信息交换，与其他路由器互联等传输功能。优机网络的主机负责资源分配、协议处理、认证和计费等主要应用功能。

智网中某些优机网络的系统备份自动化解决方案，可以由备份客户端、主备份服务器、介质服务器、备份存储单元和备份管理软件等组成。备份客户端通常是指应用程序、计算机类设备；表示能从在线存储上读取数据并且将数据传送到备份服务器的软件系列；主备份服务器用于安排备份和恢复工作，并维护数据的存放介质；介质服务器是按照主备份服务器指令将数据复制到备份介质上。它对整个智网起备份功能。

智网的设备之间的通信是基于公共信道信令方式，在用户-网络接口以及网络内部，都存在单独的信令信道，与信息信道是完全分开的。信令网络结构本身就是基于智网和优机网络的，不需要任何附加的设备或装置；可以实现了以拓扑结构保障的网络安全性。它规划业务流向、流量和业务需求，避免了传统的信令网、管理网、同步网和相关支撑网。优机网络连接功能对应于用户-网络信令、计费等；智网对应于内部信令。

利用流媒体(Streaming Media，SM)技术能从智网获取音频和视频等连续多媒体文件，在终端创造一个缓冲区，于播放前预先下载一段资料作为缓冲，避免播放中断；用户可边接收，边播放，减少延时。

智网的应用系统是建立在网络操作系统、数据库系统等基础上的具体应用，以实现用户的需求。

智网基于协同计算(Collaborative Computing)；它实现网络计算(Network Computing)的支撑是建立与平台无关的、以智网为代表的下一代网络(Next Generation Networking，NGN)。智网可利用分布式面向对象(Distributid Object-Oriented，DOO)技术和知识挖掘(Knowledge Mining)技术，实现各项功能。

智网中各种不同特定功能的系统为：Web功能网络、优机网络、面向对象网络、流媒体网络、模糊网络、无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)等。其中优机网络可以是一个集中式或者分布式系统，它们都有自治处理能力，完成本地的局部应用；它们同时构成一个逻辑整体，统一在分布式智网管理系统的控制下，共同参与/完成全局应用。单个的访问台或其他的单个计算机类设备是优机网络的特例。

智网的各种主要类型(包括其无线裸网类型)如下：

1、无线固定网络中访问台依据局域网拓扑结构组成的无线裸网，称为无线局域裸网(图3)。这些访问台接口，分别直接(或通过辨机)接入智网的路由器，形成无线固定局域网(图3)。

无线固定局域网与其移动终端共同组成移动网络。

无线局域裸网；覆盖范围一般在几千米以内。传输技术：基带。它的访问台根据该网络拓扑结构确定。

无线固定局域网的路由器(或者交换机)，一般采网状型或星型拓扑结构。这样就使网络的管理和控制变得简单。由于传输距离短，传输延迟比较小，传输速率高，可靠性也比较好。它也可以采用其他拓扑结构，实现对共享介质的访问控制。

路由器或交换机的主要作用是将无线局域网分成网段，减少流量，避免冲突，增加带宽，以便提高无线局域裸网的性能。路由器有多个有线接口，每个接口可以连接一个访问台、优机网络或计算机设备等。它可以把多个接口输入的不同信息，同时转发到正确的输出接口，实现多对结点之间的并发通信，从而提高无线局域裸网的整体带宽。

网际协议(IP)是无线局域裸网的互联协议。

无线局域网是由无线局域裸网和其访问台的各个移动终端所组成的局域网。移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术。每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线局域网受益。

现有的交换式局域网可以将局域网，分为若干个物理网段或子网，它们之间用网桥或交换机连接，每个网段可以组成一个内部可以自由通信的工作组，但同网段上的服务器、客户机和终端很难分成不能互相自由访问的不同工作组，从而无法保证组内信息的安全性和机密性。

无线局域网可以实现工作组内信息的安全性和机密性，其方法是把同一个工作组的终端连接到同一个路由器上；或者通过路由器的软件设置，将广播信息的传播范围限制在同一个工作组的终端上。

2、无线固定网络中访问台依据城域网拓扑结构组成的无线裸网，称为无线城域裸网(图3)。这些访问台接口，分别直接(或通过辨机)接入智网的路由器，形成无线固定城域网(图3)。它与移动终端组成移动网络。它的传输技术：基带/宽带。

无线城域裸网的访问台，一般采用无规则网状型拓扑结构。无线城域裸网在一个城市(或县城中心区)的范围(几千米至几十千米距离)内，实现各种多媒体信息的高速传输以及该网内终端之间的通信。

由访问台与无线传输介质相连接所组成的城域网，就是无线城域裸网；无线城域裸网的交换机(或路由器)一般采用无规则网状型拓扑结构。

无线城域裸网的信息交换设备，根据网络拓扑结构确定；网际协议(IP)是无线城域裸网的互联协议。

路由器主要作用是将无线城域网分成网段，减少流量，避免冲突，增加带宽，以便提高无线城域裸网的性能。路由器有多个有线接口，每个接口可以连接一个访问台、优机网络或计算机设备等。它可以把多个接口输入的不同信息，同时转发到正确的输出接口，实现多对结点之间的并发通信，提高无线城域裸网的整体带宽。

无线城域裸网通常采用无规则网状型拓扑结构；它的路由器可以采用相同的寻址模式、报文分组长度、网络访问机制、路径寻找方法、访问控制技术、差错恢复功能和状态报告等。即这种无线城域裸网可以使用同样类型的标准路由器。无线城域裸网也可以采用其他网络拓扑结构和路由器的技术。

无线城域网是无线城域裸网和其访问台的各个移动终端所组成的城域网。移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术。每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线城域网受益。

现有的城域网在传输带宽和传输距离上还有一定的不足。它是一种有线城域网，不是无线城域网。

无线城域网能在城市范围内为众多的优机网络和计算机终端设备等提高速互连的方法，突破现有城域网在带宽和传输距离上的限制。

3、无线固定网络中访问台依据广域网拓扑结构组成的无线裸网，称为无线广域裸网(图3)。这些访问台接口，分别直接(或通过辨机)接入智网的路由器，形成无线固定广域网(图3)。它的传输技术：宽带。

无线广域裸网的访问台采用无规则网状拓扑结构；路由器一般采用相同的寻址模式、报文分组长度、网络访问机制、路径寻找方法、访问控制技术、差错恢复功能和状态报告等，即采用标准路由器。

无线广域裸网是通过远距离传输介质，将不同地理位置的各个路由器或路由设备互联组成的。各个路由器或路由设备之间的远距离传输介质的速率，比各个路由器或路由设备与计算机类设备之间的短距离传输介质的速率快。一台标准路由器有多个输入/输出接口，使得与它相连接的优机网络，能形成多种不同的网络拓扑结构，并连接多台不同类型的计算机类设备。一个地理位置可以有一个或一个以上的路由器组。

无线广域裸网的结构是不必对称的。它只采用不规则网状型拓扑结构。其中标准路由器组与远距离传输介质的互联及其中每条连接线路的容量都根据预期流量而定，并且提供冗余以防故障。

无线广域网是由无线广域裸网和其访问台的移动终端所组成的广域网；是网络结构和功能的革命。移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术。每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线广域网受益。网际协议(IP)是无线广裸网的网络互联协议。

现有的广域网是有线网络。利用无线广域网作为有线广域网的备份，可以大幅度提高网络系统的可靠性。当有线广域网出现故障时，系统可自动切换到无线网络，整个系统可以正常运行；它在军事上有重大意义。

4、服务器、访问台、客广机和固定终端等计算机类设备，按照网络拓扑结构组成固定局域网(或业务局域网)，其中访问台与其移动终端构成无线局域网。这些计算机类设备和移动终端组成能够互相通信和共享资源的局域网，称为优机局域网(图2)。它们都配置一块无线网络适配卡(wireless network adapter card)，简称为无线网卡。这种无线网卡一般插在访问台和移动终端的总线上。优机局域网传输长度超过固定的最大距离时，便不能正常运行。因此它覆盖范围很小。

优机局域网的访问台的拓扑结构，一般是总线型、网状型、环型或星型。它的交换机(或路由器)根据该网络拓扑结构确定。

交换机或路由器(包括有线的或无线的)具有双重作用：一方面是优机网络的网络接入口；另一方面是裸网信息传输路径选择和转发设备。

优机局域网可以实行语音、图像、数据等信息处理技术。每一个优机局域网进行的每一项技术更新，都会使整个智网受益。各种优机局域网可以采用不同的网络体系协议。网际协议(IP)是优机局域网与辨机之间/辨机与路由器之间/访问台与路由器之间的互联协议。

5、各个优机局域网分别直接(或通过辨机)，与广域裸网(可以是有线广域裸网或无线广域裸网)的接口相连接而组成的，并且能够互操作的智网，称为优机广域网(图4)。这种接口通常有二种不同的集成电路芯片；分别被称为交换机(wireless switch)和路由器。它们可单独使用或者插在计算机总线上。路由器有常规的处理器和内存，并且对所连接的每个网络或计算机类设备都有一个单独的输入/输出接口。优机广域网能跨越几千米以上的远距离，连接任意多台计算机。

有线广域裸网传输线路一般采用光纤作为传输介质，它的信息交换采用标准路由器。

现有的互联网是面向无连接的分组数据网络，主要信息是数据，其终端是计算机类设备。互联网实际是以计算机系统和美国国防部高级研究计划署网络(ARPANET)为基础，将它们逐步互联、扩张和膨大而形成的网中网。用户到用户的数据传输是通过TCP协议完成的，各个计算机网络的联则是通过IP实现。这种网络互联是无序的；其安全性也差。

现有的电信网络主要是指公用电话网，但也有其他的业务，例如传真和数据等：由电信部门运营；其终端主要是电话机。它是为实现点到点的双向语音通信而设计建设的网络。电信网采用复杂的分等级的时分复用方法，不易实现视频信息传输。移动电话网使用无线传输介质，解决移动电话通信的接入问题困难。

现有的有线电视网络是广播式传播、有条件接收的广播电视网。传统的CATV网是一个专门传送模拟电视节目的网络，传输介质主要是同轴电缆，其中一些网络已经改造为光纤同轴电缆混合网络(Hybrid Fiber Coaxial，HFC)。但是完全用光纤代替同轴电缆在经济上是行不通的。

6、采用无线或有线中继、无线或有线网桥、无线或有线交换等技术，扩展局域裸网所形成的介于局域网和广域网之间的裸网，就是城域裸网。

各个优机局域网或者业务网络，分别直接(或通过辨机)，与城域裸网相连接所形成的智网(包含无线网络)，称为优机城域网(图2)。它覆盖范围介于优机局域网和优机广域网之间；一般为几百米至几千米。

将优机网络或者计算机、访问台、终端设备等，分别直接(或通过辨机)，与有线的或无线的城域裸网的路由器相连接所组成的城域网，就是优机城域网(图2)。

优机域域网分为城域裸网(可以是有线的或无线的)和各个不同的优机局域网或计算机系统。优机局域网可以实行语音、图像、数据等各种信息处理技术。每一个优机局域网进行的每一项技术更新，都会使整个优机城域网受益。优机城域网中的优机局域网最好采用IP协议；但也可以采用其他不同的网络协议。网际协议(IP)是优机城域网的网络互联协议。

7、将有线电视网的国家级干线光缆网络，作为有线广域裸网；将光缆和同轴电缆混合网HFC作为优机网络，分别直接(或通过辨机)接入该干线光缆网(或者与其相连接的无线广域裸网)的路由器；所组建的能够互操作的有线电视系统智网，称为电视智网(图5)。

电视智网是高速廉价的综合网络。它具有频带宽、容量大、多功能、低成本、双向性、支持多种业务和和连接千家万户的优势。优机网络的带宽可达800MHz以上，“最后一公里”是畅通的，能提供多媒体功能。

HFC网使用550MHz以上频宽的邻频传输系统，适合宽带业务。用户端设备的电缆调制解调器(Cable Modem)是最关键的设备。一方面它理论上可提供极快的接入速度和相对低的接入费用；另一方面有线电视网拥有庞大的用户群。利用HFC网络，电视智网可以迅速地转变为电视节目提供商和宽带业务的服务商。

在HFC网中传送模拟电视节目的同时，还可传送数字电视和交互式电视，并提供数据和语音等通信三种服务。其中电缆调制解调器除了有信号调制解调的功能之外，还有路由、桥接、调谐和编码等功能。HFC网络通过电缆调制解调器接入干线光缆网络，不仅数据的传输速率快，而且电信、电视、计算机服务可以同时进行，互不干扰；可以看电视、通过电视智网同时进行上网访问、打电话等，而且费用很低。

现有的有线电视网覆盖范围广、频带资源丰富。它逐渐摆脱了单一的传送电视节目的运营模式，向电信领域和数字业务拓展，通过技术改造，将有线电视网升级为双向的宽带综合优机网络络。但投资费用很高。

8、互联网是计算机网络的代表。其优势是网络结构简单、技术更新快和成本低等。互联网是由无数子网通过路由器互联而组成的。网络之间的通信采用TCP/IP协议；所有路由器运行IP协议软件，并把一个物理网络的帧转换为另一个物理网络的帧。

将互联网的长距离传输光纤和路由器相连接的网络作为有线广域裸网；将各种形式的优机局域网(或业务网、城域网等)，分别直接(或者通过辨机)接入该有线广域裸网(或与其相连接的无线广域裸网)所组成的能够互操作的互联网的智网，称为互联智网(图6)。

优机网络也可以是网络互联的。由于互联智网中广域裸网是采用IP协议系列。如果优机网络中互联的计算机类设备或网络，都使用相同的互联网协议IP，则它们与该广域裸网互连后的整个网络，在通信时就像在一个网络上通信一样；组成面向连接或无连接的IP网络，其信息流是以IP数据包的形式交换和传输的。如果优机网络不同于该广域裸网中使用的IP协议，则优机网络需要一个与该广域裸网相匹配的硬件接口。

电视、电话、电报、手机、多媒体和流媒体设备都可以接入优机网络，通过互联智网进行通信。

现有的互联网对全网没有有效的控制能力、难以实现统一网管，此外在互联网上开放电子商务、电子政务和各个行业的网络业务的安全性和可靠性还需要进一步改善。

9、电信网是指电话交换网(PSTN)、窄带ISDN、数字数据网(DDN)、帧中继(FR)网、异步传输模式(ATM)网等；此外还有X.25网、ISDN网等。其优势是覆盖全国的高速大容量光纤核心网和移动网。

将电信网的高速大容量光纤核心网与路由器作为有线广域裸网；将数字用户线系列(Digital SbuscriberLine，xDSL)、FSTN、N-ISDN、DDN、B-ISDN和基站(包括其移动子系统)等网络作为优机网络。

将各个优机网络分别直接接入(或通过辨机接入)电信有线广域裸网(或者与其相连接的无线广域裸网)，组成能够互操作的电信网的智网，称为电信智网(图7)。

公共信道信令是在交换设备和路由器之间的数据信道中传送的，它是在一个逻辑上独立的数据通信网上传送的。这个独立的网络就是公共信道信令网。它也是一个传送各种信息的数据传送系统。信号点为公共信道信号的起源点或目标点。起源点将信令消息，变换成特定信令消息格式后送至其他结点。目标点接收信令消息，并送至相应的功能部分进行处理。电信优机网络中的交换设备必定是信号点。

由于电信系统的数字线路标准不同于裸网中使用的IP协议标准。因此需要一个专门的硬件，作为裸网与电信公司数字线路之间的接口。这种被称为数据服务单元/信道服务单元(Data Service Unit/Channel ServiceUnit，DSU/GSU)的装置包含两个功能部分，通常集成在单个底板上。其中DSU端口处理数据。它将数据在两种格式之间进行转换；即转换裸网上的数字格式与电信的优机网络的计算机类设备所要求的数字格式。裸网的接口标准种类，取决于电信优机网络的运行速率。如果数据速率低于56Kbps，路由器可以使用RS-232标准。至于56Kbps以上的速率，路由器必须使用支持更高速率的硬件接口(例如RS-449或V.35标准的硬件)。CSU端口处理线路中断和诊断等。数据业务和电视等，可通过电信智网进行通信。电信智网可以实现有效统一的网管。

现有的电信网的基本结构形式是五级汇接辐射网。在整个系统中，除了最高级汇接中心外，其他交换局都与一个比它高一级的汇接局相连。这种结构保证了网络中任意两交换机之间都有一条通路。然而由于非纵向话务流量日益增多，电信网这种多级结构存在的问题日益明显，就QoS表现为：转接次数多，接通率低；多级长途网一旦某结点或某段电路出现故障，会造成局部阻塞，可靠性差；不利于新优机网络的开放。

10、各个业务网络或优机网络(包含无线局域网)分别直接(或通过辨机)，与广域裸网上的路由器相互连接所组成的智网，称为国家信息基础设施(NII)网络或者下一代网络(Next Generation Networking，NGN)(图8)。其中路由器与传输介质所组成的广域裸网，称为下一代网络的主干网。该主干网是对外开放的。它也可以为用户的优机网络或业务网络提供互连接口，为所有接入主干网的优机网络、业务网络和计算机类设备等提供信息传输的通信服务。

下一代网络支持所有的不同类型和不同速率的业务，如语音、传真等窄带业务；广播电视、高清晰度电视等分配型宽带业务；可视电话、交互式电视、视频会议等交互型宽带业务；高速数据传输等突发型宽带业务等。下一代网络的主干网可以有很高的信息传输速度和很宽的频带，它满足三大网络的业务综合化。

下一代网络可以承担三网融合(Convergence)的所有业务。下一代网络不但可以提供数据通信和数据处理业务，而且还可以提供声音、图形、图像等通信和处理业务。下一代网络是将分布于各地的优机网络进行互联的计算网格(Computational Grid)；是三网融合的产物。

下一代网络是开放式的有线和无线综合的网络系统。各个相邻国家的下一代网络的主干网(有线的或无线的)互联，就可组成覆盖整个世界的全球信息基础设施(Global Information Infrastructure，GII)。它以先进的技术采集信息、处理信息和交换信息，并提供给用户能方便利用信息。

在现有的互联网、电信网和有线电视网的三大网络基础上，可以建设宽带的、高速的、统一的全球信息基础设施(包括各种综合业务通信网)，并将多种接入方式(包括电信xDSL、有线电视网的HFC或者园区网和移动网的接入等)的三大网络，融合成为主干网络上具有统一接口的下一代网络。

采用下一代网络技术和三大网络业务技术，可以将三大网络的运营商的各个局域网、业务网、专用网络或者他们运营的各种综合网络等，与下一代网络的主干网相连接，以实现这些异构或者同构的网络中，计算机类设备和终端之间能够有效性和可靠性的互联(Interconnection)、互通(Intercommunication)和互操作(Interoperability)。这种网络是在统一的管理平台下，实现音频、视频和数据信号的传输和管理，是一个真正实现三大网络的各个运营商的各种各样综合业务的“三网融合”系统。

现有的电信核心网(主要为远距离传输骨干网)已经光纤化和宽带化；全国范围的电话网中的核心网采用等级结构。由低级的交换局与管辖它的高一级交换局相连，最高级的交换局采用网状型直接互连，形成多级汇接辐射网。但因其转接段数多，造成接续时延长、传输损耗大、可靠性差和网管复杂。

现有的有线电视干线网采用光纤同轴电缆混合网络(HFC)，属于城域网。它的馈线网选择光纤作为传输介质的干线网。将各个HFC相连接的全国专用的远距离有线电视主干网，采用密集波分复用(DWDM)光纤技术。光纤的巨大的带宽(30Tbps)，透明地传输各种不同类型业务。但CATV网大部分还是同轴电缆。

现有的互联网中的各个计算机网络和计算机系统的互联，难以实现统一的网络管理。同时高质量的实时业务还无法保证。

附图说明

图1智网的示意图。按照网络拓扑结构组成优机网络，将分布于不同地理位置的某单位各个优机网络(优机局域网或者广域网等)中的优机分别与相应辨机连接；每个辨机的另一个网络接口与同一个公用网络相连接。

图2裸网示意图。由专门处理信息交换和传输功能的微控制器(即路由器)以及连接它们的传输介质(可以是有线的或无线的)所组成的信息交换和传输的网络。路由器包括有线路由器和路由器。

图3无线局域网(城域网、广域网)示意图。依照局域网和无线裸网技术组成的网络。

图4优机广域网示意图。计算机类设备、资源设备和访问台等设备，按照拓扑结构组成的局域网，与移动终端共同组成优机局域网，通过接口与广域裸网(可以是有线的或/和无线的)相连接而组成的智网。

图5电视智网示意图。将有线电视网的国家级干线光缆网络，作为有线广域裸网；将许多地方建成的光缆和同轴电缆混合网HFC，作为优机网络接入该干线光缆网或者无线广域裸网的路由器；组建成电视智网。

图6互联智网示意图。将互联网的长距离传输光纤和路由器相连接的网络作为有线广域裸网；将各种形式的局域网(或城域网)作为接入该有线广域裸网或者无线广域裸网的优机网络；组成互联智网。

图7电信智网示意图。将电信网的光纤核心网与路由器互联的网络作为广域裸网；将数字用户线系列、PSTN、N-ISDN、DDN、B-ISDN和基站及其移动子系统等网络作为优机网络；组成电信智网。

图8下一代网络示意图。分布于每个城市、县城中心区域和重要地理位置的各个局域网和优机网络，分别通过辨机或者访问台，与宽带、高速的远距离传输介质(光纤)上的路由器相互连接所组成的智网。

具体实施方式  单位的内部网络按网络拓扑结构，可以组建优机网络(包括局域网、城域网和广域网)。在这些网络中，根据网络对外服务功能的需要，可以指定其中的一台常规计算机为优机。优机必须增加网络地址转换(Network Address Translation，NAT)程序功能模块。

优机具有网络地址转换程序，能够识别其网络中各个计算机名称或者计算机的互联网协议(InternetProtocol，IP)地址。NAT将优机网络中计算机的内部地址，转换成合法的IP地址在公用网络上使用；它也屏蔽优机网络的IP地址，对优机网络起到保护作用。NAT是优机的标准程序。

优机有两种物理隔离的接口，一种用来连接优机网络并处理该网络内部的信息传输与接收的细节，另一种用来直接连接另一台常规计算机(辨机)的接口。

由于优机网络不直接与其他网络连接，因此可以对优机网络采用先进技术，以提高该网络整个系统的效率和可靠性。优机中也可以有可扩展功能的模块插槽。

智网信息在公用网络传输，可采用数字加密机制。数字加密有三种：对称密钥、非对称密钥和单向函数。

装有《检查程序的程序》、《源端加密程序》和《宿端解密程序》标准程序的辨机(服务器或对等机等)(图1)，通过其输出/输入接口(或网络接口)，直接与优机的输入/输出接口(或优机网络)相连接，并通过其网络接口直接与公用网络(或其他网络)相连接。优机网络可以根据需要，增加其他功能的设备或计算机类设备。

《检查程序的程序》功能：

辨机接收到明文信息后，对信息进行检查，发现其中的任意程序和指令之后，把它们排列在一起，并且暂时存储在外存储器中，同时将第一道程序或指令呈现在指定计算机的显示屏上。如果某些程序是允许其访问的合法程序；则用户在第一次出现提示时，选择“以后都允许”复选项，辨机以后碰到这些程序时，不会再次询问，并允许其访问。当用户在一定时间内没有答复或者选择“不允许”复选项，辨机就丢弃该程序。然后将第二道程序呈现在指定计算机的显示屏上。以此类推。宿端辨机动行这个程序；可防止病毒攻击辨机保护的网络。如果保存这些程序和指令，就是保存证据。

《源端加密程序》功能：

源端辨机把欲通过公用网络发送的明文信息后面，添加对称加密的秘钥；将此组合数据输入单向散列函数(Message Digest)，得出散列(Hash)值(称为源端散列值)；然后将明文信息(不包含密钥)后面添加源端散列值，用密钥进行加密，变成密文；最后将该密文送行宿制辨机。

《宿端解密程序》功能：

宿端辨机用单位或者企业事先约定的共享的密钥，将接收的密文解密变成明文，得到明文信息和源端散列值；把明文信息(不包含散列值)后面添加密钥；将此组合数据，输入事先约定的单向散列函数，得到散列值(宿端散列值)；该宿端散列值与接收到的源端散列值相比较；如果这两个散列值相同；则确认该信息是从合法源端辨机发出的，接受该信息；发送到该宿端优机网络中的宿端接收计算机上，否则丢弃该信息。

装有《检查程序的程序》的辨机，保护优机网络不受病毒的侵害。同时还可以从辨机中获取和发现“恶意程序和指令”证据；这种技术就是计算机取证(computer forensics)。

《源端加密程序》和《宿端解密程序》集成在一起安装在辨机上；可保证在公用网络上安全传输经过加密的信息。辨机运行时能够自动做出相应选择。

辨机的隔离域名(Split Domain Name)技术，将受保护的优机网络的域名服务器与辨机网络的域名服务器隔离，以隐蔽优机网络中主机的IP地址；从而更进一步保护优机网络。

身份验证(Authentication)最简单办法，是各个辨机中建立一个用户名和密码的数据库(或业务功能库)。

《对用户的身份认证加密和授程序》功能：

用户(指其他单位、合作伙伴单位或者远程客户)对其在某单位留下的密码，用用户私钥加密；密文作为用户的数字签名；用单位公钥对数字签名和对称密钥加密，作为密件；将明文信息、用户名和用户公钥用对称密钥加密；源端辨机将该密文、密件；通过公用络，传给智网的宿端辨机；单位用私鈅对密件进行解密；然后用对称密钥将该密文解密，得到用户发送的明文信息、用户名、用户公钥和用户数字签名；用户公鈅将用户数字签名解密；该宿端辨机将用户名、IP地址和用户密码与单位业务或功能中的相关信息对照。如果完全正确，单位确认该信息是用户发出的；该辨机通过访问其控制列表；确定用户权限；再通过宿端优机，转给相应权限的接收计算机。

《对单位身份认证加密和授权程序》功能：

单位用其私钥对用户(指其他单位、合作伙伴单位或者远程客记)在该单位留下的密码加密，密文作为单位数字签名；把用户的公钥对单位数字签名和对称密钥加密，作为密件；将明文信息、单位名和单位公钥，用对称密钥加密；源端辨机将该密文、密件；通过公用网络，传给用户的宿端客户机或者其他单位宿辨机；用户用其私钥，对密件进行解密；用对称密钥将该密文解密，得到单位发送的明文信息、单位名和单位公钥；用单位公鈅将单位数字签名解密；得到用户在单位留下的密码；然后宿端用户或者其他单位辨机将密码与其预留在单位的密码对照。如果完全正确，用户则确认该信息是单位发出的。

本方法采用单位的公钥和用户的公钥不必公开。辨机还可以作为信息格式的转换器。

移动终端或无线计算机类设备还可以应用IEEE802.11i安全标准。它规定使用802.1x认证和密钥管理方式；在数据加密方面，定义了TKIP、CCMP和WRAP三种加密机制。2003年5月中国发布无线网络技术标准：无线局域网鉴别和保密基础结构(WAPI)，采用椭圆曲线密码算法的非对称加密机制，移动终端与AP之间双向认证。

自由、开放式的智网及其各种裸网，是建立于有线或无线裸网交换技术上，能容纳各种形式的多媒体；可以实现音频、视频和数据信号的传输和管理；能在整合的裸网的平台上运行，可以与各种系统的网络通过裸网进行互操作，并且能够给用户提供一种统一风格交互方式。

智网系统模型(图1)的底层是硬件设备和物理介质，包括多媒体设备、网络设备、Web设备、视频设备、音频设备、有线传输介质和无线传输介质等。在硬件层之上是操作系统层。该层屏蔽硬件设备的具体情况，提供与硬件设备无关的接口给上面一层。上一层包括视频、音频、桌面媒体部件和网络通信部件等。桌面媒体部件包括了操作系统提供的桌面多媒体设备的功能。网络通信部件包括了网络连接、通信协议以及多媒体数据压缩/解压缩功能。再上面是网络编程界面。而应用服务的确定，则由优机网络的主机或终端的最上面一层(应用层)来实现。如果智网采用下一代网际协议(IP-the next generation，IPng)/多协议标签交换(Multi-ProtocolLabel Switching，MPLS)；IPv6/MPLS可以提供大于目前IP网络的QoS。

优机网络采用与局域网、城域网相同的工作原理及其硬件。例如国际电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronic Engineers，IEEE)制定的一套有线或无线局域网IEEE 802标准系列等。

优机网络的拓扑结构与传输介质的选择以及通信控制方法的确定紧密相关。优机网络由分组交换机、连接这些交换机的链路、计算机类设备、终端网络管理中心(NMC)等组成。它的结构根据业务量、流量、流向和地理情况，拓扑结构可以是单级的或多级的。各个地方的各级的网络拓扑结构可以不同。

优机网络已经有一套具体的线路交换与信息交换的规定、协议等。它既具有信息控制方法，也具有网络同步方法。优机网络采用交换机，其基础然是点与点之间的通信和计算机信息处理。

优机网络具有互操作性(interoperability)、可移植性(portability)、可扩展性(expandability)、可縮放性(scalability)和即插即用(plug&play)特征。它一般是以分布式控制为原则，采用系统、子系统和模块分级式的控制结构；其构造是可移植的和透明的。

操作系统内核是整个进程或线程结构操作系统的核心。它是在裸计算机功能基础上的第一次扩充，构成了一个功能更强的虚拟机。内核具有3方面的功能：中断处理、进程或线程调度和原语管理。

智网的操作系统是建立于各个主机的DOS、UNIX/Linux或Windows等操作系统之上的一个增加网络协议的操作系统，用于实现不同主机之间的用户通信等，以及智网系统硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，便于用户使用智网。

智网以ITU-T提出的具有国际标准协议、接口和体系结构的电信管理网(Telecommunications ManagementNetwork，TMN)作为管理基础。它在一些不同的结点上与智网相连接来收发信息，控制和管理网络营运。TMN提供一系列支持网管系统互操作的标准接口和开放的通信结构；可进行各种动态的管理。

优机网络应用TMN中的运营系统功能(OSF)块作为营运优机网络的管理功能。由于各种优机网络是不相同的；因此需要各类OSF。运营系统的结构可以是集中式的，也可以是分布式的。

在图2中，当优机网络1上的某台主机A要通过裸网，向优机网络2上的另一台主机B发送信息时，主机A发出的数据报分组中含有B的IP地址，主机A向优机网络1上的辨机U发送的数据报分组，经过辨机U加密(或不加密)，将该分组转换为信元后发给裸网上的路由器X；根据优机网络1的目的IP地址，按照路由器X的路由表，信元穿过裸网到达路由器Y时，路由器Y再把它转发给与自己连接的辨机V，辨机V将信元转换为支持优机网络2的数据报分组，再把它转发给优机网络2中的主机B。

路由器收到的信元中的目的地址在其路由表中无法找到时，路由器会将该信元丢弃，从而避免了广播风暴。裸网中路由器占据核心位置。裸网的内部结构可大致分为时分多路复用(time division multiplexing，TDM)和波分多路复用(wavelength division multiplexing，WDM)。

裸网采用信元交换多路复用技术时，根据信元需要来分配信道，每个信道分到的带宽也不相同。

智网是在网络资源(包括资源存储和处理)和信息传输的功能相分离的基础上，将专门信息传输系统与非专门信息传输系统再次相分离。网络资源存储和信息处理是由各种计算机和终端(其中不包括单纯的信息交换设备)构成；信息传输系统是由信息交换设备和传输介质组成。

智网(图1)将信息高速传输任务分配给裸网(包括路由器)；而将信息低速的传输以及存储与处理任务，分配给优机网络。优机网络为用户提供丰富多彩的网络功能，以及为网络运营商提供其所必须的管理、运行、维护和计费等功能。裸网是专门承担信息传输和交换的网络。它们分工明确，结构简单。

在智网中，用户到用户的数据传输是通过第四层传输层(Transport Layer)的TCP协议完成的。优机网络内部之间的各个网络互联和各个优机网络和裸网的互联，则一般可以通过IP协议实现。

智网采用融合、分离和开放的体系结构；各个实体之间采用开放的协议或API接口，实现融合。

无线广域裸网是由一级无规则网状型拓扑结构组成的；只是实现TCP/IP模型中的第一层物理层(PhysicalLayer)至第三层网际层(Network Layer)之间的功能。因此它的网管变成容易和简单。它的固定的路由器与访问台相连，各个访问台所覆盖的无线范围，与移动终端共同构成无线广域网。

各个优机网络的组网技术问题，中国工业和信息化部都有相关的行业标准。在电信的信令方面，采用7号信令；但在IP传输网中SS7通过信令网关转换成IP承载。

遵照互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)制定的SIGTRAN协议；路由器和各种介质网关之间则是ITU-T和IETF共同制定的MEGACO/H.248协议；多个路由器之间通过IETF制定的SIP-T协议或ITU-T制定的BICC协议进行通信。路由器和优机网络或应用服务器之间的接口有多种选择，可以采用IETF制定的SIP协议，也可以采用开放的API规范，例如，由OSA和Parlay组织制定的OSA/Parlay API标准。在介质方面，介质网关负责将现有优机网络络中的语音打包成IP分组，以RTP流的形式在网络上传输。

计算机软件是为实现优机网络(或业务局域网)的各项功能所编制的专用软件，也称为控制软件。其存放在计算机设备的可擦除只读存储器(EPROM)中。各个优机网络的功能设置和控制方案各不相同，主要根据具体的要求而确定。

优机网络的功能由多个功能模块组成；不同的软件结构对这些功能模块的安排与管理方式也不同。它的特点是多任务和实时性，可以采用的相应软件技术，为多任务并行处理和多重实时中断处理。多重实时中断处理系统中，中断管理主要由硬件完成，而优机网络的软件结构则取决于系统的中断结构。优机网络各项实时任务被安排成不同优先级。它采用多微处理器结构和资源分时共享并行处理和资源重叠流水并行处理技术。

裸网采用IPv4技术承担各种网络信息交换和传输；它也可以采用IPv6技术，解决地址问题和提高网络吞吐量；采用多协议标签交换，实现IP层和多种链路层协议(ATM/FR、PPP、以太网或同步数字系列(SynchronousDigital Hierarchy，SDH)、光波)的结合；采用光传输网(Optical Transport Network，OTN)和光交换机(或路由器)，解决高速传输和宽带交换问题；采用优机技术，解决最后1km的用户接入问题。

同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy，SDH)可以是裸网的一种技术体制。它是一个将复接、线路传输和交换功能融为一体的、并由统一网管系统操作的综合信息广域裸网技术；可以实现网络有效管理、开展业务时的性能监视、动态网络维护、不同供应商设备之间的互通等多项功能；提高网络资源的利用率，降低管理和维护的费用；实现灵活、可靠和高效的裸网运行与维护。

SDH具有全世界统一的网络接点接口(NNI)。它包含了裸网的两种基本设备，即传输设备和网络接点(设备)。传输设备包括光纤通信、微波通信和卫星通信等系统。网络接点包含许多种类，如64kbit/s电路接点、宽带交换接点等。

智网中的裸网可以具有统一的接口速率以及相应的信元结构，将SDH网络中的统一的帧结构定义为裸网中的统一的信元结构，具有这种特点的SDH就能够成为一种裸网。

将SDH技术带进优机网络、业务网络或接入网；优点：可以提供理想的网络性能和业务的可靠性，对于无线通信系统可以迅速灵活地提供2Mbit/s透明通道。

以SDH为基础的城域网是将多种不同的业务映射到不同的SDH时隙，而SDH设备与OSI模型的层2、层3乃至层4分组设备在物理上集成为一个实体；多个节点设备融合成一个，则利用任意的物理接口，可以提供任意的层1、层2和层3的业务。它简化电路指配、加快业务的提供速度；集成了IP选路、以太网、帧中继和ATM后，可以通过统计复用以及超额订购业务，提高带宽利用率和减少局端设备的端口数。其次可以为任何模块上的任何端口提供层1、层2和层3业务的任意结合，而不管物理接口类型是什么。最后多业务节点还可以方便地完成协议终结和转换功能，使运营者可以在网络边缘提供多种不同业务，而同时将这些业务的协议转换成其特有的相关广域网协议。

广域裸网可以采用密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)技术，使光纤的通信容量大大增加。波分多路复用(Wave Division Multiplexing，WDM)可使数据传输速率达到几十Mbit/s。

路由器(包含无线的、有线的)中的存储器暂时存储输入信息，经路由器的控制器处理后再转发输出，就可以支持所有的不同类型和不同速率的业务，如语音、传真等窄带业务；如广播电视、高清晰度电视等分配型宽带业务；如可视电话、交互式电视、视频会议等交互型宽带业务；如高速数据传输等突发型宽带业务等。由光缆和路由器组成的裸网可以有很高的信息传输速度和很宽的频带。

路由器与有线路由器没有本质上的差别。由于传输介质的差别以及对移动性要求的不同，在网络各层上采用的技术略有不同：在物理层需要利用无线局域网技术，如IEEE802.11系列的直接序列扩频(DSSS)、二进制补码键控(CCK)和正交频分复用(OFDM)等技术。在IP层及涉及路由协议的上层，采用移动IP协议。

路由器(包括有线的和无线的)处于裸网的传输枢纽，是实现高速多媒体数据量传输的路由和交换的关键。

移动网络可以是优机网络(图4)。访问台(AP)或移动支持站点(MSS)、数据库服务器(Database Server)和固定主机(Fixed Host，FH)，按局域网(或城域网)技术互联，可以组成一个无线固定优机网络(或者无线固定子系统)。移动子系统由一个移动客户端(Moble Client，MC)及其无线介质组成(图3)。MC可以是蜂窝移动电话、无线电话(小灵通)或个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等。一个无线固定子系统及其许多移动子系统，构成一个移动计算系统(Mobile Computing System)网络。其中每个无线单元(Cell)是一个AP或MSS覆盖的逻辑上或物理上的无线区域。无线网络(Wireless Network)是一个AP(或MSS)与所有位于其无线单元的MC组成的网络。即无线固定子系统中每个AP(或MSS)负责建立一个无线单元。

移动客户端与一个AP(或MSS)通过无线介质建立无线链路，从而与无线固定子系统之间互连；实现了它自由的移动性(图3)。AP(或MSS)相当于无线固定子系统与移动子系统的接口部分，所以被称为“访问台”(或“基站”)。AP(或MSS)与数据库服务器也可以是同一台机器。

访问台与移动客户端通过无线介质相连，组成无线局域网(WLAN)单元。这些单元的覆盖范围取决于它们采用的无线通信技术，例如，无线个人接入网(WPAN)用于50m之内的个人使用设备(PDA个人数字助理和打印机等)之间的连接。采用蓝牙(Bluetooth)技术，按照蓝牙2.0版中EDR标准，最高速率2.1Mbit/s，有效传输距离为10米，最大可超过100米。无线局域网(WLAN)可以覆盖较大范围(100m)内设备之间的连接，也可以用于配置以太网。采用家用RF，可以提供家庭使用的11Mbit/s速率。而卫星通信的无线单元最少只需三个卫星访问台，就可覆盖整个地球。移动业务系统是面向大众的数字化、宽带化、智能化的一种智网。

无线网络采用IEEE802.11n标准，应用多入多出(MIMO)技术和正交频分复用(OFDM)技术后，最大速率可达108Mbit/s。OFDM技术可以大大提高无线下载速率；适合电视智网的业务。MIMO技术则能够在不增带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率；并进一步挖掘智能天线的潜力。OFDM与MIMO技术、软件无线电、自适应调制、智能天线等技术的结合，可优化无线带宽的性能，能够应用于各种智网中的无线宽带网。

利用无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)技术，无线覆盖范围半径可以达到100米以上。同时采用智网的无线交换(Wireless switched)技术，无线交换局域网覆盖范围可扩大到6.5千米。其中交换机由多个处理器和一个中央互联器(例如一个电子交叉开关)组成；各个处理器检查输入帧的地址，并通过互联器将该帧转发到符合要求的输出端口。WiFi和智网交换技术可以符合高速率传输的需求。这种技术只需在机场、车站、市场、图书馆等人员较密集的地方设置访问台(无线局域网星型拓扑结构的中心交换机)，并通过高速线路接入智网的路由器。支持WiFi的PC或PDA在访问台覆盖的范围内，通过AP可以直接互相通信，并能高速接入智网。它的基本配置是一块无线网卡和一台交换设备(AP)，架设费用和复杂程度远低于有线网络。每个WiFi网络的覆盖范围就是智网中的AP局域网；AP也是无线局域网的交换机。有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后，连接一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡，即可接入智网。

WiFi网络标准主要有IEEE802.11和HiperLAN等。欧洲电信标准协会(ETSI)的HiperLAN2标准，能够在5GHz的频段上运行，与IEEE802.11a具有相同的物理层，可以共享部件。对应于WiFi是IEEE802.11x标准。全球微波接入互操作性(WiMax)是基于IEEE802.16x标准的无线城域网技术。WiMax具有更远的传输距离、更宽的频段选择和更高的接入速度等。它能实现数十千米的无线信号传输距离，大大扩展了无线网络应用的范围，例如可在边远地区实现无线网络接入智网等。MiMax可提供接入速率70Mbit/s(是3G的30倍)。它可提供优良的最后1千米网络接入服务；在数十千米范围内可使用户无需线缆而与访问台建立宽带连接。它给用户提供移动多媒体通信服务。WiMax技术可建设智网中的无线城域网或无线广域网。

无线ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的并用于固定、便携或移动设备的无线连接技术。它可以应用于工业检测控制(例如危险化学成分的检测，火警的早期检测和预报，高速旋转机器的检测和维护)、精确农业、病人护理等领域；还可以应用于消费和家用自动化器件。它还能够通过传感器节点，与各种物体“通信”。智网采用传感器等作为其优机网络的部件；就是物联网。

无线超宽带(ultra wide band，UWB)技术可达到几十Mbit/s-几百Mbit/s的高速率；具有10亿Hz以上的极宽的频带；抗干扰性能强、保密性好、耗电小、发射功率非常小等。应用UWB可以将个人电脑与各种外设(如数字电视、数字照相机、移动硬盘、手机等)之间以无线方式连接成个人局域网，实现瞬时发送和接收数据。UWB可以成为数字家电的标准接口。UWB与MIMO技术相结合，并通过改进MAC层协议，可以提高通信速度。

移动计算系统网络技术，分为频分多路复用(Frequency Division Multiplexing Access，FDMA)、时分多路复用(Time Division Multiplexing Access，TDMA)、码分多路复用(Coding Division Multiplexing Access，CDMA)。其中CDMA使用800M/900MHz或1.8G/1.9GHz频段，容量大，频率利用率高，采用可变速率声码器，语音质量高，覆盖范围广，保密性强。移动客户端应用无线应用协议(Wireless Application Protocol，WAP)可以登录智网，也可作为无线数据广播的接收器。移动IP协议支持移动主机通信。

无线固定子系统与移动子系统的通信与联网技术主要是：蜂窝通信系统、“蓝牙”(Bluetooth)、无线通信网络、家庭射频(HomeRF)和卫星通信网等。

蜂窝通信系统采用宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)技术，能满足移动计算通信容量和品质的高要求；具有频谱利用率高、语音质量好、保密性强、掉话率低、容量大和覆盖广等。WCDMA核心网基于TDM、ATM和IP；在3GPP Releases以后新增IP多媒体子系统(IP Media Subsystem，IMS)、通用移动通信系统(UMTS)、陆地无线接入网(UMTS Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)；基于ATM统一处理语音和分组业务；移动应用部分(Mobile Application Part，MAP)是核心技术。

“蓝牙”(Bluetooth)技术能把一个设备连接到LAN和WAN，甚至支持全球漫游；其标准为IEEE802.15。

家庭射频(HomeRF)是IEEE802.11与数字增强型无绳电信(Digital Enhanced Cordless Telecommunication，DECT)的结合。它也采用扩频技术。

无线组网技术有固定基础设施的移动无线网络和对等式无线自组网(移动Ad Hoc网络)。

无线局域网拓扑结构由802.11WLAN定义系列。该标准确定3种移动结点：无跳变结点，基本服务集(BasicService Set，BSS)跳变结点，扩展访问集跳变结点。

对等式无线自组网(Ad Hoc)基于IP多技术体系。其无线介质的交换采用分组交换；移动终端兼有路由器和主机2种功能。该网络的物理层提供无线链路的物理途径。介质访问控制(MAC)层作用是访问控制、信道分配、临近无线结点的管理和功率控制。同时MAC层也可以通过测量接收到的信号的强度，得到移动终端大致的物理位置信息。MAC层协议大部分采用IEEE 802.11系列局域网协议。

游牧计算(Nomadic Computing)和普适计算(Ubiquitous/Pervasive Computing)，与移动计算系统原理相近。移动计算使任何人在任何时间、任何地点都能访问网络服务(资源和计算)。

Ad Hoc无线网络的所有通信都是在网络内部的各个结点之间进行。例如，位于移动Ad Hoc网络之内的通信。如果2个Ad Hoc网络相距较远，其可组成无线优机网络，接入裸网形成智网，就可以互相访问或通信。其中移动终端之间不能直接通信，可通过优机网络将它们连接；或接受优机网络中WWW服务、FIP服务等。

移动计算模式代表优机网络的一种发展趋势。它将成为未来信息时代的重要组成部分，并对整个信息产业产生深远的影响。

1、无线局域裸网(图3)与局域网的构造和原理基本相同。但它采用宽带、高速的传输介质和路由器代替窄带、低速的传输介质和集线器(Hub)或交换机。路由器是为无线局域裸网中的每个节点提供点对点的连接，为每个需要收、发信息的终端提供一条独享的通道。它根据某个端口输入信息的目的地址，向连接具有该目的地址的端口转发信息，而且可以把多个端口的输入信息同时转发到相应的正确端口上输出。

路由器有多个端口，它通过自主学习得到每个端口所连接设备的介质存取地址(media access address，MACaddress)，建立MAC地址与端口的对照表。当路由器从一个端口收到数据帧后，检查帧中的目的地址，然后按照对照表找到应发往的端口号，在此端口上把数据帧转发出去。路由器还可同时把多个端口上输入的帧，按照对照表在相应的端口上转发出去。

无线局域裸网的路由器采用存储转发方式，从端口接收完整的MAC帧，进行差错检验，确定信息正确后，再按目的地址查找对照表，然后进行帧的转发。其特点是减少了差错，过滤掉错误的帧，而且可以连接传输速率不同的设备。

路由器同时支持直接交换方式，它在收到MAC帧头端的部分内容，从中检测出目的地址后，就查阅MAC地址与端口对照表；在一个帧还没有传输完毕时，就按照对照表立即进行转发。

在无线局域裸网中，访问台(AP)都连接在路由器上，各个路由器也连接在一起。根据存储转发原理，可以通过软件设置，把采用广播信息机制的范围限制在特定的一些终端所组成的各个不同的局域网分组之内。可按IP地址划分局域网分组，例如按网络的IP地址和IP网络掩码来划分。

2、无线城域裸网用光纤(或无线介质)作为传输介质，采用网状型拓扑结构，实现多媒体信息的高速传输。

图3中无线城域裸网的交换技术采用路由器。它也可采用城域网的存储-转发交换中的信元交换(CellSwitching)；实现城域裸网的标准和技术有很多。无线城域裸网的路由器采用网际协议(IP)。

为了实现对共享介质的访问控制，可采用FDDI技术或分布式队列双总线(Distributed Queue Dual Bus，DQDB)-IEEE 802.6标准等。该标准第3层采用逻辑链路控制(Logical LinkControl，LLC)子层，与IEEE802.2系列局域网兼容。LLC是IEEE LLC/SNAP头部的一部分，用于标识数据包的类型。整个头部是8个字节，LLC部分占用前面3个；子网连接点(SubNetwork Attchment Point，SNAP)部分占用后面5个。

DQDB层大致相当于IEEE 802局域网的介质存取(MAC)子层。DQDB物理层能够支持各种物理传输方案，定义如何使用传输介质和传输速率，例如使用单模光纤可以达到155Mbps的传输速率。

在DQDB中，信息的传输单位是时隙或槽(slot)。每个时隙包含53个字节，由1个接入控制字节和52个字节的段组成。段的前4个字节是头部信息，后面48个字节承载数据。

DQDB采用两种方式进行介质的访问控制，都在DQDB层完成，一种为预仲裁(Per-Arbitrated，PA)；另一种为排队仲裁(Queued Arbitrated，QA)。与此相对应，时隙也分为PA时隙和QA时隙。

PA时隙用于装载等时数据，不同结点的多个等时服务用户可以共享一个PA时隙中48字节的数据段。

QA访问控制使用分布式队列排队方式，支持面向连接和无连接的服务。

3、在图3中无线或有线广域裸网采用网际协议IP。辨机能把从优机网络输入的信息流转变为信元后，传送给广域裸网的路由器；反之，也把从路由器输入的信元转变为与其相连的优机网络的信息流格式后，再传送给优机网络。

在无线或有线广域裸网中，IP层数据传输单元为信元。它是一种特定的长度固定为53字节的IP数据报。广域裸网可以采用异步传输模式(ATM)技术。它是一种面向连接的高速交换和多路复用技术，以独立的信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传输方式。在一般广域网中，为适应不同拓扑网络结构，数据报的长度不是固定的。

每种硬件技术都规定了一帧所携带的最大数据量-最大传输单元(maximum transmission unit，MTU)。路由器规定帧的长度是固定的。裸网中帧就是帧头部加信元。它长度一般小于MTU。

在广域裸网中IP数据报的传输过程，信元的头部始终只有目标主机的IP地址，而不是下一站的IP地址。下一站地址由路由器从信元的头部分离出目的地址的网络地址部分，再根据路由表得到。

TCP协议是传输层的主要协议；提供面向连接的服务，以全双工方式通信，主要提供发送端主机到接收端主机的连接(虚连接)和信息的可靠传输。这种虚连接是一种发送和接收数据的确认机制。在这个虚连接的终端(即发送端和接收端)，都要有TCP软件，而裸网上的路由器只工作在IP层以及该层以下，不需要TCP软件。

4、优机局域网采用与局域网、城域网相同的工作原理及其硬件。例如国际电气和电子工程师协会(Instituteof Electrical and Electronic Engineers，IEEE)制定的一套局域网标准IEEE 802标准等。

优机局域网的拓扑结构与传输介质的选择以及通信控制方法的确定紧密相关。优机局域网由分组交换机、连接这些交换机的链路、计算机类设备、终端网络管理中心(NMC)等组成。它的结构根据业务量、流量、流向和地理情况，拓扑结构可以是单级的或多级的。各个地方的各级的网络拓扑结构可以不同。

优机局域网已经有一套具体的线路交换与信息交换的规定、协议等。它既具有信息控制方法，也具有网络同步方法。优机局域网的基础仍然是点与点之间的通信和计算机信息处理。

计算机、资源设备和访问台等计算机类设备，按照拓扑结构组成的局域网(或业务局域网)，是无线固定网络。交换设备、访问台及其移动终端组成移动网络。这种无线固定网络和移动网络，构成优机局域网(图2)。

优机局域网具有互操作性(interoperabilty)、可移植性(portability)、可扩展性(expandability)、可縮放性(scalability)和即插即用(plug&play)特征。它一般是以分布式控制为原则，采用系统、子系统和模块分级式的控制结构；其构造是可移植的和透明的。

操作系统内核是整个进程或线程结构操作系统的核心。它是在裸计算机功能基础上的第一次扩充，构成了一个功能更强的虚拟机。内核具有3方面的功能：中断处理、进程或线程调度和原语管理。

智网中优机局域网的操作系统是建立于各个主机的DOS、UNIX/Linux或Windows等操作系统之上的一个增加网络协议的操作系统，用于实现不同主机之间的用户通信等，以及智网系统硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，便于用户使用智网。

智网以ITU-T提出的具有国际标准协议、接口和体系结构的电信管理网(Telecommunications ManagementNetwork，TMN)作为管理基础。它在一些不同的结点上与智网相连接来收发信息，控制和管理网络营运。TMN提供一系列支持网管系统互操作的标准接口和开放的通信结构；可进行各种动态的管理。

优机局域网应用TMN中的运营系统功能(OSF)块作为营运优机局域网的管理功能。由于各种优机局域网是不相同的；因此需要各类OSF。运营系统的结构可以是集中式的，也可以是分布式的。

5、各个优机局域网，分别通过辨机和路由器，或者通过路由器，与广域裸网(可以是有线广域裸网或无线广域裸网)相连接而组成的互相通信和共享资源的长距离物理网络，就是优机广域网(图4)。

有线广域裸网传输线路一般采用光纤作为传输介质，它的信息交换可以采用ATM交换机或者标准路由器。将优机局域网直接或者通过辨机，与无线或有线广域网的路由器相连接，构成优机广域网。其中无线或有线广域裸网是固定的网络；优机局域网中的访问台可以具有交换机的功能。访问台与移动终端形成的移动网络，通过路由器接入优机广域网。

路由器具有三个核心功功能：一是实现相同或不同构型网络之间互联并选择最优化的路由；二是将数据包发送到目的地；三是维持最优化的适时路由表和网络流量控制。

骨干级路由器主要用途是实现优机网络与广域裸网之间的网络互联。它将尽可能多的数据通道功能以硬件方式来实现；不使用共享总线，使用交换背板；采用并行处理技术。这种路由器在缓存中事先放置一些常用的目的网络端口地址路径。当发送或接收一个信元或者数据包时，端口在路由表可以直接快速查找到该信元或数据包的目的地址，并确定其目的路由路径。

动态路由器的基本原理是根据路由协议和实际情况而生成和更新路由表。常用的两种路由选择协议是：链路状态路由选择协议和距离矢量路由选择协议；链路状态路由选择协议以OSPE为代表；距离矢量路由选择协议有RIP，IGRP等。

6、采用无线或有线中继(relay)、无线或有线网桥(bridge)、无线或有线交换(switching)等技术来扩展优机局域网，所形成的介于优机局域网和优机广域网之间的无线或有线网络，就是优机城域网(图3)。它覆盖范围介于优机局域网和优机广域网之间；一般为几百米至几千米。

优机城域网分为城域裸网(可以是有线的或无线的)和各个不同的优机局域网或业务网络。优机局域网或业务网络，可以实行语音、图像、数据等各种信息处理的新技术。每一个优机局域网进行的每一项技术更新，都会使整个优机城域网受益。优机城域网中的优机局域网可以采用IP协议；但也可以采用其他不同的网络协议。网际协议(IP)是无线城域裸网的网络互联协议。

交换机将每个端口都挂在一条宽带的总线上，并与一个交换矩阵连接。交换机具有地址表和自学习功能。由于交换机中有一个地址表记录哪一个MAC地址在哪一个端口；因此交换机可以将非广播的数据包直接发送到对应的端口，从而使不相关的端口可以并行通信。

交换机一般是只涉及OSI模型的第二层链路层的设备；这种交换机不能跨越异构子网寻找网络层地址。第三层交换机是将网络层的功能融入交换机，以交换机的性能完成路由器的功能。具体实现方法可分为如下两类：

第一类是在交换机上增加第三层转发模块，将路由器的三个核心过程中的第三层转发部分以硬件来实现，同时优化路径查询中的路由算法和运行一些自学习进程来构造补充完善缓存；每个输入数据包的源地址都被取出而直接加入到缓存中，另外在路由表中查询的结果也可以被输入到缓存中。

第二类方法也是在交换机上加载第三层转发模块，但其转发功能完全由硬件实现，其中包括三个核心过程的路由查询、第三层转发，另外如多址广播、广播等也由硬件实现。

三层交换机将路由器识别网络层地址的功能引入传统的交换机。它不能完全取代路由器接入广域网；但能在链路层实现第三层传输；既能够提供子网与局域网之间的连接，又能保持交换机的低延迟、低价位、大流量的固有特性，可以满足视频和智网的需求。

7、电视智网特点是能够充分利用有线电视网的资源，为用户提供较高的接入速率，将信息高速接入有线电视网的国家级干线光缆网络(图5)。将有线电视网的国家级干线光缆网络之中的交换设备换成标准路由器，并从有线电视网中分离出来作为广域裸网；光缆和同轴电缆混合网(HFC)作为优机网络，通过辨机(或直接)接入该广域裸网的路由器，就组成电视智网。

用户端设备的电缆调制解调器(Cable Modem)的原理是将数据进行调制后，在电缆(Cable)的一个频率范围内传输，接收时进行解调。即它是通过有线电视的某个传输频带进行调制解调的。

电缆调制解调器是一种可以通过有线电视网络进行高速数据接入的装置。它有两个接口，一个用来接室内墙上的有线电视的端口，另一个与计算机相连。电缆调制解调器不仅包含调制解调部分，还包括电视接收调谐、加密解密和协议适配等部分。它也可能是一个桥接器、路由器、网络控制器或集线器。一个电缆调制解调器要在两个不同的方向上接收和发送数据，把上行/下行数字信号用不同的调制方式转换成为模拟射频信号/数字信号；调制在6MHz(或8MHz)带宽的电视频道上双向传输。电缆调制解调器把上行的数字信号转换成类似电视信号的模拟信号，所以能在电视智网上传送。接收下行信号时，电缆调制解调器把它转换为数字信号，以便计算机处理。这样HFC中的6MHz频带成为数据通信带。电视和计算机同时可以使用，互相之间不影响。

电缆调制解调器工作在物理层和数据链路层。在物理层主要的下行协议是64正交振幅调制(QuadratureAmplitude Modulation，QAM)，调制速率可达36MBps。上行调制采用正交相移键控(Quadrature Phase ShiftKeying，QPSK)，速率达10Mbps。也可采用另一个上行协议：同步码分复用。

电缆调制解调器的数据链路层是介质通路控制层(Media Access Control Layer，MAC)和逻辑链路控制层(Logical Link Control Layer，LLC)。这两个协议层规定了不同的信号和用户怎样共享公共带宽。

在上行方向，电缆调制解调器从计算机接收数据报，将它们转换成模拟信号，传输给网络前端设备。该设备负责分离出数据信号，据信号转换为数据报，并传送给电视智网的服务器。同时该设备还可以剥离出语音(电话)信号并传输给交换设备。

国际电信联盟(ITU)制定G.LiteADSL标准将确保不同厂家的电缆调制解调器能互连互通。

电缆调制解调器的传输速度可达3M-50Mbps，距离达到100km以上。电缆调制解调器终端系统(Cable ModemTerminal System，CMTS)能与所有的电缆调制解调器通信，但是电缆调制解调器只能与CMTS通信。如果两个电缆调制解调器需要通信，则必须由CTMS转播信息。

交互式网络电视(Interactive Personal Television，IPTV)是基于裸网的一项以网络视频资源为主体，以电视机、计算机等为显示终端的多媒体服务。它可以提供电视节目直播(Live TV)、视频点播(Vidio On Demand，VOD)、时移电视点播(Time-Shifted TV，TSTV)和电视网络冲浪(Web-TV)等业务，又可以提供视频即时通信、电视短信、互动广告、在线游戏和在线购物等各种视频增值业务。

8、将互联网的长距离传输主干光纤网之中的路由器换成标准路由器后从互联网分离出来作为广域裸网；将各种形式的具有资源共享和信息处理功能的局域网或城域网作为接入该广域裸网的优机网络；将各个优机网络通过辨机(或直接)接入广域裸网中的路由器，就组成互联智网(图6)。

经过压缩的电视信号是一种变速率信号。广域裸网上的路由器的存储转发，能直接传输变速率信号；同时能对不同重要性的信息流分别处理；也可以承载语音业务。广域裸网是B-ISDN的核心技术，互联智网可以传输和承载电信网的信息；实现宽带视频会议、宽带VOD和宽带专用优机网络等多媒体服务。

由于智网和互联网都是建立于IP数据报的传送上的。智网能在广域裸网上传送IP数据报(信元)。所以可在互联网引入裸网的信元交换技术，将互联网改造成互联智网。

广域裸网(包括有线的和无线的)是采用IP协议系列。如果优机网络中互联的计算机类设备或网络，都使用相同的互联网协议IP，则它们与该广域裸网互连后的整个网络，在通信时就像在一个网络上通信一样；组成面向连接或无连接的IP网络，其信息流是以IP数据包的形式交换和传输的。如果优机网络不同于该广域裸网中使用的网络协议标准，则优机网络需要一个与该广域裸网的路由器相匹配的网关(图6)。

9、电信网络是指传统的电话交换网(PSTN)、数字用户线(Digital Subscriber Line，xDSL)、窄带N-ISDN、数字数据网(DDN)、帧中继(FR)网、异步传输模式(ATM)网等；此外还有X.25网、B-ISDN网和CHINANET网等。其优势是覆盖全国的高速大容量光纤核心网。

将电信网的高速、宽带的光纤核心网之中的路由器换成标准路由器后作为广域裸网；将数字用户线(DigitalSbuscriber Line，xDSL)、PSTN网、N-ISDN、DDN、B-ISDN等网络之中的各种局域网或城域网从电信网分离出来作为优机网络，然后通过辨机(或直接)接入光纤核心网中的路由器，就组成电信智网(图7)。

公共信道信令是在交换设备和路由器之间的数据信道中传送的，它是在一个逻辑上独立的数据通信网上传送的。这个独立的网络就是公共信道信令网。它是一个传送各种信息的数据传送系统。即智网的优机网络和裸网的内部都存在单独的信令信道，与用户信息信道是完全分开的。信号点为公共信道信号的起源点或目标点。起源点将信令消息，变换成特定信令消息格式后送至其他结点。目标点接收信令消息，并送至相应的功能部分进行处理。电信智网中的优机网络中的交换设备必定是信号点。

图7中综合业务数字网(Integrated Service Digital Network，ISDN)交换机具有路由器的功能，即该交换机能将信息或信令转变为信元后传送给路由器。由于综合业务数字网实现了端到端的数字连接。它能够支持包括语音、文字、数据和图像等各种综合业务。综合业务数字网的接口通过辨机(或直接)，接入电信智网的路由器。综合数字网(Integrated Digital Network，IDN)已经采用数字传输和数字交换技术，可方便扩展为完全的数字网络。显然语言信号的模式变换，必须在用户网络接口完成。

xDSL类型之中的非对称数字用户线(Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL)有单独的一条线路与电话交换机局端相连。由ADSL中央交换局端模块(ADSL Transmission Unit-Central，ATU-C)通过路由器，接入电信智网的广域裸网。ADSL用户端模块(ADSL Transmission Unit-Remote，ATU-R)由用户端和滤波器组成。被调制的数据和语音，可以同时在同一对电话线上传输，在局端的接入点进行混合，在用户端通过滤波器分离。两种通信互不干扰。

10、下一代网络(图8)是一种采用优机网络和裸网技术的无线和有线广域网。其中优机网络含有大量的信息资源。这些信息资源是各个接入下一代网络的优机网络提供的。下一代网络提供的基本服务，实际上就是这些优机网络上信息的处理和资源的共享。

下一代网络的电子邮件(Electronic Mail，E-mail)系统通过存储转发的方式传送电子邮件。它的工作模式是客户/服务器模式。发送方发送邮件的软件是客户，接收方接收邮件的软件是服务器，负担接收邮件并把它放到指定的电子邮箱中。专门用来存放和管理电子邮箱的计算机邮件服务器，设置在下一代网络的优机网络中。

邮件服务器遵循基本协议为：简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol，SMTP)、多用途公用网络邮件扩展(Multipurpose Internet Mail Extensions，MIME)协议和邮局协议(Post Office Protocol version3，POP3)等。电子邮件有固定的格式。一个电子邮件分为邮件头部和邮件体两部分。

下一代网络中的优机网络是全球信息网(World Wide Web，WWW)的一个大规模、在线式的信息存储库。WWW是一个支持交互式访问的分布式超媒体(hypermedia)系统。它是超文本(hypertext)系统的扩展。在WWW上可获得的超媒体文档，称为网页。每个包含超媒体的网页文档，都采用超文本标记语言(HyperText MarkupLanguage，HTML)的表示方式。WWW浏览器由一组客户、一组解释器和一个管理它们的控制器所组成。每个解释器必须包含一个HTML。

外部引用在统一资源定位器(Uniform Resource Locator，URL)中给出。浏览器从URL中取出访问项所使用的协议、项所在的计算机名和项名。以http://开头的URL表明浏览器应该用超文本传输协议(HTTP)来访问项；浏览器也能使用其他的服务，如FTP。

浏览器由控制器、一个或者多个用来访问文档的客户和一个或者多个用来显示文档的解释器所组成。它可以包括用以访问文件传输或者电子邮件这些服务的客户和显示那些非HTML文档的解释器。

Claims (10)

1.访问台与短距离无线传输介质相连接所组成的局域网，就是无线局域裸网；这些访问台接口，分别直接(或通过辨机)接入智网的路由器，形成无线固定局域网；

无线局域裸网一般采用网状型或星型拓扑结构；这样就使网络的管理和控制变得简单；由于传输距离短，传输延迟比较小，传输速率高，可靠性也比较好。

无线局域网是由无线局域裸网和其访问台的各个移动终端所组成的局域网；移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术；每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线局域网受益。

2.访问台与无线传输介质相连接所组成的城域网，就是无线城域裸网；无线城域裸网的访问台一般采用无规则网状型拓扑结构；无线城域裸网交换设备根据网络拓扑结构确定；网际协议(IP)是无线城域裸网的互联协议；

路由器有多个有线接口，每个接口可以连接一个访问点、优机网络或计算机设备等；它可以把多个接口输入的不同信息，同时转发到正确的输出接口，实现多对结点之间的并发通信，从而提高无线城域裸网的整体带宽；

无线城域网是无线城域裸网和其访问台的各个移动终端所组成的城域网；移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术；每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线城域网受益。

3.访问台与远距离无线传输介质相连接所组成的广域网，就是无线广域裸网；

无线广域裸网的路由器一般采用相同的寻址模式、报文分组长度、网络访问机制、路径寻找方法、访问控制技术、差错恢复功能和状态报告等，即采用标准路由器；

无线广域裸网的结构是不必对称的；它只采用不规则网状型拓扑结构；其中标准路由器与远距离无线传输介质的互联及其中每条连接线路的容量都根据预期流量而定，并且提供冗余以防故障；

无线广域网是由无线广域裸网和其访问台的移动终端所组成的广域网；移动终端可以实行语音、图像、数据等各种多媒体处理技术；每一个移动终端进行的每一项技术更新，都会使整个无线广域网受益；网际协议(IP)是无线广域裸网的网络互联协议。

4.服务器、访问点、客户机和终端等计算机类设备，按照网络拓扑结构组成固定优机局域网(或业务局域网)，其中访问点与近距离无线传输介质和移动终端构成无线局域网，这些计算机类设备、移动终端之间能够互相通信和共享资源的局域网，就是优机局域网；

无线局域网的访问台是网络拓扑结构的节点，它一般采用总线型、网状型、环型或星型；它的路由器根据该网络拓扑结构确定；

路由器(包括有线的或无线的)具有双重作用：一方面是优机网络的网络接入口；另一方面是裸网信息传输路径选择和转发设备；

优机局域网可以实行语音、图像、数据等信息处理的新技术；每一个优机局域网进行的每一项技术更新，都会使整个网络受益；各种优机局域网可以采用不同的网络体系协议；网际协议(IP)是优机局域网与辨机之间/辨机与路由器之间/访问点与路由器之间的互联协议。

5.计算机、资源设备和访问点等计算机类设备，按照拓扑结构组成的固定局域网(或业务局域网)，与移动终端共同组成的各个优机局域网，分别直接(或通过辨机)与广域裸网(可以是有线广域裸网或无线广域裸网)相连接而组成的，并且能够控制这些设备之间互相通信和共享资源的大范围物理网络，就是优机广域网；这种接口通常有二种不同的集成电路芯片：交换机和路由器；它们可单独使用或者插在计算机总线上；路由器有常规的处理器和内存，并且对所连接的每个网络或计算机类设备都有一个单独的输入/输出接。

6.采用无线或有线中继、无线或有线网桥、无线或有线交换等技术，扩展局域裸网所形成的裸网，就是城域裸网；

各个优机局域网(或业务网络)分别直接(或通过辨机)，与城域裸网相连接所形成的智网(包含无线网络)，就是优机城域网；

优机城域网分为城域裸网(可以是有线的或无线的)和各个不同的优机局域网或计算机系统；优机局域网可以实行语音、图像、数据等各种信息处理的新技术；每一个优机局域网进行的每一项技术更新，都会使整个优机城域网受益；优机城域网中的优机局域网最好采用IP协议；但可以采用其他不同的网络协议；网际协议(IP)是无线城域裸网的网络互联协议。

7.将有线电视网的国家级干线光缆网络，作为有线广域裸网；将光缆和同轴电缆混合网HFC作为优机网络，分别直接(或通过辨机)接入该干线光缆网络或者与其相连接的无线广域裸网；所组建的有线或无线电视智网，就是电视智网；这种网络是高速廉价的综合网络；它具有频带宽、容量大、多功能、低成本、双向性、支持多种业务和连接千家万户的优势；优机网络的带宽可达800MHz以上，“最后一公里”是畅通的，能提供多媒体功能；

在HFC网中传送模拟电视节目的同时，还可传送数字电视和交互式电视，并提供数据和语音等通信三种服务；其中电缆调制解调器除了有信号调制解调的功能之外，还有路由、桥接、调谐和编码等功能；HFC网络通过电缆调制解调器接入干线光缆网络，不仅数据的传输速率快，而且电信、电视、计算机服务可以同时进行，互不干扰；可以看电视、通过电视智网同时进行上网访问、打电话等，而且费用很低。

8.将互联网的长距离传输光纤和路由器相连接的网络作为有线广域裸网；将其各种形式的业务局域网(或业务城域网)作为优机网络，分别直接(或通过辨机)接入该有线广域裸网或者与其相连接的无线广域裸网；也可以组成互联网的智网，就是互联智网；

电视、电话、电报、手机、多媒体和流媒体设备都可以接入优机网络，通过互联智网进行通信。

9.将电信网的高速大容量光纤核心网与路由器互联的网络作为有线广域裸网；将数字用户线系列(Digital Sbuscriber Line，xDSL)、PSTN、N-ISDN、DDN、B-ISDN和基站(包括其移动子系统)等网络作为优机网络，分别直接(或通过辨机)接入该光纤核心网或者与其相连接的无线广域裸网；所组建的有线或无线电视智网，就是电信智网；

公共信道信令是在交换设备和路由器之间的数据信道中传送的，它是在一个逻辑上独立的数据通信网上传送的；这个独立的网络就是公共信道信令网；它也是一个传送各种信息的数据传送系统；信号点为公共信道信号的起源点或目标点；起源点将信令消息，变换成特定信令消息格式后送至其他结点；目标点接收信令消息，并送至相应的功能部分进行处理；电信优机网络中的交换设备必定是信号点；

由于电信系统的数字线路标准不同于裸网中使用的IP协议标准；因此需要一个专门的硬件，作为裸网与电信公司数字线路之间的接口；这种被称为数据服务单元/信道服务单元(DataService Unit/Channel Service Unit，DSU/CSU)的装置包含两个功能部分，通常集成在单个底板上；其中DSU端口处理数据；它将数据在两种格式之间进行转换；即转换裸网上的数字格式与电信的优机网络的计算机类设备所要求的数字格式；裸网的接口标准种类，取决于电信优机网络的运行速率；如果数据速率低于56Kbps，路由器可以使用RS-232标准；至于56Kbps以上的速率，路由器必须使用支持更高速率的硬件接口(例如RS-449或V.35标准的硬件)；CSU端口处理线路中断和诊断等；数据业务和电视等，可通过电信智网进行通信；电信智网可以实现有效统一的网管。

10.各个业务网络或优机网络(包含无线局域网)分别直接(或通过辨机)，与广域裸网上的路由器相互连接所组成的智网，称为国家信息基础设施(NII)网络或者下一代网络(NextGeneration Networking，NGN)(图8)。其中路由器与传输介质所组成的广域裸网，称为下一代网络的主干网。该主干网是对外开放的。它也可以为用户的优机网络或业务网络提供互连接口，为所有接入主干网的优机网络、业务网络和计算机类设备等提供信息传输的通信服务。

下一代网络支持所有的不同类型和不同速率的业务，如语音、传真等窄带业务；广播电视、高清晰度电视等分配型宽带业务；可视电话、交互式电视、视频会议等交互型宽带业务；高速数据传输等突发型宽带业务等。下一代网络的主干网可以有很高的信息传输速度和很宽的频带，它满足三大网络的业务综合化。

下一代网络可以承担三网融合(Convergence)的所有业务。下一代网络不但可以提供数据通信和数据处理业务，而且还可以提供声音、图形、图像等通信和处理业务。下一代网络是将分布于各地的优机网络进行互联的计算网格(Computational Grid)；是三网融合的产物。

下一代网络是开放式的有线和无线综合的网络系统；各个相邻国家的下一代网络的主干网(有线的或无线的)互联，就可组成覆盖整个世界的全球信息基础设施(GII)；它以先进的技术采集信息、处理信息和交换信息，并提供给用户能方便利用信息；

在现有的互联网、电信网和有线电视网的三大网络基础上，可以建设宽带的、高速的、统一的全球信息基础设施(包括各种综合业务通信网)，并将多种接入方式(包括电信xDSL、有线电视网的HFC或者园区网和移动网的接入等)的三大网络，融合成为具有统一的主干网络上的被接入的接口的下一代网络；采用下一代网络技术和三大网络业务技术，可以将三大网络的运营商的各个局域网、业务网、专用网络或者他们运营的各种综合网络等，与下一代网络的主干网相连接，以实现这些异构或者同构的网络中，计算机类设备和终端之间，能够有效性和可靠性的互联、互通和互操作；这种网络是在统一的管理平台下，实现音频、视频和数据信号的传输和管理，是一个真正实现三大网络的各个运营商的各种各样综合业务的“三网融合”系统。

采用下一代网络技术和三大网络业务技术，可以将三大网络的运营商的各个局域网、业务网、专用网络或者他们运营的各种综合网络等，与下一代网络的主干网相连接，以实现这些异构或者同构的网络中，计算机类设备和终端之间能够有效性和可靠性的互联、互通和互操作。这种网络是在统一的管理平台下，实现音频、视频和数据信号的传输和管理，是一个真正实现三大网络的各个运营商的各种各样综合业务的“三网融合”系统。

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