1、引言

飞速发展的计算机、通信和信息技术，已经成为驱动现代社会迈入信息时代的主要动力。在世界各地，人们可以通过各种设备迅速、方便地获取来自全球的最新资讯，通信业作为整个世界的基础行业之一，正在深刻地改变人们的生活和工作方式，而移动通信已成为人们生活中不可或缺的活跃元素。“融合”是移动通信在21世纪前20年发展的主旋律，直接源于持续和非持续两种范式的融合在通信信息技术体系的每一层（从物理层到应用层）都有体现，本质上是用户需求驱动下的一种变化，从关于信息设备的通信、计算、消费电子的“3C融合”，到关于信息传输载体的电信、数据、广电“三网融合”，到开放的业务环境和闭合的业务环境的融合，以及以Internet为代表的信息技术范式与电信技术范式的融合，都已经开始发生并深刻地影响着技术的发展。

在技术发展的推动之下，人们对于业务体验的需求也进一步被激发，从而对技术的进一步发展产生了新的需求，这使信息时代打上体验经济的烙印。人们已经不能满足仅仅将原有业务的简单集成，或进行数量上、速率上的增加。对于移动通信技术，虽然当前研究和标准化的焦点主要集中在无线和网络传输方面，但业界已经在对下一代移动通信系统的探索中认识：系统的成功取决于其提供的业务和应用是否满足用户对业务体验的追求，各类数据业务已成为移动通信网络的增值利器，同时，也需要不断努力发掘未来移动通信业务的新增长点：除了提高传输速率以支持多媒体业务之外，还需要对用户、环境进行理解和把握，对系统资源进行灵活自组织自适应的协同，引入面向用户基本感官之外的“新媒体”，利用人的其他信息形式，如情感、意愿、肢体语言等。

在此过程中，“泛在”（Ubiquitous）的概念逐步被引入移动通信中。“泛在”主要面向用户周边所暗藏着的各种物质、能量与信息的处理能力的协作，成为融合的一个活跃的新分支。得益于微电子、无线通信等技术的飞速发展，越来越多的智能设备将出现在人们周围，并能够通过有线或无线的方式互联，对业务系统影响越来越显著。大量的设备、多样性的电信技术、定位和感知系统、位置感知或上下文感知的应用等被看作是实现“以用户为中心的业务”的关键因素。而通用的信息接入（包括业务交互，媒体转换），能灵活控制的泛在设备（包括通信终端、家电、传感器、可穿戴电脑等）和个人通信（支持个人移动性和终端移动性）构成了这个移动泛在融合业务环境的基础，将提供更多的业务创新机会。

2、移动泛在业务环境

“泛在”一词来源于计算领域，英文翻译为“Ubiquitous”或“Pervasive”，乃“无所不在”之意。1990年，马克·威瑟尔（Mark Weiser）基于对用户使用计算机的模式的观察，革命性地提出未来的计算模式将是泛在（或无所不在、普适）的，即用户拥有的计算设备将嵌入其生活空间中，协同地、不可见地为用户提供计算、通信的服务。这是一种具有变革意义的服务交互模式，它使用户不再被烦琐的计算机操作和交互所困扰，而更关注其从事的任务本身，体现出“用户为中心”的设计理念以及对人类的关怀。

回顾移动通信系统的发展，用户需求驱动的特征非常显著：第一代系统使人解脱固定有线的通信方式，第二代使更大规模用户能享受移动的通信服务和数据服务，第三代系统则旨在满足移动用户的多媒体通信需求。回归通信最朴素的本质，用户对于通信的需求，是希望与其所处的环境进行沟通，或是与一些他们有兴趣的对象进行交互，不管对方是人或物，身处何处，主要关心问题的解决，比如扩展能力、控制事务、消费娱乐、辅助旅游、获取信息、交流思想等，人们并不在乎使用的是什么技术，而关注任务的实现。图1给出了用户为中心的业务系统参考模型。

图1　以用户为中心的业务系统模型

显而易见，“泛在”概念所涵盖的“不可见”、主动前摄、智能适配的服务模式，恰恰顺应了这业务发展的趋势。同时，随着技术发展，用户周边涌现出越来越多的智能设备，嵌入其生活、工作的空间，世界无线研究论坛（WWRF，Wireless World Research Forum）预测，“到2017年，全球将出现7万亿无线设备服务于70亿人口”。在不远的将来，泛在设备将更普适地分布在用户周边，以固定或移动方式部署，具有不同等级的智能与功能，它的范围涵盖各种智能终端、智能家电、网关设备、传感器设备、车载设备、可穿戴设备等。这些周边泛在设备将通过有线或无线连接形成网络，形成泛在服务的物理环境基础，而通信的触角将从人与人之间的传统通信概念向人与机器、机器与机器之间进行拓展。泛在网络范围可小到身体域网（BAN）、个人域网（PAN），中等规模可到家庭域网（HAN）、办公域网（OAN）、车域网（VAN），也可大到机场、大型商场、工地等区域网络。泛在网络的连接存在异构性，两点之间的连接靠多跳模式实现（Multi-hop），如两节点在对方的无线传播范围之外，需要依靠中间位置的节点进行数据跳转，或者两节点传输方式异构，需要依靠双模节点来实现转发。与有中心控制的“他组织”模式的移动广域网络不同，泛在网络具有以下特点：设备异构，且能力不均衡；网络规模大，节点动态性强；资源受限，可靠性不高；控制和管理的无中心化；以多跳自组织网络（如移动自组织网MANETS和Mesh网）为主要组网方式。

另一方面，泛在网络是提供泛在服务模式的周边网络。它引入业务提供的框架，通过各个设备的协同以及适配，实现上下文感知、聚合适配的服务支撑功能，形成提供智能服务的业务环境。随着与广域网络的协同与融合，广域网的连续性和便利性与泛在网的前摄性、适配性等智能特点将得到充分结合，用户既能享受到广域连续的通信服务，又能体验泛在协同智能带来的关怀，从而提高用户的业务体验，即实现“以用户为中心”的，无所不在的、连续一致的、个性化的、上下文感知和智能适配的服务，我们称其为移动泛在业务环境。移动泛在的理念得到业界越来越多人的认同，在各研究组织（世界无线研究论坛WWRF，欧盟信息社会，日本mITF，中国通信标准化组织CCSA）的愿景研究中，一致认为移动泛在是未来无线世界中的主要元素，该愿景蓝图如图2所示。

图2　移动泛在业务环境愿景

移动泛在业务环境的发展将终端用户纳入服务和应用提供者的行列，使移动通信系统从一个以传统网络提供者为中心的模型演变成一个分散的对等（Peer-to-Peer）模型，其商业模式必将发生变革。商业模型将拥有更丰富的内部关联，其产业链条将引入更灵活的角色和环节。无疑，在“以用户为中心”的通信业务模型中，用户将作为相当重要的一个环节被考虑，他将与多个市场角色发生商业联系，如图3所示。互联网上P2P应用，博客、播客、MySpace、Facebook等Web 2.0的成功，昭示着这一变革的发生，而Mobile 2.0的出现，尽管还处在探索过程中，已经可以使人感受到泛在业务环境临近的脚步。

图3　以用户为中心的商业模型

3、移动泛在融合的协同功能需求

当前，学术界和工业界也在研究项目上付诸切实的行动，以解决移动泛在融合面临的问题。欧盟第六框架设立了一个重大主题“Ambient Intelligence”，即周边智能化，意图多方位多角度地探讨和解决信息基础设施在实现泛在环境时可能遇到的种种问题。日本经过近十年的信息社会的发展，于2004年确定“Ubiquitous Japan”的发展目标来取代之前的“E-Japan”的目标，并开展系列研究计划构建未来泛在的信息社会。

移动泛在的研究跨越多个领域，环境化的设备研制首当其冲，主要是小型嵌入式设备的研发。需要针对不同需求，研制出各类终端、网关、传感器（Sensor）、施效器（Actuator）。其中传感器与施效器是使业务环境具有泛在前摄性、不可见性、上下文感知和环境交互性特征的基础，它增强了用户之间、用户与环境之间、环境设备之间的信息协调与交互能力，从而保证系统以友好和无障碍的方式向用户提供服务。

其次，为了协同泛在环境的业务资源，需要提供相应的互操作平台以实现分布式的业务环境。在设备互连方面，蓝芽技术能提供支持较低层次的服务功能的互操作，但不直接提供网络服务资源的合成与协同。另外，一些中间件在业务层提供互操作的支持，如UPnP，OSGi，SLP，Jini，DLNA等，它们面向家庭消费电子设备的互通，提供一致的调用接口和使用方式，使用开放接口架构为第三方的开发提供便利。国内的闪联提出家电电子设备互操作的框架，并成为小规模电子3C设备协同的国际标准。

随着分布式计算的研究的深入，面向服务架构（Service Oriented Architecture）在逐步得到应用。SOA将资源看作粒度各异的服务，通过系统中间件的控制功能将简单小型的服务或任务合并起来完成复杂的目标（Complex Goal），并提供高度的透明度。这就是合成的思想，它为系统协同利用服务资源以适配动态用户需求提供了技术支持。在SOA研究上，一方面是研究如何对服务进行抽象、描述以及理解，属于资源模型的范畴，涉及Web Service Description Language （WSDL）、语义等技术；二是研究合成的机制，旨在设计高效的合成机制以得到高质量的合成结果。

泛在系统还需融合广域移动通信系统以发挥不同业务系统的优势。这涉及相关通信控制协议、网络管理、信令平台和业务平台的扩展和升级，以及标准化工作，如移动性管理、寻址、路由、切换、能力描述、协同控制、构件聚合、重配置等功能。通信控制、网络管理、信令平台等方面在3GPP和IETF中已有相应研究和标准化举措，而泛在业务资源协同、网络管理方面，目前还处于实验室研究阶段，并出现了若干以业务服务器为核心的解决方案。

多异构网的融合将出现复杂的商业关系及频繁的接入过程，值得信赖的身份管理以及鉴权授权非常有必要。安全、隐私、信任的特征需求的重要性不言自明，未来业务和应用将主要处理的是与用户有关的数据，对个人数据信息隐私安全的保护和管理将决定用户对系统的接受度。隐私和信任管理需要由一个合适的策略系统来进行支持，并将渗透于整个通信系统的各层。面对更丰富的业务提供模式和更复杂的商业关系，系统需要提供可信安全的营账计费系统将保证不同域业务提供者的利益，从而保证整个移动泛在业务环境的良性发展。按增值服务类型或内容进行计费，对等网（P2P）、Ad hoc网络模式下的收费及收益分配，已经成为关注焦点。

4、移动泛在业务环境中的自组织

传统的移动通信业务环境的控制和业务提供模式是集中的，即存在一个全局的通信基础设施来完成控制和业务提供的功能。在移动泛在业务环境中，除了集中模式，主要呈现新的特征：服务与提供这些服务的设备是分布式地嵌入在用户周边，且此周边环境支持本地用户、对象和业务的交互，并不存在任何中心控制基础设施，控制与业务提供呈现出自组织的趋势。自组织（Self-organization），对应着一种无中心分布式的对等意义上的行为方式，自组织系统的各成员自主决策和交互，并能够基于这些自治的行为涌现出一些全局性的结构和效用。泛在网络的组网路由功能就是一个自组织实例，各节点以简单的本地决策和本地交互，实现了整网的连通性功能。泛在环境中的业务的生成适配、系统资源配置与重配置、全局性能效益的优化等处理过程也将被赋予自组织的特征。随着泛在设备规模的增大，并因为其固有的不可靠性和动态性，融合后的泛在业务环境系统中，对各节点的管理、控制、恢复、优化将不可能再以集中式处理，为了实现系统生存性、健壮性、扩展性等方面的目标，自治控制的模型方法被引入。自治对应于自组织而非“他组织”模式的控制方式，目前，自治计算、自治通信的概念已经得到工业界和学术界的认可，并逐步得到产业推广，相信在不远的将来，移动泛在系统将不断涌现出自愈、自管理、自发现、自规划、自调整、自优化等一系列新的特征。

5、总结

未来的移动通信网络将逐渐向一个综合的网络体系平滑演进，为泛在移动宽带服务提供一个全新的支撑平台。移动泛在环境的构建，意味着一个以用户为中心的智能通信系统的成功构建。泛在的周边设备与协同网络的充分融合将在未来为人们呈现模式新颖的个性化业务，意味着跨域多重系统的有效组织以及资源的有效利用，人们将从现在阻碍我们通信的地理、时间和物理限制中解放出来，这必将给人们带来非凡的业务享受，从而改善人们的生活方式。移动泛在的融合将需要考虑有基础设施集中式它组织系统与无基础设施自组织系统在控制、管理、业务提供、优化方面相结合的问题。