大数据爆炸时代的移动通信技术与应用

原 书 前 言移动终端已经改变了商业模式和人们的生活方式，通过使用智能手机，我们可以随时随地打电话、检查电子邮件、读书、购买商品、预订机票、拍照、与老朋友联络和玩游戏，它对社会和人们生活的改变是非常明显的。尽管移动终端可提供很多强大的功能，但距离我们充分使用它并实现利益还有一些障碍。移动终端的可用通信带宽是有限的，在网络的空中接口部分，由于受自然法则和政府规章的限制，其带宽是有限制的，在网络的其他部分，例如蜂窝回程网络，其带宽的限制则是由于商业和移动数据与应用程序的原因。随着移动应用的不断普及，需要越来越依赖移动应用的移动网络运营商、移动应用开发人员和企业来共同解决由此产生的移动数据增长的方法。移动数据的增长是一个很多人都意识到的问题，但很难找到解决方案。移动数据增长的问题很难解决，因为它涉及个极为复杂的技术领域：移动蜂窝网络领域、基于的数据网络和移动应用开发领域。要解决移动数据增长带来的挑战，需要在个领域都精通而不是单在某一个领域精通的专家。本书内容跨越个领域并试图为某个领域的专家解决其他两个领域提供了足够的细节。本书描述了解决在移动数据系统中用户进行移动应用时可用带宽受限的不同方法，移动数据系统由许多不同实体组成，包括移动网络运营商、移动应用开发者以及为员工提供移动应用的企业。本书从移动数据系统中不同实体的角度，探讨了由于移动数据的增长而对他们带来的挑战，并列举了可解决这些挑战的各种方法。谁将是这本书合适的读者呢？这本书是为管理人员、技术领先者、研究生、网络从业人员、应用开发商和从事移动数据和移动应用的系统架构师而写的。如果你是一个移动网络运营商的管理人员和技术领导者，或开发移动应用的公司，或使用移动应用的企业，这本书将有助于你了解移动数据通信带来的挑战，本书对移动数据通信带来的挑战进行了全面介绍，尽管描述具有一定的技术性，但对于读者而言，其可用于处理移动数据爆炸的不同选择的总结却不失一般性。如果你是一名网络工程师、网络架构师或者为移动网络运营商工作的网络策略师，你会发现这本书很有用，它为你概括了互联网技术与蜂窝网络技术所涉及的问题，并提出了解决这些问题的方法。这本书探讨了可用来限度提升现有网络基础设施带宽量的方法、如何降低网络基础设施运营成本的方法以及如何对网络中数据流进行计费的新方式。如果你是一个参与编写移动应用程序的软件设计师或软件开发人员，你会发现这本书对你也很有用，本书对可用于在资源有限的情况下如何能够更好运行移动设备的技术进行了概括，这些技术包括小化功率消耗的方法和减少网络带宽消耗的方法。通过本书，你也能找到从技术社区和论坛中各种来源经过编译的实践。如果你在一家为移动网络运营商制造设备的公司工作，你会发现这本书对你也很有用，这本书将为你提供基于互联网数据通信的基础和移动应用开发中所涉及的一些问题，它也能为你提供在产品上以获得更好带宽效率和为客户提供新服务等技术的全面介绍。如果你是一个使用移动应用企业的系统设计师或软件架构师，这本书对你也有用。除了学习可提高移动应用功率效率和带宽效率方法以外，你会发现对于在移动应用企业中的使用所涉及各种问题的讨论，你还会发现本书能为你提供对处理网络中移动数据增长各种方法的总结，这些内容可能有利于你整合企业网络基础设施。如果你是一名研究生或从事移动计算和移动网络学术研究工作，你会发现各种不同的技术在蜂窝网络、网络和移动应用中都是交叉和相关的，会对此也很有兴趣。后，如果你是蜂窝网络、基于的数据网络或移动应用程序开发这个领域某一个领域的从业者，并对学习其他两个技术领域感兴趣，本书将为你提供对其他两个领域的概述，并探讨跨越个领域的有助于解决移动数据增长所带来的挑战的方法。这本书不适合哪些读者？本书涵盖了对个不同技术领域广泛的概述，这也意味着它在某个领域的研究不会很深入，如果你想要寻求在一个技术领域诸多的细节，那么本书并不适合你。本书仅仅是对每个技术领域进行了广泛概述，对于读者而言，这些概述对理解由移动数据增长而带来的挑战以及解决这些挑战的方法是有益的。如果你正在寻求一个使用特定操作系统或特定设备开发移动应用程序的技术，那么本书不适合你。本书仅提供了在编写普通高效的应用程序的一般方法，以帮助您了解高效应用程序开发背后的技术基础，它不会为你提供在一个特定环境中应用的具体方法。如果你正在寻找一个特定的网络设备制造商或任何其他公司提供的带宽优化产品或技术服务，那么本书对你也没有用处。本书将帮助你了解驱动各种带宽优化产品的一般技术原理，不对任何特定的公司产品进行测试。本 书 结 构本 书 结 构本书的内容共分章，大致可以分为个部分。第部分由前章组成，它对在移动数据增长所带来的问题所涉及的个不同技术领域进行了概述，这个技术领域包括移动数据系统、带宽优化技术和成本降低技术；第部分由接下来的章构成，主要针对移动网络运营商相关技术进行了分析，分别对回程网络和核心网络的带宽优化与成本降低技术、无线电接入网络中的宽带优化和成本降低技术、面向用户的数据货币化服务、面向企业的数据货币化服务和面向应用服务提供商的数据货币化服务进行了分析研究；第部分由接下来的章组成，可被视为移动应用程序开发人员和企业用户的部分，这些章节研究了编写高效应用程序的方法和解决移动应用程序在企业的部署问题。本书的后一章讨论与本书主题相关但不是直接相关的一些话题。第章对了解移动数据增长所要考虑的个技术领域进行了概括，这个领域是蜂窝网络、数据网络和移动应用程序的开发，本章对个技术领域进行了深度的概括，简要说明了它们的突出特点。第章对移动数据系统进行了概述，描述了移动数据系统的不同实体，并探讨了移动数据增长的本质和移动数据增长对移动数据系统每个实体的影响。第章探讨了可以在网络中用于管理带宽过载问题的各种方法，问题及解决方案都是在理想的网络环境条件下。此外本章还讨论了各种各样的网络优化的方法，这些方法将减少在瓶颈链路发送的数据量。第章概述了网络上使用的降低操作成本代价的方法，本章讨论的技术包括基础设施共享、整合技术如云计算及网络功能虚拟化的概念。第章结合第、章的想法并将其应用于无线接入网络的具体案例。可应用于无线接入网络的技术和非技术方法都需要考虑。技术方法包括升级网络基础设施、增加网络带宽、流量卸载、率控制及服务差异化。非技术性的方法有不同的定价计划、返回带宽独占及适时提示用户切换到网络。第章结合第、章的技术并将其应用于无线回程网络的具体案例，这种网络属于移动网络运营商网络的一个组成部分，本章着眼于降低运营成本及减少在这部分网络中转发带宽的技术及非技术方法。接下来的章探讨可以被移动网络运营商从其数据流中获取更多价值的新服务。第章侧重于移动运营商提供给其当前用户新的面向数据的服务，而第章概述了移动网络运营商提供给企业或其商务客户的一些服务。第章探讨移动网络运营商可以提供给开发高层服务的应用服务提供商的新服务。虽然应用服务提供商和移动网络运营商往往有竞争关系，各种面向数据的服务仍可通过移动网络运营商提供给应用服务提供商，使两者共同受益。第章对移动应用进行了概括，并讨论了移动应用发展面临的挑战。其中，一些挑战与在不同平台上开发标准软件有关，而另一些挑战则是移动应用开发环境所特有的。第章着眼于移动应用的功效问题。基于一个由资源、资源管理者及资源消费者组成的简单模型，本章探讨了资源消费者如何操作以减少不同资源的能耗。此外，本章还提供了一组实践，可以帮助编写功率高效的应用程序。第章探讨了发展高效带宽移动应用的问题，提出了一套可以使应用更加带宽高效的技术及使应用程序更高效带宽和可以帮助编写高效带宽应用程序的一组实践。第章探讨了移动设备增长和企业间的移动设备的增长及其在企业中应用的问题，企业面临着数据安全、移动用户接入现有应用和移动设备管理等挑战，这一章将讨论其中的一些挑战，并对可用企业解决这些挑战的各种技术进行探讨。第章，在本书的后一章，探讨了与移动数据相关但不是直接相关的一些主题，这些主题包括通信、物联网、使用移动应用程序带来的业务流程的变化，以及一些应用如参与式感知。

本书紧紧围绕大数据爆炸时代的移动通信技术与应用问题展开研究，比较全面和系统地介绍了移动数据系统、基于TCP/IP的数据网络和移动应用开发等领域的相关内容。全书共分为3个部分14章，第1部分为介绍与综述，主要对移动数据支撑技术、移动数据系统、宽带优化技术和降低成本技术进行了简要分析和综述；第2部分为移动网络运营商技术，主要对无线接入网络中的带宽优化技术和成本降低技术、回程和核心网络中的带宽优化技术和成本降低技术、面向消费者的数据商业化服务、面向企业的数据商业化服务和面向应用服务提供商的数据商业化服务等进行了分析；第3部分为企业及应用开发技术，涉及移动应用电源效率、移动应用带宽效率及企业移动数据问题等内容。本书内容权威丰富，体系结构完整，内容新颖翔实，知识系统全面，行文通俗易懂，兼备知识性、系统性、可读性、实用性和指导性。

本书可作为移动运营商、网络运营商、应用开发人员、网络架构人员和电信管理人员的技术参考书或培训教材，也可作为高等院校通信与信息系统专业的本科生、研究生教材。

译者序

原书前言

本书结构

第1部分介绍与综述

第1章支持移动数据技术

1.1概述

1.2计算机通信网络

1.3IP网络

1.4蜂窝网络

1.5移动应用

第2章移动数据系统

2.1概述

2.2移动数据系统

2.3移动数据增长

2.4瓶颈在哪里

2.5移动数据增长对移动系统的影响

第3章宽带优化技术综述

3.1概述

3.2网络模型

3.3对象缓存

3.4对象压缩

3.5数据包压缩

3.6流共享

3.7内容转换

3.8实时传输

3.9速率控制

3.10差异化服务

第4章降低成本技术综述

4.1概述

4.2基础设施共享

4.3虚拟化

4.4整合

4.5信息技术在网络中的应用

第2部分移动网络运营商技术

第5章无线接入网络中的带宽优化和成本降低

5.1概述

5.2升级无线接入网络

5.2.1技术更新

5.2.2高密度无线接入网络

5.2.3多跳蜂窝网络

5.2.4箱内网络

5.3补充额外带宽

5.3.1家庭基站

5.3.2WiFi卸载

5.4带宽管理

5.4.1速率控制

5.4.2差异化服务

5.5非技术性方法

第6章回程和核心网络中的带宽优化和成本降低

6.1回程网络和核心网络综述

6.1.1回程网络技术探究

6.1.2回程网络带宽受到限制的原因

6.2技术更新

6.3流量卸载

6.4压缩

6.5转换

6.6缓存

6.7核心网络整合

6.8网络功能虚拟化

6.9配套基础设施的成本降低

第7章面向消费者的数据商业化服务

7.1移动网络运营商面向消费者服务的差异

7.2单点登录服务

7.3隐私服务

7.4内容定制服务

7.5基于位置的服务

7.6手机交易

7.7其他服务

第8章面向企业的数据商业化服务

8.1移动网络运营商面向企业服务模型

8.2移动网络运营商面向企业服务的差异

8.3缓存与内容分发服务

8.4面向移动的内容转换

8.5雾计算

8.6基于位置的服务

8.7安全管理服务

第9章面向应用服务提供商的数据商业化服务

9.1面向应用服务提供商的差异化服务

9.2缓存与内容分发

9.3雾计算

9.4信息聚合

9.5信息补充

9.6基于历史信息的方案

第3部分企业及应用开发技术

第10章移动应用概述

10.1移动应用解析

10.2移动应用类型

10.3多平台开发

10.4操作系统版本管理

10.5资源受限

10.6一般应用开发注意事项

第11章移动应用电源效率

11.1电量消耗模型

11.2工作循环

11.3功耗模式管理

11.4通信与计算群聚

11.5高效的资源利用

11.6应用软件电源效率做法

11.6.1做法1：设备应用与内容小化

11.6.2做法2：服务器端能力使用化

11.6.3做法3：批量处理网络请求

11.6.4做法4：应用行为自适应

11.6.5做法5：小化屏幕亮度设计

11.6.6做法6：当前设备上下文感知

第12章移动应用带宽效率

12.1预加载

12.2通信群聚

12.3上下文感知通信

12.4离线操作

12.5缓存

12.6压缩

12.7通信控制的影响

12.8改善带宽效率的做法

12.8.1做法1：提供对网络带宽使用的用户控制

12.8.2做法2：外部资源小化

12.8.3做法3：提高请求效率

12.8.4做法4：合并数据对象

12.8.5做法5：避免低效的重定向

12.8.6做法6：交换数据的压缩与小化

12.8.7做法7：善于使用Cookies

12.8.8做法8：使用智能缓存

12.8.9做法9：上下文感知通信

第13章企业移动数据问题

13.1与移动有关的企业问题

13.2安全问题

13.2.1设施安全

13.2.2数据安全

13.3后向兼容性

13.4设施问题

第14章相关主题

14.1M2M通信

14.2物联网

14.3参与式感知

14.4业务的移动性变革

14.5软件定义网络

14.6移动至上理念

14.7网络分析

14.8结论

参考文献

附录中英文缩略语对照表

本书紧紧围绕大数据爆炸时代的移动通信技术与应用问题展开研究，比较全面和系统地介绍了移动数据系统、基于TCP/IP的数据网络和移动应用开发等领域的相关内容。全书共分为3个部分14章，第1部分为介绍与综述，主要对移动数据支撑技术、移动数据系统、宽带优化技术和降低成本技术进行了简要分析和综述；第2部分为移动网络运营商技术，主要对无线接入网络中的带宽优化技术和成本降低技术、回程和核心网络中的带宽优化技术和成本降低技术、面向消费者的数据商业化服务、面向企业的数据商业化服务和面向应用服务提供商的数据商业化服务等进行了分析；第3部分为企业及应用开发技术，涉及移动应用电源效率、移动应用带宽效率及企业移动数据问题等内容。本书内容权威丰富，体系结构完整，内容新颖翔实，知识系统全面，行文通俗易懂，兼备知识性、系统性、可读性、实用性和指导性。

本书可作为移动运营商、网络运营商、应用开发人员、网络架构人员和电信管理人员的技术参考书或培训教材，也可作为高等院校通信与信息系统专业的本科生、研究生教材。

做为《国际信息工程先进技术译丛》中的一种，本书以大数据的这个热点技术视角出发，透视移动数据开发与移动数据系统。本书原作者是来自国际知名大公司的知名技术专家，本书是移动数据开发等相关技术经典著作！