移动互联网:原理、技术与应用(第3版)
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1.3 相关协议与标准化组织

在使用电磁波作为传输介质将数据发送方和接收方连接的情况下,为了进行通信,数据发送方和接收方之间必须达成协议。协议是通信双方关于如何进行通信的一种约定,是用来控制数据通信的各个方面的规则。协议的关键因素包括语法、语义和时序。其中,语法是数据的结构或者格式,主要描述各个数据组成部分的顺序,语义主要规定每部分比特流的含义,时序则描述发送数据的时间以及传输速率。

目前,产业界有众多的网络设备生产商和供应商,一个单独的网络设备生产商容易保证自己的产品之间能够较好地进行协作,但是多家生产商所生产的同类网络设备要进行互联互通,就必须遵循相同的协议。对于数据通信,标准就是协议的文本定义和阐述。

数据通信标准包括两种:事实标准和法定标准。事实标准是指业界广泛使用而非正式颁布的标准,如IBM PC及其后继产品成为个人计算机的事实标准。法定标准是权威的标准化组织所采纳的、正式颁布的标准。移动互联网的相关技术标准大部分都是由标准化组织制定并颁布的。鉴于标准的重要性,下面将介绍与移动互联网相关的主要国际、国内标准化组织。

1.3.1 国际标准化组织

OSI参考模型的概念

目前,国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)是国际标准领域中具有相当大影响力的国际组织。国际标准化组织成立于1947年,目前是一个由168个成员组成的国际组织。ISO为大量的学科制定标准,具有约200个处理专门主题的技术委员会(Technical Committee,TC),其中TC97负责计算机和信息处理技术,另外,每个技术委员会具有若干分委员会,分委员会则通常由若干工作组组成。

1.3.2 第三代合作伙伴计划

当今,第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)是移动通信标准领域非常重要的一个标准组织。3GPP成立于1998年12月,最初的工作是为第三代移动通信系统制定全球适用的技术规范和技术报告。目前,欧洲的ETSI、美国的ATIS、日本的TTC和ARIB、韩国的TTA、印度的TSDSI以及我国的CCSA作为3GPP的7个组织伙伴(OP)。其独立成员超过550个。此外,3GPP还有TD-SCDMA产业联盟(TDIA)、TD-SCDMA论坛、CDMA发展组织(CDG)等13个市场伙伴(MRP)。3GPP成功制定与编写了全球移动通信系统的技术规范和技术报告,在过去数年中,持续完成了3G、4G、5G标准的制定和移动通信网络标准的平滑演进,并已经开启6G标准的制定工作。

1.3.3 电气和电子工程师协会

电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)是信息领域的一个专业组织,负责开发电气、电子和计算机领域的标准。电气和电子工程师协会由很多委员会(工作组)组成,IEEE 802工作组完成了大量计算机网络标准的制定工作,见表1-1。其中,IEEE 802.2、IEEE 802.4、IEEE 802.6、IEEE 802.7、IEEE 802.9、IEEE802.10、IEEE 802.12、IEEE 802.14工作组已经停止工作;IEEE 802.8工作组已经自行解散;IEEE 802.3、IEEE 802.11、IEEE 802.15、IEEE 802.16是目前非常重要的工作组,研发了很多通信标准,其大量工作成果已经成为无线接入技术的基础。第2章将详细阐述无线接入技术的一些标准。

表1-1 IEEE 802工作组[1]制定的标准

1.3.4 互联网工程任务组

TCP/IP协议介绍

在ARPANET刚建立之时,美国国防部就建立了专门的委员会对该项目加以监督。1983年,美国国防部的该专门委员会被定名为互联网工作委员会(Internet Activities Board,IAB),后来该委员会更名为互联网体系结构研究委员会。1989年,互联网体系结构研究委员会重组为互联网研究任务组(Internet Research Task Force,IRTF)和互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)。

在互联网工程任务组中,有关互联网工作的文档、新协议或者修改协议的建议都以技术报告的方式被提出,这些报告被称为互联网RFC(Internet Request For Comment)。所有RFC按照创建的时间顺序编号,所有RFC以及RFC草案可以在IETF官网上访问。

目前,互联网工程任务组已经成为互联网标准领域非常有影响力的组织,也是创建互联网的核心TCP/IP协议簇的组织。例如,网际协议(Internet Protocol,IP)为RFC 791,传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)为RFC 792。IETF针对移动互联网专门成立了包括MANET、mip4、mext等近10个工作组。

1.3.5 国际电信联盟

国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)是电信标准领域的一个官方组织。国际电信联盟是联合国专门机构之一,主管信息通信技术事务,由无线电通信部门(ITU-R)、电信标准化部门(ITU-T)和开发部门(ITU-D)三大核心部门组成,目前包括193个成员,以及700多个部门成员、部门准成员和学术成员,其前身为根据1865年签订的《国际电报公约》成立的国际电报联盟。1906年,德、英、法、美和日本等27个国家在柏林签订了《国际无线电公约》。1932年,70多个国家的代表在马德里开会,决定把上述两个公约合并为《国际电信公约》并将国际电报联盟改名为国际电信联盟。1934年1月1日,新公约生效,该联盟正式成立。1947年,国际电信联盟成为联合国的一个专门机构,总部从瑞士的伯尔尼迁到日内瓦。国际电信联盟的电信标准化部门负责对电话、电报和数据通信接口提供一些技术性的建议与标准。

1.3.6 中国的标准化组织

我国在移动互联网相关技术领域的主要组织包括工业和信息化部无线电管理局(国家无线电办公室)与中国通信标准化协会。无线电管理局负责无线电频率资源的指配和管理。中国通信标准化协会(China Communications Standards Association,CCSA)是由国内企、事业单位组成的自愿组织,该协会把通信运营企业、制造企业、研究单位、大学等企事业单位组织起来制定通信标准并且推荐给政府。中国通信标准化协会由会员大会、理事会、技术专家咨询委员会、技术管理委员会、若干技术工作委员会和分会、秘书处构成,主要包括IP与多媒体通信、移动互联网应用协议、网络与交换、通信电源与通信局站工作环境、无线通信、传送网与接入网、网络管理与运营支撑、网络与信息安全、电磁环境与安全防护等技术工作委员会,并且设置家庭网络、通信产品环保标准等特设任务组。

1.3.7 其他标准化组织

美国国家标准协会(American National Standards Institute,ANSI)是由政府、公司和其他成员组成的自愿组织。它们协商与标准有关的活动,审议美国国家标准,并努力提高美国在国际标准化组织中的地位。ANSI是国际标准化组织的成员之一。美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)负责授权和管理除联邦政府使用之外的射频传输装置与设备。

欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)是非营利性的欧洲信息和通信技术标准化组织,它贯彻欧洲邮电管理委员会(CEPT)和欧盟委员会(CEC)确定的电信政策,并且负责电信、广播和其他相关领域的标准化工作。

日本无线工业及商贸联合会(Association of Radio Industries Business,ARIB)由日本原邮政省特设成立,从发展无线产业的角度调查、研究、开发无线技术,对无线频率的使用提出建议,在电信和广播领域推动新的无线系统的实现与广泛应用。日本电信技术委员会(Telecommunication Technology Committee,TTC)是民间标准化组织,该组织通过制定电信网络之间、电信网与终端设备之间等互连的协议和标准,促进电信领域相关技术的标准化。