新一代網絡條件下軟件開發平臺技術發展趨勢

摘要：隨著新一代網絡(NGN)的不斷發展，傳統的軟件開發平臺發生著巨大的改變。本文對新一代網絡技術系統下的軟件技術總體發展方向及相關軟件技術開發平臺的變化趨勢進行了總結，為更好地把握網絡技術與軟件技術之間的關系指明了方向。

關鍵詞：新一代網絡；軟件開發平臺；技術趨勢

自上世紀以來，微電子、芯片制造、軟件工程等技術的相互促進和飛速發展，奠定了21世紀新一代網絡技術系統基本構架的雛形。網絡技術發展至現在的水平，越來越呈現出相關技術相互協同發展的趨勢，硬件、軟件、網絡等以前看似相互獨立的技術范疇也開始相互滲透、互相促進，正共同經歷著一個從量變到質變、從獨立到統一的發展過程。本文以新一代網絡(NGN)的總體架構為線索，對新一代網絡技術系統下的軟件開發技術平臺的變化趨勢進行了概述。

1 新一代網絡的概念和特征

1.1 NGN的概念

新一代網絡(NGN)從字面上理解，應該是以當前網絡為基點的下一代網絡。它是電信史一塊里程碑，標志著新一代電信網絡時代的到來。從意義上講，NGN是基于TDM的PSTN語音網絡和基于IP/ATM的分組網絡融合的產物，它使得在新一代網絡上語音、視頻、數據等綜合業務成為了可能。是可以同時提供話音、數據、多媒體等多種業務的綜合性的、全開放的寬頻網絡平臺體系，至少可實現千兆光纖到戶。NGN能在目前的網絡基礎上提供包括話音、數據、多媒體等多種服務，還能把現在用于長途電話的低資費IP電話引入本地市話，有望大大降低本地通話費的成本和價格。

從網絡功能層次上看，NGN在垂直方向從上往下依次包括業務層、控制層、媒體傳輸層和接入層，在水平方向應覆蓋核心網和接入網乃至用戶駐地網。網絡業務層負責在呼叫建立的基礎上提供各種增值業務和管理功能，網管和智能網是該層的一部分；控制層負責完成各種呼叫控制和相應業務處理信息的傳送；媒體層負責將用戶側送來的信息轉換為能夠在網上傳遞的格式并將信息選路送至目的地，該層包含各種網關并負責網絡邊緣和核心的交換/選路；接入層負責將用戶連至網絡，集中其業務量并將業務傳送至目的地，包括各種接入手段和接入節點。NGN的網絡層次分層可以歸結為一句話:NGN不僅實現了業務提供與呼叫控制的分離，而且還實現了呼叫控制與承載傳輸的分離。

1.2 NGN的特點

在技術和業務上，話音與數據的融合成為網絡發展的必然。下一代網絡是可以提供話音、數據和多媒體等各種業務的、綜合開放的網絡構架。它主要有以下三大特征：

（1）NGN采用開放的網絡構架體系。它把傳統交換機的功能模塊分離成獨立的網絡部件，各個部件通過標準的開放接口進行互聯，使得原有的電信網絡逐步走向開放，部件間協議接口的標準化可以實現各種異構網的互通。

（2）NGN是業務驅動的網絡。其功能特點是：業務與呼叫控制分離；呼叫與承載分離。NGN允許業務和網絡分別提供和獨立發展，支持不同帶寬的、實時的或非實時的各種多媒體業務使用，使業務和應用的提供有較大的靈活性，從而滿足用戶新的需求，也使網絡具有可持續發展的能力和競爭力。

（3）NGN是基于統一協議和分組的網絡。電信網絡、計算機網絡及有線電視網絡最終將匯集到統一的IP網絡上，IP協議使得各種以IP為基礎的業務都能在不同的網上實現互通，人類首次有了三大網都能接受的統一的通信協議，在技術上為NII奠定了最堅實的基礎。

1.3 新一代網絡對軟件開發的影響

新一代網絡技術使各種通信、網絡應用業務融合，并產生了一個最為顯著的技術躍變“網格（GRID）”，網格是在高度成熟的網絡技術、Web技術基礎上發展起來的計算模型。其目標是實現應用層面的互聯互通，消除資源孤島。網格實現資源的虛擬化，對虛擬化資源進行信息集成，提供所有信息的統一視圖，隨時隨地提供透明的數據訪問服務。

在“融合”技術架構下，特別是網格應用技術條件下，軟件技術向強調開發效率、縮短開發周期、具備工業化開發標準的方向發展。面向對象(OOP)的技術走向完全成熟，同時基于組件對象技術的構件軟件開發技術成為軟件開發技術的主流。軟件開發技術的演化體現的主題是：軟件復用是解決軟件危機的現實途徑；軟件構件技術是實現軟件復用的核心技術。新的軟件技術體系的特點是：以軟件構件技術為基礎，結合信息安全技術、網絡服務技術、人機交互技術使之成為各類應用軟件的支撐技術。隨著下一代網絡的出現，網絡上的應用將日新月異，針對不同的應用，相應的軟件開發方法也將層出不窮。

2 未來軟件開發技術平臺的變化趨勢

在以上的軟件總體構架和發展趨勢下，新一代網絡技術條件下的軟件開發技術平臺將有以下幾個熱點。

2.1 開源軟件

開放源代碼(簡稱開源)軟件Free Software 從1984 年由美國的Richard Stallman (自由軟件基金會創辦人)大力倡導。一般開源軟件，由于軟件的著作權人放棄了自己知識產權中的獲得報酬權，只收取軟件整合與服務的費用，主要靠提供服務和技術支持賺錢，銷售成本極低，從而開源軟件價格極低，幾乎是免費。但這里的free(自由軟件)是一種版權法意義上的定義，指使用者有自由修改程序并重新散布的權利，并不是免費的意思，所以在1998年由Eric Raymond提出，改名為Open Source(開放源代碼)。

開源的最大特色在于開發人員和使用者可觀看內碼、修改程序，軟件源代碼自由流通，不受知識產權的約束，GNU(自由軟件聯盟)通用公共許可證力圖保證所有開源軟件使用者有共享和修改開源軟件的自由軟件自由流通讓軟件設計者自由修改源代碼，這也激發了世界各地的軟件開發人員投入到開源軟件的開發中，人們可以及時發現并解決程序中存在的問題，提高軟件的性能，減少大量不必要的重復勞動，軟件開發人員的集體智慧得到充分發揮。時至今日，開源軟件取得了巨大的成功，在許多國家得到認可和發展，基于Open Source的軟件發展以歐美較多，而東南亞地區幾乎沒有，在美國GNU中的開源軟件種類已達幾千種。較為突出的代表有GNU Linux操作系統、Apache Web Server及Send mail郵件服務器、Net scape Communicator瀏覽器的開放源代碼版本(Mozilla)、Open Office辦公軟件、GNUC++語言系統等。在開放源代碼模式下，Linux的內部工作機制以源代碼的形式公諸于眾，人人都可以自由傳播或者修改甚至銷售它，只要所做修改完全公開即可。這與微軟(Microsoft，MSFT)等公司采用的專有式軟件開發模式截然不同，后者的源代碼高度保密，他人沒有共享和修改軟件源代碼的自由。

基于OpenACS的應用軟件開發主要利用OpenACS的APM功能新建、卸載、升級文件包。通過PostgreSQL數據庫處理技術，生成軟件系統所需要的所有數據庫圖、表等；利用TCL/Tk技術進行編程，對數據庫進行操作；并用ADP編程，將可視頁面與數據庫連接起來。通常1個應用軟件系統包含若干個可視化頁面，這些可視化頁面又與若干個數據庫圖表相關聯。

2.2 移動計算技術

移動計算（MobileComputing）是隨著移動通信、互聯網、數據庫、分布式計算等技術的發展而興起的新技術。移動計算使用各種無線電射頻(RF)技術或蜂窩通信技術，使用戶攜帶他們的移動計算機、個人數字助手(pDA)、BP機和其他電訊設備自由漫游。移動計算機用戶依賴于電子信報傳送服務，使他們無論走到那里都能和辦公室保持聯系。一些廠商，Microsoft，正在制造支持移動用戶的特殊接口。例如，當移動用戶從一個地方到另一個地方時，將恢復桌面排列和在最后會談中打開的文件，就象計算機從來都不關閉一樣。移動計算技術將使計算機或其它信息智能終端設備在無線環境下實現數據傳輸及資源共享。它的作用是將有用、準確、及時的信息提供給任何時間、任何地點的任何客戶。這將極大地改變人們的生活方式和工作方式。

2.3 嵌入式操作系統技術

嵌入式操作系統（Embedded Operation System，EOS）是一種用途廣泛的系統軟件，過去它主要應用與工業控制和國防系統領域。EOS負責嵌入系統的全部軟、硬件資源的分配、任務調度，控制、協調并發活動。它必須體現其所在系統的特征，能夠通過裝卸某些模塊來達到系統所要求的功能。目前，已推出一些應用比較成功的EOS產品系列。隨著Internet技術的發展、信息家電的普及應用及EOS的微型化和專業化，EOS開始從單一的弱功能向高專業化的強功能方向發展。嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件固化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。一般而言，嵌入式操作系統的構架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出（I/O）和軟件。嵌入式系統的幾個重要特征：（1）系統內核小。（2）專用性強。（3）系統精簡。（4）高實時性的系統軟件(OS)是嵌入式軟件的基本要求。（5）嵌入式系統開發需要開發工具和環境。數字時代使得嵌入式產品獲得了巨大的發展契機，為嵌入式市場展現了美好的前景，同時也對嵌入式生產廠商提出了新的挑戰。

2.4 IPV6技術

IPv6是“Internet Protocol Version 6”的縮寫，也被稱作下一代互聯網協議，它是由IETF（The Internet Engineering Task Force）設計的用來替代現行的IPv4協議的一種新的IP協議。與IPv4的32地址相比，IPv6的地址要長的多。IPv6共有128位地址，是Ipv4的整整四倍。與Ipv4一樣，一個字段由16位二進制數組成，因此，Ipv6有8個字段。相比現在的IPv4和IPv6定義了128位的地址空間，很好地解決了地址空間不足的問題。采用IPV6地址后，未來的移動電話、冰箱等信息家電都可以擁有自己的IP地址。中國的IPv6已經開始進入快速發展的道路，智能家居、智能校園、智能樓宇、智能醫療乃至智慧城市正在慢慢變成現實。中國電信在湖南已提供IPv6商用網絡，主要是溫室監控系統。該系統是第一個使用IPv6技術的物聯網應用。它采用了智能感知與控制的技術，提供了視頻、溫度、濕度、光照、土壤排水量等業務和應用，直接服務于農科院。

2.5 網格技術

網格是利用互聯網把地理上廣泛分布的各種資源（包括計算資源、存儲資源、帶寬資源、軟件資源、數據資源、信息資源、知識資源等）連成一個邏輯整體，就像一臺超級計算機一樣，為用戶提供一體化信息和應用服務（計算、存儲、訪問等），虛擬組織最終實現在這個虛擬環境下進行資源共享和協同工作，徹底消除資源“孤島”，最充分的實現信息共享。網格由6個部分組成，即網格結點、數據庫、貴重儀器和設備、可視化設備、寬帶網和網格軟件。主干網將所有網格結點聯成一體，其帶寬可達GBPS量級。網格軟件提供單一系統映像、透明勝、負載平衡和資源共享等功能。網絡系統中的網格操作系統層提供網格的底層管理功能；為編程和使用環境提供用戶接口，使一般應用和專門為網格開發的應用能方便和有效地利用網格資源。網格結點、數據庫、設備、主干網和網格系統軟件構成了一個網格平臺。網格知識平臺是一個集人類當前全部知識為一體的、合理組織的、表述和諧的、動態生長的網絡知識集成系統，利用計算機網格通過信息集成和知識集成來實現知識的合理組織和動態生長，從而實現知識產生、傳播和應用的總體最優化。這一目標的實現將會把單個人直接與整個人類知識成果連接起來，它會使知識的創新以無法預料的速度迅猛地增長。

2.6 RSS技術

RSS是“Rich Site Summary”或“Really Simple Syndication”的英文首字母縮寫，中文稱作“簡易信息聚合”。RSS是一種基于XML標準，在互聯網上被廣泛采用的內容包裝和投遞協議。RSS(Really Simple Syndication)是一種描述和同步網站內容的格式，是使用最廣泛的XML應用。RSS搭建了信息迅速傳播的一個技術平臺，使得每個人都成為潛在的信息提供者。發布一個RSS文件后，這個RSS Feed中包含的信息就能直接被其他站點調用，而且由于這些數據都是標準的XML格式，所以也能在其他的終端和服務中使用。RSS通過XML標準定義內容的包裝和發布格式，使內容提供者和接收者都能從中獲益。對內容提供者來說，RSS技術提供了一個實時、高效、安全、低成本的信息發布渠道；對內容接收者來說，RSS技術提供了一個嶄新的閱讀體驗。

RSS技術在中國大眾互聯網中的普及是有其基礎和必然性的。首先，大量新網站和內容源的不斷涌現和用戶獲取信息口味的多樣化使RSS作為個性化聚合內容的最佳手段得到越來越多的用戶的重視和鐘愛。其次，越來越多的內容提供者為推廣自身品牌，獲得更大客戶群而紛紛推出RSS服務，以期為他們的內容帶來更大的流量和知名度。再次，目前的商業門戶網站出于自身商業利益的考慮，把用戶信息獲取的環境搞得日益惡劣，彈出廣告、垃圾郵件、不健康內容等充斥屏幕，而真正有價值的信息卻無從尋覓。這些都迫使廣大用戶呼喚一種新的互聯網閱讀體驗，一種他們可以控制、自己作主的新型“門戶”體驗，從而為RSS的普及奠定了良好的基礎。

2.7 網構軟件（Internetware）技術

新一代網絡對軟件開發將會使軟件開發在中間件的基礎上，從軟件形態的角度提出了網構軟件的概念，這是未來軟件的基本形態。未來軟件的主要構成是實體元素和實體交互，未來軟件系統必須具有開放結構、動態協同、在線演化、環境感知和自主適應，因而網構軟件是Internet 開放動態和多變環境下軟件系統基本形態的一種抽象，既是傳統軟件結構的自然延伸，又具有區別于傳統軟件形態的獨有的基本特征——自主性、協同性、演化性、多態性和反應性。網構軟件的出現對軟件技術提出了什么樣的挑戰？通過“突破中間、帶動兩端”，即加大中間件技術的研究力度，突破關鍵技術，形成自主知識產權的中間件技術和產品，帶動系統軟件技術的進步，促進應用軟件技術的發展，建立良性的軟件產業鏈。網絡構件技術對軟件開發思想提出了新的挑戰：傳統軟件形態基于實體驅動，而新的網絡環境下的軟件形態基于協同驅動。新一代網絡環境下軟件技術的總體發展趨勢是：平臺網絡化、方法對象化、系統構件化、產品家族化、開發工程化、過程規范化、生產規模化、競爭國際化。其中，方法對象化、系統構件化是網絡構件技術的核心所在，構件間的協同體現了各構件接口的相互集成關系。

當前的主流軟件技術中，網絡構件開發技術將由分布對象技術進行支撐。分布對象技術是分布式計算技術與面向對象技術的結合，為構件的實現和構件的組裝提供了基礎設施層的支持，且能夠解決對象之間的互操作問題。

3 結束語

新一代互聯網的發展及其關鍵技術的應用促進了網絡技術日新月異的發展，基于新一代網絡技術的各種應用的融合是大勢所趨。這種融合的趨勢使得基于下一代互聯網的軟件的開發必將成軟件開發技術的主流。隨著互聯網用戶的不斷增長、網絡應用的日趨豐富、技術水平的持續提高，互聯網逐漸開始向縱深方向發展，真正扮演起改變人們工作和生活方式的工具角色，這也是我們進一步研究的方向。

參考文獻

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