基于SNMP的网络流量监控系统的设计与实现
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被管网络实体 代 理 进 程 代理 进程
$*;(;4;8 ， "H#$G 是 一 种 基 于 3K$ < &$ 的 互 联 网 网 管 协 议 。
它 能 对 互 联 网 中 不 同 类 型 的设 备 进 行 监 控 和 管 理 ， 对 网 络 中 存 在 的 问 题 进 行 定 位 。 "H#$ 自 .LMM 年 问 世 以 来 ， 已得到广泛接受和认可， 成 为 事 实 上 的 工 业 标 准 。其 参 考 模型如图 . 所示。
23"&/!$%" 3)45’6478 "9)46:647(6;’/5((9 ： < < ===/)(>6/;*?
机械工业出版 +,$ 论 坛 组 织 /+,$ 无 线 应 用 协 议 / 北 京 ： 社， 0111
+,$ B;*CD/+,$ "9)46:647(6;’ ./0/5((9 ： < < ===/=79:;E *CD/;*? < =57( < ()45’6478/5(D F收 稿 日 期 ： 011.E1AE0AG
网络管理进程 用户界面 网络管理应用
理代理支持的各种标量或表格对象， 每个对象都有全局唯 一 的 标 识 。 千 差 万 别 的 网 络 设 备 正 是 通 过 标 准 的 #&I 向 网络管理系统提供统一的管理界面。
H#" H#" #&I
网络协议
"H#$ 协议
#&I
"H#$ 通 信 协 议 ： 管 理 站 和 代 理 站 之 间 的 通 信 有 检
/00& 协议 用户浏览器 ()*+ #,9:3*,. $%!& 协议
后 台 进 程 取监控信息 监控设置 数据存储 数据处理 数据库
!
系统结构和功能
本系统采用管理者和代理模式的简单集中式网络管
!"# 系 统 体 系 结 构
理。 系 统 的 应 用 类 型 为 #,9:3*, 7 $*,-*, 结 构 。 整个网络流 量 监 控 系 统 架 构 于 $%!& 模 式 的 管 理 者 和 代 理 结 构 之 上。系统体系结构如图 ; 所示。
网络与通信
基于 !"#$ 的网络流量监控系统的设计与实现
西 安 长 安 大 学 研 究 生 部 !"#$$%&’ 段宗涛 林 莎
摘
要 ： 根 据 !"#$ 协 议 并利 用 已 有 协 议软 件 设 计 和 实 现 了 一 种 网 络 流 量 监 控 系 统 。 网络 管 理 站 "#! 代理 管理信息结构 !#% 管理信息库 #%&
!"! 系 统 功 能
系统功能分 ; 个部分：数据采集和告警子系统、 )*+ 管理子系统。 数据采集和告警子系统完成数据采集功能和告警功 能 。数 据 采 集 系统负责监 视 系 统 中各 网 络 设 备 的流 量 。采 集 到 关 于 网 络 设 备 的 丰 富 信 息 是 每 个 网 管 人 员 都非 常 需 要的， 它 可 以使 网 管 人 员 详 细 、 全 面 地 掌 握 网 络 的 状 态， 有效地帮助网管人员管理和维护网络。 根据采集到的设备流量信息可以计算出很多有用的 数据， 作 为 网 管 人 员 了 解 网 络 设 备 当 前 性 能 的 依 据 。根据 这些信息， 网 管 人 员 可 以 调整网 络 设 备使其 具 有 足 够 的 容 量以满足用户的需要。 故 障 报 警功能 使 网 管 人 员能够 及 时 发 现 网 络 故 障 。 判 断故 障 是 根据网 管 人 员 预先 设 定的 阈 值 条 件 ， 当流量超过 预 设 的阈 值 或 设 备 状 态 出 错 时 ， 给出告警信息。 设备管理、 流量管理和系 )*+ 管 理 子 系 统 功 能 包 括 ： 统 设 置 。设 备 管 理 主 要是 给 网 管 人 员 提 供 管 理 设 备 的 界 面 。这 些 设 备 是数 据 采 集 的 目 标 。流 量 管 理是 把 后 台 数 据 采 集 进 程 采集到 的 设 备 流 量 信 息 以 通 俗 易 懂 的 方 式 提 供 给 网 管 人 员 。系 统 设 置 用 来 设 置 数 据 采 集 频 率 、 流量阈值 以 及与 告 警 相 关 的 信 息 ， 是系 统 运 行 的 依 据 。
$"! %&’ 管 理 子 系 统 实 现
实现 )*+ 管理 重点在于理解 )*+ &>?* 和 )*+ $*,-*, 的 交 互 过 程 。本 系 统中 )*+ 管 理 子 系 统 采 用 4$& 实 现 。
$"$ ()* 数 据 及 计 算 公 式
本 系 统 以 !"#< !! 为 基 础 ， 通 过 查 询 和 处 理 !"#< !! 数 据 来 实 现 网 络 的 管 理 和 维 护 。 !"#< !! 中 共 有 @@ 个 组 ， 每个组中的数据分别与网络管理的 = 个功能相对应， 下 面 介绍本 系 统 中 使 用 的 一 些 关 键 数 据 。 标识接口的类型。 (@.AB0CD* ：
(L.AB"J%G2>3E&KE3 ： 发 送 到 高 层 协 议 上 的 广 播 7 多 点
发送包的总数目。 由 于 资 源 紧张导 致 丢 弃 的 包 的 数 目 。 (M.AB"J5A32>,H3 ： 如果一个接口的包丢弃率较高，则表示该设备存在拥塞 问题。
$
—
系统实现
系 统 的 功 能 包 括 后 台 数 据 采 集 及 告 警 和 )*+ 管 理 ;
索 F?)(G 、 设 置 F>)(G 和 陷 阱 F(*79G- 种 基 本 类 型 。 通 过 检 索 ， 管 理 站 可 以 获 取 代 理 维 护 的 #&I 数 据 ； 通过设置， 管理 站 可 以 修 改 代 理 维 护 的 #&I 数 据 ， 从而实现对设备的控 制和配置；代理通过陷阱可以主动向管理站报告特定的 事 件 。在 "H#$N0 中 还 增 加 了 管 理 站 之 间 的 通 知 F6’:;*DG 机 制 。 "H#$ 通 信 协 议 规 定 了 进 行 上 述 通 信 时 的 报 文 格 式和流程。
进 行 监 视 。该 模 块 由 = 部 分 组 成 。 取监控信息模块负责从 数据库中读取网管人员设定的对设备的监控信息，并将 其交给监控设置模块；监控设置模块根据设备的监控信 息设定进程的各个参数和定时器；数据采集模块由定时 器触发， 采用轮询的方法对网络设备进行监视， 采集各个 设备的信息； 数据处理模块对采集到的数据进行处理， 转 化成系统需要的信息格式，将其存入数据库作为网络状 态分析和统计的依据。 告 警 功能的实 现 非 常 简 单 ， 主要是数据库的读写操作。
网络流量监控系统
现的问题进行相应的 处理， 如： 告警。 后台数据采集进 程的任务是根据网管 人员设定的设备信息 和数据采集时间间隔， 对网络中的各个设备
()*+ $*,-*,.
服 务 器
数据采集
45#6 7 85#6
管理进程 管理进程
代理进程 代理进程
ห้องสมุดไป่ตู้
$%!&
代理 交换机 !"# 图’ …… 代理 路由器 !"#
!
"#$% 网 络 管 理 协 议 简 述
简 单 网 络 管 理 协 议 F"6D98) H)(=;*J #7’7?)D)’(
#&I 是 管 理 信 息 的 基 本 单 元 ， 它 代 表 了 代 理 中 被 网
管站管理监控的信息。代理中的各种被管理的信息有机 地 组 合 成 管 理 信 息 树 F#&I 3*))G 。 #&I 中 的 对 象 实 现 了 与 网 管 协 议 的 分 离 ， 它 可 以 被扩 充和 用 户 化 而 不 影 响 协 议 本身。 在 定 义 代 理 中 的 #&I 时 ， 由 管 理 信 息 结 构 F"#&G 指 定 了 #&I 变 量 的 定 义 和 识 别 。 "H#$ 的 #&I 是 通 过 管 理 信 息结构定义的逻辑数据库。 #&I 以 树 状 分 层 结 构 组 织和 管
关 键 词 ： !"#$ 协议
网络管理的三大要素是性能监测、 配置管理和诊断管 理。 其中， 性能监测是基础。 而性能监测的关键是网络流量 监 测 。 因 此 利 用 "H#$ 协议开 发 网 络 流 量 监 控 系 统 ， 监控 网络中不同供应商的设备是一件非常有意义的事情。
收 来 自 网 管 站 的 指 令 和 发 送 响 应 信 息 ， 操 作 #&I 并对网 络 设 备 进 行 监 控 和配 置 。网 管 站 和 代 理 通 过 发 送 "H#$ 消 息 进行通 信 ， 网 管 站 也 可 单 向 接 收 来 自 代 理 的 未 被 请 求的消息， 了 解 网 络 中 发 生 的 异 常 事 件 F3*79G 。
(;.AB!EF ： 在 该 接 口 上 可 以 发 送 或 接 收 的 最 大 包 的 大
小 。 太 小 的 !0G 值 会 导 致 设 备 和 网 络 效 率 低 下 。 传输速率， 单 位 为 位 7 3。 (’.AB$D**H ： 在接口上收到的总字节数。 (I.AB"J82E*E3 ： 发 送 到 高 层 协 议 上 的 FJA2>3E ( 单 点 (=.AB"JG2>3E&KE3 ： 发 送.包 的 总 数 目 。
《微型机与应用》 !""# 年第 ## 期
—
0A
—
利 用 $%!& 协 议 ， 对 网 络 设 备 状 态 的 监 视 主 要 通 过 查 询 代 理 !"# 中 相 应 对 象 的 值 来 完 成 。 代 理 也 会 发 出 一 些 陷 阱 来 引 导 %!$ 的 查 询 。这 种 $%!& 设 计 方 案 称 为 陷 阱引导查询。
网络协议 互联网 图.
"H#$ 参 考 模 型
" H#$ 采 用 管 理 者 F#7’7?)*G 和 代 理 F,?)’(G 模 式 。 通
常 一 个 标 准 的 网 管 系 统 包 括 @ 个 部 分： 网 管 站 FH#"G 、 代 理、 网 管 协 议 "H#$ 和 管 理 信 息 库 F#&IG 。 代 理 是 常 驻 在 网络 节 点 设 备F如 路 由 器 、 服 务 器 等G上 的 软 件 。 它 通 过 接
122*33 数据库
图;
!"#
网络流量监控系统体系结构
!"#
数据采集流程
网 络 流 量 监 控 系 统 和 $%!& 管 理 进 程 的 交 互 是 通 过 网络流量监 $%!& 协 议 软 件 提 供 的 相 关 接 口 函 数 实 现 的 。 控 系 统 和 数 据 库 的 交 互 是 通 过 45#6 7 85#6 进 行 的 。 整 个监控系统内部的通信是通过访问数据库进行的。 本 系 统 以 !"#< !! 为 基 础 ， 通 过 对 !"#< !! 数 据 的 查 询和处理来实现网络流量的监控。
个 部 分 。在 建 立 网 络 管 理 应 用 程 序 时 ， 还需理 解 自 己 将 要 访 问 的 设 备 的 特 点 。因 此 ， 在 本 节 最 后 将介 绍 要 管 理 的 设 备对象。
$"# 数 据 采 集 及 告 警
后台数据采集流 程如 图 ’ 所 示 。 本系统 的基础是后台数据采 集进程， 通 过 查询网 络 对 象 信 息 和及 时 了 解 网络的运行情况， 对发
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（接上页）
参考文献
. 0 @ A
孙 立 新/第 三 代 移 动 通 信 技 术/北 京 ： 人民邮电出版社， 011. 孙 孺 石/数 字 移 动 通 信 工 程/北 京 ： 人民邮电出版社， 0111
核 心 网 ， 使 得 将 现 有 的 !"# 无 线 网 络 升 级 到 !$%" 非 常 容 易 。 它 把 &$ 带 入 !"# 网 络 ， 将电路交换转化为分组交 换， 从 而 使 &’()*’)( 上 的 广 泛 业 务 通 过 +,$ 等 应 用 在 移 动网络上得到很好的支持。同时， !$%" 是 !"# 向 -! 平 滑过渡的一个重要环节， !$%" 对 !"# 及 -! 的 前 后 向 兼 容 性 能 够 充 分 保 护 运 营 者 和 移 动 用 户 的 利 益 。 我国拥 有 全 球 最 大 规 模 的 !"# 网 络 ， 掌握这一技术尤其重要。
$*;(;4;8 ， "H#$G 是 一 种 基 于 3K$ < &$ 的 互 联 网 网 管 协 议 。
它 能 对 互 联 网 中 不 同 类 型 的设 备 进 行 监 控 和 管 理 ， 对 网 络 中 存 在 的 问 题 进 行 定 位 。 "H#$ 自 .LMM 年 问 世 以 来 ， 已得到广泛接受和认可， 成 为 事 实 上 的 工 业 标 准 。其 参 考 模型如图 . 所示。
23"&/!$%" 3)45’6478 "9)46:647(6;’/5((9 ： < < ===/)(>6/;*?
机械工业出版 +,$ 论 坛 组 织 /+,$ 无 线 应 用 协 议 / 北 京 ： 社， 0111
+,$ B;*CD/+,$ "9)46:647(6;’ ./0/5((9 ： < < ===/=79:;E *CD/;*? < =57( < ()45’6478/5(D F收 稿 日 期 ： 011.E1AE0AG
网络管理进程 用户界面 网络管理应用
理代理支持的各种标量或表格对象， 每个对象都有全局唯 一 的 标 识 。 千 差 万 别 的 网 络 设 备 正 是 通 过 标 准 的 #&I 向 网络管理系统提供统一的管理界面。
H#" H#" #&I
网络协议
"H#$ 协议
#&I
"H#$ 通 信 协 议 ： 管 理 站 和 代 理 站 之 间 的 通 信 有 检
/00& 协议 用户浏览器 ()*+ #,9:3*,. $%!& 协议
后 台 进 程 取监控信息 监控设置 数据存储 数据处理 数据库
!
系统结构和功能
本系统采用管理者和代理模式的简单集中式网络管
!"# 系 统 体 系 结 构
理。 系 统 的 应 用 类 型 为 #,9:3*, 7 $*,-*, 结 构 。 整个网络流 量 监 控 系 统 架 构 于 $%!& 模 式 的 管 理 者 和 代 理 结 构 之 上。系统体系结构如图 ; 所示。
网络与通信
基于 !"#$ 的网络流量监控系统的设计与实现
西 安 长 安 大 学 研 究 生 部 !"#$$%&’ 段宗涛 林 莎
摘
要 ： 根 据 !"#$ 协 议 并利 用 已 有 协 议软 件 设 计 和 实 现 了 一 种 网 络 流 量 监 控 系 统 。 网络 管 理 站 "#! 代理 管理信息结构 !#% 管理信息库 #%&
!"! 系 统 功 能
系统功能分 ; 个部分：数据采集和告警子系统、 )*+ 管理子系统。 数据采集和告警子系统完成数据采集功能和告警功 能 。数 据 采 集 系统负责监 视 系 统 中各 网 络 设 备 的流 量 。采 集 到 关 于 网 络 设 备 的 丰 富 信 息 是 每 个 网 管 人 员 都非 常 需 要的， 它 可 以使 网 管 人 员 详 细 、 全 面 地 掌 握 网 络 的 状 态， 有效地帮助网管人员管理和维护网络。 根据采集到的设备流量信息可以计算出很多有用的 数据， 作 为 网 管 人 员 了 解 网 络 设 备 当 前 性 能 的 依 据 。根据 这些信息， 网 管 人 员 可 以 调整网 络 设 备使其 具 有 足 够 的 容 量以满足用户的需要。 故 障 报 警功能 使 网 管 人 员能够 及 时 发 现 网 络 故 障 。 判 断故 障 是 根据网 管 人 员 预先 设 定的 阈 值 条 件 ， 当流量超过 预 设 的阈 值 或 设 备 状 态 出 错 时 ， 给出告警信息。 设备管理、 流量管理和系 )*+ 管 理 子 系 统 功 能 包 括 ： 统 设 置 。设 备 管 理 主 要是 给 网 管 人 员 提 供 管 理 设 备 的 界 面 。这 些 设 备 是数 据 采 集 的 目 标 。流 量 管 理是 把 后 台 数 据 采 集 进 程 采集到 的 设 备 流 量 信 息 以 通 俗 易 懂 的 方 式 提 供 给 网 管 人 员 。系 统 设 置 用 来 设 置 数 据 采 集 频 率 、 流量阈值 以 及与 告 警 相 关 的 信 息 ， 是系 统 运 行 的 依 据 。
$"! %&’ 管 理 子 系 统 实 现
实现 )*+ 管理 重点在于理解 )*+ &>?* 和 )*+ $*,-*, 的 交 互 过 程 。本 系 统中 )*+ 管 理 子 系 统 采 用 4$& 实 现 。
$"$ ()* 数 据 及 计 算 公 式
本 系 统 以 !"#< !! 为 基 础 ， 通 过 查 询 和 处 理 !"#< !! 数 据 来 实 现 网 络 的 管 理 和 维 护 。 !"#< !! 中 共 有 @@ 个 组 ， 每个组中的数据分别与网络管理的 = 个功能相对应， 下 面 介绍本 系 统 中 使 用 的 一 些 关 键 数 据 。 标识接口的类型。 (@.AB0CD* ：
(L.AB"J%G2>3E&KE3 ： 发 送 到 高 层 协 议 上 的 广 播 7 多 点
发送包的总数目。 由 于 资 源 紧张导 致 丢 弃 的 包 的 数 目 。 (M.AB"J5A32>,H3 ： 如果一个接口的包丢弃率较高，则表示该设备存在拥塞 问题。
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系统实现
系 统 的 功 能 包 括 后 台 数 据 采 集 及 告 警 和 )*+ 管 理 ;
索 F?)(G 、 设 置 F>)(G 和 陷 阱 F(*79G- 种 基 本 类 型 。 通 过 检 索 ， 管 理 站 可 以 获 取 代 理 维 护 的 #&I 数 据 ； 通过设置， 管理 站 可 以 修 改 代 理 维 护 的 #&I 数 据 ， 从而实现对设备的控 制和配置；代理通过陷阱可以主动向管理站报告特定的 事 件 。在 "H#$N0 中 还 增 加 了 管 理 站 之 间 的 通 知 F6’:;*DG 机 制 。 "H#$ 通 信 协 议 规 定 了 进 行 上 述 通 信 时 的 报 文 格 式和流程。
进 行 监 视 。该 模 块 由 = 部 分 组 成 。 取监控信息模块负责从 数据库中读取网管人员设定的对设备的监控信息，并将 其交给监控设置模块；监控设置模块根据设备的监控信 息设定进程的各个参数和定时器；数据采集模块由定时 器触发， 采用轮询的方法对网络设备进行监视， 采集各个 设备的信息； 数据处理模块对采集到的数据进行处理， 转 化成系统需要的信息格式，将其存入数据库作为网络状 态分析和统计的依据。 告 警 功能的实 现 非 常 简 单 ， 主要是数据库的读写操作。
网络流量监控系统
现的问题进行相应的 处理， 如： 告警。 后台数据采集进 程的任务是根据网管 人员设定的设备信息 和数据采集时间间隔， 对网络中的各个设备
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服 务 器
数据采集
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管理进程 管理进程
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简 单 网 络 管 理 协 议 F"6D98) H)(=;*J #7’7?)D)’(
#&I 是 管 理 信 息 的 基 本 单 元 ， 它 代 表 了 代 理 中 被 网
管站管理监控的信息。代理中的各种被管理的信息有机 地 组 合 成 管 理 信 息 树 F#&I 3*))G 。 #&I 中 的 对 象 实 现 了 与 网 管 协 议 的 分 离 ， 它 可 以 被扩 充和 用 户 化 而 不 影 响 协 议 本身。 在 定 义 代 理 中 的 #&I 时 ， 由 管 理 信 息 结 构 F"#&G 指 定 了 #&I 变 量 的 定 义 和 识 别 。 "H#$ 的 #&I 是 通 过 管 理 信 息结构定义的逻辑数据库。 #&I 以 树 状 分 层 结 构 组 织和 管
关 键 词 ： !"#$ 协议
网络管理的三大要素是性能监测、 配置管理和诊断管 理。 其中， 性能监测是基础。 而性能监测的关键是网络流量 监 测 。 因 此 利 用 "H#$ 协议开 发 网 络 流 量 监 控 系 统 ， 监控 网络中不同供应商的设备是一件非常有意义的事情。
收 来 自 网 管 站 的 指 令 和 发 送 响 应 信 息 ， 操 作 #&I 并对网 络 设 备 进 行 监 控 和配 置 。网 管 站 和 代 理 通 过 发 送 "H#$ 消 息 进行通 信 ， 网 管 站 也 可 单 向 接 收 来 自 代 理 的 未 被 请 求的消息， 了 解 网 络 中 发 生 的 异 常 事 件 F3*79G 。
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小 。 太 小 的 !0G 值 会 导 致 设 备 和 网 络 效 率 低 下 。 传输速率， 单 位 为 位 7 3。 (’.AB$D**H ： 在接口上收到的总字节数。 (I.AB"J82E*E3 ： 发 送 到 高 层 协 议 上 的 FJA2>3E ( 单 点 (=.AB"JG2>3E&KE3 ： 发 送.包 的 总 数 目 。
《微型机与应用》 !""# 年第 ## 期
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网络协议 互联网 图.
"H#$ 参 考 模 型
" H#$ 采 用 管 理 者 F#7’7?)*G 和 代 理 F,?)’(G 模 式 。 通
常 一 个 标 准 的 网 管 系 统 包 括 @ 个 部 分： 网 管 站 FH#"G 、 代 理、 网 管 协 议 "H#$ 和 管 理 信 息 库 F#&IG 。 代 理 是 常 驻 在 网络 节 点 设 备F如 路 由 器 、 服 务 器 等G上 的 软 件 。 它 通 过 接
122*33 数据库
图;
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网络流量监控系统体系结构
!"#
数据采集流程
网 络 流 量 监 控 系 统 和 $%!& 管 理 进 程 的 交 互 是 通 过 网络流量监 $%!& 协 议 软 件 提 供 的 相 关 接 口 函 数 实 现 的 。 控 系 统 和 数 据 库 的 交 互 是 通 过 45#6 7 85#6 进 行 的 。 整 个监控系统内部的通信是通过访问数据库进行的。 本 系 统 以 !"#< !! 为 基 础 ， 通 过 对 !"#< !! 数 据 的 查 询和处理来实现网络流量的监控。
个 部 分 。在 建 立 网 络 管 理 应 用 程 序 时 ， 还需理 解 自 己 将 要 访 问 的 设 备 的 特 点 。因 此 ， 在 本 节 最 后 将介 绍 要 管 理 的 设 备对象。
$"# 数 据 采 集 及 告 警
后台数据采集流 程如 图 ’ 所 示 。 本系统 的基础是后台数据采 集进程， 通 过 查询网 络 对 象 信 息 和及 时 了 解 网络的运行情况， 对发
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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参考文献
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孙 立 新/第 三 代 移 动 通 信 技 术/北 京 ： 人民邮电出版社， 011. 孙 孺 石/数 字 移 动 通 信 工 程/北 京 ： 人民邮电出版社， 0111
核 心 网 ， 使 得 将 现 有 的 !"# 无 线 网 络 升 级 到 !$%" 非 常 容 易 。 它 把 &$ 带 入 !"# 网 络 ， 将电路交换转化为分组交 换， 从 而 使 &’()*’)( 上 的 广 泛 业 务 通 过 +,$ 等 应 用 在 移 动网络上得到很好的支持。同时， !$%" 是 !"# 向 -! 平 滑过渡的一个重要环节， !$%" 对 !"# 及 -! 的 前 后 向 兼 容 性 能 够 充 分 保 护 运 营 者 和 移 动 用 户 的 利 益 。 我国拥 有 全 球 最 大 规 模 的 !"# 网 络 ， 掌握这一技术尤其重要。