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本文通过研究互联网为代表的通信系统的功能、所提供服务的能力，提出了一种具有三个维度通信能力(包括：数据传送能力、信息存储能力和语义计算能力)的沟通网络数学模型，即STL沟通网络系统模型。该模型不仅能够解释传统电信网络所提供的服务(如PSTN话音服务)，而且可以较好地解释当前互联网上出现的各种应用。在能力要素分析总结的基础上，本文获得了三个沟通网络能力转化函数，即终端的存储能力或计算能力可以通过转化其所拥有的传输能力而获得更大的容量，而当某终端需要对外发送信息时，可以通过转化其它节点的存储能力和计算能力来获得更大容量的对外信息传播能力。能力转化函数的获得，不仅能解释互联网存在的若干现象，更为如何实现大容量的传输能力、存储能力和计算能力的网络架构提供了理论依据。在STL理论模型及其能力转化函数的基础上，本文也提出了建立沟通网络系统的实现方法，即沟通网络由三个维度的网络系统组成，包括：用于提供空间域信息传输通道能力的内容交换网络系统CSN，用于提供时间域信息时移与存储能力的存储网络系统TSN，和用于提供语言域的语义计算网络LCN。考虑到数据传输能力是沟通网络三大要素中最为基础的能力，也是沟通网络能力转化函数所依赖的基础服务能力，本文重点研究了具有差异化QOS服务能力和具有多点通信能力的内容交换网络系统CSN的实现方法。研究结果表明，融合了Qos和多点通信能力的CSN网络，不仅可以提供端到端的QOS服务能力和大容量的多点交换及广播能力，还解决了当前互联网业面临的网络安全和IPv4地址不足等问题。
为实现传统电信运营商的转型，本文最后还就如何运营沟通网络，给出了运营商可以拓展的业务领域建议。