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寬帶無(wú)線IP技術(shù)與系統(tǒng)( 二 )

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Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示 。網(wǎng)絡(luò)可采用全分布式控制，也可采用分層分布式控制 。圖1是分層分布式控制 。在圖1中，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分成群，每一個(gè)群產(chǎn)生一個(gè)群首負(fù)責(zé)本群中節(jié)點(diǎn)的治理 。不同的群可使用不同的工作頻率，群內(nèi)可采用高效的多址協(xié)議(如UPMA等) 。在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，需要采用自組織算法來(lái)產(chǎn)生群和群首，計(jì)算最佳路由并進(jìn)行動(dòng)態(tài)資源分配 。
圖1 典型的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
研究在Ad hoc環(huán)境下高效支持TCP/IP協(xié)議的寬帶移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是當(dāng)前另一個(gè)研究熱點(diǎn) 。其主要目標(biāo)是將多媒體和Internet業(yè)務(wù)延伸到Ad hoc用戶，可在2～6 GHz頻段向用戶提供2～50 Mbit/s的數(shù)據(jù)速率 。
目前對(duì)Ad hoc環(huán)境下寬帶移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究的主要兩大陣營(yíng)有：一是IETF和IEEE，二是DARPA 。已有一些標(biāo)準(zhǔn)(如IEEE 802.11、Bluetooth)支持Ad hoc方式 。IETF成立了專門(mén)的研究組--移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)組來(lái)研究它的路由問(wèn)題，將移動(dòng)IP拓展到無(wú)固定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支撐的情況 。1999年1月，RFC 2501具體給出了MANET的應(yīng)用場(chǎng)合、特征和性能要求 。IETF在2000年下半年公布了一系列的有關(guān)Ad hoc 路由的草案(AODV、TORA、DSR、OLSR、DDM、MAODV、TBRPF、LANMAR、FSR等) 。IEEE JAC 1999年8月出版了無(wú)線Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的專輯 。IEEE 通信分會(huì)在2000年底成立了專門(mén)的Ad hoc技術(shù)分委員會(huì) 。IEEE 個(gè)人通信雜志于2001年2月出版了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)專輯 。

美國(guó)DARPA資助的SUO SAS(Small Unit Operations Situation Awareness System)在開(kāi)發(fā)能夠支持未來(lái)dismounted soldiers信息需要的突破性技術(shù)，并集成進(jìn)可演示的系統(tǒng) 。在高移動(dòng)環(huán)境下的由100個(gè)實(shí)驗(yàn)單元組成的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)將于2002年春開(kāi)始 。SUO SAS必須同時(shí)支持10 000用戶 。系統(tǒng)能夠工作在20 MHz～2.5 GHz的頻段，帶寬為500 kHz～20 MHz，自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率為16 bit/s～4 Mbit/s 。
瑞士聯(lián)邦工學(xué)院Terminnodes正在研究和實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自組織移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)(與瑞士電信的合作項(xiàng)目時(shí)間為2000年~2010年) 。除外還有WING(加州大學(xué)SA分校)和MONARCH(卡耐梅容大學(xué))等研究計(jì)劃 。
3 寬帶無(wú)線IP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
西安電子科技大學(xué)于2000底研制成功的一個(gè)典型的基于WLAN支持移動(dòng)IP的寬帶無(wú)線IP系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示[4] 。它利用常規(guī)的局域網(wǎng)（如10/100/1 000 Mbit/s以太網(wǎng))及其互連設(shè)備(路由器)構(gòu)成骨干支撐網(wǎng)，利用無(wú)線接入點(diǎn)(AP)和無(wú)線接入服務(wù)器(WAS)來(lái)支持移動(dòng)終端(MT)的移動(dòng)和漫游 。無(wú)線接入服務(wù)器的作用是提供無(wú)線終端的接入治理和移動(dòng)性治理 。在每個(gè)無(wú)線接入服務(wù)器管轄的范圍內(nèi)(稱為服務(wù)區(qū))可支持多個(gè)小區(qū) 。無(wú)線接入點(diǎn)的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實(shí)現(xiàn)無(wú)線空中接口協(xié)議到LAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)用戶治理 。在無(wú)線接入服務(wù)器中運(yùn)行移動(dòng)IP服務(wù)器端進(jìn)程軟件，在移動(dòng)終端上運(yùn)行移動(dòng)IP客戶端進(jìn)程便可支持移動(dòng)IP功能 。該系統(tǒng)可支持用戶在移動(dòng)和漫游的狀態(tài)下，享用VOD、FTP、WWW瀏覽等業(yè)務(wù) 。
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圖2 寬帶無(wú)線IP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
該系統(tǒng)包括兩個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)1的IP地址是202.117.125.x，子網(wǎng)2的IP地址是202.117.114.x 。子網(wǎng)1可包括1～2個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)(A和B)，2～4個(gè)移動(dòng)終端；子網(wǎng)2可包括1個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)(C)，2～4個(gè)移動(dòng)終端 。
為了使移動(dòng)終端在子網(wǎng)內(nèi)可以訪問(wèn)Internet，無(wú)線接入點(diǎn)(AP)必須具有橋接的功能(實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的幀格式轉(zhuǎn)換和路由功能)、相同子網(wǎng)內(nèi)散步治理功能(支持用戶在同一子網(wǎng)不同蜂窩小區(qū)之間的移動(dòng)和越區(qū)切換)，支持SNMP治理、對(duì)用戶的身份認(rèn)證、無(wú)線信道的治理、數(shù)據(jù)庫(kù)及學(xué)習(xí)功能、加密等功能，主要的協(xié)議包括：IEEE 802.3、IEEE 802.1d、IEEE 802.11等 。
為了使移動(dòng)終端能在跨越不同子網(wǎng)的不同小區(qū)之間任意移動(dòng)，在不對(duì)移動(dòng)終端作任何配置和改動(dòng)的情況下，可連續(xù)使用Internet業(yè)務(wù)，即同時(shí)做到“操作透明性”(移動(dòng)終端的移動(dòng)不會(huì)引起用戶進(jìn)行非凡的操作，如對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的重新配置、移動(dòng)終端的重新啟動(dòng)等)和“性能透明性”(移動(dòng)終端的性能如通信能力、應(yīng)用軟件的性能等并不因主機(jī)的移動(dòng)而有明顯地下降)，需要在每一個(gè)子網(wǎng)中配置一個(gè)無(wú)線接入服務(wù)器(WAS)，來(lái)支持上述移動(dòng)IP(Mobile IP)功能 。

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