基于IP協議的藍牙移動網絡 （二）

3．2、移動性支持

　　為保證藍牙設備在網絡中移動通信的可靠性以及與IP網絡的互通互操作性，必須在藍牙設備中配置IP協議。這樣作主要出于以下兩個方面的考慮：

　　首先，如前所述，藍牙移動設備需要與藍牙接入基站、移動IP路由器和藍牙網關互聯，這些設備都具有處理IP數據包的能力，而在藍牙設備中使用移動IP協議，不但可以減少設備成本，還增加設備與其它產品的兼容性，穩(wěn)定性。

　　其次，移動IP協議(Mobile IP)或者是數字蜂窩網IP協議(Cellular IP)本身就是根據移動網絡的特性而設計的網絡層協議，它充分考慮了網絡設備的移動性，特別適用于無線移動設備。

　　移動IP協議解決了移動結點的IP地址配置問題。1996年IETF提出了RF2002移動IP協議。它提出的背景是由于當時盛行的IP協議并不能滿足用戶以移動方式接入企業(yè)網和因特網的要求。因為在IP協議中，假定任一個端點的設備是固定的，即IP地址唯一，所以通信時，只需將目的端的IP地址嵌入目的地址域，與數據包一同打包封裝，然后傳送到目的端。但在移動環(huán)境中，通信端點的一方為移動用戶，IP協議就無法準確的將數據包送到移動主機，移動IP協議的出現，使該問題迎刃而解。

　　移動IP協議的基本思想是：將IP地址標識與尋址功能分開，利用兩個IP地址來分別表示。用于標識移動主機的IP地址為本地代理地址，用于標識主機當前所在位置和選路的IP地址成為接管地址CoA（Care of Address）。

圖3、移動IP網絡結點外地代理地址配置

　　上圖表示了藍牙移動設備從家鄉(xiāng)網絡漫游到外地網絡由外地代理提供關照地址的動態(tài)過程。

　　數字蜂窩網使IP數據包可以傳送給網絡中的移動結點。數字蜂窩網中的基站是無線設備的接入點，一端與無線鏈路相連，一端與有線路由器(或者是另外的基站)相連，基站對移動結點進行移動管理，其目標是建立至移動用戶的路由，為此網絡必須記住用戶的準確位置，一般是通過不斷地記錄用戶的位置變化，從而使用戶的當前位置準確及時地反映到系統(tǒng)中來，而用戶終端也參與移動管理，向系統(tǒng)報告自己的位置數據。這種方式顯得消極被動，但是簡單實用，廣泛用于蜂窩電話網中。數字蜂窩網中還定義了移動切換管理，在文中的第四部分，我們將結合藍牙網絡的特點對移動切換管理進行詳細的介紹。

3．3、移動設備的自動配置

　　由于BLUEPAC網絡使用的是IP網際協議，網絡中的藍牙移動設備必須具有IP地址。而由于移動網絡的不可預知性，網絡結點IP地址分配必須是動態(tài)的，否則就會導致IP協議尋址失敗。

　　BLUEPAC網絡采用DHCP(動態(tài)主機配置協議)來完成上述功能。

圖4、DHCP協議動態(tài)配置藍牙設備IP地址

　　如圖所示，在位置A，藍牙移動設備發(fā)出初始化請求，請求獲得IP地址，基站得到這個信息后，與網絡中的DHCP服務器聯系，由DHCP服務器響應，返回一個有效的IP地址。特別指出的是，在藍牙設備還沒有獲得IP地址時，它是依靠設備的硬件地址向基站發(fā)送數據的，基站也是根據硬件地址返回有效的IP地址。當藍牙移動設備從位置A移動到位置B的時候，藍牙設備主動發(fā)起IP地址更新請求，新的接入基站在得到DHCP服務器的響應后，向藍牙設備發(fā)送新的IP地址。

4、在BLUEPAC中實現移動切換

　　在BLUEPAC中，移動設備在IP適配層完成移動切換功能。BLUEPAC通常采用以下兩種方式完成藍牙設備接入基站。在圖中右半部分所表示的接入方式下，藍牙設備作為主動設備向藍牙基站發(fā)送接入請求，基站根據接收到的請求，確定藍牙設備的硬件地址，并向設備發(fā)送必要的接入信息。在這種方式下，藍牙基站必須時刻處于待命狀態(tài)，確保藍牙設備能夠及時地接入網絡。這種方式的缺點是：當基站為不同子網的多個藍牙設備利用復用時，基站必須采用時分復用的方式在不同的子網之間切換。這大大浪耗費了系統(tǒng)的資源，降低了接入效率。在圖中左半部分表示的接入方式下，藍牙接入設備作為從屬設備，而基站作為主動設備，藍牙設備所有的通信請求都必須在基站的控制下完成，基站的接入算法決定了藍牙設備在網絡中的工作效率，這種方式的缺點是基站成為了藍牙設備通信的瓶頸，基站不斷地對網絡中的藍牙設備發(fā)送輪詢信息，如果設備增多將導致輪詢時間增大，從而造成需要進行通信的設備不能及時接入網絡。

圖5、兩種不同的"藍牙設備－基站"主從關系配置

　　為了使藍牙設備更有效地接入BLUEPAC網絡，在文獻[1]中提出了將上面兩種接入方式結合使用的接入方式，提高了系統(tǒng)效率。在新的接入方式下，藍牙基站在輪詢和待命狀態(tài)之間循環(huán)切換。在藍牙設備與藍牙基站建立連接之前，藍牙基站以主動設備方式工作，藍牙設備向基站發(fā)送請求信息，當得到回應后，表明二者的連接關系已經建立，這時，藍牙基站轉為在從屬設備方式下工作。但是此時對于網絡中其它未與基站建立連接關系的設備來說，基站仍然在主動設備的方式下工作。

　　藍牙設備與基站建立連接關系的流程圖如下圖所示：

圖6、藍牙設備連接建立流程圖

　　基站與藍牙設備對立連接關系的流程圖如下圖所示：

圖7、藍牙基站連接建立流程圖

5、結束語

　　藍牙設備以其特有的高效，快速，靈活，性價比高等通信特點受到了人們的青睞。

　　利用諸如移動IP，數字蜂窩網，DHCP等成熟技術，初步解決了移動設備配置，尋由方式(routing)，和移動切換管理幾個方面的問題。但是我們必須看到，BLUEPAC網絡還有許多技術上的不足。

　　例如，在分布式網絡中，DHCP服務器不能交換及共享地址和其它數據，另外DHCP服務器無法與域名服務器DNS共享地址。在移動情況下，DHCP所分配的臨時地址，不能與計算機名建立一一對應關系，這樣移動計算機就不能供被別的用戶呼叫，而只能主動發(fā)起通信。DHCP也不能解決移動透明性問題。

　　另外，BLUEPAC網絡還沒有對移動切換管理進行詳細的定義，沒有明確切換時機，和合適的切換算法。在發(fā)生切換時，沒有考慮網絡中可能出現的"滯留"信息，這會導致信息的丟失。

　　但是，隨著新的藍牙設備的出現，以及人們對藍牙技術的關注，組建藍牙接入網絡已經成為可能，相信利用藍牙設備接入IP網絡已不再是遙遠的夢!