基于IP協(xié)議的藍(lán)牙移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) （二）

3．2、移動(dòng)性支持

　　為保證藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)通信的可靠性以及與IP網(wǎng)絡(luò)的互通互操作性，必須在藍(lán)牙設(shè)備中配置IP協(xié)議。這樣作主要出于以下兩個(gè)方面的考慮：

　　首先，如前所述，藍(lán)牙移動(dòng)設(shè)備需要與藍(lán)牙接入基站、移動(dòng)IP路由器和藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)互聯(lián)，這些設(shè)備都具有處理IP數(shù)據(jù)包的能力，而在藍(lán)牙設(shè)備中使用移動(dòng)IP協(xié)議，不但可以減少設(shè)備成本，還增加設(shè)備與其它產(chǎn)品的兼容性，穩(wěn)定性。

　　其次，移動(dòng)IP協(xié)議(Mobile IP)或者是數(shù)字蜂窩網(wǎng)IP協(xié)議(Cellular IP)本身就是根據(jù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的特性而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，它充分考慮了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的移動(dòng)性，特別適用于無(wú)線移動(dòng)設(shè)備。

　　移動(dòng)IP協(xié)議解決了移動(dòng)結(jié)點(diǎn)的IP地址配置問(wèn)題。1996年IETF提出了RF2002移動(dòng)IP協(xié)議。它提出的背景是由于當(dāng)時(shí)盛行的IP協(xié)議并不能滿足用戶以移動(dòng)方式接入企業(yè)網(wǎng)和因特網(wǎng)的要求。因?yàn)樵贗P協(xié)議中，假定任一個(gè)端點(diǎn)的設(shè)備是固定的，即IP地址唯一，所以通信時(shí)，只需將目的端的IP地址嵌入目的地址域，與數(shù)據(jù)包一同打包封裝，然后傳送到目的端。但在移動(dòng)環(huán)境中，通信端點(diǎn)的一方為移動(dòng)用戶，IP協(xié)議就無(wú)法準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)包送到移動(dòng)主機(jī)，移動(dòng)IP協(xié)議的出現(xiàn)，使該問(wèn)題迎刃而解。

　　移動(dòng)IP協(xié)議的基本思想是：將IP地址標(biāo)識(shí)與尋址功能分開(kāi)，利用兩個(gè)IP地址來(lái)分別表示。用于標(biāo)識(shí)移動(dòng)主機(jī)的IP地址為本地代理地址，用于標(biāo)識(shí)主機(jī)當(dāng)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(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)外地代理地址配置

　　上圖表示了藍(lán)牙移動(dòng)設(shè)備從家鄉(xiāng)網(wǎng)絡(luò)漫游到外地網(wǎng)絡(luò)由外地代理提供關(guān)照地址的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

　　數(shù)字蜂窩網(wǎng)使IP數(shù)據(jù)包可以傳送給網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)結(jié)點(diǎn)。數(shù)字蜂窩網(wǎng)中的基站是無(wú)線設(shè)備的接入點(diǎn)，一端與無(wú)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(duì)移動(dòng)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)管理，其目標(biāo)是建立至移動(dòng)用戶的路由，為此網(wǎng)絡(luò)必須記住用戶的準(zhǔn)確位置，一般是通過(guò)不斷地記錄用戶的位置變化，從而使用戶的當(dāng)前位置準(zhǔn)確及時(shí)地反映到系統(tǒng)中來(lái)，而用戶終端也參與移動(dòng)管理，向系統(tǒng)報(bào)告自己的位置數(shù)據(jù)。這種方式顯得消極被動(dòng)，但是簡(jiǎn)單實(shí)用，廣泛用于蜂窩電話網(wǎng)中。數(shù)字蜂窩網(wǎng)中還定義了移動(dòng)切換管理，在文中的第四部分，我們將結(jié)合藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)對(duì)移動(dòng)切換管理進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

3．3、移動(dòng)設(shè)備的自動(dòng)配置

　　由于BLUEPAC網(wǎng)絡(luò)使用的是IP網(wǎng)際協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中的藍(lán)牙移動(dòng)設(shè)備必須具有IP地址。而由于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不可預(yù)知性，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)IP地址分配必須是動(dòng)態(tài)的，否則就會(huì)導(dǎo)致IP協(xié)議尋址失敗。

　　BLUEPAC網(wǎng)絡(luò)采用DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)來(lái)完成上述功能。

圖4、DHCP協(xié)議動(dòng)態(tài)配置藍(lán)牙設(shè)備IP地址

　　如圖所示，在位置A，藍(lán)牙移動(dòng)設(shè)備發(fā)出初始化請(qǐng)求，請(qǐng)求獲得IP地址，基站得到這個(gè)信息后，與網(wǎng)絡(luò)中的DHCP服務(wù)器聯(lián)系，由DHCP服務(wù)器響應(yīng)，返回一個(gè)有效的IP地址。特別指出的是，在藍(lán)牙設(shè)備還沒(méi)有獲得IP地址時(shí)，它是依靠設(shè)備的硬件地址向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的，基站也是根據(jù)硬件地址返回有效的IP地址。當(dāng)藍(lán)牙移動(dòng)設(shè)備從位置A移動(dòng)到位置B的時(shí)候，藍(lán)牙設(shè)備主動(dòng)發(fā)起IP地址更新請(qǐng)求，新的接入基站在得到DHCP服務(wù)器的響應(yīng)后，向藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送新的IP地址。

4、在BLUEPAC中實(shí)現(xiàn)移動(dòng)切換

　　在BLUEPAC中，移動(dòng)設(shè)備在IP適配層完成移動(dòng)切換功能。BLUEPAC通常采用以下兩種方式完成藍(lán)牙設(shè)備接入基站。在圖中右半部分所表示的接入方式下，藍(lán)牙設(shè)備作為主動(dòng)設(shè)備向藍(lán)牙基站發(fā)送接入請(qǐng)求，基站根據(jù)接收到的請(qǐng)求，確定藍(lán)牙設(shè)備的硬件地址，并向設(shè)備發(fā)送必要的接入信息。在這種方式下，藍(lán)牙基站必須時(shí)刻處于待命狀態(tài)，確保藍(lán)牙設(shè)備能夠及時(shí)地接入網(wǎng)絡(luò)。這種方式的缺點(diǎn)是：當(dāng)基站為不同子網(wǎng)的多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備利用復(fù)用時(shí)，基站必須采用時(shí)分復(fù)用的方式在不同的子網(wǎng)之間切換。這大大浪耗費(fèi)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(lán)牙接入設(shè)備作為從屬設(shè)備，而基站作為主動(dòng)設(shè)備，藍(lán)牙設(shè)備所有的通信請(qǐng)求都必須在基站的控制下完成，基站的接入算法決定了藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的工作效率，這種方式的缺點(diǎn)是基站成為了藍(lán)牙設(shè)備通信的瓶頸，基站不斷地對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送輪詢信息，如果設(shè)備增多將導(dǎo)致輪詢時(shí)間增大，從而造成需要進(jìn)行通信的設(shè)備不能及時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)。

圖5、兩種不同的"藍(lán)牙設(shè)備－基站"主從關(guān)系配置

　　為了使藍(lán)牙設(shè)備更有效地接入BLUEPAC網(wǎng)絡(luò)，在文獻(xiàn)[1]中提出了將上面兩種接入方式結(jié)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(lán)牙基站在輪詢和待命狀態(tài)之間循環(huán)切換。在藍(lán)牙設(shè)備與藍(lán)牙基站建立連接之前，藍(lán)牙基站以主動(dòng)設(shè)備方式工作，藍(lán)牙設(shè)備向基站發(fā)送請(qǐng)求信息，當(dāng)?shù)玫交貞?yīng)后，表明二者的連接關(guān)系已經(jīng)建立，這時(shí)，藍(lán)牙基站轉(zhuǎn)為在從屬設(shè)備方式下工作。但是此時(shí)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中其它未與基站建立連接關(guān)系的設(shè)備來(lái)說(shuō)，基站仍然在主動(dòng)設(shè)備的方式下工作。

　　藍(lán)牙設(shè)備與基站建立連接關(guān)系的流程圖如下圖所示：

圖6、藍(lán)牙設(shè)備連接建立流程圖

　　基站與藍(lán)牙設(shè)備對(duì)立連接關(guān)系的流程圖如下圖所示：

圖7、藍(lán)牙基站連接建立流程圖

5、結(jié)束語(yǔ)

　　藍(lán)牙設(shè)備以其特有的高效，快速，靈活，性價(jià)比高等通信特點(diǎn)受到了人們的青睞。

　　利用諸如移動(dòng)IP，數(shù)字蜂窩網(wǎng)，DHCP等成熟技術(shù)，初步解決了移動(dòng)設(shè)備配置，尋由方式(routing)，和移動(dòng)切換管理幾個(gè)方面的問(wèn)題。但是我們必須看到，BLUEPAC網(wǎng)絡(luò)還有許多技術(shù)上的不足。

　　例如，在分布式網(wǎng)絡(luò)中，DHCP服務(wù)器不能交換及共享地址和其它數(shù)據(jù)，另外DHCP服務(wù)器無(wú)法與域名服務(wù)器DNS共享地址。在移動(dòng)情況下，DHCP所分配的臨時(shí)地址，不能與計(jì)算機(jī)名建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，這樣移動(dòng)計(jì)算機(jī)就不能供被別的用戶呼叫，而只能主動(dòng)發(fā)起通信。DHCP也不能解決移動(dòng)透明性問(wèn)題。

　　另外，BLUEPAC網(wǎng)絡(luò)還沒(méi)有對(duì)移動(dòng)切換管理進(jìn)行詳細(xì)的定義，沒(méi)有明確切換時(shí)機(jī)，和合適的切換算法。在發(fā)生切換時(shí)，沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的"滯留"信息，這會(huì)導(dǎo)致信息的丟失。

　　但是，隨著新的藍(lán)牙設(shè)備的出現(xiàn)，以及人們對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的關(guān)注，組建藍(lán)牙接入網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為可能，相信利用藍(lán)牙設(shè)備接入IP網(wǎng)絡(luò)已不再是遙遠(yuǎn)的夢(mèng)!