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Internet的飛速發(fā)展給我們的生活帶來了巨大的變化，E-mail，WWW瀏覽，電子商務(wù)等已經(jīng)走入我們辦公室和家庭。這些新型的應(yīng)用使得分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量迅猛增長(zhǎng)，這時(shí)我們需要考慮兩方面的問題：一是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中如何支持基於IP的各種應(yīng)用，二是建立基於IP的骨干網(wǎng)。
在Internet發(fā)展的同時(shí)移動(dòng)通信系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。在有些國(guó)家（如芬蘭）移動(dòng)用戶數(shù)已超過固定用戶數(shù)。在我國(guó)移動(dòng)通信用戶數(shù)已超過5000萬(wàn)。將Internet技術(shù)和移動(dòng)無線通信技術(shù)相結(jié)合已成為當(dāng)前國(guó)際上的研究熱點(diǎn)。據(jù)預(yù)測(cè)到2005年將會(huì)有8.5億部移動(dòng)設(shè)備接入Internet。到2004年70%的蜂窩電話將具有Internet的能力。
通過移動(dòng)和無線通信系統(tǒng)接入Internet的方式分為兩大類，一是基於蜂窩的接入技術(shù)，如CDPD，GPRS，EDGE等。二是基於局域網(wǎng)的技術(shù)，如IEEE802.11 WLAN，Bluetooth，HomeRF等。
通過移動(dòng)和無線通信系統(tǒng)接入Internet後提供的應(yīng)用分為兩類：一類是通過標(biāo)準(zhǔn)的終端如筆記本計(jì)算機(jī)等提供標(biāo)準(zhǔn)的Internet應(yīng)用；另一類是通過WAP為具有有限處理能力和顯示屏的終端如手機(jī)等提供有限Internet服務(wù)，如E-mail，電子銀行，天氣預(yù)報(bào)，旅游交通信息等。
本文將首先討論基於蜂窩移動(dòng)通信的GPRS技術(shù)，接著討論基於局域網(wǎng)的無線接入技術(shù)，最後討論移動(dòng)Internet的應(yīng)用協(xié)議（WAP）。
一、移動(dòng)蜂窩接入技術(shù)─GPRS
移動(dòng)蜂窩Internet接入技術(shù)有：基於第一代模擬蜂窩AMPS系統(tǒng)的CDPD（Cellular Digital Packet Data）技術(shù)，基於第二代數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的GSM和IS-136的GPRS（General Packet Radio Service）和GPRS-136，以及在此基礎(chǔ)上的EDGD技術(shù)。
GSM在我國(guó)已得到了廣泛應(yīng)用，因而這里主要討論GPRS技術(shù)。GPRS是在充分利用現(xiàn)有的GSM的基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上，提供最佳的Internet接入。在傳統(tǒng)的GSM系統(tǒng)中，采用TDMA的多址方式，利用電路交換為用戶提供話音和9.6kbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS對(duì)傳統(tǒng)的GSM系統(tǒng)進(jìn)行兩方面的改進(jìn)：一是在空中接口中將每一個(gè)用戶在一幀僅可使用一個(gè)時(shí)隙改為每一個(gè)用戶在一幀可使用多個(gè)時(shí)隙，以提高接入速率。GPRS的最高速率可達(dá)160kbps；二是在GSM網(wǎng)絡(luò)中提供一個(gè)分組交換的承載網(wǎng)絡(luò)。GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議體系如圖1和圖2所示。
圖1 GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
圖2 GPRS的協(xié)議體系
GPRS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它在GSM網(wǎng)絡(luò)中增加了兩個(gè)節(jié)點(diǎn): 服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN─serving GPRS support node）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSM─Gateway GPRS support node）。GGSN是外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP）或分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（X.25/X.75）與GPRS核心網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。如果外部網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)IP網(wǎng)，GGSN可以看成一個(gè)普通的IP路由器，它服務(wù)移動(dòng)臺(tái)的所有IP地址。該節(jié)點(diǎn)可以包括防火墻（firewall）和分組過濾機(jī)制。另外，GGSN根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的位置，為其指定一個(gè)SGSN。
SGSN是GPRS骨干網(wǎng)與無線接入網(wǎng)之間的接口，它將分組交換到正確的基站子系統(tǒng)（BSS）。其任務(wù)包括提供對(duì)移動(dòng)臺(tái)的加密、認(rèn)證、會(huì)話（session）管理、移動(dòng)性管理和邏輯鏈路管理。它也提供到HLR等數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。
在BSS的BSC中，包括一個(gè)分組控制單元（PCU），它支持所有GPRS空中接口的通信協(xié)議。PCU的功能包括分組交換呼叫的建立、監(jiān)視和拆除。并支持越區(qū)切換、無線電資源配置和信道指配等功能。
MSC/VLR，HLR和SMS（短消息服務(wù)）中心是普通電話交換GSM系統(tǒng)中的功能實(shí)體。這些節(jié)點(diǎn)通過增加附加的接口，實(shí)現(xiàn)與GPRS的互通。
從圖2可以看出，GPRS骨干網(wǎng)（連接SGSN和GGSN的網(wǎng)絡(luò)）本身是一個(gè)采用IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。
在該網(wǎng)絡(luò)上，通過GPRS隧道協(xié)議（GTP─GPRS Tunnel Protocol）來為多種協(xié)議的數(shù)據(jù)分組通過GPRS骨干網(wǎng)提供隧道。GTP根據(jù)所運(yùn)載的協(xié)議需求利用TCP或UDP協(xié)議來分別提供可靠的連接（如支持x.25的分組傳輸）和無連接服務(wù)（如IP分組）。
在GPRS系統(tǒng)中，支持的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有IP協(xié)議和x.25協(xié)議。
SNDCP（Subnetwork-Dependent Convergence Protocol─子網(wǎng)依賴的收斂協(xié)議）保證網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）在GSM網(wǎng)中透明地傳送。SNDCP提供數(shù)據(jù)壓縮、高層分組頭的壓縮（如TCP/IP頭的壓縮）、分段和重裝等功能。分段功能是將網(wǎng)絡(luò)層的PDU分成可在邏輯鏈路控制層（LLC）傳輸?shù)臄?shù)據(jù)段。
邏輯鏈路控制（LLC）協(xié)議跨越Gb 和Um接口，為MS和SGSN之間提供一個(gè)邏輯鏈路。其主要功能包括：加密、流量控制、順序控制、傳輸錯(cuò)誤的檢測(cè)和恢復(fù)、發(fā)現(xiàn)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤等。
在PDU中的無線鏈路控制/媒介接入控制（RLC/MAC）協(xié)議為L(zhǎng)LC的PDU在共享的空中接口中的傳輸提供服務(wù)。主要包括PDU的分段和重裝、差錯(cuò)檢測(cè)和重傳等。MAC層為共享同一傳輸媒介的多個(gè)移動(dòng)臺(tái)提供不同的邏輯信道，它允許一個(gè)MS并行使用多個(gè)物理信道（時(shí)隙），也允許多個(gè)MS復(fù)接在一個(gè)物理信道上。
物理層為RLC/MAC層提供多個(gè)物理信道，主要功能包括：前向糾錯(cuò)、交織、無線鏈路信號(hào)質(zhì)量的監(jiān)視和功率控制等。
二、基於無線局域網(wǎng)的接入技術(shù)
有線局域網(wǎng)LAN是日常辦公環(huán)境下最常用的接入方式，為了解決布線的困難和適應(yīng)用戶的移動(dòng)，IEEE推出了802.11的無線局域網(wǎng)（WLAN）標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率在2.4GHz，其無線接入的速率可達(dá)1Mbps/2Mbps，其室內(nèi)環(huán)境下的通信距離為100米，當(dāng)采用定向高增益天線可達(dá)10~20km。在此基礎(chǔ)上為了達(dá)到與有線網(wǎng)絡(luò)相匹配的傳輸速率，IEEE對(duì)802.11的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了高速擴(kuò)展。高速擴(kuò)展有兩個(gè)版本：一是IEEE802.11a工作在5GHz頻段，采用OFDM調(diào)制，傳輸速率為6~54Mbps；二是IEEE802.11b工作在2.4GHz頻段，采用CCK調(diào)制，傳輸速率為5.5Mbps/11Mbps。
圖 3 基于WLAN的寬帶無線IP網(wǎng)絡(luò)
利用WLAN組成的支持移動(dòng)IP的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。它利用常規(guī)的局域網(wǎng)（如10/100/1000Mbps以太網(wǎng)）及其互連設(shè)備（路由器）構(gòu)成骨干支撐網(wǎng)，利用無線接入點(diǎn)（AP）和無線接入服務(wù)器（WAS）來支持移動(dòng)終端（MT）的移動(dòng)和漫游。無線接入服務(wù)器的作用是提供無線終端的接入管理和移動(dòng)性管理。在無線接入服務(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)。無線接入點(diǎn)的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實(shí)現(xiàn)無線空中接口協(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)用戶管理。在無線接入服務(wù)器中運(yùn)行移動(dòng)IP server軟體，在移動(dòng)終端上運(yùn)行移動(dòng)IP Client 軟件便可支持移動(dòng)IP功能。
西安電子科技大學(xué)(Xidian University) 將在年內(nèi)推出基於11Mbps WLAN 的移動(dòng)IP實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
為了提供一個(gè)低復(fù)雜性、低功耗的無線連接的標(biāo)準(zhǔn)，來支持在個(gè)人工作空間(POS-Personal Operating Space) (*10 m) 或進(jìn)入該空間的設(shè)備之間的互操作(Interoperability)， IEEE正在制定無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(Wireless Personal Area Network) 802.15 標(biāo)準(zhǔn)。這些設(shè)備包括人們攜帶、穿戴或放置在便攜計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、PDA、手持式PC、麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器、頭戴設(shè)備、條碼閱讀器、傳感器、顯示器、尋呼機(jī)等等。該標(biāo)準(zhǔn)是基於工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Bluetooth。
Bluetooth的規(guī)范1.0版於1999年7月公布。目前已有1400多個(gè)公司加入Bluetooth 特別興趣組(SIG)。預(yù)計(jì)到2003年具有Bluetooth的設(shè)備將很容易超過2億臺(tái)，到2005年會(huì)超過6.7億臺(tái)。
Bluetooth的成功將會(huì)使我們面對(duì)的所有設(shè)備之間的連接都變?yōu)闊o線。Bluetooth采用跳頻碼分多址/時(shí)分雙工(FH-CDMA/TDD)的方式，其符號(hào)速率為1Ms/s，時(shí)隙寬度為625μs，每個(gè)傳輸突發(fā)跳頻一次。為了提高每個(gè)用戶可邊連續(xù)使用1個(gè)、3個(gè)或5個(gè)時(shí)隙。多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)piconet，在相同的區(qū)域可以有多個(gè)piconet組成。
為了使得家用設(shè)備有效地接入Internet，HomeRF工作組也在制定相應(yīng)的規(guī)范，目前已有100個(gè)公司加入該工作組。HomeRF(SWAP)的數(shù)據(jù)速率為1.6Mb/s。
三、移動(dòng)無線接入Internet 的協(xié)議
為了推進(jìn)用於開發(fā)工作在無線通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用和服務(wù)的技術(shù)，WAP論壇推出了工業(yè)界廣泛認(rèn)可的規(guī)范WAP(Wireless Application Protocol) 。WAP為移動(dòng)電話、尋呼和PDA這類無線設(shè)備(它通常僅有很小的顯示幕)提供應(yīng)用的框架和業(yè)務(wù)。它將推動(dòng)移動(dòng)組網(wǎng)技術(shù)和Internet技術(shù)的融合和發(fā)展。
圖 4 WAP的協(xié)議
WAP的協(xié)議體系如圖4所示。為WAP提供承載服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)可以是GSM、IS-136、CDMA(IS-95)、PHS、CDPD、PDC-P， 也可以是iDEN、FLEX等等。
WAP傳送層的協(xié)議為WDP(Wireless Datagram Protocol) ，它為高層提供始終如一的服務(wù)，并在一個(gè)可用的承載服務(wù)(Bearer Service)上進(jìn)行透明的通信。
WAP傳送層的安全協(xié)議WTLS(Wireless Transport Layer Security)用來保證數(shù)據(jù)完整性、保密性，并對(duì)終端和應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證和提供DOSC（Denial-of-Service)保護(hù)。
WAP的無線事務(wù)處理協(xié)議（WTP-Wireless Transaction Protocol）提供了一個(gè)輕型的面向事務(wù)的協(xié)議，以便在移動(dòng)終端上實(shí)現(xiàn)一個(gè)＂瘦＂的客戶軟件（"thin" client） 它提供三類事務(wù)服務(wù)（不可靠單向請(qǐng)求、可靠的單向請(qǐng)求、可靠的雙向請(qǐng)求應(yīng)答事務(wù)）以及可選的用戶到用戶的可靠性、PDU的級(jí)聯(lián)和異步事務(wù)處理。
無線會(huì)話協(xié)議（WSP-Wireless Session Protocol）提供兩種服務(wù)：一個(gè)是工作在WTP之上的面向連接的服務(wù)，另一個(gè)是工作在WDP上的無連接服務(wù)。WSP家族的協(xié)議對(duì)於具有相對(duì)長(zhǎng)時(shí)延的低帶寬承載網(wǎng)絡(luò)是最優(yōu)化的。WSP目前主要包括適合於瀏覽器應(yīng)用的協(xié)議（WSP/B）。它允許一個(gè)WAP代理將一個(gè)WSP/B的客戶連接到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器上。
無線應(yīng)用環(huán)境（WAE）基於WWW和移動(dòng)電話技術(shù)組合的通用應(yīng)用環(huán)境。該環(huán)境允許運(yùn)營(yíng)商和業(yè)務(wù)提供商建立能夠到達(dá)各種不同無線平臺(tái)的應(yīng)用和服務(wù)。WAE中包括了一個(gè)微型瀏覽器（Micro-browser）環(huán)境。
WAP應(yīng)用的基本方式是在WAP終端和標(biāo)準(zhǔn)的Internet服務(wù)器之間引入一個(gè)WAP代理（proxy）。它完成WAP協(xié)議棧（WSP、WTP、WTLS及WDP）到WWW協(xié)議棧（TCP/IP）的協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及內(nèi)容的編碼和譯碼。內(nèi)容編碼器是將WWW服務(wù)器上的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成壓縮的編碼格式，以減少通過無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。
通過WAP協(xié)議，我們能夠享用現(xiàn)在Internet網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)。
結(jié)束語(yǔ)
無線Internet的成功除了我們上面討論的接入技術(shù)外，還要取決於三個(gè)方面：①采用什么樣的終端。人們總希望從口袋中取出的設(shè)備能用於處理聲音呼叫、Web瀏覽、Video、尋呼等各種應(yīng)用。②采用人才以的操作系統(tǒng)：Windows CE、Palm還是Symbian？③采用什么樣的協(xié)議。目前推出的WAP 1.1的規(guī)范遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿ì人們的要求，也許它只相當(dāng)Netscape1的水平，然而現(xiàn)在大量應(yīng)用的是Netscape6。也許隨著WAP的發(fā)展，如發(fā)展到WAP 4.5的功能可能完全超出我們的想象。
因此無線Internet的成功不僅需要無線接入技術(shù)的成功，還需要無線Internet應(yīng)用領(lǐng)域取得成功。
----《移動(dòng)通信在線》
