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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，這時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)展的同時移動通信系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。在有些國家（如芬蘭）移動用戶數(shù)已超過固定用戶數(shù)。在我國移動通信用戶數(shù)已超過5000萬。將Internet技術(shù)和移動無線通信技術(shù)相結(jié)合已成為當(dāng)前國際上的研究熱點。據(jù)預(yù)測到2005年將會有8.5億部移動設(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)的終端如筆記本計算機等提供標(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等提供有限Internet服務(wù)，如E-mail，電子銀行，天氣預(yù)報，旅游交通信息等。
本文將首先討論基於蜂窩移動通信的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Internet的應(yīng)用協(xié)議（WAP）。
一、移動蜂窩接入技術(shù)─GPRS
移動蜂窩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對傳統(tǒng)的GSM系統(tǒng)進行兩方面的改進：一是在空中接口中將每一個用戶在一幀僅可使用一個時隙改為每一個用戶在一幀可使用多個時隙，以提高接入速率。GPRS的最高速率可達160kbps；二是在GSM網(wǎng)絡(luò)中提供一個分組交換的承載網(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)中增加了兩個節(jié)點: 服務(wù)GPRS支持節(jié)點（SGSN─serving GPRS support node）和網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（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。如果外部網(wǎng)絡(luò)是一個IP網(wǎng)，GGSN可以看成一個普通的IP路由器，它服務(wù)移動臺的所有IP地址。該節(jié)點可以包括防火墻（firewall）和分組過濾機制。另外，GGSN根據(jù)移動臺的位置，為其指定一個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)包括提供對移動臺的加密、認證、會話（session）管理、移動性管理和邏輯鏈路管理。它也提供到HLR等數(shù)據(jù)庫的連接。
在BSS的BSC中，包括一個分組控制單元（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)中的功能實體。這些節(jié)點通過增加附加的接口，實現(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之間提供一個邏輯鏈路。其主要功能包括：加密、流量控制、順序控制、傳輸錯誤的檢測和恢復(fù)、發(fā)現(xiàn)不可恢復(fù)的錯誤等。
在PDU中的無線鏈路控制/媒介接入控制（RLC/MAC）協(xié)議為LLC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、差錯檢測和重傳等。MAC層為共享同一傳輸媒介的多個移動臺提供不同的邏輯信道，它允許一個MS并行使用多個物理信道（時隙），也允許多個MS復(fù)接在一個物理信道上。
物理層為RLC/MAC層提供多個物理信道，主要功能包括：前向糾錯、交織、無線鏈路信號質(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，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10~20km。在此基礎(chǔ)上為了達到與有線網(wǎng)絡(luò)相匹配的傳輸速率，IEEE對802.11的標(biāo)準(zhǔn)進行了高速擴展。高速擴展有兩個版本：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（AP）和無線接入服務(wù)器（WAS）來支持移動終端（MT）的移動和漫游。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)）可支持多個小區(qū)。無線接入點的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實現(xiàn)無線空中接口協(xié)議到LAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)的移動用戶管理。在無線接入服務(wù)器中運行移動IP server軟體，在移動終端上運行移動IP Client 軟件便可支持移動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IP實驗系統(tǒng)。
為了提供一個低復(fù)雜性、低功耗的無線連接的標(biāo)準(zhǔn)，來支持在個人工作空間(POS-Personal Operating Space) (*10 m) 或進入該空間的設(shè)備之間的互操作(Interoperability)， IEEE正在制定無線個人區(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算機、蜂窩電話、PDA、手持式PC、麥克風(fēng)、揚聲器、頭戴設(shè)備、條碼閱讀器、傳感器、顯示器、尋呼機等等。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多個公司加入Bluetooth 特別興趣組(SIG)。預(yù)計到2003年具有Bluetooth的設(shè)備將很容易超過2億臺，到2005年會超過6.7億臺。
Bluetooth的成功將會使我們面對的所有設(shè)備之間的連接都變?yōu)闊o線。Bluetooth采用跳頻碼分多址/時分雙工(FH-CDMA/TDD)的方式，其符號速率為1Ms/s，時隙寬度為625μs，每個傳輸突發(fā)跳頻一次。為了提高每個用戶可邊連續(xù)使用1個、3個或5個時隙。多個節(jié)點組成一個piconet，在相同的區(qū)域可以有多個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個公司加入該工作組。HomeRF(SWAP)的數(shù)據(jù)速率為1.6Mb/s。
三、移動無線接入Internet 的協(xié)議
為了推進用於開發(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)界廣泛認可的規(guī)范WAP(Wireless Application Protocol) 。WAP為移動電話、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)。它將推動移動組網(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)，并在一個可用的承載服務(wù)(Bearer Service)上進行透明的通信。
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，并對終端和應(yīng)用服務(wù)器進行認證和提供DOSC（Denial-of-Service)保護。
WAP的無線事務(wù)處理協(xié)議（WTP-Wireless Transaction Protocol）提供了一個輕型的面向事務(wù)的協(xié)議，以便在移動終端上實現(xiàn)一個＂瘦＂的客戶軟件（"thin" client） 它提供三類事務(wù)服務(wù)（不可靠單向請求、可靠的單向請求、可靠的雙向請求應(yīng)答事務(wù)）以及可選的用戶到用戶的可靠性、PDU的級聯(lián)和異步事務(wù)處理。
無線會話協(xié)議（WSP-Wireless Session Protocol）提供兩種服務(wù)：一個是工作在WTP之上的面向連接的服務(wù)，另一個是工作在WDP上的無連接服務(wù)。WSP家族的協(xié)議對於具有相對長時延的低帶寬承載網(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WAP代理將一個WSP/B的客戶連接到一個標(biāo)準(zhǔn)的HTTP服務(wù)器上。
無線應(yīng)用環(huán)境（WAE）基於WWW和移動電話技術(shù)組合的通用應(yīng)用環(huán)境。該環(huán)境允許運營商和業(yè)務(wù)提供商建立能夠到達各種不同無線平臺的應(yīng)用和服務(wù)。WAE中包括了一個微型瀏覽器（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
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)范遠遠不能滿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。
----《移動通信在線》
