網(wǎng)絡(luò)計算無線與移動計算.ppt

第6章 無線與移動計算,6.1 無線與移動計算的問題 6.2 移動計算網(wǎng)絡(luò) 6.3 無線應(yīng)用協(xié)議(WAP) 6.4 移動計算中的移動數(shù)據(jù)庫 6.5 移動中間件 6.6 移動通信程序設(shè)計 6.7 移動計算研究的現(xiàn)狀和發(fā)展,6.1 無線與移動計算的問題,移動計算包括三個要素，即通信、計算和移動，這三個方面既相互獨立又相互聯(lián)系。移動計算概念提出之前，人們對它們已經(jīng)研究了很長時間，移動計算則是第一次把它們結(jié)合起來進(jìn)行研究的。在移動計算中，可以用一個三維空間來表示三個要素之間的關(guān)系。它們可以相互轉(zhuǎn)化，例如，通信系統(tǒng)的容量可以通過計算處理(信源壓縮、信道編碼、緩存、預(yù)取)得到提高。,移動性可以給計算和通信帶來新的應(yīng)用，但同時也帶來了許多問題。在移動計算中，最大的問題就是如何面對無線移動環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)。在無線移動環(huán)境中，信號要受到各種各樣的干擾和衰弱的影響，多徑和移動給信號帶來的時域和頻域彌散、有限頻帶資源的利用、較大的傳輸時延等等問題，使得所有的應(yīng)用都必須建立在一個不可靠或者說是一個有可能發(fā)生中斷的物理連接上。 在這樣的環(huán)境下，如果仍采用已有的建立在有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的計算體系和技術(shù)，顯然是不明智的或是有缺陷的。那么，應(yīng)怎樣實現(xiàn)移動計算？移動計算正在做哪些研究呢？,移動性帶來的問題，是移動計算中的最大問題。移動計算概念的提出對傳統(tǒng)的計算環(huán)境和無線移動網(wǎng)絡(luò)都有很大影響，它引出了很多在移動通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò)中從未遇到的問題。 第一，信道可靠性問題和系統(tǒng)配置問題。在有線連接的計算機網(wǎng)絡(luò)中，計算機都采用頻譜較寬的銅纜或光纜連接，連接可靠，誤比特性及時延特性好?？煽康男诺谰涂梢院芎玫刂С指鞣N業(yè)務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)建立在一個采用無線方式連接起來的網(wǎng)絡(luò)上時，情況就大不一樣了。,首先，惡劣的通信環(huán)境造成很高的錯誤傳輸概率，為此采用的糾錯和重傳技術(shù)又會加劇時延特性的惡化。其次，有限的無線帶寬，限制了數(shù)據(jù)的傳輸速率。各種應(yīng)用必須建立在一個不可靠的、隨時有可能斷開的物理連接上。在有線計算環(huán)境中，用戶終端很少移動，系統(tǒng)配置基本上采用靜態(tài)方式；而在移動計算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，移動終端位置的移動要求系統(tǒng)能夠?qū)崟r進(jìn)行配置和更新。,第二，對寬帶業(yè)務(wù)的支持問題。為了真正實現(xiàn)在移動中進(jìn)行各種計算，必須要對寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行支持。目前的無線移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)基本只能支持話音和低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為了解決這個問題，除了增加無線信道的帶寬外，還必須研究如何在較低數(shù)據(jù)速率下適應(yīng)移動特性，以及如何提供預(yù)連接服務(wù)、智能業(yè)務(wù)服務(wù)和資源的預(yù)分配技術(shù)等。 第三，在移動計算中，還存在一個移動管理的問題?，F(xiàn)有的移動管理主要針對話音業(yè)務(wù)，如何拓展現(xiàn)有的移動管理技術(shù)到寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，更好地支持預(yù)連接智能業(yè)務(wù)和預(yù)分配資源是一個正在研究的課題。,第四，如何把一些在固定計算網(wǎng)絡(luò)中的成熟技術(shù)移植到移動計算網(wǎng)絡(luò)中的問題。移動計算網(wǎng)絡(luò)是建立在無線通信環(huán)境下的多用戶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通信的突發(fā)特性，使得分組交換技術(shù)在其中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，緩存(Caching)和預(yù)取(Prefetching)技術(shù)在計算機系統(tǒng)中已經(jīng)廣為應(yīng)用?，F(xiàn)已證明，它們可以大大提高系統(tǒng)的性能，減少系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量。那么如何適應(yīng)無線移動的特點，使它們更好地提高移動計算的效率，也是目前正在研究的問題。,6.2 移動計算網(wǎng)絡(luò),為了支持計算的移動性，需要人們在計算的各個層次上增加對移動性的支持。移動計算涵蓋的研究內(nèi)容非常廣泛，我們在這里主要介紹一下與移動計算網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的研究內(nèi)容。在移動計算網(wǎng)絡(luò)中，主要研究如何支持節(jié)點的移動性和移動性管理問題。,在這個移動計算網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，主機或其他終端可以在移動中對有線網(wǎng)絡(luò)中的各種資源進(jìn)行訪問，也可以與其他移動的終端進(jìn)行通信，如同在固定的有線環(huán)境中一樣。 無線移動環(huán)境帶來的特殊性是對移動計算的最大挑戰(zhàn)。要支持計算的移動性，需要在系統(tǒng)的各個層面增加對移動性的支持。其中，一個可靠、支持高數(shù)據(jù)速率的物理和數(shù)據(jù)鏈路對計算的移動性至關(guān)重要。有關(guān)移動計算網(wǎng)絡(luò)的研究主要是圍繞著它進(jìn)行的。 根據(jù)支持節(jié)點的移動范圍的大小，基本上可以分為兩種解決方案：廣域解決方案和局域解決方案。,6.2.1 無線蜂窩數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò) 廣域方案主要是依靠現(xiàn)有的無線蜂窩數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)作為移動計算的物理網(wǎng)。,1 無線蜂窩數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò) 傳統(tǒng)的以話音業(yè)務(wù)為主的無線數(shù)字蜂窩系統(tǒng)只能支持低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，滿足不了日益增長的寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求。為了在現(xiàn)有蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(計算能力)的支持，需要做兩方面的工作：一是在物理層上提供更可靠的高比特速率傳輸，二是在高層上支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的交換。GPRS(General Packet Radio Service)和CDPD(Cellular DigitalPacket Data)就是在這樣的背景下提出的。,由于以前的蜂窩系統(tǒng)主要針對語音業(yè)務(wù)設(shè)計，采用面向連接的電路交換方式，這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要支持具有突發(fā)特性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，支持分組交換，必須要做一些修改。因此，在支持GPRS這種新服務(wù)的原有GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了兩個新的元素：SGSN(Serving GPRS Support Node)和GGSN(Gateway GPRS Support Node)。,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)就是在這兩個GSN的協(xié)助下實現(xiàn)的。SGSN負(fù)責(zé)移動終端的移動和認(rèn)證管理；GGSN是與外部網(wǎng)絡(luò)的邏輯接口，具有路由的功能。所有與路由數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)的信息存儲在歸屬位移寄存器(HLR，Home Location Register)中。對用戶A到用戶B的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，源SGSN-S把它從BTS(基站收發(fā)信基)發(fā)送到BSC(基站控制器)，BSC接收后對它進(jìn)行封裝，然后路由到GGSN，在檢查分組的目的地址后通過現(xiàn)有的分組交換網(wǎng)絡(luò)送到目的GGSN，再送到目的SGSN-D，在SGSN中進(jìn)行解封裝，,再利用GSM系統(tǒng)的基站傳送到目的移動終端。GPRS系統(tǒng)可以提供移動性的管理和服務(wù)質(zhì)量(QoS)的支持，它采用了隧道協(xié)議(GTP)和分組數(shù)據(jù)協(xié)議，目前可支持9150 kb/s的數(shù)據(jù)速率。,另一種基于蜂窩系統(tǒng)的支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)是CDPD，它是一個采用無連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(CLNP)和帶沖突檢測的數(shù)字檢測接入?yún)f(xié)議的接入網(wǎng)絡(luò)。它有一套與AMPS、IS95、IS136無關(guān)的獨立的移動管理數(shù)據(jù)庫。在支持CDPD的蜂窩移動終端上，在進(jìn)行話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸時，采用不同的移動管理過程。,2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò) 新一代的寬帶衛(wèi)星進(jìn)入太空，消除了成本和距離之間的硬性關(guān)系，建立了真正的普遍服務(wù)。寬帶衛(wèi)星具有如下優(yōu)點： (1) 覆蓋范圍廣。衛(wèi)星通信波的覆蓋面為一個錐形體與地球表面的交集面，一個地球同步衛(wèi)星的通信波大致可以覆蓋地球表面的1/3，大的國家用一顆通信衛(wèi)星就能成功地進(jìn)行通信，這樣的通信面積，如果在地面網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)需要非常龐大的工程和很高的造價。這是衛(wèi)星通信與一般的地面通信的最大區(qū)別，地面通信難以到達(dá)的地方(如沙漠、海洋、高山等)，通過衛(wèi)星都能進(jìn)行有效的通信。,(2) 可以進(jìn)行多點廣播。衛(wèi)星上發(fā)射的波在錐形體范圍內(nèi)所有的地面接收站都能夠接收到通信信號，對于一些重復(fù)性的信號(如數(shù)據(jù)、聲音、圖像等)就可以通過衛(wèi)星信號廣播給所有的地面衛(wèi)星小站，這樣通過廣播的方式大大增大了衛(wèi)星信道的使用率，避免了相同數(shù)據(jù)的重復(fù)發(fā)送造成的信道擁擠。衛(wèi)星信號的廣播特性也是大多數(shù)地面通信系統(tǒng)不具有的。,(3) 通訊費用固定。衛(wèi)星信號傳輸費用與兩地球站之間的距離無關(guān)。因為只要它們用同一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器服務(wù)，該轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)送的信號可被不同距離的所有地球站接收，其傳輸費用總是固定不變的。廣播式通信比采用大量實體的通信線路和交換機要經(jīng)濟(jì)得多。 (4) 通信速度快。衛(wèi)星工作于寬頻帶，故一顆衛(wèi)星就能提供至少120 000路電話或多于200路電視的傳輸能力，裝有10個轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星，其總通信能力可達(dá)500 000 000 bit/s。,高速衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意簡圖如圖6.1所示。衛(wèi)星通信利用衛(wèi)星上的微波天線來接收地球發(fā)送站發(fā)出的無線電信號，然后，又將該信號轉(zhuǎn)發(fā)回地球接收端，下行鏈路信號可以被輻射范圍內(nèi)的任何地球站接收。同時，用戶PC可以通過本地ISP有線連接到傳輸平臺，保證了在無線不能覆蓋的區(qū)域仍能共享信息。通常經(jīng)過衛(wèi)星通信傳送的信號可以是聲音、數(shù)據(jù)或圖像。,圖6.1 高速衛(wèi)星通信系統(tǒng)示意簡圖,衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有很高的安全性。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，通常采用如下的各種網(wǎng)絡(luò)安全方案。 VLAN劃分：為了保證衛(wèi)星主站網(wǎng)絡(luò)主機不會受到未經(jīng)授權(quán)的訪問，根據(jù)系統(tǒng)安全控制原則將不同的主機安全級別劃分到不同的VLAN，從而將其從物理上隔離開來，保證主機不會受到任何侵犯。 訪問控制列表：通過建立訪問控制列表，對不同的主機提供基于應(yīng)用層上的安全訪問控制策略(例如根據(jù)IP地址、協(xié)議類型、TCP端口號、TCP請求建立連接主機等)，保證不同的主機只能獲得特定的訪問應(yīng)用。,AAA安全認(rèn)證：AAA為身份認(rèn)證、授權(quán)、記賬的簡稱，身份認(rèn)證提供對用戶身份鑒別，授權(quán)為通過身份認(rèn)證的用戶提供特定的訪問權(quán)限，記賬功能對用戶的網(wǎng)絡(luò)訪問行為作出記錄。 動態(tài)訪問列表：動態(tài)訪問列表可以用來防御偽裝IP地址的攻擊，在授權(quán)給用戶獲得網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限的訪問列表有效之前，用戶必須先通過Telnet獲得身份認(rèn)證，然后建立授權(quán)用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的訪問控制列表，在用戶會話終止以后，動態(tài)訪問列表自動失效。,TCP攔截技術(shù)：TCP攔截技術(shù)可以防止主機受到洪水般TCP連接請求的攻擊，它能根據(jù)指定的連接溢出時間、最大TCP連接數(shù)等指標(biāo)，自動復(fù)位未連接成功的TCP連接請求。 基于狀態(tài)過濾：能根據(jù)TCP報頭的序列號進(jìn)行報文過濾，即只接收順序到達(dá)的數(shù)據(jù)包，未經(jīng)順序到達(dá)的數(shù)據(jù)包將丟棄，從而保證用戶連接中不會出現(xiàn)其他非用戶數(shù)據(jù)包。,6.2.2 無線局域網(wǎng) 一個在地域范圍上受限制但速率更高的移動解決方案是無線局域網(wǎng)。對于計算機用戶來說，無線技術(shù)并不是一個新名詞，人們在20多年前就建立起了第一個無線連接。無線局域網(wǎng)是一種能支持較高數(shù)據(jù)速率(211 Mb/s)、采用微蜂窩的、微微蜂窩結(jié)構(gòu)的、自主管理的計算機局部網(wǎng)絡(luò)。它可采用無線電或紅外線作為傳輸媒質(zhì)，采用擴(kuò)展頻譜技術(shù)，移動的終端可通過無線接入點來實現(xiàn)對Internet的訪問。在無線局域網(wǎng)這個領(lǐng)域中有這樣兩個主要標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.11和HIPERLAN。,無線技術(shù)的部署進(jìn)展非常緩慢，主要有下面三點原因。首先，無線數(shù)據(jù)的原始傳輸速率太低，無法滿足一個共享式局域網(wǎng)上的主流用戶的需要。盡管吞吐量的確在逐步增加，但是網(wǎng)絡(luò)速度仍然大幅度地落后于有線局域網(wǎng)的速度。其次，專用的、非標(biāo)準(zhǔn)的解決方案統(tǒng)治了市場，設(shè)備之間的互操作性很低，給那些擁有多個廠商提供產(chǎn)品的用戶帶來了很多困難。第三，與有線解決方案相比，這些低速的專用解決方案的價格非常昂貴。,1IEEE 802.11b IEEE 802.11b只規(guī)定了開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSI/RM)的物理層和MAC層，它的主要特點如下： 支持較高的數(shù)據(jù)速率，111 Mb/s； 能夠支持有中心和無中心兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 能夠支持多優(yōu)先級；能支持時間受限業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；具有節(jié)能管理和安全認(rèn)證；可采用無線電或紅外線傳輸介質(zhì)；在世界范圍的ISM頻段使用，可采用直擴(kuò)或跳頻兩種擴(kuò)頻技術(shù)。 無線的接入?yún)f(xié)議采用載波檢聽/碰撞避免(CSMA/CA)協(xié)議。為了避免碰撞或其他原因造成的傳輸失敗，采用ACK應(yīng)答機制。為了支持多優(yōu)先級引入多個不同的(IFS、SIFS、PIFS、DIFS)幀間隔。為了支持實時業(yè)務(wù)又引入超幀結(jié)構(gòu)。,電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)在1999年批準(zhǔn)了802.11b標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供最高每秒11B位(Mb/s)的數(shù)據(jù)傳輸速率-近似于很多以太網(wǎng)工作小組所使用的10 Mb/s連接。無線局域網(wǎng)首次開始適用于大部分工作環(huán)境和辦公室應(yīng)用。很多廠商隨后立即開始支持802.11b標(biāo)準(zhǔn)，于是迅速地降低了成本，帶來了更多的需求和更加廣泛的廠商支持。另外，802.11b標(biāo)準(zhǔn)確保了用戶可以獲得設(shè)備互操作能力。無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟(WECA)是一個非盈利性的國際組織，它的宗旨是檢驗基于802.11b標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)產(chǎn)品的互操作能力，并在所有市場中推廣該標(biāo)準(zhǔn)。,隨著802.11b標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的迅速普及，用戶開始可以選擇多種可互操作的、低成本的、高性能的無線設(shè)備。更重要的是，各種類型的企業(yè)現(xiàn)在都可以通過將無線技術(shù)加入自己的企業(yè)局域網(wǎng)而獲得巨大的利益。多年以來，膝上型電腦和筆記本電腦一直承諾可以隨時隨地進(jìn)行計算。但是，隨著對局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的訪問日益成為開展業(yè)務(wù)的不可或缺的組成部分，人們需要通過無線連接來真正實現(xiàn)隨時隨地進(jìn)行計算的承諾。無線設(shè)備讓用戶幾乎從任何地方都可以接入網(wǎng)絡(luò)：,辦公桌、會議室、咖啡廳，或者企業(yè)園區(qū)和校園中的另外一個建筑物。這種能力為用戶提供了最大限度的靈活性、生產(chǎn)率和效率，同時可以極大地促進(jìn)同事、商業(yè)伙伴和客戶之間的合作。此外，無線技術(shù)還可以為難以鋪設(shè)電纜或者布線成本過高的場所提供局域網(wǎng)訪問。 像其他任何技術(shù)一樣，無線技術(shù)在不斷地發(fā)展，以提供更高的速度、帶寬、安全性等。無線技術(shù)最近在技術(shù)上發(fā)展到了一個重要的轉(zhuǎn)折點。,2IEEE 802.11a 工作在不需許可的2.4 GHz頻段的802.11b標(biāo)準(zhǔn)是全球應(yīng)用最廣泛的無線標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供最高11 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。對一部分企業(yè)來說，這樣的速度足以滿足他們目前的需求。但是其他企業(yè)仍然希望通過新一代的設(shè)備獲得更高的吞吐量、訪問速度和功能，以滿足他們迅速增長的無線用戶的需要。目前，IEEE任務(wù)小組正在集中精力制定兩項更高性能的標(biāo)準(zhǔn)：802.11a和802.11g。在移植到更高性能的無線技術(shù)的過程中，用戶必須了解每種無線標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點和缺點，并在此基礎(chǔ)上判斷哪種技術(shù)或者哪些技術(shù)最符合他們自身的無線網(wǎng)絡(luò)需求。,IEEE于1999年批準(zhǔn)了802.11a標(biāo)準(zhǔn)，但是直到2001年12月市場上才出現(xiàn)第一款兼容802.11a的產(chǎn)品。802.11a標(biāo)準(zhǔn)最高可以提供54 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率和8個不重疊的頻率通道，從而可以增加網(wǎng)絡(luò)容量，提高可擴(kuò)展性，并能夠在不干擾相鄰單元的情況下創(chuàng)建微型單元式結(jié)構(gòu)。802.11a工作在5 GHz頻段，因而不會受到來自于工作在2.4 GHz頻段的設(shè)備的干擾，例如微波爐、無繩電話和藍(lán)牙(一種短距離、低速、點對點、個人局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn))設(shè)備。,但是，802.11a標(biāo)準(zhǔn)并不能與現(xiàn)有的支持802.11b的設(shè)備兼容。已經(jīng)采用了802.11b設(shè)備，并希望獲得802.11a技術(shù)所提供的更高通道數(shù)和網(wǎng)絡(luò)速度的企業(yè)，必須安裝一整套全新的802.11a基礎(chǔ)設(shè)施，以及802.11a接入點和客戶端適配器。需要指出的是，2.4 GHz和5 GHz設(shè)備可以在互不干擾的情況下在同一個物理環(huán)境下工作。,要在全球范圍內(nèi)普及802.11a，一個重要的障礙是該標(biāo)準(zhǔn)尚未被全球各國的相關(guān)法規(guī)制定部門批準(zhǔn)使用。到目前為止，802.11a還未在歐洲獲得批準(zhǔn)；但是，IEEE和歐洲通信標(biāo)準(zhǔn)委員會(ETSI)目前正在設(shè)法通過IEEE 802.11h任務(wù)小組達(dá)成一項協(xié)議，解決802.11a的電源問題和通道設(shè)置問題。,推廣802.11a的另外一個障礙是缺乏對互操作性的認(rèn)證。目前，各個廠商的產(chǎn)品之間的互操作性還沒有保障。無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟WECA將為802.11a產(chǎn)品提供互操作性測試，并致力于進(jìn)一步推廣該技術(shù)。但是，只有在兩家芯片廠商開始制造相應(yīng)的芯片，并至少有三家廠商在這些芯片的基礎(chǔ)上制造產(chǎn)品以后，WECA才會開始進(jìn)行這樣的測試。WECA期望認(rèn)證工作將從2002年下半年開始。,3IEEE 802.11g 802.11g標(biāo)準(zhǔn)是從2001年11月就開始草擬的，802.11g可以提供與802.11a相同的54 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，但是它還可以提供一種重要的優(yōu)勢，就是對802.11b設(shè)備向后兼容。這意味著802.11b客戶端卡可以與802.11g接入點配合使用，而802.11g客戶端卡也可以與802.11b接入點配合使用。因為802.11g和802.11b都工作在不需許可的2.4 GHz頻段，所以對于那些已經(jīng)采用了802.11b無線基礎(chǔ)設(shè)施的企業(yè)來說，移植到802.11g將是一種合理的選擇。,需要指出的是，802.11b產(chǎn)品無法“軟件升級”到802.11g，這是因為802.11g無線收發(fā)裝置采用了一種與802.11b不同的芯片組，以提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。但是，就像以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的關(guān)系一樣，802.11g產(chǎn)品可以在同一個網(wǎng)絡(luò)中與802.11b產(chǎn)品結(jié)合使用。由于802.11g與802.11b工作在同一個無需申請的頻段，所以它需要共享三個相同的頻段，這將會限制無線容量和可擴(kuò)展性。,802.11a和802.11g都可以大幅度地改進(jìn)現(xiàn)有的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，因為它們所帶來的更高的數(shù)據(jù)傳輸速率可以為無線局域網(wǎng)上的設(shè)備提供更高的性能和可用性。但是一個不足之處是，由于802.11a和802.11g標(biāo)準(zhǔn)使用的頻段不同，所以不能相互兼容，而且802.11a不能與現(xiàn)有的802.11b設(shè)備兼容。,4HIPERLAN 關(guān)于無線局域網(wǎng)的另一標(biāo)準(zhǔn)是歐洲的HIPERLAN，它由ETSI(European Telecom Standards Institute)的RES10工作組提出。HIPERLAN的特點如下：它是高性能的無線局域網(wǎng)；工作頻段在5.125.30 GHz和17.117.3 GHz，采用窄帶GMSK調(diào)制，支持的物理層傳輸速率為23.5 Mb/s/23.5 MHz帶寬。HIPERLAN采用CSMA/C接入?yún)f(xié)議A，主要支持點到點傳輸，同時還具有節(jié)能管理等功能。,6.2.3 移動互聯(lián)網(wǎng)的接入 移動終端接入Internet大致有以下幾種方式：無線局域網(wǎng)接入方式、數(shù)字蜂窩電話接入方式、點對點的專用微波鏈路接入方式、無線本地回路方式、同步衛(wèi)星鏈路方式等。但目前發(fā)展最快、用戶數(shù)量最多的主要是前兩種方式。,無線局域網(wǎng)起初是設(shè)計來用在室內(nèi)代替線纜的，就如同無繩電話一樣，不需要操作頻率占用許可。但后來人們發(fā)現(xiàn)若將無線局域網(wǎng)適配器與架設(shè)在較高位置的高增益天線相連，這種高速的無線連接可延續(xù)40 km左右，而需要的無線適配器、高增益天線以及兩者間需要的線纜加起來的造價僅需幾千塊錢人民幣，這種構(gòu)網(wǎng)方便且造價低的特性使得無線局域網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。又因為其數(shù)據(jù)率高的特點，比較容易接入Internet，所以它成為無線接入Internet極具前途的一種方式。,有三種通過插入無線局域網(wǎng)卡接入Internet的情況。第一種是移動計算設(shè)備如筆記本、PDA等通過無線接入點接入的情況；第二種是在臺式機插槽中插入無線局域網(wǎng)卡通過接入點接入Internet的情況，這樣可免去常規(guī)網(wǎng)線的連接；第三種是有線局域網(wǎng)通過無線鏈路接入互聯(lián)網(wǎng)的情況，這種情況適合于不存在有限接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和不方便連接的情況。移動計算設(shè)備和臺式機及所有的路由器都配備了一套相應(yīng)的無線局域網(wǎng)中斷和接入點設(shè)備，包括無線局域網(wǎng)卡、天線和電纜。,路由器負(fù)責(zé)進(jìn)行有線與無線通信的各層協(xié)議以及地址的轉(zhuǎn)換并實現(xiàn)尋址功能，上層都是基于TCP/IP協(xié)議的。由于移動終端的移動性，要通過這種方式穩(wěn)定地接入Internet，就必須存在多個接入點覆蓋廣泛地區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)中需要引入移動管理以及類似越區(qū)切換的功能。,不同于無線局域網(wǎng)的傳輸環(huán)境，數(shù)字蜂窩電話接入的特點是低速率、終端處理能力弱、存儲空間小等，但該接入方式具備已有的無線鏈路以及移動性管理、越區(qū)切換等通信機制，即通過這種方式接入Internet已經(jīng)有下層網(wǎng)絡(luò)支持，關(guān)鍵問題是如何在有限的資源上進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字蜂窩電話接入Internet一般支持移動WWW應(yīng)用。移動WWW應(yīng)用要求移動終端機接入一遠(yuǎn)程的WWW服務(wù)器。,考慮到數(shù)字蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)及移動終端設(shè)備有限資源的限制，必須引入新的方法和概念來提供移動環(huán)境到WWW服務(wù)器的有效接入。另一種解決接入Internet問題的途徑是對現(xiàn)有的窄帶數(shù)字蜂窩網(wǎng)進(jìn)行改造和升級，目前我國已經(jīng)在一些地方采用GPRS、EGDE等技術(shù)對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，并積極推進(jìn)數(shù)字移動通信向第三代以及更高寬帶移動通信發(fā)展邁進(jìn)。,6.2.4 基于Internet的移動計算網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成 移動計算網(wǎng)絡(luò)支持主機在網(wǎng)中自由移動，并且這種移動對用戶應(yīng)該是透明的。圖6.2給出了基于Internet的移動計算機網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成。,圖6.2 基于Internet的移動網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,如圖所示，除了主機，無線接入站及漫游管理路由器外，其他功能均為現(xiàn)有的Internet上的設(shè)備，也可以說移動計算機網(wǎng)絡(luò)是在Internet上又追加了“主機可移動性”功能。主機MH在同一IP子網(wǎng)間的移動稱為散步，在不同子網(wǎng)間的移動稱為漫游，移動計算網(wǎng)絡(luò)必須支持散步和漫游。,移動計算網(wǎng)絡(luò)對散步的處理是由AP負(fù)責(zé)完成的，主要涉及鏈路層的功能，IEEE 802.11 MAC協(xié)議處理這一問題。實現(xiàn)移動計算網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)對漫游的處理，這一工作由網(wǎng)絡(luò)層(如Internet的IP層)來實現(xiàn)。實現(xiàn)漫游的方法很多，例如，Internet學(xué)會IETE(Internet Engineering Task Force)的“Mobile IP”工作組研究制訂的在Internet上支持主機漫游的Mobile IP協(xié)議，SONY公司的Terqoka等人提出的基于TCP/IP協(xié)議的VIP(虛擬IP)協(xié)議。其中Mobile IP協(xié)議由于是基于Internet的，并且由于其協(xié)議草案的合理性，1996年公布為建議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)包括下面的RFC文件：,RFC 2002：定義了Mobile IP協(xié)議； RFC 2003：2004和1701：定義了Mobile IP中用到的三種隧道技術(shù)； RFC 2005：敘述了Mobile IP的應(yīng)用； RFC 2006：定義了Mobile IP的管理信息庫MIB。,6.2.5 Mobile IP的工作原理 Mobile IP是一種在全球Internet上提供移動功能的方案，使節(jié)點在切換鏈路時仍可保持正在進(jìn)行的通信。它提供了一種IP路由機制，使節(jié)點以一個永久的IP地址鏈接到任何鏈路上。與特定主機路由技術(shù)和數(shù)據(jù)鏈路方案不同，Mobile IP還要解決安全性和可靠性問題，并與傳輸媒介無關(guān)。Mobile IP的可擴(kuò)展性使其可以在整個Internet上應(yīng)用。,圖6.3顯示了Mobile IP的工作原理。三個子網(wǎng)分別是不同的IP子網(wǎng)，MH1是歸屬于子網(wǎng)1的移動主機，HA_A與FA_A，HA_B與FA_B分別是子網(wǎng)A和子網(wǎng)B的家代理與外地代理。當(dāng)MH_X由子網(wǎng)A漫游到子網(wǎng)B時，稱子網(wǎng)A是MH_X的家網(wǎng)，稱子網(wǎng)B是MH_X的訪問網(wǎng)或外地網(wǎng)。對MH1的漫游管理將由FA2與HA1協(xié)議完成。圖中示意了A網(wǎng)中的移動主機MH_X移向B網(wǎng)的過程，AP向其網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)出廣播消息，當(dāng)漫游的MH移動到一小區(qū)時，就可以通過收聽這些信息判斷出它在家網(wǎng)還是外地網(wǎng)。,當(dāng)MH檢測出它已經(jīng)漫游至外地網(wǎng)時，它將通過外地網(wǎng)的AP從FA處獲得一個轉(zhuǎn)交地址。MH把這個轉(zhuǎn)交地址通過Internet通知它的HA。此后，其他子網(wǎng)發(fā)給該MH的IP數(shù)據(jù)報仍將發(fā)給其家網(wǎng)，在家網(wǎng)由HA通過代理ARP吸引發(fā)向MH的報文，把發(fā)至MH的IP數(shù)據(jù)報進(jìn)行重新裝配，裝配時只把IP數(shù)據(jù)報的宿IP地址域作為MH的轉(zhuǎn)交地址(隧道技術(shù))，然后再發(fā)送出去。如果轉(zhuǎn)交地址是FA轉(zhuǎn)交地址，則隧道的接收端是FA。FA把重新裝配的IP數(shù)據(jù)報恢復(fù)成原來的格式再轉(zhuǎn)交給MH。,如果轉(zhuǎn)交地址是配置轉(zhuǎn)交地址，則隧道的接收端是該MH，由它自己完成拆包工作。當(dāng)MH在外地網(wǎng)發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時，使用正常的IP協(xié)議發(fā)送，無需HA與FA的接入。圖中子網(wǎng)C中的固定主機SH發(fā)向MH的報文首先到達(dá)子網(wǎng)A，然后再通過隧道發(fā)向子網(wǎng)B。這樣使得一個移動用戶在從A網(wǎng)移動到B網(wǎng)的過程中，不需要重新配置、重啟主機，更值得注意的是，用戶也不需要重啟應(yīng)用。例如，用戶在從A網(wǎng)移動到B網(wǎng)的過程中進(jìn)行FTP文件下載，該程序不會因為切換到不同的子網(wǎng)而中斷連接，從而實現(xiàn)了操作透明性。,圖6.3 Mobile IP工作原理,同正常的IP路由機制比較，移動IP路由機制帶來了許多額外開銷(Overhead)，如隧道開銷、三角路由開銷和分片開銷等，以及切換延遲問題，它們在一起將大大降低吞吐性能。 所謂隧道開銷是指，在Mobile IP運作過程中，引入了家代理打包和外地代理解包的額外開銷；三角路由開銷是指，IP報文不是直接發(fā)向移動主機，而是先發(fā)給家代理然后再轉(zhuǎn)交給外地代理，于是也引入了開銷；分片開銷是指，任何一條路徑可能包含多條鏈路，而每一條鏈路并不一定都采用相同的最大幀長，這就不得不分為兩個或更多的報文，從而引起分片開銷。,除了以上的開銷，還存在切換時延問題。在Mobile IP機制下，當(dāng)移動節(jié)點連續(xù)三次未收到注冊代理的代理公告時，才同新的代理發(fā)起網(wǎng)絡(luò)層切換。由此可見，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)切換時，必然在大約等于三次代理公告的時間段內(nèi)沒有連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)連接，即使移動主機可以收到新代理的公告也是一樣。在RFC 2002中，代理公告的最小時間是1 s，于是，每次切換將至少導(dǎo)致2.5 s的連續(xù)丟失，這就是切換時延問題。簡單地提高代理公告的頻率就可以減少切換時延，,但這種方法使得更多的網(wǎng)絡(luò)資源用于代理公告，減少了帶寬利用率，這種方式適合于帶寬富裕的情況。另一種減少切換時延的方式是TCP，該方式采用快啟動方式，移動節(jié)點上的TCP應(yīng)在新鏈路上注冊后立即進(jìn)入快速重發(fā)，而不是等待超時。這種方法關(guān)系到Mobile IP軟件和TCP軟件的匹配，不得不在移動節(jié)點和端節(jié)點修改TCP和Mobile IP協(xié)議棧。,6.3 無線應(yīng)用協(xié)議(WAP),WAP(Wireless Applictation Protocol)是WAP論壇經(jīng)過不斷努力得到的成果，它提供了一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)規(guī)范，以便開發(fā)出適用于各種無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)。WAP規(guī)定了適用于多種無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用程序框架，這些設(shè)備包括移動電話、尋呼機、個人數(shù)字助理(PDA)等。這個規(guī)范不但擴(kuò)充了移動組網(wǎng)技術(shù)和Internet技術(shù)，而且還將推動它們的發(fā)展。WAP論壇的目標(biāo)是：,(1) 向數(shù)字蜂窩電話和其他無線終端提供Internet內(nèi)容和先進(jìn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 (2) 制訂出可以在各種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上工作的無線協(xié)議規(guī)范。 (3) 能夠在很寬的范圍內(nèi)(包括多種承載網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備類型)生成內(nèi)容和應(yīng)用程序。 (4) 在需要的地方，融合并擴(kuò)充各種應(yīng)用中已有的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。,6.3.1 WAP模型 WAP編程模型與WWW編程模型類似，這樣做可以給應(yīng)用程序的開發(fā)人員帶來許多好處，這些好處包括：編程模型是已經(jīng)熟悉的，體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)被證明是十分有效的，同時可以利用已有的工具(例如Web服務(wù)器，可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML等)作進(jìn)一步的開發(fā)。為了適應(yīng)無線應(yīng)用環(huán)境的特征，WAP編程模型對WWW模型作了優(yōu)化和擴(kuò)展。無論在什么地方，WAP技術(shù)都盡量使用或采納已有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并以這些標(biāo)準(zhǔn)作為WAP技術(shù)的開發(fā)起點。WAP編程模型如圖6.4所示。,圖6.4 WAP編程模型,WAP內(nèi)容和應(yīng)用由一組公開的內(nèi)容格式來指定，即大家已經(jīng)熟知的WWW內(nèi)容格式。WAP內(nèi)容采用基于WWW通信協(xié)議的一組標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議進(jìn)行傳送。無線終端內(nèi)的微瀏覽器作為普通的用戶接口，這個微瀏覽器與標(biāo)準(zhǔn)的Web瀏覽器相似。 為實現(xiàn)移動終端與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的通信，WAP定義了一套標(biāo)準(zhǔn)組件，這套組件包括： (1) 標(biāo)準(zhǔn)命名模型。標(biāo)準(zhǔn)命名模型使用WWW模型的標(biāo)準(zhǔn)URL來標(biāo)識源服務(wù)器上的WAP內(nèi)容，并用WWW標(biāo)準(zhǔn)的URI來標(biāo)識一個設(shè)備上的本地資源，如呼叫控制功能。,(2) 內(nèi)容分類。內(nèi)容分類是對于每個WAP內(nèi)容，都定義了一個與WWW分類相一致的特定類型，這使得Web用戶代理能夠依據(jù)其類型對WAP內(nèi)容進(jìn)行正確的處理。 (3) 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容格式。WAP內(nèi)容格式是按照WWW技術(shù)定義的，其中包含顯示標(biāo)記、日歷信息、電子商務(wù)卡片對象、圖像和腳本語言。 (4) 標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。WAP通信協(xié)議將來自移動終端的瀏覽器請求傳送到Web服務(wù)器。,為了能應(yīng)用在規(guī)模龐大的無線手持設(shè)備上，WAP內(nèi)容類型和WAP協(xié)議都經(jīng)過了專門的優(yōu)化。WAP通過用戶代理技術(shù)把WWW和無線領(lǐng)域連接起來。 WAP代理的典型功能如下： (1) 協(xié)議網(wǎng)關(guān)(Protocol gateway)。協(xié)議網(wǎng)關(guān)把來自WAP協(xié)議棧(包括無線會話協(xié)議WSP、無線事務(wù)協(xié)議WTP、無線傳輸層安全WTLS和無線數(shù)據(jù)包協(xié)議WDP)的請求轉(zhuǎn)化成WWW協(xié)議棧(包括超文本傳輸協(xié)議HTTP和TCP/IP)的請求。,(2) 內(nèi)容編譯碼器(Content Encoders and Decoders)。內(nèi)容編譯碼器把WAP內(nèi)容轉(zhuǎn)化成緊縮的編碼格式，以減少在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 這種基本構(gòu)造使得移動終端用戶可以瀏覽大量的WAP內(nèi)容和應(yīng)用程序，并且方便應(yīng)用程序開發(fā)者建立運行在數(shù)量龐大的移動終端上的服務(wù)內(nèi)容以及應(yīng)用程序。WAP代理允許把內(nèi)容和應(yīng)用程序放置在標(biāo)準(zhǔn)的WWW服務(wù)器上，并且還可以使用有效的WWW技術(shù)。,WAP應(yīng)用至少包括Web服務(wù)器、WAP代理和WAP客戶端，這種WAP結(jié)構(gòu)可以輕松地支持其他配置。我們可以生成一個含有WAP代理功能的源服務(wù)器，這種服務(wù)器便于實現(xiàn)端到端的安全解決方案，也適用于要求更好地接入控制或響應(yīng)保證(如無線電話應(yīng)用WTA)的應(yīng)用。,6.3.2 WAP的組成 WAP的組成如圖6.5所示。 1網(wǎng)絡(luò)層 無線消息控制協(xié)議(WCMP)與ICMP類似，但功能不如后者。為了配合外面無數(shù)的空中傳輸協(xié)議，WAP定義了自己的數(shù)據(jù)包；無線數(shù)據(jù)協(xié)議(WDP)以UDP為基礎(chǔ)，但有自己的端口排序語義。關(guān)于保密層，WTLS不是類推Ipsec，而是使用適用于低功率終端的新的橢圓曲線密碼系統(tǒng)，提供類似傳輸層保密的SSL/TLS?；ヂ?lián)網(wǎng)所說的“傳輸”在無線會話協(xié)議(WSP)中進(jìn)行，是與TCP大致相同的對話協(xié)議，但只有實驗性質(zhì)的作業(yè)功能。,圖6.5 WAP組成圖,2應(yīng)用層 無線會話協(xié)議(WSP)包含于互聯(lián)網(wǎng)所稱的“應(yīng)用”之中，是對HTTP的創(chuàng)造性的重新構(gòu)思；它進(jìn)行二進(jìn)制加密，PUSH和靜止接入。它取得由以無線標(biāo)識語言(WML)編寫的“卡”組成的“頁”，執(zhí)行指定功能、變量和計時處理。WML是XML應(yīng)用的一種，但只能以自己的壓縮形式傳輸。最后，使用自己的WMLScript語言到“微瀏覽器”。,3WAE和WTA服務(wù)器 WAE指無線應(yīng)用環(huán)境(Wireless Application Environment)。WAE服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或代理服務(wù)器大致相似。WTA(無線電話應(yīng)用)服務(wù)器在WAE頂層，是電話切換開關(guān)，處理電話提示和電話會議等。與IETE的會話啟動協(xié)議(Session Initiation Protocal)和其他對IP語音的研究不同，它以新用戶不用以上網(wǎng)沖浪為前提，所以早期的產(chǎn)品只提供內(nèi)置的應(yīng)用、WEB-WAP技術(shù)的有限互聯(lián)網(wǎng)接入。,6.3.3 WAP與Internet的關(guān)系 WAP確實使用了許多Internet標(biāo)準(zhǔn)，如XML、UDP和IP，但為適應(yīng)無線環(huán)境的特殊限制進(jìn)行了優(yōu)化。HTML、HTTP、TLS和TCP等Internet標(biāo)準(zhǔn)難以直接應(yīng)用在移動網(wǎng)絡(luò)上。標(biāo)準(zhǔn)的HTML Web內(nèi)容一般不能在便攜移動電話和尋呼機的小尺寸屏幕上實現(xiàn)，并且在單手持機的方式下，屏幕間的切換也不方便。HTTP和TCP沒有對無線網(wǎng)絡(luò)的非連續(xù)覆蓋、長延時和有限帶寬進(jìn)行優(yōu)化。HTTP不是以壓縮二進(jìn)制方式而是以效率不高的文本方式發(fā)送標(biāo)題和命令的。TLS安全性標(biāo)準(zhǔn)需要在客戶機與服務(wù)器之間交換許多信息，由于無線傳輸?shù)臅r延使用戶感到響應(yīng)非常緩慢。,WAP為解決這些問題而進(jìn)行優(yōu)化。利用二進(jìn)制傳輸經(jīng)高度壓縮的數(shù)據(jù)，對長時延和中、低帶寬進(jìn)行優(yōu)化。WAP會話可處理不連續(xù)覆蓋的問題，并可使IP或其他優(yōu)化協(xié)議在多種無線傳輸方式中運行，用于WAP內(nèi)容的WML語言充分利用小屏幕，無需使用完整鍵盤就可實現(xiàn)單手操作。而且WML語言具有內(nèi)置可伸縮性，可實現(xiàn)從兩行文本的顯示到智能電話和個人通信器上的全圖形屏幕顯示。,6.3.4 WAP的分層說明 1無線控制消息協(xié)議(WCMP) WCMP(Wireless Control Message Protocol)是提示地址錯誤、鏈接擁擠和高層協(xié)議錯誤的基本標(biāo)準(zhǔn)。它與互聯(lián)網(wǎng)控制消息協(xié)議(ICMP，Internet Control Message Protocol)對等，但與ICMP并不兼容。WCMP為WDP提供了有效的處理機制，提高了WAP協(xié)議和應(yīng)用的性能。,2無線數(shù)據(jù)協(xié)議(WDP) WDP(Wireless Data Protocol)是傳輸層(Transport Layer)通信協(xié)議，它使不同通信技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)都能向WAP的上層協(xié)議提供一個共同的通信界面。因此應(yīng)用層、會話層、安全層等通信協(xié)議都能直接在WDP上運行。 WDP與UDP大致相同。事實上，將移動IP傳輸給手機的載體(CDPD、IDEN和電話交換PPP)必須使用UDP；而WDP則將AIRLINK地址(手機序號、IP地址、X.25地址或其他身份證明)和AIRLINK限制到包或字符集。,WDP的功能包括對端口序號進(jìn)行應(yīng)用編址，選擇性的分割和再組合機器錯誤查驗，使其應(yīng)用可以在不同載體上透明地執(zhí)行。 WDP的端口序列策略是將自有的服務(wù)、端口暫時/動態(tài)分配到合適的位置，但它沒有把WAP端口在IANA注冊空間進(jìn)行歸類。 WAP可將內(nèi)部應(yīng)用的端口注冊，這些暫時的端口在獲準(zhǔn)注冊后將會有所改變。,3無線傳輸層安全協(xié)議(WTLS) WTLS(Wireless Transport layer Secure)是根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TLS Protocol制定的安全協(xié)議，用在傳輸層之上的安全層，并針對窄帶通信環(huán)境作了修正。 WTLS將TLS應(yīng)用于個體數(shù)據(jù)流和接口連接，實際上相當(dāng)于在做互聯(lián)網(wǎng)上TCP的工作。即支持?jǐn)?shù)據(jù)流和連接導(dǎo)向的傳輸層協(xié)議；處理丟失、重復(fù)或數(shù)據(jù)亂序等故障而不需斷開連接。 WTLS可實現(xiàn)功能有：檢查資料完整性、保密功能、認(rèn)證服務(wù)、拒絕服務(wù)等。,4無線傳輸協(xié)議(WTP) 繼WTLS提供網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層解決方案后，WTP(Wireless Transaction Protocol)解決了部分傳輸層和應(yīng)用層之間的問題。它大致與TCP等同，但沒有關(guān)于流量控制和窗口控制的內(nèi)容。WTP在快速再建和信號交換等方面也有作用。WTP提供了三種應(yīng)用消息模塊：類型0，可靠的單向請求；類型1，不可靠的單向請求；類型2，可靠的雙向請求。,WTP有選擇地提供了分段和重組；同時包含了明白的用戶確認(rèn)。 WTP模仿TCP16位端口數(shù)序以區(qū)別不同的應(yīng)用程序、未處理的請求和指引(direction)；沒有考慮先進(jìn)的端口、服務(wù)映射方法。,5無線會話協(xié)議(WAP) WSP(Wireless Session Protocol)是會話層通信協(xié)議，提供兩種服務(wù)：構(gòu)架在WTP之上的持續(xù)性連接服務(wù)和構(gòu)架在WDP之上的非持續(xù)性服務(wù)。WSP還具有HTTP 1.1的功能。WTP是在WDP之上的交易層(Transaction Layer)通信協(xié)議，是為小型客戶端界面設(shè)計的。 IETF目前正在研究TCP任務(wù)協(xié)議，目標(biāo)是在一個真實的連接上多路復(fù)用多個虛擬的連接而不變動上層的應(yīng)用協(xié)議和數(shù)據(jù)加密體系。WSP等同于無連接的TCP，組合了與任務(wù)相關(guān)和不相關(guān)的服務(wù)。,WSP的作用是：從客戶端到服務(wù)器端建立了可靠的請求，再依次釋放；應(yīng)用流量的大小確定協(xié)議層的功能；應(yīng)用壓縮密碼在客戶端和服務(wù)器端交換內(nèi)容；延緩和恢復(fù)對話。,6無線可擴(kuò)展標(biāo)記語言(WBXML) WAP這一層與二進(jìn)制XML一一對應(yīng)。不過，WAP論壇并沒有在WSP中使用HTTP的zip缺省壓縮，而是為XML內(nèi)容發(fā)明了一種特制的算法。WBXML(Wireless Basic Extensible Markup Language)將XML表意為樹形結(jié)構(gòu)，它提取通用文字串，并根據(jù)傳輸兩端的壓縮狀態(tài)性能進(jìn)行傳送。,這種格式保留XML的元素結(jié)構(gòu)，允許瀏覽器忽略未知要素或?qū)傩?。對XML文件實體的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)進(jìn)行二進(jìn)制編碼。文件轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式后，后綴信息(文件類型定義和附加條件段)將被消除。 雖然WBXML僅能用于XML文件，它仍需要公共的文件定義，為進(jìn)行公共標(biāo)識符(FPI)注冊，第一個有效字節(jié)會將DTD編碼為WINA控制的255槽配準(zhǔn)。 WBXML遵從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。它不用通常的字符集名稱而用IANA字符集名稱，這樣就節(jié)省了4個字節(jié)。,一般來說，共有255個槽代碼頁給標(biāo)簽、屬性名稱、屬性值和其他串符。實際的標(biāo)簽參照使用兩個high-order字節(jié)來進(jìn)行內(nèi)容模塊和屬性的編碼，并限制每頁31個標(biāo)簽。 WAP沒有選擇一般的十進(jìn)制壓縮而采用二進(jìn)制壓縮，因為十進(jìn)制壓縮只適宜不做預(yù)處理的大數(shù)據(jù)量的壓縮，而典型的WAP內(nèi)容很少，一般只有200300字節(jié)；壓縮內(nèi)容需要隨機存取，因而采用對運算處理能力要求較低的二進(jìn)制壓縮。,7無線應(yīng)用環(huán)境(WAE) WAE(Wireless Application Environment)定義了無線應(yīng)用層的通信協(xié)議，是針對無線通信特點開發(fā)的無線應(yīng)用環(huán)境。它使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和內(nèi)容提供者能通過微型顯示器(一般是手機顯示屏)向消費者提供不同的內(nèi)容及應(yīng)用服務(wù)。它包括以下組件。,1) 無線標(biāo)識語言(WML) WML(Wireless Markup Language)是一種類似HTML的標(biāo)記語言，就像用簡單的BASIC語言編程，將應(yīng)用信息顯示在手機屏幕上。一個傳送給移動電話的應(yīng)用被稱為一個“Deck”，它為各項參數(shù)設(shè)置了相應(yīng)的存儲空間；移動電話屏幕上進(jìn)入和退出的單個頁面被稱為“Card”，可提交外部事件提示，并通過一小串按鍵來連續(xù)實行其他操作。通話顯示以字塊為基礎(chǔ)，有位置(左、中、右)和黑體、斜體、下劃線、大/小字型等不同選擇；但不支持表、幀、彩色等。,WML是一門sripting語言，它可以進(jìn)行全球?qū)Ш胶蜑g覽器的操作?！癉eck”在傳輸中將獨立含義的“Card”連接起來，它還定義了計時完成的線程。服務(wù)器可以輕易地用CGI腳本運行一個定制的Deck。WML瀏覽器的內(nèi)部事件模塊執(zhí)行作業(yè)時先執(zhí)行第一個進(jìn)入，退出后經(jīng)一定時間間隔后，再執(zhí)行Card進(jìn)入。,WML 1.0版本定義的任務(wù)有：訪問識別資源；返回歷史記錄中的前一資源；不做執(zhí)行。 同時WAP并不指定WML用戶代理的準(zhǔn)確行為。顯示大小是可變性的一部分；WML必須啟動HDML才能在屏幕上顯示多個Card，使單一的Card能包含多個輸入控制。另一方面，WAP協(xié)議拋棄了互聯(lián)網(wǎng)處理用戶代理和內(nèi)容格式的規(guī)則；WML不支持任何一種風(fēng)格單。,2) 位映射圖形(WBMP) WAP 1.1版本中加入了位映射圖形WBMP。它來自W3C和ISO的PNG圖形，但不與兩者兼容。WBMP可能支持多個點位平面、調(diào)色板、動畫和十進(jìn)制壓縮。為謹(jǐn)慎起見，WBMP現(xiàn)在只定義了Type0(單點、非壓縮圖形)。 很多移動電話存有一系列的小圖標(biāo)或圖形，可以用于本地用戶接口和瀏覽應(yīng)用。通過使用WML的“l(fā)ocalsrc”屬性，編程人員就可以直接使用它們，無須下載新的圖形或圖標(biāo)。其目的與HTML的“l(fā)owsrc”屬性類似，都是為了節(jié)約時間和帶寬。,3) WML腳本語言(WML Script) WMLScript與JavaScript和ECMAScript相似，但進(jìn)行了優(yōu)化。WMLScript對內(nèi)存和CPU的需求很小，并省略了不需要的其他腳本語言中的功能。對開發(fā)人員來說，WMLScript可以以非常靈活的方式與WML集成。,WMLScript并不完全依照ECMAScript，后者僅是定義WMLScript語言的基礎(chǔ)。WMLScript是一種分類較弱的語言，變量沒有像通常那樣會隨著其內(nèi)容數(shù)據(jù)變化而變化。它支持以下幾種數(shù)據(jù)形式：布爾、整數(shù)、浮點、線和無效數(shù)據(jù)。WMLScript會根據(jù)需要在不同類型中進(jìn)行轉(zhuǎn)化；此外，終端的處理能力也會影響對浮點數(shù)據(jù)的支持。 WAP論壇還為無線傳輸過程中編輯WMLScript設(shè)計了另一個簡化格式。為了某些片段標(biāo)識符可與WMLScript電話連接起來(而不是與互聯(lián)網(wǎng)資源連接)，改動了URI語義，使終端配置比預(yù)期少。,4) 語音電話服務(wù)的程序界面(WTA) WAP 1.1將包括WTA(Wireless Telephony Application)的選擇規(guī)范。它使輸入和輸出呼叫可以在WML和WMLScript中處理，允許可信的各方(如網(wǎng)絡(luò)操作員)在網(wǎng)絡(luò)WTA服務(wù)器的幫助下以方便的可編程方式部署語音呼叫與Internet集成服務(wù)。例如它自動呼叫一個在黃頁中找到的電話號碼，并可以提供語音郵件系統(tǒng)的可視界面。,微瀏覽器帶來的是一致性和對增值信息服務(wù)的需求。WTA頁帶來了同樣的一致性。營運商可以為其全部客戶編寫共同的WML Deck來啟動電話、傳遞通話、回復(fù)、接駁、安排會議電話、查詢語音郵件和雙向傳呼，還可以減少客戶服務(wù)成本。 WTA為通話控制提供了延伸服務(wù)功能，如通話記錄、傳呼、通訊錄和電話黃頁服務(wù)等。它可以處理各種無線通路內(nèi)的通話信號。相關(guān)的轉(zhuǎn)換層有GSM、IS-136(TDMA)和PDC(Pacific Digital Cellular)。WTA用戶接口是帶push功能的WAE的擴(kuò)充集。WTA通話功能可當(dāng)成WMLScript通話處理，或者通過URL解析。,與典型的WML用戶代理不同，WTA用戶代理有非常嚴(yán)格和實時的命令管理組件。例如，用戶代理放棄過時的事件，不會馬上在歷史記錄中記錄結(jié)果而在事件處理完后馬上終止。在WTA構(gòu)架中，用戶端和服務(wù)器端通過一個事件表共同設(shè)定事件管理的規(guī)則。WTA源服務(wù)器根據(jù)需要可以通過push更新用戶端的事件表來調(diào)整用戶設(shè)定的規(guī)則。,6.3.5 WAP網(wǎng)絡(luò)示例 圖6.6給出了WAP網(wǎng)絡(luò)的一個示例。 在這個例子中，WAP客戶端同時與無線網(wǎng)絡(luò)中的兩個服務(wù)器進(jìn)行通信。WAP代理把WAP請求轉(zhuǎn)化成WWW請求，從而讓W(xué)AP客戶端可以向Web服務(wù)器提出請求。同時，代理還把來自Web服務(wù)器的響應(yīng)按照能為客戶端所接受的緊縮二進(jìn)制格式進(jìn)行編碼。,圖6.6 WAP網(wǎng)絡(luò)示例,如果Web服務(wù)器提供的是WAP內(nèi)容(即WML)，WAP代理可以從Web服務(wù)器上直接把它取回。如果Web服務(wù)器提供的是WWW內(nèi)容(即HTML)，則需要先使用過濾器，把WWW內(nèi)容轉(zhuǎn)化為WAP內(nèi)容。例如，使用HTML過濾器把HTML轉(zhuǎn)化為WML。 無線電話應(yīng)用WTA服務(wù)器是直接響應(yīng)WAP客戶端請求的源服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的實例。WTA服務(wù)器提供WAP接入，以便接入無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的電信基礎(chǔ)設(shè)施。,6.4 移動計算中的移動數(shù)據(jù)庫,近年來，通訊技術(shù)和硬件技術(shù)的發(fā)展呈加速趨勢，相應(yīng)的軟件技術(shù)也有較快的發(fā)展，為移動計算技術(shù)的發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。在無線通訊技術(shù)領(lǐng)域，模擬及數(shù)字蜂窩通訊系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、無線廣域網(wǎng)、紅外技術(shù)、衛(wèi)星通信等技術(shù)都獲得了巨大的發(fā)展。無線Internet的發(fā)展更是掀起了第二代Internet流行熱潮。硬件技術(shù)的發(fā)展使得同嵌入式軟件和移動計算技術(shù)相關(guān)的各種硬件設(shè)備的處理能力及存儲容量每18個月就翻一番。,移動電話、掌上電腦、筆記本電腦、PDA、GPS卡、無線通訊卡等琳瑯滿目，形成了一個濟(jì)濟(jì)一堂的大家族。在軟件方面，各種支持移動計算的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、通訊軟件系統(tǒng)、軟件包和中間件得到了不斷的完善和發(fā)展。據(jù)最新資料顯示，目前專為掌上電腦開發(fā)的軟件就有5000余種。,正是在上述兩種因素的交互作用下，移動計算技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域中獲得了巨大的成功，并涌現(xiàn)出許多令人耳目一新的實用系統(tǒng)，如新加坡Comfort Service中心基于GPS的出