第七章：无线与移动网络

一、无线网络

（一）无线网络基本结构

包括无线主机、无线链路、基站（蜂窝网络中的蜂窝塔、IEEE802.11无线局域网中的接入点）和网络基础设施。

无线主机不通过基站（即没有基站），直接与另一个无线主机直接通信的无线网络模式称为自组织网络，或称为特定网络，也称为Ad Hoc网络。

（二）无线链路与无线网络特性

无线链路的特殊性，决定了无线网络中有一些不同于有线网络的特性，比如隐藏站的问题。

无线网络与有线网络最主要的区别是使用了无线链路，重要区别主要在数据链路层和物理层。

无线链路的特点：信号强度的衰减（路径损耗）、干扰、多径传播

（三）无线网络模式

无线网络模式包括基础设施模式和自组织网络模式。

主要区别在于基础设施模式无线网络中有基站，而自组织网络没有基站。

二、移动网络

（一）移动网络基本原理：移动网络一定是无线网络，无线网络不一定是移动网络。移动网络中的移动结点是随时间改变其与网络连接位置的结点，并且一定采用无线通信技术。

（二）移动网络的术语

1、移动结点的永久居所∶归属网络，家网。

2、在归属网络中代表移动结点执行移动管理功能的实体︰归属代理，家代理。

3、移动结点当前所在非归属网络︰外部网络，被访网络。

4、在外部网络中帮助移动结点做移动管理功能的实体︰外部代理。

5、通信者︰与该移动结点通信的实体。

（三）移动寻址

移动网络实现移动结点寻址的基本策略包括间接路由选择和直接路由选择。

（1）间接路由选择对通信方来说，通信过程透明，但存在三角路由问题，很多移动网络采用间接路由策略。

（2）直接路由可以避免三角路由问题，但对通信方不透明。

移动结点在移动过程中会用到两个地址，一个是永久地址，另一个是转交地址（COA）。

将移动性功能从网络核心搬到网络边缘，由该移动节点的归属网络来实现：

（1）将外部代理放置在外部网络的边缘路由器上。外部代理为移动节点创造一个转交地址。

（2）移动结点与永久地址和COA都相连。

（3）外部代理告诉归属代理该移动节点的COA。

间接路由选择网络层功能：

（1）移动结点到外部代理的协议：注册，取消。

（2）外部代理到归属代理的注册协议：外部代理告诉归属代理COA。

（3）归属代理数据报封装协议：归属代理封装原始数据报，转发。

（4）外部代理拆封协议：从封装好的数据报中提取原始数据报，转发。

三、无线局域网IEEE802.11

（一）IEEE802.11无线局域网的概念

一个IEEE802.11无线局域网，包括移动主机、AP、无线链路和网络基础设施。

无线主机可以通过主动扫描或被动扫描的方式与AP进行关联。一个AP以及与之关联的无线主机构成一个基本服务集（BSS）。

IEEE 802.11的MAC协议是CSMA/CA（带碰撞避免的CSMA）。

IEEE802.11中的标帧的作用是帮助无线主机发现AP。

（二）IEEE802.11标准

IEEE802.11b无线局域网具有11Mbit/s数据率，工作在无须许可的2.4GHz的无线频谱上，信号传播距离最远，且穿透力较好。

（三）IEEE802.11标准的共同特征

（1）都使用相同的介质访问控制协议CSMA/CA（冲突避免）。

（2）链路层帧使用相同的焕格式。

（3）都具有降低传输速率以传输更远距离的能力。

（4）都支持“基础设施模式”和“自组织模式”两种模式。

CSMA/CA工作原理：当终端A想要给终端B发送数据的时候，在侦听到信道空闲的前提下：

（1）终端A先向终端B发送一个控制帧RTS（Request To Send）；

（2）终端B可以在可以接收数据的情况下：就会发送一个响应控制帧CTS（clear To Send）；

（3）终端A接收到终端B发送的帧就开始发送要发的数据帧；

（4）终端B接收到终端A发送的数据帧后，经过一段时间，就会向终端A发送一个确认帧。

CSMA/CA协议只能避免数据帧的冲突，不能避免控制帧的冲突。（只需要记忆几个英文缩写的中文含义即可）

CSMA/CA通过RTS和CTS帧的交换，可以有效避免隐藏站问题，实现信道的预约占用，从而有效避免数据帧传输过程中的冲突。

（四）IEEE802.11帧

控制帧：提高工作站数据传输的可靠性。数据帧：运输想要发送的数据。管理帧：加入网络，退出网络的管理事宜。

MAC首部：共30字节。帧主体：帧的数据部分，不超过2312字节。尾部：帧检验序列FCS，共4字节。

四、蜂窝网络

蜂窝网络采用间接路由选择的方法。

五、移动IP网络

移动IP标准由3部分组成，代理发现、注册以及间接路由选择。

（1）代理发现通过捕获归属代理或外代理定期发送的代理通告ICMP报文，发现归属代理或外代理。

（2）注册是完成向外代理注册移动结点的永久地址，并向归属代理注册COA。

移动IP采用间接路由选择实现移动性。

六、其他典型无线网络简介

（1）IEEE802.16，城域网技术，传输距离更远，接入带宽更高。

（2）蓝牙IEEE802.15.1，小范围，低功率（2.4GHz），低成本，自组织。

（3）ZigBee（各类传感器）IEEE802.15.4,低功率，低数据速率，低工作周期。