移动计算与应用-----网络(概述)

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移动计算与应用移动计算与应用---网络(概述)主要内容内容概述主要技术主要技术无线电/射频(radio)接口技术移动自组织网络移动自组织网络无线传感器网无线Mh网无线Mesh网移动IP无线TCP无线TCP主要内容内容概述主要技术主要技术无线电/射频(radio)接口技术移动自组织网络移动自组织网络无线传感器网无线Mh网无线Mesh网移动IP无线TCP无线TCP无线和移动技术线术两个重要的挑战无线通过无线连接进行通信无线:通过无线连接进行通信传输介质的变化移动:处理移动用户网络拓扑结构的变化网络类型网络类型蜂窝无线蜂窝无线无线局域网(WLAN)()个人局域网卫星无线和移动网设计要求线用户总是在线突发流量支持无缝迁移支持QoS控制支持QoS控制提供安全保障灵活的网络方式特征特征无线无线有限的带宽可变的连接质量可变的连接质量非对称连接高延迟时间室内3ms,室外100ms(蜂窝,卫星)异构空中接口更容易窃听更容易窃听更多的信号处理更多的信号处理特征特征移动性移动性用户和终端位置变化终端移动速度影响无线带宽终端移动速度影响无线带宽更灵活位置,连接,带宽,I/O设备和安全领域更容易谎报更多的协议处理更多的协议处理特征特征便携性便携性有限的电池容量有限的计算能力有限的计算能力有限的存储容量低维度较低的可靠性较低性更多的能效设计更多的能效设计挑战挑战不可靠信道频谱有限、资源管理健康问题严格的能量预算定位和路由健康问题严格的能量预算与有线网交互安全安全主要内容内容概述主要技术主要技术无线电/射频(radio)接口技术移动自组织网络移动自组织网络无线传感器网无线Mh网无线Mesh网移动IP无线TCP无线TCP主要技术要技术WirelessandmobilenetworknetworkBihlImportantftithlBasictechnologyImportantnetworkingmodefrontiertechnologyMbilAdhtkRadiointerfacetechnologyMobileAdhocnetworkWirelessSensorNetworkWirelessTCPMobileIPWirelessSensorNetworkWirelessTCPWirelessMeshNetworkRadioInterfaceTechnology无线电接口技术无线电接技术IEEE802家族标准()802.11(WiFi)802.15(Bluetooth,ZigBee)802.16(WiMax)80220(满足高速高移动性)802.20(满足高速、高移动性)802.22(认知无线电,解决频段紧张问题)蜂窝网络标准3G4G14选择一个AP:用户想要什么?择个什访问合适的资源访问一个特定组织的网络合适的Internet访问低延迟低延迟如果用户和这个AP之前没有关系,花费最少的时间来得到服务到服务合理的价格(最好免费)3G&未来无线的带宽未来无线的带宽100000000001,000,000,00010,000,000,0004Gbps10,000,000100,000,0003G3.5G100,0001,000,000GPRS3G2G100010,0002G1001,00019601970198019902000201016MobileAdhocnetwork:MANET移动自组织网和传统的网络移动自组织网和传统的网络基于基础设施的网络PSTNPSTNGSMWLANwithAPWLANwithAP无基础设施的网络AdHoc特点移动性无线性多跳性多跳性节点对等性节点对等性分布性自组织性高动态性高动态性能量和资源的有限性能量和资源的有限性体系结构体系结构物理层对无线信道的传输特性做出规定数据链路层(分为:链路控制子层MAC子层)数据链路层(分为:链路控制子层、MAC子层)负责链路连接控制、信道接入网络层路由选择与分组转发路由选择与分组转发传输层负责源节点、目标节点之间的可靠、合理传送功能应用层应用层提供不同服务的应用程序关键技术MAC协议协议无竞争协议TDMAFDMACDMATDMA,FDMA,CDMA基于竞争的协议ALOHA,CSMA,MACA,MACAW,FAMA,DBTMA…带保留机制的基于竞争的协议D-PRMA,CATA,HRMA,SPMA…带调度机制的基于静止的协议带调度机制的基于静的协议DWOP,DLRS使用定向天线的MAC协议使用定向天线的MAC协议DBTMA,DMAC其它协议其它协议路由协议路由协议路由协议类型按需/响应式全局/主动式混合如何折衷?如何折衷?路由发现的延迟路由发现/维护的开销路由发现/维护的开销与流量、移动模式有关应用灾后恢复战场战场智能办公室智能办公室蜂窝基础设施的间隙…WilSNtkWirelessSensorNetwork基本概念基本概念无线传感器网由大量传感器节点密集地布置在无线传感器网由大量传感器节点密集地布置在一个区域内,通过无线电通信组成一个多跳自组织网络系统其目的是协作地感知采集和组织网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里被测对象的信息,并发送给观察者。给观察者。体系结构体系结构汇聚节点传感节点任务管理节任务管理节点/用户路由协议路由协议与MANET相比,WSN的特点与相比,的特点节点布设比较密集节点布设后,基本上处于静止不动状态,移动性弱弱节点结构简单、容易失效节点数量巨大,节点没有全局ID考虑减少能耗、延长网络生存期等问题WirelessMeshNetwork无线Mesh网'mesh'mesh术语‘mesh’最初用于建议所有节点和其它所有节点相连连但是现在的mesh连接只是一部分节点互相连接目标目标更广覆盖区上的高速无线访问最小化资源成本安装和调试成本最小化资源成本、安装和调试成本概述节点类型连接类型概无线路由器网关内部mesh无线连接固定客户端访问节点类型连接类型网关打印机,服务器固定客户端访问移动客户端访问打印机,服务器移动客户端Internet访问连接移动客户固定客户端它如何工作它如何作用户-Internet数据流对于多数应用,这是主要的数数据流用户-用户数据流对于多数应用,这部分数据对于多数应用,这部分数据流所占比例较低基础设施mesh网客户mesh网混合mesh网无线mesh网vs移动自组织网WMNAdhtkWMN多跳Adhocnetworks多跳节点是无线的,一些移动,一些固定节点是无线的,可能移动些固定与基础设施有关动没有基础设施主要流量是用户到网关主要流量是用户到用户主要流量是用户到用户无线mesh网vs.传感器网无线网传感器网WMNStkWMN带宽高(1Mbps)Sensornetworks带宽有限(几十kbps)(p)一些节点移动,一些节点固定(p)对于大多数应用,固定节点固定通常没有能量限制点能耗效率是个问题主要流量是用户到网关主要流量是用户到网关已有的路由协议Internet路由协议(如:OSPFBGPRIPv2)Ad-hoc路由协议(如:DSRAODVOLSROSPF,BGP,RIPv2)著名、可信基于很少的连接变化DSR,AODV,OLSR,TBRPF)与Internet协议相比,基于很少的连接变化进行设计没有明显的修改在特是后来者为高变化设计;在WMN中表现很好定情况下不适合WMN,通常情况下不适合Adhoc网WMN中表现很好针对特定WMN,可进一步优化oc网步优化blMobileIP如何联系一个朋友个朋假定你有一个朋友喜欢旅游、经常改变她在哪地址,如何联系她?她在哪里?求助她的母求助她的父母?父母是固定的她有一个新的联系方式她将告诉父母她的新地址址场景1计算机无线访问Itt计算机无线访问Internet实际上没有移动WirednetworkWirednetwork166.111.81.x场景2场景把笔记本带回家有线环境有线环境移动时离线InternetInternetADSLISDN80211802.1143场景3在火车上访问Internet无线环境移动时在线网络角度的移动性网络角度的移动性stablemobile使用固定AP的无线用户在线移动用户(握手)离线移动用户(漫游)线用户Internet与IPnetworknetworkHub,Switch,Router?physicallinknetworktransportapplicationphysicallinkLocalISPRegionISPphysicallinknetworkIPapplicationpylinknetworklinknetworktransportphysicalBSCompanynetworkphysical移动带来的问题带来一两件事情?移动时不连接(ff)•移动时不连接(handoff)•MN不能接通(roam)166.111.203.99166.111.203.0166.111.80.0166.111.80.11166.111.129.0IP协议和IP地址非常重要!!166.111.129.88IP协议和IP地址非常重要!!移动IP移动IP是一个独立于物理层和数据链路层的解决方案解决方案:可以工作于Ethernet,TokenRing,WirelessLANPPPilblhliLANs,PPPoverserialcablesorphonelines,等等使用移动IP,所有TCP/IP应用意识不到用户在移动只有IP协议及更低层能知道移动性高协议层(TCP,UDP,RTP,等)和应用不知道移高协议层(C,U,,等)和应用不知道移动移动IP所在的协议栈位置所在栈位上层应用协议Telnet,FTP,HTTP,etc.用户移动对上层透明TCPUDPTCP/IP协议栈MobileIPEthernetTokenRingPPPWLAN802.11bBluetooth....Thelinklayercanbeanything.为什么需要移动IP什Internet最初为这些计算机设计PC,工作站,主机和超级计算机它们是固定的,不能随身带着它们现在有笔记本和手持计算机掌上电脑对于感兴趣的网络应用,它们足够用需要无线网络Internet访问技术,为这些移动计算机和设备,来支持移动应用MobileIP是为了这些目的为什么需要移动IP什回到当前的Internet…回到当前的当前的架构和协议不支持无缝迁移Internet的设计,假定计算是固定的,不经常改变位置设计假定计算是固定常改变位当我们带着笔记本到一个新的地方,连接到网络,必须重新配置笔记本当重配置完笔记本后多数情况下需要重启笔记本当改变笔记本的IP地址时,不管是否重启笔记本,先前运行的网络应用将停止工作络应用将停止工作IP地址功能在Internet中IP地址有两个目的在Internet中,IP地址有两个目的识别主机IP地址可用来识别主机TCP/IP中网络协议通常使用IP地址来识别终端C/中网络协议通常使用地址来识别终端应用可以使用域名,因此对人更加友好DNS服务器将域名和IP对应起来DNS服务器将域名和IP对应起来IP地址功能定位移动主机为了路由定位移动主机:为了路由IP地址是结构化的,便于确定位置用于决定路由对应静态主机不改变位置依赖位置的IP地址不必改变可以长期使用其地址可以长期使用其IP地址ime移动Internet中的潜在问题一个IP地址不能服务移动主机的两个目的移动IP解决方案移动解决方案Host-basedMobility移动IP
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