計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自頂向下方法(第四版)完整版第6章ppt課件

.,1,第6章無線網(wǎng)和移動網(wǎng)WirelessandMobileNetworks,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法(原書第三版)陳鳴譯，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年ComputerNetworking:ATopDownApproachFeaturingtheInternet,3rdedition.JimKurose,KeithRossAddison-Wesley,July2004.,.,2,第6章無線網(wǎng)和移動網(wǎng),背景:無線電話用戶的數(shù)量超過了有線電話用戶的數(shù)量!計算機(jī)網(wǎng)絡(luò):膝上電腦,掌上電腦,PDA,因特網(wǎng)使能電話希望任何時間連接因特網(wǎng)訪問兩個重要的(但不同的)挑戰(zhàn)經(jīng)無線鏈路通信處理移動用戶改變與網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn),.,3,第6章概要,6.1概述無線6.2無線鏈路,特性CDMA6.3IEEE802.11無線局域網(wǎng)(“wi-fi”)6.4蜂窩因特網(wǎng)接入體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(如GSM),.,4,無線網(wǎng)絡(luò)的要素,.,5,無線網(wǎng)絡(luò)的要素,.,6,無線網(wǎng)絡(luò)的要素,無線鏈路通常用于連接移動用戶到基站也用作主干鏈路多個接入?yún)f(xié)議協(xié)調(diào)鏈路接入各種數(shù)據(jù)速率，傳輸距離,.,7,部分無線鏈路標(biāo)準(zhǔn)的特性,384Kbps,56Kbps,54Mbps,5-11Mbps,1Mbps,802.15,802.11b,802.11a,g,IS-95CDMA,GSM,UMTS/WCDMA,CDMA2000,.11p-to-plink,2G,3G,.,8,無線網(wǎng)絡(luò)的要素,.,9,無線網(wǎng)絡(luò)的要素,自組織模式無基站在鏈路覆蓋的范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)僅能傳輸?shù)搅硗獾墓?jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)將它們組織成為一個網(wǎng)絡(luò)：在它們自己中選路,.,10,無線鏈路的特征,不同于有線鏈路.衰減的信號強(qiáng)度：當(dāng)無線電信號傳播通過物質(zhì)時，信號削弱(路徑損失)來自其他源的干擾:標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)頻率(如2.4GHz)由其他設(shè)備共享(如電話);設(shè)備(發(fā)動機(jī))干擾多徑傳播:無線電信號反射離開物體，以稍微不同的時間到達(dá)目的地.使得通信跨越(甚至點(diǎn)對點(diǎn))無線鏈路非?！袄щy”,.,11,無線網(wǎng)絡(luò)的特性,多個無線發(fā)送方和接收方產(chǎn)生另外的問題(不同于多路訪問):,隱終端問題B,A彼此聽到B,C彼此聽到A,C彼此不能聽到意味著A,C不知道它們在B的干擾,信號衰退:B,A彼此聽到B,C彼此聽到A,C不能聽到在B的干擾,.,12,碼分多址(CDMA),用于幾種無線廣播信道中(蜂窩,衛(wèi)星等)標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)特的”編碼“分配給每個用戶;即編碼集合分割所有用戶共享相同頻率，但每個用戶具有自己的”碼片速率“序列(即編碼)以對數(shù)據(jù)編碼編碼信號=(原始數(shù)據(jù))X(碼片速率序列)解碼:編碼的信號和碼片速率序列的內(nèi)積允許多個用戶”共存“并以最小的干擾同時傳輸(如果編碼是“正交的”),.,13,CDMA編碼/解碼,時隙1,時隙0,Zi,m=di.cm,時隙0信道輸出,時隙1信道輸出,信道輸出Zi,m,發(fā)送方,編碼,數(shù)據(jù)比特,時隙1,時隙0,時隙0信道輸出,時隙1信道輸出,接收方,編碼,接收的輸入,.,14,CDMA:兩個發(fā)送方的干擾,發(fā)送方,接收方,.,15,第6章概要,6.1概述無線6.2無線鏈路特性CDMA6.3IEEE802.11無線局域網(wǎng)(“wi-fi”)6.4蜂窩因特網(wǎng)接入體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(e.g.,GSM),.,16,IEEE802.11無線LAN,802.11b2.4-5GHz無執(zhí)照無線電頻譜高達(dá)11Mbps在物理層的直接序列擴(kuò)頻(DSSS)所有主機(jī)使用相同的碼片速率序列廣泛設(shè)置，使用基站,802.11a5-6GHz范圍高達(dá)54Mbps802.11g2.4-5GHz范圍高達(dá)54Mbps對多路訪問都使用CSMA/CA都具有基站和自組織版本,.,17,802.11LAN體系結(jié)構(gòu),無線主機(jī)使用基站通信基站=接入點(diǎn)(AP)基本服務(wù)集(BSS)(又稱為“單元”)在基礎(chǔ)設(shè)施模式中包含:無線主機(jī)接入點(diǎn)(AP):基站自組織模式:僅有主機(jī),BSS1,BSS2,hub,switchor路由器,.,18,802.11:信道,關(guān)聯(lián),802.11b:2.4GHz-2.485GHz頻譜劃分為11個不同的頻率的信道AP管理為AP選擇頻率可能干擾：信道能夠與臨近AP選擇相同的信道!主機(jī):必須與AP關(guān)聯(lián)掃描信道，監(jiān)聽包括該AP的SSID和MAC地址的信標(biāo)幀選擇AP去關(guān)聯(lián)可能執(zhí)行鑒別第8章通常運(yùn)行DHCP以得到在AP子網(wǎng)中的IP地址,.,19,IEEE802.11:多路訪問,避免碰撞:2+節(jié)點(diǎn)同時傳輸802.11:CSMA在傳輸前感知不與其他節(jié)點(diǎn)正在進(jìn)行的碰撞802.11:無碰撞檢測!當(dāng)傳輸時由于接收的信號變?nèi)?衰退)，難以接收(感知碰撞)在任何場合不能感知所有碰撞：隱終端，衰退目標(biāo):避免碰撞:CSMA/C(ollision)A(voidance),.,20,IEEE802.11MAC協(xié)議:CSMA/CA,802.11發(fā)送方1如果感知信道空閑則在DIFS(DistributedInter-幀Space)后，傳輸整個幀(無碰撞檢測)2如果感知信道忙，則啟動隨機(jī)回退時間定時器倒計時直到信道空閑當(dāng)定時器超時傳輸如果無ACK,增加隨機(jī)回退間隔跳轉(zhuǎn)2802.11接收方-如果針接收OK在SIFS后返回ACK(由于隱終端問題，需要ACK),發(fā)送方,接收方,.,21,避免碰撞(續(xù)),思想:允許發(fā)送方“預(yù)約”信道，而不是數(shù)據(jù)幀的隨機(jī)訪問：避免長數(shù)據(jù)幀的碰撞發(fā)送方首先使用CSMA向BS傳輸小請求發(fā)送(RTS)分組RTS仍可能與其他碰撞(但它們較短)BS為響應(yīng)RTS廣播允許發(fā)送CTSRTS為所有站點(diǎn)聽到發(fā)送方傳輸數(shù)據(jù)幀其他站點(diǎn)推遲傳輸,使用小預(yù)約分組，避免數(shù)據(jù)幀完全碰撞!,.,22,碰撞避免:RTS-CTS交換,AP,A,B,時間,推遲,.,23,802.11幀:編址,地址2:無線主機(jī)或AP傳輸該幀的MAC地址,地址1:無線主機(jī)或接收該幀AP的MAC地址,地址3:與AP連接的路由器接口的MAC地址,地址4:僅用于自組織模式,.,24,H1,R1,802.11幀:編址,.,25,802.11幀:其他,預(yù)約傳輸時間(RTS/CTS)的長度,幀序號(用于可靠的ARQ),幀類型(RTS,CTS,ACK,數(shù)據(jù)),.,26,集線器或交換機(jī),AP2,AP1,H1,BBS2,BBS1,802.11:在相同子網(wǎng)中的移動,H1停留在相同的IP子網(wǎng)中:IP地址能夠維持相同交換機(jī):哪個AP與H1關(guān)聯(lián)?自學(xué)習(xí)(第5章):交換機(jī)將看到來自H1的幀并“記住”哪個交換機(jī)端口能被用于到達(dá)H1,.,27,覆蓋半徑,802.15:個人域網(wǎng)絡(luò),小于10m直徑替代電纜(鼠標(biāo),鍵盤，耳機(jī))自組織:無基礎(chǔ)設(shè)施主/從設(shè)備:從設(shè)備(向主設(shè)備)請求發(fā)送許可主設(shè)備同意請求802.15:由藍(lán)牙規(guī)格參數(shù)演化而來2.4-2.5GHz無線電波段高達(dá)721kbps,.,28,第6章概要,6.1概述無線6.2無線鏈路,特性CDMA6.3IEEE802.11無線局域網(wǎng)(“wi-fi”)6.4蜂窩因特網(wǎng)接入體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)(e.g.,GSM),.,29,公共電話網(wǎng)和因特網(wǎng),蜂窩網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的組件,將cells與廣域網(wǎng)相連管理呼叫建立(詳情見后!)處理移動(詳情見后!),移動交換中心MSC,覆蓋地理區(qū)域基站(BS)類比802.11AP移動用戶通過BS與網(wǎng)絡(luò)相連空中接口:在移動用戶和BS之間的物理和鏈路層協(xié)議,發(fā)射區(qū)cell,.,30,蜂窩網(wǎng):第一跳,共享移動用戶到BS無線電頻譜的兩種技術(shù)FDMA/TDMA結(jié)合:將頻譜劃分為頻道，再將每個頻道劃分為時隙CDMA:碼分多址,.,31,蜂窩標(biāo)準(zhǔn):簡要概述,2G系統(tǒng):語音信道IS-136TDMA:FDMA/TDMA結(jié)合(北美)GSM(移動通信全球系統(tǒng)):FDMA/TDMA結(jié)合廣泛部署IS-95CDMA:碼分多址,IS-136,GSM,IS-95,GPRS,EDGE,CDMA-2000,UMTS,TDMA/FDMA,不要淹死在字母湯的碗里：僅使用它們作用參考,.,32,Cellular標(biāo)準(zhǔn):簡要概述,2.5G系統(tǒng):語音和數(shù)據(jù)信道提供給那些等不及3G服務(wù)的人:2G擴(kuò)展通用分組無線電服務(wù)(GPRS)從GSM演化而來數(shù)據(jù)在多個信道發(fā)送(如果可能的話)EnhancedDataratesforGlobalEvolution(EDGE)也從GSM演化而來,使用增強(qiáng)調(diào)制數(shù)據(jù)率高達(dá)384KCDMA-2000(階段1)數(shù)據(jù)率高達(dá)144K從IS-95演化而來,.,33,Cellular標(biāo)準(zhǔn):簡要概述,3G系統(tǒng):語音/數(shù)據(jù)通用移動電信服務(wù)(UMTS)GSM下一步,但使用CDMACDMA-2000.由于更多(并且更為有趣)蜂窩網(wǎng)主題設(shè)計到移動性,.,34,第6章概要,移動6.5原則：移動用戶的編址與選路6.6移動IP6.7在蜂窩網(wǎng)中的處理移動6.8移動和較高層協(xié)議6.9小結(jié),.,35,Whatis移動?,移動譜,從網(wǎng)絡(luò)的角度:,移動無線用戶，使用相同的接入點(diǎn),移動用戶，在維持進(jìn)行中的連接時通過多個接入點(diǎn)(像移動電話一樣,移動用戶，使用DHCP與網(wǎng)絡(luò)連接/斷連,.,36,移動:詞匯,歸屬網(wǎng)絡(luò):移動用戶的永久的“家”(如128.119.40/24),永久地址:在歸屬網(wǎng)絡(luò)中的地址，總能被用于到達(dá)移動用戶，如128.119.40.186,歸屬代理:當(dāng)移動用戶在遠(yuǎn)地，代表它執(zhí)行移動功能的實體,廣域網(wǎng),通信者,.,37,移動:詞匯（續(xù)）,轉(zhuǎn)交地址:在被訪網(wǎng)絡(luò)中的地址.(如79,129.13.2),廣域網(wǎng),被訪網(wǎng)絡(luò):移動用戶當(dāng)前駐留的網(wǎng)絡(luò)(如79.129.13/24),永久地址:保持不變(如128.119.40.186),歸屬代理:在被訪網(wǎng)絡(luò)中代表移動用戶執(zhí)行移動功能的實體,通信者:要與移動用戶通信,.,38,你怎樣與云游的朋友聯(lián)系？,搜索所有的電話簿?給她父母打電話?期待她主動聯(lián)系你?,我想知道Alice現(xiàn)在到達(dá)了何處?,設(shè)想朋友經(jīng)常改變地址，你怎樣找到她?,.,39,移動:方法,讓選路處理:路由器使用通常的選路表交換，通告移動用戶在駐留地的節(jié)點(diǎn)永久地址選路表指示移動用戶位于的地方對端用戶無改變讓端系統(tǒng)處理:間接選路:從通信者到移動用戶的通信經(jīng)過歸屬代理,然后向遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)發(fā)直接選路:通信者得到移動用戶的外部地址,直接向移動用戶發(fā)送,.,40,移動:方法,讓選路處理:路由器使用通常的選路表交換，通告移動用戶在駐留地的節(jié)點(diǎn)永久地址選路表指示移動用戶位于的地方對端用戶無改變讓端系統(tǒng)處理:間接選路:從通信者到移動用戶的通信經(jīng)過歸屬代理,然后向遠(yuǎn)地轉(zhuǎn)發(fā)直接選路:通信者得到移動用戶的外部地址,直接向移動用戶發(fā)送,對數(shù)以百萬計移動用戶無擴(kuò)展性,.,41,移動:注冊,Endresult:外部代理knowsabout移動用戶歸屬代理knowslocationof移動用戶,廣域網(wǎng),歸屬網(wǎng)絡(luò),被訪網(wǎng)絡(luò),.,42,移動經(jīng)間接選路,wideareanetwork,歸屬網(wǎng)絡(luò),被訪網(wǎng)絡(luò),.,43,間接選路:解釋,移動用戶使用兩個地址:永久地址:由通信者所用(因此移動用戶位置對通信者是透明的)轉(zhuǎn)交地址:由歸屬代理所用，以將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給移動用戶外部代理功能可以由移動用戶自己做三角形選路:通信者-歸屬網(wǎng)絡(luò)-移動用戶當(dāng)通信者和移動用戶位于相同網(wǎng)絡(luò)時，低效,.,44,間接選路:在網(wǎng)絡(luò)間移動,假定移動用戶移動到另外的網(wǎng)絡(luò)注冊到新的外部代理新的外部代理向歸屬代理注冊歸屬代理更新移動用戶的轉(zhuǎn)交地址分組繼續(xù)向移動用戶轉(zhuǎn)發(fā)(但具有新的轉(zhuǎn)交地址)移動、改變外部網(wǎng)絡(luò)是透明的：進(jìn)行中的連接能被維護(hù)！,.,45,經(jīng)直接選路移動,wideareanetwork,歸屬網(wǎng)絡(luò),被訪網(wǎng)絡(luò),通信者請求，接收移動用戶的外部地址,通信者轉(zhuǎn)發(fā)到外部代理,.,46,經(jīng)直接選路移動:解釋,克服三角形選路問題對通信者非透明:通信者必須從歸屬代理得到轉(zhuǎn)交地址如果移動用戶改變被訪網(wǎng)絡(luò)會怎樣?,.,47,廣域網(wǎng),在會話開始時訪問的外部網(wǎng)絡(luò),錨外部代理,新的外部代理,通信者代理,通信者,新的外部網(wǎng)絡(luò),直接選路適應(yīng)移動,錨外部代理:FA位于首個被訪網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)總是首先路由到錨FA當(dāng)移動用戶移動:新的FA安排讓數(shù)據(jù)從舊的FA(鏈接)轉(zhuǎn)發(fā),.,48,第6章概要,移動6.5原則：移動用戶的編址與選路6.6移動IP6.7在蜂窩網(wǎng)中的處理移動6.8移動和較高層協(xié)議6.9小結(jié),.,49,移動用戶IP,RFC3220我們已經(jīng)看到了許多特性:歸屬代理、外部代理s、外部代理注冊、轉(zhuǎn)交地址、封裝(分組在一個分組中)標(biāo)準(zhǔn)的三個部分:數(shù)據(jù)報的間接選路代理發(fā)現(xiàn)對歸屬代理注冊,.,50,移動用戶IP:間接選路,永久地址:128.119.40.186,轉(zhuǎn)發(fā)地址:79.129.13.2,.,51,移動用戶IP:代理發(fā)現(xiàn),代理通告:外部/歸屬代理通過廣播ICMP報文通告服務(wù)(類型字段=9),R比特:請求注冊,H,F比特:歸屬和/或外部代理,.,52,移動用戶IP:注冊例子,.,53,第6章概要,移動6.5原則：移動用戶的編址與選路6.6移動IP6.7在蜂窩網(wǎng)中的處理移動6.8移動和較高層協(xié)議6.9小結(jié),.,54,蜂窩網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的組成,通信者,有線公共電話網(wǎng),不同的蜂窩網(wǎng)，由不同提供商運(yùn)營,回想:,.,55,處理蜂窩網(wǎng)中的移動,歸屬網(wǎng)絡(luò):你注冊的蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供商(如SprintPCS,Verizon)歸屬位置注冊器(HLR):歸屬網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)庫，包含永久蜂窩電話號，配置信息(服務(wù)，參數(shù)選擇，賬單),有關(guān)當(dāng)前位置的信息(能夠位于另一個網(wǎng)絡(luò))被訪網(wǎng)絡(luò):移動用戶當(dāng)前駐留的網(wǎng)絡(luò)訪問者位置注冊(VLR):對每個在網(wǎng)中的用戶具有表項的數(shù)據(jù)庫能夠是歸屬網(wǎng)絡(luò),.,56,公共交換電話網(wǎng),移動用戶,歸屬網(wǎng)絡(luò),被訪網(wǎng)絡(luò),通信者,GSM:移動用戶的間接選路,.,57,舊BSS,新BSS,舊的選路,新的選路,GSM:通用MSC的切換,切換目標(biāo)：經(jīng)新基站路由呼叫(不必中斷)切換的原因:到/來自新BSS的更強(qiáng)的信號(持續(xù)連接，較少