西工大移動計算期末總結(jié)-余楷

1、第一章緒論.移動互聯(lián)網(wǎng)繼承了桌面互聯(lián)網(wǎng)的開放協(xié)作的特征，又繼承了移動網(wǎng)的實時性、隱私性、便 攜性、準確性、可定位的特點，還增加了傳感網(wǎng)可感知的特點。.物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)： 應用層、服務層、網(wǎng)絡層、感知層無線個域網(wǎng)（WPAN 無線局域網(wǎng)（WLAN 無線城域網(wǎng)（WMAN.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目標：廣泛豐富的物理世界感知安全可靠的物理信息傳送持續(xù)創(chuàng)新的智能信息服務.移動計算的概念：是一種在任何時間、任何地方、在運動過程中所具有的不間斷訪問數(shù)據(jù) 的能力。移動計算形式：游牧計算（Nomadic Computing ）：人們在不同的地點要求連續(xù)同樣的工作。這些地方是 固定的工作場所，在移動過程中不要求工作。工作環(huán)境：

2、計算機 +互聯(lián)網(wǎng)移動計算：在移動過程中，不間斷完成計算工作，需要隨時隨地訪問所需的信息和服務。普適計算.移動計算涉及無線網(wǎng)絡、計算平臺、應用、管理安全。.移動計算面臨的挑戰(zhàn)：無線通信：連接中斷、帶寬低、帶寬變化大；移動性：地址遷移、依賴于位置的信息；便攜性：能量有限、人機接口、存儲能力.數(shù)字調(diào)制方式：振幅鍵控ASK相移鍵控PSK;頻移鍵控FSK第二章無線通信.無線通信：通過電磁波傳輸數(shù)據(jù)。.電磁波信號從天線出發(fā)沿三種方式傳播：地面波（ground wave）沿著地球表面?zhèn)鞑?，30Hz 3MHz ;天空波（sky wave）電離層反射，3MHz 30MHz ;直線LOS （line of si

3、ght ）大于30MHz ,如微波、光波長波（低頻LF） 30300kHz沿地表傳播或靠電離層反射傳播；中波（中頻MH 3003000kHz地表傳播或靠電離層反射傳播，夜間靠地波傳播外、還 靠天波傳播；短波（高頻HF） 330MHz天波傳播是其主要的傳播方式。超短波（甚高頻VHF 30300MHz難以靠地波和天波傳播，主要以直射方式傳播；微波 高于300MHz類似于光波的傳播，是一種 視距傳播。.無線通信特點：衰減、全向與定向傳播低頻：強穿透、遠距離。頻率越高衰減越嚴重。.無線通信傳輸方式通過電磁波傳輸數(shù)據(jù)。電磁波可將信息從一個地方傳到另一個地方；電磁波的傳播不需要任何有形介質(zhì)；電磁波稱為傳輸

4、的載波（載體）；傳輸?shù)臄?shù)據(jù)疊加在載波上，接收端再過濾出信號（調(diào)制解調(diào)）；傳輸數(shù)據(jù)的頻率范圍稱為頻帶；多個無線電載波可共存于同一空間。電磁波頻率低時，主要借由有形的導電體才能傳遞。電磁波頻率高時即可以在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導電體內(nèi)傳遞。.為什么要調(diào)制解調(diào)，如何進行？因為原始信號（音頻或視頻）的頻率偏低，而無線電原理指明，只有高頻電流流過發(fā)射天線 才會以電磁波的形式發(fā)射到遠方。模擬調(diào)制；數(shù)字調(diào)制。.多徑傳播：發(fā)射信號可借助不同的路徑到達接收機。（反射、衍射、散射）反射：當信號遇到表面大于信號波長的障礙物（地球表面、高建筑物、大型墻面）導致信 號的相位發(fā)生漂移。衍射：當信號遇到大于波長

5、的不可穿透物的邊緣（如無線電波中途遇到的尖銳不規(guī)則的邊緣物），即使沒有來自發(fā)送器的視線信號，也可接收到信號。散射：當入境信號遇到比波長小的物體（樹葉、街牌、燈柱）就發(fā)散成幾個弱的出境信號。.多徑傳播的影響：（1）反射導致相位疊加，信噪比降低；（2）信號串擾，例如：重影.多路復用：為了提高信道利用率，使多路信號沿同一信道傳輸而互不干擾的技術(shù)FDMA（適合于連續(xù)信號）、TDMA（適合于離散信號）、CDMA.無線信道-雙工：正向信道又叫下行鏈路，指從基站到移動終端的通信；頻分雙工（FDD ）:正向信道和反向信道采用不同的載波頻率，而且間隔足夠大時分雙工（TDD）:正向信道和反向信道采用相同的載波頻率

6、，但采用交替的時隙FDD采用兩個對稱的頻率信道，發(fā)送和接收信道之間存在著一定的頻段保護間隔。如GSM的收發(fā)信道間隔為 45 MHz。TDD的發(fā)送和接收信號在同一頻率信道的不同時隙中進行，彼此之間采用一定的保證時間予以分離。.無線網(wǎng)絡中使用的兩種基本拓撲類型：基礎結(jié)構(gòu)集中式（或稱中心輻射式）拓撲；- Ad-hoc （或稱分布式）拓撲有兩種Ad-hoc網(wǎng)絡拓撲：單跳、多跳Ad-hoc網(wǎng)絡第三章移動網(wǎng)絡.第一代模擬系統(tǒng)：FDMA （ FDD ）頻譜利用率低，容量有限；制式太多，不兼容；業(yè)務有限，無數(shù)據(jù)業(yè)務；易被竊聽第二代數(shù)字系統(tǒng)：GSM（TDMA）, IS-95（CDMA）第三代：WCDMACDMA

7、2000TD-SCDMAW前兩代的主要區(qū)別：在傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度上的 提升，能在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無縫漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式。.蜂窩通信是一種使用頻率復用的智能方法，以使有限的帶寬可以容納大區(qū)域、大容量的用 戶。（1）基本原理是把覆蓋區(qū)域分為大量相連的小區(qū)域，每個小區(qū)域都使用自己的、低功率的無線基站；（2）同樣的頻譜在分散的區(qū)域內(nèi)可以被多次復用；（3）小區(qū)域被稱為小區(qū)或單元（cell）, 一組小區(qū)組成區(qū)群（cluster）; （4） 一個區(qū)群中小區(qū)的數(shù)量稱為區(qū)群大小或頻率復 用因子注：對小區(qū)域以智能的方式分配信道，以避免兩種干擾：同頻道干擾、鄰道干擾Why六邊形？比正

8、方形、圓形銜接性好，模擬效果更好。.以FDMA為例，K為分配給系統(tǒng)的頻率總數(shù)，N為頻率復用因子，假定每個蜂窩區(qū)分配相同數(shù)量的頻率，則每個蜂窩區(qū)有K/N個頻率。.蜂窩越區(qū)切換：網(wǎng)絡將移動設備由一個基站分配給另一個基站.GSM系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：操作支持子系統(tǒng)OSS基站子系統(tǒng)BSS網(wǎng)絡子系統(tǒng)NSS基站子系統(tǒng)（BSS）：通過無線發(fā)送和接受信息，負責提供和管理MS與NSS間的傳輸路徑。操作支持子系統(tǒng)（OSS）負責NSS和BSS系統(tǒng)的維護管理工作。網(wǎng)絡和交換子系統(tǒng)（NSS）:是整個系統(tǒng)的核心，GSM系統(tǒng)的交換功能，管理 GSM用戶之 間和其他電信網(wǎng)絡用戶之間的通信，以及對用戶數(shù)據(jù)移動性管理、安全性管理所需的數(shù)

9、據(jù)庫。MSC-移動業(yè)務交換中心：是網(wǎng)絡的核心；完成系統(tǒng)的電話交換功能 AHLR、VLR、 AUC中獲取位置登記和呼叫請求所需的數(shù)據(jù)HLR-歸屬位置寄存器：GSM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，它存儲著固定區(qū)域內(nèi)歸屬所有移動用戶的信息；存儲信息；靜態(tài)數(shù)據(jù)庫VLR-訪問位置寄存器：負責存儲MSC管轄區(qū)域范圍內(nèi)已登記的移動用戶的相關(guān)信 息；實現(xiàn)漫游功能；動態(tài)用戶數(shù)據(jù)庫（4）鑒權(quán)中心（AC- Authentication Centre ）（5）設備標識寄存器 （EIR- Equipment Identify Register）（6）操作維護中心 （OMC）、巧MSCVLR（新） HERVLR （原）位置登記請求播入腓

10、啜據(jù)響應位置疊記請求, 郵人. GSMfr的幾種編號：移動用戶的ISDN號碼MSISDN即手機號）、國際移動用戶識別碼 IMSI （內(nèi)部號碼）、臨時用戶識別碼 TMSI （由VLR臨時分配）、移動用戶漫游號碼 MSRN（由VLR 臨時分配）、國際設備識別碼IMEI。MSISDN是我們通常的手機號，而IMSI用于base station 識別我們的 SIM卡。通過MSISDN道IMSI ,就要發(fā) MAP言息去HLR查。MSISDN漫游情況下應著一個MSRN IMSI在漫游情況下應著一個 TMSL IMSI可理解為手機移動網(wǎng)內(nèi)使用的內(nèi)部號碼，與手機號碼 MSISDNifc HLR里面進行對應。不過

11、除了在HLR上查之外，無法從 IMSI查到MSISDN.通用分組無線業(yè)務（GPRS）:“包交換”概念GSM連接/電話-以占用GSM言道時間計費GPRS分組/Internet（基于GSM勺移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務）-以流量計費GS幅統(tǒng)中對于 GSMR需要軟件升級。在 GS源統(tǒng)引入3個主要組件： GPRSlk務支才I結(jié)點（SGSN）、GPR綱關(guān)支寸I結(jié)點（GGSN、分組控制單元（PCU）8.WLAN （Wireless Local Area Network ）:指以無線信道作為傳輸介質(zhì)的計算機局域網(wǎng)WLAN需滿足LAN的一般需求：高容量 ，覆蓋短程距離，站點全聯(lián)通，廣播特性 優(yōu)點： 移動性：可以移動且能同

12、時與網(wǎng)絡保持連接。靈活性：在有線網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡設備的安放位置受網(wǎng)絡位置限制，而無線局域網(wǎng)在 無線信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡。局限性：可靠性：無線信號易受到阻擋或干擾（ ISM頻段）帶寬與系統(tǒng)容量安全性節(jié)能管理.術(shù)語：站點（STA）:筆記本、手機等接入點（AP）:網(wǎng)絡橋接器（無線、有線互聯(lián)）基本服務集（BSS）:互相通信的STA形成的集合，是 802.11局域網(wǎng)的基本組成單元分布式系統(tǒng)（DS）:用于BSS互聯(lián)的網(wǎng)絡擴展服務集（ESS）: 一個或多個以上的 BSS,通過DS互聯(lián)，即可被定義成一個 ESS,使用者可于ESS roaming及存取BSSs中的任何資料。. 802.11 協(xié)議

13、棧：WLAN 一一802.11 MACEthernet802.3 MAC802 3 PHYWLAN 一一802.11 MACEthernet802.3 MAC802 3 PHY802.11 PHYLLC:邏輯鏈路控制（負責流量控制、查數(shù)據(jù)包目的地等）MAC介質(zhì)訪問控制層（控制介質(zhì)訪問用戶數(shù)據(jù)分段加密）PLCP物理層匯聚協(xié)議（向上提供獨立于傳輸技術(shù)的物理層訪問點（ SAPPMD物理介質(zhì)依賴子層（調(diào)制解調(diào)和編碼/解碼）.介質(zhì)訪問控制（MACB）設計目標：單個MACC持多PHY處理隱藏節(jié)點問題、 支持限時服務QoS、提供節(jié)能模式、提供隱私性和訪問控制三大功能：可靠數(shù)據(jù)傳輸、訪問控制、安全.無線傳輸相

14、關(guān)“范圍”：傳輸范圍（TX_range）：可成功接收幀的通信范圍，取決于發(fā)送能量和無線電波傳輸特性物理層偵聽范圍：可以檢測到該傳輸?shù)姆秶?，取決于接收器靈敏度和無線電波傳輸特性。干擾范圍：在此范圍內(nèi)的節(jié)點如果發(fā)送不相關(guān)的幀，將干擾接收端的接收并導致丟幀。13.隱藏節(jié)點：由于距離太遠而導致一個站點無法檢測到介質(zhì)競爭對手的存在。能干擾接收端不能偵聽發(fā)送端暴露節(jié)點：由于偵聽到其他站點的發(fā)送而誤以為介質(zhì)忙導致不能發(fā)送。能偵 聽到發(fā)送端不會干擾接收端14.802.11與以太網(wǎng)：802.3的以太網(wǎng)采用載波偵聽/沖突檢測CS: Carrier Sense,先進行載波偵聽，只在媒體空閑時間發(fā)送MA: Multi

15、ple AcceseCD: Collision Detetion,發(fā)送的同時監(jiān)測信道，檢測到?jīng)_突后立刻停止802.11與以太網(wǎng)的區(qū)別（多址接入共享信道）以太網(wǎng)中先發(fā)生沖突，再處理（電壓變化）無線中不能在發(fā)射同時檢測沖突(其發(fā)射信號強度遠大于其它信號，故無法檢測)15. CSMA/CA (載波偵聽、沖突避免)等待和后退過程：當空閑時間二IFS,立即傳輸當介質(zhì)忙，延遲直到當前傳輸結(jié)束+IFS時間開始隨機后退(競爭)過程選擇一個隨機數(shù)(0, CwindoW)后退過程中介質(zhì)為忙時掛起 backoff過程在當前幀傳輸結(jié)束后恢復后退過程用不同的幀間隔來定義優(yōu)先級-控制等待時間的參數(shù)：SIFS (Short

16、 IFS) 、 PIFS (PCF IFS) 、 DIFS (DCF IFS)。*帔等待傳輸。傳輸幀*帔等待傳輸。傳輸幀16.隱藏結(jié)點的解決方案：送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請求傳送報文(RTS )給目標端，等待目標端回應CTS報文后，才開始傳送。CTS為發(fā)送者預留了帶寬同 時通告所有的站點(包括隱藏站點)，RTS/CTS長短很短，沖突的概率小，解決 了隱藏節(jié)點。移動Ad Hoc網(wǎng)絡. Mobile Ad Hoc Network (MANET):由一組帶有無線通信收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點組成(無其他設備或設施支持)；網(wǎng)絡中每個移動終端地位相等、可自由移動；可以在任何時候、任何地點快速構(gòu)建，不需要基

17、礎網(wǎng)絡設施的支持；是一個多跳、臨時、無中心網(wǎng)絡。也是多跳無線網(wǎng)、自組織網(wǎng)絡、無固定設施網(wǎng)絡、對等網(wǎng)絡。特點：移動終端角色的雙重性，網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，無中心網(wǎng)絡的自組性，多跳組網(wǎng)方式，安全性差，網(wǎng)絡的可擴展性不強，存在單向的無線信道.MANET節(jié)點結(jié)構(gòu)：主機：面向移動用戶，完成數(shù)據(jù)處理等功能路由器：負責路由選擇、轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)報功能無線收發(fā)裝置：完成數(shù)據(jù)傳輸功能.MANET網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)：平面結(jié)構(gòu)（完全分布式）層次結(jié)構(gòu)（分層分布式），多層體系結(jié)構(gòu)異構(gòu)MANET網(wǎng)絡4.Ad hoc路由協(xié)議：表驅(qū)動（table driven ）路由（先應式（proactive ）路由）傳統(tǒng)的分布式最短路徑路由協(xié)議鏈路狀態(tài)或

18、者距離向量所有節(jié)點連續(xù)更新“可達”信息每個節(jié)點維護到網(wǎng)絡中所有節(jié)點的路由所有路由都已經(jīng)存在并且隨時可用路由請求的延遲低路由開銷高按需（on-demand ）路由協(xié)議 （反應式（reactive ）路由）在源端需要時候通過路由發(fā)現(xiàn)過程來確定路由控制信息采用洪泛（flooding ）方式路由請求延遲高路由開銷低兩種實現(xiàn)技術(shù)源路由（報文頭攜帶完整的路由信息）逐跳路由（類似現(xiàn)有的Internet路由）5.兩種路由機制的權(quán)衡：路由發(fā)現(xiàn)的延遲：主動協(xié)議因全程維護所有的路由而具備低延遲按需協(xié)議因只在需要時才發(fā)現(xiàn)所需路由而導致高延遲路由發(fā)現(xiàn)/維護的開銷：按需協(xié)議因只在需要時才維護路由而具備低開銷 主動協(xié)議因連

19、續(xù)更新路由可能導致高開銷那種途徑表現(xiàn)更好取決于流量和移動模式移動IP.移動需求：移動性：任何時候、任何地點都能提供可靠的Internet訪問透明性：移動對于IP上層協(xié)議來說都是透明的易于使用：移動應該像GSM移動手機那樣便于操作路由：移動應該與所有路由協(xié)議兼容并能優(yōu)化路由安全：移動不應該降低Internet的安全性.移動IP是一個在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 行的通信移動IP提供了一種IP路由機制，使移動節(jié)點以一個永久IP地址連接到任何鏈路上.基本功能：改變鏈路后應仍能與Internet 通信、無論移動節(jié)點移動到那個鏈路仍 能使用原來的IP進行通信、

20、能與不具備移動IP功能的計算機通信、與Internet 上的其他節(jié)點一樣安全。.如何工作：每個移動節(jié)點 MN（移動節(jié)點）有兩個IP地址（家鄉(xiāng)地址，轉(zhuǎn)交地 址）、使用家鄉(xiāng)代理和外地代理。家鄉(xiāng)地址：可用于和 MNK系的在家鄉(xiāng)網(wǎng)絡中的地址轉(zhuǎn)交地址（CoQ: MNft所訪問網(wǎng)絡中的地址過程：1尋址移動節(jié)點家鄉(xiāng)地址的分組 2家鄉(xiāng)代理截獲該分組并轉(zhuǎn)發(fā)給外地代理3外地代理接收此分組并轉(zhuǎn)發(fā)給移動節(jié)點 4移動節(jié)點直接響應外地節(jié)點.移動IPv4定義了 3種支持移動的服務：代理發(fā)現(xiàn)：移動節(jié)點判斷自己當前位置，當訪問外地網(wǎng)絡時獲得轉(zhuǎn)交地址（ CoA）注冊：移動節(jié)點向外部代理請求服務，通知家鄉(xiāng)代理它的轉(zhuǎn)交地址包傳送：當

21、移動節(jié)點連接到外地鏈路時，對它發(fā)出的或發(fā)向它的數(shù)據(jù)包進行路由 三角路由：優(yōu)點：控制簡單交換的控制報文有限地址綁定信息一致缺點： HA是每個報文的固定重定向點增加端延遲連接HA的鏈路易超載 HA是個瓶頸移動設備.嵌入式系統(tǒng)：PDA、手機.操作系統(tǒng)： Symbian ：諾基亞為主，受谷歌沖擊 2010年2月開源，S60是主流RIM :加拿大BlackBerry （黑莓），郵件是特色、對輸入設備都做過特別設計，使輸 入設備可以頻繁使用Windows Phone：微軟：“Windows Mobile 將熟悉的 Windows體驗擴展到了移動環(huán) 境中，所以您可以立即使用它投入工作?！眎Phone OS:

22、 Mac OS X 的衍生，類 Unix 系統(tǒng)，Objective-C系統(tǒng)架構(gòu)分為四個層次：內(nèi)核操作系統(tǒng)層、內(nèi)核服務層、媒體層、可輕觸層Android :2007年11月5日由美國Google公司基于Linux整合開發(fā)的嵌入式系統(tǒng),后開源并由開放手機聯(lián)盟 Open Handset Alliance開發(fā)，是第一個完整的、開放的、免 費的智能移動開發(fā)平臺基于嵌入式Linux ,系統(tǒng)架構(gòu)分為四層：第一層：Linux內(nèi)核（Linux kernel）:由C語言實現(xiàn)。第二層：本地庫和 android 運行環(huán)境（LIBRARIES 和 ANDROID RUNTIME）第三層：Android 應用框架（AND

23、ROID FRAMEWORK）第四層：Android 應用程序（APPLICATIONS）注：android Bionic libc與標準的 GNU glibc庫不兼容3.Chrome、Android是典型的 WebOS （基于 Web的操作系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，最新型的 嵌入式操作系統(tǒng)）第八章移動互聯(lián)網(wǎng)應用.移動互聯(lián)網(wǎng)定義定義1 :移動互聯(lián)網(wǎng)是指用戶能夠通過手機、PDA或其他手持終端以無線方式通過多種網(wǎng)絡（WLAN、CDMA、3G等）接入互聯(lián)網(wǎng)。（中興通訊移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展白皮書 ） 定義2:移動互聯(lián)網(wǎng)是指移動的用戶從自身需求出發(fā)，通過以手機，MID為主的無線終端隨時隨地的通過無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)，它是互聯(lián)網(wǎng)與移動通信互相融合的產(chǎn)物，目前呈現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品移動化強于移動產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)化的趨勢。（中國移動通信）定義3:移動互聯(lián)網(wǎng)是以移動網(wǎng)絡作為接入網(wǎng)絡的互聯(lián)網(wǎng)及服務，包括3個要素：移動終端、移動網(wǎng)絡和應用服務。（工信部電信研究院移動互聯(lián)網(wǎng)白皮書）.移動互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡要求：更高效使用率、突發(fā)流量的服務保障、永久在線新特征：媒體化、社會化、碎片化、感知化、用戶身份可識別性、個性化