无线移动互联网原理、技术及应用.doc

无线移动互联网原理、技术与应用 摘要：本文中系统阐述了无线移动互联网的相关知识，近年来，无线通信技术的高速发展成为固定宽带之后计算机网络技术发展的重要推动力，构架于其上的无线移动互联网代表了未来网络技术乃至信息技术的发展趋势。本文从无线互联网基础、几种主要的组网方式及无线互联网技术的综合应用等几个方面进行了论述。 关键词：无线移动互联网；移动自组织网络；无线传感器网络；无线Mesh网络；无线互联网综合应用。 1 引言 与传统的有线网络不同，无线网络使用各种无线通信技术为各种移动设备提供必要的物理接口，实现物理层和数据链路层的功能。无线网络是计算机网络技术与无线通信技术相结合的产物。⑴总是在线 ⑵支持突发流量 ⑶提供无缝的移动性 ⑷支持服务质量控制 ⑸提供安全保障 ⑹提供灵活的组网方式 3 移动自组织网络 20世纪80年代，美国国防部国防高级研究计划署研制了分组无线网络(Packet Radio Network,PRNET)，该网络利用ALOHA和CSMA技术进行链路控制，采用距离向量路由算法。20世纪90年代早期，随着带有无线网卡的计算机及各种便携式通信设备的广泛使用，学者在PRNET的基础上，提出了移动自组织网络。20世纪90年代末期，移动自组织网络的相关技术日臻成熟，微电子和传感器技术也得到快速发展，学者将移动自组织网络技术与传感器技术结合起来，提出无线传感器网络。21世纪之初，为了进一步提高无线移动互联网的性能，学者结合自组织网络的高速无线通信技术与互联网的固定拓扑结构，提出了无线Mesh网络。3中无线互联网技术的演进关系如图3-1所示。 图3-1 移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET),是不依赖于任何固定基础设施的移动节点的联合体，是一种自组织、无线、多跳、对等式、动态的移动网络。一个移动自组织网络是由一组移动节点组成，不需要借助基站等已建立好的基础设施进行集中控制。各个移动节点处于移动状态。移动节点通过无线传输技术与一跳邻居节点直接进行数据通信，再由该邻居节点决定如何将数据传送到下一跳，直至目的节点。也就是说，在移动自组织网络中，每个移动节点同时承担了主机和路由器的功能，在作为主机收发上层应用业务数据的同时，也作为路由器为其他主机进行数据转发。 在移动自组织网络中，每个移动节点需要同时拥有通信装置和计算装置，能够参与移动自组织网络的信息传输和计算，如带有无线网卡的计算机、手机、PDA等。在移动自组织网络的数据传送中，源节点是指数据传送的起始节点，也就是形成数据的节点。目的节点是数据传送的结束节点，通常也就是数据传送的最终目标。中间节点是位于源节点和目的节点之间并参与数据传送的节点。 移动自组织网络的特点包括：移动性，无线性，多路线，多跳性，节点对等性，分布性，自组织行，高动态性，能量和资源的有限性。同时移动自组织网络使用简化的OSI参考模型作为体系结构，该体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层5层。由于移动自组织网络具有节点对等性，因此各个节点都具有相同的体系结构。 由于移动自组织网络的上述特点，其数据链路层，网络层，传输层存在很多问题需要研究，主要包括链路控制、信道接入、路由选择算法、无线环境下的TCP技术、服务质量保证机制以及安全保障机制6个方面。图3-2给出了移动自组织网络关键技术的主要研究内容。 图3-2 移动自组织网络所具有的特点使其在很多特定场合通信应用中具有独特的优势。美国国防部一直是移动自组织网络的主要开发者，移动自组织网络在军事领域具有较为广泛的应用。随着技术的发展，移动自组织网络逐步走向商业领域。短短十几年的时间，移动自组织网络的应用研究已经取得了长足的进步。人们对于普适计算和物联网等新型网络的需求越来越高，希望能够随时随地进行移动计算和通信，移动自组织网络正式能够满足这种需求的重要技术。 4 无线传感器网络 无线传感器网络是在移动自组织网络的基础上发展起来的一种新兴的无线多跳网络，其目的是为了在某一区域获取用户感兴趣的信息。无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点，涉及多学科的交叉领域，有着巨大的应用价值。 在无线传感器网络中，能耗是非常突出的问题。从节点角度考虑，通信单元是能耗最大的一个部分，所以无线传感器网络硬件方面的挑战仍然是如何设计高可靠性，低功耗，低成本的传感器网络节点。在物理层设计方面，现在已经提出了M-ray、 ACMP、UWB等技术，但其性能仍无法满足无线传感器网络的要求。 无线传感器网络MAC层研究的主要目标是设计一种低能耗的分布式共享信道访问协议。现有协议主要分为竞争型、