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4G无线个人通讯网络关键技术研究

摘要下一代无线系统应该提供给用户更高的宽带服务，并且透明地将技术集成到系统环境

中，从而实现位置无关性。这样就需要整合异构网络和不同协议。无线个人网络（WPN）

是这种异构体系结构中不可或缺的一部分。在现有的经济条件下，这是集成现有无线系统的

令人期望的解决方案。整合不同系统之间协议的关键是IP应用。基于这个角度，本文展望

了实现一个适应目前和未来个人无线通信网络和服务的体系结构所面临的困难和挑战，并探

讨了可能的解决方案。

关键词WPN，PCOL，WAF，Adhoc

1前言

随着无线和嵌入式技术的不断发展，无线通信网络的重要性日益显著。一个有发展潜力的

4G无线个人通信网络（WPN）的框架，应该提供给用户更高的带宽服务；透明地将技术集

成到系统环境中，从而实现位置的无关性；Internet技术和新WLAN可以很好地协同ぷ鳎

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2WPN发展带来的挑战

WPN所面对的挑战和其他网络非常相似，即目前还很难适用于那些具有有限资源的小型移

动设备。这一点可以体现在以下这些特殊的需求上。

⑴比特率和设备容量的可扩展性将是体系的一部分。实际的网络必须是异构的而且支持异

构网络之间的相互通信。

⑵为了支持不同网络之间的通信，面向无线节点的中间介质间必须依靠从源节点到目的节

点的信息。另外，除了MANET路由方案，还应该有一种到基干网络的透明连接机制。

⑶无线TCP是当前的一个研究热点，特别是关于MAC层和上层之间的通信上。在异构网

络环境下，由于不同类型的MAC层和物理层的共存，使得这个问题更加复杂化。

⑷另一个基本需求是安全和隐私问题。作为一个必须具有的功能，在无线通信中更易遭受

各种攻击的情况下就变得更具挑战性。在系统设计时完成提供一个端到端的安全体系是很困

难的；如果放到系统建成之后再去加强安全方面的功能也是非常困难，代价非常的昂贵。

⑸网络无处不在以及个性化的发展趋势带来了额外的复杂需求。这样，不仅仅需提供应用

和服务，而且还应该考虑用户的喜好，注重个性化服务。

⑹还需要新的控制层来协助中间层通信，完成全局管理任务以及进行一些不可避免地分层

管理工作。欧洲的IST协作RD项目――PACWOMAN[2]和6HOP[3]正在致力于解决所提

到的难题。

3可行解决方案

3.1可扩展性

在IEEE802.15中，IEEE802.15.4a协议组正在设计低容量无线接口，也正在考虑支持超宽

带技术（Ultra-Wideband），但要保证其他的方案如混合OFDM也能良好运行。为了支持

LDR设备和其他设备的互相连接，除了物理层和链路层，还有另外一个重要的方面需要考

虑。IP可以被用作一种粘合“”技术，但是LDR终端可能不具有这种功能，因为它们可能不

是完全IP适应的，所以应该开发其他的方式。一些LDR设备是和轻量级的操作系统合为一

体的，具有一个简化的IP栈。因此对于现实的组合网络，完全IP适应方式不是最合适的。

相反，我们假设一个不同的策略，其中一簇LDR终端受一个功能比较强大的LDR终端控制，

该LDR终端的特点是有一个双协议栈，目的是允许LDR和外部设备通过传统IP通信来相

互连接。这种方式需要网络中有许多这样的LDR终端。

3.2增强Adhoc路由

Adhoc网络使得下一代WPN网络实现的可能性大大增加。MANET项目组已经走出了第一

步，通过指定基础协议来支持多跳网络中的通信。但是在包含成百上千个节点的网络中迫切

需要一种通用实现方式，而且具有很好的流动性。需要理解adhoc路由机制，例如，MIT

已经得出了一些有趣的调查结果，结果表明有时候“最短的路径是不足够的”[4]；跨层协议

优化需要有一个通用的框架，这个框架允许过过众所周知的接口访问需要的信息。

3.3主干网络的互相连接

下一代WPN需要全球范围内的无缝连接。用户可以在任何时候任何地点