西工大移动计算期末总结-余楷

1、第一章绪论.移动互联网继承了桌面互联网的开放协作的特征，又继承了移动网的实时性、隐私性、便 携性、准确性、可定位的特点，还增加了传感网可感知的特点。.物联网的层次结构： 应用层、服务层、网络层、感知层无线个域网（WPAN 无线局域网（WLAN 无线城域网（WMAN.物联网发展目标：广泛丰富的物理世界感知安全可靠的物理信息传送持续创新的智能信息服务.移动计算的概念：是一种在任何时间、任何地方、在运动过程中所具有的不间断访问数据 的能力。移动计算形式：游牧计算（Nomadic Computing ）：人们在不同的地点要求连续同样的工作。这些地方是 固定的工作场所，在移动过程中不要求工作。工作环境：

2、计算机 +互联网移动计算：在移动过程中，不间断完成计算工作，需要随时随地访问所需的信息和服务。普适计算.移动计算涉及无线网络、计算平台、应用、管理安全。.移动计算面临的挑战：无线通信：连接中断、带宽低、带宽变化大；移动性：地址迁移、依赖于位置的信息；便携性：能量有限、人机接口、存储能力.数字调制方式：振幅键控ASK相移键控PSK;频移键控FSK第二章无线通信.无线通信：通过电磁波传输数据。.电磁波信号从天线出发沿三种方式传播：地面波（ground wave）沿着地球表面传播 ，30Hz 3MHz ;天空波（sky wave）电离层反射，3MHz 30MHz ;直线LOS （line of si

3、ght ）大于30MHz ,如微波、光波长波（低频LF） 30300kHz沿地表传播或靠电离层反射传播；中波（中频MH 3003000kHz地表传播或靠电离层反射传播，夜间靠地波传播外、还 靠天波传播；短波（高频HF） 330MHz天波传播是其主要的传播方式。超短波（甚高频VHF 30300MHz难以靠地波和天波传播，主要以直射方式传播；微波 高于300MHz类似于光波的传播，是一种 视距传播。.无线通信特点：衰减、全向与定向传播低频：强穿透、远距离。频率越高衰减越严重。.无线通信传输方式通过电磁波传输数据。电磁波可将信息从一个地方传到另一个地方；电磁波的传播不需要任何有形介质；电磁波称为传输

4、的载波（载体）；传输的数据叠加在载波上，接收端再过滤出信号（调制解调）；传输数据的频率范围称为频带；多个无线电载波可共存于同一空间。电磁波频率低时，主要借由有形的导电体才能传递。电磁波频率高时即可以在自由空间内传递，也可以束缚在有形的导电体内传递。.为什么要调制解调，如何进行？因为原始信号（音频或视频）的频率偏低，而无线电原理指明，只有高频电流流过发射天线 才会以电磁波的形式发射到远方。模拟调制；数字调制。.多径传播：发射信号可借助不同的路径到达接收机。（反射、衍射、散射）反射：当信号遇到表面大于信号波长的障碍物（地球表面、高建筑物、大型墙面）导致信 号的相位发生漂移。衍射：当信号遇到大于波长

5、的不可穿透物的边缘（如无线电波中途遇到的尖锐不规则的边缘物），即使没有来自发送器的视线信号，也可接收到信号。散射：当入境信号遇到比波长小的物体（树叶、街牌、灯柱）就发散成几个弱的出境信号。.多径传播的影响：（1）反射导致相位叠加，信噪比降低；（2）信号串扰，例如：重影.多路复用：为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰的技术FDMA（适合于连续信号）、TDMA（适合于离散信号）、CDMA.无线信道-双工：正向信道又叫下行链路，指从基站到移动终端的通信；频分双工（FDD ）:正向信道和反向信道采用不同的载波频率，而且间隔足够大时分双工（TDD）:正向信道和反向信道采用相同的载波频率

6、，但采用交替的时隙FDD采用两个对称的频率信道，发送和接收信道之间存在着一定的频段保护间隔。如GSM的收发信道间隔为 45 MHz。TDD的发送和接收信号在同一频率信道的不同时隙中进行，彼此之间采用一定的保证时间予以分离。.无线网络中使用的两种基本拓扑类型：基础结构集中式（或称中心辐射式）拓扑；- Ad-hoc （或称分布式）拓扑有两种Ad-hoc网络拓扑：单跳、多跳Ad-hoc网络第三章移动网络.第一代模拟系统：FDMA （ FDD ）频谱利用率低，容量有限；制式太多，不兼容；业务有限，无数据业务；易被窃听第二代数字系统：GSM（TDMA）, IS-95（CDMA）第三代：WCDMACDMA

7、2000TD-SCDMAW前两代的主要区别：在传输声音和数据的速度上的 提升，能在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式。.蜂窝通信是一种使用频率复用的智能方法，以使有限的带宽可以容纳大区域、大容量的用 户。（1）基本原理是把覆盖区域分为大量相连的小区域，每个小区域都使用自己的、低功率的无线基站；（2）同样的频谱在分散的区域内可以被多次复用；（3）小区域被称为小区或单元（cell）, 一组小区组成区群（cluster）; （4） 一个区群中小区的数量称为区群大小或频率复 用因子注：对小区域以智能的方式分配信道，以避免两种干扰：同频道干扰、邻道干扰Why六边形？比正

8、方形、圆形衔接性好，模拟效果更好。.以FDMA为例，K为分配给系统的频率总数，N为频率复用因子，假定每个蜂窝区分配相同数量的频率，则每个蜂窝区有K/N个频率。.蜂窝越区切换：网络将移动设备由一个基站分配给另一个基站.GSM系统体系结构：操作支持子系统OSS基站子系统BSS网络子系统NSS基站子系统（BSS）：通过无线发送和接受信息，负责提供和管理MS与NSS间的传输路径。操作支持子系统（OSS）负责NSS和BSS系统的维护管理工作。网络和交换子系统（NSS）:是整个系统的核心，GSM系统的交换功能，管理 GSM用户之 间和其他电信网络用户之间的通信，以及对用户数据移动性管理、安全性管理所需的数

9、据库。MSC-移动业务交换中心：是网络的核心；完成系统的电话交换功能 AHLR、VLR、 AUC中获取位置登记和呼叫请求所需的数据HLR-归属位置寄存器：GSM系统的数据中心，它存储着固定区域内归属所有移动用户的信息；存储信息；静态数据库VLR-访问位置寄存器：负责存储MSC管辖区域范围内已登记的移动用户的相关信 息；实现漫游功能；动态用户数据库（4）鉴权中心（AC- Authentication Centre ）（5）设备标识寄存器 （EIR- Equipment Identify Register）（6）操作维护中心 （OMC）、巧MSCVLR（新） HERVLR （原）位置登记请求播入腓

10、啜据响应位置叠记请求, 邮人. GSMfr的几种编号：移动用户的ISDN号码MSISDN即手机号）、国际移动用户识别码 IMSI （内部号码）、临时用户识别码 TMSI （由VLR临时分配）、移动用户漫游号码 MSRN（由VLR 临时分配）、国际设备识别码IMEI。MSISDN是我们通常的手机号，而IMSI用于base station 识别我们的 SIM卡。通过MSISDN道IMSI ,就要发 MAP言息去HLR查。MSISDN漫游情况下应着一个MSRN IMSI在漫游情况下应着一个 TMSL IMSI可理解为手机移动网内使用的内部号码，与手机号码 MSISDNifc HLR里面进行对应。不过

11、除了在HLR上查之外，无法从 IMSI查到MSISDN.通用分组无线业务（GPRS）:“包交换”概念GSM连接/电话-以占用GSM言道时间计费GPRS分组/Internet（基于GSM勺移动分组数据业务）-以流量计费GS幅统中对于 GSMR需要软件升级。在 GS源统引入3个主要组件： GPRSlk务支才I结点（SGSN）、GPR纲关支寸I结点（GGSN、分组控制单元（PCU）8.WLAN （Wireless Local Area Network ）:指以无线信道作为传输介质的计算机局域网WLAN需满足LAN的一般需求：高容量 ，覆盖短程距离，站点全联通，广播特性 优点： 移动性：可以移动且能同

12、时与网络保持连接。灵活性：在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置限制，而无线局域网在 无线信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。局限性：可靠性：无线信号易受到阻挡或干扰（ ISM频段）带宽与系统容量安全性节能管理.术语：站点（STA）:笔记本、手机等接入点（AP）:网络桥接器（无线、有线互联）基本服务集（BSS）:互相通信的STA形成的集合，是 802.11局域网的基本组成单元分布式系统（DS）:用于BSS互联的网络扩展服务集（ESS）: 一个或多个以上的 BSS,通过DS互联，即可被定义成一个 ESS,使用者可于ESS roaming及存取BSSs中的任何资料。. 802.11 协议

13、栈：WLAN 一一802.11 MACEthernet802.3 MAC802 3 PHYWLAN 一一802.11 MACEthernet802.3 MAC802 3 PHY802.11 PHYLLC:逻辑链路控制（负责流量控制、查数据包目的地等）MAC介质访问控制层（控制介质访问用户数据分段加密）PLCP物理层汇聚协议（向上提供独立于传输技术的物理层访问点（ SAPPMD物理介质依赖子层（调制解调和编码/解码）.介质访问控制（MACB）设计目标：单个MACC持多PHY处理隐藏节点问题、 支持限时服务QoS、提供节能模式、提供隐私性和访问控制三大功能：可靠数据传输、访问控制、安全.无线传输相

14、关“范围”：传输范围（TX_range）：可成功接收帧的通信范围，取决于发送能量和无线电波传输特性物理层侦听范围：可以检测到该传输的范围，取决于接收器灵敏度和无线电波传输特性。干扰范围：在此范围内的节点如果发送不相关的帧，将干扰接收端的接收并导致丢帧。13.隐藏节点：由于距离太远而导致一个站点无法检测到介质竞争对手的存在。能干扰接收端不能侦听发送端暴露节点：由于侦听到其他站点的发送而误以为介质忙导致不能发送。能侦 听到发送端不会干扰接收端14.802.11与以太网：802.3的以太网采用载波侦听/冲突检测CS: Carrier Sense,先进行载波侦听，只在媒体空闲时间发送MA: Multi

15、ple AcceseCD: Collision Detetion,发送的同时监测信道，检测到冲突后立刻停止802.11与以太网的区别（多址接入共享信道）以太网中先发生冲突，再处理（电压变化）无线中不能在发射同时检测冲突(其发射信号强度远大于其它信号，故无法检测)15. CSMA/CA (载波侦听、冲突避免)等待和后退过程：当空闲时间二IFS,立即传输当介质忙，延迟直到当前传输结束+IFS时间开始随机后退(竞争)过程选择一个随机数(0, CwindoW)后退过程中介质为忙时挂起 backoff过程在当前帧传输结束后恢复后退过程用不同的帧间隔来定义优先级-控制等待时间的参数：SIFS (Short

16、 IFS) 、 PIFS (PCF IFS) 、 DIFS (DCF IFS)。*帔等待传输。传输帧*帔等待传输。传输帧16.隐藏结点的解决方案：送出数据前，先送一段小小的请求传送报文(RTS )给目标端，等待目标端回应CTS报文后，才开始传送。CTS为发送者预留了带宽同 时通告所有的站点(包括隐藏站点)，RTS/CTS长短很短，冲突的概率小，解决 了隐藏节点。移动Ad Hoc网络. Mobile Ad Hoc Network (MANET):由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成(无其他设备或设施支持)；网络中每个移动终端地位相等、可自由移动；可以在任何时候、任何地点快速构建，不需要基

17、础网络设施的支持；是一个多跳、临时、无中心网络。也是多跳无线网、自组织网络、无固定设施网络、对等网络。特点：移动终端角色的双重性，网络拓扑动态变化，无中心网络的自组性，多跳组网方式，安全性差，网络的可扩展性不强，存在单向的无线信道.MANET节点结构：主机：面向移动用户，完成数据处理等功能路由器：负责路由选择、转发用户数据报功能无线收发装置：完成数据传输功能.MANET网络结构：平面结构（完全分布式）层次结构（分层分布式），多层体系结构异构MANET网络4.Ad hoc路由协议：表驱动（table driven ）路由（先应式（proactive ）路由）传统的分布式最短路径路由协议链路状态或

18、者距离向量所有节点连续更新“可达”信息每个节点维护到网络中所有节点的路由所有路由都已经存在并且随时可用路由请求的延迟低路由开销高按需（on-demand ）路由协议 （反应式（reactive ）路由）在源端需要时候通过路由发现过程来确定路由控制信息采用洪泛（flooding ）方式路由请求延迟高路由开销低两种实现技术源路由（报文头携带完整的路由信息）逐跳路由（类似现有的Internet路由）5.两种路由机制的权衡：路由发现的延迟：主动协议因全程维护所有的路由而具备低延迟按需协议因只在需要时才发现所需路由而导致高延迟路由发现/维护的开销：按需协议因只在需要时才维护路由而具备低开销 主动协议因连

19、续更新路由可能导致高开销那种途径表现更好取决于流量和移动模式移动IP.移动需求：移动性：任何时候、任何地点都能提供可靠的Internet访问透明性：移动对于IP上层协议来说都是透明的易于使用：移动应该像GSM移动手机那样便于操作路由：移动应该与所有路由协议兼容并能优化路由安全：移动不应该降低Internet的安全性.移动IP是一个在Internet上提供移动功能的方案，使节点在切换链路时仍可保持正在进 行的通信移动IP提供了一种IP路由机制，使移动节点以一个永久IP地址连接到任何链路上.基本功能：改变链路后应仍能与Internet 通信、无论移动节点移动到那个链路仍 能使用原来的IP进行通信、

20、能与不具备移动IP功能的计算机通信、与Internet 上的其他节点一样安全。.如何工作：每个移动节点 MN（移动节点）有两个IP地址（家乡地址，转交地 址）、使用家乡代理和外地代理。家乡地址：可用于和 MNK系的在家乡网络中的地址转交地址（CoQ: MNft所访问网络中的地址过程：1寻址移动节点家乡地址的分组 2家乡代理截获该分组并转发给外地代理3外地代理接收此分组并转发给移动节点 4移动节点直接响应外地节点.移动IPv4定义了 3种支持移动的服务：代理发现：移动节点判断自己当前位置，当访问外地网络时获得转交地址（ CoA）注册：移动节点向外部代理请求服务，通知家乡代理它的转交地址包传送：当

21、移动节点连接到外地链路时，对它发出的或发向它的数据包进行路由 三角路由：优点：控制简单交换的控制报文有限地址绑定信息一致缺点： HA是每个报文的固定重定向点增加端延迟连接HA的链路易超载 HA是个瓶颈移动设备.嵌入式系统：PDA、手机.操作系统： Symbian ：诺基亚为主，受谷歌冲击 2010年2月开源，S60是主流RIM :加拿大BlackBerry （黑莓），邮件是特色、对输入设备都做过特别设计，使输 入设备可以频繁使用Windows Phone：微软：“Windows Mobile 将熟悉的 Windows体验扩展到了移动环 境中，所以您可以立即使用它投入工作。”iPhone OS:

22、 Mac OS X 的衍生，类 Unix 系统，Objective-C系统架构分为四个层次：内核操作系统层、内核服务层、媒体层、可轻触层Android :2007年11月5日由美国Google公司基于Linux整合开发的嵌入式系统,后开源并由开放手机联盟 Open Handset Alliance开发，是第一个完整的、开放的、免 费的智能移动开发平台基于嵌入式Linux ,系统架构分为四层：第一层：Linux内核（Linux kernel）:由C语言实现。第二层：本地库和 android 运行环境（LIBRARIES 和 ANDROID RUNTIME）第三层：Android 应用框架（AND

23、ROID FRAMEWORK）第四层：Android 应用程序（APPLICATIONS）注：android Bionic libc与标准的 GNU glibc库不兼容3.Chrome、Android是典型的 WebOS （基于 Web的操作系统，互联网操作系统，最新型的 嵌入式操作系统）第八章移动互联网应用.移动互联网定义定义1 :移动互联网是指用户能够通过手机、PDA或其他手持终端以无线方式通过多种网络（WLAN、CDMA、3G等）接入互联网。（中兴通讯移动互联网技术发展白皮书 ） 定义2:移动互联网是指移动的用户从自身需求出发，通过以手机，MID为主的无线终端随时随地的通过无线方式接入互联网，它是互联网与移动通信互相融合的产物，目前呈现互联网产品移动化强于移动产品互联网化的趋势。（中国移动通信）定义3:移动互联网是以移动网络作为接入网络的互联网及服务，包括3个要素：移动终端、移动网络和应用服务。（工信部电信研究院移动互联网白皮书）.移动互联网对网络要求：更高效使用率、突发流量的服务保障、永久在线新特征：媒体化、社会化、碎片化、感知化、用户身份可识别性、个性化