《移动互联网概论》教学课件02移动互联网组网技术

模块2移动互联网组网技术（1）了解无线网络接入技术。（2）了解IEEE802.11协议簇。（3）理解IEEE802.15协议簇。（4）掌握IEEE802.15.4WPAN的组成。（5）掌握网络拓扑图的绘制方法。学习目标（1）IEEE802.15.4WPAN的组成。（2）网络拓扑图的绘制。学习要点移动互联网组网技术就是移动网络组建技术，随着移动通信的发展、移动通信协议的完善和移动智能设备的增加，移动无线组网技术也日益趋近成熟。目录contents2.12.22.32.4无线网络接入技术移动自组织网络移动云计算技术实训2.1

无线网络接入技术2.1无线网络接入技术伴随移动通信的发展，移动终端作为简单的通信设备已有几十年的历史。自2007年开始，智能化引发了移动终端的本质变化，从根本上改变了终端作为移动网络末梢的传统定位。移动智能终端几乎在一瞬之间转变为互联网业务的关键入口和主要创新平台，新型媒体、电子商务和信息服务平台，互联网资源、移动网络资源与环境交互资源的最重要枢纽，其操作系统和处理器芯片甚至成为当今整个ICT产业的战略制高点。当前主流的移动互联终端设备包括智能手机、平板电脑、MID、笔记本电脑（超极本、上网本）、智能硬件等。2.1无线网络接入技术2.1.1无线局域网与IEEE802.11协议簇在各种无线局域网技术交织的时期，WLAN、蓝牙、HomeRF、UWB等竞相绽放，但IEEE802.11系列的WLAN应用最为广泛。自从1997年IEEE802.11标准实施以来，先后有802.11a、802.11b等10多个标准被制定，这些标准的制定对无线网络技术的发展和无线网络的应用起到了重要的推动作用，也促进了不同厂家的无线网络产品的互通互联。802.11协议簇是国际电气与电子工程师协会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。虽然Wi-Fi使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。在802.11协议簇标准中，使用最多的应该是802.11n标准，工作在2.4GHz或5GHz频段，传输速率可达600Mb/s（理论值）。常见的802.11协议簇如表21所示。Wi-Fi（发音：/ˈwaɪfaɪ/，法语发音：/wifi/），在中文里又称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个创建于IEEE802.11标准的无线局域网技术。基于两套系统的密切相关，也常有人把Wi-Fi当做IEEE802.11标准的同义术语。“Wi-Fi”常被写成“WiFi”或“Wifi”，但是它们并没有被Wi-Fi联盟认可。拓展知识2.1无线网络接入技术2.1.1无线局域网与IEEE802.11协议簇2.1无线网络接入技术2.1.1无线局域网与IEEE802.11协议簇2.1无线网络接入技术2.1.1无线局域网与IEEE802.11协议簇2.1无线网络接入技术2.1.1无线局域网与IEEE802.11协议簇从效果上看，802.11ad虽然传输速度快，但是由于工作频率太高，传输距离较近，所以主要用于实现家庭内部无线高清音视频信号的传输，为家庭多媒体应用带来更完备的高清视频解决方案。无线网络厂商则根据实际需求，更多采用802.11n和802.11ac协议。常见的协议簇应用范围如图2-1所示。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术1.IEEE802.15标准简介1998年，IEEE802.15工作组成立，专门从事WPAN标准化工作。它的任务是开发一套适用于短程无线通信的标准，通常称为无线个人局域网（WPANs）。802.15.1本质上只是蓝牙低层协议的一个正式标准化版本，大多数标准制定工作仍由蓝牙特别兴趣组（SIG）在做，其成果将由IEEE批准。原始的802.15.1标准基于蓝牙1.1，在目前大多数蓝牙器件中采用的都是这一版本。新的版本802.15.1a将对应于蓝牙1.2，它包括某些QoS增强功能，完全向后兼容。蓝牙是第一个面向低速率应用的标准，但是它的市场情况不太理想，其原因之一是受Wi-Fi（802.11b）的冲击，Wi-Fi产品的价格大幅度下降在某些应用方面抑制了蓝牙的优势。另一个原因是蓝牙为了覆盖更多的应用和提供QoS，使其偏离了原来设计简单的目标，复杂使蓝牙变得昂贵，不再适合那些要求低功率、低成本的简单应用。另外，它还存在可扩展性方面的问题。蓝牙技术是一种无线数据和语音通信开放的全球规范，它是基于低成本的近距离无线连接，为固定和移动设备建立通信环境的一种特殊的近距离无线技术连接。拓展知识2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术目前，IEEE802.15WPAN共拥有4个工作组。1）蓝牙WPAN工作组该规范基于BluetoothTMv1.1，定义了BluetoothTM无线技术的较低层（L2CAP、LMP、基带和无线）。该标准已经发布，标准号为：IEEEStd802.15.1TM—2002。2）共存组研究WLAN和WPAN设备的共存机制，为所有工作在2.4GHz频带上的无线应用建立一个标准。3）高数据率WPAN工作组速率为20Mb/s或更高的WPAN规范。工作频段为2.4GHz。数据率11Mb/s、22Mb/s、33Mb/s、44Mb/s和55Mb/s，它满足手持设备用户图像和对媒体应用的需求。该标准已经发布，标准号为IEEEStd802.15.3TM—2003。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术4）低速率工作组为了满足低功耗、低成本的无线网络要求，IEEE标准委员会在2000年12月正式批准并成立了802.15.4工作组，其任务就是开发一个低数据率的WPAN（LR-WPAN）标准。本规范定义了4种不同的PHY，3种PHY使用DSSS技术，1种使用PSSS技术。本项目研究一种低速率的WPAN，电池寿命可为数月到数年。工作在无线执照豁免频段，潜在的应用包括传感器、交互玩具、智能卡、远程控制和家电。该标准已经发布，标准号为IEEEStd802.15.4TM—2003。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术2.IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络，它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。它的主要目标是维护一个简单、灵活的协议，且实现安装简便、数据可靠传输、短距离操作、低成本、长寿命的功能。它具有如下特性。（1）有20Kb/s、40Kb/s、100Kb/s和250Kb/s四种不同的传输速率。（2）支持两种网络拓扑结构（星型和对等型）。（3）有短地址（16bit）和扩展地址（64bit）两种模式。（4）可以选择是否分配保证时隙（GTS）。（5）使用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）机制访问信道。（6）支持确认字符（ACK）机制，保证传输可靠性。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术（7）低功耗。（8）能源检测。（9）链路质量指示。（10）2540MHz的频带有16个通道，915MHz的频带有30个通道，868MHz的频带有3个通道。IEEE802.15.4有两种设备：全功能设备（full-functiondevice，FFD）和精简功能设备（reduced-functiondevice，RFD）。FFD既可以与FFD通信，又可以与RFD通信；RFD只能与FFD通信。RFD设备主要用于简单的控制应用，如灯的开关、被动式红外线传感器等，传输的数据量较少，对传输资源和通信资源占用不多，这样RFD设备可以采用非常廉价的实现方案。RFD技术被广泛地使用在物联网上面。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术3.IEEE802.15.4WPAN的组成在IEEE802.15.4的组成中最基本的是设备。设备可以是FFD或RFD。在POS范围内使用同一个物理信道通信的两个或多个设备构成一个WPAN。这个WPAN应该至少包括一个FFD，作为该网络的PAN协调器。在无线访问媒介中，由于传播特性是动态的、不确定的，所以无法很好地定义覆盖范围。点位置或天线方向的微小改变、物体移动等周围环境的变化都有可能引起通信链路信号强度和质量的剧烈变化，因而无线通信的覆盖范围不是确定的。这就造成了LR-WPAN网络中设备的数量及它们之间关系的动态变化。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术1）网络拓扑IEEE802.15.4网络中的设备按功能可以分为网络协调点、协调点和终端设备3种。IEEE802.15.4可以有两种网络拓扑结构：星型拓扑结构和对等拓扑结构，如图2-2和图2-3所示。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术星型拓扑结构由一个称为网络协调点（PANcoordinator）的中央控制器和多个从设备组成。主协调器必须为一个具有完整功能的设备，从设备既可为完整功能设备也可为简化功能设备。在一个PAN网络中，只能有一个网络协调点。在实际应用中，应根据具体应用情况，采用不同功能的设备，合理地构造通信网络。在网络通信中，通常将这些设备分为起始设备或终端设备，PAN主协调器既可以作为起始设备、终端设备，也可以作为路由器，是PAN网络的主控制器。在任何一个拓扑网络上，所有设备都有一个唯一的64位长地址码，该地址可以在PAN中用于直接通信，或者当设备之间已经存在连接时，可以将其转变为16位短地址码分配给设备。PAN主协调器是主要的耗电设备，而其他从设备经常采用电池供电。星型拓扑结构通常在家庭自动化、PC外围设备、玩具、游戏及个人健康检查方面得到应用。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术星型网络以网络协调点为中心，所有设备只能与网络协调点进行通信，所以在星型网络中，第一步就是找到网络协调点。在网络中，任何一个全功能设备都有可能成为一个网络协调点。一个全功能设备在第一次被激活后，首先广播查询网络协调点的请求，如果接收到回应，这个FFD设备就可以创建自己的网络，并成为这个网络的网络协调点。在对等拓扑网络结构中，同样也存在一个网络协调点，即主设备，但该网络不同于星型拓扑网络结构，该网络中的任何一个设备都可以与其通信范围内的其他设备进行通信。对等拓扑网络结构能够构成较为复杂的网络结构，如全连接网络拓扑结构。这种对等拓扑网络结构在工业监测和控制、无线传感器网络、供应物资跟踪、农业智能化及安全监控等方面都有广泛的应用。一个对等网络路由协议可以是基于点对点技术的，也可以是自组织式的和自恢复式的，并且在网络中各个设备之间发送消息时，可通过多个中间设备中继的方式进行传输，即通常称为多跳的传输方式。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术2）架构IEEE802.15.4结构分成多个模块来定义，这些模块称为层。每层负责完成规定的任务，并向上层提供服务。模块的划分基于开放式系统互联七层模式。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。LR-WPAN设备包含物理层和MAC层，物理层包括伴随着低等控制机制的射频收发机，MAC层为各种传输提供到达物理通道的接口，关系如图2-4所示。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术图2-4所示的upperlayers包括网络层和应用层，其中，网络层提供网络配置，操作信息路由，应用层提供设备的既定功能。逻辑链路控制层（LLC）能通过服务协议汇聚层（SSCS）访问MAC层。该体系结构可以作为嵌入式设备或要求外部设备（如个人计算机）支持的设备实现其功能。3）物理层IEEE802.15.4物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口。物理层提供两种类型的服务：物理层数据服务和物理层管理服务。物理层数据服务可以通过无线物理信道发送和接收物理层协议数据单元来实现。物理层的特征是启动和关闭无线收发器、能力检测、链路质量、信道选择、清除信道评估（CCA），以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术IEEE802.15.4提供两种物理层的选择（868/915MHz和2.4GHz），物理层与MAC层的协作扩大了网络应用的范畴。这两种物理层都采用直接序列扩频（DSSS）技术，降低数字集成电路的成本，并且都使用相同的包结构，以使运行作业周期缩短、功耗降低。2.4GHz物理层的数据传输速率为250Kb/s，868/915MHz物理层的数据传输速率分别是20Kb/s和40Kb/s。2.4GHz物理层的较高速率主要归因于一个较好的调制方案：基于DSSS方法(16个状态)的准正交调制技术。来自PPDU的二进制数据被依次（按字节从低到高）组成4位二进制数据符号，每种数据符号（对应16状态组中的一组）被映射成32位伪噪声CHIP，以便传输。然后这个连续的伪噪声CHIP序列被调制（采用最小移位键控方式MSK）到载波上，即采用半正弦脉冲波形的偏移四相移相键控（OQPSK）调制方式。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术868/915MHz物理层使用简单DSSS方法，每个PPDU数据传输位被最长为15的CHIP序列（m-序列）所扩展，即被多组+1、-1构成的m-序列编码，然后使用二进制相移键控技术调制这个扩展的位元序列。不同的数据传输速率适用于不同的场合。例如，868/915MHz物理层的低速率换取了较好的灵敏度（-85dbm/2.4GHz，-92dbm/868、915MHz）和较大的覆盖面积，从而减少了覆盖给定物理区域所需的节点数。2.4GHz物理层的较高速率适用于较高的数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合。4）媒体访问控制层MAC层提供两种类型的服务：MAC层管理实体服务接入点（MLME-SAP）向MAC层数据和MAC层管理提供服务。MAC层数据服务可以通过PHY数据服务发送和接收MAC协议数据单元。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术媒体访问控制层的特征是：信标管理、信道接入、时隙管理、帧确认、发送确认帧、联合与分裂。此外，MAC子层为应用合适的安全机制提供一些方法。IEEE802.15.4MAC层的特征是联合，分离，确认帧传递，通道访问机制，帧确认，保证时隙管理和信令管理。MAC子层提供两个服务与高层联系，即通过两个服务访问点（SAP）访问高层。通过MAC通用部分子层服务接入点（MLDE-SAP）访问MAC数据服务，用MAC层管理实体服务接入点（MLME-SAP）访问MAC管理服务。这两个服务为网络层和物理层提供了一个接口。灵活的MAC帧结构适应了不同的应用及网络拓扑的需要，同时也保证了协议的简洁。帧控制说明了如何看待帧的其余部分及它们包含什么。序列号是传输数据帧及确认帧的序号。仅当确认帧的序列号与上次数据传输帧的序列号一致时，才能判定数据传输业务成功。帧校验序列是16位循环冗余校验。净荷（payload）是MAC帧要承载的上层数据，它的字段长度可变。MAC数据帧被送至物理层，作为物理层帧数据(PPDU)的一部分。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术4.IEEE802.15.4WPAN的特点（1）可升级卓越的网络能力，可对多达254个网络设备进行动态设备寻址。（2）适应性与现有控制网络标准无缝集成。通过网络协调器（coordinator）自动建立网络，采用CSMA-CA方式进行信道存取。（3）为了可靠传递，提供全握手协议。在过去的几年内，蓝牙技术被重新定义为802.15.1，它与802.15.4存在相同点和不同点。（1）相同点。802.15.4和蓝牙均用于WPAN。（2）不同点。802.15.4适用于传感器、玩具和家庭自动控制，同时注重于低速数据或短操作时间的控制和通信网络；蓝牙则是在ad-hoc（peertopeer）网络中擅长便携式音频、便携式屏幕图表图像及文件的传输。802.15.4的设计特点是能够合理地优化能源的使用。一块正常电池的使用寿命可以达到2年以上；蓝牙的能耗与移动电话类似（需定期充电）。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术5.IEEE802.15.4技术的应用和挑战IEEE802.15.4的早期客户将是高端工业用户，这是由于802.15.4主要应用于工业控制、远程监控和楼宇自动化领域，后期802.15.4的市场将转向消费者和家庭用户，主要应用于家庭自动化、安全和交互式玩具，其市场的动力将来自其低造价、小功耗及便于使用的特点，每个802.15.4发射接收机的价格低于5美元。对于工业市场领域来说，传感器网络是主要市场对象。将传感器和802.15.4WPAN设备组合，进行数据收集、处理和分析，就可以决定是否需要或何时需要用户操作。无线传感器应用实例包括恶劣环境下的检测，如涉及危险的火和化学物质的现场、监测和维护正在旋转的机器等。在这些应用上，一个802.15.4WPAN网络可以极大地降低新传感器网络的安装成本并简化对现有网络的扩充。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术802.15.4网络另一个重要的应用领域是精作农业。使用自动化的远程控制网络的智能设备实现农场经营的信息化和软件化是精作农业的新范例。这需要成千上万个带传感器的LR-WPAN设备组成网状网络。传感器将收集有关田地的信息，如土地湿度、氮浓缩量和土壤的pH等，每个感应器将经过计算的数据传输到它相应的LR-WPAN设备，并通过网络将其返回到一个中央数据采集设备。精作农业的网络应用属802.15.4LR-WPAN的低端应用，仅需通过已部署的网络设备每天进行少许数据的传输。针对巨大的中国市场，802.15.4技术产品将在中国的环境监测和保护领域发挥重要的作用。利用该技术可以对污染源，特别是各工厂废水、废气的排放口进行实时监测控制，在每个排放口安装相应感应器，完成样本的采集、分析和最终的流量测定。2.1无线网络接入技术2.1.2IEEE802.15标准及相关技术802.15.4将提供一个低成本的用于数据采集和传输的网状网络，网络上每个监测点只需在有限的时间内发送几个比特的数据，数据流是异步的，并在数据等待时间上限制极小，这些因素有利于电池使用寿命的延长。802.15.4WPAN应用的挑战在于它的网络拓扑结构。由于实际应用需用网状拓扑结构，所以一些节点可使用能量感知来获取生存所需能源，同时充当其他节点的中继器，以便转发信息到最终目的地。网络配置也不适合采用手动配置，应该实现自我配置。2.2

移动自组织网络2.2移动自组织网络20世纪80年代，美国国防部高级研究计划局（DARPA）研制了分组无线网络（packetradionetwork，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。到20世纪90年代，随着各种便携式通信设备和无线网卡计算机的广泛使用，学者提出了移动自组织网络（mobilead-hocnetwork,MANET）。移动自组织网络在发展中越来越成熟，无线传感器和微电子芯片快速发展，在这基础上分别又提出了无线传感器网络和无线Mesh网络。3种网络的关系发展如图2-5所示。美国国防高级研究计划局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency），简称DARPA，是美国国防部属下的一个行政机构，负责研发用于军事用途的高新科技。成立于1958年，当时的名称是“高等研究计划局”（AdvancedResearchProjectsAgency，简称ARPA），1972年3月改名为DARPA，但在1993年2月改回原名ARPA，至1996年3月再次改名为DARPA。其总部位于弗吉尼亚州阿灵顿县。该局业务机构分为技术部门和保障部门两类，其中技术部门包括国防科学处、电子技术处、信息系统处、信息技术处、传感器技术处、战术技术处、两用技术计划处、先进信息技术服务联合计划处以及高续航力无人机项目处；保障部门包括：审计处、合同管理处、行政管理和小企业管理处、安全与情报处以及法律顾问处。拓展知识2.2移动自组织网络2.2.1移动自组织网络概述移动自组织网络是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，是移动计算机网络的一种，用户终端可以在网内随意移动而保持通信。它的原型是美国早在1968年建立的ALOHA网络和之后于1973年提出的分组无线网络。ALOHA网络需要固定的基站，网络中的每一个节点都必须和其他所有节点直接连接才能互相通信，是一种单跳网络。直到PRNET，才出现了真正意义上的多跳网络，网络中的各个节点不需要直接连接，而是能够通过中继的方式，在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传送信息。PRNET被广泛应用于军事领域。IEEE在开发802.11标准时，提出将PRNET改名为ad-hoc网络，也即今天我们常说的移动自组织网络。2.2移动自组织网络2.2.1移动自组织网络概述一方面，网络信息交换采用了计算机网络中的分组交换机制，而不是电话交换网中的电路交换机制；另一方面，用户终端是可以移动的便携式终端，如笔记本电脑、PDA等，用户可以随时处于移动或静止状态。无线自组织网络中的每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端可以运行各种面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，这种分布式控制和无中心的网络结构能够在部分通信网络遭到破坏后维持剩余的通信能力，具有很强的健壮性和抗毁性。2.2移动自组织网络2.2.1移动自组织网络概述作为一种分布式网络，移动自组织网络是一种自治、多跳网络，整个网络没有固定的基础设施，能够在不能利用或不便利用现有网络基础设施（如基站、AP等）的情况下提供终端之间的相互通信。由于终端的发射功率和无线覆盖范围有限，因此距离较远的两个终端如果要进行通信就必须借助于其他节点进行分组转发，这样节点之间构成了一种无线多跳网络。网络中的移动终端具有路由和分组转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。移动自组织网络既可以作为单独的网络独立工作，也可以以末端子网的形式接入现有网络，如Internet和蜂窝网。分布式网络也叫网状网络，它是由分布在不同地点的计算机系统互连而成，网中无中心节点。通信子网是封闭式结构，通信控制功能分布在各节点上。分布式网络的特点是：可靠性高；网内节点共享资源容易；可改善线路的信息流量分配；可选择最佳路径，传输延时小；控制复杂：软件复杂；线路费用高，不易扩充。拓展知识2.2移动自组织网络2.2.1移动自组织网络概述移动节点通过相互通信联合构成移动自组织网络，如图2-6所示。该网络没有任何用于集中控制的固定基础设施，并且这些移动节点的位置动态变化。这些移动节点与一跳邻居节点进行数据通信，如图2-6所示，编号A的手机和编号B的手机、相邻的编号C的计算机的距离为一跳，因此移动节点A和这两个一跳的邻居节点通信。但是如果距离过远，如图2-6中A手机和D笔记本电脑通信，只能通过节点C来进行多跳通信。其中，A是源节点，D是目的节点，C相当于路径中的路由器，为A、D节点进行数据转发。2.2移动自组织网络2.2.1移动自组织网络概述2.2移动自组织网络2.2.2移动自组织网络的特点移动自组织网络能够利用移动终端的路由转发功能，在无基础设施的情况下进行通信，从而弥补了无网络通信基础设施可使用的缺陷。移动自组织网络技术为计算机支持的协同工作系统提供了一种解决途径，其主要特点有如下几个。1.动态移动性在移动自组织网络中，由于用户终端的随机移动、节点的随时开机和关机、无线发信装置发送功率的变化、无线信道间的相互干扰及地形等综合因素的影响，移动终端间通过无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都是不可预测的。2.自组织性移动自组织网络没有严格的控制中心，所有节点的地位是平等的，是一种对等式网络。节点能够随时加入和离开网络，任何节点的故障都不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。2.2移动自组织网络2.2.2移动自组织网络的特点3.多跳网络由于移动终端的发射功率和覆盖范围有限，当终端要与覆盖范围之外的终端进行通信时，需要利用中间节点进行转发。值得注意的是，与一般网络中的多跳不同，无线自组织网络中的多跳路由是由普通节点共同协作完成的，而不是由专门的路由设备完成的。4.分布性由于移动自组织网络所具有的节点对等性，各个移动节点同时充当主机和路由器，因此网络中的路由选择等操作所涉及的计算多采用分布式计算方式。也就是说，无线网络连接起来的多个节点共享信息，先将需要较大计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后将它们分配给多个节点进行处理。5.高动态性在移动自组织网络中，每个节点的移动性、连通状态及信号影响等因素使得移动自组织网络的拓扑结构极易动态变化。2.2移动自组织网络2.2.2移动自组织网络的特点6.无线传输带宽有限无线信道本身的物理特性决定了移动自组织网络的带宽比有线信道要低很多，而竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪声干扰及信道干扰等因素使得移动终端的实际带宽远远小于理论值。7.移动终端的局限性移动自组织网络中的移动终端(如笔记本电脑、手机等)具有灵巧、轻便、移动性好等优点，但同时存在电源有限、内存小、CPU性能低等限制，使得我们在开发应用程序时，需要考虑这些因素。2.2移动自组织网络2.2.3移动自组织网络的关键技术研究由于移动自组织网络的上述特点，其数据链路层、网络层、传输层存在许多问题需要研究，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、服务质量保证机制及安全保障机制6个方面。图2-7所示为移动自组织网络关键技术的主要研究内容。2.2移动自组织网络2.2.4移动自组织网络的应用领域移动自组织网络通常应用在没有或不便利用现有的网络基础设施的情形中，主要应用在以下领域。123456军事通信移动会议移动网络连接个与网络紧急服务和灾难恢复无线传感器网络2.3

移动云计算技术2.3移动云计算技术云计算的发展并不局限于PC，随着移动互联网的蓬勃发展，基于手机等移动终端的云计算服务已经出现。移动云计算是移动互联网和云计算相结合的一种产物，近几年发展迅速，催生出众多新的信息服务和应用模式，得到了学术界和工业界的广泛关注。移动云计算为解决移动终端资源受限制问题提供了一种有效方式。云计算（cloudcomputing）是分布式计算的一种，指的是通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说，就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒种）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。拓展知识2.3移动云计算技术2.3.1移动云计算的概念基于云计算的定义，移动云计算是指通过移动网络以按需、易扩展的方式获得所需的基础设施、平台、软件（或应用）等的一种IT资源或（信息）服务的交付与使用模式。移动云计算是云计算技术在移动互联网中的应用。移动云计算的体系框架如图2-8所示。移动用户通过基站等无线网络接入方式连接到Internet上的公有云。公有云的数据中心分别部署在不同的地方，为用户提供可扩展的计算、存储等服务。内容提供商也可以将视频、游戏和新闻等资源部署在适当的数据中心上，为用户提供更加丰富、高效的内容服务。对安全性、网络延迟和能耗方面有特殊要求的用户，也可以通过局域网连接本地微云，获得具备一定可扩展性的云服务。本地微云也可以通过Internet连接公有云，以进一步扩展其计算和存储能力。2.3移动云计算技术2.3.2移动云计算的优势移动云计算相对于PC端的云计算有如下优势。（1）突破终端硬件限制。（2）便捷的数据存取。（3）智能均衡负载。（4）降低管理成本。（5）按需服务，降低成本。云计算技术在电信行业的应用必然会开创移动互联网的新时代。随着移动云计算的进一步发展，移动互联网相关设备的进一步成熟和完善，移动云计算业务必将在世界范围内迅速发展，成为移动互联网服务的新热点，使得移动互联网站在云端之上。2.3移动云计算技术2.3.3移动网络环境下的云计算安全问题1.移动终端安全问题手机、平板电脑等作为移动服务的终端载体，其安全问题始终不可避免地贯穿整个云计算服务的流程。相比PC端的安全问题，首先，移动终端面临着一系列新的安全问题，移动终端用户通过各种App来享受服务，不可避免地会面对一些App系统漏洞，以及部分下载源所携带的病毒所带来的安全问题。其次，除了App的安全问题外，移动网络（部分Wi-Fi、短信）等也可能携带病毒。2.服务平台与服务器安全问题用户在使用移动端App的同时，不可避免地要通过网络与服务平台的服务器进行接洽，因此，服务平台的安全也是移动网络环境下云计算安全所面临的问题。由于云计算的各种数据是存储在云服务器中的，所以服务器的故障或关闭会对服务平台造成致命的打击，一旦用户过分依赖提供云服务的服务商而没有备份自己的数据，用户平台会因为云服务器的故障造成不可挽回的损失。2.3移动云计算技术2.3.3移动网络环境下的云计算安全问题3.信息安全问题云计算通过信息的交流和共享，大大降低和缩短了移动服务所需的成本和时间，但同时也造成了更多的个人信息、地理位置及大量企业信息的泄露，从而有可能引发黑客的频繁攻击和对机密信息的窃取。4.网络安全问题相对于固定互联网主张平等、自由、开放，网络中没有控制点的特点而言，移动互联网封闭性更强，网络中一般部署了关键控制点，可以实现管理控制。移动网络除了可以使用IP地址作为表示之外，也可以采用用户SIM卡的信息作为表示，精确定位移动终端的位置。在溯源性方面，移动互联网是优于固定互联网的。但是，对于移动互联网环境下的云计算安全服务来说，对其威胁最大的是不采用加密算法，通过移动网络传输云数据，采用的传输协议也要能保持数据的完整性。因此，安全性不能得到保障。2.3移动云计算技术2.3.4具体实例（1）苹果公司推出的MobileMe服务是一种基于云存储和计算的解决方案。按照苹果公司的整体设想，该方案可以处理电子邮件、记事本项目、通信簿、照片及其他档案，用户所做的一切都会自动地更新至Mac、iPod、iPhone等由苹果公司生产的各式终端界面。（2）作为云计算的先行者，Google公司积极开发面向移动环境的Android系统平台和终端，不断推出基于移动终端和云计算的新应用，包括整合移动搜索、语音搜索服务、定点搜索及Google手机地图、Android上的Google街景。（3）加拿大RIM公司面向众多商业用户提供的黑莓企业应用服务器方案，可以说是一种具有云计算特征的移动互联网应用。在这个方案中，黑莓的邮件服务器将企业应用、无线网络和移动终端连接在一起，让用户通过应用推送（push）技术的黑莓终端远程接入服务器访问自己的邮件账户，从而可以轻松地远程同步邮件和日历，查看附件和地址本。除黑莓终端外，RIM同时也授权其他移动设备平台接入黑莓服务器，享用黑莓服务。什么是云计算2.4

实训2.4实训2.4.1认识无线网络设备1.实训目的认识实验室网络设备的基本情况，并简单使用网络设备。2.实训内容认识设备