从传输技术来看,在核心网和骨干网中由于通信媒质是有线的,对信号传输的损伤相对较小,传输技术的难度相对较低。但在无线接入网中由于通信媒质是无线的,而且终端是移动的,这样的信道可称为移动(无线)信道,它具有多径衰落的特征,并且是开放的信道,容易受到外界干扰,这样的信道对信号传输的损伤是比较严重的,因此,信号在这样信道传输时可靠性较低。同时,无线信道的频率资源有限,因此有效地利用频率资源是非常重要的。也就是说,在无线接入网中,提高传输的可靠性和有效性的难度比较高。
从网络技术来看,交换技术包括电路交换和分组交换两种方式。目前移动通信网和移动数据网通常都有这两种交换方式。在核心网中,分组交换实质上是为分组选择路由,这是一种类似于移动IP 选路机制(或称为路由技术),它是通过网络的移动性管理(MM)功能来实现的。
2.7.3 移动数据通信的发展
1.概况
数字通信技术大大推动了移动数据通信技术的发展,它主要由两个特征来描述:数据速率(data rate)和移动性(mobility)。移动数据速率正由窄带低速率(几Kbps)向宽带高速率(几十Mbps 以上)发展,移动性在静止、慢速、快速范围内。移动数据的业务将很快超过话音,并向移动多媒体通信发展。各种移动数据网和无线数据网都将成为互联网的无线扩展,形成全IP 网络。各种移动和无线终端都可以在不同地点和各种运动状态下实现无线IP 接入互联网,获得互联网的各种信息服务。
2.移动数据网分类
按照覆盖范围可以分为两种:
(1)广域网。如基于各代(1G,2G,2.5G,3G)蜂窝网的移动数据网(如:
AMPS/CDPD,GSM/GPRS,WCDMA 等),专用的公众移动分组数据网(mobitex,adis)。其主要特点是窄带低速、覆盖广、可快速运动。
(2)局域网。如WLAN,HIPELAN,WATM 等。其主要特点是宽带高速率、覆盖窄、慢速运动,由室内向室外发展。
此外,数字集群系统(tetra)和数字无绳电话系统(DECT,PHS)也可以提供移动数据业务。
3.移动数据发展面临的挑战
(1)有限的频率资源与提高数据速率的矛盾,要求提高系统的有效性。
(2)开放式无线信道特性与传输的可靠性的矛盾,要求提高系统的可靠性。
(3)传统的IP 网络选路与寻址方式与终端移动性的矛盾,要求解决移动性管理问题。移动IP 是解决该问题的有效方案。
(4)实时业务(如话音、视频、多媒体)质量(QoS)要求与传统分组数据传输机制性能的矛盾。要求移动数据网引入新的机制,提高QoS 保障能力。
(5)移动终端小型化、便携性要求(硬、软件资源有限)与功能多性能好要求的矛盾。当前利用无线应用协议(WAP)实现手机上网是解决该矛盾的一项新技术。
以上几方面矛盾构成了移动数据网基本的核心课题,其中(1)和(2)是网络空中接口要解决的基本核心课题,(3)和(4)是网络层要解决的基本核心课题,(5)是移动终端和应用要解决的基本核心课题。
2.7.4 移动数据网的核心技术
1.空中接口的核心技术
空中接口主要涉及协议栈的物理层、MAC(媒质接入控制)层、数据链路层等。对移动无线网络来说,提高系统的可靠性和有效性关键在于物理层。
随着移动通信技术的发展,物理层在多址、数字调制、功率控制、接收和检测等方面不断采用新的技术。在MAC 层优化接入算法,提高接入效率。从而不断改善无线链路的性能。
2.网络层的核心技术
在基于分组交换方式的移动数据网中,各种数据业务是以分组形式传送的,分组传送的基本要求一是选择正确的传送路径,二是按业务质量要求传送(如吞吐量、差错率、时延和时延抖动等)。这就构成了网络层的两个基本核心技术:选路(路由)技术和服务质量(QoS)。
(1)选路技术
各种移动数据网普遍采用类似于移动IP 选路机制(或称为路由技术),它是通过网络的移动性管理(MM)功能来实现的。
移动IP 是IETF 提出的移动主机(MH)在互联网(IP网络)中的选路协议,该协议能对IP网络中的MH 的动态路由进行管理。该协议是网络层的协议,与其底层的物理网络无关。移动IP采用代理技术和隧道技术来支持MH 的移动性——即MH 使用一个固定的IP地址在漫游过程中始终能保持它与网络中其他主机的IP 路由不中断。
移动数据网中MM的选路机制虽类似于移动IP,但并不是同一个协议。
因此,在移动网向全IP 网络的发展演进过程中,MM的选路机制将逐步由移动IP来取代。
(2)服务质量(QoS)
移动数据网可以提供各种类型的业务,如语音、传真、短消息、文件、图像、视频、多媒体等。不同业务对质量要求不同。评价QoS的主要指标有:吞吐量、差错率、传输时延、时延抖动等。不同业务的QoS 指标是不同的。实时性强的业务(如语音、视频、多媒体业务)对各项指标要求都比较严(高吞吐量、低差错率、时延及其抖动小)。
QoS 问题实质上是网络为业务提供资源保障的问题,这对基于电路交换的各种业务比较容易解决,但对基于分组交换的各种业务比较困难和复杂,尤其是无线链路的复杂性和移动终端的移动性给解决QoS 问题增加了难度。
在这种情况下,要由移动数据网的物理层、MAC 层、链路层、IP 层、TCP 层和应用层共同来保障,各层要根据无线移动环境的特点和应用业务的要求采用相应的措施,进行优化、改进和适配。
2.7.5 移动数据业务和应用
1.移动数据业务
近些年来,移动通信迅猛发展,运营商把移动通信业务逐步从话音业务拓展到数据业务上来。移动数据业务是从短消息业务(SMS)发展起来的,很快形成一场短消息的热潮。
2.5G 移动网和移动智能网技术的应用,移动互联网提供丰富多彩的内容以及灵活多样的商业模式,给移动数据业务的发展注入了强大的动力。移动数据网支持TCP/IP,因此目前种类丰富的互联网应用协议均可在此之上使用。随着WAP(无线应用协议)的采用,将会向用户提供更为丰富的增值业务,从而使得用户可以像固定用户一样方便地使用互联网上的各种服务,这将极大地促进移动数据业务的使用。