计算机网络-无线网络和移动网络

无线网络和移动网络

在电话技术领域，蜂窝电话的数量比地球上的人口还要多。蜂窝电话的优点是显而易见的，通过一个移动性强、重量轻的设备，能够在任何地方、任何时间无缝地接入全球电话网络、而如今的智能手机、平板电脑等能够以无线的方式经过蜂窝网或WIFI网络连接到因特网。除此之外还有游戏机、家电、传感器等等越来越多设备以无线方式接入因特网。

从网络观点来说，由这些无线和移动设备联网锁引发的挑战，特别是在数据链路层和网络层，与传统的有线网络差别非常大。所以有必要介绍一下有线网和无线网。

一、概述

1.无线网络的主要元素

• 无线主机：如同有线网络一样，主机是应用程序的端系统设备。无线主机可以是便携机、手机或者计算机，主机本身可以移动也可以不移动。

• 无线链路：主机通过无线通信链路连接到一个基站或者另一台无线主机。不同的无线链路具有不同的传输速率和不同额传输距离。无线链路位于网络边缘的主机连接到更大的网络基础设施中。无线链路同样应用在一个网络中心的连接路由器、交换机和其他网络设备。下图是无线网络标准的链路特性：

• 基站：基站是无线网络基础设施的一个关键部分。与无线主机和链路不同，基站在有线网络中没有明确对设备。他负责向与之关联的无线主机发送数据和从主机那里接收数据。基站通常负责协调与之相关联的多个无线主机的传输。关联是指：1.主机位于该基站的无线通信覆盖范围内；2.主机使用该基站中继它和更大网络之间的数据。与基站关联的主机通常被称为以基础设施模式运行，因为所有传统的网络服务都由网络向通过基站相连的主机提供。在自组织网络中，无线主机没有这样的基础设施与之相连。在没有这样的基础设施情况下，主机本身必须提供诸如路由器选择、地址分配、类似于DNS的名字转换等服务。 当一台移动主机的移动超出一台基站的覆盖范围而进入另一台基站的覆盖范围后，它将改变其接入到更大网络的连接点，这一过程称为切换。

• 网络基础设施：这是无线主机希望与之进行通信的更大网络。

2.无线网络分类

• 单跳，基于基础设施：这些网络具有较大的有线网络连接的基站。此外，该基站与无线主机之间的所有通信都经过一个无线跳。如：4G LTE。我们大部分时间都是在于单跳、基于基础设施的无线网络打交道。

• 单跳，无基础设施：在这些网络中，不存在与无线网络相连的基站。然而，在这种单跳网络中的一个节点可以协调其他节点的传输。如：蓝牙网络和具有自组织模式的802.11网络是单跳、无基础设施的网络。

• 多跳，基于基础设施：在这些网络中，一个基站表现为以有线方式与较大网络相连，然而，某种无线节点为了经该基站通信，可能不得不通过气体无线节点中继他们的通信。某些无线传感网络和所谓的无线网状网络就属于这种类型。

• 多跳，无基础设施：这些网络没有基站，并且节点为了到达目的地可能必须在几个其他无线节点之间中继报文。节点也可能是移动的，在多个节点中改变连接关系，一类网络被称为移动自组织网络（MANET），如果移动节点是车载该网络是车载自组织网络（VANET）。

二、无线链路和网络特征

1.有线网链路和无线链路的区别

• 递减信号强度：电磁波在穿过物体时轻度将减弱。即使在自由空间中，信号扩散也会随着发送方和接收方距离的增加而减弱。称为路径损耗。

• 来自其他源的干扰：在同一个频段发送信号的电波源将相互干扰。环境中的电磁噪声（电动机、微波）也会形成干扰。

• 多径传播：当电磁波的一部分受物体和地面反射。这使得接收方收到的信号变模糊，位于发送方和接收方之间的移动物体可导致多径传播随时间而改变。

  通过上面几点表明，无线链路中的比特差错将比有线链路中更为常见，因此，无线链路协议不仅采用有效的CRC错误检测码，还采用了链路层ARQ协议来重传受损的帧。

   信噪比（SNR）：是收到的信号和噪声强度的相对测量。单位：分贝（dB）
   比特差错率（BER）：接收方收到的有错传输比特的