时间:2022-11-12 09:16:19
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇无线网络论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

1.1网格化的意义
在进行无线网络分析时,若以地市、区县等行政区为分析对象,仅能得到无线网络的整体情况,无法细致分析网络局部存在的问题;而以单个基站为分析对象,则仅能反应站点本身运行情况,无法说明区域性无线网络存在的问题,更无法为市场营销提供参考。为此,引入网格的概念,定义一个适中的分析区域,考察区域间、区域内的无线网络存在的问题,兼顾整体和局部的无线网络情况。在网格内进行更精确的规划、建设、优化工作,通过分析网格内的用户行为使网络建设更贴近市场需求,从网络角度为市场营销提供依据,使工程建设、规划、网优和市场部门的工作能够更好地衔接,进一步保障网络建设的质量,提高资源投放准确率。
1.2网格划分依据
无线网络是无边界、常变化的,在进行网格界定时,主要考虑无线网络相对不变的属性,如无线环境、业务量、终端等,因此,将网格定义为具有相同无线环境与相同业务特点的相邻基站聚集而成的覆盖区域。网格划分后,物理网格的区域相对固定,而网格分析区域是对物理网格产生影响的基站小区所覆盖的区域,与网格关联的小区及其覆盖区域是可以动态变化的。网格划分依据及原则如下。(1)地理环境的整体性:尽可能地将同一类型的覆盖场景划分到一个网格内,例如住宅区、城中村、工业区、郊区等。(2)人口密集度和建筑群的整体性:在街道办划分的基础上,尽量按照独立社区或村庄等划分。(3)场景统一:同一网格只可归属于主城区、一般城区或城区外之一,不可跨规划区域,也不可跨区县(或镇)。(4)无线传播模型一致性:将相似无线传播环境的覆盖区域划分在同一网格内,可以更精确地给网格赋予传播模型,从而提高仿真效果。(5)区域业务特点一致:区域业务特点反应区域内用户的行为习惯,将相同业务特点的区域划分在同一网格内,有利于针对用户习惯进行网络资源配置和市场营销推广。(6)信号覆盖的连续性:同一网格只归属于同一BSC/RNC,考虑网络覆盖的连续性要求,确保网络切换成功率。(7)投诉区域的集中度:将投诉集中度高的区域划分到一个网格内,可以集中资源,有针对性地解决问题。(8)与市场联动的便利性:参照市场部门的营销区域进行网格划分,便于市场部门实施网络分析部门提供的市场营销建议。在无线网络网格划分完成后,需将基站小区与网格进行关联,此步骤的关键点在于网格间边界小区的归属,小区关联原则如下:(1)小区根据覆盖范围、建设目的进行网格归属;(2)一个小区仅归属一个网格,使小区与网格一一对应;(3)根据网格划分依据,保证小区归属后产生的网格分析区域与网格划分的目的一致;(4)同一方向不同制式的小区,如GSM、DCS、TD-SCDMA等制式的小区,归属相同网格,使物理网格内不同制式的无线网络网格分析区域大致相同。网格划分可以理解成把一个复杂的实体模型分成若干简单的模型,而这些简单的个体之间又相互联系,相互约束,构成整个结构。求解这些简单的个体,就能得到整体的变化趋势,网格划分越合理,分析结果便越清晰。
2分析体系
2.1总体思路分析
体系将面向无线网格的业务、覆盖、终端,从网络运行现状的角度出发,进行多网协同规划。首先,分析体系是面向网格的,也就是以网格为基本单位进行无线网络分析;其次,分析的对象是网格相对不变的属性,通过现网运行得到业务、覆盖和终端等数据;最后,无线网络分析是多网协同进行的,依据不同网络的运行现状进行相互分析。无线网络网格化分析体系分为4个层次,包括目的层、指标层(分析流程)、措施层以及方案层,体现了从问题提出、分析过程到解决方案的全过程,从不同层次和角度表征和描述分析体系。其基本原则是:为目的引入指标,以指标考察网格,反应了分析体系是以解决问题为目标而建立的,分析体系围绕目的层进行指标层、措施层和方案层的构建。无线网络网格分析流程如下:明确无线网格分析需解决的问题,根据不同的目的,制定不同的指标进行量化,建立分析流程,通过流程判断需采取的措施,得出一系列网格建议,根据建议在网格内进行更精细的小区级分析和无线网络规划,以此设置网格建设方案,再按照评价方法对建设方案的各个需求进行等级排序。由此得出的网格规划结果包括网络类分析结果、市场类分析结果、网络建设方案三部分。其中,根据网络类分析结果进行网格内无线网络建设方案的设置,市场类分析结果则可作为市场部门业务推广、终端推广等市场营销的参考。网络建设方案的等级划分将按照网格措施、建设原因等进行加权评分,而各因素的权重则按照一定的策略进行设置,再根据工建、网优、网维、市场等部门对各建设需求重要性的评价,最终得出具有等级排序的建设需求池。可以看出,运用无线网络网格化分析体系进行规划工作的特点如下。(1)便于进行网格间的对比分析,确定优先建设的区域,实现资源重点投放。(2)进行网络间协同分析,根据区域业务特点,确定优先建设的网络,避免重复投资。(3)建设方案制定时,深入网格进行小区级分析,实现更为精细的无线网络规划。下面以“网络间业务平衡”为例,说明由目的制定指标、由指标决定措施的流程,即无线网络网格化体系的分析过程。
2.2网络间业务平衡
通过考察各网络的业务承载、终端驻留等数据,分析无线网络存在的问题,指导网络建设和终端推广。正常来说,在TD-SCDMA无线网络覆盖完善的区域,TD-SCDMA终端的数据业务大部分应该由TD-SCDMA网络承载,此时,只要TD-SCDMA终端占比高,就能对GSM网络数据业务起到分流作用。为此,引入驻流比、分流比等指标,考察网格的无线网络覆盖、终端推广等情况。
2.2.1驻流比分析流程驻流比反映的是TD-SCDMA无线网络的覆盖水平,与基站建设密切相关。低驻流比下发展3G业务,不仅会拖累2G网络,而且会影响用户体验,因此,驻流比也可以在一定程度上反映多网协同的流量协同问题。在TD-SCDMA网络覆盖完善的情况下,TD-SCDMA终端的大部分数据业务应由TD-SCDMA网络承载,否则判断为网络覆盖存在问题,其计算见公式(1)。驻流比=TD终端的TD网络数据流量/(TD终端的TD网络数据流量+TD终端的GSM网络数据流量)(1)驻流比表示TD终端数据流量中,由TD网络承载的比例。它是解决TD网络覆盖问题的核心关键指标。通过按照各区域不同的覆盖要求,设置不同的驻流比要求,以便优先在重点区域建设覆盖完善的TD-SCDMA网络。驻流比的分析流程如图1所示。驻流比目标值反映网格内TD-SCDMA网络覆盖至少要达到的水平,与网格内目前已建设的TD基站相关。通过与驻流比的目标值比较,判断网格内TD-SCDMA无线网络是否存在覆盖问题。在设置目标值时需考虑各网格TD-SCDMA网络覆盖要求的差异性,如按市区、县城、乡镇、农村等场景要求达到的规划覆盖目标、地市TD-SCDMA网络覆盖区内各网格的实际驻流比情况等。首先,通过根据不同区域的覆盖要求设置不同的阈值,优先保障重要区域;其次,按与目标的差值,优先解决覆盖问题最严重的网格,使全地市各网格的覆盖都能达到预定的水平。具体设置建议见表1。
2.2.2分流比分析流程分流比能够说明TG两网的数据业务平衡问题,即TD-SCDMA网络对GSM网络的数据流量负荷分担的情况,与TD终端密切相关,包括TD终端的数量和每TD终端的数据流量。从网络平衡发展的角度出发,应同时提高TD-SCDMA网络覆盖区内每TD终端流量正常的网格的分流比。分流比计算见公式(2)。分流比=TD网络承载的数据流量/(TD网络承载的数据流量+GSM网络承载的数据流量)(2)影响分流比的主要因素如下。(1)TD网络覆盖差,导致TD终端无法驻留TD网络。(2)TD终端数量少,导致TD网络承载的数据流量小。(3)每TD终端数据流量小,导致TD网络承载的数据流量小。通过考察各网格分流比的情况,为市场部门的3G业务、终端等推广活动提供建议,从而提高各网格的分流比,实现网络平衡发展。分流比分析流程如图2所示。分流比合理值在正常网络覆盖水平下,一定数量的TD终端应使TD网络的分流比达到一定的水平,将其定义为分流比合理值。通过考察各网格的分流比合理值,判断网格内的TD网络覆盖水平和每TD终端数据流量是否合理,并优先提高TD网络覆盖、每TD终端流量均正常的网格分流比。其计算见公式(3)。分流比合理值=(TD终端数量×L×驻流比合理值)/GSM终端数量+TD终端数量×L(3)L:表示GSM终端更换为TD终端后,每终端流量应提高的比例,其计算见公式(4)。L=每TD终端数据流量/每GSM终端数据流量(4)参考现网运行数据,参数L的设置建议见表2。驻流比合理值:驻流比合理值表示在已建设一定数量的TD-SCDMA基站后驻流比应达到的水平。其计算见公式(5)。驻流比合理值=TD基站数量/(GSM基站数量×覆盖面积比值)×覆盖相当时驻流比(5)覆盖面积比值为达到与GSM相同覆盖水平需建设TD基站数量的比例,建议取值1.1;覆盖相当时驻流比建议取值75%。从上述公式可以看出,分流比合理值与网络现状的联系更紧密,包括现有网络建设情况、现有终端数量情况、终端使用业务情况等。各网格的分流比合理值由TD基站建设比例、TD终端占比和参数L决定。分流比目标值结合市场部门在规划期内的TD终端推广计划,计算规划期末的TD终端占比情况,并以此确定网格的分流比目标值。通过考察与分流比目标值的差额,判断网格TD终端推广的需求迫切程度,即优先在分流比差额较大的网格进行TD终端推广。通过在不同区域设置不同的TD终端推广额度,实现优先在重点区域进行数据业务分流。其计算见公式(6)。分流比目标值=(区域期末TD终端数量×L×驻流比目标值)/(区域期末GSM终端数量+区域期末TD终端数量×L)(6)从公式(6)可以看出,分流比目标值与市场部门TD终端推广计划的联系更紧密。不同的TD终端推广力度,将决定不同的分流比目标值。
3建设方案
3.1方案设置在完成网格分析体系中指标层和措施层的分析后,将分别得到网络类和市场类的分析结果。根据网络类分析结果设置建设方案,市场类分析结果则用于为市场部门营销活动提供参考。以上述“网络间业务平衡分析”为例,得到的分析结果见表3。按照网络类分析结果,在建设方案层进行更为细致的无线网络规划,体现网格内小区级的分析,得出无线网络的具体建设需求。一般将无线网络建设划分为三个阶段:规划、建设及优化。规划阶段重点在需求分析、方案设置及等级划分;建设阶段重点在站点解决方案的制定和主设备、配套设备建设模式的选择;优化阶段重点在通过技术手段保证网络现有资源的正常运行,并使网络效益最大化。在进行需求分析时,针对各种网络问题,首先考虑通过天线调整(方向角、下倾角、高度等)、参数调整、功率调整等优化手段进行改善。在优化手段无明显效果时,再考虑采用其他解决方案。在进行方案设置时,针对网格存在的无线网络方面的问题,进一步根据ATU测试数据、MR统计数据、市场发展及竞争对手的情况等信息进行补充分析,在更小范围内精确规划,确定具体建设方案,例如新建宏基站、扩容、建设底层站等建设的具置、实现方式等,并最终形成整体规划方案。精细规划需参考的数据和信息如下。(1)宏站需结合ATU测试数据、MR统计数据、数据流量统计数据等因素分析。(2)室内分布站需结合数据业务流量、新增覆盖区域等因素分析。(3)根据仿真结果对规划站点进行补充调整,并形成最终建设清单。
3.2需求等级评价在完成规划方案后,根据工程投资、建设难度、量化指标等情况,对方案中各个建设需求进行评价,从而能够在工程投资允许的范围内,优先解决需求最为急迫的无线网络问题。评价方法根据规划方案中不同的建设类型,按照扩(减)容、2G新建站、TD新建站、新建底层站和市场联动等分别进行设置。针对评价对象的各自特点,分别评价容量、覆盖、质量和业务分流等因素的需求程度。需求等级评价示意如图3所示。在计算指标量化得分时,采用十分制的评分方式,有以下三种计算方法。(1)设定平均值或门限值为5分,与其进行对比,计算评价对象的指标得分。(2)设定满分时的指标值,与其进行对比,计算评价对象的指标得分。(3)设定零分时的指标值,与其进行对比,计算评价对象的指标得分。各指标得分的计算标准见表4。需求等级评价除了考虑指标得分外,还需考虑以下几方面问题。(1)等级调整:根据站点的重要性设置等级下限,确保站点建设优先级。如省级重点考核的黑点、ATU测试区域内的站点、随物业建设同步跟进的时间受限的站点以及其他重要站点等。(2)工程建设:根据站点的工期满足情况、投资需求情况等,进行需求等级调整。如物业协调难度、物业协调进度、工程建设方案等。综上所述,最终形成的具有优先等级排序的建设需求池是在综合考虑了指标得分、等级调整、工程建设等方面的情况后确定的。
4结束语
在移动互联网、智能手机、上网本和平板电脑的快速发展和推动下,越来越多的移动通信用户逐渐发展成为移动互联网用户,从而推动了移动数据流量的爆发性增长。TD-LTE是一种融合了互联网与移动通信特点而发展起来的创新技术,是目前在中国通信行业广泛兴起的新型时分技术。目前,随着TD-LTE在全国范围内的商用,必将进一步推进TD-LTE产业链特别是各类TDD制式的终端产品快速走向成熟,TD-LTE也将成为未来通信领域的总体发展趋势。为了应对今后更大规模TD-LTE网络建设中可能碰到的问题,本文对TD-LTE的网络规划和优化方法进行探讨和分析。
2TD-LTE网络概念
TD-LTE即TimeDivision-LongTermEvolution(分时长期演进),是由阿尔卡特朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动等业者所共同开发的第四代(4G)移动通信技术与标准[1]。TD-LTE技术的设计目标如下:具备灵活的带宽配置,支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz;峰值速率(20MHz带宽)达到下行100Mbit/s,上行50Mbit/s;控制面时延小于100ms,用户面时延小于5ms;能为速度大于350km/h的用户提供100kbit/s的接入服务;支持增强型MBMS(E-MBMS);取消CS域,CS域业务在PS域实现,如VoIP;系统结构简单化,低成本建网。
3TD-LTE关键技术
3.1物理层技术
TD-LTE网络物理层技术中包括基本传输技术和多址技术、编码调制技术、MIMO技术以及帧结构等。LTE中传输技术采用OFDM调制技术,可以减轻由无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响。在信道编码方面,LTE采用Turbo码,采用可以适应宏小区、微小区、热点等各种环境的MIMO技术。同时规定了2种子帧长度,即基本的子帧长度为0.5ms,当考虑与TD-SCDMA系统兼容时,采用0.675ms子帧长度。
3.2网络层技术
LTE和传统的3GPP接入网相比,减少了RNC节点,采用由NodeB构成的单层结构,有利于简化网络和减小时延,实现了低复杂度、低时延和低成本的要求,逐步趋近于典型的IP宽带网结构。
4TD-LTE网络规划
TD-LTE建网初期,主要布局在高数据流量区域,降低2G网络负荷,满足用户对高速率数据的需求。初始的网络布局,需同时考虑覆盖和容量,结合现网2G/3G数据流量站点分布,在充分利用现有2G/3G网络站点资源和配套资源的基础上,部分区域适当采用新建站点的形式,对于TD-LTE的无线规划将采取分片连续覆盖,以信号覆盖区域内的各项无线网络指标达到商用要求为目标。
4.1需求分析
在进行TD-LTE规划前,首先需要做的是需求分析,包括明确总体的建网策略、建网指标,并且需要同时满足当前用户的具体需求以及未来一定时期内的发展需要。需要收集的数据有现网GSM/TD-SCDMA基站信息、业务需求信息、三维电子地图等,只有在这些数据高准确性的提前下,才能确保后续TD-LTE无线网络规划的正确发展。
4.2网络规模估算
网络规模估算的目的是确定出相对比较具体的TD-LTE网络建设基本规模,这一步主要是通过覆盖估算和容量估算这2个维度来确定的。具体做法是根据当地的无线网络传播模型和现有的基站分布情况,确定不同区域内的小区覆盖半径和未来TD-LTE网络的覆盖状况,从而估算出满足既定覆盖要求的基站数量。容量估算是在分析一定时隙及配置条件的前提下,对TD-LTE网络可承载的系统容量进行分析和估算。通过网络规模估算,得出一个比较明确的方案和数据,以便后续规划任务的顺利开展和执行。
4.3站址规划
TD-LTE网络规划的第三阶段是站址规划阶段,该阶段主要是结合现网的站址资源和网络链路预算所建议的新建站点,完成网络站址的初步布局工作。在完成初步布局后,还需要结合现有资料或现场勘测来确定站点的可用性,对初步方案进行进一步修正,从而最终确定覆盖区域内可以使用的现网站点以及新建站点。在规划的过程中应当综合考虑站点周边地理无线环境以及工程可实施性条件等方面因素。
4.4网络仿真
网络仿真阶段需要设定详细的参数并且进行仿真试验,包括需要使用相应的TD-LTE仿真工具对规划方案进行测试,重点需要注意覆盖以及容量的仿真分析。具体而言,应当包括规划数据导入、传播预测、邻区规划、时隙和频率规划、用户和业务模型配置以及蒙特卡罗仿真。对于所得结果应当认真考虑是否满足要求,对于接近临界值的数据予以重点关注,确保网络实施后能够按照预期状况投入工作。此外,这一环节还包括各种详细参数的设定,包括天线高度、方向角、下倾角等小区基本参数、邻区规划参数、频率规划参数、PCI参数等。
4.5无线参数规划
TD-LTE无线网络参数配置规划包括邻区规划、频率规划和扰码(PCI)规划。
(1)邻区规划
TD-LTE的邻区规划是在综合考虑各小区的小区属性、覆盖范围、站间距、方位角等基础上进行的,其原理与3G网络的邻区规划原理基本相同。在与本网络进行合理邻区规划的同时,还需要特别注意与TD-SCDMA以及GSM等异系统网络间的邻区规划,避免出现因邻区设置不合理而引起的覆盖异常。
(2)频率规划
目前有同频和异频2种组网方式。在同频组网中,所有小区可以使用相同的频率,频谱利用率高,对各子信道之间的正交性有严格的要求,主要采用干扰随机化、干扰消除、干扰协调等方法避免频率干扰。异频组网中,相邻小区为了降低干扰,使用不同的频率,在频谱效率方面相对于同频要差,同时由于RRM算法实现简单,相对于同频组网其边缘速率要高。异频组网受限于频带资源,存在干扰控制与频带使用的平衡问题,需要进行合理的频率规划,确保网络干扰最小。
(3)PCI规划
LTE的物理小区标识PCI是用来方便终端对不同小区的无线信号进行区分。PCI在任何一个小区的覆盖区域是唯一的,且一个小区的相邻邻区不能有相同的PCI。基于实现简单、清晰、容易扩展的目标,目前采用的规划原则为:同一站点的PCI分配在同一个PCI组内,相邻站点的PCI在不同的PCI组内。对于存在室内覆盖场景的情况,规划时需要同时考虑是否分开规划。
5TD-LTE网络基础优化
5.1TD-LTE网络优化定义
TD-LTE无线网络优化主要是通过调整各类无线系统参数和无线网络工程设计参数,从而满足现有各类业务对各种无线网络指标的要求,尽可能提升用户业务感知。由于系统对无线网络的要求总是在不断地变化,优化调整过程往往是一个周期性的过程。根据网络建设所处阶段的不同,TD-LTE网络优化一般分为工程优化阶段和运维优化阶段。工程优化即开网优化,主要包括单站验证、簇优化、县市优化和全网优化;运维优化是指日常优化工作,是在网络运维期间的优化工作,主要工作是对投入运行的网络进行数据采集分析,找出影响网络质量的原因,使网络达到最佳的运行状态。TD-LTE网络优化目标主要有3个:最佳的系统覆盖、合理的切换带控制、最小的系统干扰。
5.2TD-LTE网络基础优化方法
TD-LTE网络优化方法主要有天馈优化、功率调整、邻区优化、小区PCI优化、重选、切换参数优化、特性算法应用等。这些方法相辅相成,缺一不可。
5.2.1天馈优化
天馈优化是TD-LTE基础优化的重点,主要通过现场调整天线的方向角、下倾角等天馈参数来改变干扰区域的各干扰信号强度,调整的原则是增强主覆盖扇区的电平,减弱其他扇区的电平,从而改变信号在该区域的分布状况,消除覆盖不合理、弱覆盖、越区覆盖、频繁切换等现象。
5.2.2功率调整
功率调整可以和天线调整配合使用,达到小区覆盖要求、切换关系符合预期、信号质量提升的目的。
5.2.3邻区优化
邻区优化使得站和站之间的重选、切换可以顺利进行。对全网邻区关系进行分析,对于邻区漏配、冗余小区进行调整,达到邻区关系最优化,提升切换成功率等网络指标。
5.2.4小区PCI优化
邻区之间的PCI规划不合理,会导致邻区之间的干扰抬升,影响用户感知,通过邻区之间的PCI优化调整,提升网络整体质量。
5.2.5重选、切换参数优化
通过调整重选参数,对用户的Idle态过程进行优化,保证用户重选和起呼过程,提升接入成功率;调整切换参数,保证用户业务的可连续性和用户感知。
5.2.6特性算法应用
在网络基础优化完成后,可以通过特性算法提升网络整体性能,如准入控制、负载控制、抗干扰的ICIC算法、降低干扰提升用户吞吐量的BF算法等。
6结束语
IEEE组织颁布的802.16标准,其频段主要针对2—66GHz,无线覆盖范围可达50公里以上,因此IEEE802.16系统主要应用于长距离无线网络(LRWN),快速地提供一种在长距离无线网络点对多点的环境下有效进行互操作的宽带无线接入手段,比固定的DSL更灵活。与所有的无线网络一样,消费者与企业所关注的层面必然首先就是无线网络安全性问题。IEEE802.16对于安全性进行了充分的考虑,其中位于媒体访问控制(MAC,MediaAccessControl)层的安全子层用来实现空中接口的安全功能。但是,由于IEEE802.16的安全体系设计时主要参考的是有线电缆数据服务接口规范(DOCSIS,DataOverCableServiceInterfaceSpecifications)和无线局域网IEEE802.11i的安全机制,给IEEE802.16带来了一些安全隐患。
2长距离无线网络安全问题
目前IEEE802.16的安全协议设计了两个版本:一个是为固定无线场景设计的PKMv1[2];另一个是为移动场景设计的PKMv2。而后者又是在PKMv1版本的基础上经过改进后规定的安全机制。PKMv1的安全机制优点是:携带的消息报文较少、效率较高、安全算法比较易于工程实现。PKMv1的安全机制主要缺陷[3]如下:(1)只提供了单向认证,没有实现真正的双向认证:协议提供了基站(BS,BaseStation)对用户站(SS,SubscriberStation)的单向认证,并没有提供SS对BS的认证,导致的后果是SS无法确认其连接的BS是否为预定的BS,从而仿冒合法的BS欺瞒SS就变得相对容易。(2)密钥质量相对较低:授权密钥(AK,AuthorizationKey)和会话密钥(TEK,TrafficEncryptionKey)都是由BS一侧产生,在单向认证的场景下,SS难以信任TEK的质量。PKMv2对在PKMv1存在的不足进行了部分完善,但仍存在以下安全方面的问题:(1)引入了EAP认证:EAP认证要求由可信任的第三方提供支持;另外,授权密钥由可信任的第三方和SS共同产生后传递给BS,这就需要可信任的第三方和BS之间预先建立一个安全通道;EAP认证其实只实现了SS和可信任第三方之间的直接双向认证,而不是SS和BS之间的直接双向认证,这样导致的后果就是假冒BS可以发动攻击。(2)RSA认证密钥质量不高:预授权密钥(PAK)是由BS一方产生的,且在PKMv2中也没有对密钥进行明确规定,没有说明密钥须由较高质量的伪随机数发生器产生,假如密钥的生成不随机,将面临非常严重的安全问题。
3长距离无线网络安全接入技术
3.1基于TePA(三元对等鉴别)的访问控制方法
国内目前解决网络安全接入问题主要采用拥有自主知识产权的虎符TePA(三元对等鉴别)技术[4]。TePA机制提供了一种安全接入方法,用来阻止接入请求者对鉴别访问控制器系统的资源进行未授权的访问,也阻止请求者误访问未授权的鉴别访问控制器系统。例如,基于三元结构和对等鉴别的访问控制可以用来限制用户只能访问公共端口,或者在一个组织内,限制组织内资源只能被组织内用户访问。它还提供了一种方法,接入请求者可以用来阻止来自未授权鉴别访问控制器系统的连接。访问控制是通过对连接在受控端口上的系统进行鉴别来实现的,根据鉴别的结果,接入请求者系统或鉴别访问控制器系统决定是否给予对方授权,允许对方通过受控端口访问自己的资源。如果对方没有获得授权,根据受控端口的状态控制参数限制在请求者系统和鉴别访问控制器系统间未授权的数据流动。基于三元对等鉴别的访问控制可以被一个系统用来鉴别其他任何连接在它受控端口上的系统,系统可以是路由器、终端设备、交换机、无线接入节点、无线基站、网关、应用程序等。
3.2长距离无线网络安全接入协议
借鉴TePA机制的解决思路,本文设计了适用于长距离无线网络安全接入协议(以下简称LRWM-SA),由以下2部分协议组成:(1)接入认证,提供了从BS到SS上密钥数据的安全分发,BS还利用该协议加强了对网络业务的有条件访问。(2)将网络传输的包数据进行安全加密的封装方法和协议,定义[5]:密码组件,即认证算法和数据加密方法;密码组件应用于报文数据载荷的规则。LRWM-SA协议出现的实体包括SS、BS和AS,其中AS(AuthenticaionServer)为认证服务器。从设备的表现形式看,AS可以是一台服务器,也可以是一台专用的网络设备,甚至可以是一个逻辑的单元驻留于BS的内部,用于实现安全子层的认证、证书管理和密钥管理等功能。接入认证过程完成SS和BS之间的双向身份鉴别,身份鉴别成功后,在BS和SS之间协商授权密钥(AK);同时,BS为SS授权一系列SA。随后紧接着进行会话密钥(TEK)协商过程。在进行接入过程前,AS需要为BS和SS分别颁发AS使用自己证书私钥签名的证书,BS和SS端均需安装AS证书,具体可以参考相关PKI(公钥基础设施)的文献和技术规范。具体步骤如下:(1)BS向SS发送接入鉴别激活消息,消息内容包含:安全接入标志、BS支持的密码算法组件、BS信任的AS身份和BS证书。(2)SS收到接入鉴别激活消息,检查是否兼容BS支持的密码算法组件,如相容则验证BS证书签名的有效性,根据接入鉴别激活消息中的BS信任的AS身份选择证书,构造接入鉴别请求消息并发送至BS,消息内容包含:安全接入标志、BS和SS均支持的密码算法组件、SS挑战、SS第一证书、SS第二证书、SS信任的AS列表、BS身份和SS的消息签名。(3)BS收到接入鉴别请求消息,利用SS签名证书的公钥验证SS的消息签名,检查BS身份字段是否与本地的身份一致,若一致则构造证书鉴别请求消息,消息内容包含:安全接入标志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑战、SS挑战、SS第一证书、SS第二证书、BS证书、SS信任的AS列表和BS的消息签名。(4)AS收到证书鉴别请求消息,利用BS证书的公钥验证BS的消息签名,则验证BS证书、SS第一证书和SS第二证书,然后构造证书鉴别响应消息发送至BS,消息内容包含:安全接入标志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑战、SS挑战、BS证书验证结果、SS第一证书验证结果、SS第二证书验证结果、BS身份、SS身份和AS的消息签名。(5)BS收到证书鉴别响应消息,根据BS的MAC地址、SS的MAC地址查找对应的证书鉴别请求消息,确定证书鉴别响应消息中的BS挑战字段的值与本地证书鉴别请求消息中对应的BS挑战字段是否相同,如果相同则使用AS证书公钥来验证证书鉴别响应消息签名;验证后,根据证书鉴别响应消息判断SS的合法性,若SS合法则生成授权密钥材料,利用授权密钥材料、BS挑战和SS挑战推导出新的授权密钥,使用SS第二证书的公钥加密授权密钥材料,然后构造接入鉴别响应消息发送至SS,消息内容包含:安全接入标志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑战、SS挑战、BS证书验证结果、SS第一证书验证结果、SS第二证书验证结果、BS身份、SS身份、AS对消息进行的签名、更新后的授权密钥安全关联、加密后的授权密钥材料和BS对消息进行的签名。(6)SS收到接入鉴别响应消息后,比较SS挑战与本地先前在接入鉴别请求消息中包含的SS挑战是否相同,利用BS证书公钥验证BS的消息签名,利用AS证书公钥验证接入鉴别响应消息签名;验证后,根据接入鉴别响应消息判断BS的合法性,使用SS第二证书的私钥解密授权密钥材料,利用授权密钥材料、BS挑战和SS挑战推导出新的授权密钥,启用新的鉴别密钥,将接收到的更新的授权密钥安全关联和此授权密钥相关联,并使用鉴别密钥推导出密钥加密密钥和消息鉴别密钥,然后构造接入鉴别确认消息发送至BS,消息内容包含:安全接入标志、BS挑战、BS身份、更新的授权密钥安全关联和消息鉴别码。(7)BS收到接入鉴别确认消息,比较BS挑战与本地在证书鉴别请求消息中发送的BS挑战是否相同,检查BS身份,比较更新的授权密钥安全关联与接入鉴别响应消息中授权密钥安全关联的标识、密钥索引、安全组件是否一致,密钥有效期是否较短,使用本地推导出的授权密钥进一步推导出密钥加密密钥和消息鉴别密钥,根据消息鉴别码校验数据完整性后,使更新的授权密钥材料生效,否则解除BS与SS的连接。在会话密钥协商过程完成后,可以进行会话业务的保密通信。这里需要注意的是,所有密码(包括AK和TEK)都需要进行周期性的更新,以保证不被穷尽法破解。LRWM-SA协议与PKMv1和PKMv2协议相比,具有以下优点:(1)对长距离无线网络中的认证和会话密钥协商过程做了替换性的更改,其他内容保留了原长距离无线网络的协议定义。因此,更改后的安全协议也可以符合原长距离无线网络对于无线接入的功能和性能要求。(2)在接入认证过程中,采用SS和BS的直接双向认证替代原有的单向认证,使得BS和SS都能确认与预先确定的对方进行通信,入侵者无法冒充合法BS来骗取SS的信任,从而降低了中间人攻击所带来的安全威胁。(3)密钥协商过程中,授权密钥由BS和SS共同产生,避免了由BS单方面产生和分配,提高了密钥的质量,进一步增强长距离无线网络的安全性。
3.3安全性分析
安全协议的形式化分析方法分为两类:一类是基于数学分析的方法,建立数学模型,然后逐步通过定理证明来推论协议的有效性,通常用于学术界;另一类是基于符号变换的方法,把协议执行看作符号重写,分析协议的可达状态,匹配协议的安全目标,一般有自动化工具支持,适用于工业界。本文采用AVISPA工具中的OFMC方法对LRWM-SA协议的安全性进行分析。OFMC使用状态、规则和攻击规则来描述协议,AVISPA通过HLPSL来明确地描述协议和协议希望达到的安全目标,然后使用OFMC等分析工具给出分析结果。通过对众多已存在的协议和IETF正在标准化的一些协议进行安全分析,AVISPA找出了以前没有发现的缺陷,显示了其优越性。通过协议安全性分析,验证了LRWM-SA协议可满足认证性和秘密性的设计目标。
4结束语
1.1无线网络
利用无线网络技术,可以建立远距离无线连接全球数据与语音网络,以及近距离无线连接红外与射频技术。相比有线网络来说其在数据的传输上对电缆传输方式进行了改善,以无线电代替传统网线,实现了无线通信,解放了地理位置对的限制,同时还与有线网络形成互为备份的关系。
1.2无线局域网
无线局域网即通过无线数据传送的一种计算机网络,与无线通信技术以及计算机网络技术相结合,对有线局域网进行了延伸,实现了利用无线局域网完成数据传输与接收,达到了不需连线传输的目的。
2无线网络技术在智能楼宇中应用概述
所谓智能楼宇其建设核心即多种系统的集成,想要满足集成系统的有效运行,必须要建立一个可靠性高的通信网络。随着计算机技术与网络技术的快速发展,一个现代化的智能楼宇基本上具备了安防、消防等系统外,还具有复杂的计算机通信网络,只有当建筑满足各项基础通信设备的运行需求,才可以更进一步实现电子邮件、电子数据传输、视频电视以及多年媒体通信等功能。而所有系统的实现必须要以无线网络技术为基础,将其作为连接各分项系统的桥梁。无线网络设计在智能楼宇中的应用,可以节省有线网络通信所需的电缆线,以更低的建设成本来获得相应的功能。并且还可以避免电缆线连接可靠性不高带来的网络故障问题,满足了计算机在一定范围不受位置限制的要求,为整个智能楼宇建立一个重要的技术平台。以某工程无线网络系统应用为例,主要由ZigBee无线传感器网络接入部分、以太网TCP/IP传输以及电力线载传输部分组成,其中ZigBee无线传感器网络可以将整个智能楼宇内有用数据收集汇总到ZigBee协议中规定中心节点上,基于此建立的最底层混合网络与传统方式相比不需要布线处理,并且具有较高的保密性能,整个施工周期也比较短,在建设完成后传输效果高。另外,通过电力线接入处理后,可以将楼层中原本一体的ZigBee网络划分为多个功能子网,受ZigBee协议规定信道频率影响,可以选择用频率复用的方式,将各子网设置为相同频率,利用本工程钢筋混凝土结构天然干扰屏蔽作用避免相同频率之间的相互干扰,可以更好的发挥出楼宇内各个子网传输的优势。一、三楼确定频率为1,二、四楼确定频率为2,可以在保证ZigBee信道数目的情况下,避免了各楼层之间信道的相互干扰。
3无线网络技术在智能楼宇中应用要点分析
将无线网络技术应用到智能楼宇建设中时,为保证无线通信网络建设效果,需要结合建筑工程结构特点以及无线网络特点来确定管理要点,避免各类因素对网络设计的影响。第一,以智能楼宇本身结构类型为依据来选择相应的网络类型,尤其是对于应用对象为移动状态时,为避免电缆线传输对位置的影响,应选择用无线网络。第二,在选择无线网络技术建立通信网络时,应配置相应的基础性网络保护措施,采取有效的措施来做好无线网络密码的修改与保护,并且为避免通信网络在应用过程中出现故障,应建立专责管理小组,随时进行检测调整。第三,结合建筑内部结构特点确定设计方案的合理性,避免无线信号的流失。
4无线网路技术在智能楼宇中应用措施分析
4.1无线局域网技术应用
第一,IP地址规划。如果为AC的IP地址应选择用静态手工配置,如果为AP的IP地址分配如果选择用静态分配方式,因为AP数量比较多,配置工作量大,在设计与应用过程中容易发生冲突,因此应尽量选择用DHCP动态分配。第二,SSID/VLAN规划。在智能楼宇建设中,业务VLAN主要来区分不同业务类型以及用户群体,SSID在WLAN中也可以起到相同的作用。因此在进行设计时,在业务VLAN规划中需要综合考虑将VLAN与SSID的映射关系,WLAN管理VLAN与业务将VLAN分离,并且业务VLAN根据实际需求与SSID实现1:1、1:N/N:1/N:N多种匹配映射,AC终结VLAN部署。第三,射频管理规划。无线局域网信道比较少,为提高其应用效果,需要做好对信号的分配,并且通过对信道的调整,确保每个AP都能够分配到最优的信道,避免不同信道之间的相互干扰,提高网络信息传输的可靠性。
4.2现场执行层无线网络技术应用
在智能楼宇系统中,为了满足其应用特性以及信息准确快速的传输,以及尽可能的与智能楼宇网络系统相结合,故Infrastructure组网模式在智能楼宇中的应用非常高,智能楼宇中存在很多的数据信息需要交换和传递,并按照某种通信协议来完成。BACnet作为智能楼宇中应为最为广泛的通信协议,其定义了整个智能楼宇实现设备相互操作、抽象的数据共享的对象模型以及信息服务原语。BAC-net通信协议可以通过网络映射方式将不同底层协议映射成BAC-net子网实现不同网络的传输,并支持了多种链路层以及物理层的通信模式。故现场执行层中选取BACnet为基站无线传感器网模式。
5结束语
关键词:网络覆盖;直放站
随着网络的发展,城市的室内覆盖已不存在问题,覆盖的重点也逐渐向山区、高速公路等高难度覆盖区域转移。直放站以其灵活简易的特点成为解决简单问题的重要方式。本文通过对无线网络覆盖问题的分析,讨论了直放站在移动通信中的重要作用及应用。
一、直放站的定义
直放站(又叫中继器)属于同频放大设备,是指在无线通信传输过程中起到信号增强的一种无线电发射中转设备。无论是GSM直放站、CDMA直放站还是3G直放站,其原理是基本相同的。直放站的基本功能就是一个射频信号功率增强器。
二、直放站的分类
2.1从传输信号分有GSM直放站、CDMA直放站和3G直放站
2.1.1GSM移动通信直放站是为消除GSM900MHz/1800MHz频段移动通信网的小范围信号盲区或弱信号区而设计生产的通信设备。被广泛应用于地下商场、停车场、地铁、隧道、高层建筑的办公室等基站信号所无法到达的信号盲区,同时对于消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区或边远郊区个别村镇的弱信号区也具有相当好的覆盖效果。
2.1.2CDMA直放站可以扩大CDMA基站的覆盖范围,大大节省CDMA网络建设的投资(一个CDMA直放站的投资约为一个CDMA基站的十分之一)。特别是在高层楼宇、地下(如地铁)、以及盲区等特殊环境下,CDMA直放站将充分发挥它的优势。由于各种地理环境和用户的要求不同,所需的CDMA直放站的类型也不同。
2.1.3CDMA直放站是为了消除移动通信网覆盖盲区或弱信号,延伸基站信号覆盖的一种中继设备,它能解决消除城市因受高楼大厦影响而产生的室外局部信号阴影区,地下停车场、地下隧道、商场、电梯等基地无法到达信号的盲区,提高了覆盖范围增强了信号覆盖延伸。
2.1.4与传统的2G无线通信系统相比,由于3G无线通信系统主要使用的频段在2000MHz附近,根据电波传播衰减规律,显然3G的无线信号比2G的无线信号衰减得更快。这样,在同等功率情况下的3G基站和直放站的覆盖范围都比2G的要小。所以在达到与2G网络同等的覆盖水平时,需要更多的直放站来完成网络覆盖。由此我们可以预期,在即将到来的3G无线网络建设中,直放站也必然仍将扮演着重要的角色。
2.2从传输带宽来分有宽带直放站和选频(选信道)直放站
2.2.1GSM移动通信宽带直放站的主要特点:
高的系统增益且增益连续可调;采用先进的数字滤波技术,带外抑制特别好;全双工工作,很高的上/下行隔离度;两端口标准设计,安装极为方便;内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口;采用ALC技术,输出电平连续可调,稳定可靠;可选智能监控,故障自动报警及远程维护;高线性功放,性能稳定等。
2.2.2GSM移动通信频带选择直放站的主要特点:
高的系统增益且增益连续可调;全双工工作,很高的上/下行隔离度;中心频率和带宽任意可调,满足不同客户要求,带外抑制好,不同营运商之间的信号不会产生相互干扰;内置电源且设计有电源保护系统和免维护备用电源接口;两端口标准设计,安装极为方便;采用PLL控制技术的选频模块,性能稳定可靠,噪声系数低等。
2.3从传输方式来分有无线直放站、光纤直放站和移频传输直放站
2.3.1无线传输直放站
下行从基站接收信号,经放大后向用户方向覆盖;上行从用户接收信号,经放大后发送给基站。为了限带,加有带通滤波器
2.3.2光纤传输直放站
将收到的信号,经光电变换变成光信号,传输后又经电光变换恢复电信号再发出。
2.3.3移频传输直放站
将收到的频率上变频为微波,传输后再下变频为原先收到的频率,放大后发送出去。
三、直放站的应用
直放站可以扩大服务范围,消除覆盖盲区,如高山,建筑物,树林等阻挡物而形成的信号盲区;在郊区能够增强场强,扩大郊区站的覆盖;沿高速公路架设,增强覆盖效率;还可以解决室内覆盖,如大型建筑物内信号衰减信号盲区、地下商城、遂道等衰减信号盲区;另外,将空闲基站的信号引到繁忙基站的覆盖区内,实现疏忙等。
3.1公路、郊区重点农村的覆盖
随着社会的发展,高速公路逐渐增多,公路的覆盖成为一个很大难题,为了有效节约资源,直放站在这里得到了广泛应用。,某条高速公路如果全部利用宏基站覆盖,共计需要15个宏基站,采用宏基站带直放站方式,只需要8个宏基站,在很大程度上节约了成本。
3.2“L”型覆盖
某一风景区位于山谷中,距离基站不到4公里,但由于被山脉阻挡,根本无网络信号。在山脉的尽头安装一直放站,由于直放站接收信号的方向和发射信号的方向成一定的角度,相当于基站的电波在直放站处转了一个弯。依靠山体的阻挡,直放站的施主天线和服务天线分别放在山体的两侧,隔离度很大,直放站的性能可以充分发挥,很好地解决了该风景区用户的通信问题,还使该基站的通信距离向山谷里延伸了6公里。
3.3开阔地域的覆盖
人口分布较少的开阔地域是使用直放站进行覆盖的典型场合。当直放站采用全向天线时,只要有一定的铁塔高度,在直放站工作正常的情况下,3公里内可以明显地感觉到直放站的增益作用。但距离超过5公里以后,直放站的增益作用就迅速消失,用手机进行基站接收信号电平测试,无论直放站是否工作,接收电平都没有明显变化。这是因为在平原开阔地区,房屋建筑和地形地貌造成的传输衰耗相对较小,而随空间距离的增加,电波按32.45+20logf(MHz)+20logD(公里)的规律衰减;即距离每增加一倍,电波衰减6dB。
四、直放站的优点及不足
4.1直放站的优点
4.1.1同等覆盖面积时,使用直放站投资较低。在平原地区室外一个全向基站可以有10km覆盖半径;一个全向直放站可以有4km覆盖半径;就覆盖面积而言,六个直放站约相当于一个基站。六个直放站的设备价约为一个基站的80%。但考虑到机房租用和装修、交直流电源、空调、传输系统和电路租金等费用,六个直放站的费用只相当于于一个基站的50%,甚至更低。
4.1.2覆盖更为灵活。一个基站基本上是圆形覆盖,多个直放站可以组织成多种覆盖形式。如“一”字型排开,可以覆盖十几至几十公里的路段。也可以组织成“L”型、“N”型和“M”型覆盖,特别适合于山区组网。
4.1.3在组网初期,由于用户较少,投资效益较差,可以用一部分直放站代替基站。用户发展起来后现更换为基站,替换下来的直放站再进一步放置在更边缘的地区,这样一步步地滚动发展。
4.1.4由于不需要土建和传输电路的施工,建网迅速。
4.2直放站的不足不能增加系统容量。
4.2.1引入直放站后,会给基站增加约3dB以上的噪音,使原基站工作环境恶化,覆盖半径减少。所以一个基站的一个扇区最好带两个以下的直放站工作。
4.2.2直放站只能频分不能码分,一个直放站往往将多个基站或多个扇区的信号加以放大。引入过多的直放站后,导致基站短码相位混乱导频污染严重,优化工作困难,同时加大了不必要的软切换。
4.2.3直放站的网管功能和设备检测功能远不如基站,当直放站出现问题后不易察觉。
4.2.4由于受隔离度的要求限制,直放站的某些安装条件要比基站苛刻的多,使直放站的性能往往不能得到充分发挥。
4.2.5如果直放让自激或直放站附近有干扰源,将对原网造成严重影响。由于直放站的工作天线较高,会将干扰的破坏作用大面积扩大。
参考文献
[1]CDMA扩频通信原理,A.J.维特比著、李世鹤等译,人民邮电出版社,1997年1月,北京。
影响流媒体性能的主要因素
对于P2P流媒体系统的视频质量一般可采用客观视频质量评定方法。客观测量基于仿人眼视觉模型的原理对图像质量进行客观评估,并给出客观评价分。ITU-R视频质量专家组规定了两种评估方法:峰值信噪比(PSNR——PeakSignalNoiseRatio)和均方差(MSE——MeanSquareError)。本文采用易实行、速度快的PSNR视频质量评定方法。一般来说,PSNR的值越高,视频质量越好,反之亦然。为分析影响流媒体性能的主要因素,图1给出了P2P视频流在网络中的编码、传输与解码过程。
视频数据从源节点经过应用层的编码、P2P覆盖层的转发、路由层的路径选择、MAC层的信道分配和无线Mesh链路传输到达目的节点,用户终端经过解码后才能观看网络视频。从应用层至物理层都有因素影响了无线Mesh网络中的P2P流媒体性能。在这个过程中,流媒体的编解码方式、编码速率、数据转发路径的选择和跳数为应用层因素。本文针对上述四种应用层因素从Mesh网络测试的角度进行了评估。编解码方式是影响流媒体质量的直接因素,因为源数据经过编码以后才能在网络中传输,目前主流的视频压缩编码标准如H.263、MPEG-4和H.264均采用运动估计技术进行视频编码,这会造成帧速率的降低、保真度的下降以及马赛克的出现。其表现为视频播放不流畅、画面没有原来那么清晰。相应地接收端在接收到视频数据包以后需要解码才能在用户端播放。由于无线Mesh网络的带宽有限,所以编码文件的比特率(编码速率)不能太大,而比特率太小会造成画面质量不理想,影响视频的PSNR值。
数据转发路径的选择包括P2P与非P2P两种方式。已有的研究多数选择P2P的方式。它最大的优点就是对等点边下载边上传,减轻了服务器的负担,然而P2P技术不能照搬有线网络中的算法直接用于无线Mesh网络,原因是增加的对等点之间的数据流也带来了不同数据流之间的干扰(流间干扰),影响了P2P流媒体性能。虽然最小跳数已被证明不是无线Mesh网络的最佳路由策略,但是文献指出,在链状拓扑的无线Mesh网络中,VoIP(VoiceoverIP,网络电话)业务的质量随着跳数的增加而下降,猜想无线Mesh网络中的流媒体性能也与跳数有关。因此本实验针对跳数对视频质量的影响给出了测试结果。
基于无线Mesh网络的P2P流媒体实验平台设计
1硬件平台
为了测试上述因素对流媒体性能的影响,在20米×20米的开放区域搭建了一个无线局域Mesh网络,并在应用层部署了P2P流媒体系统。整个无线Mesh网络由无线Mesh路由器、流媒体服务器、网关和终端用户组成,具体网络架构、IP设置和信道分配信息如图2所示。图2具有典型的无线Mesh网络的自组网、多跳路由、多信道和冗余链路的特性。无线Mesh路由设备采用Strixsystem公司生产的OWS(OutdoorWirelessSystem,室外无线系统)和IWS(IndoorWirelessSystem,室内无线系统)1。其中,OWS设备是整个Mesh网络的控制中心,可以发现网络中新加入的设备,控制网络拓扑,监视每个Mesh节点的状态,更改数据传输信道和报告设备故障等。IWS节点具有转发、接入、覆盖功能。为了避免干扰,无线Mesh设备之间的回程链路与覆盖链路的信道中心频率间隔设为大于160MHz,如图2中IWS-5的覆盖链路选用ch132(中心频率5660MHz),回程链路选用ch100(中心频率5500MHz)。在设备自带的软件中设置信号强度切换阈值为-90dBm,因此一旦检测到该信道信号强度低于-90dBm设备就自动切换一条系统认为最佳的信道,实验模型采用基于多径路由的路由算法,即一旦检测到某条链路太弱便自动切换到备用链路。由于载频为5.8GHz的IEEE802.11a干扰小,传输距离和干扰距离短,适合室内小范围实验,因此实验中的无线局域网协议采用IEEE802.11a标准。测试中将图2所示的两个网段所有设备的IP互相ping通,表示整个实验平台和测试环境已经搭建成功。
2软件平台
为了使终端用户能够通过P2P方式点播流媒体服务器上的视频,在PC0上安装了P2P服务器软件——Webplayer9服务器,所有终端用户均装有P2P播放器——Webplayer9播放器和编解码器2,使用该软件的终端共同组成一个对等网络。为了在实验中将P2P技术与非P2P技术作对比,在PC0安装了非P2P服务器软件——HelixServer3和非P2P播放器软件——RealPlayer,使用HelixServer和RealPlayer部署的点播平台只能使用户采用C-S(客户端—服务器)模式获取视频。
为便于进行可控的重复试验,更好地控制从流媒体服务器到终端用户的各项网络参数,在网关安装了NISTNet4工具,它是能够动态实时仿真IP网络环境的开源工具,能够使主机开启路由功能从而实现网络中端到端之间的重要网络层参数如带宽、时延、抖动和丢包率等的模拟,在本实验中安装在双网卡主机上使其充当网关。通过在计算机终端界面输入所要控制的终端的IP地址和具体参数值即可控制网络层参数。
实验结果与分析
下面分别对编解码方式、编码速率、数据转发路径的选择和跳数等因素对无线Mesh网络中P2P流媒体性能的影响进行了测试与分析。
1编码方式与视频质量的关系
为了测试H.263,H.264和MPEG-4三种主流的编码方式对流媒体性能的影响,将三种编码方式编码的视频放在服务器上,所有用户终端通过无线Mesh网络同时向服务器请求相应的视频数据。实验场景如图3所示。终端用户PC1—PC6分别上连到IWS-1—IWS-6,两台无线设备的间隔约5米。
PC1-PC6同时向流媒体服务器请求观看同一视频,在3种编码方式下各进行一次实验。每次试验在确保各PC已成功加载视频之后视频观看完成之前测试带宽、时延、吞吐量和PSNR等参数。测试时间从视频开始播放的时刻起持续2分钟。在PC1处测得3种编码方式对应的上下行带宽变化如图4(a)和图4(b)所示。带宽的波动意味着无线Mesh网络单位时间传送数据量的多少变化。本实验测得的带宽值是指除数据占用带宽以外的剩余带宽,因此测得的网络带宽值越小说明此时视频数据已经占用的带宽越大。
从图4(a)和图4(b)可以看出,采用H.263和MPEG-4两种方式编码的视频在网络中传输时造成的上行带宽和下行带宽波动都很大,相对而言H.264编码的视频在传输过程中的带宽比较稳定。此时的视频质量和其它网络参数对比如表1所示。观察表1可以看出,PSNR值较高的是MPEG-4编码的视频(20.6dB)和H.264编码的视频(20.0dB),但是由于丢包的存在使得在MPEG-4编码的视频在播放过程中出现了3次停顿和轻微的马赛克现象。
PSNR值最低的是H.263编码的视频,而且在视频点播后加载缓冲时间间断累积长达20秒。由于流媒体是对时延敏感的业务,在无线Mesh网络中选择编码方式时,应该选择时延尽可能小,PSNR值尽可能高的编码方式。相对而言,H.264编码的视频PSNR值较高(20.0dB),平均时延为4.3ms,视频播放没有停顿现象,视频占用带宽适中,并没有造成网络带宽的大幅度波动。因此H.264编码方式更适合无线Mesh网络中流媒体的传输。
2编码速率与视频质量的关系
为了测试不同编码速率对流媒体性能的影响,将编码速率分别为300kbps、500kpbs、1000kbps、1500kbps、2000kbps、2500kbps和3600kbps的视频放在流媒体服务器上,终端用户PC1—PC6通过无线Mesh网络向流媒体服务器PC0请求同一视频数据。实验场景同4.1节。在确保各台PC已成功加载视频之后视频观看完成之前测试7种不同编码速率条件下的带宽、时延、吞吐量和PSNR等参数。7种不同编码速率条件下分别进行一次实验,每次实验除编码速率不同以外其它实验条件如网络拓扑和丢包率完全相同。在PC1处测得不同编码速率对应的视频质量(平均PSNR值)如表2所示。
观察表2可以发现,不同编码速率的视频的PSNR值的变化趋势大体相同,都是在视频的前500帧PSNR值偏高,500帧以后PSNR值有所下降。最差的帧都集中在第760帧、第3400帧附近。根据表2的结果,编码速率的增加并没有带来PSNR值的增大。吞吐量和时延等网络层参数与PSNR也没有直接的关系。PSNR值只与编码速率和网络连接速度之差有关。当编码速率小于网络最大连接速度时会造成PSNR值的下降。即表中编码速率为3600kbps的情况。因此必须确保流媒体文件的编码速率小于网络连接速度才能获得高质量的视频。
3数据转发路径的选择对视频质量的影响
为了测试两种数据转发方式(P2P与非P2P方式)对无线Mesh网络流媒体性能带来的影响,实验分析了P2P方式下产生的增益与干扰,并从丢包率、时延、吞吐量和PSNR四个方面将P2P方式与非P2P方式进行了对比。
3.1P2P方式的优势
实验场景仍如图3所示。终端用户PC1—PC6同时向PC0请求点播同一视频。两种不同的数据转发方式下分别进行一次实验。除数据转发方式不同以外其它实验条件如网络拓扑和丢包率完全相同。第一次实验采用P2P技术,用NISTNet工具控制PC0PC6的丢包率分别为0%、5%和10%,测试此时网络的吞吐量、时延和PC6接收到的视频的PSNR值;第二次实验采用非P2P技术,其余测试过程和测试条件与第一次实验相同。在PC6处测得随着丢包率的变化,采用P2P技术与采用非P2P技术的结果对比如表3所示。
从表3实验结果可知,在丢包率为0%和5%的情况下,采用P2P技术与采用非P2P技术的吞吐量几乎相等,前者时延比后者小3ms,所获得的视频质量只相差0.5dB,而当丢包率达到10%以后,采用P2P技术比采用非P2P技术吞吐量高出400kbps,时延减少15.5ms,所获得的视频质量高出2.4dB。
从横向数据来看,随着丢包率的上升,采用P2P技术的情况下网络性能和流媒体质量稳中有升,而采用非P2P技术的网络性能和流媒体质量均下降。因此,在丢包率小于10%的情况下P2P技术能避免因丢包带来的质量下降,而对非P2P来讲丢包率的增加会造成网络性能和流媒体性能的下降。
3.2P2P方式下带来的干扰
图5和图6是在PC6处测得的采用P2P技术与非P2P技术获得的流媒体PSNR曲线对比,通过观察图5可知,采用P2P技术获取的视频平均PSNR值为19.1dB,非P2P的平均PSNR值16.2dB,采用P2P技术比采用非P2P技术的视频质量平均高出2.9dB,最高可高出5-7dB。从图6的结果可以看出,1000帧以后,P2P技术的优势就不存在了,P2P情况下PSNR平均值为13.5,非P2P的平均PSNR值为13.7,两者几乎相等。
为了找出造成P2P流媒体在1000帧以后PSNR值下降的原因,实验测试了1000帧以后的网络性能。由于P2P技术与非P2P技术的根本区别在于前者客户端参与转发而后者客户端只接收不上传,这就造成了前者网络中存在的数据流比后者多。因此实验对比了下面两个场景的性能差异:一是PC5、PC6同时向PC0请求点播视频,即两条数据流;二是仅PC6向PC0请求视频,即只有一条数据流。实验结果如表4和图7所示。从表4可以看出,一条数据流比两条数据流的情况在信号强度和上下行带宽方面都有提高。由图7的实验结果可知,一条数据流的平均吞吐量比两条数据流的平均吞吐量高出200kbps。这是由于采用P2P技术的客户端之间为了对抗丢包而增加了互传的数据流,从而导致了网络中同时传输的数据流增多,带来不同数据流之间的流间干扰,因而降低了网络的端到端吞吐量,起初仅有零星的丢包,而丢包事件发生后持续“繁殖”下去,造成了PSNR值的下降越来越快,在经历了40秒的“繁殖”后,即在1000帧以后显示出PSNR值的迅速下降。从图5和图6可知,采用P2P技术的1000帧以后比前1000帧平均PSNR值降低了6dB。可见,流间干扰严重影响了P2P流媒体的性能。因此,在无线Mesh网络中设计P2P覆盖层数据转发路径算法时,必须充分考虑到流间干扰的影响,数据转发树的出度即客户端的下属子节点数目要适中,太少不能充分发挥P2P技术的优势,太多会造成流间干扰。
跳数对流媒体性能的影响
为了测试跳数对流媒体的影响,在图3的实验场景中,使PC1-PC6同时向PC0以P2P方式点播视频,用NISTNet工具控制OWSPC6的丢包率,分别测试了OWSIWS-2(一跳)、OWSIWS-5(两跳)和OWSIWS-6(三跳)三种情况下的吞吐量随丢包率的变化、跳数对时延的影响以及此时PC2(一跳)、PC5(两跳)、PC6(三跳)接收到的视频PSNR值。实验结果如图8、图9和表5所示。由图8的实验结果可知,在无线Mesh网络中传输P2P流媒体时,丢包事件产生后会持续繁殖下去,但这种繁殖对网络传输能力造成的影响需要一定的反应时间,因此吞吐量并不一定随着丢包率的上升而严格下降。但是吞吐量随着跳数的增加而迅速下降,这与实验中的PC2、PC5、PC6为链状拓扑结构有关。而从表4-55可以看出,时延随着跳数的增加而迅速增加。这意味着无线Mesh网络的传输能力与跳数的多少成反比,跳数越多,网络性能越差。根据图9的结果,在无线Mesh网络中传输P2P流媒体视频时,一跳、两跳、三跳情况下的平均PSNR值分别为20.4dB、19.2dB、20.3dB,两跳的情况最差。一跳的情况在100帧之前比两跳的情况平均高出1.2dB,最高高出3.9dB;比三跳的情况平均高出1.5dB,最高高出5.5dB。随着视频的播放,100帧以后,三跳的PSNR值比一跳平均高出0.6dB,最高高出4.0dB;比两跳平均高出1.5dB,最高高出4.7dB。因此,在P2P技术与无线Mesh网络结合的环境中,虽然无线Mesh网络性能与跳数的多少成反比,但是跳数对流媒体性能的影响并不完全符合PSNR值与跳数成反比的规律。这是因为影响无线Mesh网络中P2P流媒体PSNR值的因素不仅包括跳数,还包括数据转发路径的选择、流间干扰,以及P2P覆盖层拓扑结构等因素。因此在无线Mesh网络中传输流媒体时,特别当无线Mesh网络拓扑为链状时可以借助P2P技术来减少因网络性能下降而造成的视频质量降低。
结束语
1全球移动电子商务发展迅速移动电子商务的含义与服务
1.1移动电子商务的含义与服务所谓移动电子商务(M-Commerce),是通过手机、PDA(个人数字助理)、呼机等移动通信设备与因特网有机结合所进行的电子商务活动。移动通信技术和其它技术的完美组合创造了移动电子商务,但真正推动市场发展的却是服务。移动电子商务能提供以下服务:PIM(个人信息服务)、银行业务、交易、购物、基于位置的服务(Lo-cationbasedservice)、娱乐等。当然,与基于有线Internet的传统电子商务一样,移动电子商务并不是所有业务流程都能实现。例如,在某些情况下供货可能是实物形式的(光驱、计算机硬件和图书等),而在某些情况下则是电子形式的(软件分发、资金划拨等等)。
1.2移动电子商务的市场前景移动电子商务因其快捷方便、无所不在的特点,已经成为电子商务发展的新方向。美国旧金山负责跟踪移动通讯产业发展状况的特利菲亚公司的总裁约翰·狄菲尔说:“移动商务市场从长远看具有超越传统电子商务规模的潜力。”无线电子商务超过传统有线因特网电子商务的能力,是因为移动电子商务具有一些无可匹敌的优势。美国冠群电脑公司移动电子商务产品管理总监谢涛玲认为:“只有移动电子商务能在任何地方、任何时间,真正解决做生意的问题”。
市场研究报告显示,到2004年,移动电子商务市场将达到2亿美元,而通过移动电话进行的交易量每年将达到140亿美元,移动电子商务将对人们的消费购物行为产生根本性的变化。报告还指出,4年后,人们将通过移动电话从售货机上购物、订票和网上购物。各种新技术如高速宽带无线网络、移动上网协议WAP、SIM、双制式移动电话和各种界面友好的掌上设备将大大推动移动购物的发展。美国电子商务市场分析公司丘比特·米特里克斯公司称,2001年全球大概有600万人在使用移动电子商务,交易额达2.6亿美元。到2005年,预计将有1.71亿人使用移动电子商务,交易额将达108亿美元。欧洲一家市场分析公司也认为,欧洲移动电子商务的营业额每年将成倍增长。移动电子商务对许多人来说,已经不是一种时髦,而是一种生活和职业需求。
2我国移动电子商务的发展现状与前瞻
2.1我国移动通讯服务业的发展历史与现状随着全球化的信息技术革命,移动电话成为中国电信服务中来势最迅猛、发展最活跃的新秀,移动通信能力进一步加强,中国已成为世界移动电话第三大国。所以中国的移动电子商务具有非常大的市场前景。
回顾我国移动电话发展史,大致经历了三个阶段:第一阶段(1987—1993年)为起步阶段,主要是满足用户急需。第二阶段(1994—1995年上半年)为发展阶段,我国90兆MHZ模拟蜂窝移动电话成为世界上联网区最大、覆盖面最广的一个移动电话网。第三阶段(1995年下半年至今)为迅速提高阶段。我国引进世界上技术先进的GSM数字移动电话系统,它标志着我国移动通信由单一的模拟制进入模拟数字并存时代,可以称得上是一步到位、后来居上(见表1)。
表1中国移动电话发展速度比较
年度19931994199519961997
移动电话(万户)63.81573636851997
年增长率(%)260.5146.1131.280.793.1
年度20002001200220032004
移动电话(万户)85269260110001300023600
年增长率(%)预测预测预测预测
*2001~2004年数据根据有关资料和预测数据整理
同时我国的移动电话也经历了一个由东到西、由城市到农村的发展过程,移动电话使用率与经济发展程度呈正相关关系。由于国家的支持和人们生活水平的提高,我国移动电话发展速度非常快,年均增长率在100%。随着移动电话价格的下降和移动通讯费用制度的调整,这一市场增长将更为迅速。
我国无线网络发展很快,有着最广泛的用户基础,中国电信拥有世界上最大的GSM网络,目前我国的移动电话用户已经超过8000万,而其中使用内置MODEM型号手机的用户超过了15%,其起点已经赶上了积累达6年之久的互联网用户群体。另据预测,在未来几年内,中国将新增移动通讯用户2000万~2500万。
2.2我国移动电子商务的发展现状我国移动互联网发展势头迅猛,目前移动电子商务在我国已经开始有实际应用。中国移动通信集团公司在北京、天津、广州、杭州、深圳等六大城市同时推出“全球通”WAP商用试验网,WAP手机用户可在这六大城市中使用漫游业务。上海移动通信公司还同步推出了WAP门户站点,并成功地为梅林正广和、华印科技等电子商务企业建立了移动电子商务系统。电商网、、搜狐、阿里巴巴等都已经或准备推出移动电子商务服务,中国的搜狐和诺基亚公司宣布联手推出无线互联网服务。
虽然我国有近30个已经开通的无线互联(WAP)业务的网站,但用户申请WAP业务的不足1000人,所以从目前看,我国WAP业务还处在初级阶段。
中国移动确定的每分钟0.15元的WAP上网费用标准以及正式启动的“移动梦网”(Monternet,Mobile+Internet)计划将有助于中国移动电子商务的进一步发展。因为前者打消了用户对WAP收费的疑虑,后者则借鉴日本移动运营商NTTDoCoMo的经验,为国内的内容提共商(ICP)开放短消息(SMS)及移动应用WAP平台,共同开发移动互联网服务,实行收益共享的合作方式。这样,一方面为收入模式单一的ICP扩大了收入来源,中国移动通过它庞大的收费系统,帮助ICP收取费用(中国移动同ICP收取15%的佣金);另一方面也会促进移动互联网服务水平的提高。资费政策的明确和服务内容的丰富,无疑将会进一步推动移动电子商务的发展。
由摩托罗拉出资主办的中国WAP市场发展研讨会在京举行;中国移动在深圳开通GPRS试验网;中国联通和西门子在北京演示其GPRS试验网;一度被炒得很热的WAP随着GPRS的开通有望进入一个新的发展时期。有了运营商的热情参与,再加上新浪、搜狐、网易等国内著名ICP内容服务商积极支持和各大手机生产厂商合作,标志着中国的WAP正向实用化进程迈进。
2.3我国移动电子商务前瞻尽管电子商务在国内的发展遇到种种问题,举步维艰,但最近由总部设在香港的赛博研究机构(CyberLabsResearch)耗时三个月完成的一份题为“中国移动电子商务的现状及未来发展”专业研究报告则指出,到2003年,将有3000万国内用户利用基于WAP或更加高级的协议(如GPRS)手持终端上网。预计中国移动电子商务的发展速度可能会比中国电子商务的发展速度更快。该报告指出,与传统电子商务整体发展水平偏低的状况相比,中国移动电子商务的前景要乐观得多,中国庞大的手机用户人群和手机用户的高速度增长是移动电子商务在中国发展的基本基础。
专家认为,在电子商务方面,中国不少企业都可以象日本一些企业那样,跳过有线阶段,直接进入无线阶段。直接进入移动通信阶段就可以节省许多开支。现在移动电子商务的设备可能比有线的昂贵,但要不了多久,移动设备的价格就会逐步降下来。
一家调查机构BDA预计,随着因特网和移动电话行业业务的结合,用户数量将保持强劲的增长势头。到2004年,无线电话用户将达到2.36亿,因特网用户将达到1.2亿。而届时,中国将有6900万用户通过无线电话访问因特网。这一数量满足了移动电子商务在中国蓬勃发展对用户规模的基本要求。
2.4我国移动电子商务迅速发展的原因a.社会化大生产和市场经济以及全球经济一体化的发展,需要电子商务尤其是不受地点和时间、不受气候和环境限制的移动电子商务。b.中国经济持续稳定增长,人民收入水平提高,使安装移动电话有了一定的物质基础。c.国家的扶植政策,使移动电子商务迅速发展成为可能。d.复杂的自然地理环境和多发的自然灾害使我国发展移动电子商务比发展有线的电子商务更有意义。我国地域辽阔,地质条件复杂,2/3为山地、丘陵和高原,在这样的地区,尤其在人员稀少的地方,架设有线线路和铺设光缆成本高、组网难,形成规模经营更难。而这些地区经济正在启动,资源有待开发,产品需要外销,因而移动电子商务比较适用。
此外,蜂窝移动技术的不断进步以及手机功能和风格的不断多样化、有线电子商务面临的困难都是促进我国移动电子商务发展的原因。
3我国移动电子商务存在的问题与对策
3.1带宽不足以支持移动电子商务所需的网络环境移动通信数据传输目前是借助于手机或PHS来实现的。在前者的情况下,可以提供的速度上限为90kbps或28.8kbps;而在后者的情况下为32kbps或64kbps,难以满足大量非文本信息的传输。
中国移动通信集团第一个省级宽带互联网2001年3月28日在江西开通。这是我国第一个使用多协议标记交换技术(MPLS)的省级互联网,同时也是江西省内开通的第一个宽带互联网。核心技术采用先进的IP-over-SDH技术,总带宽超过2.5G,总容量超过10万用户,并可以灵活升级。该网的覆盖范围通达江西全省,建有南昌、九江、上饶等11个地市节点和一个管理全网的省中心,可同时提供话音、数据、图像、多媒体等高品质通信服务,是新一代开放的宽带通信基础网络。
随着移动电话与互联网结合,无线上网的新趋势正在形成,第三代移动通信的标准更使得移动终端可以应用最高2Mbps的带宽进行通信。IDC最新研究表明,2002年全球无线互联网的用户将超过有线互联网用户。
3.2网络支付、安全认证、线下配送等系统和电子商务的立法有待完善中国的环境很特殊,移动电子商务除了存在传统电子商务未能解决的障碍,如支付、配送等问题外,由于移动电子商务的特殊性,移动电子商务的安全问题尤其显得重要。我们可以自主推出一些解决方案,也可以采用国际上的已经比较成熟的解决方案。如爱立信公司的移动电子商务解决方案(Mobilee-Pay),它将移动通信网络、Internet、在线支付和安全技术有机地结合起来,为移动电子商务提供了一个完整的解决方案,它的推出将大大推动移动电子商务市场的发展。HP为企业提供了全系列的移动e-services解决方案。HPWAPServer基于工业标准WAP1.1,提供无线接入Internet/Intranet服务,HPVir-tualVault提供端到端的加密数据传送、基于证书的认证、军用级的安全性;HPe-speak和OpenMail提供和沟通平台功能等。
另外还有IBM公司的WebSphereTranscodingPublisher,无线设备厂商Mobi-lize的MobilizeCommerce商品,Dallas-basedJPSystems推出的SureWave平台等。
3.3资费的问题几个月的移动上网“免费午餐”结束后,中国移动通信集团公司宣布,使用WAP手机开始收费。根据规定,WAP业务使用费为0.15元/分钟,不再另收电话基本通话费,也不区分漫游与非漫游,少于1分钟不计费;而WAP业务月使用量在500分钟以内时,话费最多收30元;月使用量在500分钟以上时,超过500分钟的部分仍按每分钟0.15元计收。看上去非常优惠,但是,这只是一个阶段性的政策,如果资费问题能够得到解决,中国移动市场将有一个显著的变化。
3.4电信市场的对外开放使我国移动电子商务的发展面临更多的问题我国已加入WTO,WTO有诸多法律规则,其中服务贸易法律规则主要是通过《服务贸易总协定》确定的。《服务贸易总协定》由两大部分组成:框架协定和各成员方按协定第20条提交的具体义务承诺表。框架协定由条款部分和附录部分组成,电信服务附录是其中之一。
电信服务附录对有关的目标、范围、定义、透明度、公共电信传送网及其服务的进入和使用、技术合作以及有关国际组织和协议等作了规定。其中,“公共电信传送网及其服务的准入和使用”是该附录的核心条款。它规定了成员方在公共电信传送网及其服务的准入和使用方面的义务,核心内容是:“各成员方应按合理和非歧视性(指最惠国特遇和国民待遇)条件,允许其成员方的服务提供者为提供其承诺表中所列服务而进入和使用其公共电信传送网及其服务。”根据这些条款,我国要承担开放电信市场的义务,其中包括移动通讯市场。
3.5服务模式尚未完全确定现在几家WAP界面的中文网站都仅仅停留在几页WAP网页上,提供的有效信息又少得可怜。几条公共新闻、天气预报、购物信息,还不如寻呼机的信息多,根本不能吸引手机用户。
专家认为,中国WAP的发展进程之所以没有日本i-mode迅猛,主要原因还是没有找准突破口,没有把WAF无可替代的特性突出来。被誉为无线互联产业创始人的王维嘉博士认为:无线互联的移动化特性肯定会在不久的将来给企业带来巨大的利润和翻天覆地的巨变,一旦有真正实用和有价值的无线网络应用服务商出现,将会形成一个比目前联网用户发展更为迅速的用户市场,这些用户的潜在商业价值将是难以估量的。中国有机会创造自己的模式,有机会在互联网领域赶超世界。业界普遍认为,BtoB的电子商务模式双子无线网络最具有率先的发展机会。企业要想从中受益,就要把移动电子商务看成是产生新利润、创造新价值和维系更多客户的有效手段。
【参考文献】
1移动电子商务前景看好.环球时报,2000.9.4
2移动电子商务将成为新亮点。http://,2001.3.23
3英特尔预测:中国可直上第三代电子商务.华声报,2000.3.10
4戴方虎等.Internet的移动访问技术研究.计算机科学,2000;(3)
关键词:无线网络;网络发展;问题
1 无线网络的介绍
1.1 无线网络定义
我们所说的无线网络是利用网络技术中的无线点波来实现电脑网络设备与位置无关的互联网络数据传送的一种信息系统。无线网络是一种非常灵巧方便的数据传输系统,它是从传统的有限网络系统自然延伸出来的一种新的网络技术。
1.2 无限网络的特点
第一、随着无限网的发展,现在普遍在用的无线局域网技术大体可分为两种,无线局域网以蓝芽为主,无限广域网则以3G为主。这两种无限网络的运用和走势是最强的。无线网络最大特点就是:可以随时、随地、移动并非常便捷的使用。
第二、无线网络的优势与便捷性就是可以让人们在任何地方任何时间都可以接入网络。
第三、无线网络使人们在任何时间、任何人群都可以进行互联网访问成为可能。无线网络的发展使得不同层次的人都可以非常方便的登陆交流平台,还可以在任何时间通过电子邮件与同事及业务合伙人交流信息与处理业务关系。而且无线网络还不会受到线缆连接的限制。
第四、现实中高度移动的计算。在目前,大多数无线网络的运用是通过笔记本电脑或者是掌上电脑来完成的。但是,随着时间与网络技术的发展这种局面会发生很大的变化。在信息化大发展的背景下越来越多的无线厂商开始提供一些功耗和无线解决方案成本的芯片级解决方案,相信这种芯片的诞生会使得无线网络技术的发展变得更迅速。
2 在无线网络发展过程中存在的问题
2.1 无线网络技术在实际应用中的问题
对于无线网络产品双频系统的推广、推出等一系列变化等方面。可是面对用户的实际操作应用,其中存在的一些问题就在一定程度上制约了无线网络的实际应用与推广。
2.2 无线网络技术使用习惯的问题
对于我国国内大多数的无线网络用户来说还存在着一定的问题,就是他们随时随地需要无线网络和使用无线网络的需求还不是那么迫切,至少有很多人的需求还没有达到一个普遍的需求标准,这种网络用户使用需求的不迫切性也影响了无线网络的发展速度。
2.3 我国终端服务设备的发展还存在着不适应的现象
由于对于无线网络的运用就意味着移动和便捷高效性,所以现在市场上的笔记本电脑和一些其他无线网络服务设备还不能满足许多用户的实际需求,所以无线网络在发展的过程中应该关注不同群体之间的需求,根据他们的需求来发展无线网络,这样有利于无线网络的发展,所以随之而来的无线网络市场也将会有很大的增长变化。
3 解决的办法与方案概述
3.1 重视拥有自主知识产权的工具开发
当前运营商的规划、优化工具的主要提供者是国外公司,由于我国公司生产与开发的工具技术含量低等各种因素,尽管有少量国内公司的产品已被运营商采用,但是这些产品的利用率很低。笔者认为,新的发展形势下的网络规划与网络优化的工具是具有技术性与实际应用性很强的一项产品,而我们仍基本处于起步阶段。所以我国在对标准设备制造加大投入的同时,国家也应该对这方面研发给予一定的支持与投入,做好开发与优化等方面工具的开发。
3.2 要建立一支高水平的网络监控管理队伍
可以说运营商是建设互联网络、维护和发展互联网络的主体部分,因此网络运营商在互联网中起到了非常关键的作用。笔者认为可行的办法是运营商建立一支高水平的技术监控队伍,另外结合网络发展的实际共同研究理论相结合,最终的目的就是以解决网络建设和网络维护所存在的问题为主。然而,当前在互联网络的优化等领域内,许多核心的技术仍掌握在设备提供商与运营商的手中。所以运营商努力提高互联网技术人员的网络技术水平并建立一支高质量的监控队伍是有必要的。
3.3 注意无线网络运用过程中的安全性
用户可以通过以下几点来选择适合自己的安全系统;第一、建立用户认证,第二、数据加密,第三、长时间不用的情况下关闭网络,第四、开启网络内每一台设备的网络防火墙,第五、设置MAC地址过滤,第六、为网络设备分配静态IP地址,第七、确定位置,隐藏好家庭路由器或中继器,第八、根据MAC地址对客户端进行过滤,第九、不允许自动连接,第十、虚拟专用网技术。
3.4 建立第三方优化队伍
运营商可通过高素质的技术人员指导第三方队伍实施网络的优化和维护。从以往的经验来看,第三方队伍的出现可以使运营商更好的来管理和维护自己的网络。从目前C网络优化的具体情况看,我国国内也涌现出了许多这样的公司,他们或多或少地参与了一些网络优化工作,因此首先我们应该看到大力发展第三方队伍是可行的也是实际的,我们可以通过在优化工程的招标时根据第三方队伍的技术级别和投标价格等综合因素考虑中标者的资格与权限。
[参考文献]
论文摘要:随着高校信息化建设水平的不断提高,无线网络逐渐成为校园网解决方案的一个重要组成部分。该文对校园无线网接入进行研究,并对校园无线网络的安全进行了分析,最后给出了一种适合校园网无线网络的安全解决方案。
1引言
在过去的很多年,计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆,构成有线局域网。但有线网络在实施过程中工程量大,破坏性强,网中的各节点移动性不强。为了解决这些问题,无线网络作为有线网络的补充和扩展,逐渐得到的普及和发展。
在校园内,教师与学生的流动性很强,很容易在一些地方人员聚集,形成“公共场所”。而且随着笔记本电脑的普及和Intemet接入需求的增长,无论是教师还是学生都迫切要求在这些场所上网并进行网上教学互动活动。移动性与频繁交替性,使有线网络无法灵活满足他们对网络的需求,造成网络互联和Intemet接入瓶颈。
将无线网络的技术引入校园网,在某些场所,如网络教室,会议室,报告厅、图书馆等区域,可以率先覆盖无线网络,让用户能真正做到无线漫游,给工作和生活带来巨大的便利。随后,慢慢把无线的覆盖范围扩大,最后做到全校无线的覆盖。
2校园网无线网络安全现状
在无线网络技术成熟的今天,无线网络解决方案能够很好满足校园网的种种特殊的要求,并且拥有传统网络所不能比拟的易扩容性和自由移动性,它已经逐渐成为一种潮流,成为众多校园网解决方案的重要选择之一。随着校园网无线网络的建成,在学校的教室、办公室、会议室、甚至是校园草坪上,都有不少的教师和学生手持笔记本电脑通过无线上网,这都源于无线局域网拓展了现有的有线网络的覆盖范围,使随时随地的网络接入成为可能。但在使用无线网络的同时,无线接入的安全性也面临的严峻的考验。目前无线网络提供的比较常用的安全机制有如下三种:①基于MAC地址的认证。基于MAC地址的认证就是MAC地址过滤,每一个无线接入点可以使用MAC地址列表来限制网络中的用户访问。实施MAC地址访问控制后,如果MAC列表中包含某个用户的MAC地址,则这个用户可以访问网络,否则如果列表中不包含某个用户的MAC地址,则该用户不能访问网络。②共享密钥认证。共享密钥认证方法要求在无线设备和接入点上都使用有线对等保密算法。如果用户有正确的共享密钥,那么就授予该用户对无线网络的访问权。③802.1x认证。802.1x协议称为基于端口的访问控制协议,它是个二层协议,需要通过802.1x客户端软件发起请求,通过认证后打开逻辑端口,然后发起DHCP请求获得IP以及获得对网络的访问。
可以说,校园网的不少无线接入点都没有很好地考虑无线接入的安全问题,就连最基本的安全,如基于MAC地址的认证或共享密钥认证也没有设置,更不用说像802.1x这样相对来说比较难设置的认证方法了。如果我们提着笔记本电脑在某个校园内走动,会搜索到很多无线接入点,这些接入点几乎没有任何的安全防范措施,可以非常方便地接入。试想,如果让不明身份的人进入无线网络,进而进入校园网,就会对我们的校园网络构成威胁。
3校园网无线网络安全解决方案
校园网内无线网络建成后,怎样才能有效地保障无线网络的安全?前面提到的基于MAC地址的认证存在两个问题,一是数据管理的问题,要维护MAC数据库,二是MAC可嗅探,也可修改;如果采用共享密钥认证,攻击者可以轻易地搞到共享认证密钥;802.1x定义了三种身份:申请者(用户无线终端)、认证者(AP)和认证服务器。整个认证的过程发生在申请者与认证服务器之间,认证者只起到了桥接的作用。申请者向认证服务器表明自己的身份,然后认证服务器对申请者进行认证,认证通过后将通信所需要的密钥加密再发给申请者。申请者用这个密钥就可以与AP进行通信。
虽然802.1x仍旧存在一定的缺陷,但较共享密钥认证方式已经有了很大的改善,IEEE802.11i和WAPI都参考了802.1x的机制。802.1x选用EAP来提供请求方和认证服务器两者之间的认证服务。最常用的EAP认证方法有EAP-MD5、EAP-TLS和PEAP等。Microsoft为多种使用802.1x的身份验证协议提供了本地支持。在大多数情况下,选择无线客户端身份验证的依据是基于密码凭据验证,或基于证书验证。建议在执行基于证书的客户端身份验证时使用EAP-TLS;在执行基于密码的客户端身份验证时使用EAP-Microsoft质询握手身份验证协议版本2(MSCHAPv2),该协议在PEAP(ProtectedExtensibleAuthenticationProtoco1)协议中,也称作PEAP-EAP-MSCHAPv2。
考虑到校园群体的特殊性,为了保障校园无线网络的安全,可对不同的群体采取不同的认证方法。在校园网内,主要分成两类不同的用户,一类是校内用户,一类是来访用户。校内用户主要是学校的师生。由于工作和学习的需要,他们要求能够随时接入无线网络,访问校园网内资源以及访问Internet。这些用户的数据,如工资、科研成果、研究资料和论文等的安全性要求比较高。对于此类用户,可使用802.1x认证方式对用户进行认证。来访用户主要是来校参观、培训或进行学术交流的一些用户。这类用户对网络安全的需求不是特别高,对他们来说最重要的就是能够非常方便而且快速地接入Intemet,以浏览相关网站和收发邮件等。针对这类用户,可采用DHCP+强制Portal认证的方式接入校园无线网络。
如图所示,开机后,来访用户先通过DHCP服务器获得IP地址。当来访用户打开浏览器访问Intemet网站时,强制Porta控制单元首先将用户访问的Intemet定向到Portal服务器中定制的网站,用户只能访问该网站中提供的服务,无法访问校园网内部的其他受限资源,比如学校公共数据库、图书馆期刊全文数据库等。如果要访问校园网以外的资源,必须通过强制Portal认证.认证通过就可以访问Intemet。对于校内用户,先由无线用户终端发起认证请求,没通过认证之前,不能访问任何地方,并且不能获得IP地址。可通过数字证书(需要设立证书服务器)实现双向认证,既可以防止非法用户使用网络,也可以防止用户连入非法AP。双向认证通过后,无线用户终端从DHCP服务器获得IP地址。无线用户终端获得IP地址后,就可以利用双方约定的密钥,运用所协商的加密算法进行通信,并且可以重新生成新的密钥,这样就很好地保证了数据的安全传输。
使用强制Portal+802.1x这两种认证方式相结合的方法能有效地解决校园网无线网络的安全,具有一定的现实意义。来访用户所关心的是方便和快捷,对安全性的要求不高。强制Portal认证方式在用户端不需要安装额外的客户端软件,用户直接使用Web浏览器认证后即可上网。采用此种方式,对来访用户来说简单、方便、快速,但安全性比较差。虽然用户名和密码可以通过SSL加密,但传输的数据没有任何加密,任何人都可以监听。当然,必须通过相应的权限来限制和隔离此类用户,确保来访用户无法访问校园网内部资料,从而保证校园网络的高安全性。校内用户所关心的主要是其信息的安全,安全性要求比较高。802.1x认证方式安装设置比较麻烦,设置步骤也比较多,且要有专门的802.1x客户端,但拥有极好的安全性,因此针对校内用户可使用802.1x认证方式,以保障传输数据的安全。
4结束语
校园网各区域分别覆盖无线局域网络以后,用户只需简单的设置就可以连接到校园网,从而实现上网功能。特别是随着迅驰技术的发展,将进一步促进校园网内无线网络的建设。现在,不少高校都已经实现了整个校园的无线覆盖。但在建设无线网络的同时,由于对无线网络的安全不够重视,对校园网无线网络的安全考虑不够。在这点上,学校信息化办公室和网管中心应该牵头,做好无线网络的安全管理工作,并完成全校无线网络的统一身份验证,做到无线网络与现有有线网络的无缝对接,确保无线网络的高安全性。
参考文献:
【论文摘要】:越来越多高校采用无线校园网络这一先进网络技术,其安全性问题是普遍高校比较关注的,着重对无线校园网络的安全性问题进行探索和研究。
随着无线技术的不断成熟和普及,无线网络在全球范围内的应用已经成为一种趋势。在我国,越来越多的学校开始在校园构建和铺设无线网络。无线校园网络的快速发展与应用,对学校的教学模式、教学理念及教学管理产生了深远的影响,也使学校教师、学生的学习、生活方式产生了积极的变化。根据教育部的调查显示,目前我国15.1%的高校建有无线校园网,同时有36.2%的高校计划建设无线校园网。针对突飞猛进的无线校园组网计划,有专家表示,无线校园是未来校园信息化的发展方向。
一、何谓无线局域网
无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork,缩写为“WLAN”)是高速发展的现代无线通信技术在计算机网络中的应用,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。不像传统以太网那样,基于802.1标准的无线网络在空气中传播射频信号,在信号范围内的无线客户端都可以接受到数据,为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了实现的手段。
二、传统有线网络面临的问题
随着校园网络规模不断扩大,网络应用不断增加,网络已经成为老师和学生获得信息的主要手段之一,校园网络的规模从以前的几百用户迅速扩充到几千用户甚至几万用户,越来越多的校园网络应用开始部署,网络变得前所未有的重要,细心观察不难发现传统有线网络容易出现以下问题:
(1)校内公共网络设施有限,而且使用频繁,人们为了上网不得不在这些地点之间奔波;
(2)计算机设备较多,其中,笔记本数目也在逐步增加。在这种情况下,全部用有线网连接终端设施,从布线到使用都会极不方便;
(3)有的教室主体结构是大开间布局,地面和墙壁已经施工完毕,若进行网络应用改造,埋设缆线工作量巨大,而且学生上课时的位置不是很固定,导致信息点的放置也不能确定,这样,构建一个有线局域网络就会面对各种不便;
(4)高校通常会有几个在地理分布上并不集中的分校区,用有线光缆连接校园网工程复杂、成本极高。而使用无线网络,无论是在教学楼、办公楼、学生宿舍或者其他校区都可以实现全方位的无线上网。这是无线网络在校园中的发展趋势。
三、无线网络的特点与优势
1、移动性强。无线网络摆脱了有线网络的束缚,能够使学习远离教室,可以在网络覆盖的范围内的任何位置上网。无线网络完全支持自由移动,持续连接,实现移动办公。
2、带宽很宽,适合进行大量双向和多向多媒体信息传输。
在速度方面,802.11b的传输速度可提供可达11Mbps数据速率,而标准802.11g无线网速提升五倍,其数据传输率将达到54Mbps,充分满足校园网用户对网速的要求.
3、有较高的安全性和较强的灵活性
由于采用直接序列扩频、跳频、跳时等一系列无线扩展频谱技术,使得其高度安全可靠;无线网络组网灵活、增加和减少移动主机相当容易。
4、维护成本低,无线网络尽管在搭建时投入成本高些,但后期维护方便,维护成本比有线网络低50%左右。
四、无线网络存在的安全问题
在无线网络的实际使用中,有可能遇到的威胁主要包括以下几个方面
1、信息重放
在没有足够的安全防范措施的情况下,是很容易受到利用非法AP进行的中间人欺骗攻击。对于这种攻击行为,即使采用了VPN等保护措施也难以避免。中间人攻击则对授权客户端和AP进行双重欺骗,进而对信息进行窃取和篡改。
2、WEP破解
现在互联网上已经很普遍的存在着一些非法程序,能够捕捉位于AP信号覆盖区域内的数据包,收集到足够的WEP弱密钥加密的包,并进行分析以恢复WEP密钥。根据监听无线通信的机器速度、WLAN内发射信号的无线主机数量,最快可以在两个小时内攻破WEP密钥。
3、网络窃听
一般说来,大多数网络通信都是以明文(非加密)格式出现的,这就会使处于无线信号覆盖范围之内的攻击者可以乘机监视并破解(读取)通信。由于入侵者无需将窃听或分析设备物理地接入被窃听的网络,所以,这种威胁已经成为无线局域网面临的最大问题之一。
4、MAC地址欺骗
通过网络窃听工具获取数据,从而进一步获得AP允许通信的静态地址池,这样不法之徒就能利用MAC地址伪装等手段合理接入网络。
5、拒绝服务
攻击者可能对AP进行泛洪攻击,使AP拒绝服务,这是一种后果最为严重的攻击方式。此外,对移动模式内的某个节点进行攻击,让它不停地提供服务或进行数据包转发,使其能源耗尽而不能继续工作,通常也称为能源消耗攻击。
五、无线网络的安全防范措施
为了保护无线网路免于攻击入侵的威胁,用户主要应该在提高使用的安全性、达成通信数据的保密性、完整性、使用者验证及授权等方面予以改善,实现最基本的安全目的。
1、规划天线的放置,掌控信号覆盖范围。要部署封闭的无线访问点,第一步就是合理放置访问点的天线,以便能够限制信号在覆盖区以外的传输距离。最好将天线放在需要覆盖的区域的中心,尽量减少信号泄露到墙外。部署了无线网络之后,应该用可移动的无线设备彻底的勘测信号覆盖情况,并反映在学校的网络拓扑图里。
2、使用WEP,启用无线设备的安全能力。
保护无线网络安全的最基础手段是加密,通过简单的设置AP和无线网卡等设备,就可以启用WEP加密。无线加密协议(WEP)是对无线网络上的流量进行加密的一种标准方法。虽然WEP加密本身存在一些漏洞并且比较脆弱,但是仍然可以给非法访问设置不小的障碍,有助于阻挠偶尔闯入的黑客。许多无线访问点厂商为了方便安装产品,交付设备时关闭了WEP功能。但一旦采用这种做法,黑客就能立即访问无线网络上的流量,因为利用无线嗅探器就可以直接读取数据。建议经常对WEP密钥进行更换,在有条件的情况下启用独立的认证服务为WEP自动分配密钥。另外一个必须注意的问题就是用于标识每个无线网络的SSID,在部署无线网络的时候一定要将出厂时的缺省SSID更换为自定义的SSID。现在的AP大部分都支持屏蔽SSID广播,除非有特殊理由,否则应该禁用SSID广播,这样可以减少无线网络被发现的可能。
3、变更SSID及禁止SSID广播。服务集标识符(SSID)是无线访问点使用的识别字符串,客户端利用它就能建立连接。该标识符由设备制造商设定,每种标识符使用默认短语,如101就是3Com设备的标识符。倘若黑客知道了这种口令短语,即使未经授权,也很容易使用无线服务。对于部署的每个无线访问点而言,要选择独一无二并且很难猜中的SSID。如果可能的话,禁止通过天线向外广播该标识符。这样网络仍可使用,但不会出现在可用网络列表上。
4、禁用DHCP。对无线网络而言,这很有意义。如果采取这项措施,黑客不得不破译用户的IP地址、子网掩码及其它所需的TCP/IP参数。无论黑客怎样利用公司的访问点,他仍需要弄清楚IP地址。
5、禁用或改动SNMP设置。如果公司的访问点支持SNMP,要么禁用,要么改变公开及专用的共用字符串。如果不采取这项措施,黑客就能利用SNMP获得有关公司网络的重要信息。
6、使用访问列表。为了进一步保护无线网络,应使用访问列表,如果可能的话。不是所有的无线访问点都支持这项特性,但如果公司实施的网络支持,就可以具体地指定允许哪些机器连接到访问点。支持这项特性的访问点有时会使用普通文件传输协议(TFTP),定期下载更新的列表,以避免管理员必须在每台设备上使这些列表保持同步的棘手问题。
参考文献:
[1]张锦.无线局域网IEEE802.11.现代图书情报技术
[2]张俊平.无线网络在校园建设网络中的应用.学术研究
【 关键词 】 TCP;移动设备;优化
1 引言
近年来,我国大力发展网络事业,网络已经成为人们学习、工作、生活中不可缺少的一部分。随着无线网络技术的推广和发展,人们的上网方式已经不再仅仅局限在固定的场所,通过移动设备访问互联网已经成为人们当前上网的主要方式,但由于无线网络中的系统切换、信号抖动、随机错误等原因而产生的丢包使得移动设备中使用TCP协议受到限制,对TCP协议进行优化,以适应移动设备的需求具有非常大的实用价值。
2 TCP协议
2.1 TCP概述
TCP(传输控制协议)是在不可靠的网络上实现端到端的字节流通信,提供可靠的网络服务的协议。利用TCP协议进行通信时,首先发送方向接收方发送一个TCP连接请求,以确保两端建立全双工的双向传输通道。TCP协议的数据单元是Segment(报文段),报文段的大小不能超过65535字节,另外报文段不能超过最大的传送单元MTU,假如报文段超过MTU,那边报文段将被分割成两个或以上。在TCP协议进行通信以前,通信的双方要进行协商确定最大的通信报文段的值。当发送方发送出报文段后,网络是不确定的,为了保证报文段的安全,设计一个计时器,当报文段到达接收方后,接收方向发送方回复一个确认报文段,该确认报文段包含希望接收下一个报文段的序列号,由此发送方收到确认报文段后,即知道接收方已经收到发送的报文段。根据定时器的计时,假如在设定的时间内没有收到接收方回执的确认,则表明接收方没有收到报文段,则重新发送该报文段。
由TCP协议的通信可知,TCP协议通过确认和超时机制两种手段来保证传输的安全可靠性。但是,网络是一个非常复杂的系统工程,在数据的通信过程中不可避免地会出现断开或阻塞的现象,另外由于报文段经过不同的路由器,超时之后可能报文段也会到达接收方。由此可见,仅仅通过超时机制和确认不能保证TCP协议的安全。
2.2 TCP Reno
1990年,对TCP协议增加快速恢复算法(快速重传算法、快速恢复算法、加速增加和下降算法等)形成TCP Reno,经过20多年的发展,已经成为当前最常见的TCP协议。
(1)快速重传算法。在TCP的接收方,当收到报文后就给发送方发送一个确认。假如接收方收到的报文不是所需要的报文,就会给发送方发出一个重复的确认报文,当发送方收到三个及以上重复确认报文,就对丢失的报文进行重发。
(2)快速恢复算法。当对丢失的报文重发之后,可以通过增加拥塞窗口的大小、自动对重复确认报文接收数加1、发送报文的大小与接收窗口相适应等方法来提高接收的成功率。
3 移动设备上的TCP协议
3.1 移动设备
当前,随着集成电路和嵌入式技术的飞速发展,移动设备的功能越来越强大,而体积越来越小,特别是移动设备与无线网络相结合后,在各行业中应用越来越广泛。对移动设备的定义,并没有一个专业的描述,总结起来,移动设备主要具有无线性、移动性和携带方便等特点。另外,由于移动设备采用通为固定的硬件设备,使之具有CPU速度慢、内存小、功耗受限和有限的输入输出功能等缺点。
3.2 TCP协议与无线网络
无线网络根据覆盖区域的大小可以划分为无线广域网和无线局域网。在无线广域网主要采用GPRS和CDPD技术;在无线局域网中主要采用蓝牙技术和IEEE802.11。无论采用哪种技术,在无线网络中传输数据都具有较高的链路错误率、较低的带宽及较长的时延。
在无线网络中采用TCP协议,由于无线网络的特性,使得TCP协议的性能明显下降。首先,在无线网络上建立无线链路时,TCP协议的报文丢失率较高,特别是对于非拥塞性的丢包现象,TCP协议的错误检测无法做出正确的判断。在快速重发和恢复算法中,当发送方收到3个及以上重复确认报文时,就对报文重发,而从应用层的角度来看,无线网络中的TCP协议使得连接的延迟增加,进而加大了宽带的使用,整个网络连接的性能下降,发送方重新发送的报文可能由于连接线路而再次丢失,这使得TCP协议在无线网络中的使用更加困难。
对于上述的情况,在上个世纪末期,对TCP协议进行了初步的优化,首先对于非拥塞丢包进行屏蔽;另外在不破坏TCP语议的前提下,针对连接的节点双方进行改进优化,根据实际情况进行针对性的错误恢复。
4 TCP协议优化
4.1 TCP结构
为了保证TCP在移动设备中安全、准确使用,首先对TCP的数据结构进行描述分析,其主要包含的字段有连接状态、定时器、重传计数器、最大报文段大小、收到确认报文个数、对应的IP控制块、初始发送窗口大小、已经发送但未收到的报文、待发数据、接收窗口、发送计时等。
当接收和发送数据时,TCP的数据结构主要包含源端口、目的端口、确认号、窗口大小、序号、检验和、标志位等信息。
(1)接收数据。首先对接收到的数据进行检验和检查,假如出错,直接返回错误给发送方;校验和正确,则TCP数据存入相关的缓冲中,利用相关的接收函数完成接收,并将正确接收的结果返回给发送方。
(2)发送数据。由窗口和系统决定发送数据的长度,正常情况下,待发数据的大小是TCP的最大报文段大小、待发数据超过窗口的一半、窗口中无已经发送但没有收到确认的数据信息;特殊情况下的发送有立即发送确认、发FIN包、发送紧急数据等。对于发送适当调整窗口值,对定时器进行重传。
4.2 优化改进算法
4.2.1 避免拥塞改进算法
TCP协议收到超过3个重复确认报文,就立即发送报文,有时不仅仅无法使报文发送到接收方,相反使得原有的通信线路更加拥塞。因此,设计一个拥塞计时器,在第一次收到超过3个重复确认报文后立即进行发送,随着收到重复确认报文的增加,TCP协议不再立即发送未收到的报文,而是在拥塞计时器的规定时间范围内,随机进行发送。当重复确认报文收到的越多,其拥塞计时器的数值越大,即发送的间隔时间越长,从而避免了由于过多地发送同一报文而加重了线路的拥塞。
4.2.2错误恢复改进算法
对于TCP的错误恢复,首先要对丢包进行判断分析丢包是拥塞丢包还是非拥塞丢包,可以通过判断网络状态进行分析。对TCP收到的第一个确认报文的时间进行判断,假如该时间与发送时间差小于规定的时间,则表明假如该报文丢失的情况是由非拥塞丢包引起的,则直接进入错误恢复阶段。
5 结束语
本文针对移动设备中的TCP协议进行研究,随着网络的发展,移动设备已经成为人们日常工作学习中不可缺少的一部分,如何提高移动设备的安全性和可靠性是当前IT业内关注的重点。
参考文献
[1] Douglas E. Comer 著,林瑶,蒋慧等译,谢希仁审校,《用 TCP/IP 进行网际互联 第一卷:原理、协议与结构》第四版,电子工业出版社.
[2] M. Allman, V. Paxson, On Estimating End-to-End Network Path Properties, In Proceedings of ACM SIGCOMM 99,1999.
【关键词】 TD网络建设 分布系统建设 分析
现在关与TD无线网络建设的论文和专著很多,但大部分都是侧重于TD无线网络规划进行分析。本文结合工程实际对TD无线网优平台的一些关键技术的实现进行探讨,由于国内尚未明确TD所采用的频段,故本文将不讨论频率规划,只从OFDM技术、多天线技术、规划站点选取、分布系统建设等,为TD无线网络建设提供有力支持。
一、TD无线网优平台中关键技术研究
针对TD系统的关键技术主要有以下几方面;
1.1 TD无线网优平台的OFDM技术
OFDM技术主要就是采用基于正交频分复的频分多址技术,这种技术与以往的技术不同的就是OFDM技术中的各载波通过彼此叠加和正交而避免干扰,这样不但可以提高宽带资源的使用,同时也可以将频率利用效率得到相应的提高。OFDM技术的关键技术就是在于其调制和解调,主要就是通过对离散傅里叶变化DFT实现,让调制变得简单化,不断循环前缀CP,也是OFDM技术的一个关键技术。OFDM技术,是TD无线网络规划关键技术中的多址技术,有着高效的频谱利用率、简便的接收机、强化的带宽扩展性;易于帮助实现MIMO系统,可以让其与同连接路自适应技术相结合的优点,但是由于这项技术的峰均功率比较高,也就降低了射频功率的效益,进而导致了发射机射频模块在资金投入和耗电方面有所增加。基于OFDM技术的上下行多址方式,能够通过提高投入资金和较为复杂的技术的方式,帮助TD系统获得更高的数据频率,且通过SC-FDMA的使用,解决了OFDM眼中的高PAPR问题。
1.2 TD无线网优平台的多天线技术
TD无线网优平台的多天线技术,也称为MIMO技术。主要是在发送端与接收端,通过设置多条天线的形式,来完成信号复杂的接收和发送任务,从而增加系统容量,系统容量的提升能够加快信息传输速率,借助信息冗余度的增加,还能提高其可靠性和安全性。这种技术模式,关键在于能够提高对空间复用的频谱利用,同时通过该技术对系统传输可靠性的保障作用,将接收机的灵敏度降低到一定程度,能够有效地提高系统容量和小区覆盖半径。
1.3 TD无线网优平台的物理层技术
首先就是TD无线网优平台的结构,在TDD双工模式下TD系统的结构,其主要功能是为在同一工作频率的上下行提供占用资源的时间和位置信息。对其TD无线网优平台的物理层资源块,主要包括资源单元(RE)、资源块(RB)、资源单元组(REG)、控制信道单元(CCE)等四类资源块,且具有OFDM技术的多址特点;物理层信道主要包括上行和下行信道,用于承载来自高层信息的资源单元。
二、TD无线网优平台中关键技术的实现
2.1 TD无线网优平台中关键技术的需求
TD网络建设要以市场业务需求为导向,将网络建设到用户真正需求的地方,中国移动建设TD无线网络平台,最大的可能是采用D频段或者F频段,而TD无线网络覆盖范围与频段的选择是密切相关的。一般情况下, D频段覆盖室外热点区域,F频段进行室外全覆盖,选择TD无线网络覆盖范围时不应仅仅考虑网格测试区、主城区、城区等范围,建议对影响因素进行综合考虑。首先对网络覆盖应该重点考虑数据区域和网络测试区,在规划TD无线网络覆盖区域时应尽量连续,特别是规划D频段时,不能因为D频段是覆盖热点区域,而被划分成一个个的小区域,如果规划覆盖范围过小,会造成后期网络测试及TD无线网络业务推广均会出现很大的问题。
2.2 TD无线网优平台宏站规模
通常根据覆盖预测来进行TD宏蜂窝站点数量的确定。根据理论计算,在达到同等覆盖质量的前提下,如果使用F频段可比使用D频段节省46%的建站资源。在进行TD规划时,D频段站点可略多于覆盖预测的站点。但由于TD频段规划站点多于现网TD-SCDMA站点数,受限于选点难度,新选站点不宜太多。但在进行F频段的TD无线网络规划时,相对于覆盖预测,建议加大F频段的站点数量。因为在TD无线网络采用F频段时,站点数少与同覆盖区的TD-SCDMA站点数,站点可选择的余地较大,而且TD无线网络采用F频段的目的是进行连续覆盖,为了保证TD的网络质量,宜加大F频段的站点数量。
2.3 TD无线网优平台分布系统选择
因为TD无线网络的频段较高,对于规划区内的TD-SCDMA物业点均建议建设TD无线系统,TD无线网络室内分布系统建设方式包括单路建设方式和双路建设方式两种。双路分布系统相对于单路分布系统具有1.5~1.8倍的容量增益,对于提升小区吞吐量和用户峰值速率体验具有明显的性能优势,故在数据流量较大的区域,网络应建设双路分布系统。但实际规划设计中很难按此考虑,双路分布系统由于需要双路馈线和双倍天线,建设难度很大,特别对已建单路分布系统的物业点,再建设一路分布系统协调难度很大。对某地市的现网情况进行调研后发现,现网有双路分布系统的物业点不到1%,主要原因就是因为协调困难。而且从投资效益上说,双路分布系统投资接近翻倍,但是很多物业点并没有建设双路分布系统的必要。现网很多分布系统是为了解决TD-SCDMA网络的覆盖需求而建设的,并没有很高的用户数及数据流量,在这些物业点建设双路分布系统会造成投资浪费。
三、TD无线网优平台关的规划
TD无线网络规划主要步骤包括网络规模估算、网络规划需求分析、覆盖容量仿真、站址选择和无线参数规划等几个流程。在规划TD无线网络上,可以通过以下几方面进行。
3.1 TD网络频率规划
为了解决小区间的干扰,在TD无线网络频率规划阶段,应该提高对频段的分配和复用。通过同频组网或异频组网的方式进行。
3.2 TD网络覆盖规划
TD无线网络覆盖规划,具有覆盖对象多样化,编码调制方式多样化,以及帧结构支持覆盖极限功能的进一步提高等特点。通过采用由覆盖目标计算覆盖半径和由覆盖区域半径计算覆盖速率等两种方法,进行网络覆盖规划。
3.3 TD网络链路预算
在规划的仿真前期,需要采用链路预算的方式,估计系统覆盖的性能。在这个阶段,需要事先制定一个相对明确、详细的计划,包括技术及时间等方面,利用制定的预算可以确定TD网络建设的大体规模,以及主要需求、重要参数以及所需要补充的设备等等。
3.4 TD网络容量规划
TD无线网络容量规划,主要是采用系统仿真、实际测量统计数据的方法,获取小区吞吐量、小区边缘吞吐量信息,便于站址的选择。
3.5 TD网络规划仿真
具有多天线增益配置、承载参数配置和ICIC干扰消除功能,以及无线资源调度等特点。这一阶段中,需要借助于专用的TD仿真工具来对既定的规划方案进行相应测试,重点注意对其容量以及覆盖范围进行仿真分析。具体的讲就是要做好导入规划数据、规划邻区、传播预测、时隙以及频率规划、蒙特卡罗仿真、业务模型配置等内容。