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一、设计缘由
为了使无线行动网路的实用性及涵盖率更大,我们设计了一个多跳接(Multihop)的行动网路,亦即扩大了无线区域网路上的进接点(AccessPoint)的功能,使其下所控管的行动电脑,能利用彼此间转送的功能,多跳接模式与进接点连结进而能存取网际网路上的资料。另外,我们又利用现有的行动数据(Mobile Data) 网路如CDPD(Cellular Digital Packet Data)以及未来的GPRS(General Packet Radio Service)等,架设在进接点上,以与网际网路进接连结,使进接点对无线区域网路来讲,不再是固定,而是机动的,具有移动性。所以在此架构而言,更具弹性以及快速展开而成一独立自主运作的行动网路,不再依赖固定网路的进接点的限制。除此之外,此无线行动网路特别适合于为特定目地而架设的群组行动网路,如灾区急难救助,警察资讯系统等。在此,我们以一群警察为特定目的如搜寻、围捕时所架立的行动电脑网路为例做说明。
各个警员携带简单的PDA或行动电脑,只需有Wireless LAN通讯能力,与其附近的警车形成一Multihop无线区域网路,每部警车对其下控管的Multihop WLAN提供无线网际网路的进接能力,而形成一Mobile WLAN架构,警车变成Mobile AccessPoint(在此我们特称之为Mobile Gateway (MG) )。除此之外,警车上可架设较具储存与计算能力的电脑,可暂存一些非即时性的资料,提供proxy功能,这种複合型(Hybrid)网路的好处就是,因为Mobile Data Network的资料传输速度(目前只有9.6Kbps GSM,19.2Kbps CDPD,未来有数百KbpsGPRS)远低于无线区域网路(11Mbps),而且费用也相对高于免费的WLAN。更进一步如果警车上有完整的Database则即使Mobile Data Network通讯品质不佳或中断,此行动网路仍能继续运作,更提高了Fault-Tolerance。
实际的系统应用,我们目标在能提供儘可能与有线网路上一样的服务品质,如多媒体即时与非即时运用,互动式通讯模式与资料撷取等。我们希望能研究一套具可行性、可实作的简单但robust的协定以达成上述目标。
二、讨论分析
本文就我们先行实验研究的一些现有的协定直接加在我们之複合型网路的架构,比较其效能,并制作出简单雏型测试。以下本文就是我们在这方面目前所作的结果报告,共分为三部份:
(1)比较Aloha、802.11[2]与TDMA的优劣——在这个实验中,我们以程式模拟的方式来比较这三个协定。在单机上模拟整个网路的状况,假设node数、packet mean(每个node所要送的packet数量)与idle time,再藉由测量delay time的方式去比较每一个协定的优劣。delay time的测法是当一个node收到由packet generator送过来的packet后,到他实际把packet送到channel上传给目的地的这段时间。也就是说我们假设每一个packet送到channel上都能正确的到达目的端,并忽略了packet在channel上所花费的时间与可能造成的loss。这样的作法主要就是着眼于每个协定对于node在取得channel所有权所必须等待的时间,用以研究这三个不同的协定对于channel利用的优劣性。
(2)无线环境下TCP与UDP协定的比较——TCP协定具有较高的资料稳定性与正确性,也就是比较不容易发生packet loss的现象,不过TCP协定本身也比较复杂,必须server端与client端建立好连结后才能开始资料的传输;相对的,UDP协定简单方便,sender只要把要送的封包指定IP位置后丢出去就可以了,但是packet loss也可想而知要比TCP协定来的高多了。所以我们第一个要研究的就是在无线(wireless LAN)的环境下,TCP与UDP协定的performance 如何。在这个实验中, 我们是以Notebook透过Lucent的无线网路卡来Implement,经由不同的协定来观察传输的结果。
(3)在无线的环境下达到mobile node的管理与multi-hop的实作——这个部分是根据我们以前「行动警察资讯系统」的观念延伸,首先有一个「MobileGateway (MG)」,在MG 底下有许多MobileNodes。在无线的环境中,MG 起初并不知道底下有哪些nodes。所以它必须要送出类似「Hello」的讯息给下面的nodes,并收集底下 nodes 回传的讯息,以建立出一个相对的树状位置(Tree);而nodes 也是一样,收到了MG 送下来的「Hello」便往上注册,并将此讯息向下传送,如此一层一层地下去。所以,MG 能知道它的下层有哪一些nodes,而每一个 node 也能知道它上层的node 及下层的nodes。然后,它们之间便可以直接通讯(signal hop);倘若两者距离过远,便希望能藉由中间的 node 来连接原来连接不到的第三个 node(multi-hop)。每一位警察带着mobile node,而MG 配置在警车上,如此便可以机动地将资讯由警车传给每一位警察,或是由每一位警察传送给警车再到指挥中心;而在警车讯息传不到的范围可藉由警察之间互传讯息而完成目的。
分析其效能,我们的雏型系统中且实验其效果,相信很快地,我们能整合各种功能,达成上述目标,进而提供一个使用者介面,并制作应用系统展示。
参考文献:
[1]王珊,陈红.《数据库系统原理教程》.清华大学出版社,2000年版
[2]邝孔武,王小敏.《信息系统分析与设计》.情清华大学出版社,2001年版
[3]周志东,人力资源管理网站:http://www.guoxininfo.com
作者简介:
潘柏宇,男,江西上饶人,现为吉林大學珠海学院09级计算机科学与技术专业学生。
为了使无线行动网路的实用性及涵盖率更大,我们设计了一个多跳接(Multihop)的行动网路,亦即扩大了无线区域网路上的进接点(AccessPoint)的功能,使其下所控管的行动电脑,能利用彼此间转送的功能,多跳接模式与进接点连结进而能存取网际网路上的资料。另外,我们又利用现有的行动数据(Mobile Data) 网路如CDPD(Cellular Digital Packet Data)以及未来的GPRS(General Packet Radio Service)等,架设在进接点上,以与网际网路进接连结,使进接点对无线区域网路来讲,不再是固定,而是机动的,具有移动性。所以在此架构而言,更具弹性以及快速展开而成一独立自主运作的行动网路,不再依赖固定网路的进接点的限制。除此之外,此无线行动网路特别适合于为特定目地而架设的群组行动网路,如灾区急难救助,警察资讯系统等。在此,我们以一群警察为特定目的如搜寻、围捕时所架立的行动电脑网路为例做说明。
各个警员携带简单的PDA或行动电脑,只需有Wireless LAN通讯能力,与其附近的警车形成一Multihop无线区域网路,每部警车对其下控管的Multihop WLAN提供无线网际网路的进接能力,而形成一Mobile WLAN架构,警车变成Mobile AccessPoint(在此我们特称之为Mobile Gateway (MG) )。除此之外,警车上可架设较具储存与计算能力的电脑,可暂存一些非即时性的资料,提供proxy功能,这种複合型(Hybrid)网路的好处就是,因为Mobile Data Network的资料传输速度(目前只有9.6Kbps GSM,19.2Kbps CDPD,未来有数百KbpsGPRS)远低于无线区域网路(11Mbps),而且费用也相对高于免费的WLAN。更进一步如果警车上有完整的Database则即使Mobile Data Network通讯品质不佳或中断,此行动网路仍能继续运作,更提高了Fault-Tolerance。
实际的系统应用,我们目标在能提供儘可能与有线网路上一样的服务品质,如多媒体即时与非即时运用,互动式通讯模式与资料撷取等。我们希望能研究一套具可行性、可实作的简单但robust的协定以达成上述目标。
二、讨论分析
本文就我们先行实验研究的一些现有的协定直接加在我们之複合型网路的架构,比较其效能,并制作出简单雏型测试。以下本文就是我们在这方面目前所作的结果报告,共分为三部份:
(1)比较Aloha、802.11[2]与TDMA的优劣——在这个实验中,我们以程式模拟的方式来比较这三个协定。在单机上模拟整个网路的状况,假设node数、packet mean(每个node所要送的packet数量)与idle time,再藉由测量delay time的方式去比较每一个协定的优劣。delay time的测法是当一个node收到由packet generator送过来的packet后,到他实际把packet送到channel上传给目的地的这段时间。也就是说我们假设每一个packet送到channel上都能正确的到达目的端,并忽略了packet在channel上所花费的时间与可能造成的loss。这样的作法主要就是着眼于每个协定对于node在取得channel所有权所必须等待的时间,用以研究这三个不同的协定对于channel利用的优劣性。
(2)无线环境下TCP与UDP协定的比较——TCP协定具有较高的资料稳定性与正确性,也就是比较不容易发生packet loss的现象,不过TCP协定本身也比较复杂,必须server端与client端建立好连结后才能开始资料的传输;相对的,UDP协定简单方便,sender只要把要送的封包指定IP位置后丢出去就可以了,但是packet loss也可想而知要比TCP协定来的高多了。所以我们第一个要研究的就是在无线(wireless LAN)的环境下,TCP与UDP协定的performance 如何。在这个实验中, 我们是以Notebook透过Lucent的无线网路卡来Implement,经由不同的协定来观察传输的结果。
(3)在无线的环境下达到mobile node的管理与multi-hop的实作——这个部分是根据我们以前「行动警察资讯系统」的观念延伸,首先有一个「MobileGateway (MG)」,在MG 底下有许多MobileNodes。在无线的环境中,MG 起初并不知道底下有哪些nodes。所以它必须要送出类似「Hello」的讯息给下面的nodes,并收集底下 nodes 回传的讯息,以建立出一个相对的树状位置(Tree);而nodes 也是一样,收到了MG 送下来的「Hello」便往上注册,并将此讯息向下传送,如此一层一层地下去。所以,MG 能知道它的下层有哪一些nodes,而每一个 node 也能知道它上层的node 及下层的nodes。然后,它们之间便可以直接通讯(signal hop);倘若两者距离过远,便希望能藉由中间的 node 来连接原来连接不到的第三个 node(multi-hop)。每一位警察带着mobile node,而MG 配置在警车上,如此便可以机动地将资讯由警车传给每一位警察,或是由每一位警察传送给警车再到指挥中心;而在警车讯息传不到的范围可藉由警察之间互传讯息而完成目的。
分析其效能,我们的雏型系统中且实验其效果,相信很快地,我们能整合各种功能,达成上述目标,进而提供一个使用者介面,并制作应用系统展示。
参考文献:
[1]王珊,陈红.《数据库系统原理教程》.清华大学出版社,2000年版
[2]邝孔武,王小敏.《信息系统分析与设计》.情清华大学出版社,2001年版
[3]周志东,人力资源管理网站:http://www.guoxininfo.com
作者简介:
潘柏宇,男,江西上饶人,现为吉林大學珠海学院09级计算机科学与技术专业学生。