一、蜂窝无线通信技术简介
全球移动通信系统Global System for Mobile Communication, GSM
蜂窝移动网络的发展非常迅速，到目前为止，世界上先后已有超过了30种不同的标准
第一代（1G）蜂窝无线通信是为话音通信设计的模拟 FDM 系统
第二代（2G）蜂窝无线通信提供低速数字通信（短信服务），其代表性体制就是最流行的 GSM 系统
2.5G 技术是从 2G 向第三代（3G）过渡的衔接性技术，如 GPRS 和 EDGE 等
第三代（3G） 移动通信和计算机网络的关系非常密切，它使用 IP 的体系结构和混合的交换机制（电路交换和分组交换），能够提供移动宽带多媒体业务（话音、数据、视频等，可收发电子邮件，浏览网页，进行视频会议等），如 CDMA2000，WCDMA 和 TD-SCDMA
从3G开始以后的各代蜂窝移动通信都是以传输数据业务为主的通信系统，而且必须兼容2G的功能（即能够通电话和发送短信），这就是所谓的向后兼容
第四代（4G）正式名称是 IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications-Advanced)，意思是高级国际移动通信
4G 的一个重要技术指标就是要实现更高的数据率。目标峰值数据率是：固定的和低速移动通信时应达到 1 Gbit/s，在高速移动通信时 （如在火车、汽车上）应达到 100 Mbit/s
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4G 现有两个国际标准：
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LTE (Long-Term Evolution)：长期演进技术
- 又分为时分双工 TD-LTE 和频分双工 FDD-LTE 两种
- 把带宽增加到 20 MHz，采用了高阶调制64QAM和MIMO技术
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LTE-A (LTE-Advanced)：
LTE 的升级版，俗称为 3.9G
带宽高达 100 MHz
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GSM 蜂窝通信系统的重要组成构件 ：
- 基站系统
- 移动站
- 无线网络控制器
- 语音：
- 移动交换中心MSC
- 网关移动交换中心GMSC
- 公用电话网
- 数据：
- GPRS服务支持结点SGSN
- 网关GPRS支持结点GGSN
- 互联网
二、移动IP
移动IP(Mobile IP)又称为移动 IP 协议，是由IETF开发的一种技术。移动 IP 对现在流行的在移动中上网有着重要的意义
这种技术允许计算机移动到外地时，仍然保留其原来的 IP 地址
移动 IP 要解决的问题：使用户的移动性对上层的网络应用是透明的
移动站必须有一个原始地址，即永久地址，或归属地址(home address)。移动站原始连接到的网络叫做归属网络(home network)。归属网络中使用的代理叫做归属代理(home agent)
当移动站移动到另一个地点，接入的网络称为被访网络(visited network)或外地网络(foreign network)。被访网络中使用的代理叫做外地代理(foreign agent)。为移动站在被访网络中创建的临时地址叫做转交地址(care-of address)
通信者B和移动站A的四个重要通信步骤
B发送给A的数据报被A的归属代理截获了（只有当A离开归属网络时，归属代理才能截获发给A的数据报）
由于归属代理已经知道了A的转交地址（后面要讲到），因此归属代理把B发来的数据报进行再封装，新的数据报的目的地址是A现在的转交地址。新封装的数据报发送到被访网络的外地代理。这里使用的就是以前讲过的隧道技术或IP-in-IP
被访网络中的外地代理把收到的封装的数据报进行拆封，取出B发送的原始数据报，然后转发给移动站A。这个数据报的目的地址就是A的永久地址。A收到B发送的原始数据报后，也得到了B的IP地址
若现在A要向B发送数据报，则A仍使用自己的永久地址作为数据报的源地址，用B的IP地址作为数据报的目的地址。无需通过A的归属代理进行转发
网络层应增加的新功能
移动站到外地代理的协议
外地代理到归属代理的登记协议
归属代理数据报封装协议
外地代理拆封协议
三角形路由选择问题
间接路由选择：把数据报发往移动站的归属网络，由归属代理完成以后的寻址工作，进而完成数据报转发的方式
间接路由选择可能会引起数据报转发的低效，文献中称之为三角形路由选择问题(triangle routing problem)。意思是：本来在B和A之间可能有一条更有效的路由，但现在要走另外两条路：先要把数据报从B发送到A的归属代理，然后再转发给漫游到被访网络的A
使用直接路由选择向移动站发送数据报
让通信者B创建一个通信者代理(correspondent agent)，让这个通信者代理向归属代理询问到移动站在被访网络的转交地址。然后由通信者代理把数据报用隧道技术发送到被访网络的外地代理，最后再由这个外地代理拆封，把数据报转发给移动站。但这是以增加复杂性为代价的
B的通信者代理从移动站A的归属代理得到A所漫游到的被访网络N1的外地代理。将移动站首次漫游到的被访网络的外地代理称为锚外地代理(anchor foreign agent)
通信者代理把B发给A的数据报再封装后，发送到A的锚外地代理
锚外地代理把拆封后的数据报发送给A
A移动到另一个被访网络N2
A向被访网络N2的新外地代理登记
新外地代理把A的新转交地址告诉锚外地代理
当锚外地代理收到发给A的封装数据报后，就用A的新转交地址对数据报进行再封装，然后发送给被访网络N2上的新外地代理。在拆封后转发给移动站A
同理，如果移动站再漫游到另一个网络，则这个网络的外地代理将仍然要和锚外地代理联系，以便让锚外地代理以后把发给A的数据报转发过来
三、蜂窝移动通信网中对移动用户的路由选择
找到移动用户的归属网络
归属 MSC 向其 HLR 查询现在被叫移动用户的位置。HLR 向归属 MSC 返回被叫移动用户的移动站漫游号 MSRN
归属 MSC 按照所得到的漫游号码 MSRN 进行呼叫的第二段，把通信者发起的呼叫从归属 MSC传送到被访网络的 MSC，再传送到该移动用户所漫游到的小区的基站
四、GSM中的切换
切换(handover)就是移动用户与相关联的基站发生了改变
移动用户在和一个基站相关联期间，会周期性地测量来自其当前基站及其-邻近基站的信标信号强度，并将测量结果以每秒 1 ~ 2 次频率报告给当前基站。根据这些测量数据以及邻近蜂窝的当前负载情况，当前基站决定是否发起切换
移动站的切换可能仍处在同一个 MSC 的控制下，而只是相关联的基站发生了变化。但在许多情况下，移动站的切换是相关联的 MSC 都改变了。在这种情况下，向移动站的呼叫路由会有很大的变化
五、无线网络对高层协议的影响
- 无线网络在移动站漫游时，会经常更换移动用户到无线网络的连接点
（即到移动站相关联的基站）。这样，网络的连接就会发生很短时间的中断 - 由于移动用户更新相关联的基站需要一定的时间，这就可能造成TCP报文段的丢失。只要出现TCP报文段频繁丢失，TCP的拥塞控制就会采取措施，减小其拥塞窗口，从而使TCP发送方的报文段发送速率降低
- 当无线信道出现严重的比特差错，或由于切换产生了报文段丢失，减小TCP发送方的拥塞窗口对改善网络性能并不会有任何好处
解决方法
本地恢复。这是指差错在什么地方出现，就在什么地方改正
让 TCP 发送方知道什么地方使用了无线链路。只有当TCP能够确知是有线网络部分发生了拥塞时，TCP才采用拥塞控制的策略
把含有移动用户的端到端 TCP 连接拆成两个互相串接的 TCP 连接
