第14章 无线网络和移动网络 2011-12-21
计算机网络无线网络和移动网络PPT课件
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9.1.1 无线局域网的组成
无线局域网 Wrk) 可分为两大类：
有固定基础设施的 WLAN 无固定基础设施的 WLAN
所谓“固定基础设施”是指预先建立起来的、 能够覆盖一定地理范围的一批固定基站。
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1. IEEE 802.11
无线局域网不能使用 CSMA/CD，而只能使用改 进的 CSMA 协议。
改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞避免CA (Collision Avoidance)功能。 802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用停止等待协议。
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CSMA/CA 协议的原理
9.1.4 802.11 局域网的 MAC 帧
802.11 帧共有三种类型：控制帧、数据帧和管 理帧。
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9.2 无线个人区域网 WPAN
无线个人区域网 WPAN (Wireless Personal Area Network) 就是在个人工作地方把属于个人使用的电子 设备用无线技术连接起来自组网络，不需要使用接入 点 AP。 整个网络的范围大约在 10 m左右。 WPAN可以是一个人使用，也可以是若干人共同使用。 无线个人区域网 WPAN 和个人区域网 PAN (Personal Area Network) 并不完全等同，因为 PAN 不一定都是 使用无线连接的。
802.11g (2003年)
802.11n (2009年)
最高54 2.4 GHz Mbit/s 2.4 / 5 GHz
OFDM
最高 MIMO 600 Mbit/ OFDM s
使用多个发射和接收天线达到更高的 数据传输率。当使用双倍带宽(40 MHz)时速率可达600 Mbit/s。
计算机网络中的无线网络与移动网络
计算机网络中的无线网络与移动网络计算机网络是现代社会中不可或缺的一部分，它使人们可以在全球范围内互相连接和交流。
无线网络和移动网络是计算机网络中两个重要且不可忽视的分支，它们在传输数据和连接设备方面具有很大的意义。
本文将就无线网络和移动网络进行介绍和探讨。
一、无线网络无线网络是指以无线电波为媒介，使设备之间可以进行数据传输和通信的一种网络类型。
无线网络的特点是方便快捷，不受地理位置限制，并且可以实现广域网络的覆盖。
它广泛应用于家庭、办公场所和公共区域等各个领域。
1. 无线网络的组成无线网络主要由无线接入点（Access Point）、终端设备和无线传输介质组成。
无线接入点是无线网络的核心设备，它负责接收和发送无线信号。
终端设备可以是智能手机、笔记本电脑、平板电脑等可使用无线网络的设备。
2. 无线网络的类型无线网络根据覆盖范围和传输速率的不同，可分为个人无线局域网（PAN）、无线局域网（LAN）、城域无线网（MAN）和广域无线网（WAN）。
其中，个人无线局域网主要用于个人设备之间的数据传输，而无线局域网则可以提供更大范围的覆盖。
3. 无线网络的安全性由于无线网络的开放性，安全问题一直是无线网络发展的一个重要关注点。
为了保障无线网络的安全，可以采取诸如加密、认证和访问控制等措施，以防止信息被非法获取或篡改。
二、移动网络移动网络是指在移动通信系统中实现数据和信息传输的网络。
它利用移动通信技术，使用户可以在移动的过程中保持通信连接，实现语音通话、数据传输等功能。
移动网络是支持移动终端设备（如手机）的网络环境，在现代社会中得到了广泛应用。
1. 移动网络的架构移动网络的架构主要由无线基站、移动交换中心和核心网络组成。
无线基站负责接收和发送无线信号，移动交换中心则负责信号转接和路由选择，核心网络则是整个移动网络的核心功能模块。
2. 移动网络的制式和演进移动网络根据不同的通信标准和技术发展，逐步演进为2G、3G、4G和5G等多个制式。
计算机网络(第2版)无线网络
输损伤、扩频技术等。
计算机网络（第2版）
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8.1 无线网络的概述
无线通信的发展 无线传输技术基础
天线
天线是实现无线传输最基本设备，用于辐射或收集电磁波。 天线类型：主要有偶极天线和抛物反射天线。 天线具有方向性：天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力。
➢ 根据辐射方向性不同，天线分为全向（无方向）和定向（有方向）。 天线增益：增加在某一特定方向上的功率输出。目的是增强天线的定向性。
联结等过程的管理。 站管理子层是协调物理层和MAC层之间的交互作用。
计算机网络（第2版）
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8.2 无线局域网
WLAN概述 WLAN体系结构 WLAN协议体系 WLAN标准
Hiper LAN 协议体系结构
HiperLAN协议体系包括物理层（PHY）、数据链 路控制层（DLC）和汇聚层（CL）。
DSSS
PLCP PMD
计算机网络（第2版）
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8.2 无线局域网
WLAN概述 WLAN体系结构 WLAN协议体系 WLAN标准
IEEE 802.11协议体系结构说明
LLC层与其他IEEE 802局域网相同且共用，MAC子层为多种物理层标准所共用。 PLCP子层（物理会聚过程）将MAC帧映射到媒体上，主要进行载波侦听的分析和针对不同的物
➢ 4G核心技术为接入方式和多址方案、调制与编码、软件无线电、OFDM、MIMO、智能天线、基于IP的 核心网、多用户检测技术等。
第五代(5G)：5G网络架构的目标是虚拟化和模块化功能。支持集成、共享、平稳、协作、用户为中心的云 功能，可编程支持多种垂直的服务和智能云等。 ➢ 5G频率范围：FR1（450~6000Mhz）、FR2（24250~52600MHz）。 ➢ 5G技术关键绩效指标：主要包括增强的LTE技术、20Gbp的下行链路峰值数据速率、10Gbps上行链路峰 值数据速率、100Mbps的移动数据速率等。
网络系统设计说明书
湖南高速铁路职业技术学院数字化校园总体规划方案2011年12月GET/QP/16-02V1.0 No.: 200＿＿＿＿＿网络系统设计说明书工程名称：工程地点：设计单位：编制单位：编制人：编制日期： 2011年12月17日审批负责人：审批日期：2011年12月20日目录概述 (5)1.1 建设方案 (5)1.2 规模统计 (6)1.3 校园网功能要求 (7)1.3.1 园网内部功能 (7)1.3.2 Internet功能 (8)1.4 总体要求 (8)1.4.1 信号源 (8)1.4.2 前端设备 (8)1.4.3 干线传输系统 (9)1.4.4 冗余性 (9)第2章逻辑网络设计 (10)2.1 规划控制指标 (10)2.2 主要网络系统 (10)2.2.1 园区网络 (10)2.2.2 园区无线网络 (10)2.2.3 校区互联和Internet接入 (11)2.3 校园网拓扑设计 (11)2.4 电视终端分布及HFC结构设计图 (12)2.4.1 电视终端分布表 (12)2.4.2 HFC结构设计图 (13)2.5 网络多媒体教学系统 (15)2.5.1 网络多媒体教室功能要求 (15)2.5.2 网络多媒体教室设计 (16)2.6 校园安全防范系统 (18)2.6.1 数字视频网络监控 (18)2.6.2 周界报警子系统 (20)第3章产品选型 (21)3.1 主要网络设备及器材 (21)3.1.1 主干网(万兆) (21)3.1.2 接入层(百兆)及信息点统计 (21)3.2 布线产品选型 (21)第4章物理网络设计 (23)4.1 拓扑设计 (23)4.2 信息点数 (23)4.3 综合布线系统 (24)4.3.1 综合布线系统的核心要求如下 (24)4.3.2 综合布线系统规划 (24)4.3.3 本综合布线系统具备要求 (25)4.4 弱电机房系统 (33)4.4.1机房建设依据 (33)4.4.2机房精装修要求 (34)4.4.3电气工程 (34)4.4.4空调工程 (36)4.4.5防雷与接地工程 (36)第5章网络工程预算 (38)5.1 网络器材统计汇总 (38)5.2 网络工程费用预计 (39)第6章总结 (41)概述现代信息技术正在向高校教学、科研、管理的每一个环节渗透，将改变传统的教学模式并大幅度提高教育资源的利用率。
无线网络与移动通信
无线网络与移动通信随着科技的不断发展，无线网络和移动通信成为了现代人们生活中不可或缺的一部分。
无线网络和移动通信的出现，给人们的工作、学习和生活带来了巨大的便利和改变。
本文将从无线网络和移动通信的定义、应用、优势和未来发展等方面进行探讨。
一、无线网络的定义与应用无线网络是指不需要通过有线电缆连接，使用无线电波或红外线等无线传输技术进行通信和数据传输的网络。
它能够实现在任何地点快速连接到网络，不受时间和空间的限制。
无线网络广泛应用于家庭、办公场所、商业区域以及公共交通工具等各个领域。
在家庭中，无线网络改变了我们的生活方式。
我们可以通过手机、平板电脑和智能家居设备等连接到网络，随时查找信息、观看视频、听音乐等。
在办公场所，无线网络让我们不再受固定座位的限制，可以随时随地与同事交流、加班、开会等。
在商业区域，无线网络为商家提供了便捷的支付方式和广告推送手段，也给消费者提供了更多的选择和便利。
二、无线网络的优势1. 便携性：无线网络的设备小巧轻便，可以随身携带，让人们无论在何地都能够连接到网络，随时进行各种操作。
2. 灵活性：无线网络不需要通过有线连接，使得设备的摆放和移动更加灵活自由，不再受到布线的限制。
3. 高速性：现代的无线网络技术越来越先进，传输速度越来越快，能够满足人们对于高速数据传输的需求。
4. 安全性：无线网络采用了各种加密技术，确保信息传输的安全性，保护用户的隐私和数据不被他人窃取。
三、移动通信的定义与应用移动通信是指通过无线网络技术实现的移动设备之间的语音、数据和多媒体信息传递的方式。
它与传统的有线通信相比，具有更大的移动范围和更广泛的应用领域。
移动通信广泛应用于手机、平板电脑、无人机等各种移动设备上。
手机作为最常见的移动通信设备，早已深入人们生活的方方面面。
我们可以通过手机随时进行通话、发送短信和拍摄照片，更可以通过手机连接到互联网，查看电子邮件、浏览网页、在线购物等。
平板电脑则更适合于观看视频、阅读电子书、玩游戏等娱乐性质的操作。
无线网络与移动通信
无线网络与移动通信随着科技的发展和智能手机的普及，无线网络与移动通信在我们生活中变得越来越重要。
无线网络与移动通信不仅改变了我们的沟通方式，也对我们的生活产生了深远的影响。
本文将探讨无线网络与移动通信的概念、技术及其在各个领域的应用。
一、无线网络的定义与特点无线网络指的是通过无线电波进行通信的网络，它不依赖于传统的有线连接。
无线网络具有以下特点：1. 无线性：用户无需通过有线连接，可以在任何时间、任何地点通过无线设备进行沟通和传输数据。
2. 移动性：无线网络允许用户随时移动，而不会中断通信。
3. 灵活性：无线网络的设备可以根据需要灵活布置，适应不同的环境和场景。
二、移动通信的定义与技术移动通信是指通过无线网络进行的远程通信，主要基于蜂窝网络技术。
移动通信具有以下技术特点：1. 蜂窝网络：移动通信系统采用基站和移动终端之间的划分区域进行通信，每个区域被称为“蜂窝”，可以提供覆盖面更广的通信服务。
2. 信号传输技术：移动通信系统采用调制、多址及编码等技术，实现无线信号的传输和解码。
3. 频率复用技术：通过频率复用技术，不同用户可以在同一频率上进行通信，提高频谱利用率。
三、无线网络与移动通信的应用领域1. 移动通信无线网络与移动通信最重要的应用领域之一就是手机通信。
通过无线网络，人们可以通过手机进行语音通话、短信、彩信等传输和接收信息。
同时，移动通信还应用在移动支付、移动互联网和移动视频等领域，满足人们的多样化需求。
2. 物联网无线网络与移动通信也是物联网的基础。
物联网指的是将各种物体（如传感器、设备、车辆等）连接起来，通过无线网络实现信息的交换和智能控制。
物联网的应用范围广泛，涵盖了智能家居、智慧城市、智能交通等领域，提高了生产效率和生活质量。
3. 远程医疗无线网络与移动通信的发展也推动了远程医疗的进步。
通过无线网络，医生和患者可以进行远程诊断、远程监护等，提供更便捷的医疗服务。
远程医疗有助于改善医疗资源分配不均的问题，提高了医疗效率。
计算机网络中的无线通信和移动网络
计算机网络中的无线通信和移动网络随着科技的发展和普及，计算机网络已经成为了我们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
其中，无线通信和移动网络作为现代计算机网络的重要组成部分，对人们的生活和工作方式产生了深远的影响。
本文将从无线通信和移动网络的基本概念、发展历程、应用场景以及未来发展方向等方面进行探讨，旨在深入了解计算机网络中的无线通信和移动网络的重要性和影响。
一、无线通信的基本概念和发展历程无线通信是指通过无线电波、红外线、激光或者其他无线介质进行信息传输和交换的技术手段。
它摆脱了传统有线通信的限制，使得人们可以在更加自由的环境中进行通信和交流。
无线通信起源于20世纪初无线电技术的发展，经历了无线电广播、无线电电话、微波通信等阶段的演进，逐渐成为了现代通信领域的热门技术。
随着计算机网络的普及，无线通信逐渐融入了互联网的世界，构成了无线局域网（WLAN）、蜂窝移动通信网、卫星通信系统等多种网络形式。
人们可以利用无线通信技术随时随地进行互联网接入，实现了移动办公、移动娱乐等功能。
目前，4G和5G移动通信技术的快速发展更是为无线通信带来了更大的改变和进步。
二、移动网络的基本概念和发展历程移动网络是指通过无线通信技术实现的移动终端设备之间的通信网络。
它是计算机网络中的一个重要分支，主要解决了移动终端设备在不同位置之间进行通信的问题。
移动网络的出现使得人们可以实现在移动状态下的无缝通信，极大地方便了人们的生活和工作。
移动网络的发展可以追溯到20世纪80年代末90年代初，当时开始出现了第一代移动通信网络，如AMPS等。
随后，移动网络经历了2G、3G、4G等不断升级和改进的阶段，如GSM、CDMA2000、LTE 等。
目前，5G移动网络的商用也正在全球范围内展开，为移动通信带来了更大的突破和进步。
移动网络的应用场景日益丰富，不仅可以实现移动电话、短信等基本通信功能，还可以支持移动互联网、物联网、智能交通系统等领域的发展。
计算机网络无线网络和移动网络
计算机网络无线网络和移动网络
计算机网络：无线网络和移动网络
无线网络
无线网络是一种使用无线电波或红外线等无线通信技术的计算机网络。
它可以将电子设备（如计算机、移动方式和平板电脑）连接到互联网或其他网络。
无线网络可以使用不同的无线通信标准，如Wi-Fi、蓝牙和Zigbee等。
其中，Wi-Fi是目前应用最广泛的无线网络技术，它可以提供高速、稳定的无线网络连接。
蓝牙主要用于设备之间的短距离通信，如蓝牙耳机与方式之间的连接。
Zigbee则适用于低功耗、低速率的物联网设备之间的通信。
移动网络
移动网络是一种通过移动通信技术提供无线网络连接的计算机网络。
它主要用于移动设备（如方式、平板电脑和移动路由器）在不同位置之间进行通信。
移动网络使用的主要技术包括2G、3G和4G等。
2G网络主要用于语音通信，提供较低的数据传输速率。
3G网络可以提供更高的数据传输速率，支持视频通话和高速上网等应用。
4G网络是目前最流
行的移动网络技术，它可以提供更快的数据传输速率和更低的延迟，适用于高清视频、在线游戏等大流量应用。
，随着5G技术的发展，移动网络将进一步提高数据传输速率和
网络容量，支持更多智能设备的连接，并推动物联网、自动驾驶等
领域的发展。
以上是关于计算机网络中无线网络和移动网络的基本介绍。
无
线网络和移动网络的发展为人们的日常生活和工作带来了很大的便利，也带来了新的挑战，如安全性和隐私问题等。
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H1 MAC 地址 R1 MAC 地址
目的地址 源地址
802.3 帧 H1 MAC 地址 AP MAC 地址 R1 MAC 地址
地址 1
802.11 帧
地址 2
地址 3
路由器R1使用ARP 协议得知主机H1的 MAC。
25
地址字段---举例
802.3 帧 -- 802.11 帧
Internet
H1 AP
21
802.11 帧
所需通信时间 (RTS/CTS)
MAC 首部
2
帧控制
帧序号(可靠 ARQ) 同TCP协议中的序号 2
序号
2
持续期
6
地址 1
6
地址 2
6
地址 3
6
地址 4
0 - 2312
数据
4
FCS
2
协议版本
2
类型
4
子类型
1
到 AP
1
从 AP
1
标识
1
重试
1
功能 管理
1
更多 数据
1
WEP
1
顺序
帧类型 (关联，RTS, CTS, ACK, data)
26
14.3 移动网络
无线用户的移动性： 用户在同一个无线网络中移动。 保持相同的IP 用户在接入网络之间移动，在网间移动时 关机。 变化的IP地址 用户在接入网络之间移动，同时保持进行 中的连接。 保持相同的IP
27
相同子网中的移动性
H1 保持相同的IP地址 和正在进行的TCP连接。 H1解除与AP1的关 联，与AP2关联。 交换机通过”自学习“， 更新转发表。 AP2以H1的MAC为 源地址向交换机发送 一个广播帧。
12
无线主机如何与AP建立关联？
被动扫描：无线主机等待接收AP周期性地 发出的信标帧，每个信标帧包含该AP的 SSID和MAC地址。 主动扫描：无线主机主动发出探测请求帧， 然后等待从 AP 发回的探测响应帧。
13
主动扫描与被动扫描
BBS 1 BBS 2 BBS 1 BBS 2
AP 1
1
信号衰减问题:
B, A hear each other B, C hear each other A, C can not hear each other interfering at B
16
CSMA/CA协议
有一个站点（AP或无线主机）要发送一个帧： 1. 如果初始时监听到信道空闲，等待一个分布式 帧间间隔DIFS后发送该帧； 2. 否则，选取一个随机回退值继续侦听，当侦听 到信道空闲时递减该值，当侦听到信道忙时保 值该值； 3. 当回退值为0时，发送帧并等待确认； 4. 目的站收到一个通过CRC校验的帧后，等待一 个短帧间间隔SIFS后发回一个确认帧。 5. 若发送站收到确认，或超时未收到确认，则回 到第2步。
标准 802.11b 802.11a 802.11g 802.11n 频率范围(GHz) 2.4~5 5~6 2.4~5 2.4~5 速率(Mbps) 11 54 54 200
9
802.11 LAN 体系结构
Internet
AP BSS 1
hub, switch 或 router
无线主机通过基站进行通信 基站 = 接入点 (AP) 基本服务集 (BSS) 无线主机 接入点 (AP) 在ad hoc 模式中无基站， 只有无线主机
router
hub or switch BBS 1 AP 1 AP 2 H1 BBS 2
28
14.3.1 移动管理---概念
家乡网络: 移动主机的归属
地(128.119.40.0/24) 动IP支持的路由器
家乡代理: 家乡网络中一个提供移
广域网
乡网络中的固定地址,
(128.119.40.186)
家乡地址: 移动主机在家
是否加密
22
802.11 数据帧的三大部分
MAC 首部，共 30 字节。帧的复杂性都在 帧的首部。 帧主体，即帧的数据部分，不超过2312 字 节。 802.11 帧的长度通常小于 1500 字 节。 帧检验序列 FCS 是尾部，共 4 字节，采用 CRC校验。
23
地址字段
6
地址 1
帧 冻结
t t
帧
避免碰撞的方法
CSMA/CD协议：检测到碰撞后，停止发 送数据。 CSMA/CA协议：不检测碰撞，碰撞发生 后不停止发送。 隐藏站点问题或选择的随机回退值较相近时 可能发生碰撞 碰撞避免的解决方法：预约信道
20
预约信道
发送方在发送数据帧前，先向AP发送一个 请求发送控制帧（Request to Send,RTS），RTS帧包含源地址、目的 地址及需要的通信时间； 当AP收到RTS帧后，广播一个允许发送控 制帧（Clear to Send,CTS）； 其它站点收到CTS帧后，将在CTS指明的时 间内抑制发送。
14.3.2Βιβλιοθήκη 移动管理---注册家乡网络 外地网络
2
广域网
1
外地代理向家乡代理注册： “这个移动主机在我的网络中 ”
移动主机向外 地代理注册
外地代理知道移动主机 家乡代理知道移动主机的位置
32
14.3.3 移动主机的间接选路
外地代理将数据报 转发给移动主机 家乡代理将数据报 转发给外地代理
34
三角路由问题
三角路由问题: 通信者家乡代理移动主机 当移动主机从家乡网络移动到通信者所在网络 中时，产生三角路由问题，影响通信效率。
35
间接选路---移动到新的外部网络
假定移动主机从一个外地网络A移动到另一 个外地网络B 移动主机向网络B的外地代理注册 网络B的外地代理向家乡代理注册 家乡代理更新移动主机的转交地址 家乡代理把数据报转发到网络B 数据报由相同的家乡代理转发，对通信者 而言，移动性是透明的。
通信者：与移动
主机通信的主机
30
14.3.2 移动管理---注册
移动主机从家乡网络移动到外地网络时保持 IP地址不变。 当移动主机在外地网络时，所有指向该主机 的家乡地址的流量需要导向到外地网络。 外地代理： 为移动主机分配一个转交地址 通知家乡代理，该移动主机在它的网络中。
31
6
无线局域网的工作模式
基础设施模式
网络基础设施 主机通过基站连接 到网络中
7
无线局域网的工作模式
自组织模式
（ad hoc ）
无基站 主机本身提供选路、 地址分配、DNS 等网络服务
8
14.2 802.11无线LAN
WiFi：使用802.11协议的无线局域网 特点： 使用CSMA/CA协议 允许基础设施模式和自组织模式
通信者：与移动
主机通信的主机
29
14.3.1 移动管理---概念
家乡地址: (128.119.40.186) 外地网络: 移动主机临时访
问的网络 ( 79.129.13.0/24)
转交地址: 移动主机在外地
网络中的地址(79.129.13.2)
广域网
外地代理: 外地网络中
一个支持移动IP的路由 器。
AP
BSS 2 BSS
10
服务集标识SSID
WiFi丛林：具有多个AP信号的物理区域 管理员安装一个AP时，须为AP分配一个服务集标识 SSID。
11
与AP建立关联
每个无线主机要加入到一个基本服务集 BSS，必须与一个接入点 AP建立关联。 只有关联的 AP 才向这个无线主机发送数据 帧，而这个无线主机也只有通过关联的 AP 才能向因特网发送数据帧。
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14.3.5 移动IP
移动IP：支持移动性的因特网体系结构和协 议的合称，由RFC 3344定义。 移动IP标准的组成： 代理发现 注册 数据报选路
38
移动IP---代理发现
代理发现：移动主机移动到一个新网络（可 能是家乡网络或外地网络）中时，需要知道 代理的身份（是家乡代理，还是外地代理）。 移动主机通过代理发现，可以： 判断是在家乡还是在外地 检测是否切换了网络 在外地时，得到一个转交地址。 代理发现有两种方法： 代理通告 代理请求
36
14.3.4 移动主机的直接选路
外地代理将数据报转 发给移动主机 通信者将数据报通 过隧道技术直接发 送到外地代理
外地网络
家乡网络
4 2 1 通信者向家乡代理询问 移动主机的转交地址
广域网
3
4 移动主机直接将数 据报发送给通信者
直接选路克服了三角路由问题 对通信者来说，移动性是不透明的
第14章 无线网络和移动网络 14.1 概述 14.2 无线局域网 14.3 移动网络
14.1 概述
无线通信和移动通信的区别: 无线通信：通过无线链路进行通信 移动通信：持移动设备从一个网络移动到 另一个网络而保持通信状态。
2
无线网络有较高的误比特率
信号强度递减 电磁波在穿过物体时强度减弱 其他信号源的干扰 在同一频段发送信息的电磁波将相互干扰 多径传播 电磁波的一部分受物体反射
15
隐藏终端与信号衰减问题
C B A
A的信号强度
B
C
C的信号强度
A
space
隐藏终端问题：
B, A hear each other B, C hear each other A, C can not hear each other means A, C unaware of their interference at B
39
移动IP---代理发现