ip隧道技术

ip隧道技术（精选8篇）

ip隧道技术篇1

1.发展及概述

在20世纪90年代初,随着网络规模和复杂性的不断增加，基于度量的流量控制变得越来越复杂，以至于对网络的一部分度量进行调整时，判断该调整对网络其余部分的影响变得越来越困难，难以实现对整个网络带宽的全面有效利用。

基于ATM PVC链路的IP网络中，可以使用ATM的流量工程部分地满足业务要求。但是作为备份的PVC链路必须提前配置好并安装到ATM交换机中。由于故障节点的不确定性，很难设计出与IP内部具有的可恢复性相似的备份PVC。

MPLS的出现为IP网络中的流量工程问题提供了有希望的解决方案。在宽带IP网络中，尤其是在全光IP网络中，MPLS甚至是目前解决流量工程问题的唯一有效的方案。流量工程的本质是将业务映射到物理拓扑上去，MPLS通过在输入点和输出点之间建立标记交换路径来实现流量工程。MPLS可通过离线方式计算出全面或部分标记交换路径，并可采用动态协议安装这些路径。将来，MPLS可支持基于约束的路由，由网络自身参与标记交换路径计算，减小人工参与的压力与不足，并通过域内路由协议（IGP）的动态路由信息，发布加快流量工程对故障的反应和恢复速度。

新一代宽带1P网络要建立在现有的网络技术基础上，建立在当前最先进的网络传输技术基础上。典型的相关技术有IP over ATM、IP crver SDH、IP over WDM等。

IP 0ver ATM，融合了IP和ATM技术特点，发挥ATM支持多业务、提供QoS（服务质量保证）的技术优势。IP 0ver SDH，直接在SDH上传送IP业务，对IP业务提供了完善支持，提高了效率。而IP over WDM，采用高速路由交换机设备和DWDM（密集波分复用）技术，极大地提高了网络带宽，对不同码率、数据帧格式的业务提供全面支持。

2.宽带IP支持技术

2.1 IP over AIM IP over ATM的基本原理和工作方式为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的TP数据包将在此虚电路VC上以直通（Cut一Through）方式传输而下再经过路由器，从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题，并将IP包的转发速度提高到交换速度。

重叠模型的实现方式主要有：IETF推荐的IPOA。CIPOA，c1assic IP Over ATM、ATM Forum推荐的LAN仿真（LANE： LAN Emulation）和多协议MPOA等（MPOA：Muti-Protocol over ATM）。重叠技术的主要思想是：IP的路由功能仍由IP路由器来实现，需要地址解析协议ARP实现MAC地址与ATM地址或IP地址与ATM地址的映射。而其中的主机不需要传统的路由器，任何具有MPOA功能的主机或边缘设备都可以和另一设备通过ATM交换直接连接，并由边缘设备完成包的交换即第三层交换。

信令标准完善成熟，采用ATM Forum／ITU-T的信令标准，与标准的ATM网络及业务兼容。但该技术对组播业务的支持仅限于逻辑子网内部，子网间的组播需通过传统路由器，因而对广播和多发业务效率较低。

——集成模型的实现技术主要有：Ipsilon公司提出IP交换（IP Swtich技术、cisco公司提出的标记交换（Tag swtich）技术和IETF推荐的MPLS技术。集成模型的主要思想是：将ATM层看成IP层的对等层，将IP层的路由功能GN 层的交换功能结合起来，使IP网络获得ATM的选路功能。ATM端点只需使用IP地址标识，从而不需要地址解析协议。该技术传输IP数据包效率较高，且不需地址解析协议。但目前标准还未完成，与标准的ATM技术结合不是很好。从以上分析可以看出，IP Over ATM具有以下特点：

(1)由于ATM技术本身能提供QoS保证，因此可利用此特点提高IP业务的服务质量。

（2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢复能力，网络可靠性高。

（3）适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力。（4）对其它几种网络协议如IPX等能提供支持。2.2 IP Pover SDH

IP Over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及PPP协议对IP数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，然后向下，经过SDH传输层和段层，加上相应的开销，把净荷装入一个SDH帧中，最后到达光层，在光纤中传输。IP over SDH，也称Pacdket over SDH（PoS）。它保留了IP面向无连接的特征。

支持IP over SDH技术的协议、标准和草案主要有：

PPP协议

PPP协议（即IETF FRC1661：The Point-to-Point Protocol和RFC2153：PPP vendor Extension是一个简单的OSI第二层网络协议。其标头只有两个字节，没有地址信息，只是按点到点顺序，面向无连接。PPP协议可将IP数据包切成PPP帧（符合RFC1662：PPP in HDLC-Link Faming）以满足映射到SDH／Sonet帧结构（符合RFC1619：PP over SDH）上的要求。

简化的数据链路协议（SDL）

在IP／PPP／HDLC／SDH中，使用的基于HDLC的帧定界协议存在一些问题，主要表现在：用户使用HDLC帧时，网管需要对每一个输入、输出字节都进行监视。当用户数据字节的编码与标志字节相同时，网管需要进行填充、去填充操作。为此，Lucent提出了简化数据链路协议SDL。SDL用户对同步或异步传送的可变长的IP数据包进行高速定界，可适用于OC-48／STM-16以上速率的IP over SDH。

——SDL协议主要应用于点到点的IP传送，可以用于任何类型的数据包（如IPv4、IPv6等）。与HDLC相比，SDL更容易应用于高速链路，并且可能提供链路层的QoS。

从以上分析可以看出，IP over SDH具有以下特点：优点：

（1）对IP路由的支持能力强，具有很高的IP传输效率。

（2）符合Internet业务的特点，如有利于实施多路广播方式。（3）能利用SDH技术本身的环路，故可利用自愈合（Self-healing Ring）能力达到链路纠错；同时又利用OSPF协议防止备和链路故障造成的网络停顿，提高网络的稳定性。

(4）省略了不必要的ATM层，简化了网络结构，降低了运行费用。缺点：

（1）仅对IP业务提供好的支持，不适于多业务平台。（2）不能像IP crver ATM技术那样提供较好的服务质量保障（QoS）。（3）对IPX等其它主要网络技术支持有限。2.3 IP over WDM

IP over WDM，也称光因特网。其基本原理和工作方式是：在发送端，将不同波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开（解复用）并送入不同终端。IP over WDM是一个真正的链路层数据网。在其中，高性能路由器通过光ADM或WDM耦合器直接连至WDM光纤，由它控制波长接入、交换、选路和保护。IP over WDM的帧结构有两种形式：SDH帧格式和千兆以太网帧格式。支持IP over WDM技术的协议、标准、技术和草案主要有：

DWDM（密集波分复用）一般峰值波长在1～10nm量级的WDM系统称为DWDM。在此系统中，每一种波长的光信号称为一个传输通道（channel）。每个通道都可以是一路155Mb/s、622Mb/s、2．5G/b甚至10Gb／s的ATM或SDH或是千兆以太网信号等。

DWDM提供了接口的协议和速率的无关性，在一条光纤上，可以同时支持ATM、SDH和千兆以太网，保护了已有投资，并提供了极大灵活性。

SDH与千兆以太同帧格式比较

目前，主要网络再生设备大多采用SDH帧格式，此种格式下报头载有信令和足够的网络管理信息，便于网络管理。但相较而言，在路由器接口上针对SDH帧的拆装分割（SAR）处理耗时，影响网络吞吐量和性能，巨采用SDH帧格式的转发器和再生器造价昂贵。

目前，在局域网中主要采用千兆以太网帧结构，此种格式下报头包含的网络状态信息不多，但由于没有使用一些造价昂贵的再生设备，因而成本相对较低。由于使用的是“异步”协议，对抖动和时延不那么敏感。同时由于与主机的帧结构相同，因而在路由器接口上下需对帧进行拆装分割（SAR）操作和为了使数据帧和传输帧同步的比特塞入操作。

从以上分析可以看出，IP over WDM具有以下特点：

优点：(1）充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率。（2）对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH／Sonet和千兆以太网格式的业务。

（3）不仅可以与现有通信网络兼容，还可以支持未来的宽带业务网及网络升级，并具有可推广性、高度生存性等特点。

缺点：

（1）目前，对于波长标准化还没有实现。一般取193．1THz为参考频率，间隔取1OOGHz。

（2）WDM系统的网络管理应与其传输的信号的网管分离。但在光域上加上开销和光信号的处理技术还不完善，从而导致WDM系统的网络管理还不成熟。

（3）目前，WDM系统的网络拓扑结构只是基于点对点的方式，还没有形成“光网”。

3.总结

ip隧道技术篇2

移动通信已成为现代通信领域中发展潜力最大、市场前景最广阔的热点技术, 它正向高速率、高移动性和大范围覆盖发展。随着Intemet业务的迅猛发展, 现有的IPv4地址数目已经十分紧缺, 因此采用128位地址长度的IPv6协议, 彻底解决了IPv4地址数量不足的难题。通过隧道技术可以有效的实现IPv4和IPv6的互通, IPv6隧道技术即是IPv4报文将IPv6报文封装在其中, 使得IPv6通过IPv4网络进行通信的技术。目前IPv6技术中的重要应用是移动IP。移动IP是解决节点的移动性问题, 它其实也是一种IP的路由机制, 使移动节点可以用一个不变的IP地址连接到任何链路中。

1. 移动IP概述

从通信节点可移动性的定义得到, 因为每次都需要把连接断开, 所以当节点移动时只是改变它的地址不能解决移动性问题。但是, 当节点移动时改变节点的IP地址确实解决了一个称为漫游的相关问题。漫游节点在改变它们的接入点前要中止所有通信, 但在到达新的接入位置时, 它们就会以新地址重新发起通信。目前的因特网协议簇中已经有相应的机制来解决漫游问题了, 比如PPP (Point-to-Point) 协议的IPCP (IPControlProtocol) 。

在现在的因特网中, 节点漫游时, 另一节点也不可能主动与漫游节点通信, 因为它无法知道到底在哪个IP地址上可以找到漫游节点。

事实上, 移动IP的一个基本假设是:点到点通信的数据包在选路时与源IP地址无关。它可以看作是一个路由协议, 只是与其他几种路由协议相比, 移动IP具有特殊的功能, 它的目的是将数据包路由到那些可能一直在快速地改变位置的移动节点上。

2. 隧道技术的概念

当一个数据包被封装在另一个数据包的净荷中进行传送时, 所经过的路径称为隧道。

除了极少数特例, 移动节点只用家乡地址和别的节点通信, 即移动节点发出的所有包的源IP地址都是它的家乡地址, 它接收的所有包的目的IP地址也都是它的家乡地址。这就要求移动节点将家乡地址写入DNS中的“IP地址”域, 其他节点在查找移动节点的主机名时就会发现它的家乡地址。通常, 一般数据包的分片会在任意一台路由器上发生 (如果MTU受限制) , 而分片的重组在目的地进行。但是隧道的分片是一个特例, 它的重组在隧道出口进行, 而隧道出口不是数据包的最终地址。

3. 隧道技术的分类

移动IP中的三种隧道技术:IP的IP封装 (IPinIPEncapsulation) 、最小封装 (MinimalEncapsulation) 和通用路由封装GRE (GenericRout ngEncapsulation) 。一般情况, 尽量不用最小封装技术。

3.1 IP的IP封装

IP的IP封装非常简单, 第一个IP包放在一个新IP包的净荷中, 会增加开销20个byte。如果IP包是被转发过来的, 比如是通过某个物理端口进入隧道的, 那么隧道入口应将内层的IP报头的生存时间域减小。同样在拆封时, 如果内部封装的IP包还要进行转发, 比如从隧道出口转发到某个物理端口, 那么它的生存时间域也要减小。因此, 采用IP的IP封装的隧道对穿过它们的数据包来说就像一条虚拟链路。例如, 一个包到达第一台路由器, 通过从第一台路由器开始的隧道到达第二台路由器, 并进一步转发到它的目的地址, 这时这个包的生存时间域会被减小两次, 好像隧道只是连接这两台路由器的一条链路一样

在IPoverIP的形式中, 对ICMP的报文格式需要特殊处理。通过隧道的IP包的相应的ICMP报文只需要送到隧道的入口, 而无需要送到包的源。但有时, 隧道内产生的ICMP报文到达源也是及其有用的。对ICMP的处理, 它并不是直接把隧道内部的ICMP转发给源, 而是在隧道入口进行分析后, 再产生一个ICMP然后到达源。例如, 当一个包到达家乡代理, 包的大小大于隧道的MTU, 当不允许分片的比特设置为1时, 家乡代理就不在隧道内部产生ICMP, 而是直接给源发送一个自己的ICMP。

综合上面的分析不难看出, 对于IPoverIP的封装形式需要防止递归封装, 所谓递归封装, 就是由于路由环, 使数据离开隧道前, 又重新进入了一个隧道。GRE和IPV6有专门机制防止递归封装。在IPV4中用两个法则来判别, 简单的说就是依据源IP是否与目标IP重复来进行判断。

3.2 最小封装

最小封装的目的是减少实现隧道所需的额外字节数, 可通过将IP的IP封装中内层IP报头和外层IP报头的冗余部分去掉来完成。开销是8或12字节, 取决于隧道入口是否是原始数据包的源。

最小封装不能用于那些已经经过分片的原始数据包。相反, 经过封装的数据包可以进行分片, 以便穿过路径MTU较小的隧道, 但是已经分片的原始数据包不可以通过采用最小封装的隧道。这和IP的IP封装有显著的区别。

相对于生存时间和隧道长度, 它和IPoverIP的封装也有区别, 至少从生存时间的角度, 最小封装使得数据包可以识别从入口到出口的每一条链路。也就是说, 在采用最小封装的隧道中, 从隧道入口到出口的每一台路由器都会将原始数据包的生存时间减小。因此, 经过最小封装的包可能不能到达目的地。因为在一条长隧道中, 每经过一台路由器, 生存时间域的值就会减小。而对于同样长的隧道, 采用IP的IP封装的数据包就可以经过该隧道到达目的地, 因为这时生存时间域的值只在入口和出口减小。移动节点的实现者应认识到这个事实, 并决定在注册过程中是否采用最小封装。但是对于ICMP报文的处理和防止递归操作的产生, 最小封装和IPoverIP的封装是一样的。

3.3 GRE通用路由封装

GRE封装除了支持IP协议外, 它还允许一种协议的数据包封装在另外一种协议的数据包的净荷中。当两者都是IP的时候, 就可以理解为IPoverIP的封装。另外对于递归封装的防止, GRE提供了特定机制来应对递归封装。GRE报头中有一个recure域, 记录允许封装次数。每封装一次, recure减一。如果recure为0, 就不能够再实现封装。如果一定要封装才能够传输, 那么这个报文就会被抛弃。

4. 隧道技术在真实通信系统中的应用方案

如图1所示为基于WiMAX系统的移动IP应用方案的实现图。其中在两个Base之间就用到了隧道技术。该移动IP方案的实现避免了简单IP的MER和移动IP的HA。如果终端在保持业务的情况下切换到另外一个小区, 可以保持IP地址不变。如果在其它小区终端不释放IP地址, 可以保持在原小区的IP地址。如果释放了, 就转到当前小区下来获取IP。

5. 结束语

移动IP是基于网络层解决移动问题的方案, IP技术和移动通信技术的完美结合, 正使得数据通信发生着深刻的改变。目前虽然移动IP中的隧道技术有了很大的发展, 但是如何选择合适的技术进行设计和实施, 才能更好、更顺利的保证移动IP的QOS, 以及IPv4和IPv6的无缝互操作, 也是今后一项值得深入研究的课题。

参考文献

[1]杜根远, 邱颖豫.基于隧道技术的IPv6迁移策略[J].中国有线电视, 2004 (1)

[2]张宏科, 苏伟.IPv6路由协议栈原理与技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2006, 7

[3]汪军.IPv6隧道代理设计方案的研究[J].武汉工业学院学报, 2007, 26 (3)

[4]沈庆伟, 张霖.基于隧道的IPv4/IPv6过渡技术分析[J].计算机技术与发展, 2007, 17 (5)

[5]李金攻, 张平, 陈继光.基于NAT—PT簇的集中式动态负载均衡的研究[J].通信技术2009.第4期

[6]张波, 李涛.基于IPv6协议的网络安全改进与分析[J].江苏技术师范学院学报, 2006

宽带无线IP技术与系统篇3

文章列述了宽带无线IP技术发展的概况，介绍了中国宽带无线IP技术标准化的工作，最后以宽带IP实验系统为例说明了这一技术的应用。

关键词：

移动IP；无线局域网；宽带无线传输；标准化

ABSTRACT:

ThedevelopmentsofbroadbandwirelessIPtechnologiesareoutlinedinthepap

er.Thestandardizationo

fbroadbandwirelessIPtechnologiesinChinaisintr

oduced.Theprototypesystemofbroadbandwireless

IPtechnologiesispresent

edtodescribetheirapplications.

KEYWORDS:

MobileIP;WLAN;Broadbandwirelesstransmission;Standardization

移动通信和Internet的飞速发展，带来了在任何时间、任何地点都可以享用Internet业务的需求。椐据UKARCGroup预测，无线Internet业务的用户到2004年将达到7.5亿户，Internet用户总数将达到10亿户。无线Internet的用户将占Internet用户数的大部分。因此探索新一代(或宽带)无线(移动)通信和Internet的有机结合是当前国际上的研究热点。

目前，在这一领域有两种发展方向：一是以现有的2.5代(如GPRS、EDGE)或3代（如WCDMA、TD-SCDMA)的蜂窝移动通信系统为基础向全IP网过渡，推动第3代移动通信进行全IP化的组织为3GIP；二是WLAN(如IEEE802.11b)+Internet构成全IP网络，或是以新的空中接口（如TD-LAS)+Internet构成全IP网络。目前，在空中接口方面出现了WLAN和3G标准组合或融合的趋势。

移动无线Internet论坛（MWIF)致力于推出一个开放的移动无线Internet结构，从而实现移动电话业务和Internet业务的“无缝”集成。该结构与接入技术无关，能够满足网络运营商和Internet业务提供商的要求。该论坛的一个重要目的就是要影响其他标准化的组织：3GPP、3GPP2、IETF。

1宽带传输标准

3G室内环境最高的传输速率只为2Mbit/s，而在宽带无线IP系统中，近期内将能提供10～20Mbit/s的数据速率，远期还将提供20～50Mbit/s（最高能达150Mbit/s)的数据速率。

IEEE无线局域网(WLAN)的基本标准是1997年10月批准的IEEE802.11。其工作频率为2.4GHz，基本数据速率为1Mbit/s和2Mbit/s，采用跳频(FH)和直接序列扩频(DSSS)。

1999年秋天，IEEE批准的IEEE802.11b标准[1]，是与DSSS后向兼容的标准，采用两种编码方式与BPSK/QPSK相结合的方法，增加了两个新的传输速率5.5Mbit/s和11Mbit/s；基本的(Mandatory)编码方式是

CCK(ComplementaryCodingKeying),可选的编码方式是

PBCC(PacketBinaryConvolutionalCoding)。目前，IEEE802.11标准工作组的任务小组G正在考虑传输速率大于20Mbit/s的新标准。而Alantro/TI的建议IEEE802.11g标准，采取PBCC和8-PSK相结合，增加了22Mbit/s的传输速率。

对IEEE802.11的另一个扩展是IEEE802.11a标准。它工作在5GHz的频段，采用52子载波的OFDM方式，在20MHz的带宽内可传输6、9、12、24、36、48、54Mbit/s的数据速率，其编码速率为1/2、2/3和3/4，调制方式为BPSK/QPSK、16/64-QAM。Atheros通信公司还提出了对IEEE802.11a扩展的方案，称为5-UPTM协议[2]。在该协议中不同业务使用不同数量的子载波数来支持多种业务。

超宽带(UWB)通信方式目前受到了广泛的重视。它利用极窄的脉冲在近距离实现高速数据传输。例如：TimeDomain公司实现了在中心频率为2.0GHz传输5Mbit/s的数据链路。MultispectalSolution研究所(MSSI)实现了25Mbit/s的高速UWB通信。

2Adhoc网

在传统的移动无线Internet接入方式中，通常是以宽带有线接入网为支撑，无线用户只通过一跳(不需要在无线网中多次转接)就可以进入固定网络。在很多应用场合，如个人区域网、家域网、军事应用、抢险救灾等，无线网络没有固定的基础设施作支撑，移动用户的信息需要通过移动用户之间的多次中转才能到达目的用户，这种网络通常称为分布式或Adhoc网络。

Adhoc网络结构如图1所示。网络可采用全分布式控制，也可采用分层分布式控制。图1是分层分布式控制。在图1中，将网络节点分成群，每一个群产生一个群首负责本群中节点的管理。不同的群可使用不同的工作频率，群内可采用高效的多址协议(如UPMA等)。在Adhoc网络中，需要采用自组织算法来产生群和群首，计算最佳路由并进行动态资源分配。

研究在Adhoc环境下高效支持TCP/IP协议的宽带移动无线网络技术是当前另一个研究热点。其主要目标是将多媒体和Internet业务延伸到Adhoc用户，可在2～6GHz频段向用户提供2～50Mbit/s的数据速率。

目前对Adhoc环境下宽带移动无线网络研究的主要两大阵营有：一是IETF和IEEE，二是DARPA。已有一些标准(如IEEE802.11、Bluetooth)支持Adhoc方式。IETF成立了专门的研究组——移动Adhoc网络(MANET)组来研究它的路由问题，将移动IP拓展到无固定网络结构支撑的情况。1999年1月，RFC2501详细给出了MANET的应用场合、特征和性能要求。IETF在2000年下半年公布了一系列的有关Adhoc路由的草案(AODV、TORA、DSR、OLSR、DDM、MAODV、TBRPF、LANMAR、FSR等)。IEEEJAC1999年8月出版了无线Adhoc网络的专辑。IEEE通信分会在2000年底成立了专门的Adhoc技术分委员会。IEEE个人通信杂志于2001年2月出版了Adhoc网络专辑。

美国DARPA资助的

SUOSAS(SmallUnitOperationsSituationAwarenessSystem)在开发能够支持未来dismountedsoldiers信息需要的突破性技术，并集成进可演示的系统。在高移动环境下的由100个实验单元组成的现场实验将于2002年春开始。SUOSAS必须同时支持10000用户。系统能够工作在20MHz～2.5GHz的频段，带宽为500kHz～20MHz，自适应数据速率为16bit/s～4Mbit/s。

瑞士联邦工学院Terminnodes正在研究和实现大规模自组织移动Adhoc网(与瑞士电信的合作项目时间为2000年~2010年)。除外还有WING(加州大学SA分校)和MONARCH(卡耐梅容大学)等研究计划。

3宽带无线IP实验系统

西安电子科技大学于2000底研制成功的一个典型的基于WLAN支持移动IP的宽带无线IP系统，其网络结构如图2所示[4]。它利用常规的局域网（如10/100/1000Mbit/s以太网)及其互连设备(路由器)构成骨干支撑网，利用无线接入点(AP)和无线接入服务器(WAS)来支持移动终端(MT)的移动和漫游。无线接入服务器的作用是提供无线终端的接入管理和移动性管理。在每个无线接入服务器管辖的范围内(称为服务区)可支持多个小区。无线接入点的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接，实现无线空中接口协议到LAN协议的转换，并实现小区内的移动用户管理。在无线接入服务器中运行移动IP服务器端进程软件，在移动终端上运行移动IP客户端进程便可支持移动IP功能。该系统可支持用户在移动和漫游的状态下，享用VOD、FTP、WWW浏览等业务。

该系统包括两个子网，子网1的IP地址是202.117.125.x，子网2的IP地址是202.117.114.x。子网1可包括1～2个无线接入点(A和B)，2～4个移动终端；子网2可包括1个无线接入点(C)，2～4个移动终端。

为了使移动终端在子网内可以访问Internet，无线接入点(AP)必须具有桥接的功能(实现有线网络与无线网络之间的帧格式转换和路由功能)、相同子网内散步管理功能(支持用户在同一子网不同蜂窝小区之间的移动和越区切换)，支持SNMP管理、对用户的身份认证、无线信道的管理、数据库及学习功能、加密等功能，主要的协议包括：IEEE802.3、IEEE802.1d、IEEE802.11等。

为了使移动终端能在跨越不同子网的不同小区之间任意移动，在不对移动终端作任何配置和改动的情况下，可连续使用Internet业务，即同时做到“操作透明性”(移动终端的移动不会引起用户进行特殊的操作，如对网络参数的重新配置、移动终端的重新启动等)和“性能透明性”(移动终端的性能如通信能力、应用软件的性能等并不因主机的移动而有明显地下降)，需要在每一个子网中配置一个无线接入服务器(WAS)，来支持上述移动IP(MobileIP)功能。

移动IP软件的开发遵守RFC2002、RFC2003和IETF的相关建议和草案。移动IP软件分为两部分：运行在移动终端上的进程(客户端进程)和运行在无线接入服务器上的代理进程(服务器端进程)。

移动IP软件的服务器端的进程包括家代理(HA)、外地代理(FA)两部分。家代理用于管理在本子网注册的移动终端，存储它们的业务档案；外地代理用于管理访问本子网的外地移动终端。

移动IP软件的代理进程主要包括代理搜索、转交地址获取、隧道建立和登录等过程。

(1)代理搜寻：MT开机后，确定自己是在家网还是在外地网的过程称为代理搜寻。实现代理搜寻的方法有两种：由代理(FA或HA)发送代理公告(AgentAdvertisement)报文的方法和由MT发送代理征求(AgentSolicitation)报文的方法。前者由代理定期地发送代理公告广播报文，MT接收到该报文后判断自己处在何处；后者由MT主动发送代理请求广播报文，依据HA或FA的应答报文，MT判断自己处在何处。

(2)转交地址:当MT漫游到外地网时，它从外地代理处获得一个转交地址并通知其家代理。此后，MT的HA将把发给该MT原来地址的IP包接收下来，重新打包后发送到MT的转交地址(通常是FA的IP地址)，再由FA转交至MT。

(3)隧道:当MT漫游到外地网时，由于其它移动终端并不知道它已漫游，故发给它的IP包仍然送至其家域网。如上所述，MT的HA将把这些IP包接收下来并重新打包后发送到MT的FA。所谓MT的隧道，是指传送这些重新打包后的IP包由HA至FA的通道。在隧道的发送端，HA依据隧道协议把需传送的IP包重新装包，在接收端FA完成拆包。

(4)登录:当MT获得转交地址后，通知其HA并设置好其隧道的过程称作登录。在登录过程中，由MT向其HA发出登录请求报文，HA修改MT的位置信息并设置好隧道后，向MT返回登录应答报文。

假定MT1已从子网1漫游到子网2(参见图2)，固定主机访问MT1的过程是：固定主机首先将IP分组送到子网1的无线接入服务器A，该服务器根据MT1当前的物理位置，通过无线接入服务器A到无线接入服务器B之间建立的隧道，将分组送到无线接入服务器B，无线接入服务器B再通过无线接入点C发给MT1。

宽带无线IP实验系统的协议栈如图3所示。

单小区下的实验系统的性能描述如下：在无线接入点和移动终端运行Windows98，利用LanEval测量的在不同帧长情况下的平均接收速率为5.49Mbit/s(帧长1528byte)和4.60Mbit/s(帧长1024byte)。在全自适应速率情况下，传输距离可达53.55m。移动主机通过AP直接向服务器发送数据时，AP的平均转发速率为5.02Mbit/s(帧长1528byte);服务器直接通过AP向移动主机发送数据时,AP的平均转发速率为3.92Mbit/s(帧长1528byte)。实验结果表明：宽带无线IP实验系统的传输性能达到了设计要求。

在多小区的情况下,在子网1和子网2的无线接入点A、B和C的覆盖区有适当交叠的情况下，MT1和MT3均可往返于两个子网中移动，实验系统可连续地支持视频点播(VOD)、FTP、WWW浏览等业务，实现了移动IP的各项功能。

4宽带无线IP技术的应用

MobileIP是IETF提出的解决移动用户试图通过不同的WLAN接入Internet时有关路由问题的建议。

由于在开始时并不特别关心计费问题，当WLAN大规模应用时或蜂窝电话公司使用MobileIP时，就需要对MobileIP进行扩展，以便对移动节点进行身份认证、连接鉴权和能够付费。目前在IETF内考虑的方法是依赖可以完成AAA(Accounting,AuthenticationandAuthorization)的服务器。其基本的框架如图4所示。在该框架中包括家域的AAA服务器(AAAH)和当地服务器(AAAF)。每一个AAAF管理若干个鉴权代理。鉴权代理将协助移动节点进行鉴权。

目前的一个应用实例就是NokiaMobilePhones提出的OWLAN(OperatorWLAN)系统[5]。该系统以WLAN作为接入手段，采用了GSM的用户管理和计费机制。OWLAN允许在不同运营商的接入网之间进行IP漫游。OWLAN方案适合于任何具有GSMSIM卡读入器及具备相关定义WLAN信令模块的WLAN终端设备。2001年7月已建立了第一个商用系统。OWLAN的系统结构如图5所示。其主要的设计难点是如何利用IP的协议框架将标准的GSM的用户认证信令从WLAN终端设备传到蜂窝系统。

5结束语

宽带无线IP技术主要研究如何通过简单的高速无线接口接入高速Internet，并有效地支持移动IP技术和AAA服务。目前，以WLAN+Internet的平台受到最广泛的关注，并且已开始商用。中国信息产业部批准成立了“宽带无线IP标准工作组”，负责组织中国宽带无线IP技术应用领域标准的制(修)订工作。首批成员有8家单位。其主要的标准化领域包括：近距离宽带无线IP接入、移动无线IP接入、IP的移动性、无线IP的安全性、TCP/IP无线传输、IP业务等。宽带无线IP技术是对以蜂窝移动通信为基础的全IP技术的挑战，具有广阔的市场前景。

参考文献

1HeegardC.HigherformanceWirelessEthernet.IEEECommunicationsMagazine

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4李建东,刘乃安,黄振海等.宽带无线IP实验系统.高技术通信

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(收稿日期：2001-12-10)

作者简介

李建东,西安电子科技大学通信工程学院院长和信息科学研究所所长，博士生导师，博士，中国通信学会会士，IEEE高级会员，中国电子学会高级会员，第1届和第4届“863”个人通信技术专业专家组成员，总装备部通信专业专家组成员。曾被评为陕西省和原电子部有突出贡献的专家，享受国家政府特殊津贴。已出版著作和教材5本，发表论文80余篇，获省部级奖5项。目前主要从事移动通信、分组无线网、宽带无线IP技术等方面的研究。

盛敏，西安电子科技大学讲师，硕士。现为西安电子科技大学通信与信息系统专业博士研究生。主要研究方向包括：Adhoc网络的路由和多址接入技术、移动通信、战术互联网、移动IP等。

ip隧道技术篇4

从技术上讲，IDS系统在识别大规模的组合式、分布式的入侵攻击方面，还没有较好的方法和成熟的解决方案，误报与漏报现象严重，用户往往淹没在海量的报警信息中，而漏掉真正的报警；此外，IDS只能报警而不能有效采取阻断措施的设计理念，也不能满足用户对网络安全日益增长的需求。相反，IPS系统则没有这种问题，它的拦截行为与其分析行为处在同一层次，能够更敏锐地捕捉入侵的流量，并能将危害切断在发生之前，

从IDS到IPS，这是必然的趋势。

但IPS能否真正取代IDS，来自总参的一位技术专家认为，IDS+防火墙的联动防护机制与IPS会在今后相当长的时间内并存，IPS的发展势头会更好一些。但IPS并不是防火墙的替代者，至少在当前，IPS与防火墙的互补作用还十分明显，防火墙负责提供3-4层的基本安全环境和高速转发能力，而IPS负责4-7层流量的小粒度控制。事实上，在电信级流量背景下，对于4-7层的流量进行分析和过滤是不现实的，只有高性能的防火墙系统才能为网络提供必要的防护。因此，IPS更加适用于中等规模的网络，以及作为大型网络中的第二层防护，用以保护关键的业务和应用。

ip隧道技术篇5

通过南京龙蟠路明挖隧道近距离上跨南京地铁盾构隧道的`施工实例,论述了在既有隧道上方修建明挖隧道的施工方法及措施.该技术有效控制了盾构隧道上浮等潜在危险源,确保了施工安全,为以后类似工程实施提供借鉴参考.

作者：赵炜 Zhao Wei 作者单位：中铁隧道股份有限公司,河南,新乡,453000 刊名：市政技术英文刊名：MUNICIPAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 27(3) 分类号：U455.49 关键词：明挖隧道盾构隧道近距离施工隆起上浮抽条开挖

隧道施工安全技术交底篇6

洞口工程

1.1洞口工程施工应符合下列规定：

1洞口的路基及边、仰坡断面应自上而下开挖，一次将土石方工程做完，开挖人员不得上下重叠作业。在高于2

m的边坡上作业时应符合本规程第2.7节的规定。

2边、仰坡以上山坡松动危石应在开工前清除干净；施工中应经常检查，特别是在雨雪之后，发现松动危石必须立即清除。

3爆破作业应符合本规程第3.6节的规定。爆破后应在清除边仰坡上的松动石块后，方可继续施工。地质不良时，边、仰坡应采取加固措施。

4端墙处的土石方开挖后，对松动岩层应进行支护。

1.2隧道门及端墙工程施工应符合下列规定：

1砌体工程脚手架、工作平台应搭设牢固，并设有扶手、栏杆。脚手架不得妨碍车辆通行。

2起拱线以上的端墙施工时应设安全网，防止人员、工具和材料坠落。

3起吊作业应符合本规程第2.3节规定，起吊材料时机下严禁车辆和人员通行。

2开挖

2.1隧道开挖应根据各种施工方法及地质情况制订相应的安全技术措施。

2.2钻眼作业应符合下列规定：

1钻眼前，应检查工作环境的安全状态，应待开挖面清除浮石以及瞎炮处理完毕后方可进行钻眼作业；

2凿岩机的支架，在碴堆上钻眼时，应保持碴堆的稳定；

3用电钻钻眼时，不得用手导引回转的钎子、用电钻处理被夹住的钎子；

4不得在残眼中钻眼；

5采用液压凿岩台车作业时，应符合本规程第2.3节的规定。

2.3爆破作业除应符合路基爆破作业安全交底要求外，尚应符合下列规定：

1洞内爆破作业必须统一指挥。

2洞内爆破时，所有人员必须撤离，撤离的安全距离应为：

1)独头巷道内不小于200m：

2)相邻上下坑道内不小于100m：

3)相邻坑道、横通道及横洞间不小于50m：

4)双线上半断面开挖时不小于400m：

5)双线全断面开挖时不小于500

m。

3遇有下列情况时，严禁装药爆破：

1)照明不足；

2)开挖面围岩破碎尚未支护；

3)出现流沙、流泥未经处理：

4)有大量溶洞水及高压水涌出，尚未治理；

5)没有警戒好的。

4洞内爆破不得使用产生大量有害气体的炸药。

5洞内爆破不得采用明火起爆。

6爆破后必须通风排烟，15

min后检查人员方可进入开挖面检查。检查内容包括：

1)有无瞎炮；

2)有无残余炸药或雷管；

3)顶板及两帮有无松动的围岩：

4)支撑有无损坏与变形。

7爆破时，爆破工应随身配带手电筒，并设故障照明。

8装药与钻眼不得平行作业。当采用钻孔台车平行钻凿深孔爆破并采取下列措施时，可不受此项限制：

1)制订操作细则，并经批准；

2)钻孔与装药顺序应自上而下，钻孔与装药孔至少隔开一排，其距离不小于2.5m；

3)钻孔与装药人员必须分区。

9两个相向贯通开挖的开挖面之间的距离只剩下15

m时，只允许从一个开挖面掘进贯通，另一端应停止工作并撤走人员和机具设备，在安全距离处设置警告标志。

10爆破器材加工房应远离洞口50

m以外。若洞口距开挖面大于1000m时，可在洞内适当地点设立加工房，但应符合下列规定：

1)存储药量仅限于当班用量；

2)洞深应大于10m，并与隧道中线有60。的交角，设有两道外开的门；

3)设立明显的标志和专人看守；

4)加工房设在坚固的围岩中，并应设置栏杆，严禁无关人员入内。

11采用电雷管起爆时，必须符合现行国家标准《爆破安全规程》(GB6722)有关规定。

2.4隧道掘进机(TBM)施工应符合下列规定：

1掘进作业应满足下列要求：

1)工作人员应遵守操作规程，实行标准化作业。在隧道掘进机起动之前，机械运转的危险区内不得有人。

2)隧道掘进机在重新撑紧期问，外机架的移动区域内不得有人。在后配套系统拖拉期间，人员不得在拖拉缸区域内。

2出碴作业应遵守下列规定：

1)机车司机应按信号指示行驶。当通过翻车机室和后配套区等地段时，应减速呜号。

2)列车在行驶时，施工人员不得穿越。

3掘进机维修保养应符合下列要求：

1)维修保养过程中，应符合技术文件规定的停机和启动程序；

2)维修保养结束后，应恢复因维修保养而l临时拆除的安全保护装置；

3)电气维修时在工作区应设专人急停开关或在主断路器旁监护。

4刀具更换应符合下列要求

1)刀盘转动互锁装置和报警系统应完好，防止换刀作业时主控室错误启动刀盘；

2)作业人员应分工明确、统一指挥。

5初期支护应符合下列要求：

1)支护作业区应设专职安全员进行安全监护；

2)在塌方或岩爆地段作业时，应加强防护。

3装碴与运输

3.1装碴与运输应符合下列规定：

1开挖断面净空应能满足装碴机械安全运转；

2当采用新型机械设备时，线路铺设标准应符合机械轨距的要求。

3.2装碴作业应符合下列规定：

1装碴前及装碴过程中，应检查开挖面围岩的稳定情况。发现松动岩石或有塌方征兆时，必须先处理后装碴。

2装碴机械在操作中，其回转范围内不得有人通过。

3装碴机上的电缆或高压胶管，应有专人收放。

4用扒碴机装碴时，若遇岩块卡堵，严禁用手直接搬动岩块，身体任何部分，不得接触传送带。

5装碴时若发现碴堆中有残留的炸药雷管，应立即处理。

6机械装碴的辅助人员，应随时留心装碴和运输机械的运行情况，防止挤碰。

7斜井装碴应符合下列规定：

1)装碴人员在空车到达井底停稳之后，方可走出待避所开始装碴，装完后人员应进入待避所，由信号员向井上发出提升信号，方可提升；

2)装碴不得高出车厢上口；

3)用扒碴机装碴时，距作业面的斜长安全距离不宜小于6

m：

4)装碴时斗车进入槽下接碴，扒碴机司机应在栏杆旁操作，其余人员必须退至安全地点；

5)装碴机械工作时，应保护电线路；

6)扒碴机的钢丝绳每次使用后均应检查，当一个捻距内断丝面积达到钢丝绳总面积的10％时，应立即更换。

3.3无轨运输应符合下列规定：

1运输车辆限制速度应符合表1的规定。

表1运输车辆限制速度(km／h)

项

目

作业地段

非作业地段

成洞地段

正常行车

有牵引车

会

车

2在洞口、平交道口、狭窄的施工场地，应设置缓行标志，必要时应设专人指挥交通。

3凡接近车辆限界的施工设备与机械均应在其外缘设置低压红色闪光灯，显示限界。

4车辆行驶时，严禁超车；会车时，两车问的安全距离应大于50cm；同向行驶的车辆，两车间的距离应大于20m，洞内能见度较差时应予加大。

5洞外卸碴处的路而应做成4％的上坡段，距碴堆边缘处应设置挡木。

6洞内倒车应由专人指挥。

3.4爆破器材的运输应符合下列规定：

1洞内及辅助坑道内运输爆破器材应满足下列要求：

1)由专人护送，其他人员不得搭乘。

2)雷管与炸药应分别运送，电雷管应装在绝缘箱内运送。

3)运送前应通知卷扬机司机和井口上下的联络员。

4)运送硝化甘油炸药或雷管时，罐笼内只准放一层炸药箱或只放雷管，罐笼提升的速度不得大于2

m／s。运送其他炸药时，炸药箱堆放的高度不得超过罐笼高度的2／3，Ⅱ不得高于1.2m。

5)在装有炸药的罐笼或吊桶内，除爆破工或护送人员外，不得有其他人员。

6)在交接班、人员上下井的时问内，不得运送。

7)爆破器材不得放在井口房、井底车场或其他坑道内。

2有轨机动车运送炸药应满足下列要求：

1)炸药和雷管不宜在同一列车内运输。如同一列车运输。装有炸药和雷管的车辆之问，以及装有雷管车辆与机动车之间都必须间隔三个空车厢。

2)硝化甘油炸药或雷管必须装在专用的带盖的木质车

箱内。车厢内应铺垫胶皮或麻袋，并只准堆放一层炸药箱；其他炸药可以装在矿车内，堆放高度不得超过矿车的边缘。

3)列车的行驶速度不得大于5

km／h。

3不得用皮带运输机运送爆破器材。

4用汽车运送爆破器材时，尚应符合下列规定：

1)炸药与雷管应分别装在两辆车内专车运送，两车间距应大于50m，并派专人护送；

2)运行中应显示红旗或红灯；

3)汽车排气口应加防火罩。

4支护

4.1支护应符合下列规定：

1根据围岩稳定情况采取有效支护。

2施工期问，应对支护的工作状态进行定期和不定期的检查。在不良地质地段，应由专人每班检查。当发现支护变形或损坏时，应立即修整加固。

3构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。

4暂停施工时，应将支护直抵开挖面。

5正洞与辅助坑道的连接处，应加强支护。

4.2喷锚支护应符合下列规定：

1在碴堆上作业时，应避免踩踏活动的岩块。

2在梯、架上作业时，安置应稳妥，应有专人监护。

3清除开挖面上的松动岩体、开裂的喷混凝土时，人员不得处于被清除物的正下方。

4作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。

5钢架及钢筋网的安装，作业人员之间应协调动作，在本排钢架或本片钢筋网未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。

6对锚喷支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。

7超前锚杆或超前小导管支护时，应有防护措施。

5衬砌

5.1衬砌施工应符合下列规定：

1衬砌工作台上应设置不低于1.0

m的栏杆。跳板、梯子应安装牢固并防滑，工作台的任何部位不得有钉子露头或突出的尖角。

2工作台、跳板、脚手架的承载重量，应在现场挂牌标明。

3吊装拱架、模板时，作业场所应设专人监护。

4在2m以上的高处作业时，应符合本规程第2.7节的规定。

5检查、维修混凝土机械、压浆机械及管路时，应停机并切断风源、电源。

6严禁在洞内熬制沥青。

5.2模筑混凝土衬砌应符合下列规定：

1拱墙模板架及台车下应留足施工净空，衬砌作业点应设明显的限界及缓行标志；

2台车工作台上应满铺底板；

3拆卸混凝土输送管道时，应先停机。

5.3喷锚衬砌应符合下列规定：

1喷射机连接的风水管路应牢固通畅；

2施工台架或施工台车应牢固稳定，台架上应满铺底板，周边应设置栏杆，台架上的人、料不得超过承载能力；

3清除松动围岩、冲洗受喷面时，工作区内严禁非作业人员停留；

4钻眼、安装锚杆、挂钢筋网及喷射混凝土，当在高于2m的高处作业时，应符合本规程第2.7节有关规定。

5.4复合式衬砌防水层的施工台架应牢固，台架下净空应满足施工需要，作业时应设警示标志或专人防护。

5.5仰拱与隧底施工应符合下列规定：

1仰拱上的运输道路应搭设牢固，当向坑内倾卸混凝土时，非卸车人员应避让至安全地点；

2当仰拱超前边墙施工时，应加强基坑坑壁的临时支护。

6辅助坑道

6.1横洞、平行导坑的开挖与支护，其安全技术要求应与正洞相同。

6.2斜井施工应符合下列规定：

1斜井与竖井的开挖和支护，除应符合本规程第5.2.5和3.5.4节的有关规定外，尚应符合下列规定：

1)装药前工作面附近的机具应提升撤至安全地点；

2)爆破前所有人员必须撤至井外；

3)在吊盘上工作的人员应将工具装在工具箱内，使用时应拴在身上或其他固定物上。

2斜井运输应符合下列规定：

1)斜井采用有轨运输时，其运行速度应符合表1的规定，接近洞口与井底时速度不得大于2m／s，升降人员加速度或减速度不得大于0.5m/s2。

表1斜井运输运行速度

阶

段

斜井长度(m)

牵引提升速度(m／s)

阶段施工

不限

<3.5

=<300

<3.5

正式运输

>300

<5.O

2)当凿井长度大于100m时，应在距井口下20m处设挡车器或挡车栏。在接近井底60

m处或岔前35

m处设第二道挡车器或挡车栏，挡车器必须经常处于正位关闭状态，放车时方可打开。车辆在井内行驶过程中(含中途停留)，井内严禁人员通行与作业。

3)井口、井下及卷扬机机房应有联络信号，提升、下放与停留应有明确的色灯或音响等信号规定。主、副井口应设专职的信号员，负责接发车工作，卷扬机司机未得到井口信号员发给的信号，不得擅自开动、停车和改变运行速度。在运送人员的斜井中，应在车厢内装设紧急信号装置，以便在运行中能随时发送紧急信号。

4)斜井的井底停车场应设避车洞，井底附近的固定机械、电器设备均应设置在专用洞室之内。

5)车辆连挂提升时，应有可靠的连接装置和断绳保险器，挂钩均应加保险栓，车与车之间应增加连接保险钢丝绳，提升钢丝绳应设地滚承托，并采取防止车辆“蹬钩”与“蹬绳”措施。

6)人员上下井，不得乘坐箕斗或斗车。

3斜井的垂直深度超过50m时，应配备运人车，使用运人车应符合下列规定：

1)车辆必须有顶盖，并装有自动防溜和手制动防溜装置；

2)运送人员前，应检查车辆的连接装置、保险链和防溜装置；

3)乘员及携带的工具器材不得超出车厢，并不得超员。

7施工通风、防尘防毒及风水电供应

7.1施工通风应符合下列规定：

1导坑开挖面风流中，按体积计氧气不得低于20％，二氧化碳不得超过O.5％；

2洞内空气中，有毒有害物质的浓度必须符合国家规定标准；

3作业开挖面复工时，必须进行通风和分析空气中有害气体浓度，确认符合标准后方可进入；

.4人员严禁在风管的进出口停留。

7.2防尘防毒应符合下列规定：

1隧道施工应采取综合防尘防毒措施，并定期检查粉尘及有害气体浓度；

2装碴作业在出碴前应用水淋湿碴堆；

3喷射混凝土粉尘浓度达不到标准时，应采取防尘措施。

7.3施工供风应符合下列规定：

1风动机械与软管连接必须牢固；拆卸连接风管应在停机关机后进行；

2风管网路中应分段设控制闸阀；检修风管时，应先关闭控制该部分管路的闸阀；

3供风系统在使用期间应有专人检查养护，保护供风管路不得损坏。

7.4施工供水应符合下列规定：

1供水水池位置不宜设在隧道的顶部，应根据机械及管路的要求控制过高水压。

2机械抽水应有专人负责，当抽水机房设在河边时，应有防洪措施。水池与机房之问应有信号联系。

3供水管路铺设宜避开交通繁忙地区和地质不良地段，管路铺设不宜采用高架的形式。

4检修供水管路前，应先关闭控制该段管路供水的闸阀。

7.5施工供电除应符合本规程第2.4节规定外，电力线路尚应符合下列规定：

1设有斜井、竖井的隧道，施工中应由两路独立的电源供电。当一路电源停电时，另一路电源能保证全部负荷的供电。

2洞内及井下配电变压器不得采用中性点直接接地方式。

3成洞地段采用10

kV高压电缆送电及在洞内设置10

kv变电站时，应制订专项的安全技术措施。

.8不良地质和特殊岩土地段隧道施工

8.1

不良地质和特殊岩土地段隧道施工应符合下列规定：

1施工前应采用超前钻孔，探明地质情况，采取预防对策。

2施工中应加强对围岩和支护体系的监控量澳

3当发现围岩和支护体系变形速率异常时，应立即采取有效措施。情况严重时应将全部人员撤离危险区域。

4施工中应有足够的抢险、急救物资储备。

5如发生坍塌，应积极处理和抢救。处理坍塌应在查明坍塌情况、制订出安全措施后进行。

8.2软弱破碎富水围岩隧道施工，应采取截、排、堵等综合防水措施，并应制订处理突发性大量涌水的措施。

8.3岩溶地质隧道施工应符合下列规定：

1施工中应加强地质情况的超前预测、预报工作，并采取相应的预防措施，防止发生突发性涌水、涌沙和泥石流。

2开挖与支护应根据岩溶的大小、填充情况与隧道的相对位置等具体情况，采取相应的安全措施。

3对溶洞填充物的清理及对溶洞围岩处理，应根据设计文件要求，结合现场实际情况，制订专项安全措施。

8.4流沙地质隧道施工时应先护后挖，随挖随封闭，遇缝必堵，防止沙粒漏出，并加强防水措施。

8.5膨胀岩地质隧道施工应符合下列规定：

1支护与围岩应紧贴，严格控制围岩变形；

2采用严防水、少扰动、早封闭的措施；

3施工期间应有专人监测；当围岩变形加速时，应即撤走人员。

8.6岩爆地质隧道施工应符合下列规定：

1在岩爆地段应有专人观测，发觉岩壁面发生响声，立即示警撤离人员；

2发生岩爆应先撤人后撤设备；

3岩爆地段严禁人员停留；

4岩爆后应加强找顶工作，并延长通风时间。

8.7挤压型地质隧道施工应符合下列规定：

1开挖宜采用全断面法；

2衬砌宜优先采用整体式衬砌，或采用仰拱超前，先墙后拱的分部衬砌；衬砌的施作应在围岩变形速率小于0.5

mm／d之后进行；

卫星宽带IP技术研究篇7

人们期望能够随时随地接入网络, 而卫星通信具有通信距离远、组网灵活、通信容量大、通信线路质量稳定可靠、独特的广播特性、短时间开通偏远地基站等优势, 成为通信网络的重要组成部分。而且随着国际空间探测工程的增多, 各种探测卫星的数据传输、共享、分发、处理等任务的增加, 对卫星通信的要求越来越高。具有星上路由技术的宽带卫星通信网络则是卫星通信的技术发展方向之一。本文就对卫星通信的特点、空间IP技术的发展背景以及相关技术特点作简要介绍。

1 卫星IP特点

卫星IP数据广播具有覆盖地域广、通信距离与费用无关、传输容量大、通信质量高的优点, 又能够与互联网通信协议互通。因此利用卫星IP数据广播, 在实时传输卫星电视节目的同时, 传输教育、娱乐等内容的多媒体 (音频、视频、数据等) 信息, 是一种高效率、低成本的传播模式, 它不仅能够满足IP数据对带宽的要求, 还可以快速地不受接收站点限制地传播。

宽带卫星网络相对于宽带地面网络具有如下特点:① 能够快速组网, 可短时间内为全球范围内的终端用户提供多媒体业务服务;② 对于许多偏远地区, 宽带卫星网络比宽带地面网络更加经济;③ 宽带卫星网络特别适合于提供多媒体广播业务和多媒体文件的分发业务。这些优点使得宽带卫星网络在军事战争、民用抢险救灾、电视现场通信转播等领域中将发挥独特的作用。但是, 宽带卫星网络的容量远远低于宽带地面固定干线网络, 作为地面网络的有效补充和延伸, 宽带卫星网络更适用于广域范围和全球多媒体业务。

宽带卫星网络的典型应用如下:① 信息广播、多播;② 交互式远程教学和培训;③ 可视电话和视频会议;④ 高速因特接入和高速在线服务;⑤ 远地WAN/LAN接入等领域。

在未来的几年内, 将有大批新型的宽带多媒体卫星通信系统发展起来。这些宽带卫星通信系统可提供更加丰富的业务服务, 如可视电话、INTERNET接入、交互式多媒体应用等。用户数据率可高达每秒几十比特, 用户终端主要是固定式 (如VSAT终端) , 也包括台式终端和移动终端。

2 卫星IP网络面临的问题

(1) 信道差错率

相对于有线信道来说, 卫星信道更容易受干扰, 卫星信道的比特差错率 (BER) 大约为10-6。另外卫星信号在传播中受衰落、阴影效应和雨衰等各种随机因素影响。在较大的BER情况下, TCP无法分辨是传输误码造成的数据包错误还是拥塞造成的数据包错误。即使没有发生拥塞, 使得TCP过早触发了窗口减小机制。此外, ACK分组的丢失使吞吐量进一步恶化。

(2) 传播延时

由于卫星与地面距离较远, 同步卫星信道往返时间 (RTT) 超过500 ms, 延迟降低了TCP对分组丢失的响应。卫星延迟和不断增加的信道速度 (10 Mbit/s或者更高) 还要求有效的缓存;增加的延迟偏差反过来也会通过在估算中加入影响TCP定时器机制, 这一偏差会过早产生超时或重传, 出现不正常的窗口大小, 降低了总的带宽效率。

(3) 信道的不对称性

许多卫星系统下行信道和上行信道的数据带宽分配不等, 下行速率高, 上行速率低。然而, Internet是基于地面有线信道的对称性网络, 信道的不对称性对TCP性能影响很大。由于ACK分组会丢失或在较大数据分组后排队, 较慢的反向信道会引起如ACK丢失和压缩的有害影响, 从而大大减小吞吐量。此外, 前向和反向信道速率的较大不对称会由于线速度突发错误较大而明显加重前向缓存拥塞。

3 卫星TCP/IP传输的改进

卫星TCP中, 链路差错率是一个主要考虑的方面, 前向纠错 (FEC) 方案和自动重传 (ARQ) 协议是2个主要的差错控制方法。前向纠错方案中可以选择卷积编码和级联编码, 一些较高级的编码方案同时采用比特交织技术减小突发错误的影响。较好的系统通过这些差错控制方案, BER值可超过10-7的范围, 从而使分组差错率达到误码率10-9以上。但由于差错控制方案引入了数据冗余, 编码复杂度减慢了卫星调制解调器的速度并降低了带宽效率。因此不同业务和网络条件支持的编码方案的范围是不同的。系统设计中应根据具体情况具体分析。自动重传协议包括停止—等待、返回N和选择重传等3种类型。自动重传协议由于额外的重传延迟不适合较高的BER环境。选择重传较另2种自动重传效率高些, 但需要调制解调器中有较高的复杂度。

TCP是TCP/IP中的用于可靠数据传输的数据传输协议。卫星链路的长延时增加了TCP端到端的时延, 导致确认信息延缓。反馈缓慢会降低流量控制和避免拥塞的性能, 并影响吞吐量。另外, 低地球轨道 (LEO) 卫星星座网络的动态拓扑导致RTT漂移, RTT剧烈变化又导致错误的超时和重传, 使卫星链路无法充分利用, 需要建立一个与带宽-时延同步增长的窗口提高吞吐量。提高卫星网中的TCP性能提出了一些解决方案, 涉及链路层差错控制方案和协议, 更完善的TCP版本等各个方面。下面主要分析TCP在卫星网络中的问题其解决方案。

3.1链路层改进

编码技术是通过采用先进的调制、编码技术来降低误码率, 提高卫星IP网络的性能。今年来, 一些先进的调制、编码技术已用于卫星通信中。例如采用前向纠错 (FEC) 、时间压缩复用 (TCM) 技术、卷积编码和级联码技术等。在卫星IP网络中应用这些技术, 不仅要考虑到误码率的因素, 还要考虑到时延的因素。

Br=Rc·η·Bs, (1)

Eb/N0= (C/N0) /Rc·η·Bs, (2)

式中, Br为可用信息比特率, Bs为符号速率, η为调制效率。通过式 (1) 得出结果, 一旦当符号速率Bs固定时, 减少调制效率η或者码速率Rc可以相应地减少可利用信息比特速率Br。Br比最大TCP传输速率要更高一些, 此参数减小, 带来了所预望的BER和PER降低。假设C/N0足够高, PER低, 那么通过减小Rc或η来减小可利用比特率是不适宜的。反之, 假设C/N0低, PER高, TCP不能达到可用的比特率, 那么通过提高Rc或η网络性能可以有效地改善。换言之, 根据TCP包流量, 找到调制和编码的最佳方案就意味着在大量噪声与可用的信息比特率之间找到最适合的平衡。图1显示BPSK和QPSK在1/2、3/4、7/8、1/1 (没编码) 下TCP吞吐量的曲线。分别是4种C/N0情况下的曲线。每条曲线表示在冗余度允许的情况下当参数变化时, TCP吞吐量是如何变化的, 即可用信息速率相对于TCP之间的关系。对于每个信道条件能得到一个最佳参数结合点, 这个点是最大TCP吞吐量。特别是在C/N0=75 dB时, 使用QPSK, 7/8编码下TCP吞吐量为最大值。但随着冗余编码Rc的继续增大, PER提升也不能补偿可用信息比特率的降低。跟设想的一样, 随着信道质量的降低, 信息比特率的最适应点也降低了。这个趋势适合任何TCP版本, 但PER对每个TCP版本的灵敏度不同, 实际最优化点的值要根据灵敏度来确定。

(RTT=520 ms, TCP包=1000字节, Bs=1.024 Msymbol/s)

3.2TCP改进

对于卫星TCP/IP数据传输, 由于延迟时间过长, 通常的TCP, 滑动窗口大小限制了卫星链路的最高吞吐量;同样, 由于ACK从卫星返回得十分缓慢, TCP达到全速时需要一个较长的提速时间, 即使对于一个较小的数据连接也是如此。

许多调整的参数可用于增强TCP的性能, 包括数据段、定时器和窗口的大小。TCP实现中含有大量拥塞避免算法, 如选择重传和选择确认, 它通常能改进像Internet这样的共享网络的性能。但在许多拥塞控制算法, 特别是慢启动中, 当中等数量数据正在一个具有较大带宽延迟特性的链路上传输时, 会产生端到端通信的低效带宽利用问题。

下一代宽带卫星通信系统的网络技术将采用TCP/IP协议族、ATM协议、DVB-S数字平台。这是宽带卫星通信系统获得广泛应用的关键。为了使卫星通信能够适应互联网的需要, 宽带IP卫星通信技术的研究进一步加快。采用IP技术实现卫星与地面Internet网的无缝连接, 直接支持IP多播传输和IP QoS。TCP/IP和UDP/IP协议是Internet的基础, 卫星宽带网将提供基于TCP和UDP应用服务。但卫星链路中的长时延和高误码率将影响两种协议的性能, 特别是使TCP协议的性能变得很差。TCP在卫星链路中必须改进如下性能:慢启动算法;补偿大时延宽带乘积的能力;拥塞控制、确认以及错误恢复机制等。近年来, IP和多媒体技术在卫星中的应用已成为一个研究热点。在ITU-R的WP4B会议上, IP和多媒体技术在卫星中的应用作为新技术课题提案获得了通过, 对宽带卫星通信系统的发展具有重要影响。IP卫星通信关键技术研究包括:卫星IP网络结构;支持卫星IP运行的网络层和传输层协议的性能需求;IP层协议或能加强卫星链路性能的更高层协议, 需要做什么样的潜在改善;IP保密安全协议及相关问题对卫星链路的要求将产生什么影响等方面。这些技术若实现与地面IP网络兼容, 会直接推动卫星通信业务的发展。

4 结束语

随着卫星通信技术在各个行业的应用, 通信卫星的技术在国民经济中地位越来越重要。TCP/IP协议是目前应用最广泛, 技术最成熟的互连网络协议。在选择卫星通信的标准协议时, 考虑到卫星和IP的广播特性、TCP/IP的健壮性、Internet业务的广泛性, TCP是首选的传输层协议。但由于卫星网络的一些固有特性影响了TCP的性能。适于卫星链路的网络协议技术是下一代卫星通信宽带网的技术核心, 有关下一代卫星通信宽带网关键技术的研究还在发展之中。因此, 我国应加快下一代卫星通信宽带网的研究, 以跟上世界宽带卫星通信技术的发展趋势。

参考文献

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[2]丹尼斯.罗迪著.卫星通信[M].张更新, 刘爱军译.北京:人民邮电出版社, 2002.

[3]李征, 王晓宁编著.接入网与接入技术[M].北京:清华大学出版社, 2003.

[4]CCSDS714.0-B-1BLUE BOOK.Space Communications Protocol Specification Transport Protocol (SCPS-TP) [S], 1999.

无线互联网的移动IP技术篇8

文章首先阐述了移动IP的概念，分析了采用移动IP技术的宽带移动通信系统的网络结构，并结合所承担的“863”项目，讨论了无线互联网中的移动性管理问题。

关键词：

移动IP；无线互联网；高速无线接入；移动性管理

ABSTRACT:

TheconceptofmobileIPisgivenfirst,andthenthenetworkarchitectureofbro

adbandmobilecommunicationsystemadoptingmobileIPtechnologiesisanalyz

ed.Attheendofthepaper,themobilitymanagementforthewirelessInternetis

alsodiscussedwithconsiderationtotheNational"863"Project.

KEYWORDS:

MobileIP;WirelessInternet;High-speedwirelessaccess;Mobilitymanageme

在过去的10年中，无线通信和Internet技术的迅猛发展给人们的生活方式和生活质量带来了巨大的变化。越来越多的用户希望在移动的过程中高速接入Internet，获取信息和享受娱乐生活，这两种技术结合在一起已经成为必然的趋势[1,2]。

目前，国际上研究移动IP和无线Internet的公司很多，在Telecom‘99会议上，爱立信展示了Bluetooth无线技术与3G系统相结合的图像会议业务，其分组交换的数据速率在广域网中达到472kbit/s。爱立信计划研发的宽带无线IP接入系统Beewip，能给每个终端用户提供3Mbit/s的容量(3.5GHz频段)。思科和摩托罗拉也共同构建基于Internet的无线网络，这一合作关系将为无线业务提供第一个全IP平台，该平台将把世界范围内不同的无线服务标准统一起来，为通过蜂窝网络传送数据、语音和视频一体化服务提供基于Internet的开放平台。如何在无线移动环境下，保证Internet移动用户的可靠接入，为移动用户提供类似固定用户的业务质量是移动IP和无线通信面临的首要任务。

1移动IP

在IETF给出的移动IP协议(RFC2002)[3]中，定义了3个功能实体：移动节点(MN)、本地代理(HA)和外地代理(FA)。其工作原理可大致描述如下：

(1)移动代理(包括本地代理和外地代理)通过代理广播消息广播它们的存在。MN接收到这些代理广播消息后，就知道它是在本地网还是在外部网。

(2)当MN检测到它是在本地网，如果以前未发生移动，那么和正常节点一样工作；如果它是从外部网回到本地网，MN就首先跟其HA通过交换注册请求和注册应答消息进行注册。

(3)当MN检测到它已经移动到外部网后，它就在外部网中得到一个关照地址(Care-of-Address)，这个关照地址可以从外地代理的广播消息中得到(外地代理关照地址)，也可由某个外部分配机制如DHCP(动态主机配置协议)得到。

(4)在外部网的MN就用它得到的关照地址通过注册请求和注册应答消息的交换向其HA注册，在消息交换的过程中，可能要经过FA。

(5)送给MN的数据分组首先被其HA截获，然后通过隧道送给MN的关照地址，在隧道的终点得到数据分组(该终点可能在FA，也可能是在MN自身)，最终送给MN。

(6)对于MN发出的数据分组，就根据标准IP路由机制送往目的地，不必经过HA。

从上面描述业务的路由来看，实际上送往移动主机的IP分组是效率很低的。因此IETF提出了业务路由的优化方法，即通过一些必要的信令交换，使移动主机与目标主机之间存在直接路由。图1给出这种移动IP的业务路由的优化方式。

在这个系统中，增加了一条信令消息——绑定更新消息(UpdateBindingMessage)。这条消息是在本地代理收到一些发给移动主机的分组后，除了通过IP隧道将分组发到关照地址或FA，同时发送一条绑定更新消息给发送这些分组的主机，消息中包括了移动主机的关照地址。当主机收到这条消息后，建立一条通往关照地址的IP隧道，将原本发给移动主机的IP分组通过这个隧道发到FA，由FA发送到移动主机。这种方法中，除了开始的一些分组外，大部分业务直接送到外地子网中，不需要HA的隧道转发。但是这种方法要求目标主机支持IP隧道和移动IP的协议信令。

2支持移动IP的宽带无线网络

这里以空中接口为WCDMA和cdma2000[4，5]的两种宽带无线通信系统为例，来说明其网络结构，它们都完全支持移动IP，可实现“无缝”接入Internet。

2.1WCDMA系统

图2是WCDMA的网络结构，其中接入网和核心网已经明确分离，其优点是可以用同一个核心网支持各种不同的接入网，比如UTRAN、GSM和Ad-hoc等，其中UTRAN中的RNS是无线网络子系统，包括RNC(无线网络控制器)和NodeB(节点B），后者相当于GSM中的BTS。核心网的结构如图2所示，它是由GPRS＋GSM的核心网发展而来的。在WCDMA的核心网中，将SGSN和GGSN合并为一个节点

IGSN(InternetGPRSSupportNode)，整个核心网都是在IP基础之上。同时，在IGSN的网络接口处提供外地代理的功能，在核心网内包括一个本地代理，这样，IGSN、HLR、HA、FA和其他的一些本地网络路由器就构成了整个核心网。

在移动主机建立分组业务的连接时，由IGSN分配给移动终端一个关照地址，在切换时，移动终端可能移动到另外一个IGSN区域内，这时，移动终端将接收新的IGSN的代理广播，并开始建立一个新的连接和获得一个新的关照地址。在WCDMA中，分组的路由与移动IP的分组路由相同，通过外地代理和本地代理来共同实现。在图2中，核心网与Internet之间的IP过滤实体是用来实现移动IP中路由优化的功能，IGSN支持移动IP的路由优化。实际上，因为移动通信系统内在的移动管理性，对于其网络内部终端的移动，可以通过HLR、VLR和注册等过程来实现管理，关键在于从Internet上发过来的数据，要能够正确地找到对应的移动终端。在WCDMA中，这个功能的实现并不依赖于无线网络本身，而是通过HA和FA进行，其实质是通过IP网络或者说Internet来进行移动性管理。当分组发往移动终端时，HA能将分组正确地发到移动终端的关照地址上去，往往就是移动终端所在区域的IGSN，而IGSN将发起呼叫和建立连接等过程，将分组发到移动终端。可见，对于实现大范围内的漫游和移动性管理，WCDMA系统提供了很好的解决方案。

2.2cdma2000系统

图3是cdma2000的网络结构，其中核心网也与无线相关的部分分离，

PDSN(PacketDataServingNode)通过R-P接口与无线网络相连，在PDSN之上实现FA的功能。与WCDMA系统不同的是，cdma2000对无线资源的管理和呼叫流程的控制是在无线接入网络中完成，而不是通过核心网。当移动终端接入cdma2000的无线网时，在PDSN和移动终端之间建立一条PPP连接，之后PDSN通过这个PPP连接进行代理广播，移动终端通过这个PPP连接进行注册等的信令交换，来实现移动IP的建立。而PDSN与HA之间的通信采用IP基础上的AAA(Authentication,AuthorizationandAccounting)协议。当移动IP的路由建立起来之后，cdma2000系统中业务的路由将按照移动IP的规范进行。

此外，HomeAAA是在本地IP子网中的用户注册信息和计费的服务器，VisitedAAA是记录外地网用户注册信息和计费的服务器，BrokerAAA是在HomeAAA和VisitedAAA之间通过安全的方式传递AAA消息的中继服务器。这些AAA服务器的功能相当于在电路交换网中的HLR、VLR和AUC的作用。

一个PDSN可以通过多个R-P接口，与多个无线接入网进行通信，当移动终端在同一个PDSN范围内切换或是漫游的时候，PDSN将相应切换其R-P接口；当移动终端进行PDSN之间的切换时，首先切换的是物理信道，移动终端通过新的物理信道建立新的PDSN连接，同时PDSN支持移动IP的路由优化。

3移动性管理

当移动IP和无线通信融合在一起，人们希望在任何时间和地点接入Internet，这样对于无线终端移动性的管理就显得非常重要。这是由于终端快速、频繁切换造成的切换时延较大，将导致通信性能下降。图4反映了无线终端的移动性管理层次，它可分为子网级移动和蜂窝级移动两个层次。前者是在子网之间移动，可以用移动IP进行有效的管理；后者是指终端在同一子网内部的小区之间移动，移动IP对于这种方式就显得比较困难，在这里采用了蜂窝IP(CellularIP)的策略。这两者的结合可以解决整个区域内的移动性管理问题。在此以中国科技大学个人通信与扩频通信实验室承担的“863”重大项目——宽带无线IP技术为例[6]，来讨论无线终端的移动性管理问题。

3.1子网级移动性管理

在这种管理方式中，我们提出了一种新的位置管理的算法，基本思想是采用本地代理和外地代理的协作。每一个子网中的代理既是本子网的本地代理，又是其它子网的外地代理，而接口服务器负责管理同一个子网内的若干个蜂窝小区。当无线终端的本地代理发现属于本子网的无线终端已移动到其它子网时，它就多点播送位置查询消息给与它相邻子网的外地代理，由每一个外地代理在它所属子网内也广播位置查询消息；移动的无线终端收到该消息后，发送位置应答消息并通过外地代理转发给它的本地代理，以此来确定该无线终端当前所在的位置。同样，当某个子网的外地代理发现移动到本子网内的一个无线终端发生移动时，它就多点播送位置查询消息给与它相邻子网的代理服务器；每一个收到位置查询消息的外地代理(包括收到位置查询消息的本地代理)在它所属子网内广播位置查询消息；该无线终端收到位置查询消息后，将位置应答消息通过它当前所在子网的外地代理或者其本地代理(表明它已返回自己所属子网)发送给多点播送位置查询消息的外地代理，并由该外地代理转发一个位置变更分组给该无线终端的本地代理(若该无线终端已返回到自己所属子网，则无须转发)，以此来重新确定该无线终端当前所在的位置。当无线终端开机后或者发生移动后，将广播一个注册申请广告消息，若在自己所属子网内，则其本地代理进行注册并回送一个注册应答分组给该终端；若在其它子网内，则外地代理将注册申请消息转发给该无线终端的本地代理，其本地代理注册后发送注册应答给该外地代理，再由此外地代理将注册应答发送给该终端。该算法大大减少了无线子网的广播消息，降低了移动切换的开销，该位置管理算法流程参见图5。

3.2蜂窝级移动性管理

这里引入了蜂窝IP[7，8]的概念，此时移动终端在同一子网内的不同蜂窝之间移动，不需要向本地代理注册，而只需要通知接口服务器和外地代理，这样就减少了信令开销。当主机在接口服务器的管理范围内移动时，无需进行位置更新；一旦穿越子网，则必须进行位置更新，以便能够被网络寻呼到。如果主机移动到新的蜂窝，移动主机可以从NodeB的广播消息中得到网络标识及接口服务器的地址，那么主机就可以向接口服务器发起登记请求，同时也可以向本地代理发送登记消息，以告知关照地址(也可以由外地代理完成)。在移动终端中都设有路由表，分组的传送会在所经过终端的表中产生和更新入口，每个入口与该分组的上游终端之间建立映射关系，这些映射关系链表形成了分组传输的路径。如果主机到达新的NodeB，那么发送路由更新消息并将分组重定向到此基站，路由更新消息将对路由表重新配置。从NodeB到接口服务器的分组路由按照最短路径原则进行，与分组的目的地址无关，分组到网关后，才根据目的地址进行下一跳选择。除了路由表外还有寻呼表，目的是在移动主机处于被访状态时可以节约资源，此时发往移动终端的分组可通过寻呼表进行。当终端处于等待状态时，SGSN先向它发寻呼请求，移动主机接受寻呼后就可转为准备状态，随后SGSN可发送下行数据。

此外，蜂窝IP采用终端控制切换，同时规定了小区重选(CellReselection)，由终端主动决定选用哪个小区。由于分组数据与传统语音存在比较大的差异，所以切换的策略也不相同。语音模式下资源必须是由网络分配的，而分组模式下资源是共享的，切换无需一定由网络决定，这种控制方式有利于缩短切换时间。

4结束语

未来移动通信的发展趋势是Internet和无线通信的结合，这将会为人们提供更多种类的信息、娱乐和商业服务。由于移动IP可以使移动终端随时随地接入Internet，因此在将来的宽带无线通信系统中，都无一例外地支持移动IP技术。尽管二者之间的结合还有很多问题需要作进一步的研究，但这是未来移动通信发展的方向，必将有广阔的发展空间和美好的市场前景。

参考文献

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7MccannJ,HillerT.AnInternetInfrastructureforCellularCDMANetworkUsin