基于IP协议的蓝牙移动网络 （二）

· ·杨盘隆··yesky
　　在图中可以看出，蓝牙移动设备通过蓝牙基站接入BLUEPAC网络，蓝牙接入网关与INTERNET相连，负责与IP网络交互信息。蓝牙基站除作为蓝牙设备的网络接入点之外，还可能根据需要与移动IP路由器互联，依靠现有的移动IP路由器转发或接收信息，以实现与蓝牙接入网关的连接，同时在移动结点发生切换时，移动IP路由器负责保存在切换过程中可能丢失的数据，保证移动设备完成越区平滑切换。蓝牙接入代理主要用于协助蓝牙接入网关管理新增加的移动结点，为这些新增加的设备指定IP地址，除此之外，在接入代理端还有可能开设应用服务进程来发布结点的位置信息。

3．2、移动性支持

　　为保证蓝牙设备在网络中移动通信的可靠性以及与IP网络的互通互操作性，必须在蓝牙设备中配置IP协议。这样作主要出于以下两个方面的考虑：

　　首先，如前所述，蓝牙移动设备需要与蓝牙接入基站、移动IP路由器和蓝牙网关互联，这些设备都具有处理IP数据包的能力，而在蓝牙设备中使用移动IP协议，不但可以减少设备成本，还增加设备与其它产品的兼容性，稳定性。

　　其次，移动IP协议(Mobile IP)或者是数字蜂窝网IP协议(Cellular IP)本身就是根据移动网络的特性而设计的网络层协议，它充分考虑了网络设备的移动性，特别适用于无线移动设备。

　　移动IP协议解决了移动结点的IP地址配置问题。1996年IETF提出了RF2002移动IP协议。它提出的背景是由于当时盛行的IP协议并不能满足用户以移动方式接入企业网和因特网的要求。因为在IP协议中，假定任一个端点的设备是固定的，即IP地址唯一，所以通信时，只需将目的端的IP地址嵌入目的地址域，与数据包一同打包封装，然后传送到目的端。但在移动环境中，通信端点的一方为移动用户，IP协议就无法准确的将数据包送到移动主机，移动IP协议的出现，使该问题迎刃而解。

　　移动IP协议的基本思想是：将IP地址标识与寻址功能分开，利用两个IP地址来分别表示。用于标识移动主机的IP地址为本地代理地址，用于标识主机当前所在位置和选路的IP地址成为接管地址CoA（Care of Address）。

图3、移动IP网络结点外地代理地址配置

　　上图表示了蓝牙移动设备从家乡网络漫游到外地网络由外地代理提供关照地址的动态过程。

　　数字蜂窝网使IP数据包可以传送给网络中的移动结点。数字蜂窝网中的基站是无线设备的接入点，一端与无线链路相连，一端与有线路由器(或者是另外的基站)相连，基站对移动结点进行移动管理，其目标是建立至移动用户的路由，为此网络必须记住用户的准确位置，一般是通过不断地记录用户的位置变化，从而使用户的当前位置准确及时地反映到系统中来，而用户终端也参与移动管理，向系统报告自己的位置数据。这种方式显得消极被动，但是简单实用，广泛用于蜂窝电话网中。数字蜂窝网中还定义了移动切换管理，在文中的第四部分，我们将结合蓝牙网络的特点对移动切换管理进行详细的介绍。

3．3、移动设备的自动配置

　　由于BLUEPAC网络使用的是IP网际协议，网络中的蓝牙移动设备必须具有IP地址。而由于移动网络的不可预知性，网络结点IP地址分配必须是动态的，否则就会导致IP协议寻址失败。

　　BLUEPAC网络采用DHCP(动态主机配置协议)来完成上述功能。

图4、DHCP协议动态配置蓝牙设备IP地址

　　如图所示，在位置A，蓝牙移动设备发出初始化请求，请求获得IP地址，基站得到这个信息后，与网络中的DHCP服务器联系，由DHCP服务器响应，返回一个有效的IP地址。特别指出的是，在蓝牙设备还没有获得IP地址时，它是依靠设备的硬件地址向基站发送数据的，基站也是根据硬件地址返回有效的IP地址。当蓝牙移动设备从位置A移动到位置B的时候，蓝牙设备主动发起IP地址更新请求，新的接入基站在得到DHCP服务器的响应后，向蓝牙设备发送新的IP地址。

4、在BLUEPAC中实现移动切换

　　在BLUEPAC中，移动设备在IP适配层完成移动切换功能。BLUEPAC通常采用以下两种方式完成蓝牙设备接入基站。在图中右半部分所表示的接入方式下，蓝牙设备作为主动设备向蓝牙基站发送接入请求，基站根据接收到的请求，确定蓝牙设备的硬件地址，并向设备发送必要的接入信息。在这种方式下，蓝牙基站必须时刻处于待命状态，确保蓝牙设备能够及时地接入网络。这种方式的缺点是：当基站为不同子网的多个蓝牙设备利用复用时，基站必须采用时分复用的方式在不同的子网之间切换。这大大浪耗费了系统的资源，降低了接入效率。在图中左半部分表示的接入方式下，蓝牙接入设备作为从属设备，而基站作为主动设备，蓝牙设备所有的通信请求都必须在基站的控制下完成，基站的接入算法决定了蓝牙设备在网络中的工作效率，这种方式的缺点是基站成为了蓝牙设备通信的瓶颈，基站不断地对网络中的蓝牙设备发送轮询信息，如果设备增多将导致轮询时间增大，从而造成需要进行通信的设备不能及时接入网络。

图5、两种不同的"蓝牙设备－基站"主从关系配置

　　为了使蓝牙设备更有效地接入BLUEPAC网络，在文献[1]中提出了将上面两种接入方式结合使用的接入方式，提高了系统效率。在新的接入方式下，蓝牙基站在轮询和待命状态之间循环切换。在蓝牙设备与蓝牙基站建立连接之前，蓝牙基站以主动设备方式工作，蓝牙设备向基站发送请求信息，当得到回应后，表明二者的连接关系已经建立，这时，蓝牙基站转为在从属设备方式下工作。但是此时对于网络中其它未与基站建立连接关系的设备来说，基站仍然在主动设备的方式下工作。

　　蓝牙设备与基站建立连接关系的流程图如下图所示：

图6、蓝牙设备连接建立流程图

　　基站与蓝牙设备对立连接关系的流程图如下图所示：

图7、蓝牙基站连接建立流程图

5、结束语

　　蓝牙设备以其特有的高效，快速，灵活，性价比高等通信特点受到了人们的青睐。

　　利用诸如移动IP，数字蜂窝网，DHCP等成熟技术，初步解决了移动设备配置，寻由方式(routing)，和移动切换管理几个方面的问题。但是我们必须看到，BLUEPAC网络还有许多技术上的不足。

　　例如，在分布式网络中，DHCP服务器不能交换及共享地址和其它数据，另外DHCP服务器无法与域名服务器DNS共享地址。在移动情况下，DHCP所分配的临时地址，不能与计算机名建立一一对应关系，这样移动计算机就不能供被别的用户呼叫，而只能主动发起通信。DHCP也不能解决移动透明性问题。

　　另外，BLUEPAC网络还没有对移动切换管理进行详细的定义，没有明确切换时机，和合适的切换算法。在发生切换时，没有考虑网络中可能出现的"滞留"信息，这会导致信息的丢失。

　　但是，随着新的蓝牙设备的出现，以及人们对蓝牙技术的关注，组建蓝牙接入网络已经成为可能，相信利用蓝牙设备接入IP网络已不再是遥远的梦!

摘自《天极网》