移動管理

先從整體上了解一下無線通信中選擇基站的程序，

• 手機開機時，會開始檢索一個串列，串列里有基站的注冊資訊，這個串列是白名單，一般記錄著之前登錄過的所有基站資訊，優先從串列選擇基站，如果沒有白名單資訊才會從初始化狀態開始檢索基站信號，基站信號檢索程序并非按次序一個個遍歷，而是同時檢索多個并從中選擇一個從電波意義上而言速率最高的一個（一般是距離最短且中間沒有很多的障礙物），然后向其試圖登錄注冊，注冊程序需要基站逆訪問手機并傳輸識別資訊，完成后登錄到基站，對于基站而言，可能會有多個終端同時注冊登錄基站，此階段結束后從物理連接角度而言已經做好了通信的準備，雖然終端經歷上面的程序后已經可以通信了，對于基站而言并不確定是否要與終端通信，只是準備好了連接，因為終端需要通過與通信公司的服務基準決定終端的通信質量，即用戶繳費后獲得對應的服務質量，這一階段是基站需要檢查的，
• 這里補充一下無線網路接入的細節，

如圖所示，其中這一個單元（蜂窩Cell）被稱為RAN[Radio Access Network]無線接入網，基站到MSC【一般為事業單位的專用高速網路】的這個網路被稱為Core Network[核心網]，對于這些事業單位，他們用有線專線連接各基站，為各基站提高高帶寬完成通信，基站傳輸到MSC的信號大多都攜帶很多用戶資訊，因此要求MSC有一個中央資料庫存盤這些資訊，但是資料庫存盤所有資訊是困難的，因此也需要一個Cache服務器來篩選過濾資訊，從MSC轉出信號到PSTN【公共交換電話網】是一個從企業私網轉公網的程序，因此要有一個網關來將私網信號轉發到公網，這個網關被稱為NSC，

整體程序如下：

• 當終端接入基站后并不是通信準備的結束，在上網之前還需要經過兩個階段，接入事業單位以及接入公網，
• 我們稱運營商所在的網路為CN(Core Network)，在注冊到通信運營商時，需要檢索對應公司的資料庫，從而確認對應用戶的資料資訊，從而決定提供怎么樣的服務，但是由于檢索資料庫和訪問資料庫的物理距離相對較遠，會導致效率低的問題，所以一般會將服務器的資料做快取或閃存給MME（ Mobility Management Entity），同時用戶的資料需要更新時則需要訪問服務器，更新的很重要的一項資料是位置資料，包括漫游費用以及多種其他服務，
• 運營商完成確認后，通過P網關通過DHCP服務器獲得IP地址，獲得訪問公網的能力，

本章只需要明確圖示中的固有名詞即可，詳細的步驟會在后續5G章節技術，

基站切換：當終端因移動而而使信道質量下降時，在低于某個閾值時會切換到另一個基站的網路中，如左圖所示，并不是只要信號強度低于另一個就立刻切換到另一個網路，而是即便低于也暫且維持直到低于某個閾值，水平切換的概念很好理解，從一個基站的覆寫范圍到另一個基站的覆寫范圍，信號變化規律如左圖所示，垂直切換一般是在樓層的上下移動時，提供無線接入網的無線AP覆寫范圍導致的垂直切換或由于中間介質的反射和阻擋物作用下導致原本距離相同的兩個基站有一個嚴重衰減從而切換，

右圖是2G時代下的無線接入網步驟，之所以說2G不說3G，是因為3G加入了很多沒用的結構，過于復雜且不高效，而2G的結構截止到目前某些結構仍然被很好的傳承了下來，且4G中使用的模型就是這個模型的變式，
右圖中，PSTN先通過HLR（4G的HSS）完成認證，然后通過VLR（4G的MME)查找對應的目標，VLR記錄了一個頁表并存盤多個基站的資訊，初期會使用廣播通知各個基站查找對應終端，終端并不是一直處于待機狀態而是按照規定的時間定時聯系基站，如果此時發現有找自己的信號，則會通過該基站轉發，同時該基站的轉給VLR的資訊包含了通知資料，VLR會通知其他基站停止繼續找目標終端，然后VLR再回傳給PSTN并建立連接，

無線網TCP/IP

報頭壓縮

報頭壓縮的一般原則是偶爾發送一個包含完整報頭的包;后續壓縮報頭指的是由完整報頭建立的背景關系，可能包含對背景關系的增量更改
背景關系基本上是在鏈接上發送(壓縮器)或接收(解壓器)的最后一個報頭的未壓縮版本，
背景關系識別符號(CID)是一個小的唯一數字，標識應該用于解壓壓縮報頭的背景關系，它包含在完整報頭和壓縮報頭中，即不變的資料或者一些變化的欄位以一個小的或可預測的值變化，可以使用增量編碼（例如TCP序列號）等一個簡單的識別符號提醒對方，參考之前的資料表，從而大體積縮小了資料包，只有經常變化和隨機的欄位需要在每個包中攜帶，例如校驗和
某些欄位的值可以從鏈路層實作中推斷出來，例如資料包的長度

圖中是TCP/IP的資料頭部，都是計算機網路的相關知識，這里簡單提一下，藍色部分，包括源和目標地址，已經IP版本和頭部長度，這些都是在通信程序中恒定不變的資料，黃色的是根據其他專案可變的資料，綠色部分則是在一定環境下會持續按定額增加的部分，這些部分的資料因為有規律，沒有必要一直傳輸，

3G是第一代使用包頭壓縮的無線通信，ROHC是IEF的協議，能夠反應報頭壓縮，3G網里的RNC+NodeB=現在LTE的eNodeB，SGSN是現在的S-Gateway，這個技術也被沿用到了4-5G

上圖是計算機網路的擁塞控制內容，

TCP改良

有線網比無線網因位元錯誤出現的傳輸錯誤概率遠遠小于無線網，是無線網的介質過多不夠純凈導致的，雖然仍然使用CSMA/CA在盡可能的避免資料碰撞，但仍然有信道錯誤（高丟包率）和傳輸延遲的問題，傳輸時間受物理環境影響過大，因此比較具有流動性不能夠很好的固定到理想速率，
TCP協議有著很多問題，但是卻不能夠修改，首先世界的網路規模已經空前的巨大，想要完全不使用TCP協議已然不可能，雖然可以通過作業系統介面的變動從本地改良TCP協議，但是由于現在正在使用的多種服務應用是基于TCP設計的同時，網路設備（路由器等）又是基于TCP設定的遍布于全世界的設備，從而導致了TCP協議無法被替代的現象，因此新世代的網路裝備有一個很大的考慮條件就是是否能與前代設備很好的互接，能夠利用最新技術的同時也要保證原有技術提供的服務不被中斷，

一旦出現資料報丟失，ACK無法收到等情況，則會停止收發資訊，如果報文被丟棄，TCP會認為報文擁塞從而縮小視窗降低傳輸速率，
?在無線網路中這是一個典型的錯誤，我們經常會因為傳輸錯誤而丟包而并非擁堵
?此外，如果移動節點從一個接入點漫游，移動性本身也會導致丟包
因此使用TCP傳輸的資料效率不高，然而，TCP無法從根本上改變，因為在固定網路中安裝的基礎很大，為了移動性，TCP必須保持兼容性，所以基本的TCP機制將整個Internet連接在一起形成了I-TCP

間接TCP或I-TCP分段連接，不改變基準TCP網路，從無線網和TCP網路之間增加一個設備，可以存盤對應資料，當無線網出錯時，由設備重傳資料而非服務器，從而增加了傳輸效率，此外，還可以通過該設備衍生設計一個不同于TCP網路的獨特網路運轉，用非TCP協議提供無線網支持，
這部分技術在現在還未普遍應用，

優點：
?固定網路沒有必要改變，主機(TCP協議)沒有必要改變，所有當前對TCP的優化仍然有效
?無線鏈路上的傳輸錯誤不會傳播到固定網路
?控制簡單，移動TCP僅用于外部代理和移動主機之間的一跳
?因此，一個非常快速的包重傳是可能的，在移動跳上的短延遲是已知的

缺點：
?端到端語意的丟失，對發送方的確認不再意味著接收方真的收到了資料包，外部代理可能會崩潰
?由于快取外部代理內部的資料并轉發到新的外部代理，可能會有更高的延遲

MPTCP：使用一個無線網的同時使用另一個無線網，一般利用基站和wifi建立兩個信道從而建立兩個TCP連接，從而提供更高的資料率，

優點：可以同時利用2個網，因此網路利用率和傳輸率都會大幅增加，
缺點： 需要在設備內核內多增加一個協議，雖然對設備而言問題不大，但是對于服務器而已問題比較大，因為服務器一般很難為了個體設備完全改動，因此又用到了之前的思想，服務器保持基準TCP網路，但是對應的企業提供專用網路提供雙信道服務，并在企業內部設定足夠性能的轉發器從而實作目標，