PRNET:PRNET的系統組成,鏈路連線性與路由計算,PRNET的轉發協定,PR

分組無線網路（Packet Radio Network,PRNET）是第一個自組網試驗系統，它由美國國防部DARPA資助，其目的是探討將分組交換和存儲—轉發技術套用到無線通信領域以實現計算機的無線移動通信的可行性。

基本介紹

中文名：分組無線網路
外文名：Packet Radio Network
外語縮寫：PRNET
類型：無線自組網系統
用途：用於軍事通信中

PRNET的系統組成,鏈路連線性與路由計算,PRNET的轉發協定,PRNET的MAC協定,PRNET的物理層,

PRNET的系統組成

PRNET系統由以下兩部分組成。

PRNET子網：由一些分組無線收發信機PR（Packet Radio）組成，這些PR具備相互通信傳輸分組的能力。
終端設備：這些終端設備的每一個都通過有線方式（HDLC）連線到PR，通過每個終端所連線的PR可以相互互動信息。

由於PRNET是DARPA的Internet試驗系統的一部分，所以在某些終端設備上要支持IP、TCP和TELNET協定。如果某些終端不支持這些協定，則需要在終端和PR之間通過引入NIU(Network Interface Unit)單元連線解決這個問題。圖1-1給出了一個與Internet互聯的PRNET。

PRNET最大可以有138個節點，每個節點可以容許支持最大16個一跳鄰節點。

鏈路連線性與路由計算

PRNET中的每個PR通過建立和動態維護3張表，來動態地保存當前網路拓撲信息。這3張表分別是：鄰居列表、分層表和設備表。

鄰居列表存儲和維護了某個PR的一跳鄰節點以及鏈路質量信息。每一個PR通過每7.5s廣播一個“分組無線電組織分組”PROP（Packet Radio Organization Packet）通告自己的存在和自己掌握的網路拓撲信息。以圖1-2為例，圖中給出了一個由5個PR L、M、N、Q、P以及兩個分別連線到PR L和PR N上的終端設備1和2組成的PRNET。

當PR L剛開機時，它並沒有任何先驗的網路拓撲信息，所以只能通告自己的存在，當它的一跳鄰節點（PR P、M、Q）收到這一信息後，就知道出現一個新的鄰節點，並將其加入到自己的鄰居列表。鄰居列表中還包括本PR與鄰居之間的鏈路質量信息。鏈路質量是一個PROP周期內正確收到的分組的個數與這個周期內傳送的總分組個數的比值。其中傳送分組總個數從PROP分組中得到。表1-1給出了PR L的鄰居列表的例子

表1-1 PR L的鄰居列表

鄰居的PR	鏈路質量
PR M	9/10
PR P	1/5
PR Q	2/3

PRNET的層次表相當於先應式距離矢量類路由協定（例如DSDV）的路由表。如表1-2所示，該表由目的節點、到目的節點所經的下一跳節點和到目的節點的層次數（跳數）組成。

表1-2 PR N的層次表

目的PR	下一個PR	層次數
PR N	PR N	0
PR M	PR M	1
PR P	PR P	1
PR Q	PR M	2
PR L	PR M	2

層次表的維護是利用各個PR周期性傳送PROP完成的。除了選擇路由時要考慮鏈路質量外，層次表的維護過程與經典的DV類路由協定類似，即：要選擇最小跳數路由。考慮鏈路質量的層次表維護的基本思想是：要求被選出的路由中的每一跳的鏈路質量都足夠好。

PRNET中終端設備可以靈活地與PR相連線，這樣就需要維護PR與某個終端設備的對應關係，設備表存儲和維護了這種映射關係。設備表的建立和維護也是依賴於周期性傳送PROP完成的。

PRNET的轉發協定

在PRNET中，一個分組從源PR開始通過一系列中間PR的存儲和轉發，穿過一條選定的路逕到達目的PR。為了可靠起見，每一個PR轉發分組都要得到接收PR的確認以表示其被正確接收。分組轉發過程是通過對照分組頭部的目的信息，讀取設備表和層次表中的信息實現的。

1、端到端頭部ETE Header(End-To-End Header)

端到端頭部是由源移動終端創建的，其中包括源設備ID，目的設備ID（用於分組的轉發），以及業務類型標誌。在分組向目的設備傳送的過程中，ETE Header保持不變。

2、路由頭部Routing Header

源移動終端產生了ETE Header後與數據一起交給所連線的PR，該PR依據ETE Header並查找存儲的設備列表和分層表，產生路由頭部Routing Header。路由頭部Routing Header包括：源PR ID、序列號、業務類型標識、路由上前一跳PR ID、當前的PR ID、下一跳的PR ID以及目的的PR ID等。其中，源PR ID、序列號以及目的PR ID，在傳送過程中保持不變，其餘的部分在傳送過程中將被每一個中間的PR更新。

PRNET的轉發是在收到分組後，解析其分組頭，判斷是否需要自己轉發，如需轉發，則查找層次表，修改分組頭部信息後轉發。如不需要自己參與轉發則丟棄分組。最終，分組到達目的PR，路由頭部在目的PR剝離，然後分組被發往目的設備。

PRNET中的轉發協定具有逐跳ARQ功能：當一個PR傳送完分組後，將等待下一跳的PR傳送確認訊息以證實已經正確接收。如果收到確認訊息，才能傳送下一個分組。如果傳送節點沒有收到確認訊息，將重新傳送分組。如果傳送節點重新傳送後還沒有收到確認訊息，則將繼續傳送。如果在重複傳送的次數達到某一個門限後（PRNET中定義為6次）還沒成功，則放棄傳送。在PRNET中，分組的確認有兩種不同方式：對於中間的PR，確認以被動方式進行，即：不傳送專門的確認訊息，而是通過轉發收到的分組來表示已經正確接收；對於目的PR，由於不用再轉發分組，所以不能被動確認，只能主動地發出一個短的專門的確認訊息。例如：在圖1-2中，終端設備1有分組沿路徑L-M-N發往終端設備2，PR L將分組發給PR M後，將等待“應答”，當PR M把這個分組轉發到PR N時，PR L也能收到這個轉發分組，也就收到了“應答”。但是，由於PR N直接通過有線連線將分組發給終端設備2，不需要再在無線媒介上轉發，所以這種被動確認方式就無法使用了，只能由PR N專門傳送確認分組，應答PR M的傳送。這個PR N傳送的確認分組，由於其只具有應答功能，所以只需包含分組的若干頭部控制信息即可。

PRNET的MAC協定

PRNET的MAC協定採用了CSMA信道接入機制。PRNET的CSMA協定類似於標準的非堅持CSMA協定，其算法描述如下。

PRNET CSMA協定：

1、載波幀聽，如果信道忙：

（1）幀聽信道，直到信道閒；

（2）隨機退避一段時間；

（3）如果信道仍然忙，則轉到（1）;

否則…

2、傳送分組。

PRNET的物理層

PRNET在開發過程中，先後設計了3種終端：EPR（Experimental Packet Radio）類型、UPR（Upgraded Packet Radio）類型和LPR（Local-cost Packet Radio）類型。在目前使用的LPR類型終端中，物理層採用了CRC、FEC、擴頻、功率控制等技術。其主要特點如下所述。

1、LPR採用半雙工方式。

2、LPR中的FEC採用3中速率的卷積編碼，分別是7/8、3/4、和1/2，約束長度分別為91，63和36.

3、LPR檢錯採用了32bit的CRC校驗碼。

4、擴頻：採用直接序列擴頻，碼片速率12.8Mcps，擴頻增益有兩種128，32分別對應的傳輸速率是100kbit/s,400kbit/s。LPR的擴頻序列可以逐比特變化，這使其具備一定的碼分址能力和較強的抗截獲能力。

5、頻點：在1718.4-1840.0MHz之間有20個可選的頻點。頻點可以沒分組變化一次，頻率變化的設定時間為3ms。

6、功率控制：每分組可以改變一次功率。標稱5W傳送功率，但可以以每次8dB衰減,從24dB衰減到0dB。

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