无线通信作业1.哪三种技术应用需求的变化有力地推动和促进了现代无线通信和无线通信网络技术的发展和演进？1）Wireless Local Area Network2）Wireless Metropolitan Area Network3）Wireless Sensor Networks2.现代无线通信技术和现代无线网络技术所面临的主要挑战有哪些？1）干扰的避免和管理以及宽带通信的高移动性2）资源有限，频谱和能量利用率有待提高3）服务质量4）可扩展性5）自组织、自修复能力6）安全性能3.未来无线通信网络技术发展中需要采用哪些关键技术？无线链路传输技术、无线网络管理控制技术、组网和网络优化技术4.哪些无线通信网络技术可以支持1Gbps的峰值数据传输速率？其所使用的频段为多少？超宽带（UWB）无线通信技术，频段：3.1G-10.6G。
5.无线通信所面临的时间选择性衰落和频率选择性衰落会对无线通信产生什么影响？时间选择性衰落会造成信号波形展宽引起码间干扰，信号可能无法区分；频率选择性干扰会增加接受端信号的误码率，信号能量也会大大减少。
6.可以采用哪些技术来克服平坦衰落和频率选择性衰落对无线通信的不利影响？平坦衰落：多样组合技术、编码和交织技术和自适应调制技术；频率选择性衰落：均衡技术、多载波技术、频谱扩展和天线解决方法。
7.在无线通信网络中采用中继技术可以带来哪些好处？常用的中继方法有哪些？答：（1）中继技术的好处：1）有利于减少阴影衰落和路径衰落；2）可以帮助蜂窝用户；3）提供了多样性：通过使用中继技术，由在空间上分离的天线组成的多路虚拟天线阵列成为可能；4）适用于ad-hoc网络；5）安装高度比基站低：可以减少运行开销；6）高密度中继系统的传输数据速率更高，可以大区域蜂窝的覆盖问题；（2）常用的中继方法：解码转发、放大转发、编码合作。
8.感知无线电技术中的频谱共享方法有哪几种？每种方法各有什么特点？答：唯一访问、纵向访问、横向访问；唯一访问：一个系统对频谱有唯一访问性；纵向共享：一个主系统，并且只有当从系统不产生对主系统有害的干扰时才共享从系统。
横向共享：所有系统有相同的监管状态，可以平等的访问频谱9.网络编码中中继工作于全双工还是半双工模式？采用网络编码所能获得的最大好处是什么？半双工模式；网络编码对无线网中多路广播有很大益处，但对单路传送没多大帮助。
10.什么是干扰对齐？干扰对齐是一种有效的干扰管理机制，通过预编码技术使干扰在接收端重叠在一起，以彻底消除干扰，对期望信号的影响与忽略干扰、解码/消除干扰以及正交接入（避免干扰）等现有处理干扰的方法不同，IA通过压缩干扰所占的信号纬度，使系统最大自由度。
11.在通信组网时主要需要考虑哪些设计问题？无线通信对无线通信组网的影响有哪些？现有设计所面临的主要问题是什么？需要考虑的设计问题：传输误码、低带宽、长延迟或可变延迟、不对称带宽、误码特性；无线通信对无线通信组网的影响：无法预知网络属性，不知道拥塞在那里，交叉流量是多少，瓶颈带宽是多少，中间节点的缓冲是多少?设计面临的主要问题：不知道终点、TCP、应用层、用户。
12.在通信网络分层协议体系中，传输层协议的主要任务是什么？实现传输层协议的功能需要哪些关键技术支持？主要任务：可靠有序地传输数据；关键技术：实现拥塞避免和控制，如果必要实现可靠性重传，端到端应答机制；13.传输控制协议TCP中采用了几类应答策略？TCP协议是如何确定数据丢包的？应答策略：累计应答，延迟应答，重复应答；确认数据丢包方法：重传超时，重复应答快速重传机制。
14.TCP协议中的快速重传机制在什么条件下被启动的？当发送端连续收到三个数据包丢失的重复应答时快速重传机制被启动。
15.试简述标准TCP协议中慢启动和拥塞避免、和拥塞控制和快速恢复机制。
慢启动：首先，拥塞窗口大小为最大报文段大小，每一个新的确认字符是两倍窗口大小，当窗口大小达到慢启动的阈值时慢启动阶段停止，在慢启动过程中拥塞窗大小口随时间呈指数增长；拥塞避免：每收到一次应答拥塞窗口长度加1，在拥塞避免过程中拥塞窗口大小随时间呈线性增长；拥塞控制：一旦检测到数据包丢失，TCP发送端就假定已发生网络拥塞并且大幅减小拥塞窗口大小，减小拥塞窗口就会减少每一个往返时延中发送的数据；恢复机制：阈值至少为两倍最大报文段大小，重传丢失的数据段，拥塞窗口长度为阈值和重复应答次数之和，当收到新的应答时，拥塞窗口长度为阈值长度。
16.传输错误对TCP协议构成那些不利影响？TCP协议不能有效处理传输错误的根本原因是什么？理想的TCP机制应当如何处理传输错误？（1）不利影响：1）因为拥塞和传输错误的存在TCP不能区分哪些包是丢失的，2）不必要地减少了拥塞窗口3）吞吐量下降（2）根本原因：TCP不能将丢包原因分类（3）理想的TCP机制：TCP发送端在发生传输错误时重传丢失的数据包，不采取任何拥塞控制措施。
17.在存在传输错误的条件下改进TCP协议性能的技术有哪些分类方法？有两种方法：（1）基于提高性能行为的本质1）让发送端不知道有错误丢失情况，2）让发送端知道或确定丢包原因（2）基于需要修改的地方1）只在发送节点，2）只在接收节点，3）只在中间节点，4）以上情况的结合18.基于链路层机制的增强TCP技术主要采用哪些关键技术？链路层重传可能带来哪些问题?关键技术：前向纠错、链路重传问题：线路头部阻断、拥塞丢失19.试阐述基于分裂链接的增强TCP协议的基本原理。
基于分裂链接的增强TCP 协议有哪几种实现形式？及其优缺点（1）基本原理：端到端的TCP链接分成两个连接，一个连接在路径的布线部分，一个连接在路径的无线部分，连接穿过BS，建立在移动终端和固定端之间，分裂链接可以实现对两个部分独自的流量控制，同时控制协议包的大小，超时都会不同；（2）实现形式：间接TCP协议、选择重传协议、非对称传输协议、移动端传输协议（3）优缺点优点：1）FH-BS连接保持一定，BS-MH可以被独立优化2)由错误引起的本地恢复3)通过利用合适的BS-MH协议，可获得较好得性能缺点：1)违反端到端的语义2）基站仍保持不好的状态，可能会引起数据丢失3）状态转变会导致切换延迟时间增加4）在基站中每个TCP连接都需要缓冲空间5）由于错误导致BS-MH连接上的窗口减小6）基站的额外数据复制7）如果数据和应答走不同路径（都不经过基站），则该协议没多大益处。
20.试阐述SNOOP协议的基本工作原理及其优缺点。
（1）SNOOP协议的基本工作原理：保留了分体式连接方式的本地恢复和链路层重传方案，提高分层式连接，保留端到端的语义并且在基站使用软态而不是硬态；在基站BS的数据缓冲包使得链路层重传成为可能，当基站收到移动终端传来重复确认信号时，如果数据包在缓冲区就在无线连接上重传数据，通过在基站丢掉重复应答阻止在TCP中固定终端的快速重传；即使有传输错误Snoop也不允许在发送端重传和在无线链路上的乱序传输，只有当它收到至少3个重复确认时乱序传输才会引起快速重传，如果无线链路层时延带宽积少于4个包大小一个简单的（TCP不知道）链路级重传机制就足够了，由于时延带宽积比较小，重传机制可以传送丢失的数据包而不造成TCP接收端发3次重传确认。
（2）优缺点优点：1）可实现高吞吐量，使用选择性确认机制其性能会进一步提高；2）无线损失可以本地恢复；3）尽管有乱序链路层传输快速重传并没有在发送端被触发；4）保留了端到端的语义；5）在基站的软态，软状态的亏损会影响性能但不会影响其正确性；缺点：1）在基站的链路层需要被TCP知晓；2）如果TCP包头加密则协议无用；3）如果TCP数据和TCP确认遍历不同路径（都不会通过基站）协议就无法使用。
21.试阐述延迟重复应答协议的基本工作原理及其优缺点。
（1）延迟重复应答协议的基本工作原理：链路层传输在基站预制方案，当发生传输错误时链路层乱序传输数据包，当收到乱序数据包时，TCP接收端延迟重复应答间隔D,重复应答延迟的目的在于给时间让链路层重传成功，如果丢失包到时间里还没有收到延迟重复应答在间隔D之后会释放，链路层保持状态以允许重传，链路层状态不是TCP专用。
（2）优缺点优点：1）链路层需要被TCP知晓；2）即使TCP头部加密仍可以使用；3）非常适用于相对较小的无线RTT;缺点：1）重复应答延迟D的权值取决于无线链路属性；2）机制来自动选择所需的D；3）延迟重复应答拥塞损失很大，延缓拥塞包丢失的恢复。
22.试阐述显示通告（Explicit Notification）协议的基本工作原理。
并说明SCPS-TP协议和部分应答（Partial Ack）协议的工作机制。
（1）显示通告协议的基本工作原理：近似理想的TCP行为，在理想情况下，TCP发送端要重传由传输错误引起的数据包，并且不需要任何拥塞控制方法，一个无线节点在某种程度上决定了数据包的丢失是由错误引起的并通知发送端使用显示通告，发送端在接收到通告时并不会减小拥塞窗口而是重传丢失的数据包。
（2）SCPS-TP协议的工作机制：地面接收站跟踪记录接收到的有错误数据包的数量，当错误率超过阈值时，地面站发送被损坏的消息给近期无差错数据包目的地（目的地缓存），TCP目的地用被损坏比特位标记应答，TCP发送端在接收到带有被损坏比特位的应答后，并不会进行下一步，直到它接收到没有被标记损坏比特位的应答（即使超时或发生快速重传）。
部分应答（Partial Ack）协议的工作机制：发送两种应答，部分应答会通知发送端数据包被中间站（典型地，基站）接受，为了可靠性目的，发送端会需要常规TCP积累应答，当接收到一个部分应答时，就检测到数据包丢失（丢失由无线错误引起），此时，发送端并不会减小用扫窗口。
23.在基于发送端识别和接收端识别的增强TCP协议中，发送端和接收端如何区分传输错误和TCP传输通道拥塞的？他们各有什么优缺点？(1)基于发送端识别的增强TCP协议：发送端根据往返时间，窗口大小和路径损失来区分传输错误和TCO传输通道拥塞；优点：只有发送端需要修改；缺点：工作并不是很好，发送端收集到的数据被网上其他流量混淆，短期观察到的数据和发端拥塞并没多大联系(2)基于接收端识别的增强TCP协议：接收端利用连续两次收到的数据包的间隔时间来推断分组丢包的原因，一旦确定丢包是由错误引起的，接收端会用一个ELN比特来标记对应的重复应答或者给发送端发送显示通告，并区分TCP传输通道拥塞；优点：1)无需修改基站就能被执行2）即使是加密，或数据和应答通过不同路径仍可使用缺点：1）适用性有限；2）路径上最慢的链路必须是最后的一个无线跳，以确保基站的排列；3）所有数据包（在基站）的排队延时应该是同样的，链路上的多个连接使得数据包间的延迟不同。
