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无线数据报协定

无线数据报协定

无线数据报协定

无线数据报协定( Wireless Datagram Protocol,WDP) :WDP 是传输层的通信协定,相当于TCP协定。它可以工作在由不同无线窄带网路类型所支持的数据承载服务之上,提供不可靠的数据报服务;能向上层提供一致的服务和在可用载体上透明的通信功能。

基本介绍

  • 中文名:无线数据报协定
  • 外文名:Wireless Datagram Protocol
  • 学科:计算机网路
  • 作用:支持多个通信套用
  • 实现技术:多执行绪技术、多类型报文的处理
  • 服务:连线埠号套用定址

定义

无线数据报协定(Wireless Datagram Protocol,缩写WDP)定义了信息从接收者到传送者的移动,并类似网际网路协定包中的用户数据报协定(UDP)。无线数据报协定(WDP)是无线套用协定(WAP)架构中的一个协定,覆盖了网际网路模型中的传输层协定。作为一个通用传输服务,WDP向上层提供一个独立于所用的底层网路技术的透明接口。WDP数据报错误处理由WCMP(Wireless Control Message Protocol)实现。
由于通用的传输协定接口,WAP架构的上层协定可以独立于底层的无线网路而操作。通过仅由传输层处理物理网路相关问题,可以使用调製网关获得全球互操作性。由于WDP能够为WAP的上层通信协定提供统一的相对稳定的通信界面,因此,包括套用层、会话层、安全层的通信都能直接在WDP 上运行。

协定概述

WDP协定的功能是在一个WDP承载服务上支持来自高层的多个同时发生的通信套用。 WDP提供的服务包括:连线埠号套用定址,可选的分段/合段以及可选的错误检测。连线埠号标识WDP上高层实体。通过复用低层的承载网路部件,WDP可以支持多种承载网路,并且可以通过最佳化实现对移动设备有限资源的有效操作。
WDP协定的结构模型
如图1所示,图中承载服务的不同高度表示不同载体提供的不同能力,导致必须引用相关的WDP协定以维持在TSAP上提供相同的服务。该功能由载体适配服务完成。可见,WDP协定的服务可以映射到具有不同特性的承载网路上,而WDP协定的服务和服务原语向上层提供一致的接口。可用的承载网路种类包括:GSM SMS/USSD, GPRS, IS-136 R-Data, CDMAPacket Data等。
WDP协定的结构模型WDP协定的结构模型
图2所示为。在移动端,WDP协定包括公共WDP元素(标记为WDP)以及适配层。适配层将WDP协定功能直接映射到特殊承载网路,由承载网路层提供承载服务。适配层结束于无线数据网关,无线数据网关将WDP分组通过特殊的协定(隧道协定)传至WAP Proxy/Server。子网是任何用于联接两个通信设备的公共网路技术,如基于TCP/IP,X.25的广域或基于CP/IP/Ethernet的区域网路;WAP Proxy/Server提供套用内容或作为无线WTP协定簇和有线Internet的网关。
WDP管理实体
WDP管理实体是WDP层与设备环境的接口。WDP管理实体向WDP层提供设备环境的变化,这些变化可能影响WDP的正确操作。WDP管理实体监控移动环境的服务/功能的状态,并在不能服务时通知WDP层,随之WDP网路管理实体将指示WDP层关闭所有活跃的联接。WDP管理实体除了监控移动环境的状态,它也可能向用户提供配置WDP参数的接口,如设备地址。 WDP管理实体同样用于实现由用户使用的功能,如“结束所有数据连线”。通常,WDP管理实体将处理所有与启动、配置、动态重新配置以及与资源有关的问题。
WDP通用的体系结构WDP通用的体系结构
WDP over GSM SMS/CSD
在GSM中的WDP承载网路包括GSM SMS和GSM USSD。GSM SMS Phase 1支持基于文本的头;GSM SMS Phase2支持基于二进制和文本的头。在WDP协定中使用的每一个分组均用户数据头(UDH)、信息元素(IE)、标识符进行标识。用户数据头信息元素标识符定义了一个位于分组头的连线埠号结构。这种信息元素标识符具有与基于IP的网路中的协定标识符相似的功能,并使得WDP协定与继承承载网路的其它特性共存。

模组

子模组以及子模组间接口功能如下:
上层协定接口模组
为了保证不同承载网路模组与上层协定的独立性以及提高系统的可靠性,此处採用TCP-Socket作为这两个模组的接口。在系统初始化期间,在接口与上层协定栈之间建立一条TCP连线,作为这两个模组信息互动的通道。这样,既保证了不同模组可以在不同的机器上运行以增加系统配置的灵活性,也增加了系统的可靠性。
管理模组
管理模组负责与WAP总体管理模组互动。在系统初始化期间根据初始化档案对承载网路模组的守护进程进行初始化(如传送缓冲区、接收缓冲区的大小,TCP-Socket侦听连线埠号,功能模组的定製等)。根据需要或者在承载网路部分出现异常情况时对系统日誌档案进行记录。与WAP系统管理模组通过socket互动管理报文。
数据传输管理模组
数据传输管理模组是核心。在初始化期间它根据来自管理模组的侦听连线埠号启动TCP的伺服器端,等待来自上层协定栈的连线建立请求并建立TCP连线。在运行时,它主要有以下几个任务: a.负责接收来自上层协定接口的数据并放入传送缓冲区待传送;b.根据承载网路不同,调用UDP/IP或WDP,将传送缓冲区内的数据通过底层无线承载服务进行传输;c.负责将接收缓冲区内的数据通过TCP连线发往上层协定栈模组;d.在传输出现异常时,传送相应的ICMP/WCMP报文; e.接收到ICMP/WCMP报文时,根据相应情况处理或者通知上层协定栈。
模组结构模组结构
缓冲区管理模组
缓冲区管理模组分为传送缓冲区管理和接收缓冲区管理两个部分。各部分通过信号量管理以保证传送接收报文间不发生冲突。在缓冲区上溢时进行相应错误处理。
WDP协定处理模组
实现连线埠号套用定址功能,分段/合段功能以及错误检测功能等。
WCMP协定处理模组
主要处理以下异常情况: a.终点不可达:如运输协定(如WDP)没有特殊连线埠的侦听者等;b.参数问题:即处理分组的WDP结点发现WDP头中的域有问题从而导致不能完成对分组的处理时;c.报文太大:用于当分段报文的第一个数据报被接受且没有足够的快取空间用于存储整个报文的情况;d.合段失败:即组合分段的数据报的结点不能完成组合,它包括合段时间逾时和快取溢出两种情况;e.WCMP回应请求/应答:提供套用层的接口用于传送回应请求和接收回应应答,以用于诊断目的。

技术和方法

多类型报文的处理
上述各模组需要处理多种类型的报文,有UDP报文、WDP报文、管理报文等。对于从底层接收到的UDP报文和WDP报文,将其放在接收缓冲区中;对于从上层协定模组接收到的回应服文则放入传送缓冲区中。针对UDP报文和WDP报文的传送方的不同地址传送回应报文。
对于与管理模组的互动,是通过与系统管理模组建立socket连线定时传送管理轮询报文来实现。从系统管理模组接收到的轮询报文放入接收缓冲区中,然后通过与上层协定的接口传送给上层协定栈。上层协定栈传回的回应轮询报文也通过与上层协定的接口传送给承载网路模组。再由承载网路模组通过与系统管理模组的接口回送给系统管理模组。
多执行绪技术
为了充分发挥多执行绪任务调度的优势,在承载网路模组的实现中,报文的传送、接收等处理都是用单一进程、多个执行绪实现的。除了对报文的接收传送,模组对缓冲区的管理也通过执行绪进行:定时检测缓冲区内的报文,将出错或过期的报文删除。由于採用多执行绪技术,传送和接收缓冲区就成了两个最主要的共享资源。对于这两个资源的访问需要考虑到临界资源访问冲突问题。为此,我们使用互斥锁机制保证对资源的正确访问。

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