无线通讯网路概论

1、无线通讯网路概论-GSM,GPRS,3G,WAP,ApplicationWAP通讯协议的起源由来第二代行动通讯的用户在全球各地急速的成长，全世界任何一个角落几乎都已经架设无线通讯网路，而自1996年起,因特网(Internet) 有如烽火燎原般在全世界广泛普及起来，使用因特网的企业与个人用户以等比级数的速率快速增加，网络 对商业与经济带来深远的影响，入口搜寻网站Yahoo在美国公开上市后，造就创办人杨致远成为另一个亿万富翁，路由器(Router)大厂思科(Cisco)的股票市值还曾一度超越微软，各行各业无不在讨论网络，此股热潮至今仍是方兴未艾。尽管这两种网络皆蓬勃发展，但是在过去并不互相连结，

2、发展GPRS与3G等新一代行动通讯网路的目标，就是要将电信网络与因特网互相结合。但是由于无线网络与有线网络的传输环境彼此间存在相当大的差异，基本上，有线因特网上的通 讯协议并不适用于无线网络，由于此种因素，业界发展出专为无线通讯传输的通讯协议，称为无线通讯协议WAP(WirelessApplication Protocol) 。环顾目前市面上有关 WAP协议的书籍与杂志，都只有介绍编写WML网页的WML语法，但是对无线网络为什么要使用WAP协议往往付之阙如，因此本章的重点将着重于WAP协议的发展背景，一开始先介绍无线网络的传输环境，指出有线网络的应用程序不适合应用于无线网络，然后从通讯协议的角

3、度，分析TCP/IP通讯协议在无线信道内的传输现象，最后介绍最新制定的WAP 2.0版本。无线通讯的传输环境行动通讯的无线传输环境与因特网的有线传输环境存在相当大的差异，主要是无线电波容易因为周遭地形与环境的影响，而受到许多的多重路径(Multipath)、路径衰减(Path Loss)、屏蔽效应(Shadowing)等干扰，造成无线电波的讯号质量降低,这些干扰的意义在前面章节已经有详细的介绍，除了这些因素外，某个微细胞(Cell)对附近另一个微细胞使用相同载波频率的手机所造成的同频干扰(Co-channel Interference)，以及周遭微细胞的载波频率对该细胞内手机所造成的邻频干扰(

4、Adjant Channel Interference)，都会影响该细胞内无线电波的讯号质量。不仅无线电波容易因周遭环境而受到干扰的影响，由于微细胞内的所有手机用户共同分享有限的无线频谱资源，当手机用户 的人数越多时，每位手机用户分配到的频宽(Bandwidth)就会越低，在微细胞内的手机用户总人数随时都在发生变化，也使每个手机分配到的频宽随时改变，例如当某个时刻一辆公交车进入某个微细胞区域范围，微细胞内的手机用户总人数将急速 的增加，每位手机分配的频宽也将立刻的降低，这使手机的传输频宽具有相当大的变异性(Varying)，结果是手机的每笔传输数据到达目的地的延迟(Delay)时间存在相当的差

5、异性。当手机用户进入隧道、捷运、或是某些通讯区域的死角，手机都 暂时无法收到讯号，手机接收到的无线讯号强度较不可预测(Less Predictable)，也较不稳定，总结而言，无线通讯的传输环境具有下列的特色：«长时间与变异性的延迟效应 (High and Varying Delay)« 低速的与变异性的频宽 (Low and Varying Bandwidth)« 较差的联机稳定性(Less Connection Stability) 较不可预测的连结性 (Less Predictable Availability)因此无线通讯网路上的传输频宽与数据延迟时间的数

6、值，都不同于有线网络，图1是有线网络与无线网络的频宽与延迟时间比较表(参考自Ericsson)，由此可以了解在无线网络内，手机与基地台间的传输信道所具有的特性。即使未来电信网络进步 到3G的时代，虽然传输的速率与质量都大幅提高，但是无线网络仍然具有这些容易受到外界干扰的传输特性。Best PerformanceGPRSModemLANBa ndwidth115 Kbps50 Kbns10 MbpsDelay60 ms100 ms1 msTypical PerformanceGPRSModemLAN&and width40 Kbps30 Kbpsa MbpsDelay2OQ ms1505

7、 ms图1:有线网络与无线网络的频宽与延迟时间比较表有线网络的应用程序不适合应用于无线网络有线的因特网与无线的行动通讯网路有截然不同的传输环境，目前因特网上普遍流行的各种应用程序，例如WWW浏览器、FTP档案传输等，都是发展在有线的传输环境，这些有线网络的应用程序并不适合应用于无线网络，原因可由终端装置、通讯协议两方面加以比较。终端设备有线网络上的终端设备绝大部分为个人计算机，个人计算机都配备大屏幕、键盘、鼠标等外围设备，以及充足的电力来源，但是无线网络终端设备必定适合随身携带，具备高度的可携带性(Portability)与高度的移动性(Mobility)，预估未来数年内，各种无线终端装置仍然

8、不脱离下列许多的特点：« CPU 运算能力不强(Less Powerful CPU)« 电力有限(Restricted Power Consumption)« 显示屏小(Smaller Display)«内存容量较少(Less ROM and RAM)不同于键盘的输入方式 (Different Input Device)从这些特点分析可以看出，无线终端设备的体积较小，设备的使用者接口(User Interface)一定与桌上型个人计算机有相当大的不同，个人计算机上应用程序的接口设计与输入方式不能适用于无线终端设备。通讯协议因特网传输数据所用的 TCP/I

9、P通讯协议，最初是发展在高频宽与低延迟的有线网络，TCP/IP协议的许多运作方式都是针对有线网络所设计，若是在无线网络低频宽与高延迟的传输通道使用TCP/IP协议，则传输效能将遭遇严重的影响。对一般运用TCP协议的设备而言，设备内部接收 (Receiver)与发射仃ransceiver)装置的缓存器约只有 8KB的容量，若是将这些设备作为 GPRS网络的终端设备，每笔封包从终端设备送出至目的地后再回到终端设备的时间(Round-Trip Time)典型的数值约为500ms ，GPRS网络的频宽若是估计为 20Kbit/s ，这两个数值相乘为10000bits ，基本上可视为无线终端 设备在空间

10、中的传输数据量，若是这个数值大于无线终端设备接收与装置的缓存器容量，如此将降低设备处理数据的效率， 由此可看出以TCP作为GPRS网络的传输层协议并不是非常有效率。这种将发射端的频宽乘以封包在传输路径来回时间的评估方法，称为Bandwidth Delay Product(BDP)。其中之一的解决是将TCP协议内的 Window Size 随着不同网络的BDP数值而作适当的调整，Window Size 在本章的最后将有详细的介绍。网络通讯协议的阶层架构为了介绍TCP/IP协议运用在无线网络的特性，本段落将先介绍网络通讯协议的阶层架构，作为后续学习TCP/IP协议的基础。将网络通讯协议视为阶层式的

11、架构主要有两个原因，一是将复杂的网络分割成许多简单易于管理的组件，二是可以在网 络通讯协议上进行模块化的设计，厂商若是要发展新的通讯协议只需要针对某个阶层设计，其它阶层仍然维持相同的功能， 例如撰写网络卡驱动程序的程序设计工程师，并不必担心网络卡必须执行什么应用程序，同样的，负责开发应用程序的工程 师也不必担心网络卡是由哪个厂商制造。国际标准组织ISO(lnternational Standards Organization)将所有网络的通讯协议划分为7层的架构，这种架构称为OSI(Open System Interconnection)模型，每一层各有其负责的功能。因特网 (Internet

12、) 的通讯协议架构则分为 4层,如图2，Internet的每个阶层对应到 0SI模性内的一个阶层或是多个阶层，以下是 0SI模型与网络网络各个阶层的介绍。ApplicationPresentation1Session1Transport1Network1Data Link1PhysicalINetworkOSI ArchitectureInternet Architecture图2:网络通讯协议的阶层架构实体层(Physical Layer)实体层定义了网络传输设备实体接口的规格与电器特性，比如数据线的接脚、电压、波长、相位等，指定如何将硬件所携载 的电位转换成计算机可以理解的位信号。数据连接

13、层 (Data Link Layer) 由于数据在实体层的传输为位串行 (Bit Stream) 的型态，数据连接层则是将许多位组织成数据框包 (Frame) ， Frame 为数 据连接层的传输单位。资料连接层负责判定 Frame 的边界、控制框包的传送和错误检测、处理实体层的转换和管理、建立 虚拟电路 (Virtual Circuit) 等功能，例如数据连接层必须能够分辨 Frame 是来自 Ethernet 或是 Token Ring 网络。在 IEEE802 标准里面，还将数据连接层再划分为Media Access Control 和Logical Link Control 两层。因特

14、网通讯协议的 Network 阶层对应到 OSI 内的实体层与数据连接层， Network 阶层负责辨识网络目前的连接方式，例 如 Ethernet 或是 Token Ring 等。网络层 (Network Layer)网络层的主要功能是将封包 (Packet) 在 Ethernet 和 Token Ring 等不同的网络间传递，与封包的寻址 (Addressing) 与路 径(Routing)有很大的关系，传送封包时的目的地网络与来源网络不是属于同一个网段的时候，路由器(Router)即负责将这些封包路由 (Route) 到另一个网络，路由器连接两个不同的网络，负责的的工作就是网络层数据的交

15、换与传输、控制封包流 量等，当路由器的缓冲区饱和的时候，将通知其它的传输设备改用其它路径或暂停发送封包。整体而言， OSI 的最底三层偏重于网络功能，而上面四层则比较倾向于使用者功能，也就是说从传输层以上的协议只有负责 单纯的数据处理的功能。因特网通讯协议的 Internet 阶层对应到 OSI 内的网络层，主要工作是将每个封包送到目的地 IP 地址所指定的网络， Internet 阶层内的 IP 通讯协议负责寻址 (Address) 与路由 (Route) 封包、分割与重组封包、提供安全性的信息等功能，但是因为 IP 协议是非连结导向 (Connectionless) 的协议，因此 IP 协

16、议并不负责封包在传输过程中是否发生遗失 (Loss) 、损坏 (Damaged)、重复(Deplicated)、或是排列顺序错误(Out of Order)，这些错误控制的工作是交由上层的协议所负责。Internet阶层内的通讯协议还包括ICMP、IGMP、ARP等。传输层 (Transport Layer)传输层的主要功能是提供两个应用层单点对单点 (End-to-End) 间的数据传输功能，对于 Ethernet 和 Token Ring 等大多 数网络，由于网络层的限制，每次所传输的封包长度都有最大的限制，但是许多应用程序所产生出的数据长度都会超过网络 层的限制长度，因此传输层是的主要工

17、作是将数据切割成封包的形态，传输过程中加上特殊的保护封包方法，将数据正确的 传到接收端，接收端将封包再重组回原有的数据。在传输的过程中，传输层将在两台计算机间建立一个虚拟通道，更底层的 通讯协议会在传输路径的路由器间内保留许多缓存器，确保传输频宽及延迟，在一段时间内若是对方没有响应，协议会认定 数据已经遗失，将命令对方重传。传输层将随着应用程序的种类而有不同的运作方式，当应用程序对数据的完整性要求非常严格时，传输层将提供可靠性(Reliable) 的传输服务，若是应用程序较能忍受数据的遗失，则传输层将提供非可靠性(Unreliable) 的传输服务，这两种服务都各有优缺点，一般而言，传输层协议

18、越简单，传输层所提供的服务就越少。若是应用程序的特性并不需要可靠性的传输 层服务，使用可靠性传输层协议无疑的是对网络资源的一种浪费。因特网通讯协议的Transport 阶层对应到OSI内的传输层，主要工作是负责两个应用程序之间的通讯，包括TCP与UDP通讯协议， TCP 属于连接导向 (Connection oriented) 的通讯协议，提供可靠性 (Reliable) 的传输服务， UDP 属于非连接导 向(Connectionless) 的通讯协议，提供非可靠性 (Unreliable) 的传输服务。会谈层 (Session Layer) 会谈层是建立和管理接收端与发送端之间的沟通模式，

19、为接收端与发射端之间了一个可靠的传输通道，例如某些传输信道用 到的模式为半双工 (Half-Duplex) ，某些传输信道用到的模式为全双工 (Full-Duplex) ，会谈层为应用程序之间建立起共同认 可的模式，并进行同步和管理等工作。表现层 (Presentation Layer) 表现层的主要工作是负责将应用程序的数据编码转换成另一种格式，再交由下层协议处理，当数据抵达目的地接收端后，接 收端的表现层也会将网络的编码换成应用程序所需的格式。例如若是个人计算机要连接上Mainframe 计算机，个人计算机必须传送合适的 Mainframe 文字符串，这种文字符串通常会是 EBCDIS(E

20、xternal Binary Coded Decimal forInterchange Code) ，但是个人计算机内部使用的却是 ASCII 码，这就有赖于表现层将 ASCII 码转换成适当的编码格式。 简单的说，表现层是负责将信息以有意义的形式传输到网络上，其中包含了字码的转换、字码的编码与译码、数据格式的转 换、数据压缩与解压缩等功能。应用层 (Application Layer) 应用层负责解释与执行应用程序下达的命令，当一个命令进来后，应用层就将指令传送到设备内部相关的API 接口，接着就由表现层与会谈层等进行后续的传输工作。因特网常见的许多应用程序，例如经常利用到Ftp、 Http

21、 、 Telnet 等应用层的通讯协议，每当使用者启动不同的应用程序时，程序就将应用层通讯协议的封包送到传输层的Port 或是 Socket ，在因特网的环境里面通常都是设定不同的 Port 的号码与不同的通讯协议进行沟通。 Port 号码可以随意为任何一个数字，但是为了统一 起见，定义一些常用的应用层协议对应到特定的 Port 号码，例如 Http 对应到 80、 Ftp 对应到 21 、 Telnet 对应到 23 等， 接收端的传送层与发射端的传送层负责将两者应用层的 Port 互相连接起来。因特网通讯协议的 Application 阶层对应到 OSI 内的应用层、表现层、与会谈层等三个

22、阶层，在 Applcation 阶层已经发展通讯协议的运作方式了解网络通讯协议的阶层架构后，本段落将各个阶层彼此间的运作关系，以及通讯协议的许多特性。因特网经过这数年内的 发展，各种技术信息的报导与书籍都已经非常普及，通讯协议书籍的内容也可说是非常详尽，因此本段落介绍的通讯原理只 有着重在通讯协议与无线传输有关的一些特性，不管你是刚接触通讯定的初学者，或是已经相当了解通讯协议的工程师，都 能藉此机会学习与复习通讯协议的基本观念。各阶层彼此间的运作关系发送端传输数据时，传输的数据都必须经过每一层的运算处理，当数据被切割成部分的区段后，区段经过一个阶层的处理后，加上适当的标头(Header)，每个

23、标头包含了该阶层处理封包的一些参数，接着送到下一个阶层，这种过程称为数据封装(DataEncapsulation)，如图3，在某些阶层，特别是数据连接层，还在每个数据区段上加上Trailer，经过最后一个阶层处理后的数据区段传输到网络上，就是一般所称的封包(Packet)，接收端收到封包后再依反方向的程序将封包一层层的解开。Outgoing constructionTHDATA UNITIPHDATA UNITNHDATA UNITNTDATAAHDATA图3:通讯协议阶层间的数据封装 连接导向与非连接导向连接导向(Connection oriented)的封包传递方法是在数据传送前，在接收端

24、与发送端间建立一条虚拟(Virtual)的连接通道，这些连接的信道可由网络的不同阶层加以建立，但是通常是由传输层建立一条虚拟通道，在建立联机过程中，底层的通 讯协议在路径上的各个路由器保留一些缓存器空间，以确保适当的频宽与延迟时间。TCP就是属于连接导向的通讯协议。非连接导向(Connectionless)的协议运用简单的Send-and-Forget的传输方式，在传输数据前并不需要建立联机，完全依赖下层的协议传输数据，IP与UDP就是非连接导向的通讯协议。拥塞控制与流量控制拥塞控制(Congestion Control)是当发送端发现网络拥塞(Overload)而降低封包发送速率的一种控制机

25、制，例如若是路由器内缓存器已经没有任何空间储存数据，则发送端将停止传送封包，以避免后续传送岀去的封包都会遭丢弃。流量控制(Flow Control)是接收端与发送端一种有顺序传送封包的方法，避免发送端一次传送太多的封包数据而溢岀(Overflow)接收端的缓存器容量。最常用的流量控制是采用 Sliding Windows 的方法，是一种接收端发出回馈(Feedback) 的控制方法，当接收端收到封包后， 将发出响应(Acknowledge) 讯号告知发送端目前接收端收到的封包数量、缓存器还剩下多少空间，经由此种方法发送端就能适当的调整封包的传输速率。可靠性与非可靠性的传输层协议各个封包从发送端

26、发岀后经过多个路由器到达最后的接收端，在传输过程中可能发生遗失(Lost)、封包内的内容遭受破坏(Corrupted)、重新排列顺序(Reordered)、发生封包重复(Deplicated) 等状况，可靠性(Reliable)的传输层协议是以各种 可能的方式维持封包的正确性，非可靠性 (Unreliable)的传输层协议是没有加入任何的更正错误。可靠性协议保护封包有许多的方法，其中一种是在封包内加入CRC错误更正码，接收端收到封包后能以此CRC码检验封包的内容是否正确，当封包内容不正确时，若是无法将封包加以更正，就会将此封包丢弃。克服封包遗失的方法是采用遗失恢 复(Loss Recovery

27、 Mechanism)的控制机制，方法是当发送端送出封包后，接收端收到封包后必须传回响应封包(Acknowledgement)，告知发送端已经收到此封包，若是发送端在 Timeout的时间内都没有收到响应封包(Acknowledgement)，将认为资料遗失而重新送出封包。传输层内的TCP协议属于可靠性的协定，UDP属于不可靠性的协定。通讯协议在无线信道内的传输现象因特网内应用层协议最普遍的通讯协议为HTTP，传输层协议最普遍的通讯协议为TCP与UDP，当这些协议直接应用在无线网络的传输环境时，传输效能将会大幅降低，本段落主要是探讨TCP与HTTP这些协议应用在无线通道内时，传输效能受到的影响

28、，并不详细介绍这些协议在通讯标准内的定义，若是读者希望了解这些协议，可参考与通讯协议相关书籍。TCP协议运作在无线网络TCP协议的运作方式TCP属于连接导向(Connection-Oriented)的传输层协议，意义是当两台计算机之间进行数据传输前，TCP必须先建立一个联机，这种联机在传输层协议内称为Session。建立Session的方法是Client与Server先进行交谈(Handshake)，协议出彼此TCP封包所应该采用的ISN(lnitial Sequence Number)号码，ISN号码关系到Client与Server如何控制与利用内部的内存，属于一种拥塞与流量的控制方法。进行

29、Handshake 时，最初步骤是 Client先送出SYN封包告知Server ， SYN封包内的ISN号码为X，如图4， Server 收到后发出ACK封包承认Client的ISN号码X，并且也同时告知 Client有关Server的ISN号码Y，最后Client也送出 ACK封包承认Server的ISN号码Y，经过3个TCP封包来回的传送后，Client与Server双方协议出Cient能够传送到Server的数据量，Client与Server分配出适当的内存与缓存器等设备资源，此时Session就算建立起来，这种过程也称为三方交谈(Three-Way Handshake)。Sessio

30、n 建立完成后，Client与Server就可继续进行更高层 HTTP通讯协议的封包传输。Open Connection图 4: Three-Way Handshake后建立一个 Session当HTTP协议传送的封包结束后，必须将 Session中断，中断Session的方法需要用到FIN控制封包，如图5，当Client 的应用层发出CLOSE的指令到TCP协议时，TCP协定送出FIN封包到Server，FIN封包内的ISN号码为X，Server收 到后将立刻响应 ACK的封包。Server上的TCP协议也会将收到的 CLOSE指令传送到Server的应用层，应用层将触发TCP协议发出FIN

31、封包给Client，FIN封包内的ISN号码为Y，Client收到来自Server的FIN后同样响应ACK封包， 到这个阶段结束后就完成 Session的中断。Session结束后Client与Server内可以将内存或是缓存器等资源释放出来， 供其它的应用程序继续使用。ClientServerACK XFIN YClosing Connection图5:许多Handshake 后关闭一个SessionTCP这种Handshake 的通讯方式，提供了可靠性的端点对端点(End-to-End)传送，属于可靠的传输层协议，很明显的，不管是Session的建立或是中断，都会在网络上增加很多的交通流量

32、，提高网络的负载(Load)。尽管可靠性的传输层协议需要一些额外的控制封包作为Handshake 的用途，然而现在因特网大部分的应用程序都需要可靠性的传输层协议，例如浏览WWW网页的应用程序在因特网占了相当大交通流量，这种应用程序在应用层的HTTP协议就是以TCP作为传输层协议,因特网上传输层协议最常使用到就属于TCP协议。TCP协议应用于无线网络的现象TCP协议这种Handshake 的运作方式造成TCP协议具有Chatty的特性，Chatty特性应用在高频宽、低延迟、与低的错 误率(Bit Error Rate)的有线传输环境，传输效能并不受到太大的影响。但是无线网络由于低频宽与高延迟的传

33、输环境，封包的来回传输时间(Round-Trip Time)将大幅增加，若是同样采用类似TCP这种Handshake 的通讯协议，则封包在某个时刻受到延迟的机会将增加，因而将阻碍后续封包的传输，而且若是某个封包的延迟时间超过Timeout的时间致使发射端没有收到的回应(Acknowledgement)封包时，发射端的TCP协议机制将认定封包已经遗失而重新传送封包，但实际上只是封包在无线网络频道内受到延迟，这种种现象都会降低整体的传输效能。另外一点就是TCP协议为了提供了可靠性传输方式，在每个 TCP封包内加入若干错误控制的位，这将使每个TCP封包的数据长度增加，不利传送于以数据量计费的无线网络

34、，从图6中可以看出TCP封包的表头(Header)内容，表头内包含发射端传输埠(Source Port)、接收端传输埠(Destination Port)、错误控制位等，这也是 TCP协议应用在无线网络上较不利的因素。Source Porteftinatian PortSequeiKQ NumberAeknowladgement Numt>e rwindowChecksumU rgentOptionsPaddingDataTCP Datagram Format图6: TCP协议的封包格式另一个更严重的因素是当 TCP协议侦测到网络发生封包遗失(Packet Loss)，将认为网络发生拥塞

35、(Congestion) 而启动TCP协议内控制拥塞的减缓机制(Slow Start Algorithm)，减缓封包送出的传输速率。当TCP应用于有线网络时，封包遗失确实来自网络拥塞，TCP协议的Slow Start Algorithm机制使所有计算机都稍微降低速率，网络的负载也会获得改善。但在无线的传输环境下，封包遗失主要原因是由于无线传输环境内封包发生位错误(Bit Error)、以及无线网络进行短暂的通话交递(Handover)，无线网络内的传输层协议应该仍然维持相同的传输速率，重新传输遗失的数据，如此传输效能才不至于降 低。UDP协议运作在无线网络UDP协议的运作方式UDP与TCP相比

36、较是全然不同的传输方式，UDP协议属于非连接与非可靠的协议，传输数据前并不必须先建立Session ，而且不会验证封包的传输排列顺序，也不会在传输过程中检验封包是否遗失。UDP协议的特性是封包长度非常短，运作速度较快，在运作上像是流线式(Streamline) 的不断发出UDP封包。读者或许会怀疑UDP协议这种非可靠的协议有任何用途吗 ？事实上仍有许多应用程序较适合以UDP作为传输层协议，从UDP协议的特性分析，适合UDP协议的应用程序为广播封包、一般性对网络发布的讯息、以及实时性(Real-time) 的视讯影像等。许多广播封包非常简短，只有占用一个封包，回复广播封包的讯号也很简短，所以似乎

37、没有必要以复杂的TCP协议传递这样短的广播封包。许多实时性(Real-Time)的应用程序，例如视讯会议等影像的传送，对封包实时性的要求非常高，若是因为 封包遗失或是损坏而重新传送时，传回的封包都已经过时，所以当然UDP协议是比较好的选择。UDP应用于无线网络的现象UDP协议与TCP协议相比较是全然不同的运作方式，由于UDP协议简单的特性，较 TCP协议更适合传输在低频宽与高延迟的无线通道，另外一点就是UDP协议属于非可靠性传输方式，不需要在每个UDP封包内加入错误控制的位，从图7可以看出UDP封包的表头(Header)内容，表头内只有包含发射端传输埠(Source Port)、接收端传输埠(

38、Destination Port) ，这使UDP封包的数据长度短于 TCP封包的数据长度，对于以数据量计费的无线网络又是一项优点，这也就是为什么WAP协议架构比较偏向UDP协议的设计，例如WAP通讯协议架构内的 WDP协议若是下层支持IP协议，此时的WDP就是UDP， 若是WTP协议支持可靠性的传输层服务时，也必须将WTP协议加以适当的修正，与传统的TCP有相当的差异。但是无线网络通讯协议的传输层也并非一定为UDP协议不可，由于TCP与UDP协议在无线通道上提供的服务并不相同，不能直接论断哪一个协议是比较好的传输层协议。Source PortDestination PortLengthChec

39、ksumDataUDP Datagram Form at图7: UDP协议的封包格式TCP 或是 UDP?至于设计网络应用程序的研发人员，应该选择TCP或是UDP协议呢？实际上必须依据应用程序的使用时机而决定，UDP较简单的控制机制不一定降低传输的质量，UDP省去很多繁杂的手续，因此减轻网络上的负担，TCP提供的额外检查及控制对很多应用程序而言都不是必要的。若是有必要进行错误检查及流程控制的情况下，有些研发人员则偏好在应用程序的应用 层加入这些控制功能。一般而言，对速率要求不太高而需要可靠性的传输、或是接收端与发射端的封包经过多个网络，则选择使用TCP较佳。对传输速率的要求比对可靠性的要求还高

40、、应用程序已经具有可靠性的控制机制、或是希望缩小应用程序的规模，则选择使用UDP 较佳。HTTP的特性与发生问题浏览因特网各个 WWW 网页的Web浏览器，在应用层所采用的通讯协议为HTTP，在传输层所采用的通讯协议为TCP，Web浏览器是一种非常广泛的应用程序，根据统计，因特网上有百分之85以上的信息流量是属于 HTTP与TCP通讯协议，但若是将HTTP协议应用直接在无线传输时，将发现许多缺点的存在，尤其是当无线通道的频宽越低与延迟越高时，这些缺 点的效应将更加明显。WWW网页以HTML语言编译网页内的文字、图形、接口的格式等，HTML的功能非常强大，具备多种 Script语言，但是HTML

41、语言并不适合应用在小屏幕、低运算能力、与内存有限的无线终端设备。HTTP协议的运作方式有如Request/Response的沟通模式，Client发出的Request 讯号包括 Modifier、Clientinformation 、以及Body Content，传回的响应讯号包括 Status 与HTTP的版本，目前使用中的 HTTP版本为HTTP/1.0与HTTP/1.1 ，个 WWW 网页包含许多小型的对象(Object)，这些对象可能为网页最上方的一个标题、或是网页旁边的 文字或是图形，以 HTTP协议传送这些对象时，通常是由TCP协议先建立起Session后，再传送HTTP协议的封包

42、，并在传送HTTP协议的封包结束后，将 Session关闭。HTTP/1.0 与HTTP/1.1 版本的区别，在于建立Session的时机，旧版的 HTTP/1.0传送每一个对象(Object)时，都必须建立一个Session，所以HTTP/1.0 传送一个 WWW 网页内的多个对象时，在网络上将发出多个 TCP控制讯号不断的建立与关闭多个Session，在无线网络上建立Session容易受到无线通道低频宽与高延迟的阻碍，因而影响整体效能。但是传送每个对象都建立Session也不是全然没有优点，这种方式的好处是几乎所有的对象几乎都同时到达应用程序，应用程序下载WWW 网页的效能因此而增加。新的

43、版本HTTP/1.1 是为了改善HTTP/1.0 旧版本的缺点，改善方法是在 Client与Server间的传送加入 Persistent Connenction 与Pipelining 。Persistent Connection是建立一个永久的联机，所有的讯号都在一个Session内传送，避免不断的一直中断与建立Session而受到无线通道的阻碍。Pipelining 是将许多的Request或是Response都能在集中在一个TCP封包传送，这样能节省封包许多的往返来回时间(Round Trip Time)，以及节省在网络上的交通流量。但是 Pipelining 有一个缺点，是将封包传输

44、以串行 (Serial)的方式排列，并非是同时平行(Parallel)的处理，因此前面一小部份的封包发生阻碍将导致后面的大部分资料发生阻塞。HTTP协议将HTML语言内的卷标仃ag)以纯文字的方式传输，没有将文字编码成位(Binary)传输，这种效应在有线传输的较高频宽并不明显，但是无线传输内任何的频宽使用可就是要锱铢必较，架设WAP网络必须在电信网络内安装一部WAPGateway ，WAP Gateway其中的一个功能就是将 WML语言编码成位(Binary)后，再由基地台传输到手机上，如此将稍微减低频宽的占用量。WAP因应而生由前面的讨论可以了解，HTTP、TCP等通讯协议的特性并不适合运

45、作于无线信道内，HTML语言的设计方式，也不适合无线终端设备的小屏幕，因此若是要普及数据传输的各种应用，有必要针对无线传输的特殊环境发展岀一套特殊的传输协议， 这种无线通讯协议就是后来发展出来的WAP(Wireless Applition Protocol)协议，发展 WAP协议的最初目的就是为了改善HTTP/TCP通讯协议不适合传输于无线通道的缺点。WAP Forum 自从于1999年9月推出 WAP 1.1版后，即不断的将 WAP协议加以改良，新的版本都一直不断的更新制定 中。在2001年8月WAP Forum 公布WAP 2.0版本的规格，WAP 2.0版本仍然是结合了当时最新的无线网络

46、的标准， 与越来越进步的无线终端设备，例如考虑到无线网络内更高的频宽、更快的数据传输速率、无线终端设备内更强的运算能力 与更大的屏幕，更重要的是，在WAP 2.0版本内将 WAP协议与因特网的通讯协议作了整合，将因特网内的的TCP与HTTP协议作了适当的改良，使 TCP与HTTP协议更适合传输于无线网络，在WAP 2.0协议网络架构内经过改良后的TCP协议，称呼为 Wireless Profiled TCP(WP-TCP) ，WAP 2.0 协议内经过改良后的 HTTP 协议，称为 Wireless ProifledHTTP(WP-HTTP)。Wireless Profiled TCP (WP

47、-TCP) 当无线网络与因特网之间透过WAP Gateway 相连接时，无线网络内的Wireless Profile TCP 经由WAP Gateway 转换成因特网内的TCP协议，如图8，若是无线网络与因特网间没有WAP Gateway ，则由IP路由器连接两个网络，Wireless ProfileTCP协议在IP路由器内能够直接与 TCP协议互相沟通，如图 9。WAP DevicefUpper LayerOrigin ServerIPUpper LayerWireless Profile TCPrWirelessL图8: WAP Gateway 转换 WP-TCP 协议与 TCP协议Wireless Profile TCP