COMP5416 Week 12 5G、移动网络与 QUIC 讲课总结
COMP5416 Week 12 讲课总结:5G 移动网络 + QUIC
课程:COMP5416/COMP4416 — Advanced Network Technologies,Semester 2 2026 讲师:Professor Vincent Gramoli 来源:讲义
W12-Mobile+QUIC-final.pdf(54 页)+ tutorialW12-Mobility.pdf/W12-Mobility-solution.pdf(Lab 9: Mobile networks)。本周没有转录稿。 教材:Kurose & Ross 9th ed. —— 第 7 章(5G、移动性、蓝牙、卫星)、第 3.8 节(QUIC)本周覆盖:5G 架构 → 加入 5G 网络 → 移动性与切换 → 蓝牙、卫星、IoT → QUIC。 前置:Week 11 的蜂窝架构、移动性术语、Mobile IP;Week 06 的 TCP 可靠传输与拥塞控制(QUIC 部分)。
第一部分:5G 架构
一、5G 的两大部分(讲义 p2)
用户设备 (UE) ──无线── gNodeB ──── 5G 核心网(Core Network Functions)──── Internet |
二、5G RAN(讲义 p3)
RAN:把设备连到基站的边缘网络。
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 作用 | 提供链路层服务,作为设备与更大网络之间的第一跳 |
| 范围 | 地理范围有限;由单个服务提供商控制 |
| 类比 | 有点像 WiFi LAN |
| 组成 | 许多设备(UE:User Equipment) + 无线信道(NR:New Radio) + 一个基站(gNodeB / gNB:Next Generation Node B) |
三、5G 核心网(讲义 p4)
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 位置 | 位于 RAN 与其他端点(其他核心网、更大的 Internet)之间 |
| 结构 | 一个核心,多个 RAN |
| 组成 | 链路、路由器、服务器,为设备和基站提供服务 |
| 性质 | 「全 IP」核心,但提供的服务和传统 Internet 应用很不一样 |
| 关键设计 | 控制面与用户面清晰的逻辑分离:CUPS(Control-Plane and User-Plane Separation) |
四、5G 核心功能组件(讲义 p5–8)
5G 核心(主要)是关于控制面服务的。
用户面
| 功能 | 职责 |
|---|---|
| UPF(User Plane Function) | 每个设备被分配到一个 UPF,作为中继在 UE 与 Internet 之间转发流量;负责策略执行、合法监听、流量用量计量、QoS 监管;负责在 N3 接口上对到/来自基站的流量做隧道(封装/解封装) |
控制面
| 功能 | 全称 | 职责 |
|---|---|---|
| AMF | Access and Mobility Management Function | 连接与可达性管理、移动性管理、接入授权、位置服务 |
| SMF | Session Management Function | 管理每个 UE 的会话:IP 地址分配、选择关联的 UPF、QoS 控制、用户面路由的控制 |
| AUSF | Authentication Server Function | 认证设备 |
| UDM | Unified Data Management | 管理用户身份,包括生成认证凭据 |
| UDR | Unified Data Repository | 管理用户静态签约信息 |
| UDSF | Unstructured Data Storage Function | 存非结构化数据,类似键值存储 |
| PCF | Policy Control Function | 策略控制 |
| NEF | Network Exposure Function | 对第三方应用暴露网络能力 |
| NRF | Network Repository Function | 网络功能注册/发现 |
| AF | Application Function | 应用功能 |
| SEPP | Security Edge Proxy | 与其他运营商控制面之间的安全边界 |
记忆分组: - 存数据的:UDR、UDSF(「data storage」) - 认证/身份:AUSF(认证)、UDM(身份与凭据) - 管连接的:AMF 管「接入和移动」,SMF 管「会话」 - 唯一的用户面:UPF
五、接口与 CUPS(讲义 p9)
| 平面 | 特点 |
|---|---|
| 控制面 | 强调功能与服务;服务之间有明确定义的接口(N1、N2、N4、N7、N8、N10、N11、N12、N13 …) |
| 数据面 | 5 层 Internet 数据面;大量使用隧道 |
几个关键接口:
| 接口 | 两端 |
|---|---|
| N1 | UE ↔︎ AMF |
| N2 | 基站 ↔︎ AMF |
| N3 | 基站 ↔︎ UPF(用户面隧道) |
| N4 | SMF ↔︎ UPF(SMF 控制 UPF) |
| N6 | UPF ↔︎ Internet(数据网络) |
六、用户面隧道:GTP-U(讲义 p10)
协议栈(基站 ↔︎ UPF 之间):
用户 IP 数据报 |
例子:设备地址
| 段 | 外层源 → 目的 | 内层源 → 目的 |
|---|---|---|
| Internet → UPF | — | |
| UPF → 基站(回传网,隧道) | ||
| 基站 → 设备(无线) | — |
和 Week 11 Mobile IP 的「分组中的分组」完全同一思路:UPF 像归属代理,把发往
的数据报封装后送到当前基站 。 设备移动时只需要改隧道端点(见第十一节切换),设备的 IP 地址 不变。
第二部分:身份与入网
七、身份:你是谁?(讲义 p11)
| 4G/5G | Internet 方式 |
|---|---|
| 你是某个无线服务商(你付钱的那家,即归属蜂窝网络)的客户 | 你是一个名字 + 密码(不同应用、服务用不同的名字和密码) |
| 你有 SIM(Subscriber Identity Module)卡或 vSIM | 你是一个名字 + 公钥证书(服务器常有公钥,用户大多还没有) |
| SIM 向全球所有蜂窝网络标识你和你的归属网络 | |
| SIM 里有归属网络也知道的密钥信息 |
八、加入 5G 网络的两个阶段(讲义 p12)
| 阶段 | 内容 |
|---|---|
| 1. 注册(Registration) | 设备向网络认证自己,网络也向设备认证自己(双向) |
| 2. PDU 会话建立 | 核心网功能给设备分配 IP 地址,建立设备与其 UPF 之间的数据面路径;PDU = 协议数据单元,即「分组」 |
AMF 在把新设备接入网络中起关键作用。
九、入网详细步骤(讲义 p13)
| 阶段 | 步骤 | 涉及 |
|---|---|---|
| 注册 | RRC 连接建立(请求/响应) | 设备 ↔︎ 基站 |
| 注册请求 | 设备 → AMF | |
| 身份请求/响应 | AMF ↔︎ 设备 | |
| 认证与安全(可能需要远端/归属网络的 AUSF) | AMF ↔︎ AUSF | |
| 更新设备连接数据 | AMF ↔︎ UDM | |
| 注册接受 | AMF → 设备 | |
| PDU 会话建立 | PDU 会话建立请求 | 设备 → AMF |
| 会话创建请求/响应 | AMF ↔︎ SMF | |
| 获取/更新设备签约 | SMF ↔︎ UDM | |
| 会话建立请求/响应 | SMF ↔︎ UPF | |
| 会话信息(如设备 IPv4 地址、隧道) | → 设备、基站 | |
| RAN 会话请求/响应(数据面配置) | AMF ↔︎ 基站 | |
| 第一个上行数据报进入数据面 | 设备 → UPF |
第三部分:移动性
十、移动性的谱(讲义 p15)
| 无移动 | → | → | → | 高移动 |
|---|---|---|---|---|
| 设备在网络之间移动,但移动时关机 | 设备在同一 WLAN/RAN 内移动 | 设备在一个提供商网络内的多个 WLAN/RAN 之间移动 | 设备在多个提供商网络之间移动,同时保持正在进行的连接 |
讲义标注「我们关心这些」 —— 中间两档(同一提供商内的移动)。
WiFi 中的移动(讲义 p16)
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 802.11 是链路层标准,用链路层方法处理移动 | — |
| ESS(扩展服务集) | 多个 BSS,在同一个三层子网里,SSID 相同 |
| ESS 内 BSS 之间的移动 | 快速重新认证;AP 可以向设备推荐新的 AP |
| 增强移动性 | 厂商的专有方案 |
为什么同一子网内移动不需要 Mobile IP:IP 地址不变,只需交换机(自学习)更新「这个 MAC 现在在哪个端口」。
十一、5G 切换(讲义 p17–20)
切换(handover):移动设备改变其网络接入点;到设备的数据流从源基站改为目标基站。
为什么切换:目标基站信号更强;目标基站设备更少、流量更少(负载均衡)。
七个步骤
| 步 | 动作 |
|---|---|
| 1 | 当前(源)基站选择目标基站,向它发 Handover Request |
| 2 | 目标基站预分配无线时隙,回 HR ACK,附带给移动设备的信息 |
| 3 | 源基站通知移动设备新基站的信息 → 移动设备现在可以经新基站发送 —— 对移动设备来说切换看起来已完成 |
| 4 | 源基站停止向移动设备发数据报,改为转发给新基站(新基站再经无线信道转给移动设备) |
| 5 | 目标基站通知 AMF、SMF:它是该移动设备的新基站;SMF 指示 UPF 把隧道端点改为(新的)目标基站 |
| 6 | 目标基站向源基站 ACK:切换完成,源基站可释放资源 |
| 7 | 移动设备的数据报现在经新隧道从目标基站流向 UPF |
第 4 步的「转发」是为了不丢包:在 UPF 改隧道之前(第 5 步),下行数据还在发往源基站,源基站把它们转给目标基站,目标基站先缓存。 UPF 是固定锚点 —— 和 Week 11 的「锚点外地代理」、GSM 的锚点 MSC 一个思路。
时序要点(讲义 p20)
- RAN 内的切换:测量 → 切换决策 → 切换请求 → 接纳控制(accept?)→ 请求 ACK → RRC 重配置 → 状态转移 → 设备从源基站脱离、附着到目标基站 → 目标基站缓存来自源基站的设备数据 → RRC 重配置完成
- 核心网内的切换:路径切换请求 → PDU 会话更新 → 会话修改 → end marker(结束标记) → 路径切换请求 ACK → 设备上下文释放
end marker:UPF 在旧隧道上发出最后一个标记包,告诉源基站「后面不会再有了」,目标基站据此知道何时可以按序交付缓存数据。
第四部分:蓝牙、卫星、IoT
十二、蓝牙概述(讲义 p22–24)
无线 ad hoc 网络的例子:设备没有任何「基础设施」(AP、基站)可连。蓝牙设备必须从零开始互相发现、组织成网络:
- 链路层连接设备,提供信道分配
- 地址分配
- 服务发现
- 蓝牙网络上的应用到应用通信
- 安全
需要一套全新的架构和协议栈(不同于 Internet)!
Piconet
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 网络单位 | piconet |
| 覆盖 | 一般直径 < 10 m |
| 设备数 | 每个 piconet 不超过 8 个设备:首先组网的设备是 central 角色,最多再 7 个 peripheral |
| 通信 | 只在 central 与 peripheral 之间;peripheral 之间不能直接通信 |
| 地址 | 每个蓝牙设备有唯一 48 位地址 |
| 频段 | 免许可 ISM 频段 2.4 GHz |
无线信道
| 经典蓝牙(Classic) | BLE | |
|---|---|---|
| 每信道带宽 | 1 MHz | 2 MHz |
| 信道数 | 79 | 40(3 个广播 + 37 个数据) |
| 最大速率 | 2.1 Mbps | — |
- 蓝牙信道:TDM,时隙长 625 μs
- 信道访问靠轮询(polling):central 设备通告,授予 peripheral 信道访问权
- 使用跳频(frequency hopping,一种扩频)传输
十三、跳频(讲义 p25)
- 蓝牙网络中的发送方在 79 个频率/信道之间「跳」:每个时隙换一个频率
- 跳频序列对同一 piconet 的所有设备已知
- 跳频序列不同的多个 piconet 可以在同一空间共存
为什么要跳频:降低干扰的影响 —— ISM 频段里可能有很多干扰源;如果某干扰设备占用信道 x,x 在跳频序列中只偶尔出现;在 x 上发的帧被干扰没收到,下一个时隙在另一个频率上重传。
十四、蓝牙协议栈(讲义 p26–28)
Applications, E2E services ┐ |
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 与 Internet 栈完全不同 | 反映蓝牙的特殊用途 |
| 没有「网络层」「传输层」 | 经典蓝牙没有路由(BLE 加入了 managed flooding) |
| 分层不如 Internet、5G 清晰 | host / controller 结构深嵌在架构里 |
| 经典与 BLE 有各自的控制器 | — |
L2CAP:创建和管理两设备间的端到端 L2CAP 信道(用于端到端应用数据或更高层服务),提供可靠性、流量控制、分段。
| L2CAP 信道类型 | 用途 |
|---|---|
| 面向连接、异步(ACL) | — |
| 无连接、异步(ACL) | — |
| 同步(eSCO) | 如周期性音频应用 |
讲义 p28 的例子:手机(central)同时连 MP3 音乐设备和远程键盘(两个 peripheral),各有端到端 L2CAP 连接和服务发现。
十五、卫星(讲义 p29–34)
应用:
| 感知 | 广播 | Internet |
|---|---|---|
| 环境(天气、土地利用、人类活动);分辨率约 m/像素 | 消费者直播电视/广播;一次发送到达众多用户;GPS | 覆盖无服务地区;长距离低时延;飞机上的接入 |
GEO vs LEO(必考对比)
| GEO(地球同步) | LEO(低地球轨道) | |
|---|---|---|
| 相对地面 | 静止 | 移动:约 27,000 km/h |
| 高度 | 约 35,768 km(讲义数字;常见值 35,786 km) | 550–1200 km |
| RTT | 约 800 ms | 约 30 ms(实际) |
| 每颗覆盖 | 大范围 | 小范围;需要多颗组成星座 |
| 可见时间 | 一直 | 在地面站视线内只有 5–15 分钟 |
| 星间链路 | — | ISL(inter-satellite links) |
为什么 GEO 的 RTT 约 800 ms:单程上下各 ~36,000 km,往返 4 段约 144,000 km,光速下约 480 ms,加上处理和地面路径就到了 600–800 ms 级别 —— 对 VoIP(< 400 ms)太大(Week 08)。
LEO 星座(讲义 p32,2025 数据)
| 星座 | 已部署 | 计划 | ISL? |
|---|---|---|---|
| Starlink | 7,239 | 12,000–42,000 | 是 |
| EutelSat OneWeb | 648 | 716–6,372 | 否 |
| Kuiper(Amazon) | 27 | 3,236 | ? |
| Telesat | 1 | 298–1,671 | 是 |
LEO 网络组成:运动中的 LEO 卫星、星间链路、卫星信道(下行广播/多播,上行单播)、地面站、移动用户终端(Starlink 天线 "Dishy McFlatface")。
链路还是网络?(讲义 p34)
| 天上的链路(bent pipe) | 天上的网络 |
|---|---|
| 基站之间只有单个卫星跳 | 基站之间有多个卫星跳 |
| 卫星只做「弯管」转发 | 卫星之间需要路由 |
Starlink(讲义 p35):2025 年 4 月约 7,239 颗在轨(计划 12K、申请 30K);2019 年首发;三层轨道壳 525、530、535 km;2024 年 9 月 400 万用户;在乌克兰提供服务;2024 年测试直连手机(用 T-Mobile 的蜂窝频谱)。
十六、IoT(讲义 p36–38)
用例:压力/振动/温湿度监测、资产定位追踪、环境监测、智能抄表、农业、安防…… 数量:IoT 设备数量远超 PC/笔记本/平板/手机,且持续增长(讲义 Statista 图,2014–2028)。
通信需求:
| 维度 | 范围 |
|---|---|
| 无线 | 必须 |
| 距离 | 几米到几公里 |
| 速率 | 活跃时几百 bps(抄表)到约 1 Mbps(视频监控) |
| 能耗 | 始终要考虑:无外部电源工作约 10 年;本地能量收集 |
技术权衡:
| 类型 | 技术 |
|---|---|
| 短距 | WiFi、BLE、Zigbee |
| 低功耗广域 | LoRaWAN、LTE-M |
| 传统广域 | 蜂窝 4G/5G |
第五部分:QUIC(Quick UDP Internet Connections,RFC 9000)
十七、为什么需要演进传输层(讲义 p40)
TCP、UDP 作为主要传输协议已经 40 年。针对特定场景发展出了各种 TCP「flavor」:
| 场景 | 挑战 |
|---|---|
| 长肥管道(大数据传输) | 许多分组「在途」;一次丢包就让流水线停下来 |
| 无线网络 | 噪声链路和移动造成的丢包;TCP 把它当成拥塞丢包 |
| 长时延链路 | 极长的 RTT |
| 数据中心网络 | 对时延敏感 |
| 后台流量 | 低优先级的「后台」TCP 流 |
趋势:把传输层功能搬到应用层,跑在 UDP 之上 —— HTTP/3:QUIC。
十八、QUIC 是什么(讲义 p41–42)
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 定位 | 应用层协议,跑在 UDP 之上 |
| 目的 | 提升 HTTP 性能 |
| 部署 | 许多 Google 服务器和应用(Chrome、移动 YouTube 应用) |
协议栈对比:
| 层 | HTTP/2 over TCP | HTTP/3 over UDP |
|---|---|---|
| 应用 | HTTP/2 | HTTP/2(精简)= HTTP/3 |
| TLS | QUIC(含加密、可靠、拥塞控制) | |
| 传输 | TCP | UDP |
| 网络 | IP | IP |
QUIC 采用了本章(传输层)学过的方法:
| 方面 | 说明 |
|---|---|
| 差错与拥塞控制 | QUIC 规范原话:「熟悉 TCP 丢包检测和拥塞控制的读者会发现这里的算法与知名的 TCP 算法相似」 |
| 连接建立 | 可靠性、拥塞控制、认证、加密、状态 —— 在一个(甚至零个)RTT 内建立 |
| 多个应用层「流」复用在一个 QUIC 连接上 | 各流独立的可靠数据传输和安全;共用拥塞控制 |
握手对比:TCP + TLS 1.2 需要 TCP 三次握手 1 RTT + TLS 2 RTT;QUIC 把传输握手和加密握手合在一起,1-RTT,曾连过的服务器可 0-RTT。
十九、流:并行、无队头阻塞(讲义 p43、p47)
| (a) HTTP/1.1 | (b) HTTP/2 over TCP | (c) HTTP/2 with QUIC |
|---|---|---|
| 多个 HTTP GET 各自 TLS + TCP 连接 | 多个 GET 复用一个 TLS + 一个 TCP 连接 | 每个 GET 一个 QUIC 流,各自的 RDT,共享一个 QUIC 拥塞控制,跑在 UDP 上 |
| — | 一个分组出错 → TCP 按序交付 → 所有流都被阻塞(HOL blocking) | 一个流出错只影响该流 |
队头阻塞(Head-of-line blocking):TCP 是单一有序字节流,某个段丢了,后面所有字节(哪怕属于别的 HTTP 请求)都得等它重传。 QUIC 让多个数据流独立到达各端点,独立于其他流的丢包;UDP 本身不管顺序和丢包,QUIC 负责处理某个特定流里的丢包。
二十、QUIC 分组结构(讲义 p48–50)
QUIC 分组 = QUIC header(含 Connection ID、Packet number)+ 若干 Frame |
连接 ID(Connection ID)
| 怎么标识一个连接 | |
|---|---|
| TCP | 四元组(源 IP、目的 IP、源端口、目的端口) |
| UDP | 二元组(目的 IP、目的端口) |
| QUIC | Connection ID |
设备迁移(如从 4G 切到 WiFi)时会发生什么? TCP:IP 变了 → 四元组变了 → 连接断开。 QUIC:Connection ID 不变 → 连接平滑迁移(smooth handover)。 这把本周前半的「移动性」和后半的「传输层」联系起来了。
包号与偏移
| 字段 | 作用 |
|---|---|
| Packet number | 单调递增、永不重复(即使是重传也用新包号) |
| Offset + Length(在 stream frame 中) | 保证流内数据的顺序 |
- 分组丢了:由应用决定是否重传丢失的 frame
- 丢包检测与丢包恢复分离:包号负责「检测」,stream offset 负责「重组」
对比 TCP:TCP 的序号同时承担「检测」和「排序」,重传段与原段序号相同,导致 RTT 采样歧义(不知道 ACK 对应哪次发送,Week 06 说「忽略重传段的 SampleRTT」就是因为这个)。QUIC 重传用新包号,没有这种歧义。
其他帧类型(讲义 p50)
| 帧 | 讲义写法 | 说明 |
|---|---|---|
| MAX_STREAM_DATA | 讲义写「connection level flow control」 | ⚠️ 按 RFC 9000 应是「流级」流控(限制单个流上可发的数据量) |
| MAX_DATA | 讲义写「stream level flow control」 | ⚠️ 按 RFC 9000 应是「连接级」流控(限制整个连接的数据总量) |
| PING / PONG | 验证对端是否存活 | (RFC 9000 中只有 PING 帧,对端用 ACK 响应) |
| CONNECTION_CLOSE | 连接正在关闭 | — |
⚠️ 讲义把 MAX_DATA 和 MAX_STREAM_DATA 的层级写反了。从名字就能看出:带 STREAM 的是流级。 要点不变:QUIC 同时有连接级和流级两层流量控制(TCP 只有一层 rwnd)。
二十一、QUIC 拥塞控制(讲义 p51–52)
与 TCP 相似但更先进;单调包号 → 丢包时没有 RTT 估计歧义。
超时(PTO):
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| 平滑 RTT(≈ TCP 的 EstimatedRTT) | |
| RTT 偏差(≈ TCP 的 DevRTT) | |
| kGranularity | 定时器粒度,1 ms |
| max_ack_delay | 接收方打算延迟确认的最长时间 |
对照 TCP:
。QUIC 多了两项:定时器粒度下限(防止 rttvar 太小导致超时过短)和对端的最大延迟 ACK 时间(TCP 的延迟 ACK 最长 500 ms 却没算进超时里)。
机制:
| 机制 | 对应 TCP |
|---|---|
| 慢启动 | 同 |
| 拥塞避免(线性增) | 同 |
| 恢复期(窗口减半) | ≈ 快速恢复 |
| 丢包检测:靠 ACK(类似 3 个重复 ACK) | ≈ 快速重传 |
| 丢包检测:靠超时 | 同 |
| 丢包触发恢复 | — |
| 持续拥塞(persistent congestion)→ 慢启动(RFC 9002) | ≈ TCP 超时回到 cwnd = 1 |
持续拥塞的定义:发送方确认在足够长的一段时间内发出的所有在途分组都丢失了,就认为网络处于持续拥塞。
二十二、QUIC 历史(讲义 p44)
| 时间 | 事件 |
|---|---|
| 2014 | Google 开始部署实验性协议(Google 服务与 Chrome 之间);改善页面加载时延、视频重缓冲率 |
| 现在 | 约占 Google 出口流量的 35%(约 Internet 流量的 7%) |
| 2016 | Akamai 部署;IETF QUIC 工作组 10 月成立(模块化、分部分标准化,以 HTTP 为首个应用) |
| 2021 年 5 月 | RFC 9000 |
与 Week 08 的衔接:YouTube 在 HTTP/3 下也用 QUIC 做视频流。
第六部分:Tutorial —— Mobile networks(Lab 9)
Exercise 1:4G LTE 下行时隙分配
设定:下行信道按时间分槽、跨 F 个频率(Week 11 的 OFDM 网格)。四个节点 A、B、C、D,若基站把全部时隙和全部频率都给某一个节点,速率分别为 10、5、2.5、1 Mbps。基站对每个节点有无限数据,每个时隙的每个频率可以发给任意一个节点。
Q1:最大发送速率?是否公平?
官方答案:10 Mbps —— 只发给 A。不公平,因为只有 A 被服务。 这里「公平」指每个节点分到相等数量的时隙。
Q2:要求每个节点每秒收到相等的数据量,平均发送速率?
设 A、B、C、D 分别得到
相等数据量:
平均速率:
直觉:每个节点都只拿到
Mbps;最慢的 D 吃掉了 10/17 的时隙。这就是「数据量公平」的代价 —— 总吞吐被慢节点拖累。 等价算法(调和平均):每节点速率 ,总速率 。
Q3:A 最多可以拿到其他任一节点的两倍数据量
取等号(A 恰好是其他节点的 2 倍,B、C、D 彼此相等):
| 公平准则 | 平均速率 |
|---|---|
| 不要求公平(全给 A) | 10 Mbps |
| A ≤ 2 × 其他 | 2.78 Mbps |
| 数据量完全相等 | 2.35 Mbps |
| (对照)时隙相等 |
公平越严格,总吞吐越低 —— 这是无线调度的经典「效率 vs 公平」权衡。 最后一行是官方 Q1 答案里提到的「时隙公平」定义下的结果(官方未计算,自己补的)。
Exercise 2:Mobile IP —— 两个移动设备能否用同一转交地址?
官方答案:可以。
如果转交地址就是外地代理的地址,那两个移动设备的 COA 自然相同。 外地代理解封装隧道过来的数据报后,看内层数据报的目的地址(各自的永久地址),就能分别发给不同的移动设备。
对照 Week 11 的「分组中的分组」:外层目的 = COA(外地代理,共享);内层目的 = 永久地址(各不相同) —— 区分靠内层。 (如果用的是「同址转交地址」(co-located COA,移动设备自己从访问网络拿到的地址),那就不能共享。)
第七部分:本周考点速记
| 项 | 答案 |
|---|---|
| 5G 基站 | gNodeB(gNB) |
| 5G 无线 | NR(New Radio) |
| CUPS | 控制面与用户面分离 |
| 唯一用户面功能 | UPF |
| 管接入和移动 | AMF |
| 管会话、分 IP、选 UPF | SMF |
| 认证 | AUSF;凭据生成:UDM |
| 基站 ↔︎ UPF 隧道 | N3,GTP-U over UDP/IP |
| 入网两阶段 | 注册 + PDU 会话建立 |
| ESS | 多个 BSS、同一子网、同一 SSID |
| 5G 切换谁发起 | 源基站选目标、发 Handover Request |
| 切换时谁改隧道 | SMF 指示 UPF |
| piconet 设备数 | ≤ 8(1 central + 7 peripheral) |
| 经典蓝牙信道 / 时隙 | 79 个 1 MHz / 625 μs |
| 蓝牙为什么跳频 | 减少干扰影响 |
| GEO / LEO RTT | ≈ 800 ms / ≈ 30 ms |
| QUIC 跑在 | UDP 之上(应用层) |
| QUIC 解决 HOL | 多流独立的 RDT |
| QUIC 连接标识 | Connection ID(支持网络迁移) |
| QUIC 包号 | 单调不重复 → 无 RTT 歧义 |
| QUIC 超时 | |
| 持续拥塞 | 回到慢启动 |
| LTE 数据量公平 | 40/17 ≈ 2.35 Mbps |
| LTE A ≤ 2× | 25/9 ≈ 2.78 Mbps |
| 两移动设备共享 COA | 可以(COA = FA 地址) |
易错点
- AMF ≠ SMF:AMF 管「接入与移动」,SMF 管「会话(含 IP 分配)」。
- 5G 切换中设备 IP 不变,变的是 UPF 到基站的隧道端点。
- 蓝牙 peripheral 之间不能直接通信。
- LEO 要星座,单颗覆盖小、可见时间只有 5–15 分钟。
- QUIC 是「应用层协议」,但做的是传输层的事;它用 UDP 不是因为不要可靠性。
- MAX_DATA 是连接级、MAX_STREAM_DATA 是流级(讲义写反了)。
- TCP 的 HOL 阻塞来自「单一有序字节流」,HTTP/2 的多路复用解决不了,QUIC 才解决。
- Mobile IP 两个移动设备可以共享 FA 的 COA,区分靠内层目的地址。