更新时间：2022-10-25 16:37
分组无线网络（Packet Radio Network,PRNET）是第一个自组网试验系统，它由美国国防部DARPA资助，其目的是探讨将分组交换和存储—转发技术应用到无线通信领域以实现计算机的无线移动通信的可行性。
PRNET系统由以下两部分组成。
由于PRNET是DARPA的Internet试验系统的一部分，所以在某些终端设备上要支持IP、TCP和TELNET协议。如果某些终端不支持这些协议，则需要在终端和PR之间通过引入NIU(Network Interface Unit)单元连接解决这个问题。图1-1给出了一个与Internet互联的PRNET。
PRNET最大可以有138个节点，每个节点可以容许支持最大16个一跳邻节点。
PRNET中的每个PR通过建立和动态维护3张表，来动态地保存当前网络拓扑信息。这3张表分别是：邻居列表、分层表和设备表。
邻居列表存储和维护了某个PR的一跳邻节点以及链路质量信息。每一个PR通过每7.5s广播一个“分组无线电组织分组”PROP（Packet Radio Organization Packet）通告自己的存在和自己掌握的网络拓扑信息。以图1-2为例，图中给出了一个由5个PR L、M、N、Q、P以及两个分别连接到PR L和PR N上的终端设备1和2组成的PRNET。
当PR L刚开机时，它并没有任何先验的网络拓扑信息，所以只能通告自己的存在，当它的一跳邻节点（PR P、M、Q）收到这一信息后，就知道出现一个新的邻节点，并将其加入到自己的邻居列表。邻居列表中还包括本PR与邻居之间的链路质量信息。链路质量是一个PROP周期内正确收到的分组的个数与这个周期内发送的总分组个数的比值。其中发送分组总个数从PROP分组中得到。表1-1给出了PR L的邻居列表的例子
表1-1 PR L的邻居列表
PRNET的层次表相当于先应式距离矢量类路由协议（例如DSDV）的路由表。如表1-2所示，该表由目的节点、到目的节点所经的下一跳节点和到目的节点的层次数（跳数）组成。
表1-2 PR N的层次表
层次表的维护是利用各个PR周期性发送PROP完成的。除了选择路由时要考虑链路质量外，层次表的维护过程与经典的DV类路由协议类似，即：要选择最小跳数路由。考虑链路质量的层次表维护的基本思想是：要求被选出的路由中的每一跳的链路质量都足够好。
PRNET中终端设备可以灵活地与PR相连接，这样就需要维护PR与某个终端设备的对应关系，设备表存储和维护了这种映射关系。设备表的建立和维护也是依赖于周期性发送PROP完成的。
在PRNET中，一个分组从源PR开始通过一系列中间PR的存储和转发，穿过一条选定的路径到达目的PR。为了可靠起见，每一个PR转发分组都要得到接收PR的确认以表示其被正确接收。分组转发过程是通过对照分组头部的目的信息，读取设备表和层次表中的信息实现的。
1、端到端头部ETE Header(End-To-End Header)
端到端头部是由源移动终端创建的，其中包括源设备ID，目的设备ID（用于分组的转发），以及业务类型标志。在分组向目的设备传送的过程中，ETE Header保持不变。
2、路由头部Routing Header
源移动终端产生了ETE Header后与数据一起交给所连接的PR，该PR依据ETE Header并查找存储的设备列表和分层表，产生路由头部Routing Header。路由头部Routing Header包括：源PR ID、序列号、业务类型标识、路由上前一跳PR ID、当前的PR ID、下一跳的PR ID以及目的的PR ID等。其中，源PR ID、序列号以及目的PR ID，在传送过程中保持不变，其余的部分在传送过程中将被每一个中间的PR更新。
PRNET的转发是在收到分组后，解析其分组头，判断是否需要自己转发，如需转发，则查找层次表，修改分组头部信息后转发。如不需要自己参与转发则丢弃分组。最终，分组到达目的PR，路由头部在目的PR剥离，然后分组被发往目的设备。
PRNET中的转发协议具有逐跳ARQ功能：当一个PR发送完分组后，将等待下一跳的PR发送确认消息以证实已经正确接收。如果收到确认消息，才能发送下一个分组。如果发送节点没有收到确认消息，将重新发送分组。如果发送节点重新发送后还没有收到确认消息，则将继续发送。如果在重复发送的次数达到某一个门限后（PRNET中定义为6次）还没成功，则放弃发送。在PRNET中，分组的确认有两种不同方式：对于中间的PR，确认以被动方式进行，即：不发送专门的确认消息，而是通过转发收到的分组来表示已经正确接收；对于目的PR，由于不用再转发分组，所以不能被动确认，只能主动地发出一个短的专门的确认消息。例如：在图1-2中，终端设备1有分组沿路径L-M-N发往终端设备2，PR L将分组发给PR M后，将等待“应答”，当PR M把这个分组转发到PR N时，PR L也能收到这个转发分组，也就收到了“应答”。但是，由于PR N直接通过有线连接将分组发给终端设备2，不需要再在无线媒介上转发，所以这种被动确认方式就无法使用了，只能由PR N专门发送确认分组，应答PR M的发送。这个PR N发送的确认分组，由于其只具有应答功能，所以只需包含分组的若干头部控制信息即可。
PRNET的MAC协议采用了CSMA信道接入机制。PRNET的CSMA协议类似于标准的非坚持CSMA协议，其算法描述如下。
PRNET CSMA协议：
1、载波帧听，如果信道忙：
（1） 帧听信道，直到信道闲；
（2） 随机退避一段时间；
（3） 如果信道仍然忙，则转到（1）;
否则…
2、发送分组。
PRNET在开发过程中，先后设计了3种终端：EPR（Experimental Packet Radio）类型、UPR（Upgraded Packet Radio）类型和LPR（Local-cost Packet Radio）类型。在目前使用的LPR类型终端中，物理层采用了CRC、FEC、扩频、功率控制等技术。其主要特点如下所述。
1、LPR采用半双工方式。
2、LPR中的FEC采用3中速率的卷积编码，分别是7/8、3/4、和1/2，约束长度分别为91，63和36.
3、LPR检错采用了32bit的CRC校验码。
4、扩频：采用直接序列扩频，码片速率12.8Mcps，扩频增益有两种128，32分别对应的传输速率是100kbit/s,400kbit/s。LPR的扩频序列可以逐比特变化，这使其具备一定的码分址能力和较强的抗截获能力。
5、频点：在1718.4-1840.0MHz之间有20个可选的频点。频点可以没分组变化一次，频率变化的设置时间为3ms。
6、功率控制：每分组可以改变一次功率。标称5W发送功率，但可以以每次8dB衰减,从24dB衰减到0dB。