Ad Hoc 移动无线网络：原理、协议与应用（第2版）

　　本书系统、全面地介绍了Ad Hoc无线网络的原理、协议与应用，阐释了这一网络系统的工作机制、设计和性能。全书首先介绍了无线网络的基础知识，包括蓝牙、IrDA、HomeRF、WiFi、WiMax、无线网络和移动IP的概念，并在此基础上探讨了Ad Hoc无线网络的MAC层协议、路由协议、多播路由协议和传输协议，进而介绍了服务质量和能量管理系统；其次介绍了多跳无线网络的移动模型和跨层设计问题。为了使读者更好地理解和学习，本书在每章的*后都给出了适当的习题。本书第2版根据前沿技术更新了内容，并新增了对这一领域*新发展的介绍，包括传感器网络、PAN、智能服装和车载Ad Hoc网络。*后，本书介绍了Ad Hoc移动无线网络的当前发展状态及未来面临的机遇和挑战。本书能够帮助对Ad Hoc移动无线网络感兴趣的人士全面了解Ad Hoc无线网络的原理和发展趋势，既可作为无线网络技术专业本科、研究生相关课程的教材，也可作为相关领域工程技术和科研人员的自学参考书。

　　苏比尔？库玛尔？萨卡尔（Subir Kumar Sarkar），印度贾达普大学电子与电信工程系教授，获得印度加尔各答大学无线电物理与电子学院学士、硕士、博士学位，美国弗吉尼亚联邦大学电子与计算机工程系博士后，曾任石油天然气股份有限公司（ONGC）执行工程师。1992年以来，在孟加拉工程与科学大学和贾达普大学担任教职工作，主要从事纳米器件和低功耗VLSI电路、移动自组织网络（MANET）、无线传感器网络（WSN）、RFID及其应用、数字水印和数据安全等领域研究，讲授计算机架构与组织、数字系统设计、VLSI设计、量子和纳米器件、低功耗VLSI设计等课程。陈军，吉林通化人，工学博士，中国电子学会导航分会第八届委员会委员，原总装备部某部高级工程师。长期从事电子信息设备鉴定方法的研究工作，先后获军队科技进步二等奖7项，三等奖3项，带领团队4次荣立集体二等功。出版技术专著1部，译著5部，发表技术论文30余篇。

第1章 引言 1

1．1 无线网络基础 1

1．1．1 蓝牙 1

1．1．2 IrDA 2

1．1．3 HomeRF 3

1．1．4 IEEE 802．11（WiFi） 6

1．1．5 IEEE 802．16（WiMAX） 6

1．1．6 热点 6

1．1．7 Mesh网络 8

1．2 无线互联网 8

1．2．1 IP的局限性 10

1．2．2 移动IP 10

1．2．3 发现转交地址 14

1．2．4 注册转交地址 15

1．2．5 认证 15

1．2．6 自动本地代理发现 16

1．2．7 通过隧道到转交地址 17

1．2．8 移动IP的问题 17

1．3 什么是Ad Hoc网络 19

1．3．1 蜂窝网和Ad Hoc无线网的区别 20

1．3．2 Ad Hoc无线网的应用 21

1．3．3 技术和研究挑战 22

1．3．4 Ad Hoc无线网络问题 24

习题 33

参考文献 34

第2章 MAC层协议 35

2．1 引言 35

2．2 MAC协议的重要问题和需要 36

2．3 MAC协议的分类 37

2．3．1 基于竞争的MAC协议 38

2．3．2 有预留方案的基于竞争的MAC协议 39

2．3．3 使用定向天线的MAC协议 43

2．3．4 多信道MAC协议 45

2．3．5 功率感知或节能MAC协议 48

2．4 小结 51

习题 51

参考文献 52

第3章 路由协议 55

3．1 简介 55

3．2 Ad Hoc网络路由协议的设计难点 56

3．2．1 路由结构 56

3．2．2 支持单向链路 56

3．2．3 超级主机的使用 57

3．2．4 QoS路由 57

3．2．5 支持多播 58

3．3 路由协议的分类 58

3．3．1 主动式路由协议、反应式路由协议和混合路由协议 59

3．3．2 构建和委派路由任务 60

3．3．3 对路由的网络度量 61

3．3．4 评估路由的拓扑结构、目的节点和位置 61

3．4 主动式路由协议 61

3．4．1 无线路由协议 62

3．4．2 DSDV 65

3．4．3 FSR 66

3．4．4 AODV 68

3．4．5 DSR 72

3．4．6 TORA 75

3．4．7 CBRP 75

3．4．8 LAR 76

3．4．9 ARA 77

3．5 混合路由协议 78

3．5．1 ZRP 78

3．5．2 ZHLS 81

3．5．3 分布式动态路由（DDR）协议 83

3．6 小结 83

习题 84

参考文献 85

第4章　多播路由协议 88

4．1 简介 88

4．2 设计多播路由协议的难点 89

4．3 多播路由协议的分类 89

4．3．1 基于树的多播路由协议 89

4．3．2 基于网格的多播路由协议 98

4．3．3 基于源节点的多播路由协议 100

4．4 QoS路由 104

4．5 节能多播路由协议 105

4．5．1 节能多播的衡量标准 105

4．5．2 EEMRP：节能多播路由协议 105

4．6 基于位置的多播路由协议 106

4．7 小结 107

习题 108

参考文献 108

第5章　传输协议 110

5．1 简介 110

5．2 TCP在Ad Hoc网络中面临的挑战及设计问题 111

5．2．1 挑战 111

5．2．2 设计目标 116

5．3 TCP在MANET中的性能 116

5．3．1 TCP性能 116

5．3．2 其他问题 118

5．4 Ad Hoc传输协议 118

5．4．1 分割方法 118

5．4．2 端到端方法 120

5．5 小结 126

参考文献 126

第6章　服务质量 128

6．1 简介 128

6．2 挑战 128

6．2．1 硬状态资源预留和软状态资源预留 129

6．2．2 状态方法与无状态方法 130

6．2．3 硬QoS方法和软QoS方法 130

6．3 QoS解决方法分类 130

6．3．1 MAC层解决办法 130

6．3．2 网络层解决措施 132

6．4 支持QoS的Ad Hoc按需距离矢量路由协议 132

6．4．1 AODV协议的QoS扩展 132

6．4．2 优点与缺点 133

6．5 针对Ad Hoc无线网络的QoS框架 133

6．6 INSIGNIA 135

6．6．1 INSIGNIA框架的运行 137

6．6．2 优点和缺点 138

6．7 INORA 138

6．7．1 粗糙反馈机制 138

6．7．2 基于类的精细反馈机制 139

6．7．3 优点 140

6．8 小结 140

习题 140

参考文献 141

第7章　能量管理系统 142

7．1 简介 142

7．1．1 为什么在Ad Hoc网络中需要能量管理 142

7．1．2 能量管理设计分类 143

7．1．3 电池技术概述 144

7．1．4 电池放电原理 145

7．1．5 放电特性对电池容量的影响 145

7．1．6 电池模型 150

7．1．7 电池驱动系统设计 152

7．1．8 智能电池系统 153

7．2 节能路由协议 155

7．3 发送功率管理方案 157

7．3．1 Ad Hoc网络的功率管理 157

7．3．2 PCCB路由协议的基本思想 159

7．3．3 PCCB路由协议分析 160

7．3．4 MAC协议 161

7．3．5 功率节省 161

7．3．6 时间同步功能 162

7．3．7 功率节省功能 162

7．3．8 功率节省前景 164

7．4 发射功率控制 164

7．4．1 根据信道状态自适应调节发射功率 166

7．4．2 MAC技术 166

7．4．3 逻辑链路控制 167

7．5 AODV协议 168

7．5．1 简介 168

7．5．2 路由发现 169

7．5．3 路由维护 169

7．6 LEAR-AODV 169

7．6．1 简介 169

7．6．2 路由发现 170

7．6．3 路由维护 170

7．7 PAR-AODV 170

7．7．1 简介 170

7．7．2 路由发现 171

7．7．3 路由维护 171

7．8 LPR-AODV 171

7．8．1 简介 171

7．8．2 路由发现 172

7．8．3 路由维护 172

习题 173

参考文献 173

第8章　多跳无线网络的移动模型 175

8．1 简介 175

8．2 移动模型 175

8．2．1 随机游走移动模型 176

8．2．2 随机航点移动模型 177

8．2．3 随机方向移动模型 179

8．2．4 无界仿真区域移动模型 179

8．2．5 高斯-马尔科夫移动模型 180

8．2．6 概率版的随机游走移动模型 181

8．2．7 城市移动模型 181

8．3 随机航点移动模型和其他随机模型的局限性 182

8．3．1 具时间依赖性的移动模型 182

8．3．2 具空间依赖性的移动模型 182

8．3．3 具地形限制的移动模型 183

8．4 小结 184

习题 185

参考文献 186

第9章　跨层设计问题 188

9．1 简介 188

9．2 跨层设计的定义 188

9．3 跨层设计原理 188

9．4 对跨层设计的建议 190

9．4．1 创建新的通信接口 190

9．4．2 合并相邻层 192

9．5 对实施跨层交互的建议 192

9．5．1 层与层之间的直接通信 192

9．5．2 跨层共享数据库 192

9．5．3 全新抽象 193

9．6 跨层设计：是否值得应用 193

9．6．1 冯?诺依曼体系结构 193

9．6．2 信源信道分离和数字化系统架构 194

9．6．3 网络中的OSI结构 194

9．7 跨层设计方法的缺陷 194

9．7．1 开发成本 194

9．7．2 性能与长效性 195

9．7．3 交互和意外风险 195

9．7．4 稳定性 195

9．8 性能目标 196

9．8．1 总容量最大化 196

9．8．2 最大最小公平性 196

9．8．3 效用公平性 197

9．9 跨层协议 197

习题 199

参考文献 200

第10章　应用与发展 202

10．1 简介 202

10．2 典型应用 203

10．3 应用 204

10．3．1 教学应用 205

10．3．2 国防应用 205

10．3．3 工业中的应用 206

10．3．4 医疗应用 206

10．3．5 搜索和救援中的应用 207

10．3．6 车辆中的应用 207

10．4 挑战 207

10．5 最新发展热点 210

10．5．1 传感器 210

10．5．2 无线Ad Hoc传感器网络 210

10．6 小结 211

参考文献 211

缩略语 212