Ad Hoc網(wǎng)絡技術

第1章  緒論  1
1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡概述  1
1.1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡的產(chǎn)生  1
1.1.2  Ad Hoc網(wǎng)絡的定義  2
1.1.3  Ad Hoc網(wǎng)絡的特點  2
1.1.4  Ad Hoc網(wǎng)絡的應用場合  4
1.2  Ad Hoc網(wǎng)絡研究的主要問題  6
1.2.1  進行相關研究的主要大學和組織  6
1.2.2  研究重點和研究方向  7
1.3  Ad Hoc網(wǎng)絡面臨的技術挑戰(zhàn)  8
1.3.1  多跳共享無線廣播信道  8
1.3.2  無線多跳路由  9
1.3.3  功率控制和節(jié)能  10
1.3.4  安全問題  11
1.3.5  網(wǎng)絡管理  12
1.3.6  服務質量保證  13
1.4  本書主要內容介紹  13
第2章  Ad Hoc網(wǎng)絡的體系結構  16
2.1  節(jié)點結構  16
2.2  網(wǎng)絡結構  16
2.3  Ad Hoc網(wǎng)絡的協(xié)議棧  19
2.4  Ad Hoc網(wǎng)絡體系結構的跨層設計方法  20
2.5  Ad Hoc網(wǎng)絡體系結構的設計策略  23
2.6  Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS體系結構  24
2.6.1  概述  24
2.6.2  現(xiàn)有的一些用于移動無線網(wǎng)絡的QoS體系結構  24
2.6.3  一種適用于Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS體系結構——FQAM  25
第3章  Ad Hoc網(wǎng)絡的信道接入?yún)f(xié)議  32
3.1  信道接入?yún)f(xié)議簡介  32
3.2  面臨的問題  32
3.2.1  Ad Hoc網(wǎng)絡的信道共享方式  32
3.2.2  隱終端和暴露終端問題  33
3.2.3  節(jié)點移動的影響  35
3.3  信道接入?yún)f(xié)議應具備的特性  35
3.4  信道接入?yún)f(xié)議的分類  36
3.4.1  基于單信道的接入?yún)f(xié)議  36
3.4.2  基于雙信道的接入?yún)f(xié)議  37
3.4.3  基于多信道的接入?yún)f(xié)議  37
3.5  單信道接入?yún)f(xié)議  37
3.5.1  ALOHA  37
3.5.2  CSMA  37
3.5.3  MACA  38
3.5.4  MACAW  38
3.5.5  IEEE 802.11 DCF  39
3.5.6  FAMA  39
3.6  雙信道接入?yún)f(xié)議  39
3.6.1  雙信道的優(yōu)勢  40
3.6.2  基本的雙信道接入?yún)f(xié)議  40
3.6.3  報文監(jiān)聽的DCMA協(xié)議  41
3.6.4  基于載波監(jiān)聽的DCMA協(xié)議  51
3.7  多信道接入?yún)f(xié)議  58
3.7.1  多信道CSMA  58
3.7.2  DCA-PC  59
3.8  信道接入?yún)f(xié)議的退避算法  60
3.8.1  二進制指數(shù)退避算法  60
3.8.2  倍數(shù)增線性減算法  61
3.8.3  退避計數(shù)器廣播  61
3.8.4  計數(shù)器值擴散的對策  61
3.9  信道接入?yún)f(xié)議的發(fā)展  62
第4章  Ad Hoc網(wǎng)絡的路由協(xié)議  64
4.1  概述  64
4.1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡與傳統(tǒng)移動通信系統(tǒng)在路由問題上的區(qū)別  64
4.1.2  傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡路由協(xié)議  65
4.2  Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議的分類  66
4.2.1  表驅動路由協(xié)議和按需路由協(xié)議  67
4.2.2  平面式路由協(xié)議和分簇式路由協(xié)議  68
4.2.3  評價Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議的標準  68
4.2.4  各類路由協(xié)議之間的性能比較  69
4.3  幾種典型的Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議  70
4.3.1  DSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector Routing)路由協(xié)議  71
4.3.2  DSR(Dynamic Source Routing)路由協(xié)議  71
4.3.3  LAR(Location aided routing)路由協(xié)議  74
4.3.4  AODV(Ad-hoc On-Demand Distance Vector Algorithm)協(xié)議  77
4.3.5  ZRP路由協(xié)議(Zone Routing Protocol)  79
4.4  Ad Hoc網(wǎng)絡中路由選擇的QoS問題  80
4.4.1  Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS問題  81
4.4.2  Ad Hoc網(wǎng)絡QoS路由問題的難點  82
4.4.3  現(xiàn)有的Ad Hoc網(wǎng)絡QoS路由協(xié)議  82
4.5  Ad Hoc網(wǎng)絡組播及組播路由問題  85
4.5.1  固定網(wǎng)絡中的組播技術  86
4.5.2  幾種典型的Ad Hoc網(wǎng)絡組播路由協(xié)議  87
4.5.3  Ad Hoc網(wǎng)絡組播路由協(xié)議的比較  90
第5章  Ad Hoc網(wǎng)絡的分簇結構和分簇算法  93
5.1  概述  93
5.2  分簇算法的概念和目標  93
5.2.1  相關定義和說明  93
5.2.2  基本概念和目標  96
5.3  Ad Hoc網(wǎng)絡中分簇算法的分類和比較  97
5.3.1  基于節(jié)點ID的分簇算法  97
5.3.2  最高節(jié)點度分簇算法  98
5.3.3  最低節(jié)點移動性分簇算法  98
5.3.4  考慮簇頭負載和簇穩(wěn)定度的分簇算法  99
5.3.5  考慮節(jié)點能量耗費、適用于傳感網(wǎng)絡的分簇算法  99
5.3.6  無簇頭分簇算法  100
5.3.7  調節(jié)簇尺寸的分簇算法  100
5.3.8  基于地理位置的分簇算法  101
5.3.9  基于信道接入的被動分簇算法  102
5.4  簇維護策略和相關機制  102
5.5  自適應按需加權分簇算法(AOW)  104
5.5.1  一般介紹  104
5.5.2  AOW算法的特點和目標  105
5.5.3  算法描述  105
5.5.4  網(wǎng)絡初始化和簇維護策略  106
5.5.5  算法示例  107
5.6  分簇算法的性能比較和分析  109
5.6.1  性能指標  110
5.6.2  模擬環(huán)境  111
5.6.3  四種分簇算法的性能比較和分析  112
5.6.4  交疊分簇網(wǎng)絡結構的性能  117
5.7  Ad Hoc網(wǎng)絡中骨干網(wǎng)的建立和維護  121
5.7.1  相關概念和要求  121
5.7.2  骨干網(wǎng)的建立和維護  122
5.8  分簇網(wǎng)絡結構的應用  123
5.8.1  基于分簇結構的路由協(xié)議  123
5.8.2  基于分簇結構的網(wǎng)絡管理  125
5.8.3  基于簇的資源分配和信道接入機制  126
5.8.4  基于分簇結構的功率控制  127
5.8.5  基于分簇結構進行洪泛廣播  128
5.8.6  分簇結構在藍牙散布網(wǎng)絡中的應用  128
第6章  Ad Hoc網(wǎng)絡的節(jié)能問題  132
6.1  概述  132
6.2  協(xié)議棧各層涉及的節(jié)能問題  133
6.2.1  物理層  133
6.2.2  數(shù)據(jù)鏈路層  133
6.2.3  網(wǎng)絡層  134
6.2.4  傳輸層  134
6.2.5  應用層  135
6.3  兩種主要的節(jié)能機制  135
6.3.1  無線網(wǎng)卡動態(tài)關閉機制  135
6.3.2  功率控制機制  137
6.４  無線網(wǎng)卡動態(tài)關閉機制  138
6.4.1  MAC層無線網(wǎng)卡動態(tài)關閉機制  139
6.4.2  2.5層無線網(wǎng)卡動態(tài)關閉機制  145
6.4.3  性能分析和比較  148
6.5  功率控制機制  151
6.5.1  幾種典型的功率控制機制  152
6.5.2  性能分析和比較  156
6.6  其他節(jié)能機制  158
第7章  Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS保障  164
7.1  概述  164
7.1.1  服務質量(QoS)的概念  164
7.1.2  當前Internet支持QoS保障概況  164
7.1.3  移動網(wǎng)絡上提供QoS保障的現(xiàn)狀  165
7.1.4  Ad Hoc網(wǎng)絡中QoS保障的提出和面臨的挑戰(zhàn)  165
7.2  Ad Hoc網(wǎng)絡協(xié)議棧各層的QoS保障機制  166
7.2.1  Ad Hoc網(wǎng)絡的物理層和無線信道  166
7.2.2  Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS MAC協(xié)議  169
7.2.3  Ad Hoc網(wǎng)絡的QoS路由  172
7.2.4  Ad Hoc網(wǎng)絡中傳輸層協(xié)議的設計考慮  176
7.2.5  Ad Hoc網(wǎng)絡中的自適應應用和動態(tài)自適應機制  178
7.3  Ad Hoc網(wǎng)絡中的QoS信令機制  181
7.3.1  背景  181
7.3.2  RSVP在Ad Hoc網(wǎng)絡中的應用分析  182
7.3.3  RSVP的改進  182
7.3.4  適用于Ad Hoc網(wǎng)絡的帶內信令機制(INSIGNIA)  183
7.3.5  相關問題  188
7.4  Ad Hoc網(wǎng)絡中的QoS服務模型  190
7.4.1  概述  190
7.4.2  現(xiàn)有服務模型在Ad Hoc網(wǎng)絡中的應用可行性  191
7.4.3  新的適用于Ad Hoc網(wǎng)絡的服務模型  193
7.5  Ad Hoc網(wǎng)絡中的其他QoS保障機制  197
7.5.1  備份路由  197
7.5.2  多路徑傳輸機制  197
7.5.3  自適應轉發(fā)機制  198
7.5.4  分組冗余消除機制  198
7.5.5  一種與應用和信道相關的綜合QoS保障機制  199
第8章  Ad Hoc網(wǎng)絡的應用  203
8.1  一些典型應用和潛在的應用  203
8.1.1  一些典型的應用  203
8.1.2  一些可能開展的應用  206
8.2  基于Ad Hoc網(wǎng)絡的移動對等系統(tǒng)(MP2P)  207
8.2.1  概述  207
8.2.2  基于Ad Hoc網(wǎng)絡的移動對等應用  208
8.2.3  移動對等系統(tǒng)面臨的技術挑戰(zhàn)  209
8.2.4  移動對等系統(tǒng)的開發(fā)  211
8.3  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)(TI)  212
8.3.1  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的概念和組成  212
8.3.2  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的主要裝備  213
8.3.3  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務需求  216
8.3.4  信道接入控制  217
8.3.5  路由協(xié)議和組網(wǎng)方式  218
8.3.6  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的信息處理  219
8.3.7  戰(zhàn)術互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展  220
8.4  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡  222
8.4.1  傳感網(wǎng)絡的目標和特點  223
8.4.2  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡的體系結構  223
8.4.3  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡的設計  226
8.4.4  當前研究現(xiàn)狀  229
第9章  Ad Hoc網(wǎng)絡的實現(xiàn)及其他相關問題  232
9.1  Ad Hoc網(wǎng)絡實現(xiàn)的相關技術  232
9.1.1  IEEE 802.11技術  232
9.1.2  CDMA技術  234
9.1.3  藍牙技術(Bluetooth)  236
9.1.4  HiperLAN2  237
9.1.5  HomeRF  238
9.2  分級Ad Hoc網(wǎng)絡的移動管理  239
9.2.1  概述  239
9.2.2  MMWN中的移動管理機制  239
9.2.3  虛擬子網(wǎng)結構中的移動管理  240
9.2.4  基于虛擬家鄉(xiāng)區(qū)域的移動管理機制  240
9.3  安全問題  241
9.3.1  Ad Hoc網(wǎng)絡存在的安全問題  241
9.3.2  Ad Hoc網(wǎng)絡的安全目標  242
9.3.3  Ad Hoc網(wǎng)絡的安全策略和機制  243
9.3.4  設計安全Ad Hoc網(wǎng)絡面臨的挑戰(zhàn)  246
9.4  Ad Hoc網(wǎng)絡與其他網(wǎng)絡的互聯(lián)  247
9.4.1  網(wǎng)絡互聯(lián)的幾種形式  247
9.4.2  網(wǎng)絡互聯(lián)的解決方案  248
9.5  其他相關問題  252
9.5.1  Ad Hoc網(wǎng)絡中的連接和信息共享問題  252
9.5.2  節(jié)點的激勵協(xié)作機制  256
9.5.3  地址自動配置機制  257
9.5.4  服務發(fā)現(xiàn)  260
9.6  小結  263
第10章  Ad Hoc網(wǎng)絡的發(fā)展和應用前景  265
10.1  發(fā)展脈絡  265
10.2  應用前景  266
10.3  待解決的問題  267
附錄：縮略語表  269