无线Ad Hoc和传感器网络——协议、性能及控制

本书面向数据网络和*通信领域的初学者介绍了数据网络和*通信的基本概念，在此基础上分析讨论了ATM网络、蜂窝网络、对等网，*传感器网络以及RFID网络的服务质量控制的基本问题、方法和技术，具体包括网络的拥塞控制、接入允许控制以及功率控制，同时包括网络的MAC技术和路由技术。比较全面地介绍了各种网络中的相关技术，提供了作者独有的相关研究成果。另外，书中给出了大量第一手的参考文献，对读者阅读理解会起到直接的帮助。
　　
　　本书可供通信、电子及计算机及相关领域的研究人员、工程技术人员以及高年级本科生和研究生学习参考。
　　
　　译者序
　　
　　作者献辞
　　
　　原书前言
　　
　　第1章网络背景1
　　
　　11计算机网络1
　　
　　111集成服务(Intserv)3
　　
　　112区分服务(Diffserv)4
　　
　　113多协议标签交换(MPLS)5
　　
　　114Internet和ATM网络的QoS参数5
　　
　　12QoS控制6
　　
　　121接入允许控制7
　　
　　122业务访问控制7
　　
　　123分组调度7
　　
　　124缓存管理8
　　
　　125流量和拥塞控制8
　　
　　126QoS路由8
　　
　　13*网络概述9
　　
　　131蜂窝*网络9
　　
　　132信道分配17
　　
　　133切换策略17
　　
　　134近远问题17
　　
　　135CDMA功率控制18
　　
　　14移动AdHoc网络(MANET)18
　　
　　141IEEE80211标准19
　　
　　142IEEE80211物理层规范19
　　
　　143IEEE80211版本20
　　
　　144IEEE80211网络类型20
　　
　　145IEEE80211MAC协议21
　　
　　146功率控制方案和协议的必要性23
　　
　　147网络仿真器24
　　
　　148应用NS实现MAC80211的功率控制25
　　
　　15*传感器网络27
　　
　　151相关研究31
　　
　　152IEEE1451和智能传感器31
　　
　　153智能环境中的传感器32
　　
　　154商用*传感器系统32
　　
　　155自组织和定位33
　　
　　16总结34
　　
　　参考文献34
　　
　　第2章背景知识36
　　
　　21动态系统36
　　
　　211离散时间系统36
　　
　　212Brunovsky范式37
　　
　　213线性系统38
　　
　　22数学基础39
　　
　　221矢量和矩阵范数39
　　
　　222连续性和函数范数41
　　
　　23动态系统特性42
　　
　　231渐进稳定性42
　　
　　232李雅普诺夫稳定性42
　　
　　233有界性43
　　
　　234关于自治系统和线性系统的说明43
　　
　　24非线性稳定性分析和控制设计44
　　
　　241自治系统的李雅普诺夫分析44
　　
　　242应用李雅普诺夫技术设计控制器47
　　
　　243线性系统的李雅普诺夫分析和控制器设计48
　　
　　244稳定性分析48
　　
　　245LTI反馈控制器的李雅普诺夫设计49
　　
　　246非自治系统的李雅普诺夫分析50
　　
　　247李雅普诺夫方法扩展和有界稳定性51
　　
　　参考文献53
　　
　　习题54
　　
　　第3章ATM网络和Internet中的拥塞控制56
　　
　　31ATM网络拥塞控制56
　　
　　32背景58
　　
　　321神经网络和逼近性质58
　　
　　322系统稳定性59
　　
　　323网络建模59
　　
　　33ATM网络的业务速率控制设计62
　　
　　331控制器结构63
　　
　　332权重更新64
　　
　　333仿真案例65
　　
　　34Internet端到端拥塞控制器设计77
　　
　　341网络模型79
　　
　　342端到端拥塞控制方案81
　　
　　35仿真实现85
　　
　　351NS2实现85
　　
　　352开销分析87
　　
　　353实现的一般性讨论88
　　
　　36仿真结果88
　　
　　361网络拓扑和业务信源88
　　
　　362NewRenoTCP方法88
　　
　　363性能指标89
　　
　　364仿真方案89
　　
　　365结果讨论98
　　
　　37总结和结论98
　　
　　参考文献99
　　
　　习题101
　　
　　附录3A102
　　
　　第4章高速网络接入允许控制器设计：混合系统方法104
　　
　　41引言104
　　
　　42网络模型106
　　
　　43自适应业务估计器设计109
　　
　　431估计器的结构109
　　
　　432确保型估计的权重更新110
　　
　　44带宽估计、分配和可用容量确定111
　　
　　45接入允许控制113
　　
　　46仿真结果116
　　
　　461自适应估计器模型116
　　
　　462网络模型117
　　
　　463业务信源117
　　
　　464仿真举例118
　　
　　47结论122
　　
　　参考文献123
　　
　　习题124
　　
　　附录4A124
　　
　　第5章*蜂窝和对等网络分布式功率控制127
　　
　　51引言128
　　
　　52存在路径损耗时的分布式功率控制129
　　
　　521Bambos功率控制方案130
　　
　　522受限的二阶功率控制131
　　
　　523基于状态空间的控制设计131
　　
　　524分布式功率控制：蜂窝网络中的应用136
　　
　　53*网络用户接入允许控制145
　　
　　531带有活动链路保护和接入允许控制的DPC148
　　
　　532DPC/ALP和接入允许控制器的算法149
　　
　　54衰减信道中的分布式功率控制154
　　
　　541*信道的不确定性155
　　
　　542分布式功率控制方案研究156
　　
　　55结论169
　　
　　参考文献169
　　
　　习题170
　　
　　第6章*AdHoc网络分布式功率控制和速率调整172
　　
　　61DPC简介172
　　
　　62信道不确定性174
　　
　　621信干比174
　　
　　622存在不确定性的*信道模型174
　　
　　63分布式自适应功率控制175
　　
　　64DPC实现176
　　
　　641DPC反馈177
　　
　　64280211类型的AdHoc网络的DPC算法177
　　
　　643重传和功率重置177
　　
　　644DPC算法178
　　
　　65功率控制MAC协议179
　　
　　651隐藏终端问题179
　　
　　652协议设计181
　　
　　653信道利用率181
　　
　　654竞争时间182
　　
　　655开销分析182
　　
　　656NS2实现183
　　
　　66仿真参数184
　　
　　67速率调整的相关基础187
　　
　　671速率调整189
　　
　　672协议比较190
　　
　　68启发式速率调整191
　　
　　681概述192
　　
　　682信道状态的估计193
　　
　　683最大可用速率193
　　
　　684最小可用速率194
　　
　　685克服拥塞的调制速率196
　　
　　686基于速率的功率选择197
　　
　　687退避机制197
　　
　　688MAC协议设计198
　　
　　69基于动态规划的速率调整198
　　
　　691缓存占用状态方程199
　　
　　692代价函数199
　　
　　693黎卡提方程201
　　
　　694选择调制的附加条件202
　　
　　695实现考虑203
　　
　　610仿真结果203
　　
　　6101单跳拓扑204
　　
　　6102两跳拓扑204
　　
　　6103包含50个节点的随机拓扑206
　　
　　6104两跳结果206
　　
　　611DPC的硬件实现208
　　
　　6111硬件结构210
　　
　　6112软件结构212
　　
　　6113实验结果214
　　
　　6114慢变*215
　　
　　6115缓慢更新的突变信道216
　　
　　6116快速更新的突变信道218
　　
　　612结论220
　　
　　参考文献220
　　
　　习题222
　　
　　第7章*AdHoc和传感器网络分布式公平调度225
　　
　　71公平调度和服务质量225
　　
　　72加权公平准则226
　　
　　73自适应和分布式公平调度227
　　
　　731波动受限和指数界波动227
　　
　　732公平性协议开发228
　　
　　733公平性保证230
　　
　　734吞吐量保证234
　　
　　735时延保证235
　　
　　736开销分析238
　　
　　74性能评估239
　　
　　75硬件实现247
　　
　　751UMR节点说明248
　　
　　752传感器节点硬件248
　　
　　753G4SSN功能249
　　
　　754硬件实现结果249
　　
　　755传感器节点的未来方向251
　　
　　76*传感器网络能量敏感MAC协议251
　　
　　761休眠模式253
　　
　　762带休眠模式的ADFC255
　　
　　763能量敏感MAC协议257
　　
　　764仿真258
　　
　　77结论263
　　
　　参考文献263
　　
　　习题265
　　
　　第8章*AdHoc和传感器网络最佳能量和延时路由266
　　
　　81*AdHoc网络路由267
　　
　　82最佳链路状态路由（OLSR）协议268
　　
　　83最佳能量时延路由（OEDR）协议270
　　
　　831邻居检测和能量时延测度计算270
　　
　　832多点中继（MPR）选择271
　　
　　833MPR和能量时延信息声明273
　　
　　834路由表的计算274
　　
　　835OEDR协议总结276
　　
　　84OEDR的最优化分析277
　　
　　85性能评估279
　　
　　86*传感器网络路由285
　　
　　87应用子网协议自组织287
　　
　　88最佳能量时延子网路由（OEDSR）协议289
　　
　　881最佳中继节点选择289
　　
　　882中继节点选择算法292
　　
　　883OEDSR优化分析295
　　
　　89性能评估297
　　
　　810OEDSR实现313
　　
　　8101硬件实现说明314
　　
　　8102软件结构315
　　
　　811性能评估317
　　
　　8111实验场景说明318
　　
　　8112实验结果318
　　
　　8113未来的工作320
　　
　　812结论320
　　
　　参考文献321
　　
　　习题323
　　
　　第9章*传感器网络的预测性拥塞控制325
　　
　　91引言325
　　
　　92预测性拥塞控制概述327
　　
　　921拥塞预测和缓解328
　　
　　922概述328
　　
　　923性能指标330
　　
　　93自适应拥塞控制330
　　
　　931利用缓存占用选择速率330
　　
　　932退避间隔选择333
　　
　　933公平调度337
　　
　　94仿真340
　　
　　95结论346
　　
　　参考文献347
　　
　　习题348
　　
　　第10章RFID阅读器网络自适应概率功率控制方案349
　　
　　101引言349
　　
　　102问题描述350
　　
　　1021数学关系350
　　
　　1022双阅读器模型352
　　
　　1023分布式方案353
　　
　　1024标准354
　　
　　103分布式自适应功率控制354
　　
　　1031功率更新355
　　
　　1032选择性退避356
　　
　　1033DAPC实现358
　　
　　104概率功率控制359
　　
　　1041功率分布359
　　
　　1042分布调整360
　　
　　105仿真结果361
　　
　　1051阅读器设计361
　　
　　1052仿真参数361
　　
　　1053评估指标361
　　
　　1054结果和分析362
　　
　　106结论367
　　
　　参考文献367
　　
　　习题368

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