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第1章 从计算机网络到无线网络 1

1.1计算机网络技术概述 1

1.1.1计算机网络的功能 1

1.1.2计算机网络的发展 2

1.1.3计算机网络的定义 5

1.1.4计算机网络的组成 5

1.1.5计算机网络的分类 6

1.2计算机网络的协议体系 10

1.2.1网络协议和层次结构 10

1.2.2计算机网络协议体系模型 11

1.2.3无线网络的协议层次特点 13

1.3无线通信和无线网络简史 13

1.4无线网络分类 14

1.4.1从覆盖范围分类 14

1.4.2从应用目的分类 15

1.5计算机网络和无线网络应用 16

1.5.1计算机网络的常见应用 16

1.5.2无线网络的应用 17

1.6计算机网络技术进展 18

1.6.1高速以太网 18

1.6.2 IPv6和下一代因特网 19

1.6.3 P2P技术 19

1.6.4网络安全 19

1.7相关标准化和权威组织 20

1.7.1电信领域的标准化组织 20

1.7.2网络和通信领域的权威组织 20

1.8本书概要 22

习题 23

参考文献 24

第2章 无线通信和网络仿真技术基础 25

2.1无线电频谱 25

2.2无线传输介质和方式 27

2.2.1无线传输介质 27

2.2.2微波通信 27

2.2.3红外线通信 29

2.3损耗和衰落 29

2.3.1传输过程中的损耗 29

2.3.2移动环境中的衰落 31

2.4调制 32

2.4.1常用调制方式 33

2.4.2典型数字调制技术 34

2.5扩频 35

2.5.1跳频扩频 35

2.5.2直接序列扩频 36

2.6复用和多址 37

2.7天线 39

2.7.1天线的分类 39

2.7.2天线的主要指标 40

2.7.3天线的关键技术 41

2.8 MIMO 43

2.9认知无线电 44

2.9.1认知无线电简介 44

2.9.2认知无线电的功能和关键技术 45

2.10可见光通信和激光通信 46

2.11网络仿真技术简介 47

2.11.1 OPNET仿真平台 48

2.11.2 NS2仿真平台 48

2.11.3 NS3仿真平台 49

2.11.4 MATLAB仿真平台 49

2.12 NS2基础知识 50

2.12.1 NS2的获取和安装 50

2.12.2 NS2的基本框架 50

2.12.3 NS2的简单语法 51

2.12.4 NS2主要类库介绍 54

2.13用NS2进行无线网络仿真 55

习题 56

参考文献 57

第3章 无线局域网 58

3.1无线局域网概述 58

3.1.1无线局域网的定义 58

3.1.2无线局域网的特点 59

3.1.3无线局域网的分类 60

3.2无线局域网的组成与服务 61

3.2.1无线局域网的组成 61

3.2.2无线局域网的拓扑结构 62

3.2.3无线局域网的服务 64

3.3 IEEE 802.11协议体系结构 65

3.3.1 IEEE 802.11协议标准 65

3.3.2 IEEE 802.11物理层 67

3.3.3 IEEE 802.11 MAC层 68

3.3.4 IEEE 802.11 n标准 69

3.3.5 IEEE 802.11优化技术 70

3.4 IEEE 802.11信道分配 73

3.4.1集中式管理环境的信道分配 74

3.4.2无协调环境的信道分配 75

3.4.3信道分配方案的挑战 76

3.5 IEEE 802.11测量及工具 76

3.5.1 IEEE 802.11测量的参数和步骤 76

3.5.2 IEEE 802.11的典型测量工具 77

3.6其他无线局域网技术标准 79

3.7无线局域网的应用 80

3.7.1无线局域网的应用领域 80

3.7.2无线局域网应用于公众图书馆 81

3.7.3无线局域网应用于矿山采掘 82

3.8无线局域网的仿真实验 83

3.8.1隐藏节点问题仿真实验 84

3.8.2暴露节点问题仿真实验 86

习题 87

参考文献 88

第4章 无线城域网和无线广域网 89

4.1无线城域网和无线广域网概述 89

4.1.1无线城域网概述 89

4.1.2无线广域网概述 89

4.2 IEEE 802.16（WiMax）标准 91

4.2.1 IEEE 802.16简介 91

4.2.2 IEEE 802.16的工作特性及关键技术 92

4.2.3 IEEE 802.16协议体系结构 93

4.3 IEEE 802.16 （WiMax）工作场景 94

4.3.1 WiMax系统组成 94

4.3.2 WiMax应用场景分类 95

4.4移动WiMax网络切换 95

4.4.1移动WiMax链路层切换 95

4.4.2移动WiMax网络层切换 98

4.4.3移动WiMax跨层切换 100

4.5 IEEE 802.20技术标准 100

4.5.1 IEEE 802.20的发展历程 100

4.5.2 IEEE 802.20的组成与模型 100

4.5.3 IEEE 802.20的性能和协议栈 102

4.5.4 IEEE 802.20与IEEE 802.16e、3G的比较 104

4.6移动通信的2G/3G/4G/5G技术简介 105

4.6.1 2G技术 105

4.6.2 3G技术 105

4.6.3 4G/LTE技术 106

4.6.4未来5G技术 107

4.7无线城域网和无线广域网的应用 107

4.7.1无线城域网WiMax应用实例 107

4.7.2无线广域网应用实例 110

4.8无线城域网的仿真实验 111

4.8.1无线城域网仿真实验拓扑 111

4.8.2无线城域网仿真实验场景建立 111

4.8.3无线城域网仿真实验结果分析 112

习题 113

参考文献 114

第5章 卫星网络 115

5.1卫星网络概述 115

5.1.1卫星网络通信的基本概念 115

5.1.2卫星网络的发展 116

5.1.3卫星网络的特点 118

5.1.4卫星网络的分类 120

5.1.5卫星网络的拓扑与组网 120

5.2卫星网络原理 121

5.2.1卫星轨道 121

5.2.2卫星网络的通信体制 123

5.2.3卫星网络的关键技术 124

5.2.4卫星网络的组成和工作过程 125

5.2.5卫星链路 126

5.3星际深空网络和时延容忍网络 127

5.4典型的卫星网络系统 128

5.5移动卫星系统通信标准和网络设计 131

5.5.1移动卫星系统通信标准 131

5.5.2移动卫星系统网络设计 132

5.6卫星网络系统的应用 133

5.6.1卫星网络应用概述 133

5.6.2卫星定位系统 134

5.6.3卫星网络应用系统实例 135

5.7卫星网络的仿真实验 136

5.7.1卫星网络仿真实验背景 136

5.7.2卫星网络仿真实验场景建立 137

5.7.3卫星网络仿真实验结果分析 137

5.8卫星网络的发展前景 141

习题 142

参考文献 142

第6章 无线自组织网络 144

6.1 Ad Hoc网络概述 144

6.1.1 Ad Hoc网络的背景 144

6.1.2移动Ad Hoc网络的定义 145

6.1.3 MANET的特点 145

6.2 MANET体系结构 146

6.2.1 MANET的拓扑结构 146

6.2.2 MANET的协议层次 147

6.3 MANET路由协议 147

6.3.1 MANET路由概述 147

6.3.2 MANET路由协议分类 148

6.3.3 MANET的典型路由协议 150

6.4 MANET的其他技术 156

6.4.1 MANET的IP地址分配 156

6.4.2 MANET的QoS 156

6.5无线网状网 157

6.6 Ad Hoc网络的应用 158

6.6.1 Ad Hoc应用于智能交通 159

6.6.2 MANET应用于军事通信 159

6.7 MANET的仿真实验 161

6.7.1 MANET仿真实验拓扑 161

6.7.2 MANET仿真实验场景建立 161

6.7.3 MANET仿真实验结果分析 162

习题 164

参考文献 165

第7章 无线传感器网络 166

7.1无线传感器网络概述 166

7.1.1无线传感器网络的背景和特点 166

7.1.2无线传感器网络的技术挑战 167

7.2无线传感器网络的体系结构 168

7.2.1无线传感器网络的应用系统架构 168

7.2.2无线传感器网络的节点组成 169

7.2.3无线传感器网络的节点体系结构 170

7.2.4无线传感器网络的网络结构 171

7.3无线传感器网络的协议分析 172

7.3.1无线传感器网络的协议栈 172

7.3.2无线传感器网络的协议研究 173

7.3.3定向扩散路由协议 174

7.3.4 Sensor MAC协议 178

7.4无线传感器网络的应用 181

7.4.1无线传感器网络的应用领域 181

7.4.2无线传感器网络的应用实例 184

7.5无线传感器网络的研究进展 185

7.6无线传感器网络的仿真实验 188

7.6.1无线传感器网络仿真实验拓扑 188

7.6.2无线传感器网络仿真实验场景建立 188

7.6.3无线传感器网络仿真实验结果分析 189

习题 191

参考文献 191

第8章 无线个域网 192

8.1无线个域网概述 192

8.1.1从个域网到无线个域网 192

8.1.2无线个域网的分类 193

8.2无线个域网的关键技术 194

8.3 IEEE 802.15技术标准 195

8.3.1 IEEE 802.15标准概览 195

8.3.2 IEEE 802.15.3标准和无线超宽带技术 196

8.3.3 IEEE 802.15.4标准 197

8.4无线个域网的协议 199

8.4.1蓝牙协议 199

8.4.2 ZigBee协议 199

8.5 ZigBee的协议体系结构 202

8.5.1 ZigBee的分层协议栈 202

8.5.2 ZigBee的网络层和应用层 203

8.5.3 ZigBee的组网过程 204

8.6无线个域网的应用 205

8.6.1 UWB技术的应用 205

8.6.2应用ZigBee的超市电子秤系统 205

8.6.3应用WPAN的无线医疗监护系统 207

8.7无线个域网的仿真实验 210

8.7.1无线个域网仿真实验拓扑 210

8.7.2无线个域网仿真实验场景建立 211

8.7.3无线个域网仿真实验结果分析 212

习题 214

参考文献 215

第9章 物联网 216

9.1物联网概述 216

9.2物联网架构、中间件和支撑技术 218

9.2.1物联网架构 218

9.2.2物联网中间件 218

9.2.3标识、感知和通信 220

9.3物联网的应用 222

9.3.1交通和物流 222

9.3.2近场应用和手机支付 223

9.3.3医疗保健 224

9.3.4智能环境 225

9.3.5个人和社会应用 225

9.4物联网的发展和技术挑战 226

9.4.1标准化 226

9.4.2寻址和网络 227

9.4.3安全和隐私 228

习题 231

参考文献 231

第10章 无线车载网络和智能交通 232

10.1智能交通系统和无线车载网络概述 232

10.2无线车载网络的应用分类和要求 232

10.2.1无线车载网络的应用分类 232

10.2.2无线车载网络的要求 233

10.3智能交通系统组成、架构标准和应用 234

10.3.1车载网络和车内网络 234

10.3.2美国的智能交通系统架构和标准 234

10.3.3日本的智能交通系统架构和标准 236

10.3.4欧洲的智能交通系统架构和标准 236

10.3.5智能交通系统应用示例 239

10.4无线车载网络的技术挑战 239

10.5无线车载网络的研究进展 240

10.5.1寻址和地理寻址 240

10.5.2匿名隐私与安全管理 241

10.5.3路由转发 241

10.5.4时延限制 243

10.5.5数据包优先处理 245

10.5.6可靠的跨层设计 245

10.6无线车载网络的仿真实验 246

10.6.1无线车载网络仿真实验拓扑 246

10.6.2无线车载网络仿真实验场景建立 246

10.6.3无线车载网络仿真实验结果分析 247

习题 250

参考文献 250

第11章 无线体域网、室内定位和家居网 251

11.1无线体域网 251

11.1.1无线体域网简介 251

11.1.2无线体域网的技术要求 252

11.1.3无线体域网的关键技术 254

11.1.4无线体域网的应用示例 258

11.2无线室内定位 259

11.2.1无线室内定位概述 259

11.2.2无线室内定位技术和评价标准 260

11.2.3基于无线射频的室内定位应用系统 263

11.2.4使用其他技术的无线室内定位系统 266

11.3无线家居网 268

11.3.1无线家居网的组成和特点 269

11.3.2无线家居网的典型技术 270

11.3.3无线家居网协议的层次结构 272

11.3.4无线家居网的应用示例 273

11.4无线室内定位的仿真实验 274

11.4.1无线室内定位仿真实验拓扑 274

11.4.2无线室内定位仿真实验场景建立 274

11.4.3无线室内定位仿真实验结果分析 275

习题 276

参考文献 276

第12章 无线网络安全 278

12.1网络安全概述 278

12.1.1网络安全威胁 278

12.1.2网络安全防御技术 280

12.2无线网络安全的简史 281

12.3无线网络的安全威胁 282

12.4无线网络攻击的防御方案 285

12.5无线局域网的安全技术 286

12.5.1常见的无线局域网安全技术 286

12.5.2无线局域网安全技术应用场景 288

12.6移动自组织网络的安全技术 289

12.6.1 MANET密钥管理 289

12.6.2 MANET节点身份验证和行为监测 289

12.6.3 MANET节点定位和隐私 290

12.6.4 MANET的信任计算与管理 291

12.6.5 MANET安全路由 292

12.7无线网络安全的仿真实验 293

12.7.1无线网络安全仿真实验拓扑 293

12.7.2无线网络安全仿真实验场景建立 293

12.7.3无线网络安全仿真实验结果分析 294

12.8无线网络安全技术的发展趋势 295

习题 296

参考文献 296

附录A 相关术语缩略语 298

附录B 配套实验指南 302