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1 紫外光自组织网络理论基础 1

1.1 无线激光通信与紫外光通信 1

1.1.1 无线激光通信 1

1.1.2 紫外光通信 6

1.1.3 紫外光通信的特点 7

1.1.4 紫外光通信的研究进展 9

1.2 无线自组织网络 12

1.2.1 无线自组织网络的概念 12

1.2.2 无线自组织网络的发展历史 13

1.2.3 无线传感器网络国内外研究现状 15

1.2.4 无线Mesh网络的研究现状 16

1.2.5 移动自组织网络及其发展 16

1.3 无线自组织网络的特点与关键技术 20

1.3.1 无线自组织网络的特点 20

1.3.2 无线自组织网络的关键技术 21

1.4 紫外光自组织网络 22

1.4.1 紫外光自组织网络的潜在应用 22

1.4.2 紫外光自组织网络的关键技术 24

1.5 本书的体系结构 25

参考文献 27

2 紫外光通信大气信道 31

2.1 紫外光传输特性 31

2.1.1 紫外光大气吸收和散射特性 31

2.1.2 紫外光通信传输特性 32

2.2 紫外光大气信道特性分析 33

2.2.1 日盲紫外光 33

2.2.2 大气的特点 34

2.2.3 大气信道中影响紫外光通信的主要因素 34

2.2.4 大气紫外传输特性仿真与分析 39

2.3 日盲紫外光通信的信道模型 43

2.3.1 日盲紫外光通信链路模型 43

2.3.2 紫外光单次散射模型 47

2.3.3 单次散射模型仿真分析 52

2.4 紫外光通信中Mie散射机制 55

2.4.1 Mie散射理论 56

2.4.2 Mie散射系数an，bn的计算 57

2.4.3 Mie角散射系数Пn与Тn的计算 59

2.4.4 仿真与计算 60

2.5 紫外光通信的覆盖范围计算与分析 62

2.5.1 紫外光通信安全 62

2.5.2 有效散射体积V的近似分析 63

2.5.3 紫外光通信节点覆盖范围模型 66

2.5.4 含高度信息的紫外光非直视单次散射链路模型及仿真 72

2.6 基于蒙特卡罗方法建立的NLOS大气传输模型 75

2.6.1 蒙特卡罗方法 75

2.6.2 蒙特卡罗方法的收敛性与误差 76

2.6.3 蒙特卡罗法的特点 77

2.6.4 NLOS紫外光传输的蒙特卡罗模拟 78

2.6.5 结果统计与分析 81

参考文献 86

3 紫外光通信网络的节点定位算法 89

3.1 紫外光通信网络 89

3.1.1 无线通信网络的分类 89

3.1.2 无线Mesh网 90

3.1.3 紫外光网状通信网络 94

3.2 无线通信网络定位算法 95

3.2.1 传统的定位算法 96

3.2.2 两种常用的节点定位算法 98

3.3 三边测量法在紫外光Mesh通信网络中的应用 100

3.4 仿真实验 101

参考文献 103

4 紫外光自组织网中的多址检测技术 105

4.1 扩频与多址干扰 105

4.1.1 扩频序列 105

4.1.2 OCDMA中的多址干扰 107

4.2 地址码的分析与构造 109

4.2.1 素数序列码 110

4.2.2 修正素数码 112

4.2.3 光正交码 112

4.3 多用户检测技术 124

4.3.1 最优多用户检测器 124

4.3.2 线性多用户检测器 124

4.3.3 并行干扰消除检测 127

4.4 紫外OCDMA系统中的多用户检测技术 129

4.4.1 紫外大气信道分析 129

4.4.2 解相关检测与最小均方误差检测 130

4.4.3 MMSE_PIC检测 132

4.5 紫外光Ad Hoc网络中的多用户检测技术 136

4.5.1 基于多用户检测的Ad Hoc网络吞吐量分析 137

4.5.2 基于MOE准则的盲自适应线性检测算法 140

参考文献 144

5 紫外光自组织网络MAC层协议公平性 146

5.1 无线Ad Hoc网络的MAC协议 146

5.1.1 无线Ad Hoc网络的MAC协议分类 146

5.1.2 IEEE 802.11 DCF协议 149

5.2 MAC协议不公平性分析 152

5.2.1 公平性目标 152

5.2.2 引发公平性问题的原因 153

5.3 MAC协议公平性改进 155

5.3.1 改进CW的更新规则 155

5.3.2 预测或监测网络状态动态调整接入 156

5.4 改进的公平性退避算法 158

5.4.1 HDFB算法 158

5.4.2 NDCF算法 160

5.5 BEB算法及新算法性能分析 161

5.5.1 BEB算法性能分析 161

5.5.2 改进算法性能分析 166

5.6 改进算法仿真及分析 170

5.6.1 实验环境及参数描述 170

5.6.2 仿真与分析 171

参考文献 176

6 紫外无线光Mesh网接入协议 178

6.1 紫外无线光Mesh网络的关键技术 178

6.2 紫外光非直视通信组网 179

6.2.1 紫外光通信信道带宽 179

6.2.2 紫外光非直视通信接收光功率 180

6.2.3 紫外光非直视通信节点转发结构 181

6.3 MAC协议 182

6.3.1 全向MAC协议 182

6.3.2 定向MAC协议 186

6.3.3 定向MAC协议性能对比 192

6.3.4 定向MAC协议带来的问题 193

6.4 紫外光非直视通信网络性能分析 196

6.4.1 紫外光非直视通信网络性能理论分析 196

6.4.2 紫外光非直视通信模型 199

6.4.3 仿真与分析 203

6.5 紫外光定向接入MAC协议 209

6.5.1 紫外光非直视通信MAC协议分析 209

6.5.2 UVDMAC协议 210

6.5.3 仿真与分析 212

参考文献 215

7 基于节点位置和速度信息的紫外光自组织网络路由协议 219

7.1 移动自组织网络的路由技术 219

7.1.1 平面结构式的路由协议 220

7.1.2 分簇结构的路由协议 222

7.1.3 基于地理位置的路由协议 224

7.2 经典路由协议的性能比较分析 226

7.2.1 经典协议的算法机制 226

7.2.2 DSR与TORA性能比较 230

7.3 紫外光自组织网络路由性能分析 239

7.3.1 紫外光通信中的路由协议 239

7.3.2 仿真模型和仿真参数 240

7.3.3 仿真与分析 241

7.4 一种基于节点位置和速度信息的路由协议 243

7.4.1 PVAR协议的机制 243

7.4.2 仿真模型介绍 248

参考文献 251

8 基于蚁群算法的紫外光通信网络路由协议 253

8.1 无线Mesh网络的路由技术 253

8.1.1 基于Ad Hoc的路由协议 254

8.1.2 洪泛控制的路由协议 256

8.1.3 通信感知或基于树的路由协议 258

8.1.4 机会路由协议 258

8.2 基于紫外光的无线Mesh网络 259

8.2.1 无线紫外Mesh网络中的关键技术 259

8.2.2 无线紫外Mesh网络的应用 260

8.2.3 无线紫外Mesh网络中路由协议 261

8.3 蚁群算法 262

8.3.1 蚁群算法的起源 262

8.3.2 蚁群算法的国内外研究进展 264

8.3.3 蚁群算法的基本原理和模型 266

8.3.4 蚁群算法的描述 271

8.4 无线网络中基于蚁群算法的QoS组播路由算法 272

8.4.1 QoS组播路由 273

8.4.2 基于蚁群算法的QoS组播路由问题 275

8.4.3 仿真与分析 278

8.5 无线紫外Mesh网络中基于蚁群算法的单向链路路由算法 282

8.5.1 单向链路的概念及产生原因 282

8.5.2 紫外通信系统中单向链路 283

8.5.3 传统处理单向链路方法 283

8.5.4 基于蚁群算法的单向链路路由算法 285

8.5.5 仿真与分析 287

参考文献 290

9 紫外光无线传感器网络 293

9.1 无线传感器网络 293

9.1.1 基本概念 293

9.1.2 无线传感器网络中的关键技术 294

9.1.3 紫外光无线传感器网络的关键技术 296

9.2 无线传感器网络路由协议 297

9.2.1 无线传感器网络路由协议分类 297

9.2.2 无线传感器网络路由协议的设计要求 302

9.2.3 无线传感器网络数据业务的传递 303

9.3 紫外光无线传感器网络路由协议 304

9.3.1 紫外光无线传感器网络洪泛路由协议 304

9.3.2 紫外光无线传感器网络定向扩散路由协议 309

9.4 紫外光无线传感器网络节能分析 317

9.4.1 紫外光传感器网络能量消耗分析 317

9.4.2 不同跳数的平均能量消耗仿真分析 319

9.4.3 汇聚节点不同移动速度的平均能量消耗、丢包率和时延分析 320

参考文献 323

附录A NLOS紫外光传输的蒙特卡罗模拟算法主要代码 326

附录B-1 写入光正交码程序 329

附录B-2 产生用户数据 331

附录B-3 盲自适应RLS多用户检测算法 332

附录C HDFB算法和NDCF算法主要C程序代码 334

附录D-1 十字型拓扑的仿真脚本 338

附录D-2 十字型拓扑的吞吐量分析程序 343

附录E-1 PVAR路由协议的状态机函数 344

附录E-2 PVAR路由协议的Command（）函数 345

附录E-3 PVAR路由协议包的转发过程 347

附录E-4 PVAR仿真TCL脚本 349

附录E-5 分组到达率仿真脚本 352

附录E-6 路由开销仿真脚本 353

附录F-1 基于蚁群算法的QoS组播路由算法程序清单 354

附录F-2 基于蚁群算法的单向链路路由算法程序清单 357

附录G-1 紫外光底层传输模型仿真程序 360

附录G-2 三类通信方式性能仿真TCL脚本 363

附录G-3 端到端时延仿真脚本 369

附录G-4 时延抖动仿真脚本 370

附录G-5 吞吐量仿真脚本 371

附录G-6 平均剩余能量仿真脚本 373