无线Ad Hoc和传感器网络

译者序作者献辞原书前言第1章网络背景11.1计算机网络11.1.1集成服务(Intserv)31.1.2区分服务(Diffserv)41.1.3多协议标签交换(MPLS)51.1.4Internet和ATM网络的QoS参数51.2QoS控制61.2.1接入允许控制71.2.2业务访问控制71.2.3分组调度71.2.4缓存管理81.2.5流量和拥塞控制81.2.6QoS路由81.3无线网络概述91.3.1蜂窝无线网络91.3.2信道分配171.3.3切换策略171.3.4近远问题171.3.5CDMA功率控制181.4移动Ad Hoc网络(MANET)181.4.1IEEE 802.11标准191.4.2IEEE 802.11物理层规范191.4.3IEEE 802.11版本201.4.4IEEE 802.11网络类型201.4.5IEEE 802.11 MAC协议211.4.6功率控制方案和协议的必要性231.4.7网络仿真器241.4.8应用NS实现MAC 802.11的功率控制251.5无线传感器网络271.5.1相关研究311.5.2IEEE 1451和智能传感器311.5.3智能环境中的传感器321.5.4商用无线传感器系统321.5.5自组织和定位331.6总结34参考文献34第2章背景知识362.1动态系统362.1.1离散时间系统362.1.2Brunovsky范式372.1.3线性系统382.2数学基础392.2.1矢量和矩阵范数392.2.2连续性和函数范数412.3动态系统特性422.3.1渐进稳定性422.3.2李雅普诺夫稳定性422.3.3有界性432.3.4关于自治系统和线性系统的说明432.4非线性稳定性分析和控制设计442.4.1自治系统的李雅普诺夫分析442.4.2应用李雅普诺夫技术设计控制器472.4.3线性系统的李雅普诺夫分析和控制器设计482.4.4稳定性分析482.4.5LTI反馈控制器的李雅普诺夫设计492.4.6非自治系统的李雅普诺夫分析502.4.7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563.1ATM网络拥塞控制563.2背景583.2.1神经网络和逼近性质583.2.2系统稳定性593.2.3网络建模593.3ATM网络的业务速率控制设计623.3.1控制器结构633.3.2权重更新643.3.3仿真案例653.4Internet端到端拥塞控制器设计773.4.1网络模型793.4.2端到端拥塞控制方案813.5仿真实现853.5.1NS2实现853.5.2开销分析873.5.3实现的一般性讨论883.6仿真结果883.6.1网络拓扑和业务信源883.6.2NewReno TCP方法883.6.3性能指标893.6.4仿真方案893.6.5结果讨论983.7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1044.1引言1044.2网络模型1064.3自适应业务估计器设计1094.3.1估计器的结构1094.3.2确保型估计的权重更新1104.4带宽估计、分配和可用容量确定1114.5接入允许控制1134.6仿真结果1164.6.1自适应估计器模型1164.6.2网络模型1174.6.3业务信源1174.6.4仿真举例1184.7结论122参考文献123习题124附录4.A124第5章无线蜂窝和对等网络分布式功率控制1275.1引言1285.2存在路径损耗时的分布式功率控制1295.2.1Bambos功率控制方案1305.2.2受限的二阶功率控制1315.2.3基于状态空间的控制设计1315.2.4分布式功率控制：蜂窝网络中的应用1365.3无线网络用户接入允许控制1455.3.1带有活动链路保护和接入允许控制的DPC1485.3.2DPC/ALP和接入允许控制器的算法1495.4衰减信道中的分布式功率控制1545.4.1无线信道的不确定性1555.4.2分布式功率控制方案研究1565.5结论169参考文献169习题170第6章无线Ad Hoc网络分布式功率控制和速率调整1726.1DPC简介1726.2信道不确定性1746.2.1信干比1746.2.2存在不确定性的无线信道模型1746.3分布式自适应功率控制1756.4DPC实现1766.4.1DPC反馈1776.4.2802.11类型的Ad Hoc网络的DPC算法1776.4.3重传和功率重置1776.4.4DPC算法1786.5功率控制MAC协议1796.5.1隐藏终端问题1796.5.2协议设计1816.5.3信道利用率1816.5.4竞争时间1826.5.5开销分析1826.5.6NS2实现1836.6仿真参数1846.7速率调整的相关基础1876.7.1速率调整1896.7.2协议比较1906.8启发式速率调整1916.8.1概述1926.8.2信道状态的估计1936.8.3最大可用速率1936.8.4最小可用速率1946.8.5克服拥塞的调制速率1966.8.6基于速率的功率选择1976.8.7退避机制1976.8.8MAC协议设计1986.9基于动态规划的速率调整1986.9.1缓存占用状态方程1996.9.2代价函数1996.9.3黎卡提方程2016.9.4选择调制的附加条件2026.9.5实现考虑2036.10仿真结果2036.10.1单跳拓扑2046.10.2两跳拓扑2046.10.3包含50个节点的随机拓扑2066.10.4两跳结果2066.11DPC的硬件实现2086.11.1硬件结构2106.11.2软件结构2126.11.3实验结果2146.11.4慢变干扰2156.11.5缓慢更新的突变信道2166.11.6快速更新的突变信道2186.12结论220参考文献220习题222第7章无线Ad Hoc和传感器网络分布式公平调度2257.1公平调度和服务质量2257.2加权公平准则2267.3自适应和分布式公平调度2277.3.1波动受限和指数界波动2277.3.2公平性协议开发2287.3.3公平性保证2307.3.4吞吐量保证2347.3.5时延保证2357.3.6开销分析2387.4性能评估2397.5硬件实现2477.5.1UMR节点说明2487.5.2传感器节点硬件2487.5.3G4SSN功能2497.5.4硬件实现结果2497.5.5传感器节点的未来方向2517.6无线传感器网络能量敏感MAC协议2517.6.1休眠模式2537.6.2带休眠模式的ADFC2557.6.3能量敏感MAC协议2577.6.4仿真2587.7结论263参考文献263习题265第8章无线Ad Hoc和传感器网络最佳能量和延时路由2668.1无线Ad Hoc网络路由2678.2最佳链路状态路由（OLSR）协议2688.3最佳能量时延路由（OEDR）协议2708.3.1邻居检测和能量时延测度计算2708.3.2多点中继（MPR）选择2718.3.3MPR和能量时延信息声明2738.3.4路由表的计算2748.3.5OEDR协议总结2768.4OEDR的最优化分析2778.5性能评估2798.6无线传感器网络路由2858.7应用子网协议自组织2878.8最佳能量时延子网路由（OEDSR）协议2898.8.1最佳中继节点选择2898.8.2中继节点选择算法2928.8.3OEDSR优化分析2958.9性能评估2978.10OEDSR实现3138.10.1硬件实现说明3148.10.2软件结构3158.11性能评估3178.11.1实验场景说明3188.11.2实验结果3188.11.3未来的工作3208.12结论320参考文献321习题323第9章无线传感器网络的预测性拥塞控制3259.1引言3259.2预测性拥塞控制概述3279.2.1拥塞预测和缓解3289.2.2概述3289.2.3性能指标3309.3自适应拥塞控制3309.3.1利用缓存占用选择速率3309.3.2退避间隔选择3339.3.3公平调度3379.4仿真3409.5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34910.1引言34910.2问题描述35010.2.1数学关系35010.2.2双阅读器模型35210.2.3分布式方案35310.2.4标准35410.3分布式自适应功率控制35410.3.1功率更新35510.3.2选择性退避35610.3.3DAPC实现35810.4概率功率控制35910.4.1功率分布35910.4.2分布调整36010.5仿真结果36110.5.1阅读器设计36110.5.2仿真参数36110.5.3评估指标36110.5.4结果和分析36210.6结论367参考文献367习题368

《无线Ad Hoc 和传感器网络 协议、性能及控制》面向数据网络和无线通信领域的初学者介绍了数据网络和无线通信的基本概念，在此基础上分析讨论了ATM网络、蜂窝网络、对等网，无线传感器网络以及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，书中给出了大量手的参考文献，对读者阅读理解会起到直接的帮助。　　《无线Ad Hoc 和传感器网络 协议、性能及控制》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。

适读人群 ：研究人员、工程技术人员、高年级本科生和研究生。

　　《无线Ad Hoc 和传感器网络 协议、性能及控制》从动态系统的角度来观察网络，基于系统稳定性的分析，将网络的输入作为系统的扰动，应用李雅普诺夫方法来分析网络的性能，其具体分析的方法和过程是令人感兴趣的。这种分析角度和方法对于网络通信专业的研究人员来说是值得借鉴和参考的。尤其值得注意的是，在对相同问题在不同网络中的分析讨论时，本书从动态系统的角度展示了将在一种网络中的解决方法推广、改进、应用到另一种网络的过程和方法。这客观上说明了网络技术的核心问题是相同的，只是在不同网络环境和条件下，问题的体现和限制不同。同时应指出的是，网络通信是目前迅速发展的技术领域，不可能苛求书籍中介绍的具体技术当前依然是新的，但其中对问题本身的分析和解决问题的角度、思路和方法的选取，在问题解决之前是有参考价值和借鉴意义的。显然分组交换的数据网络，无论是有线还是无线数据网络中的服务质量控制依然存在大量问题有待解决。为更好地理解本书内容，读者需要一定的系统理论的基础，书中对此给出了丰富的参考书籍。