Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第1章  緒論  1
1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)概述  1
1.1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生  1
1.1.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的定義  2
1.1.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)  2
1.1.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)合  4
1.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)研究的主要問(wèn)題  6
1.2.1  進(jìn)行相關(guān)研究的主要大學(xué)和組織  6
1.2.2  研究重點(diǎn)和研究方向  7
1.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)  8
1.3.1  多跳共享無(wú)線廣播信道  8
1.3.2  無(wú)線多跳路由  9
1.3.3  功率控制和節(jié)能  10
1.3.4  安全問(wèn)題  11
1.3.5  網(wǎng)絡(luò)管理  12
1.3.6  服務(wù)質(zhì)量保證  13
1.4  本書(shū)主要內(nèi)容介紹  13
第2章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)  16
2.1  節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)  16
2.2  網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)  16
2.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議棧  19
2.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的跨層設(shè)計(jì)方法  20
2.5  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略  23
2.6  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)  24
2.6.1  概述  24
2.6.2  現(xiàn)有的一些用于移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)  24
2.6.3  一種適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS體系結(jié)構(gòu)——FQAM  25
第3章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的信道接入?yún)f(xié)議  32
3.1  信道接入?yún)f(xié)議簡(jiǎn)介  32
3.2  面臨的問(wèn)題  32
3.2.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的信道共享方式  32
3.2.2  隱終端和暴露終端問(wèn)題  33
3.2.3  節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的影響  35
3.3  信道接入?yún)f(xié)議應(yīng)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(shì)  40
3.6.2  基本的雙信道接入?yún)f(xié)議  40
3.6.3  報(bào)文監(jiān)聽(tīng)的DCMA協(xié)議  41
3.6.4  基于載波監(jiān)聽(tīng)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(jìn)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(jì)數(shù)器廣播  61
3.8.4  計(jì)數(shù)器值擴(kuò)散的對(duì)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(luò)的路由協(xié)議  64
4.1  概述  64
4.1.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)在路由問(wèn)題上的區(qū)別  64
4.1.2  傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議  65
4.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的分類  66
4.2.1  表驅(qū)動(dòng)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(píng)價(jià)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)  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(luò)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(luò)中路由選擇的QoS問(wèn)題  80
4.4.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS問(wèn)題  81
4.4.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)QoS路由問(wèn)題的難點(diǎn)  82
4.4.3  現(xiàn)有的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)QoS路由協(xié)議  82
4.5  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)組播及組播路由問(wèn)題  85
4.5.1  固定網(wǎng)絡(luò)中的組播技術(shù)  86
4.5.2  幾種典型的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)組播路由協(xié)議  87
4.5.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)組播路由協(xié)議的比較  90
第5章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分簇結(jié)構(gòu)和分簇算法  93
5.1  概述  93
5.2  分簇算法的概念和目標(biāo)  93
5.2.1  相關(guān)定義和說(shuō)明  93
5.2.2  基本概念和目標(biāo)  96
5.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中分簇算法的分類和比較  97
5.3.1  基于節(jié)點(diǎn)ID的分簇算法  97
5.3.2  最高節(jié)點(diǎn)度分簇算法  98
5.3.3  最低節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性分簇算法  98
5.3.4  考慮簇頭負(fù)載和簇穩(wěn)定度的分簇算法  99
5.3.5  考慮節(jié)點(diǎn)能量耗費(fèi)、適用于傳感網(wǎng)絡(luò)的分簇算法  99
5.3.6  無(wú)簇頭分簇算法  100
5.3.7  調(diào)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(dòng)分簇算法  102
5.4  簇維護(hù)策略和相關(guān)機(jī)制  102
5.5  自適應(yīng)按需加權(quán)分簇算法(AOW)  104
5.5.1  一般介紹  104
5.5.2  AOW算法的特點(diǎn)和目標(biāo)  105
5.5.3  算法描述  105
5.5.4  網(wǎng)絡(luò)初始化和簇維護(hù)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(biāo)  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(luò)結(jié)構(gòu)的性能  117
5.7  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中骨干網(wǎng)的建立和維護(hù)  121
5.7.1  相關(guān)概念和要求  121
5.7.2  骨干網(wǎng)的建立和維護(hù)  122
5.8  分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用  123
5.8.1  基于分簇結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議  123
5.8.2  基于分簇結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)管理  125
5.8.3  基于簇的資源分配和信道接入機(jī)制  126
5.8.4  基于分簇結(jié)構(gòu)的功率控制  127
5.8.5  基于分簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行洪泛廣播  128
5.8.6  分簇結(jié)構(gòu)在藍(lán)牙散布網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用  128
第6章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能問(wèn)題  132
6.1  概述  132
6.2  協(xié)議棧各層涉及的節(jié)能問(wèn)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(luò)層  134
6.2.4  傳輸層  134
6.2.5  應(yīng)用層  135
6.3  兩種主要的節(jié)能機(jī)制  135
6.3.1  無(wú)線網(wǎng)卡動(dòng)態(tài)關(guān)閉機(jī)制  135
6.3.2  功率控制機(jī)制  137
6.４  無(wú)線網(wǎng)卡動(dòng)態(tài)關(guān)閉機(jī)制  138
6.4.1  MAC層無(wú)線網(wǎng)卡動(dòng)態(tài)關(guān)閉機(jī)制  139
6.4.2  2.5層無(wú)線網(wǎng)卡動(dòng)態(tài)關(guān)閉機(jī)制  145
6.4.3  性能分析和比較  148
6.5  功率控制機(jī)制  151
6.5.1  幾種典型的功率控制機(jī)制  152
6.5.2  性能分析和比較  156
6.6  其他節(jié)能機(jī)制  158
第7章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS保障  164
7.1  概述  164
7.1.1  服務(wù)質(zhì)量(QoS)的概念  164
7.1.2  當(dāng)前Internet支持QoS保障概況  164
7.1.3  移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上提供QoS保障的現(xiàn)狀  165
7.1.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中QoS保障的提出和面臨的挑戰(zhàn)  165
7.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧各層的QoS保障機(jī)制  166
7.2.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的物理層和無(wú)線信道  166
7.2.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS MAC協(xié)議  169
7.2.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的QoS路由  172
7.2.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中傳輸層協(xié)議的設(shè)計(jì)考慮  176
7.2.5  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)應(yīng)用和動(dòng)態(tài)自適應(yīng)機(jī)制  178
7.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的QoS信令機(jī)制  181
7.3.1  背景  181
7.3.2  RSVP在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析  182
7.3.3  RSVP的改進(jìn)  182
7.3.4  適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的帶內(nèi)信令機(jī)制(INSIGNIA)  183
7.3.5  相關(guān)問(wèn)題  188
7.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的QoS服務(wù)模型  190
7.4.1  概述  190
7.4.2  現(xiàn)有服務(wù)模型在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用可行性  191
7.4.3  新的適用于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)模型  193
7.5  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的其他QoS保障機(jī)制  197
7.5.1  備份路由  197
7.5.2  多路徑傳輸機(jī)制  197
7.5.3  自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制  198
7.5.4  分組冗余消除機(jī)制  198
7.5.5  一種與應(yīng)用和信道相關(guān)的綜合QoS保障機(jī)制  199
第8章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用  203
8.1  一些典型應(yīng)用和潛在的應(yīng)用  203
8.1.1  一些典型的應(yīng)用  203
8.1.2  一些可能開(kāi)展的應(yīng)用  206
8.2  基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)對(duì)等系統(tǒng)(MP2P)  207
8.2.1  概述  207
8.2.2  基于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)對(duì)等應(yīng)用  208
8.2.3  移動(dòng)對(duì)等系統(tǒng)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)  209
8.2.4  移動(dòng)對(duì)等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)  211
8.3  戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)(TI)  212
8.3.1  戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的概念和組成  212
8.3.2  戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的主要裝備  213
8.3.3  戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)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(shù)互聯(lián)網(wǎng)的信息處理  219
8.3.7  戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展  220
8.4  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡(luò)  222
8.4.1  傳感網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)和特點(diǎn)  223
8.4.2  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)  223
8.4.3  Ad Hoc傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)  226
8.4.4  當(dāng)前研究現(xiàn)狀  229
第9章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)及其他相關(guān)問(wèn)題  232
9.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)  232
9.1.1  IEEE 802.11技術(shù)  232
9.1.2  CDMA技術(shù)  234
9.1.3  藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)  236
9.1.4  HiperLAN2  237
9.1.5  HomeRF  238
9.2  分級(jí)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)管理  239
9.2.1  概述  239
9.2.2  MMWN中的移動(dòng)管理機(jī)制  239
9.2.3  虛擬子網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的移動(dòng)管理  240
9.2.4  基于虛擬家鄉(xiāng)區(qū)域的移動(dòng)管理機(jī)制  240
9.3  安全問(wèn)題  241
9.3.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)存在的安全問(wèn)題  241
9.3.2  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的安全目標(biāo)  242
9.3.3  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的安全策略和機(jī)制  243
9.3.4  設(shè)計(jì)安全Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)  246
9.4  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)  247
9.4.1  網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的幾種形式  247
9.4.2  網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的解決方案  248
9.5  其他相關(guān)問(wèn)題  252
9.5.1  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的連接和信息共享問(wèn)題  252
9.5.2  節(jié)點(diǎn)的激勵(lì)協(xié)作機(jī)制  256
9.5.3  地址自動(dòng)配置機(jī)制  257
9.5.4  服務(wù)發(fā)現(xiàn)  260
9.6  小結(jié)  263
第10章  Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和應(yīng)用前景  265
10.1  發(fā)展脈絡(luò)  265
10.2  應(yīng)用前景  266
10.3  待解決的問(wèn)題  267
附錄：縮略語(yǔ)表  269