信息科学与工程系列专著 基于无线自组网的应急通信技术PDF电子书下载

第1章 应急通信概述 1

1.1 应急通信的相关概念和内涵 1

1.1.1 突发事件 1

1.1.2 应急通信 2

1.1.3 灾备通信 3

1.1.4 应急指挥 4

1.1.5 应急联动 4

1.1.6 公众通信与应急通信的关系 5

1.2 应急通信的特点 6

1.3 应急通信的分类和分级 7

1.3.1 应急通信场景的分类与比较 7

1.3.2 应急通信的分类与分级 8

1.4 应急通信的需求分析 9

1.4.1 不同应急突发情况下的通信需求 9

1.4.2 不同应急时间阶段的通信需求 10

1.4.3 不同应急用户的通信需求 11

1.4.4 不同应急事件级别的通信需求 13

1.5 应急通信系统的功能及提供的业务 14

1.6 应急通信的国内外发展应用现状 15

1.6.1 国外应急通信发展动态 15

1.6.2 国内应急通信发展概况 17

1.6.3 应急通信发展趋势 19

1.7 我国应急通信保障面临的问题和解决对策 20

1.7.1 存在的问题 20

1.7.2 解决对策 21

1.8 本章小结 22

第2章 应急通信保障方式和技术手段分析 23

2.1 应急通信保障的基本概念 23

2.2 应急通信保障体系 24

2.2.1 应急通信保障的指导思想和总体目标 24

2.2.2 应急通信保障体系总体架构 25

2.2.3 应急通信保障管理体系 27

2.2.4 应急通信技术体系 30

2.2.5 应急通信标准体系 33

2.3 传统应急通信技术 35

2.3.1 基于公共固定通信网的应急通信 36

2.3.2 卫星通信 37

2.3.3 无线集群通信 38

2.3.4 公众移动通信网络 40

2.3.5 短波和微波应急通信 41

2.3.6 业余无线电通信 42

2.3.7 无线广播和互联网 42

2.4 新型应急通信技术 43

2.4.1 遥感与定位技术 43

2.4.2 号码携带 44

2.4.3 应急通信车 45

2.4.4 空中通信平台 47

2.4.5 基于NGN的应急通信 48

2.4.6 无线宽带专网 49

2.4.7 基于WiMAX的应急通信 51

2.4.8 基于无线自组网的应急通信 53

2.4.9 认知无线电和认知网络 53

2.4.10 其他应急通信新技术 54

2.5 应急通信网络的组成和技术选型 57

2.5.1 应急通信网络的组成 57

2.5.2 应急通信保障中的技术选型 57

2.5.3 面向不同用户对象的通信手段 59

2.6 应急通信的技术热点和技术难点 60

2.6.1 应急通信的技术热点 60

2.6.2 应急通信的技术难点 62

2.7 应急通信保障实施建议 62

2.8 本章小结 65

第3章 无线自组网及其在应急通信中的应用 66

3.1 前言 66

3.2 Ad hoc网络 67

3.2.1 提出背景 67

3.2.2 基本概念和特点 68

3.2.3 Ad hoc网络的体系结构 69

3.2.4 Ad hoc网络的主要研究内容 71

3.3 无线传感网 76

3.3.1 基本概念 76

3.3.2 WSN的应用目标与特征 77

3.3.3 无线传感网的体系结构 78

3.3.4 无线传感网的设计 82

3.4 无线Mesh网络 84

3.4.1 基本概念 84

3.4.2 研究和应用现状 85

3.4.3 相关技术标准 85

3.4.4 技术特点 87

3.4.5 网络结构 88

3.4.6 关键技术分析 89

3.5 无线自组网在应急通信中的应用 91

3.5.1 Ad hoc网络在应急通信中的应用 91

3.5.2 无线传感网在应急通信中的应用 93

3.5.3 无线Mesh网络在应急通信中的应用 95

3.5.4 基于无线自组网的综合应急通信应用 97

3.6 本章小结 98

第4章 基于无线自组网的应急通信网络体系架构 99

4.1 引言 99

4.2 应急通信网络的构建要求 99

4.3 一体化异构应急通信网络体系框架设计 101

4.3.1 设计原则和目标 101

4.3.2 异构应急通信网络的分层框架和通用协议栈 101

4.3.3 系统体系结构 103

4.3.4 物理网络结构 105

4.3.5 组织和部署方案 106

4.3.6 入网过程与管理 109

4.3.7 结合无线自组网和蜂窝网络的混合式组网 111

4.3.8 网络特点和优势分析 113

4.4 基于RBAC的应急响应模型研究 113

4.4.1 需求背景 113

4.4.2 应急响应的一般模型 114

4.4.3 基于RBAC的应急响应模型 115

4.4.4 约束条件分析 118

第5章 支持应急通信的异构网络融合技术 120

5.1 背景需求 120

5.2 研究发展现状 122

5.3 技术问题分析 123

5.3.1 移动性管理 123

5.3.2 无线资源管理 125

5.3.3 呼叫接入控制 126

5.3.4 异构网络选择 127

5.3.5 端到端QoS保证 127

5.3.6 安全问题 128

5.4 异构网络互连原理与策略 129

5.4.1 异构网络互连的基本概念和原理 129

5.4.2 异构网络互连策略 130

5.4.3 异构网络互连实现方法 132

5.5 支持异构网络互连的应急通信网络结构设计 135

5.5.1 设计目的 135

5.5.2 设计方案 135

5.5.3 其他考虑 137

5.6 无线自组网与其他网络的互连方案 137

5.6.1 网络互连的需求和形式 137

5.6.2 网络互连解决方案 139

5.7 一种基于用户等级和负载均衡的多属性网络选择算法 143

5.7.1 算法提出背景 143

5.7.2 基于AHP和TOPSIS的网络选择 144

5.7.3 仿真分析 147

5.8 本章小结 149

第6章 应急通信网络的生存性增强技术 150

6.1 引言 150

6.2 网络生存性研究状况分析 151

6.3 应急通信网络生存性增强策略与方法 153

6.3.1 生存性增强策略 153

6.3.2 生存性增强技术和方法 154

6.4 高生存性异构应急通信网络的构建 159

6.4.1 应急通信网络的生存性特点和需求 159

6.4.2 高生存异构应急通信网络的设计 161

6.4.3 提高应急通信网络可生存性的若干措施 165

6.5 应急通信网络的信息传输模式 167

6.5.1 信息共享方式和传输模型 167

6.5.2 基于角色的路由和选择性扩散 168

6.5.3 基于短消息服务的位置路由 170

6.6 应急通信网络中的信息摆渡机制 171

6.6.1 背景需求 171

6.6.2 相关工作说明 172

6.6.3 基于网络分簇的信息摆渡机制 172

6.7 无线自组网中基于概率估计的冗余控制算法 177

6.7.1 相关工作 177

6.7.2 算法设计目标和思想 178

6.7.3 PERCA算法描述 178

6.7.4 仿真验证 180

6.8 无线自组网中能耗均衡的分簇路由协议 181

6.8.1 相关工作分析 181

6.8.2 EBCRP协议的设计 183

6.8.3 仿真实验分析 185

6.9 应急通信中基于簇的WSN生存性路由协议 186

6.9.1 动机和目的 186

6.9.2 网络模型 186

6.9.3 协议的工作流程 187

6.9.4 仿真与结果分析 190

6.10 本章小结 193

第7章 应急通信网络的多业务流QoS支持技术 194

7.1 基本概念和服务要求 194

7.1.1 QoS的定义和特征 194

7.1.2 服务需求 195

7.2 相关研究现状 195

7.3 协议栈各层的QoS保障机制 197

7.3.1 无线信道预测机制 197

7.3.2 支持QoS的MAC协议 198

7.3.3 QoS路由 199

7.3.4 无线自组网的传输层协议 201

7.3.5 应用层自适应机制 202

7.4 无线自组网的跨层 QoS体系结构 203

7.4.1 背景需求和设计理念 203

7.4.2 实施跨层QoS保障的策略和方法 204

7.4.3 基于跨层设计的QoS体系结构 206

7.5 无线自组网的拥塞控制机制 208

7.5.1 问题和挑战 208

7.5.2 研究发展现状分析 208

7.5.3 新的研究思路和方法 209

7.5.4 研究目标、技术问题和解决方案 211

7.5.5 无线自组网中的简单跨层流控机制 213

7.6 应急通信中业务流的判定、分类及识别 215

7.6.1 业务流的判定 215

7.6.2 业务流的分类和分级 216

7.6.3 业务流的识别 218

7.7 基于业务优先级的自适应带宽分配方案及性能分析 220

7.7.1 问题的提出 220

7.7.2 方案描述和系统建模 220

7.7.3 系统仿真及性能分析 222

7.7.4 带宽分配方案的进一步讨论 224

7.8 基于业务分类和代价期望的分簇QoS路由协议 226

7.8.1 协议设计方法 226

7.8.2 协议工作流程 228

7.8.3 仿真实验分析 229

7.9 本章小结 231

第8章 应急通信网络的管理和安全技术 232

8.1 网络管理技术概述 232

8.1.1 基本概念和相关标准 232

8.1.2 基于Web的网络管理 233

8.1.3 基于策略的网络管理 234

8.1.4 自治网络管理 235

8.2 应急通信网络的规划和管理 236

8.2.1 应急通信网络管理的特点和要求 236

8.2.2 应急通信网络的规划 237

8.2.3 应急通信网络的监控和管理 237

8.2.4 无线自组网的管理 238

8.3 移动性管理 241

8.3.1 概述 241

8.3.2 位置管理 241

8.3.3 网络层移动性管理 243

8.3.4 移动切换 247

8.3.5 无线自组网的移动性管理 248

8.4 无线资源管理 250

8.4.1 基本概念和目标 250

8.4.2 无线资源管理的研究内容 250

8.4.3 移动通信系统的无线资源管理 252

8.4.4 无线自组网的资源管理 253

8.4.5 异构无线网络的可重配置资源管理 258

8.5 无线自组网的安全威胁与应对策略 260

8.5.1 无线自组网的安全问题 260

8.5.2 无线自组网面临的安全威胁和攻击 260

8.5.3 网络安全策略 261

8.5.4 网络安全机制 262

8.5.5 基于入侵容忍的安全防护体系 269

8.6 无线自组网中的信任模型与信任建立机制 270

8.6.1 基本概念和背景需求 270

8.6.2 信任模型 270

8.6.3 信任建立机制 271

8.6.4 信任辅助的安全路由 273

8.6.5 信任关系面临的攻击及其防护措施 273

8.7 基于可信网络的WSN分级信任管理方案 274

8.7.1 设计思想 274

8.7.2 节点的属性、角色和可信级别 274

8.7.3 分簇过程 275

8.7.4 身份认证和密钥分发 276

8.7.5 WSN可信路由机制 278

8.7.6 可信保障和安全性分析 279

8.8 本章小结 280

第9章 应急通信网络的认知与协同通信技术 281

9.1 认知无线电技术 281

9.1.1 提出背景 281

9.1.2 基本概念和工作原理 282

9.1.3 研究现状和应用发展趋势 283

9.1.4 认知无线电的关键技术 286

9.1.5 认知无线电规则 289

9.2 认知网络技术 290

9.2.1 提出背景 290

9.2.2 定义和内涵 290

9.2.3 目标和要求 291

9.2.4 研究现状和发展应用 291

9.2.5 认知网络的工作模式和资源管理 292

9.2.6 认知网络的设计和实现框架 294

9.2.7 认知网络的关键技术 296

9.3 环境感知网络和情境意识服务 298

9.3.1 背景需求 298

9.3.2 情境意识服务平台 299

9.3.3 环境感知网络体系结构 300

9.3.4 关键技术分析 301

9.3.5 应用分析 302

9.4 具有认知能力的应急通信系统的构建 303

9.4.1 需求背景 303

9.4.2 设计理念 305

9.4.3 认知应急通信系统的构建 305

9.4.4 应用场景分析 309

9.5 协同通信技术 310

9.5.1 背景需求 311

9.5.2 操作方式和工作原理 312

9.5.3 关键技术问题 313

9.5.4 协同认知技术 314

9.6 网络编码技术 316

9.6.1 基本概念 316

9.6.2 发展简史 316

9.6.3 工作原理和操作过程 317

9.6.4 网络编码的显著特点 318

9.6.5 关键技术问题 319

9.6.6 网络编码的应用 320

9.7 激励协作机制 321

9.7.1 问题的提出 321

9.7.2 相关研究概述 322

9.7.3 激励协作机制的工作原理分析 324

9.7.4 分组转发策略 326

9.8 本章小结 327

第10章 应急通信网络的性能指标体系与评价方法 328

10.1 IP网络的性能指标体系 328

10.1.1 标准化的网络性能指标 328

10.1.2 IP网络性能评价指标体系的构建 329

10.2 基于无线自组网的应急通信网络的性能指标体系 331

10.2.1 网络关键特征说明 331

10.2.2 网络性能评价指标体系构建 333

10.3 网络测量技术 336

10.3.1 基本概念 336

10.3.2 网络测量技术和方法 336

10.3.3 网络性能主动测量技术 338

10.3.4 网络性能被动测量技术 339

10.3.5 无线自组网的性能测量 340

10.4 网络性能测量和评价系统的设计 342

10.4.1 系统体系结构 342

10.4.2 网络部署架构 343

10.4.3 系统功能结构 344

10.5 网络性能评估模型和指标权重确定方法 346

10.5.1 常用的评估模型和算法 346

10.5.2 指标权重确定方法 347

10.6 基于ANP的WSN可生存性指标体系的构建与分析 351

10.6.1 背景需求 351

10.6.2 可生存性指标体系的构建 351

10.6.3 指标体系中指标权重的确定 352

10.6.4 指标体系分析与验证 356

10.7 基于SMP的分簇WSN生存性评估模型 357

10.7.1 研究背景 357

10.7.2 生存性评估模型 358

10.7.3 分簇WSN可生存性评估 359

10.7.4 模型分析与验证 361

10.8 基于计算机模拟的异构应急通信网络生存性评价 364

10.8.1 需求分析 364

10.8.2 模拟环境目的和环境设置 364

10.8.3 网络连通度和覆盖度分析 365

10.8.4 接入概率分析 366

10.8.5 节点度和路由跳数分析 368

10.8.6 网络稳定度分析 369

10.8.7 实验结论 369

10.9 本章小结 370

参考文献 371