第1章 无线网状网：问题与解决方案 3
1.1概述 3
1.2无线ad hoc网络与无线网状网的比较 3
1.3无线网状网的难题 4
1.3.1吞吐量 5
1.3.2吞吐量公平 6
1.3.3可靠性和健壮性 7
1.3.4资源管理 7
1.4无线网状网的设计要点 8
1.4.1网络结构设计要点 8
1.4.2网络协议设计要点 9
1.5多射频无线网状网设计要点 10
1.5.1结构设计要点 11
1.5.2媒体访问控制设计要点 11
1.5.3路由协议设计要点 12
1.5.4路由判据设计要点 12
1.5.5拓扑控制设计要点 13
1.6多射频无线网状网链路层解决方案 13
1.7多射频无线网状网媒体访问控制协议 16
1.7.1多信道CSMA MAC 16
1.7.2交错载波侦听多址接入 17
1.7.3基于TDMA的两状态媒体访问控制方案 18
1.8多射频无线网状网路由协议 19
1.8.1多射频无线网状网的新路由判据 20
1.8.2多射频链路质量源路由 21
1.8.3负载感知干扰均衡路由协议 23
1.9多射频无线网状网拓扑控制方案 24
1.9.1拓扑控制协议的目标 24
1.9.2骨干拓扑合成算法 24
1.10开放性问题 26
1.11总结 26
参考文献 27
第2章 多射频多信道网状网 29
2.1概述 29
2.1.1802.11网状网架构 30
2.1.2提升容量 30
2.1.3举例 33
2.2射频使用策略 35
2.3信道分配和路由 37
2.3.1信道分配的基础 38
2.3.2公式和算法 40
2.3.3局限性 41
2.3.4路由判据 42
2.3.5综合方法 43
2.4开放性问题 44
参考文献 45
第3章 IEEE 802.11无线网状网 47
3.1引言 47
3.2性能问题及原因 48
3.2.1容量受限 48
3.2.2数据流不公平性 50
3.3高性能路由协议 52
3.3.1链路质量感知路由 52
3.3.2干扰感知路由 53
3.3.3多径路由 53
3.3.4差异感知路由 54
3.3.5机会路由 54
3.4多信道无线网状网 55
3.4.1基于拓扑的信道分配 55
3.4.2流量感知的信道分配 56
3.4.3动态信道分配 56
3.4.4信道间干扰 57
3.5数据流公平性 58
3.5.1公平性参考模型 58
3.5.2隐式的基于速率的拥塞控制 59
3.5.3显式的基于速率的拥塞控制 59
3.5.4入口数据流节流 59
3.5.5邻居区域RED 60
3.5.6覆盖MAC层方法 60
3.6其他问题 60
3.6.1服务质量 60
3.6.2拓扑规划 61
3.6.3增强拓扑发现 61
3.6.4长距离无线网状网 62
3.7开放性问题 62
3.7.1最大最小流分配 62
3.7.2干扰感知多径路由协议 63
3.7.3基于方向性天线的网状网 63
3.7.4安全路由协议 63
3.7.5故障诊断 63
3.8总结 63
参考文献 64
第4章 无线网状网中的路由 71
4.1概述 71
4.2无线网状网的特性 72
4.3路由协议的一般概念 72
4.3.1路由协议的分类 72
4.3.2二层路由 73
4.3.3无线网状网中路由的需求 74
4.3.4适合于负载均衡和容错的多路径路由 74
4.3.5QoS路由 74
4.4路由判据 75
4.5路由协议 76
4.5.1ad hoc按需距离矢量路由协议 76
4.5.2动态源路由协议 78
4.5.3最优链路状态路由协议 78
4.5.4跨层路由方法 80
4.5.5带宽感知路由 80
4.5.6多射频链路质量源路由协议 81
4.5.7无线网状网中其他基于拓扑的路由协议 81
4.5.8基于位置的路由协议 82
4.6适合802.11s WLAN网状网的路由 83
4.6.1空中传播时间路由判据 83
4.6.2混合无线网状网协议 84
4.6.3射频感知最优化链路状态路由 85
4.6.4可扩展性 86
4.7路由和信道分配联合 86
4.7.1负载感知路由和信道分配联合 87
4.7.2基于LP的路由和信道分配联合 88
4.8前景展望和开放性问题 90
参考文献 90
第5章 无线网状网媒体访问控制 92
5.1设计目标与面临的难题 93
5.2传统无线MAC协议 94
5.2.1Aloha与时隙Aloha 94
5.2.2CSMA与CSMA/CA 95
5.2.3IEEE 802.11 DCF协议 95
5.2.4IEEE 802.11e MAC协议 96
5.3WMN的高级MAC协议 98
5.3.1配置定向天线的网状网节点的协议 98
5.3.2多信道MAC协议 100
5.3.3同步网状网的无竞争MAC协议 104
5.4802.11工作组提出的高级MAC特征 105
5.4.1网状网内拥塞控制 106
5.4.2公共信道结构 107
5.4.3网状网确定性的接入 108
5.5折中和约束 109
5.6总结和前景展望 110
参考文献 110
第6章 无线网状网的安全 114
6.1安全技术概述 114
6.2网状网应用场景 116
6.2.1单独管理域 117
6.2.2网络基础设施的延伸 117
6.2.3网状网联盟 118
6.2.4公用网状网 118
6.3网状网安全议题 118
6.3.1安全挑战 119
6.3.2WMN的潜在攻击 119
6.3.3认证 120
6.3.4安全的MAC层 121
6.3.5安全路由 123
6.3.6密钥管理和通信安全 125
6.3.7入侵检测 127
6.3.8WMN的其他安全技术 127
6.4具体的提议 127
6.4.1系统提议 127
6.4.2认证协议 129
6.5总结和开放性问题 135
致谢 135
参考文献 135
第7章 无线网状网的扩展性 139
7.1概述 139
7.2相关工作 141
7.3可扩展的密集城市区域无线网状网 142
7.3.1网络架构与假设 142
7.3.2最优化的AP部署方案 144
7.3.3密集城市区域无线网状网的数值实例 147
7.4可扩展的基于环的广域无线网状网 149
7.4.1网络架构及假设 149
7.4.2无线冲突域和无线感知域 149
7.5跨层吞吐量分析 151
7.5.1基于环的多跳WMN中的信道活动 151
7.5.2MAC吞吐量 154
7.6基于环的网状网单元中的最佳覆盖和容量 156
7.6.1问题阐述 156
7.6.2超结构混合整数非线性规划最优化方法 156
7.6.3基于环的WMN实例 157
7.7开放性问题 159
7.7.1服务质量 160
7.7.2跨层设计 160
7.7.3协作通信 160
7.8总结 161
致谢 161
参考文献 161
第8章 无线网状网中的负载均衡 164
8.1概述 164
8.2无线网状网中的网关负载均衡 165
8.2.1基于移动边界的负载均衡 166
8.2.2基于分区主机的负载均衡 168
8.2.3基于概率分割的负载均衡 169
8.3无线网状网中的中央负载 170
8.3.1最短路径路由和中央负载 171
8.3.2无线网状网负载均衡中基于环的路由策略 172
8.3.3均匀节点分布下的平均路径长度分析 179
8.4无线网状网中的其他负载均衡解决方案 179
8.4.1ad hoc负载均衡路由 180
8.4.2ad hoc按需距离矢量负载均衡 180
8.5开放性问题 182
8.6总结 182
致谢 183
参考文献 183
第9章 无线网状网中的跨层优化 185
9.1概述 185
9.1.1无线网状网 185
9.1.2章节组织 186
9.2结构性考虑——全IP无线网络 186
9.3跨层优化 187
9.3.1使用跨层信息的优点与需求 187
9.3.2链路调度中的跨层信息合并 188
9.4链路调度优化算法 188
9.4.1背景信息 188
9.4.2问题阐述 189
9.5联合功率控制和多速率分配 190
9.5.1传输功率值离散情形 191
9.5.2复合函数：最大化吞吐量并最小化功率 191
9.6带舍入的LP近似 192
9.6.1确定性舍入 193
9.6.2随机舍入 193
9.7随机舍入分析 195
9.8使用非独立随机舍入提升性能 196
9.9使用连续优化来解决整数时隙分配问题 197
9.10数值分析 197
9.10.1仿真拓扑 197
9.10.2仿真结果 198
9.11开放性问题 200
9.11.1不确定性条件下的调度 200
9.11.2分布式链路调度 201
9.11.3优化分解 201
9.12总结 201
致谢 201
参考文献 202
第10章 无线网状网中的多媒体通信 205
10.1概述 205
10.2多媒体的特性和服务质量的要求 205
10.2.1通信需求 205
10.2.2鲁棒性问题 206
10.2.3感知质量评价 207
10.3协议和开放性问题 207
10.3.1网络容量 208
10.3.2网络时延 209
10.3.3切换 209
10.3.4网络路由 210
10.4新的多媒体应用 212
10.4.1流媒体服务 212
10.4.2交互式语音服务 213
10.4.3车辆间通信 215
10.4.4实时多玩家游戏 217
10.5总结 218
参考文献 218
第11章 无线网状网中的多天线技术 225
11.1概述 225
11.2多天线技术概述 225
11.2.1波束赋形和天线零陷 226
11.2.2分集和空时编码 227
11.2.3空间复用技术 228
11.3无线网状网概述 229
11.3.1无线网状网的特点 229
11.3.2无线网状网中的挑战和解决方案 230
11.4无线网状网中的多天线技术 231
11.4.1增加容量和吞吐量 231
11.4.2提高路由性能 232
11.4.3改善能量效率 233
11.4.4其他性能改善 235
11.5总结和讨论 236
参考文献 236
第12章 IEEE 802.11s无线局域网状网的标准化 243
12.1概述 243
12.2WLAN网状网入门 244
12.2.1WLAN网状网拓扑 244
12.2.2WLAN网状网的标准化 245
12.3WLAN网状网的基本服务 245
12.3.1WLAN帧格式 245
12.3.2回程信道选择 246
12.3.3网状网链路操作 247
12.3.4网状网信标 248
12.4WLAN网状网媒体访问控制 249
12.4.1多信道媒体访问控制 249
12.4.2网状网确定接入 250
12.5网状网的节能 250
12.6网状网的网络发现 251
12.6.1拓扑发现 251
12.6.2邻居发现 251
12.7网状网路由和中继 252
12.7.1WLAN网状路由框架 252
12.7.2路径选择判据 252
12.7.3混合无线网状网协议 253
12.7.4无线感知优化链路状态路由协议 255
12.7.5WLAN网状网中的中继 255
12.8WLAN网状网的协作 256
12.8.1与802 LAN的二层桥接 256
12.8.2与高层的协作 257
12.8.3对多入口的支持 257
12.9WLAN网状网的安全 258
12.9.1安全框架结构 258
12.9.2管理帧的安全 259
12.10WLAN网状网的服务质量 260
12.10.1回程和接入流量分离 260
12.10.2WLAN网状网的拥塞控制 260
12.11管理和配置 261
12.12IEEE 802.11s和实用网状网 261
12.13总结 262
参考文献 262
第13章 IEEE 802.16 WiMAX网状网互连 264
13.1概述 264
13.1.1标准化情况 265
13.1.2点到多点和网状网互连模式 265
13.2物理层和MAC层概述 266
13.2.1OFDM符号 266
13.2.2自适应调制和编码 267
13.2.3MAC层概述 267
13.3IEEE 802.16 WiMAX的点到多点模式 268
13.3.1帧结构 268
13.3.2PMP模式的能量管理 268
13.3.3PMP模式的安全管理 270
13.4IEEE 802.16 WiMAX网状网模式 272
13.4.1帧格式 272
13.4.2入网过程 273
13.4.3控制子帧中MSH-NENT消息的调度 276
13.4.4控制子帧中MSH-NCFG消息的调度 276
13.4.5数据子帧的调度 277
13.4.6网状网模式的安全性管理 278
13.5WiMAX网状网模式的QoS机制 279
13.6WiMAX网状网互连的吞吐量和时延 280
13.6.1WiMAX仿真器 280
13.6.2性能验证 282
13.7当前研究情况和开放性问题 284
13.7.1WiMAX和WiMAX媒体访问控制协议的区别 284
13.7.2理论模型和仿真工具 285
13.7.3服务质量 285
13.7.4干扰假设 286
13.7.5可扩展性 286
13.7.6拓扑控制 286
13.7.7时隙分配算法 287
13.8总结 287
参考文献 287
第14章 认知无线电和动态频谱管理 291
14.1概述 291
14.2认知无线电概念 292
14.2.1定义和特征 292
14.2.2认知无线电体系结构 294
14.2.3认知网络 294
14.2.4频谱共享的变形波形 295
14.2.5干扰温度 296
14.3CR的机会主义分布式频谱分配 297
14.3.1分布式和协作方法的效益 297
14.3.2群体智能 298
14.3.3博弈论 299
14.4经济和技术动机的结合 299
14.4.1技术方面 299
14.4.2经济的问题 300
14.4.3增强无线电拍卖多路接入协议 301
14.4.4拍卖序列和认知意识 301
14.4.5技术-经济环境内的认知终端 301
14.4.6分散多归属系统结构 303
14.4.7系统描述 303
14.4.8投标（出价）策略 304
14.4.9分布式频谱共享 310
14.5总结 311
致谢 311
参考文献 311
第15章 无线网状网案例研究：火灾应急管理和市场分析 316
15.1概述 316
15.2提议的WMN简介 318
15.3需求 318
15.3.1一般性需求 319
15.3.2特殊需求 319
15.4市场分析 320
15.4.1无线电接口数量 323
15.4.2无线电技术 323
15.4.3路由协议 323
15.4.4安全性 324
15.4.5服务质量 324
15.4.6多播 324
15.4.7外形因素和重量 324
15.4.8可调节性 324
15.4.9管理和监测 324
15.4.10设备平台选择 325
15.5平台设计和实现 325
15.5.1硬件平台 325
15.5.2软件 326
15.6验证 329
15.6.1端到端可用吞吐量 329
15.6.2端到端时延 330
15.6.3路由协议对拓扑变化的反应能力 330
15.6.4多播通信 333
15.7总结 334
15.8开放性问题 334
15.8.1拥塞控制 334
15.8.2定位 334
15.8.3维护路由协议连通性的链路层通告 335
15.8.4服务质量 335
15.8.5多播 335
15.8.6无线电接口 335
15.8.7多射频接口 336
致谢 336
参考文献 336
第16章 公共安全和灾难救助应用中的无线网状网 340
16.1概述 340
16.2无线网状网 340
16.2.1WMN的结构 341
16.2.2WMN的特点 342
16.2.3WMN系统和标准 343
16.3公共安全和灾难恢复通信 344
16.3.1PSDR指挥和通信架构 344
16.3.2PSDR通信网络类型 345
16.3.3当前的PSDR通信技术 346
16.3.4功能需求 346
16.3.5性能需求 347
16.4用于PSDR通信的WMN 348
16.4.1功能需求 348
16.4.2性能需求 351
16.5重要研究工作 352
16.5.1物理层 352
16.5.2媒体访问控制层 353
16.5.3网络层 353
16.5.4较高层 354
16.6总结 354
致谢 355
参考文献 355
缩略语 359