第1章 绪论 1
1.1 蜂窝系统的发展史 1
1.2 蜂窝系统的特点 9
1.3 蜂窝系统基础 12
1.4 蜂窝系统的基础设施 15
1.5 网络协议 17
1.6 IEEE 802.11 17
1.7 Ad Hoc网络 18
1.8 传感器网络 19
1.9 无线MAN、LAN、BAN和PAN 20
1.10 无线网络的安全性和隐私 20
1.11 卫星系统 21
1.12 近年来的研究进展 21
1.13 本书的章节安排 22
1.14 参考文献 22
1.15 习题 23
第2章 概率、统计与话务理论 25
2.1 引言 25
2.2 概率与统计的基本理论 25
2.2.1 随机变量 25
2.2.2 累积分布函数 26
2.2.3 概率密度函数 26
2.2.4 期望值、n阶矩、n阶中心矩、方差 27
2.2.5 一些重要的分布 28
2.2.6 多个随机变量 31
2.3 话务理论 34
2.3.1 泊松到达模型 34
2.4 基本排队系统 35
2.4.1 什么是排队论 35
2.4.2 排队论的基础 36
2.4.3 肯德尔记号 36
2.4.4 利特尔法则 36
2.4.5 马尔可夫过程 37
2.4.6 增消过程 37
2.4.7 M/M/1/∞排队系统 37
2.4.8 M/M/S/∞排队系统 41
2.4.9 M/G/1/∞排队系统 43
2.5 小结 47
2.6 参考文献 47
2.7 习题 47
第3章 移动无线信道的传输特性 50
3.1 引言 50
3.2 无线电波的种类 50
3.3 传输机制 51
3.4 自由空间的传输特性 52
3.5 地面传输 53
3.6 路径损耗 54
3.7 慢衰落 57
3.8 快衰落 58
3.8.1 信号包络的统计特性 58
3.8.2 瞬时幅度的特性 60
3.9 多普勒效应 62
3.10 时延扩展 63
3.11 码间干扰 64
3.12 相干带宽 65
3.13 同频干扰 65
3.14 小结 66
3.15 参考文献 66
3.16 实验 66
3.17 开放性项目 67
3.18 习题 67
第4章 信道编码与差错控制 69
4.1 引言 69
4.2 线性分组码 69
4.3 循环码 74
4.4 循环冗余校验 75
4.5 卷积码 76
4.6 交织器 78
4.7 Turbo码 79
4.8 ARQ技术 80
4.8.1 停等式ARQ方案 80
4.8.2 返回N帧的ARQ方案 82
4.8.3 选择性重传ARQ方案 83
4.9 小结 84
4.10 参考文献 84
4.11 实验 85
4.12 开放性项目 86
4.13 习题 86
第5章 蜂窝系统的相关概念 89
5.1 引言 89
5.2 小区所属的范围 89
5.3 信号的强度与小区参数 90
5.4 小区的容量 93
5.5 频率复用 95
5.6 如何构成簇 96
5.7 同频干扰 99
5.8 小区分裂 100
5.9 小区扇形化 100
5.10 小结 102
5.11 参考文献 102
5.12 实验 103
5.13 开放性项目 104
5.14 习题 104
第6章 多路无线接入技术 107
6.1 引言 107
6.2 多路无线接入协议 108
6.3 竞争型协议 108
6.3.1 纯ALOHA 109
6.3.2 时隙ALOHA 110
6.3.3 CSMA 111
6.3.4 CSMA/CD 114
6.3.5 CSMA/CA 116
6.4 CSMA/CD与CSMA/CA的比较 118
6.5 小结 119
6.6 参考文献 119
6.7 实验 120
6.8 开放性实验 121
6.9 习题 121
第7章 多址技术 123
7.1 引言 123
7.2 多址技术的概念与模型 123
7.2.1 FDMA 124
7.2.2 TDMA 125
7.2.3 CDMA 127
7.2.4 OFDM 131
7.2.5 SDMA 132
7.2.6 多址技术的比较 133
7.3 调制技术 134
7.3.1 幅度调制 134
7.3.2 调频 134
7.3.3 FSK 135
7.3.4 相移键控 136
7.3.5 四相相移键控 136
7.3.6 π/4-QPSK 137
7.3.7 正交幅度调制 138
7.3.8 16QAM 138
7.4 小结 139
7.5 参考文献 140
7.6 实验 140
7.7 开放性项目 141
7.8 习题 141
第8章 信道的分配 143
8.1 引言 143
8.2 静态信道分配与动态信道分配 143
8.3 固定信道分配 144
8.3.1 简单的信道借用方案 145
8.3.2 复杂的信道借用方案 145
8.4 动态信道分配 147
8.4.1 集中式动态信道分配方案 147
8.4.2 分布式动态信道分配方案 147
8.5 信道的混合分配方案 148
8.5.1 信道的混合分配方案 148
8.5.2 信道弹性分配方案 149
8.6 特殊系统结构的信道分配 149
8.6.1 一维系统的信道分配 149
8.6.2 复用分区时的信道分配 150
8.6.3 各个小区重叠时的信道复用 151
8.7 系统的建模 152
8.7.1 基本建模 152
8.7.2 预留信道的建模 153
8.8 小结 155
8.9 参考文献 155
8.10 实验 156
8.11 开放性项目 157
8.12 习题 157
第9章 移动通信系统 160
9.1 引言 160
9.2 蜂窝系统的基础设施 160
9.3 注册 163
9.4 切换参数与基本支持 165
9.4.1 影响切换的参数 165
9.4.2 切换的基本支持技术 166
9.5 对漫游的支持 167
9.5.1 归属地代理、异地代理、移动IP 169
9.5.2 骨干路由器中的路由变更 170
9.6 组播 171
9.7 超宽带技术 174
9.7.1 UWB系统的特性 174
9.7.2 UWB信号的传输 175
9.7.3 UWB技术的现状及其应用 175
9.7.4 UWB与扩频技术之间的区别 176
9.7.5 UWB技术的优点 176
9.7.6 UWB技术的缺点 176
9.7.7 UWB技术面临的难题 176
9.7.8 未来的发展方向 177
9.8 毫微微蜂窝网络 177
9.8.1 技术特性 177
9.8.2 棘手的问题 179
9.9 小结 181
9.10 参考文献 181
9.11 实验 182
9.12 开放性项目 183
9.13 习题 184
第10章 网络协议 185
10.1 引言 185
10.1.1 第1层：物理层 185
10.1.2 第2层：数据链路层 186
10.1.3 第3层：网络层 186
10.1.4 第4层：传输层 187
10.1.5 第5层：会话层 187
10.1.6 第6层：表示层 187
10.1.7 第7层：应用层 187
10.2 TCP/IP协议 187
10.2.1 物理层与数据链路层 188
10.2.2 网络层 188
10.2.3 TCP 190
10.2.4 应用层 190
10.2.5 采用贝尔曼-福德算法的路由选择 190
10.3 无线TCP 191
10.3.1 对无线TCP的需求 191
10.3.2 有线TCP的局限性 191
10.3.3 无线环境的解决方案 192
10.3.4 链路层协议 193
10.4 第6版网际协议 194
10.4.1 从IPv4转换到IPv6 194
10.4.2 IPv6的头部格式 195
10.4.3 IPv6的特性 195
10.4.4 IPv6与IPv4之间的区别 196
10.5 小结 196
10.6 参考文献 196
10.7 实验 197
10.8 开放性项目 198
10.9 习题 198
第11章 现有的无线系统 200
11.1 引言 200
11.2 AMPS 200
11.2.1 AMPS的特性 200
11.2.2 AMPS系统的运行 201
11.2.3 AMPS电话系统的一般流程 203
11.3 IS-41 204
11.3.1 简介 204
11.3.2 支持的各项处理过程 205
11.4 GSM 206
11.4.1 频带与信道 207
11.4.2 GSM的帧结构 208
11.4.3 GSM系统采用的识别号码 209
11.4.4 GSM系统的接口、平面和层 211
11.4.5 切换 212
11.4.6 短信服务 213
11.5 IS-95 214
11.5.1 功率控制 218
11.6 IMT-2000 218
11.6.1 国际上的频谱分配方案 218
11.6.2 第三代蜂窝系统提供的业务 218
11.6.3 统一的第三代系统无线移动通信 219
11.6.4 多媒体信息服务 220
11.6.5 通用移动通信系统 221
11.7 小结 225
11.8 参考文献 225
11.9 习题 226
第12章 IEEE 802.11技术与无线接入点 227
12.1 引言 227
12.2 信息的下行传输 228
12.3 上行链路的信息传输 230
12.3.1 上行链路上含有RTS/CTS的信息传输 231
12.4 802.11系列协议的变体 233
12.4.1 IEEE 802.11b 234
12.4.2 IEEE 802.11g 234
12.4.3 IEEE 802.11n 234
12.4.4 IEEE 802.11ac 236
12.5 飞机上的WiFi接入 238
12.6 小结 238
12.7 参考文献 238
12.8 实验 239
12.9 开放性项目 239
12.10 习题 239
第13章 Ad Hoc网络 241
13.1 引言 241
13.2 MANET的特性 242
13.3 应用 243
13.4 路由选择 244
13.4.1 路由选择的要求 244
13.4.2 路由选择的分类 245
13.5 表驱动式路由选择协议 245
13.5.1 目的节点序列距离矢量路由 245
13.5.2 MANET中簇的构成 246
13.5.3 簇首的选择 246
13.5.4 簇首网关交换路由 247
13.5.5 无线路由协议 248
13.6 按需路由选择 248
13.6.1 Ad Hoc按需距离矢量路由选择 249
13.6.2 动态源路由协议 250
13.6.3 临时排序路由算法 251
13.6.4 基于联合的路由选择协议 253
13.6.5 基于信号稳定性的路由选择 254
13.7 混合式的路由协议 255
13.7.1 区域路由选择协议 255
13.7.2 鱼眼状态路由协议 255
13.7.3 具有组移动性的MANET的路标路由选择 256
13.7.4 位置辅助路由选择 256
13.7.5 方位辅助定向泛洪 257
13.7.6 相对距离微发现Ad Hoc路由选择 258
13.7.7 能量感知路由协议 258
13.8 多径路由选择协议 259
13.8.1 移动Ad Hoc网络中的按需多径路由协议 259
13.8.2 Ad Hoc按需距离矢量－备份路由 260
13.8.3 分离多径路由 262
13.8.4 缓存和多径路由协议 262
13.8.5 邻接表多径路由 264
13.9 车域网 265
13.10 网络仿真器 267
13.10.1 ns-2和ns-3 267
13.10.2 其他的网络仿真器 269
13.11 小结 269
13.12 参考文献 270
13.13 实验 273
13.14 开放性项目 274
13.15 习题 274
第14章 传感器网络 277
14.1 引言 277
14.2 无线传感器网络固有的自适应动态特性 280
14.2.1 美国国防部高级研究计划局所做的WSN工作 280
14.2.2 WSN的其他应用 281
14.3 WSN的功能单元 281
14.4 感应区、通信范围和传感器的配置 283
14.5 随机部署的传感器网络 285
14.6 在固定位置安放传感器 285
14.6.1 定期部署的传感器网络 287
14.7 网络特性 289
14.7.1 传感器网络的分类 289
14.7.2 WSN中MAC协议的基本原理 290
14.7.3 传感器网络中的平面路由选择协议 291
14.7.4 定向扩散 291
14.7.5 信息协商传感器协议 292
14.7.6 COUGAR 292
14.8 传感器网络中的分层路由选择 293
14.8.1 分簇式路由协议 294
14.8.2 低能量自适应分簇层次结构 294
14.8.3 门限敏感能量有效网络 295
14.8.4 周期性门限敏感、能量有效传感器网络的自适应协议 295
14.9 设计传感器网络时碰到的问题 297
14.9.1 传感器的数据库 298
14.9.2 协同信息处理 298
14.9.3 传感器信息系统中的低功耗采集 298
14.9.4 传感器网络中的多径路由 299
14.9.5 服务差异化 300
14.9.6 多径路由差异化服务 301
14.9.7 能源洞问题 302
14.9.8 数据汇聚 303
14.9.9 操作系统的设计 305
14.10 小结 305
14.11 参考文献 305
14.12 实验 309
14.13 开放性项目 310
14.14 习题 310
第15章 无线LAN、PAN、BAN和MAN 314
15.1 引言 314
15.2 ETSI高性能局域网 314
15.3 家庭无线网络 316
15.4 Ricochet 317
15.5 无线个人局域网 318
15.6 IEEE 802.15.1（蓝牙） 319
15.6.1 蓝牙系统的结构 321
15.6.2 IEEE 802.15.3 324
15.6.3 IEEE 802.15.4 326
15.7 ZigBee 330
15.8 无线体域网 331
15.9 微波接入全球互通 332
15.9.1 MAC层 332
15.9.2 MAC层细节 333
15.9.3 特定业务会聚子层 333
15.9.4 公共部分子层 333
15.9.5 物理层 336
15.9.6 物理层细节 337
15.10 采用网状网络的WMAN 338
15.11 采用3GPP与长期演进（Long Term Evolution，LTE）的WMAN 340
15.12 采用长期演进和长期演进增强系统的WMAN 342
15.13 小结 345
15.14 参考文献 345
15.15 实验 347
15.16 开放性项目 348
15.17 习题 348
第16章 无线网络的安全性与隐私 351
16.1 引言 351
16.2 加密技术与解密技术 351
16.2.1 加密技术 351
16.3 无线通信系统的安全性 354
16.3.1 蜂窝电话的安全性 355
16.3.2 LTE网络的安全性 356
16.3.3 基于WiFi的AP网络的鉴权 356
16.3.4 Diffie-Hellman协议 359
16.3.5 椭圆曲线加密算法 359
16.4 防火墙与系统的安全性 361
16.5 移动自组网的安全性问题 362
16.5.1 安全性方法 363
16.5.2 入侵检测 363
16.5.3 MANET中IDS的指标 363
16.5.4 MANET中入侵检测与响应的移动代理 365
16.5.5 基于静态数据库的入侵检测体系结构 366
16.5.6 MANET中的簇入侵检测系统 367
16.5.7 记录模块 369
16.5.8 MANET中的自私 369
16.6 无线传感器网络的安全通信 370
16.6.1 随机配置的WSN中两个传感器节点之间建立共享对称密钥 371
16.6.2 用二元多项式在两个传感器之间创建共享密钥 372
16.6.3 入侵检测方案 374
16.7 分布式DoS攻击检测 377
16.7.1 协方差分析法 378
16.8 小结 381
16.9 参考文献 381
16.10 实验 384
16.11 开放性项目 385
16.12 习题 385
第17章 卫星系统 388
17.1 引言 388
17.2 卫星系统的类型 388
17.3 卫星系统的特性 392
17.4 卫星系统的基础设施 394
17.5 呼叫的建立过程 396
17.6 全球定位系统 397
17.6.1 GPS的局限性 400
17.6.2 GPS的受益者 401
17.7 高级GPS与增强型911 402
17.8 利用卫星接入因特网 403
17.9 小结 403
17.10 参考文献 403
17.11 实验 404
17.12 开放性项目 404
17.13 习题 405
第18章 无线技术的最新进展 406
18.1 引言 406
18.2 SIM卡 406
18.3 按键通话技术 407
18.3.1 PTT的网络技术 407
18.3.2 iDEN蜂窝网络中的PTT 408
18.3.3 非iDEN蜂窝网中的PTT：PoC 408
18.3.4 目前业务的局限性 408
18.4 RFID 409
18.5 认知无线电 410
18.6 综合业务系统的移动性与资源的管理 412
18.6.1 移动性管理 412
18.6.2 资源管理 413
18.6.3 资源管理的最新进展 415
18.7 双层可视化传感器网络 415
18.8 多媒体业务的各项要求 417
18.8.1 媒体编解码器 418
18.8.2 文件格式 419
18.8.3 超文本传输协议 419
18.8.4 媒体控制协议 419
18.8.5 会话发起协议 419
18.8.6 多媒体短信服务 419
18.9 定向天线与智能天线 420
18.9.1 天线的类型 420
18.9.2 智能天线与波束的产生 421
18.9.3 智能天线与空分复用多址 422
18.10 无线多节点网络中编码的应用 423
18.11 时滞容错网络与移动机会网络 425
18.12 第五代及以上的蜂窝系统 426
18.13 低功耗设计 427
18.14 可扩展标记语言 428
18.14.1 超文本标记语言与标记语言之间的关系 428
18.14.2 WML：将XML用于无线手持设备 429
18.15 安卓、iOS、iPad、iPhone和iPad 430
18.16 物联网、万维物联网和社交网络 431
18.17 小结 434
18.18 参考文献 434
18.19 开放性问题 439
18.20 习题 439
附录 爱尔兰B表 440
缩略语 445