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书  名:无线网络技术教程(第二版)——原理、应用与实验
  • 作  者: 金光、江先亮
  • 出版时间: 2014-05-01
  • 出 版 社: 清华大学出版社
  • 字  数: 458 千字
  • 印  次: 2-1
  • 印  张: 19.75
  • 开  本: 16开
  • ISBN: 9787302355366
  • 装  帧: 平装
  • 定  价:¥35.00
电子书价:¥24.50 折扣:70折 节省:¥10.50 vip价:¥24.50 电子书大小:29.54M
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内容简介
  本书围绕当前各种主流的无线网络技术,系统介绍无线网络技术的原理、应用和相关实验。全书共12章,内容包括无线局域网、无线城域网、无线广域网、卫星网络、无线自组织网、无线传感网、无线个域网、物联网、无线车载网和智能交通、无线体域网、无线室内定位、无线家居网、无线网络安全等。
  本书内容新颖,覆盖全面,突出“理论+应用+实践”的特色,电子资源丰富。针对各种无线网络,本书先阐述原理,然后介绍应用实例,绝大部分实验仅需PC即可完成,便于读者学习。
  本书可作为计算机、通信、电子、自动化、物联网、网络工程、信息安全等专业的本科生、硕士生、在职研究生和相关领域的工程技术人员的教学用书或“计算机网络”等课程的参考书。
前言
  网络技术结合了计算机、通信和微电子等技术,是IT领域最重要的分支之一,对人类活动产生了深远影响。从1969年ARPANET诞生迄今,网络技术不断发展演进,逐渐呈现出两大发展趋势:高速和无线。高速指在光纤等技术支撑下,网络带宽和流量日益扩大。而无线网络则突出泛在性、移动性和灵活性。
  多年来国内高校IT各专业的本专科生和研究生中普遍开设了“计算机网络”课程,一些高校还设立了网络工程、物联网工程等专业。许多经典优秀教材,如Tanenbaum等著《计算机网络》、Kurose等著《计算机网络:自顶向下方法》、谢希仁著《计算机网络》等,已被广泛认可,这些教材以全面讲解计算机网络技术为主,无线网络一般只占极少部分。这也影响了大多数高校的课程体系,即在“计算机网络”课程中只讲授少量无线网络知识,较少单独安排无线网络课程。
  但随着技术发展,无线网络越来越贴近人们的生活和工作,越来越多的终端设备(笔记本电脑、手机、传感器等)通过无线网络连接。一旦突破了线缆束缚,无线网络本身的发展呈现了多元化特点,从最初的无线局域网扩展到无线城域网、无线广域网、无线体域网、无线个域网、无线自组织网络、无线传感网、物联网和无线车载网等。如果不经系统学习,学生们会对纷繁复杂的无线网络原理和技术特点等感到困惑。
  所以,开设一门单独的“无线网络”课程,在进入21世纪的今天已很有必要。近几年全国已有一些本专科院校陆续开设了本课程,但在全国高校中所占的比例仍较低。我们希望能在广大同仁的共同努力下,使这门课程能在高校全面开设。而目前系统介绍无线网络技术的高校教材非常缺乏,希望本书能促进相关教学工作,能为IT专业课程改革提供帮助。我们深入分析了已有的少量教材,积极借鉴了其优点,在此过程中,也深刻体会到先行者的努力和不易。
  由于无线网络类型多样,实验环节安排较困难。简单的思路是在机房中配置无线AP进行接入和组网,形式单一,效果一般。少数高校增加了传感器节点、移动通信等设备,效果较好,但经费投入大,对设备、场地(室外环境)的要求较高。
  本书大部分实验采用网络仿真,即通过权威网络仿真软件,利用普通PC平台,进行各种无线网络实验,减少场地、设备等对实验的影响。更进一步,学生还可通过仿真动画演示功能,直观形象地了解各种无线网络协议的原理和功能,强化学习效果。
实际上,网络仿真是科研人员、研究生等从事网络协议研发的重要途径,以往较少用于本科教学。但随着技术发展,选择部分网络仿真内容用于本科教学,时机已成熟。本书充分利用网络仿真技术,对各种无线网络技术给出仿真示例,提供了实验手册、源码、运行说明、演示动画和结果分析等内容。读者能更深入了解和感受技术原理和特点,还可自行修改脚本和源码,改变无线拓扑,加深体会。
  本书第一版于2011年出版以来,已进入全国数十所高校,得到了许多师生的认可。第二版对内容进行了较大扩展和完善,增加了物联网、无线车载网络和智能交通、无线体域网、无线室内定位和无线家居网等章节,对许多原有章节也结合技术发展予以更新,同时提供了更多的应用示例。
  针对每种无线网络技术,本书内容编排循序渐进。先阐述基本概念和原理,接着介绍应用,然后提供实验示例供操作练习,并附有习题和参考文献。附录A列举了部分相关专业术语,附录B提供了配套实验指南,便于教学安排。
  通过学习本书,读者能了解无线网络技术的全貌,接触各种主流无线网络技术,熟悉各种技术的基本原理和功能,初步掌握用网络仿真技术来验证和开发无线网络技术的手段,为从事网络管理、网络工程、网络技术研发及相关领域工作打下良好基础。
本书可作为本科生、硕士生、在职研究生等修读“无线网络”相关课程的教材,建议安排32个理论学时和16个实验学时。部分内容较为基础,而部分内容涉及前沿研究,可根据各校实际和学生层次节选讲授。本书也可作为“计算机网络”等课程的参考书,或用于毕业设计、学生科研、课程设计及技术参考用书。
  本书配套电子课件、实验手册、仿真实例源码、演示动画和教学研究网站平台等均可从清华大学出版社网站(http://www.tup.com.cn)下载访问。
  本书涉及内容广泛,我们在编写过程中,查阅了大量参考文献,得到了许多有益的启示和帮助,在此向相关文献的原作者们表示感谢。限于篇幅,仅列出主要代表性文献。读者可根据自己的实际需要,查阅这些源文献,进一步接触无线网络前沿进展和应用。
  本书由宁波大学金光和浙江大学江先亮编著,马金金、王千、郑君等同学参与了部分文字和绘图工作。本书在编写过程中得到了金明、谢志军、王晓东等老师的帮助和建议。本书出版得到了浙江省移动网络应用技术重点实验室、浙江省科技创新团队、宁波市科技创新团队、宁波大学教材建设项目、宁波大学研究生教育改革与课程建设项目等的资助,谨致谢意。
  由于我们学识有限,本书存在许多不足,敬请读者不吝赐教。我们的电子邮箱是jinguang@nbu.edu.cn和jiangxianliang@zju.edu.cn。也欢迎读者访问我们的“无线网络技术教学研究平台”(http://eelab.nbu.edu.cn/wireless/)。

  金光江先亮
  2014年2月
目录
第1章从计算机网络到无线网络1
1.1计算机网络技术概述1
1.1.1计算机网络的功能1
1.1.2计算机网络的发展2
1.1.3计算机网络的定义5
1.1.4计算机网络的组成5
1.1.5计算机网络的分类6
1.2计算机网络的协议体系10
1.2.1网络协议和层次结构10
1.2.2计算机网络协议体系模型11
1.2.3无线网络的协议层次特点13
1.3无线通信和无线网络简史13
1.4无线网络分类14
1.4.1从覆盖范围分类14
1.4.2从应用目的分类15
1.5计算机网络和无线网络应用16
1.5.1计算机网络的常见应用16
1.5.2无线网络的应用17
1.6计算机网络技术进展18
1.6.1高速以太网18
1.6.2IPv6和下一代因特网19
1.6.3P2P技术19
1.6.4网络安全19
1.7相关标准化和权威组织20
1.7.1电信领域的标准化组织20
1.7.2网络和通信领域的权威组织20
1.8本书概要22习题23
参考文献24
◆无线网络技术教程(第二版)——原理、应用与实验目录第2章无线通信和网络仿真技术基础25
2.1无线电频谱25
2.2无线传输介质和方式27
2.2.1无线传输介质27
2.2.2微波通信27
2.2.3红外线通信29
2.3损耗和衰落29
2.3.1传输过程中的损耗29
2.3.2移动环境中的衰落31
2.4调制32
2.4.1常用调制方式33
2.4.2典型数字调制技术34
2.5扩频35
2.5.1跳频扩频35
2.5.2直接序列扩频36
2.6复用和多址37
2.7天线39
2.7.1天线的分类39
2.7.2天线的主要指标40
2.7.3天线的关键技术41
2.8MIMO43
2.9认知无线电44
2.9.1认知无线电简介44
2.9.2认知无线电的功能和关键技术45
2.10可见光通信和激光通信46
2.11网络仿真技术简介47
2.11.1OPNET仿真平台48
2.11.2NS2仿真平台48
2.11.3NS3仿真平台49
2.11.4MATLAB仿真平台49
2.12NS2基础知识50
2.12.1NS2的获取和安装50
2.12.2NS2的基本框架50
2.12.3NS2的简单语法51
2.12.4NS2主要类库介绍54
2.13用NS2进行无线网络仿真55
习题56
参考文献57
第3章无线局域网58
3.1无线局域网概述58
3.1.1无线局域网的定义58
3.1.2无线局域网的特点59
3.1.3无线局域网的分类60
3.2无线局域网的组成与服务61
3.2.1无线局域网的组成61
3.2.2无线局域网的拓扑结构62
3.2.3无线局域网的服务64
3.3IEEE 802.11协议体系结构65
3.3.1IEEE 802.11协议标准65
3.3.2IEEE 802.11物理层67
3.3.3IEEE 802.11 MAC层68
3.3.4IEEE 802.11n标准69
3.3.5IEEE 802.11优化技术70
3.4IEEE 802.11信道分配73
3.4.1集中式管理环境的信道分配74
3.4.2无协调环境的信道分配75
3.4.3信道分配方案的挑战76
3.5IEEE 802.11测量及工具76
3.5.1IEEE 802.11测量的参数和步骤76
3.5.2IEEE 802.11的典型测量工具77
3.6其他无线局域网技术标准79
3.7无线局域网的应用80
3.7.1无线局域网的应用领域80
3.7.2无线局域网应用于公众图书馆81
3.7.3无线局域网应用于矿山采掘82
3.8无线局域网的仿真实验83
3.8.1隐藏节点问题仿真实验84
3.8.2暴露节点问题仿真实验86
习题87
参考文献88
第4章无线城域网和无线广域网89
4.1无线城域网和无线广域网概述89
4.1.1无线城域网概述89
4.1.2无线广域网概述89
4.2IEEE 802.16(WiMax)标准91
4.2.1IEEE 802.16简介91
4.2.2IEEE 802.16的工作特性及关键技术92
4.2.3IEEE 802.16协议体系结构93
4.3IEEE 802.16(WiMax)工作场景94
4.3.1WiMax系统组成94
4.3.2WiMax应用场景分类95
4.4移动WiMax网络切换95
4.4.1移动WiMax链路层切换95
4.4.2移动WiMax网络层切换98
4.4.3移动WiMax跨层切换100
4.5IEEE 802.20技术标准100
4.5.1IEEE 802.20的发展历程100
4.5.2IEEE 802.20的组成与模型100
4.5.3IEEE 802.20的性能和协议栈102
4.5.4IEEE 802.20与IEEE 802.16e、3G的比较104
4.6移动通信的2G/3G/4G/5G技术简介105
4.6.12G技术105
4.6.23G技术105
4.6.34G/LTE技术106
4.6.4未来5G技术107
4.7无线城域网和无线广域网的应用107
4.7.1无线城域网WiMax应用实例107
4.7.2无线广域网应用实例110
4.8无线城域网的仿真实验111
4.8.1无线城域网仿真实验拓扑111
4.8.2无线城域网仿真实验场景建立111
4.8.3无线城域网仿真实验结果分析112
习题113
参考文献114
第5章卫星网络115
5.1卫星网络概述115
5.1.1卫星网络通信的基本概念115
5.1.2卫星网络的发展116
5.1.3卫星网络的特点118
5.1.4卫星网络的分类120
5.1.5卫星网络的拓扑与组网120
5.2卫星网络原理121
5.2.1卫星轨道121
5.2.2卫星网络的通信体制123
5.2.3卫星网络的关键技术124
5.2.4卫星网络的组成和工作过程125
5.2.5卫星链路126
5.3星际深空网络和时延容忍网络127
5.4典型的卫星网络系统128
5.5移动卫星系统通信标准和网络设计131
5.5.1移动卫星系统通信标准131
5.5.2移动卫星系统网络设计132
5.6卫星网络系统的应用133
5.6.1卫星网络应用概述133
5.6.2卫星定位系统134
5.6.3卫星网络应用系统实例135
5.7卫星网络的仿真实验136
5.7.1卫星网络仿真实验背景136
5.7.2卫星网络仿真实验场景建立137
5.7.3卫星网络仿真实验结果分析137
5.8卫星网络的发展前景141
习题142
参考文献142
第6章无线自组织网络144
6.1Ad Hoc网络概述144
6.1.1Ad Hoc网络的背景144
6.1.2移动Ad Hoc网络的定义145
6.1.3MANET的特点145
6.2MANET体系结构146
6.2.1MANET的拓扑结构146
6.2.2MANET的协议层次147
6.3MANET路由协议147
6.3.1MANET路由概述147
6.3.2MANET路由协议分类148
6.3.3MANET的典型路由协议150
6.4MANET的其他技术156
6.4.1MANET的IP地址分配156
6.4.2MANET的QoS156
6.5无线网状网157
6.6Ad Hoc网络的应用158
6.6.1Ad Hoc应用于智能交通159
6.6.2MANET应用于军事通信159
6.7MANET的仿真实验161
6.7.1MANET仿真实验拓扑161
6.7.2MANET仿真实验场景建立161
6.7.3MANET仿真实验结果分析162
习题164
参考文献165
第7章无线传感器网络166
7.1无线传感器网络概述166
7.1.1无线传感器网络的背景和特点166
7.1.2无线传感器网络的技术挑战167
7.2无线传感器网络的体系结构168
7.2.1无线传感器网络的应用系统架构168
7.2.2无线传感器网络的节点组成169
7.2.3无线传感器网络的节点体系结构170
7.2.4无线传感器网络的网络结构171
7.3无线传感器网络的协议分析172
7.3.1无线传感器网络的协议栈172
7.3.2无线传感器网络的协议研究173
7.3.3定向扩散路由协议174
7.3.4Sensor MAC协议178
7.4无线传感器网络的应用181
7.4.1无线传感器网络的应用领域181
7.4.2无线传感器网络的应用实例184
7.5无线传感器网络的研究进展185
7.6无线传感器网络的仿真实验188
7.6.1无线传感器网络仿真实验拓扑188
7.6.2无线传感器网络仿真实验场景建立188
7.6.3无线传感器网络仿真实验结果分析189
习题191
参考文献191
第8章无线个域网192
8.1无线个域网概述192
8.1.1从个域网到无线个域网192
8.1.2无线个域网的分类193
8.2无线个域网的关键技术194
8.3IEEE 802.15技术标准195
8.3.1IEEE 802.15标准概览195
8.3.2IEEE 802.15.3标准和无线超宽带技术196
8.3.3IEEE 802.15.4标准197
8.4无线个域网的协议199
8.4.1蓝牙协议199
8.4.2ZigBee协议199
8.5ZigBee的协议体系结构202
8.5.1ZigBee的分层协议栈202
8.5.2ZigBee的网络层和应用层203
8.5.3ZigBee的组网过程204
8.6无线个域网的应用205
8.6.1UWB技术的应用205
8.6.2应用ZigBee的超市电子秤系统205
8.6.3应用WPAN的无线医疗监护系统207
8.7无线个域网的仿真实验210
8.7.1无线个域网仿真实验拓扑210
8.7.2无线个域网仿真实验场景建立211
8.7.3无线个域网仿真实验结果分析212
习题214
参考文献215
第9章物联网216
9.1物联网概述216
9.2物联网架构、中间件和支撑技术218
9.2.1物联网架构218
9.2.2物联网中间件218
9.2.3标识、感知和通信220
9.3物联网的应用222
9.3.1交通和物流222
9.3.2近场应用和手机支付223
9.3.3医疗保健224
9.3.4智能环境225
9.3.5个人和社会应用225
9.4物联网的发展和技术挑战226
9.4.1标准化226
9.4.2寻址和网络227
9.4.3安全和隐私228
习题231
参考文献231
第10章无线车载网络和智能交通232
10.1智能交通系统和无线车载网络概述232
10.2无线车载网络的应用分类和要求232
10.2.1无线车载网络的应用分类232
10.2.2无线车载网络的要求233
10.3智能交通系统组成、架构标准和应用234
10.3.1车载网络和车内网络234
10.3.2美国的智能交通系统架构和标准234
10.3.3日本的智能交通系统架构和标准236
10.3.4欧洲的智能交通系统架构和标准236
10.3.5智能交通系统应用示例239
10.4无线车载网络的技术挑战239
10.5无线车载网络的研究进展240
10.5.1寻址和地理寻址240
10.5.2匿名隐私与安全管理241
10.5.3路由转发241
10.5.4时延限制243
10.5.5数据包优先处理245
10.5.6可靠的跨层设计245
10.6无线车载网络的仿真实验246
10.6.1无线车载网络仿真实验拓扑246
10.6.2无线车载网络仿真实验场景建立246
10.6.3无线车载网络仿真实验结果分析247
习题250
参考文献250
第11章无线体域网、室内定位和家居网251
11.1无线体域网251
11.1.1无线体域网简介251
11.1.2无线体域网的技术要求252
11.1.3无线体域网的关键技术254
11.1.4无线体域网的应用示例258
11.2无线室内定位259
11.2.1无线室内定位概述259
11.2.2无线室内定位技术和评价标准260
11.2.3基于无线射频的室内定位应用系统263
11.2.4使用其他技术的无线室内定位系统266
11.3无线家居网268
11.3.1无线家居网的组成和特点269
11.3.2无线家居网的典型技术270
11.3.3无线家居网协议的层次结构272
11.3.4无线家居网的应用示例273
11.4无线室内定位的仿真实验274
11.4.1无线室内定位仿真实验拓扑274
11.4.2无线室内定位仿真实验场景建立274
11.4.3无线室内定位仿真实验结果分析275
习题276
参考文献276
第12章无线网络安全278
12.1网络安全概述278
12.1.1网络安全威胁278
12.1.2网络安全防御技术280
12.2无线网络安全的简史281
12.3无线网络的安全威胁282
12.4无线网络攻击的防御方案285
12.5无线局域网的安全技术286
12.5.1常见的无线局域网安全技术286
12.5.2无线局域网安全技术应用场景288
12.6移动自组织网络的安全技术289
12.6.1MANET密钥管理289
12.6.2MANET节点身份验证和行为监测289
12.6.3MANET节点定位和隐私290
12.6.4MANET的信任计算与管理291
12.6.5MANET安全路由292
12.7无线网络安全的仿真实验293
12.7.1无线网络安全仿真实验拓扑293
12.7.2无线网络安全仿真实验场景建立293
12.7.3无线网络安全仿真实验结果分析294
12.8无线网络安全技术的发展趋势295
习题296
参考文献296
附录A相关术语缩略语298
附录B配套实验指南302
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