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第2章无线通信和网络仿真技术基础24 2.1无线电频谱24 2.2无线传输介质和方式25 2.3损耗和衰落28 2.4调制30 2.5扩频32 2.6复用和多址35 2.7天线37 2.8MIMO40 2.9认知无线电41 2.10可见光通信和激光通信43 2.11无线充电44 2.12智能反射表面*46 2.13网络仿真技术47 2.14NS2和NS3基础知识和示例49 2.14.1NS2基础知识和示例49 2.14.2NS3基础知识和示例52 2.15用NS2和NS3进行无线网络仿真54 2.16构建无线网络仿真实验环境和无线网络信号测量实验55 习题55 扩展阅读56 参考文献56 无线网络技术(第5版)——原理、应用与实验目录第3章无线局域网58 3.1无线局域网概述58 3.2无线局域网的组成、拓扑结构与服务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63 3.3IEEE 802.11协议技术标准64 3.3.1IEEE 802.11协议标准简介64 3.3.2IEEE 802.11ac标准的物理层规范67 3.3.3IEEE 802.11ac 标准的MAC子层规范69 3.3.4IEEE 802.11ax(WiFi 6)标准的技术特点74 3.3.5IEEE 802.11be(WiFi 7)标准的技术特点75 3.3.6IEEE 802.11ad/ah/ay标准76 3.4IEEE 802.11测量及工具77 3.5其他无线局域网标准79 3.6无线局域网的应用80 3.6.1无线局域网的应用领域80 3.6.2无线局域网应用于公众图书馆81 3.6.3无线局域网应用于矿山采掘81 3.6.4WiFi雷达和信道状态信息感知82 3.7无线局域网的仿真实验83 3.7.1隐藏节点问题仿真实验84 3.7.2暴露节点问题仿真实验85 3.8无线局域网的实测实验86 习题87 扩展阅读88 参考文献88 第4章无线城域网和蜂窝移动通信89 4.1IEEE 802.16(WiMAX)标准89 4.1.1无线城域网和无线广域网概述89 4.1.2IEEE 802.16标准简介90 4.1.3IEEE 802.16标准技术特点90 4.1.4IEEE 802.16标准体系结构92 4.1.5IEEE 802.16系统组成92 4.1.6WiMAX应用场景分类93 4.2蜂窝通信网络技术概述93 4.32G和3G技术94 4.44G/LTE技术95 4.55G技术97 4.5.15G技术概述和标准背景97 4.5.25G的网络结构98 4.5.35G的接入网和承载网99 4.5.45G的数据帧结构101 4.5.55G的核心网102 4.5.65G的关键技术103 4.5.7WiFi 6和5G的性能对比104 4.5.85G的广泛应用105 4.66G技术展望107 4.6.1国外6G旗舰研究计划的观点107 4.6.2我国学者的观点108 4.6.36G的技术挑战109 4.6.46G的关键技术110 4.7无线城域网和蜂窝通信网络的应用111 4.8无线城域网和蜂窝移动通信的实验115 习题116 扩展阅读116 参考文献117 第5章卫星网络和空天信息网络118 5.1卫星网络概述118 5.2卫星网络原理124 5.3典型的卫星网络系统129 5.4移动卫星系统通信标准和网络设计131 5.5卫星网络系统的应用133 5.6北斗卫星导航系统134 5.7空天信息网络139 5.8无人机通信网络144 5.9卫星网络实验146 习题147 扩展阅读148 参考文献148 第6章无线自组织网络149 6.1Ad Hoc网络概述149 6.2MANET体系结构150 6.3MANET路由协议152 6.3.1MANET路由概述152 6.3.2MANET路由协议分类152 6.3.3MANET的典型路由协议154 6.4MANET的其他技术161 6.5无线网状网161 6.6MANET的仿真实验163 习题163 扩展阅读164 参考文献164 第7章无线传感器网络165 7.1传感器技术简介165 7.2无线传感器网络概述166 7.3无线传感器网络的体系结构167 7.4无线传感器网络的协议分析171 7.4.1无线传感器网络的协议栈171 7.4.2无线传感器网络的协议172 7.4.3定向扩散路由协议173 7.4.4Sensor MAC协议175 7.5无线传感器网络的应用178 7.5.1无线传感器网络的应用领域178 7.5.2无线传感器网络的应用实例181 7.6水下通信和水下无线声音传感器网络181 7.7无线传感器网络的研究进展186 7.8无线传感器网络的仿真实验190 习题191 扩展阅读191 参考文献191 第8章无线个域网193 8.1无线个域网概述193 8.2无线个域网的典型技术194 8.3IEEE 802.15标准196 8.3.1IEEE 802.15标准概览196 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198 8.4无线个域网的协议200 8.4.1蓝牙协议200 8.4.2低功耗蓝牙协议201 8.4.3ZigBee协议202 8.5ZigBee的协议体系结构204 8.6无线个域网的应用206 8.7无线个域网的仿真实验207 8.8无线个域网的实测实验207 习题208 扩展阅读209 参考文献209 第9章物联网210 9.1物联网概述210 9.2物联网的标准化、架构和中间件212 9.3物联网的支撑技术214 9.4物联网硬件平台216 9.5物联网的操作系统217 9.6物联网的技术协议221 9.6.1网络层的6LoWPAN协议221 9.6.2路由层的低功耗有损网络路由协议 225 9.6.3物联网的传输协议229 9.6.4应用层的受限应用协议229 9.6.5MQTT协议和服务发现协议233 9.7物联网的应用234 9.8低功耗广域物联网和窄带物联网235 9.8.1长距离低功耗传输236 9.8.2窄带物联网237 9.9物联网应用系统开发240 9.10物联网的实验240 习题243 扩展阅读243 参考文献243 第10章车联网244 10.1车联网的概念和应用需求244 10.1.1车联网的概念244 10.1.2车联网应用需求245 10.2车内网络*247 10.3自动驾驶汽车简介250 10.4车联网和智能交通系统架构252 10.4.1我国的车联网系统架构252 10.4.2美国的智能交通系统架构253 10.5IEEE 802.11p技术标准254 10.6蜂窝车联网技术标准256 10.6.1蜂窝车联网标准的演进和关键技术257 10.6.2蜂窝车联网的技术特点和优势258 10.7我国车联网产业应用与发展趋势260 10.8车联网实验261 习题262 扩展阅读262 参考文献263 第11章无线体域网、室内定位和智能家居网264 11.1无线体域网264 11.1.1无线体域网简介264 11.1.2无线体域网的技术要求265 11.1.3IEEE 802.15.6协议标准266 11.1.4WBAN中的路由和安全性272 11.2无线室内定位273 11.2.1无线室内定位概述273 11.2.2无线室内定位技术和评价标准274 11.2.3基于无线射频的室内定位应用系统277 11.2.4使用其他技术的无线室内定位系统281 11.3无线智能家居网283 11.3.1无线智能家居网的组成和特点283 11.3.2无线智能家居网的典型技术285 11.3.3无线智能家居网协议的层次结构287 11.3.4无线智能家居网的应用示例288 11.4无线室内定位的仿真实验289 11.5无线体域网、室内定位和智能家居网实验289 习题290 扩展阅读291 参考文献291 第12章无线网络安全292 12.1网络安全概述292 12.1.1网络安全威胁292 12.1.2网络安全防御技术293 12.2无线网络安全简史295 12.3无线网络的安全威胁295 12.4无线网络攻击的防御方案298 12.5无线局域网的安全技术300 12.6物联网的安全303 12.7蜂窝通信网络的安全307 12.8车联网的安全309 12.9量子保密通信简介312 12.10无线网络安全技术的发展趋势314 12.11无线网络安全的仿真实验315 习题315 扩展阅读315 参考文献316 附录A无线网络技术缩略语317 附录B配套实验指南321 內容試閱： 习近平总书记在中国共产党第二十次全国代表大会上的报告中指出: 教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力，深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，这三大战略共同服务于创新型国家的建设。报告同时强调: 推动战略性新兴产业融合集群发展，构建新一代信息技术、人工智能、生物技术、新能源、新材料、高端装备、绿色环保等一批新的增长引擎。 作为信息技术领域最重要的分支之一，网络对人类社会影响深远。从1969年互联网诞生至今50余年，网络技术不断演进，并呈现出两大趋势： 高速和无线。高速指在光纤等技术支撑下，网络带宽和流量不断扩大。而无线网络则突出泛在性、移动性和灵活性。 国内高校IT各专业的本专科生和研究生开设“计算机网络”课程已有多年，许多前辈学者如Tanenbaum、Kurose、谢希仁、吴功宜等撰写的各种经典教材已被广泛采用。但在“计算机网络”课程中，主要以讲解有线网络为主，无线网络只占极少部分。 无线网络早已无处不在，大量设备(笔记本计算机/平板/手机/传感器等)通过无线连接网络。而突破了线缆束缚之后，无线网络技术本身呈现了多元化特点，已扩展到无线局域网、蜂窝移动通信、卫星网络、空天信息网、无线体域网、无线个域网、无线传感网、物联网和车联网等，各种应用蓬勃发展。如果不经系统学习，广大同学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”课程很有必要。经过广大同行努力，目前全国已有数百所高校陆续开设相关课程，但总体占比仍不高。希望本课程能覆盖更多高校、专业和学生，积极助力新工科IT课程教学改革。 本书针对每种无线网络技术，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，并附习题、扩展阅读和参考文献。附录A列举了无线网络技术缩略语，附录B提供了配套实验指南。 本书前4版分别于2011年、2014年、2017年和2020年出版，迄今已被全国300余所高校选用。许多师生反馈了大量意见和建议，在此谨致谢意。 本次内容修订如下： 一是追随技术进步，新增智能反射面、WiFi 7、5G和北斗创新应用、我国的低轨卫星互联网、无人机通信网络、水下通信、蜂窝车联网、WLAN安全威胁、车联网安全等内容；二是删减了部分陈旧或次要内容。 实验内容则考虑适配更多技术类型、实验环境、操作可行性、低成本等因素，采用“仿真 实测”的思路，已设计30多项配套实验，未来还将陆续更新。仿真实验是通过权威网络仿真软件在普通PC上进行，减少场地、设备等影响。实测实验选择了部分代表性项目，从板卡、芯片到软件，类似DIY一般，提供完整的设计和操作过程，希望有助于学生提高相关动手能力。 通过学习本书，读者能了解无线网络技术全貌，理解和熟悉各种主流技术的基本原理和功能，接触和掌握网络仿真和嵌入式应用系统的设计开发，为从事无线网络相关的应用、开发和运维管理等工作打下良好基础。 本书可作为本科生、研究生等修读“无线网络”相关课程的教材，内容可满足32～64总学时的教学安排。理论建议32～48学时，其中部分内容较为深入和前沿(加*号，适合研究生)。实验建议0～24学时，具体实验项目见附录B，可结合实际自选。本书也可作为“计算机网络”“网络工程实践”“网络课程设计”等课程的参考书，或作为毕业设计、学生科研及工程技术人员的参考用书。 本书配套电子资源包括PPT课件、习题答案、实验环境镜像、实验手册、源码、实验操作视频、实验说明等内容，读者可访问清华大学出版社网站自行免费下载。 本书涉及内容繁多，我们查阅了大量参考文献，受益匪浅，在此向原作者们致谢。限于篇幅，仅列出部分代表性文献。 本书编写修订过程中，历届研究生苏成龙、路金明、张超、邓轲、高子航、尚子宁、庄建辉、朱家骅、张腾、何伟业、雷菲等参与了实验制作和文字绘图。本书出版得到浙江省移动网络应用技术重点实验室、浙江省高等教育教学改革研究项目、宁波大学教材建设项目、宁波大学教学研究项目等资助，本书先后获浙江省重点教材、浙江省普通高校优秀教材、浙江省普通高校新形态教材和浙江省普通本科高校“十四五”重点教材等，在此谨致谢意。 自第1版出版至今十余载，我们切身感受到在无线网络领域我国自主可控的核心技术越来越多，自豪之余，更衷心希望本书能对培养更多IT优秀人才作出贡献。虽然我们一直在努力，但由于学识有限，仍存在许多不足，敬请读者不吝赐教，将意见建议发至邮箱，邮箱信息可扫描如下二维码获得。 邮箱和教学平台网站 金光江先亮2023年春于宁波大学

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