基于定向天线无线自组网的资源调度研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李媛 著

图书标签:

• 无线自组网
• 定向天线
• 资源调度
• 无线通信
• 网络优化
• 移动通信
• 信道分配
• 干扰管理
• 多址接入
• 网络性能

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030462138

版次：1

商品编码：11824975

包装：平装

丛书名： 大学计算机学科学术研究进展系列丛书

开本：16开

出版时间：2015-11-01

用纸：胶版纸

页数：136

正文语种：中文

内容简介

　　《基于定向天线无线自组网的资源调 度研究》对无线自组网qoS路由面临的资源调度问题 和挑战进行了深入的探讨，针对结点使用定线天线的 单播情况，提出新的、符合实际应用的、能提供 qos支持的资源调度方法，并对其进行仿真模拟研究 。
　　本书适合无线网铬技术的相关研究、开发人员阅 读，还可以作为高校和研究所相关研究人员，以及计 算机及其相关专业研究生和高年级本科生的参考教材 。

目录

第1章 绪论
1.1 无线自组网的概述
1.2 无线自组网的发展历史
1.3 无线自组网的研究现状
1.4 无线自组网的应用领域
1.5 无线自组网存在的主要问题与关键技术
1.5.1 无线自组网存在的主要问题
1.5.2 无线自组网关键技术
第2章 无线自组网的服务质量路由协议
2.1 无线自组网的路由协议
2.1.1 无线自组网中路由协议的研究意义
2.1.2 路由协议的度量参数
2.1.3 无线自组网对路由协议的要求
2.1.4 无线自组网中路由协议的分类
2.1.5 无线自组网中路由协议的优化及发展
2.2 无线自组网的服务质量支持
2.2.1 无线自组网需要服务质量支持
2.2.2 无线信道的服务质量支持
2.2.3 MAC层的服务质量支持
2.3 无线自组网服务质量的相关研究
2.3.1 服务质量的基本概念
2.3.2 无线自组网中的服务质量模型
2.3.3 无线自组网中的服务质量信令
2.3.4 服务质量支持的MAC协议
2.4 无线自组网的服务质量路由协议
2.4.1 服务质量路由的概述
2.4.2 无线自组网服务质量路由协议的分类
2.5 基于时分多址无线自组网的服务质量路由协议
2.5.1 基于时分多址无线自组网的图论基础
2.5.2 时分多址无线自组网中数据传输的约束
2.5.3 分时无线自组网服务质量路由协议
第3章 基于时分多址无线自组网的资源分配
3.1 隐藏终端问题和暴露终端问题
3.1.1 隐藏终端问题
3.1.2 暴露终端问题
3.1.3 解决隐藏终端和暴露终端问题的方法
3.1.4 仿真实验
3.2 基于时分多址信道模型的带宽分配
3.2.1 采用时分多址MAC协议研究服务质量支持的原因
3.2.2 时分多址信道模型
3.2.3 时分多址信道模型的带宽分配
第4章 无线自组网分散链路状态服务质量路由协议
4.1 多路服务质量路由中的带宽计算.
4.2 分散链路状态的多路服务质量路由协议
4.2.1 服务质量路由发现
4.2.2 服务质量路径选择
4.2.3 服务质量路由应答
4.3.4 模拟实验与分析
第5章 无线自组网稳定的服务质量路由协议.
5.1 稳定的服务质量路由协议及相关研究
5.2 路径带宽计算
5.3 路径到期时间
5.4 稳定的按需式服务质量路由协议
5.4.1 路径发现
5.4.2 路径选择
5.4.3 带宽预留
5.5 模拟实验
5.5.1 模拟实验环境的建立
5.5.2 实验结果与分析
第6章 无线自组网中避免冲突的服务质量路由协议
6.1 避免冲突的服务质量路由协议及相关研究
6.2 现有服务质量路由协议的局限性
6.3 避免冲突的服务质量路由协议
6.3.1 定义和假设.
6.3.2 状态信息的转变
6.3.3 避免冲突的服务质量路由协议描述
6.4 模拟实验与分析比较
6.4.1 模拟实验环境的建立
6.4.2 模拟实验结果和分析
第7章 无线自组网中功率控制的服务质量路由协议
7.1 比率控制的服务质量路由协议及相关研究
7.2 时分多址模型中功率控制的基本思想
7.2.1 系统模型和帧结构
7.2.2 服务质量要求
7.2.3 功率控制
7.2.4 功率控制的QoS路由模式的基本思想
7.3 功率控制的服务质量路由协议
7.3.1 定义和假设
7.3.2 服务质量路由发现阶段
7.3.3 服务质量路由应答阶段
7.4 模拟实验与分析比较
7.4.1 模拟实验环境的建立
7.4.2 实验结果与分析
第8章 无线自组网中最大带宽预留优先的多路服务质量路由协议
8.1 最大带宽预留优先的多路服务质量路由协议及相关研究
8.1.1 基于时分多址的带宽预留
8.1.2 多路径服务质量路由
8.2 最大带宽预留优先的服务质量路由协议
8.2.1 定义和假设
8.2.2 服务质量的路径发现
8.2.3 最大路径带宽的多路选择
8.2.4 最大带宽预留优先的时隙分配算法.
8.3 模拟实验与分析比较
8.3.1 模拟实验环境的建立
8.3.2 实验结果与分析
第9章 无线自组网定向天线多播服务质量路由协议
9.1 定向天线多播服务质量路由协议及相关研究
9.2 定向天线的多播服务质量路由协议
9.2.1 定义和假设
9.2.2 定向天线的多播路由协议
9.3 模拟实验与分析比较
第10章 去掉控制阶段的时分多址模型的设计
10.1 传统的时分多址模型
10.2 去掉控制阶段的时分多址模型
10.3 实验方法
参考文献
后记

前言/序言

目录 第一章 引言 1.1 研究背景 1.2 研究意义 1.3 国内外研究现状 1.4 本文主要内容及创新点 第二章 无线自组网技术基础 2.1 无线自组网（MANET）概述 2.1.1 MANET的定义与特点 2.1.2 MANET的应用场景 2.2 MANET的网络拓扑与分层模型 2.3 MANET的路由协议 2.3.1 反应式路由协议 2.3.2 预测式路由协议 2.3.3 分层式路由协议 2.3.4 混合式路由协议 2.4 MANET的资源特性 2.4.1 带宽资源 2.4.2 能量资源 2.4.3 计算资源 2.4.4 存储资源 2.5 MANET面临的挑战 第三章 定向天线技术及其在MANET中的应用 3.1 定向天线的原理与类型 3.1.1 定向天线的定义与工作原理 3.1.2 定向天线的分类 3.2 定向天线的基本参数 3.2.1 增益 3.2.2 波束宽度 3.2.3 方向性因子 3.2.4 副瓣电平 3.3 定向天线的优点与缺点 3.4 定向天线在MANET中的优势 3.4.1 提高链路增益，扩大通信范围 3.4.2 减少同频干扰，提升频谱效率 3.4.3 增强通信安全性 3.5 定向天线在MANET中的挑战 3.5.1 节点移动性带来的波束跟踪问题 3.5.2 节点部署的复杂性 3.5.3 路由协议的适配性 第四章 MANET资源调度概述 4.1 资源调度的定义与目标 4.2 资源调度的基本原则 4.2.1 公平性 4.2.2 效率性 4.2.3 实时性 4.2.4 可靠性 4.3 MANET资源调度的关键问题 4.3.1 资源状态感知 4.3.2 调度策略设计 4.3.3 调度算法实现 4.4 资源调度的分类 4.4.1 基于全局信息的调度 4.4.2 基于局部信息的调度 4.4.3 基于分布式控制的调度 第五章 定向天线辅助下的MANET资源调度模型 5.1 考虑定向天线特性的资源模型 5.1.1 链路质量模型 5.1.2 干扰模型 5.1.3 能量消耗模型 5.2 基于定向天线的链路选择机制 5.2.1 链路评估与阈值设定 5.2.2 动态链路选择策略 5.3 定向天线在带宽调度中的应用 5.3.1 动态波束调整以优化信道利用率 5.3.2 基于链路质量的带宽分配 5.4 定向天线在能量调度中的应用 5.4.1 能量感知路由与传输功率控制 5.4.2 协作中继与能量备份 5.5 定向天线在计算/存储资源调度中的潜力 5.5.1 任务卸载与分布式计算 5.5.2 协同存储与数据冗余 第六章 定向天线辅助下的MANET资源调度算法设计 6.1 智能链路选择与波束管理算法 6.1.1 基于强化学习的自适应波束跟踪 6.1.2 协同感知与链路发现算法 6.2 动态带宽分配与QoS保证算法 6.2.1 预测式带宽分配与流量整形 6.2.2 基于网络状态的实时QoS调整 6.3 能量高效路由与功率控制算法 6.3.1 能量感知多路径路由 6.3.2 动态传输功率调整策略 6.4 综合资源调度算法 6.4.1 多目标优化算法设计 6.4.2 基于博弈论的资源分配 第七章 性能评估与仿真分析 7.1 仿真环境搭建 7.1.1 网络仿真工具介绍 7.1.2 关键仿真参数设置 7.2 评估指标选取 7.2.1 网络吞吐量 7.2.2 端到端时延 7.2.3 丢包率 7.2.4 网络寿命 7.2.5 资源利用率 7.3 仿真场景设计 7.3.1 不同节点密度下的性能表现 7.3.2 不同节点移动速度下的性能表现 7.3.3 不同业务负载下的性能表现 7.4 仿真结果分析 7.4.1 与现有算法的对比分析 7.4.2 关键算法参数对性能的影响 7.4.3 提出的调度机制的有效性验证 第八章 结论与展望 8.1 研究结论 8.2 研究创新点总结 8.3 未来工作展望 --- 正文 第一章 引言 1.1 研究背景 随着信息技术的飞速发展，通信网络已渗透到社会生活的方方面面。其中，无线自组网（Wireless Mesh Network, WMN）作为一种灵活、可扩展、无需基础设施的通信模式，在军事通信、应急响应、物联网（IoT）等领域展现出巨大的应用潜力。在传统的无线自组网中，节点通常采用全向天线进行通信，这在一定程度上限制了网络的性能，例如，全向天线发射的信号方向性不强，能量利用率较低，且容易受到同频干扰的影响，从而制约了网络的吞吐量和通信距离。 近年来，定向天线技术在无线通信领域取得了显著进展。定向天线的应用能够显著提高信号的传输增益，减少不必要的信号辐射，从而降低干扰，提高频谱利用效率和通信的可靠性。将定向天线技术引入无线自组网，有望克服传统全向天线在资源利用和性能提升方面的瓶颈。然而，定向天线的引入也带来了新的挑战，特别是在资源调度方面。传统的资源调度算法大多基于全向天线通信模型，难以直接适应定向天线所带来的动态、方向相关的链路特性。如何有效地利用定向天线的优势，优化无线自组网中的带宽、能量、计算和存储等关键资源，已成为当前研究的重点和难点。 1.2 研究意义 本研究旨在深入探讨如何利用定向天线的特性，设计和优化无线自组网的资源调度机制。通过引入定向天线，可以更精确地控制通信方向，实现更高效的链路连接和资源分配，从而提升网络的整体性能。具体而言，本研究的意义体现在以下几个方面： 首先，理论意义在于拓展了无线自组网资源调度的理论框架。现有的调度理论大多围绕全向通信模型展开，而定向天线的引入改变了链路的建立和维持方式，以及干扰的传播特性，需要新的理论模型来描述和分析。本研究将探索如何构建考虑了定向天线几何特性和动态波束特性的资源调度理论模型。 其次，技术意义在于为下一代无线自组网提供关键技术支撑。定向天线在提升网络容量、降低功耗、增强安全性方面具有显著优势，能够满足日益增长的高性能无线通信需求。通过设计适用于定向天线网络的资源调度算法，可以充分发挥定向天线的潜力，推动无线自组网技术的实际应用。 最后，应用意义在于提升特定场景下的网络性能。在军事侦察、灾难救援、移动传感网络等场景中，对网络的稳定性、可靠性、吞吐量和能耗都有极高的要求。定向天线辅助下的资源调度技术，能够有效应对这些场景中的挑战，为实现高效、可靠的通信提供解决方案。 1.3 国内外研究现状 近年来，国内外学者对无线自组网和定向天线技术都进行了大量的研究。 在无线自组网领域，研究主要集中在路由协议的设计与优化（如AODV, DSR, OLSR等），QoS（Quality of Service）保障机制，能量感知路由，以及安全问题等方面。针对不同应用场景，也涌现出许多定制化的自组网解决方案。然而，大多数研究仍以全向天线模型为基础。 在定向天线技术方面，研究主要聚焦于波束形成算法、波束跟踪技术、天线设计与硬件实现，以及如何在特定无线通信系统中应用定向天线以提高链路质量和减少干扰。例如，在Wi-Fi Direct、5G NR等技术中，定向天线已经发挥了重要作用。 然而，将定向天线技术与无线自组网的资源调度相结合的研究仍处于探索阶段。一部分研究开始关注定向天线在MANET中的路由问题，例如如何进行波束导向的路由发现，以避免盲区和提高路由效率。还有一些研究尝试在定向天线网络中进行链路质量的测量和评估，为后续的调度决策提供依据。但在系统性地研究定向天线如何影响带宽、能量、计算和存储等多种资源的调度，以及设计一套能够充分发挥定向天线优势的综合资源调度算法方面，仍存在较大的研究空间。特别是如何处理节点频繁移动、波束调整的延迟、以及多用户共享定向资源时的公平性等问题，是当前亟待解决的挑战。 1.4 本文主要内容及创新点 本文将致力于研究基于定向天线无线自组网的资源调度问题。在深入分析定向天线特性及其对网络资源的影响的基础上，提出一套能够有效调度网络资源的模型和算法。 本文主要内容安排如下： 第二章 将对无线自组网技术进行系统性的介绍，包括其基本概念、网络拓扑、常见的路由协议以及网络面临的资源挑战。 第三章 将详细阐述定向天线的原理、类型、关键参数以及其在无线自组网中的优势和面临的挑战，为后续研究奠定基础。 第四章 将对无线自组网的资源调度进行概述，包括资源调度的定义、目标、基本原则、关键问题以及不同的调度分类。 第五章 将重点研究如何构建考虑定向天线特性的无线自组网资源调度模型，包括链路质量模型、干扰模型、能量消耗模型，以及定向天线在带宽、能量、计算和存储资源调度中的应用潜力。 第六章 将设计一系列基于定向天线的无线自组网资源调度算法，涵盖智能链路选择、动态带宽分配、能量高效路由以及综合资源调度等。 第七章 将通过仿真实验对提出的调度模型和算法的性能进行评估和分析，并与现有算法进行对比。 第八章 将总结本文的研究成果，并对未来的研究方向进行展望。 本文的创新点主要体现在： 1. 构建定向天线背景下的综合资源调度模型： 首次系统性地将定向天线的方向性、链路增益、干扰特性等融入到带宽、能量、计算和存储等多维度资源的调度模型中，形成一套更贴合实际网络的模型。 2. 设计适用于定向天线网络的动态调度算法： 针对定向天线带来的动态链路特性，开发一系列能够实现智能链路选择、动态波束管理、实时QoS保证以及能量最优分配的算法。 3. 提升网络资源利用效率和整体性能： 通过精确的资源调度，最大化利用定向天线的优势，有效解决传统MANET资源利用率低、干扰大等问题，显著提升网络的吞吐量、可靠性和网络寿命。 4. 考虑节点移动性下的波束跟踪与调度协同： 重点研究在节点频繁移动的场景下，如何通过智能波束跟踪与资源调度算法协同工作，保证通信的连续性和调度的有效性。 通过上述研究，期望能够为基于定向天线的无线自组网提供一套更优的资源调度解决方案，推动相关技术的理论发展和实际应用。

评分☆☆☆☆☆

作为一名业余无线电爱好者，我经常在探索各种通信技术的可能性，而自组网一直是我非常着迷的一个方向。当看到这本书的名字时，我的目光就被“定向天线”和“资源调度”这两个关键词深深吸引。我了解到，定向天线的方向性使得信号可以更集中地传输到目标节点，从而在一定程度上减少了对周围节点的干扰，提高了信号的信噪比。这对于在复杂电磁环境下工作的自组网来说，无疑是一个巨大的优势。而“资源调度”则更是自组网的灵魂所在，它决定了网络的整体性能。本书如果能将这二者巧妙地结合起来，设计出能够充分发挥定向天线优势的资源调度策略，那么其价值将不可估量。我特别好奇书中是否会探讨如何根据网络动态变化（如节点移动、信道条件变化）来实时调整天线指向和调度策略，从而实现鲁棒且高效的网络运行。这种理论与实践相结合的研究，对于推动自组网技术的成熟和广泛应用具有重要的意义，我期待着从中学习到更多关于如何构建更智能、更可靠的无线通信网络的方法。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触无线自组网领域的学生，对这个新兴技术充满向往，同时也感到一丝迷茫。这本书的标题“基于定向天线无线自组网的资源调度研究”正好点燃了我探索的火花。在我初步的了解中，定向天线似乎能为自组网带来更高的通信效率和更强的抗干扰能力，这对于解决当前自组网面临的一些挑战，比如频谱资源紧张、网络稳定性不足等问题，具有重要的意义。而“资源调度”作为自组网的核心技术之一，它的优劣直接影响着网络的性能。如果这本书能够深入剖析如何利用定向天线的特性来优化资源调度策略，例如如何在节点之间建立更精确的通信链路，如何分配有限的带宽和功率，以及如何应对移动性带来的挑战，那么它将成为我学习道路上的一盏明灯。我尤其希望书中能提供一些具体的算法设计和性能分析，让我能够更直观地理解理论知识的应用，并为我今后的研究方向提供重要的参考和启示。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对无线通信领域，特别是自组网技术和资源调度充满好奇的读者，我怀着极大的兴趣翻开了这本书。虽然我还没有机会深入钻研其中的技术细节，但从书的整体框架和扉页信息来看，它似乎触及了一个非常前沿且具有实际应用价值的研究方向。定向天线的引入，为解决传统无线自组网中信号传播方向单一、干扰大等问题提供了新的思路，这让我对本书在提升网络效率、扩展覆盖范围方面可能提出的创新性解决方案充满了期待。尤其是在资源调度这个核心问题上，如何结合定向天线的特性，设计出更智能、更高效的调度算法，以优化频谱利用率、降低时延、保证服务质量，这绝对是当前无线通信研究的热点。这本书的出现，很可能为困扰业界的某些瓶颈问题提供突破性的视角，无论是对于学术研究还是工程实践，都具有潜在的指导意义。我希望书中能详细阐述定向天线在自组网中的具体部署方式，以及如何通过调整天线指向来动态优化网络拓扑和数据传输路径。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在无线通信领域摸爬滚打多年的工程师，我深知在实际工程中，如何有效地调度有限的无线资源是决定网络性能的关键。而近年来，定向天线在无线通信中的应用逐渐受到重视，其在提高链路增益、降低干扰、实现空间复用等方面展现出巨大的潜力。这本书的标题立刻引起了我的兴趣，因为它将这两个核心技术点——定向天线和资源调度——紧密地联系在一起，这恰恰是我在工作中经常思考和遇到的难题。我非常期待书中能够提出一套创新性的资源调度方案，能够充分挖掘定向天线的优势，例如如何根据网络拓扑和信道特性动态调整天线的波束形状和指向，以最大化吞吐量、最小化时延，并保证不同业务的QoS需求。尤其是在复杂的、节点密集型的自组网场景下，如何设计一套鲁棒且可扩展的调度算法，将是本书能否真正解决实际工程问题的关键所在。我希望书中能够提供一些详细的理论推导、仿真结果以及可能的性能评估方法，为我们在实际部署中提供切实可行的指导。

评分☆☆☆☆☆

我在阅读科技文献时，常常会留意那些能够为现有技术带来颠覆性改变的研究。这本书的标题，尤其是“定向天线”和“资源调度”的结合，让我看到了自组网技术向前迈进的新可能。我理解，定向天线能够让节点之间的通信更加“精准”，避免不必要的信号扩散，这本身就为优化网络资源利用率提供了天然的优势。而“资源调度”则是在此基础上的进一步精细化管理。我非常好奇本书是如何将这两者进行融合的。是否会提出一种新的调度框架，能够感知和利用定向天线的空间维度信息？例如，是否能通过动态调整天线的指向来实现更灵活的链路建立和数据分发，从而在保证可靠性的前提下，大幅度提升频谱的利用效率，降低能量消耗。对于一个日益拥挤的无线频谱环境而言，这种研究显得尤为重要。我希望书中能提供一些新颖的算法设计思路，以及对这些算法在不同场景下的性能表现进行深入的分析和比较，为解决当前自组网在资源分配上面临的困境提供新的思路。