移動互聯網導論(第5版）

目錄Contents

上篇基 礎 理 論

第1章無線通信網絡概述2

1.1無線通信網絡的歷史與發展3

1.2無線通信網絡的主要特點4

1.3無線通信網絡的基礎技術4

1.4無線通信網絡的新興技術6

1.5移動互聯網滲透6

本章小結6

習題6

參考文獻6

人物介紹——數字通信時代奠基人Claude Elwood

Shannon8第2章無線電的傳播9

2.1有線介質與無線介質9

2.2無線電的傳播機制12

2.3天線與天線增益13

2.4路徑損耗模型15

2.5多徑效應與多普勒效應20

本章小結22

習題22

參考文獻22

人物介紹——無線電之父Guglielmo Marconi23第3章蜂窩系統原理24

3.1蜂窩系統24

3.2移動性管理25

3.2.1切換管理26◆移動互聯網導論(第5版)目錄

3.2.2位置管理26

3.3區群和頻率復用26

3.3.1通過頻率復用擴大系統容量26

3.3.2頻率復用下的小區規劃27

3.3.3六邊形小區的幾何結構28

3.3.4頻率復用比29

3.4同信道與鄰信道幹擾31

3.4.1同信道幹擾31

3.4.2鄰信道幹擾33

3.5擴大系統容量的其他方法33

3.5.1小區分裂33

3.5.2定向天線（天線扇區化）34

3.6信道分配策略36

本章小結36

習題37

參考文獻37

人物介紹——移動電話之父 Martin Cooper38第4章3G、4G、5G和6G39

4.13G39

4.1.1技術起源39

4.1.2標準參數40

4.1.3應用領域42

4.24G44

4.2.1技術層面44

4.2.24G概念44

4.2.3系統網絡結構45

4.2.4關鍵技術45

4.2.54G國際標準46

4.2.6性能48

4.35G49

4.3.15G概念49

4.3.25G系統與網絡架構49

4.3.45G關鍵技術50

4.3.55G應用場景50

4.3.65G標準制定51

4.46G51

4.4.16G概念51

4.4.26G系統與網絡架構52

4.4.36G關鍵技術53

4.4.46G應用場景53

4.4.56G標準制定54

本章小結55

習題55

參考文獻56

人物介紹——WiFi之母海蒂拉瑪57第5章移動IP58

5.1移動IP概述58

5.1.1移動IP的出現背景58

5.1.2移動IP設計目標及設計要求58

5.1.3移動IP的發展歷史59

5.2移動IP算法59

5.2.1基本術語60

5.2.2移動IP的基本操作原理60

5.2.3移動IP的工作過程60

5.2.4移動IP存在的問題69

5.3移動IPv670

5.3.1移動IPv6操作70

5.3.2移動IPv6與移動IPv4的區別72

本章小結73

習題73

參考文獻73

人物介紹——互聯網之父Vinton G.Cerf75第6章無線局域網與IEEE 802.11標準76

6.1無線局域網的構成76

6.2無線局域網的拓撲結構77

6.3IEEE 802.11標準家族78

6.3.1IEEE 802.1178

6.3.2IEEE 802.11b78

6.3.3IEEE 802.11a79

6.3.4IEEE 802.11g80

6.3.5IEEE 802.11n80

6.3.6IEEE 802.11ac82

6.3.7IEEE 802.11ad82

6.3.8IEEE 802.11aa83

6.3.9IEEE 802.11af85

6.3.10IEEE 802.11ax86

6.3.11IEEE 802.11ay89

本章小結89

習題89

參考文獻89

人物介紹——無線通信先驅 Dow Towsley91第7章無線移動互聯網安全92

7.1概述92

7.2無線局域網的安全威脅和安全機制92

7.2.1安全威脅92

7.2.2WEP加密機制93

7.2.3WEP認證機制95

7.2.4IEEE 802.1X認證機制96

7.2.5WAPI協議99

7.2.6IEEE 802.11i TKIP和CCMP100

7.3移動網絡的安全問題與安全技術103

7.3.1移動網絡的安全問題103

7.3.2移動終端和移動應用的安全問題108

本章小結110

習題111

參考文獻111

人物介紹——現實版鋼鐵俠Elon Reeve Musk112第8章移動群智感知113

8.1移動群智感知概述113

8.2群智感知網絡數據收集115

8.2.1任務分配115

8.2.2激勵機制116

8.3感知采集壓縮117

8.3.1壓縮感知基本原理117

8.3.2信號的稀疏表示118

8.3.3測量矩陣118

8.3.4重構算法119

8.3.5小結119

8.4移動情境感知119

8.4.1情境感知系統120

8.4.2情境信息的組成和分類120

8.4.3移動情境感知的應用研究121

8.5數據傳輸與信息傳播121

8.6安全與隱私保護123

本章小結125

習題125

參考文獻125

人物介紹——圖靈獎得主Les Valiant127第9章網絡幾何理論128

9.1時空自由度128

9.1.1時空自由度的參數定義128

9.1.2時空自由度相關工作128

9.2復雜性自由度130

9.2.1多播生成樹分析: 從復雜性角度建樹130

9.2.2在網絡計算中: 信息流的復雜性關系131

9.3刻畫網絡模型的常用工具132

9.3.1網絡中心性132

9.3.2網絡形狀132

9.3.3節點位置分布134

9.3.4運動模型134

9.3.5傳輸結構刻畫134

9.3.6網絡事件刻畫135

9.4分析計算的常用工具135

9.4.1概率近似135

9.4.2上下界逼近136

9.4.3數量階137

9.4.4運算處理137

9.4.5其他常用定理138

9.5數學證明常用思想及歷史人物貢獻141

9.5.1數學證明常用思想141

9.5.2歷史上代表性數學人物及其貢獻141

本章小結144

習題145

參考文獻145

人物介紹——網絡基礎研究領域先驅P. R. Kumar146第10章網絡經濟學147

10.1博弈論147

10.1.1完全信息靜態博弈147

10.1.2完全信息動態博弈151

10.1.3不完全信息靜態博弈152

10.1.4不完全信息動態博弈155

10.2拍賣機制156

10.2.1拍賣的要素157

10.2.2拍賣的分類158

10.2.3VCG拍賣162

10.2.4全支付拍賣163

10.3契約理論163

10.3.1契約要素163

10.3.2契約模型164

10.3.3契約可行性165

10.3.4契約理論應用165

10.3.5契約理論小結167

10.4市場理論167

10.4.1市場均衡167

10.4.2用戶行為分析169

10.4.3廠家行為分析170

10.5談判理論171

10.5.1談判理論的發展歷史及分類171

10.5.2納什談判理論172

10.5.3納什談判理論在無線網絡中的應用173

本章小結174

習題174

參考文獻175

人物介紹——圖靈獎得主Robert Metcalfe177

中篇技 術 方 法

第11章Ad hoc網絡180

11.1Ad hoc網絡概述180

11.1.1Ad hoc網絡產生背景180

11.1.2Ad hoc網絡發展歷史180

11.1.3Ad hoc網絡定義181

11.1.4Ad hoc網絡特點181

11.1.5Ad hoc網絡的應用182

11.1.6Ad hoc網絡面臨的問題183

11.2Ad hoc網絡的體系結構184

11.2.1Ad hoc網絡的節點結構184

11.2.2Ad hoc網絡的拓撲結構184

11.2.3Ad hoc網絡協議棧簡介185

11.2.4Ad hoc網絡的跨層設計186

11.3Ad hoc網絡面臨的問題187

11.3.1隱藏終端和暴露終端188

11.3.2Ad hoc網絡路由協議191

11.4Ad hoc的服務質量和安全問題200

11.4.1服務質量的概念200

11.4.2跨層模型200

11.4.3Ad hoc網絡中的安全問題201

本章小結203

習題204

參考文獻204

人物介紹——無線網絡專家Dina Katabi 205第12章傳感器網絡206

12.1傳感器網絡概述206

12.2無線傳感器網絡207

12.2.1IEEE 1451與智能傳感器207

12.2.2無線傳感器網絡體系結構209

12.3無線傳感器網絡的應用210

12.3.1軍事應用211

12.3.2醫療衛生應用212

12.3.3環境及農業應用213

12.3.4智能家居應用213

12.3.5其他應用214

12.4無線傳感器網絡系統214

本章小結216

習題216

參考文獻217

人物介紹——ACM/IEEE Fellow劉雲浩218第13章物聯網219

13.1物聯網綜述219

13.1.1物聯網的歷史219

13.1.2物聯網的發展近況220

13.1.3物聯網的應用221

13.2超寬帶無線通信技術224

13.2.1超寬帶無線通信技術的歷史224

13.2.2超寬帶無線通信技術的特點225

13.2.3超寬帶無線通信技術的應用227

13.3射頻識別228

13.3.1射頻識別的歷史228

13.3.2射頻識別的特點229

13.3.3射頻識別的應用230

13.4低功耗藍牙無線技術230

13.4.1低功耗藍牙無線技術的歷史230

13.4.2低功耗藍牙無線技術的特點232

13.4.3低功耗藍牙無線技術的應用232

13.5人體域網233

13.5.1人體域網的歷史233

13.5.2人體域網的應用234

13.6認知無線電234

13.6.1認知無線電的歷史234

13.6.2認知無線電的特點235

13.6.3認知無線電的應用236

13.7工業物聯網238

13.7.1工業物聯網的特點238

13.7.2工業物聯網的應用239

本章小結239

習題240

參考文獻240

人物介紹——物聯網之父Kevin Ashton242第14章軟件定義網絡243

14.1網絡發展概述243

14.1.1計算機網絡發展現狀243

14.1.2計算機網絡發展面臨的問題244

14.1.3雲計算網絡245

14.2軟件定義網絡概述246

14.2.1軟件定義網絡的發展246

14.2.2軟件定義網絡的定義247

14.2.3軟件定義網絡的優勢249

14.3軟件定義網絡關鍵技術249

14.3.1OpenFlow概述249

14.3.2VXLAN概述252

14.3.3其他關鍵技術254

14.4軟件定義網絡標準現狀256

14.4.1標準化組織256

14.4.2開源項目257

14.5軟件定義的無線電257

14.5.1軟件定義的無線電的歷史257

14.5.2軟件定義的無線電的特點259

14.5.3軟件定義的無線電的應用260

14.5.4軟件定義的無線電的發展前景260

本章小結261

習題261

人物介紹——圖靈獎得主Michael Stonebraker263第15章智能機器人網絡264

15.1智能機器人平臺264

15.1.1NAO人形機器人264

15.1.2H20系列人形機器人268

15.1.3我國機器人現狀270

15.2網絡模塊270

15.2.1WiFi270

15.2.2ZigBee272

15.3相關拓展276

15.3.1分布式系統與算法276

15.3.2人工智能277

15.3.3機器學習279

15.3.4具身智能280

本章小結282

習題282

參考文獻282

人物介紹——人工智能專家Judea Pearl 283第16章比特幣與區塊鏈284

16.1比特幣概述284

16.1.1比特幣的誕生284

16.1.2比特幣的發展284

16.2比特幣的原理286

16.2.1比特幣錢包286

16.2.2比特幣交易過程287

16.2.3比特幣挖礦過程289

16.3比特幣的困難和挑戰291

16.4區塊鏈簡介292

16.4.1區塊鏈的核心——去中心化292

16.4.2區塊鏈的技術原理293

16.4.3區塊鏈技術與數字貨幣295

16.4.4區塊鏈的應用與挑戰296

16.5比特幣網絡中的研究問題298

16.5.1比特幣網絡中的信息傳播298

16.5.2比特幣網絡中交易信息的回溯300

本章小結304

習題304

參考文獻305

人物介紹——MicroStrategy集團CEO Michael J. Saylor306第17章圖形碼307

17.1一維條形碼307

17.1.1一維條形碼的分類308

17.1.2一維條形碼的應用309

17.2QR碼310

17.2.1二維碼的誕生310

17.2.2QR碼的公開及其普及311

17.2.3QR碼標準及其進化311

17.2.4QR碼的優點311

17.2.5QR碼的符號結構312

17.2.6QR碼的特征312

17.2.7版本和規格313

17.2.8QR碼的應用313

17.3其他二維碼315

17.3.1Data Matrix碼315

17.3.2PDF417碼316

17.3.3Aztec碼316

17.3.4Maxi碼317

17.3.5EZ碼318

17.4高維碼318

17.4.1HCCB318

17.4.2COBRA318

本章小結320

習題320

人物介紹——計算機網絡與社會科學交叉先驅Jon Kleiberg321第18章移動互聯網智能化和算法322

18.1智能移動互聯網323

18.1.1移動社交網絡323

18.1.2基於大規模視頻流的實時分析與處理324

18.1.3智慧城市324

18.1.4醫療圖像分析系統324

18.1.5互聯網金融大數據325

18.2眾籌網絡325

18.2.1資源調度方案325

18.2.2網絡節點激勵機制325

18.2.3眾籌網絡安全機制326

18.3移動互聯網的計算326

18.3.1大數據分析——強大的工具326

18.3.2分布式計算327

18.4大數據知識圖譜與大語言模型329

18.4.1知識表示329

18.4.2知識抽取329

18.4.3知識推理330

18.5數字孿生網絡330

18.6移動搜索系統331

18.7兩個實例332

18.7.1路徑優化——滴滴出行332

18.7.2內容推薦與社交推薦——抖音332

本章小結333

習題333

參考文獻333

人物介紹——華為創始人任正非335第19章移動互聯網的工業設計336

19.1移動互聯網的產品336

19.1.1產品分類336

19.1.2產品特點338

19.2移動互聯網產品的設計和研發339

19.2.1移動互聯網產品用戶的特點339

19.2.2移動互聯網產品的設計原則340

19.2.3移動互聯網產品的設計要素340

19.2.4與傳統產品設計的不同點341

19.2.5移動互聯網的內點法341

19.3移動互聯網遊戲343

19.3.1移動互聯網遊戲產業鏈343

19.3.2移動互聯網遊戲類型344

19.3.3移動互聯網遊戲發展史與經典遊戲345

19.3.4移動互聯網遊戲的發展前景347

19.3.5移動互聯網遊戲公司miHoYo348

19.3.6移動互聯網遊戲開發者的攀登珠峰之路350

本章小結352

習題352

參考文獻352

人物介紹——蘋果公司創始人Steve Jobs354第20章互聯網的未來及影響355

20.1互聯網帶來的行業變革355

20.2互聯網金融： 數字化時代的金融變革363

20.2.1互聯網金融與金融互聯網363

20.2.2互聯網金融的新模式365

20.3互聯網對傳統教育的挑戰367

20.3.1互聯網對傳統教育的影響367

20.3.2因特網對教育觀念轉變的意義367

20.3.3互聯網時代現代教育的幾個特點368

20.3.4因特網進入現代教育需註意的問題369

20.4互聯網所引起的信息安全問題370

20.5大模型: 重構移動互聯網的底層邏輯與產業生態371

20.6元宇宙: 移動互聯網的升維革命與邊界突破373

20.7互聯網智能化: 從傳遞信息到傳遞知識的範式轉變375

20.8疫情對於移動互聯網的機遇和挑戰展望376

20.8.1新機遇: 新冠疫情促進移動互聯網的快速發展376

20.8.2新挑戰: 新冠疫情給移動互聯網的安全發展帶來的挑戰

和風險377

本章小結378

習題378

參考文獻379

人物介紹——Facebook 公司創始人Mark Elliot Zuckerberg380

下篇實驗

第21章Android編程與開發382

21.1Android系統的架構383

21.1.1應用程序層383

21.1.2應用程序框架層383

21.1.3系統運行庫層384

21.1.4Linux內核層385

21.2編程環境的搭建385

21.3Android工程387

21.3.1Android程序裏的基本概念388

21.3.2Android應用程序的生命周期391

21.3.3典型例程394

21.4Android手機功能介紹394

21.5Android手機在研究領域的應用394

21.5.1應用1394

21.5.2應用2395

21.5.3應用3395

21.5.4應用4396

21.5.5應用5397

21.5.6應用6397

21.5.7應用7399

21.5.8應用8399

21.5.9應用9399

21.5.10應用10400

21.5.11應用11401

21.5.12應用12401

21.5.13應用13401

21.5.14應用14402

21.5.15應用15402

21.5.16應用16403

21.5.17應用17404

21.5.18應用18405

21.5.19應用19405

習題406

參考文獻407第22章iOS編程與開發408

22.1iOS系統介紹408

22.1.1開發者計劃409

22.1.2iOS框架介紹409

22.1.3應用程序介紹411

22.2iOS開發414

22.2.1窗口414

22.2.2視圖415

22.2.3運算符與表達式415

22.2.4Foundation框架簡介418

22.2.5面向對象418

22.2.6內存管理419

22.3典型iOS程序介紹421

22.3.1實例1地圖導航421

22.3.2實例2自定義地圖的標註422

22.3.3實例3自定義的地圖423

22.4iOS程序應用424

22.4.1iOS手機中的傳感器424

22.4.2應用1424

22.4.3應用2424

22.4.4應用3426

習題426