高級無線網絡：技術及商業模式（第3版）






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	目錄第1章概述――高級無線網路的廣義模型 1 1.1 網路模型 2 1.1.1 節點滲透 2 1.1.2 鏈路滲透――認知鏈路 3 1.2 網路連通性 4 1.3 具有小世界特性的無線網路設計 5 1.3.1 蜂窩重組 5 1.3.2 流量分佈感知重組 7 1.3.3 多蜂窩重組 7 1.4 頻率通道備份 8 1.4.1 m / kf / s合約 9 1.4.2 隨機冗餘分配(R2A) 9 1.4.3 按需冗餘分配 9 1.5 廣義網路模型 10 1.6 s網格網路的路由式通訊協定 11 1.6.1 特定應用路由式通訊協定 13 1.7 網路性能 13 1.7.1 平均路徑長度 14 1.7.2 分簇 14 1.8 節點、路由、拓撲和網路健壯性 14 1.9 功耗 15 1.10 協議的複雜度 16 1.11 性能評估 17 1.11.1 平均路徑長度 17 1.11.2 分簇系數 18 1.11.3 節點健壯性 18 1.11.4 網路健壯性 18 1.11.5 功耗 19 1.11.6 協議的複雜度 20 1.12 本書概覽 22 1.12.1 第1章：概述――高級無線網路的廣義模型 22 1.12.2 第2章：自我調整網路層 22 1.12.3 第3章：移動性管理 22 1.12.4 第4章：ad hoc網路 22 1.12.5 第5章：感測器網路 22 1.12.6 第6章：安全 22 1.12.7 第7章：網路經濟學 22 1.12.8 第8章：多跳蜂窩網路 23 1.12.9 第9章：認知網路 23 1.12.10 第10章：隨機幾何 23 1.12.11 第11章：異構網路 23 1.12.12 第12章：接入點選擇 23 1.12.13 第13章：自組織網路 23 1.12.14 第14章：複雜網路 24 1.12.15 第15章：大規模MIMO系統 24 1.12.16 第16章：網路優化理論 24 1.12.17 第17章：網路資訊理論 24 1.12.18 第18章：高級網路架構的穩定性 24 1.12.19 第19章：多運營商頻譜共用 24 1.12.20 第20章：大規模網路和均場理論 24 1.12.21 第21章：毫米波網路 25 1.12.22 第22章：無線網路中的雲計算 25 1.12.23 第23章：無線網路和匹配理論 25 1.12.24 第24章：動態無線網路基礎設施 25 附錄A.1 25 參考文獻 26 第2章自我調整網路層 28 2.1 圖和路由式通訊協定 28 2.2 圖論 43 2.3 拓撲聚合路由 45 2.3.1 網路和聚合模型 46 參考文獻 48 第3章移動性管理 52 3.1 蜂窩網路 52 3.1.1 蜂窩網路中的移動性管理 53 3.1.2 位置註冊和呼叫傳遞 56 3.1.3 位置更新和終端尋呼 59 3.1.4 4G無線網路中的WATM切換管理 69 3.1.5 衛星網路的移動性管理 70 3.2 具有優先切換功能的蜂窩系統 71 3.2.1 性能示例 78 3.3 蜂窩駐留時間分佈 79 3.4 微蜂窩及微微蜂窩網路中的移動性預測 83 3.4.1 PST-QoS保證框架 84 3.4.2 最有可能的簇模型 85 附錄A.3 中間蜂窩的距離計算 91 參考文獻 96 第4章 ad hoc網路 99 4.1 路由式通訊協定 99 4.1.1 ad hoc路由式通訊協定 100 4.1.2 反應式協議 104 4.2 混合路由式通訊協定 114 4.3 可擴展路由策略 118 4.4 多路徑路由 124 4.5 分簇協議 126 4.5.1 引言 126 4.5.2 分簇演算法 127 4.6 路由的實現方案 135 4.7 分散式QoS路由 141 4.7.1 轉發收到的權杖 144 4.7.2 頻寬路由 144 參考文獻 148 第5章感測器網路 151 5.1 引言 151 5.2 感測器網路參數 152 5.3 感測器網路架構 154 5.3.1 實體層 155 5.3.2 數據鏈路層 155 5.3.3 網路層 157 5.3.4 傳輸層 160 5.3.5 應用層 161 5.4 移動感測器網路部署 162 5.5 定向擴散 164 5.6 無線感測器中的聚合 167 5.7 邊界估計 170 5.7.1 ?中遞迴二元分區(RDP)的數量 172 5.7.2 克勞夫特不等式 172 5.7.3 可實現精度的上限 173 5.7.4 系統優化 174 5.8 感測器網路中的很好傳輸半徑 176 5.9 數據漏斗 180 5.10 感測器網路中的等效傳輸控制協定 183 參考文獻 183 第6章安全 189 6.1 認證 189 6.1.1 攻擊簡單的加密認證 191 6.1.2 規範認證協定 193 6.2 安全架構 195 6.3 金鑰管理 198 6.4 ad hoc網路中的安全性 201 6.4.1 自組織公開金鑰管理 204 6.5 感測器網路中的安全性 205 參考文獻 207 第7章網路經濟學 209 7.1 網路經濟學基礎 209 7.1.1 外部效應 209 7.1.2 服務定價 210 7.1.3 擁塞收費 211 7.1.4 擁塞博弈 212 7.1.5 建模服務差異化 213 7.1.6 競爭 214 7.1.7 拍賣 214 7.1.8 為QoS投標 215 7.1.9 頻寬拍賣 216 7.1.10 投資 217 7.2 無線網路微觀經濟學：贊助數據 220 7.2.1 解決方案 220 7.2.2 贊助數據模型 221 7.3 市場均衡的頻譜定價 223 7.3.1 網路和定價模型 224 7.3.2 頻譜定價優化 224 7.3.3 分散式解決方案 227 7.3.4 分散式定價模型的穩定性 228 7.4 序列頻譜共用 230 7.4.1 序列頻譜共用和相關市場模型 230 7.4.2 反覆運算協商演算法 233 7.5 數據計畫交易 236 7.5.1 使用者買賣雙方交易激勵模型的建立 237 7.5.2 ISP交易策略 240 參考文獻 241 第8章多跳蜂窩網路 244 8.1 多跳、多運營商、多技術無線網路建模 244 8.2 技術背景 244 8.3 系統模型和表示 246 8.4 m3路由發現協議 248 8.4.1 最小距離路由 248 8.4.2 有限干擾路由/調度 249 8.5 m3路由發現協定的性能 251 8.6 協議的複雜度 252 8.7 流量卸載激勵 254 8.7.1 MNO與SSO之間的協作談判 257 8.8 性能說明 258 8.8.1 m3路由發現協議 258 8.8.2 改進的m3路由發現協定的容量和輸送量 260 8.8.3 流量卸載激勵 261 8.8.4 移動性的實現和影響 263 參考文獻 264 第9章認知網路 266 9.1 技術背景 266 9.1.1 基本原理 266 9.1.2 網路層和傳輸層協定 267 9.2 多跳認知網路頻譜拍賣 268 9.2.1 技術背景 270 9.2.2 系統模型 270 9.2.3 啟發式真實拍賣 273 9.2.4 隨機拍賣 275 9.3 多跳認知蜂窩網路中的複合拍賣 279 9.3.1 網路模型 279 9.3.2 頻譜感知路由發現協議 282 9.3.3 聯合資源拍賣和小費計畫 284 9.3.4 基於強化學習的拍賣方案 286 9.3.5 基於小組的拍賣設計 286 9.3.6 一般場景的進一步延伸 290 9.3.7 系統性能 290 參考文獻 299 第10章隨機幾何 301 10.1 技術背景 301 10.1.1 點過程 301 10.1.2 中斷概率 303 10.1.3 多層蜂窩網路 304 參考文獻 306 第11章異構網路 310 11.1 預備工作 310 11.2 自組織小型蜂窩網路 311 11.2.1 技術背景 311 11.2.2 系統模型 312 11.2.3 自組織SCN 315 11.3 動態網路架構 316 11.3.1 系統模型 316 11.3.2 很好網路架構 319 11.3.3 很優拓撲的動態跟蹤 324 11.3.4 性能圖解 328 11.4 異構網路經濟學 333 11.4.1 僅巨集蜂窩服務 334 11.4.2 飛蜂窩簡介 335 11.4.3 用戶的預留收益的影響 337 11.4.4 飛蜂窩頻率複用 338 11.4.5 飛蜂窩運營成本 338 11.4.6 有限的飛蜂窩覆蓋 339 參考文獻 340 第12章接入點選擇 344 12.1 技術背景 344 12.2 網路選擇博弈 346 12.3 聯合AP選擇和功率分配 349 12.3.1 單AP網路 350 12.3.2 聯合AP選擇和功率控制 352 12.3.3 分散式演算法 353 12.4 聯合AP選擇和波束成形優化 356 12.4.1 網路模型 356 參考文獻 365 第13章自組織網路 368 13.1 自組織網路優化 368 13.2 系統模型 368 13.3 天線傾斜度和AP關聯的聯合優化 370 13.3.1 系統目標函數 370 13.3.2 優化問題 371 參考文獻 373 第14章複雜網路 374 14.1 大規模網路的演進趨勢 374 14.1.1 網路類型 374 14.2 網路特性 377 14.3 隨機圖 380 參考文獻 382 第15章大規模MIMO系統 384 15.1 線性預編碼的多蜂窩下行鏈路系統 385 15.1.1 技術背景 385 15.2 系統模型 387 15.2.1 通道不確定性建模 388 15.2.2 隨機優化 389 15.3 理想通道狀態資訊的優化 389 15.4 WSRM問題的健壯性設計 391 15.4.1 近似方案1 392 15.4.2 近似方案2 394 附錄A.15 399 附錄B.15 399 參考文獻 401 第16章網路優化理論 403 16.1 引言 403 16.2 分層優化分解 403 16.2.1 TCP擁塞控制 404 16.2.2 TCP Reno/RED 405 16.2.3 TCP Vegas/DropTail 405 16.2.4 MAC協議優化 406 16.2.5 效用很優MAC協議/社交很優 408 16.3 跨層設計 410 16.3.1 擁塞控制和路由 410 16.3.2 擁塞控制和物理資源配置 413 16.3.3 擁塞和競爭控制 415 16.3.4 擁塞控制、路由和調度 417 16.4 優化問題分解方法 419 16.4.1 耦合約束解耦 419 16.4.2 基本NUM對偶分解 419 16.4.3 耦合約束 422 16.4.4 解耦耦合目標 422 16.4.5 替代分解 424 參考文獻 426 第17章網路資訊理論 429 17.1 ad hoc網路容量 429 17.1.1 任意網路 429 17.1.2 隨機網路 430 17.1.3 任意網路：傳輸容量的上限 431 17.1.4 任意網路：傳輸容量的下限 434 17.1.5 隨機網路：輸送量的下限 435 17.2 資訊理論和網路架構 438 17.2.1 高衰減下的上限 440 17.2.2 高衰減下的多跳和可行下限 441 17.3 無線多跳ad hoc網路中的協作傳輸 444 參考文獻 449 第18章高級網路架構的穩定性 451 18.1 協作認知無線網路的穩定性 451 18.2 系統模型 452 18.2.1 網路架構 452 18.2.2 通道 453 18.2.3 協作通信 453 18.3 系統優化 455 18.4 很優控制策略 456 18.5 可實現速率 458 18.5.1 協作通信網路的穩定域 458 18.5.2 非協作通信網路的穩定域 460 18.6 穩定傳輸策略 461 18.6.1 網路參數 461 18.6.2 靜態傳輸策略 462 18.6.3 STAT策略的Lyapunov漂移分析 462 18.6.4 動態傳輸策略的穩定性 465 參考文獻 466 第19章多運營商頻譜共用 468 19.1 頻譜共用的商業模式 468 19.1.1 技術背景 468 19.1.2 多運營商合作模型 470 19.1.3 系統性能 476 19.1.4 性能圖示 486 19.2 多跳網路中的頻譜共用 492 19.2.1 多運營商合作模型 493 19.2.2 系統分析 495 19.2.3 系統性能 503 參考文獻 507 第20章大規模網路和均場理論 509 20.1 用於大型異構蜂窩網路的均場理論 509 20.1.1 系統模型 509 20.1.2 宏基站(MBS)優化問題 510 20.1.3 微基站(FBS)中的均場博弈 511 20.1.4 干擾平均估計 512 20.2 大型網路模型壓縮 513 20.2.1 模型定義 513 20.2.2 均場分析 515 20.3 大規模DTN的均場理論模型 515 20.4 組播DTN中自我調整感染恢復的均場建模 520 20.4.1 技術背景 520 20.4.2 系統模型 522 20.4.3 組播DTN的恢復方案 524 20.4.4 系統性能 528 20.4.5 模型的擴展和實現問題 529 20.4.6 圖示 532 20.5 無尺度隨機網路的均場理論 541 20.5.1 網路模型 541 20.5.2 Barabasi的無尺度模型 542 20.5.3 均場網路模型 544 20.5.4 不接近BA模型 544 20.6 頻譜共用和均場理論 547 20.6.1 使用均場理論的很優無線服務提供者選擇策略 547 20.6.2 終端數量有限的無線服務提供者選擇策略 548 20.7 複雜系統的動態建模 548 20.7.1 動態系統模型 549 20.7.2 網路的出生-死亡模型 553 20.7.3 網路重新佈局 554 20.7.4 多時間尺度系統優化 555 附錄A.20 求解非線性ODE系統的反覆運算演算法(DiNSE演算法) 556 附錄B.20 DNCM的目的地感染率 557 附錄C.20 基本流行病感染率 557 參考文獻 557 第21章毫米波網路 560 21.1 子蜂窩結構中的毫米波技術 560 21.1.1 毫米波技術的局限性 560 21.1.2 網路模型 561 21.1.3 網路性能 564 21.1.4 密集毫米波網路的性能 567 21.2 動態毫米波網路的微觀經濟學 568 21.2.1 動態小型蜂窩網路 568 21.2.2 動態小型蜂窩網路模型 569 21.2.3 動態小型蜂窩網路性能 569 參考文獻 575 第22章無線網路中的雲計算 578 22.1 技術背景 578 22.2 系統模型 579 22.3 系統優化 582 22.4 動態控制演算法 584 22.4.1 終端資源配置 584 22.4.2 伺服器資源配置 586 22.5 可實現速率 586 22.5.1 終端可支援的輸入速率區域 586 22.5.2 伺服器可支援的輸入速率區域 587 22.6 穩定控制策略 588 22.6.1 Lyapunov漂移 588 22.6.2 隨機固定策略 589 22.6.3 基於幀的策略 589 22.6.4 動態控制策略 591 參考文獻 592 第23章無線網路和匹配理論 594 23.1 技術背景：匹配市場 594 23.1.1 雙邊匹配 594 23.1.2 單邊匹配 597 23.2 多個運營商蜂窩網路的分散式穩定匹配與流量卸載 598 23.2.1 系統模型 598 23.2.2 提出問題 599 23.3 具有流量卸載的蜂窩網路的大學入學博弈模型 600 23.3.1 系統模型 601 23.3.2 類比大學入學匹配的接入點選擇問題 602 23.4 用於無線網路緩存的多對多匹配博弈 604 23.4.1 系統模型 604 23.4.2 主動緩存和匹配理論 605 23.4.3 主動緩存演算法 606 23.5 具有流量卸載的蜂窩網路中外部性的多對一匹配 607 23.5.1 系統模型 607 23.5.2 將卸載蜂窩關聯作為具有外部性的匹配博弈 609 23.6 蜂窩網路中D2D對的匹配安全性 611 23.6.1 系統模型 611 23.6.2 真正偏好 612 23.6.3 作弊：聯盟策略 613 參考文獻 614 第24章動態無線網路基礎設施 616 24.1 多運營商蜂窩網路中的基礎設施共用 616 24.1.1 系統模型 617 24.1.2 基礎設施共用機制 617 24.2 用戶提供的連接 619 24.2.1 系統模型 620 24.2.2 總體服務價值 621 24.3 網路虛擬化 622 24.3.1 電信領域面向服務的網路虛擬化 623 24.4 軟件定義網路(SDN) 625 24.4.1 當前的SDN架構 626 24.4.2 SDN架構的組件 627 24.4.3 SDN的控制模型 628 24.4.4 SDN和基於基礎設施的無線接入網路 629 24.5 SDN安全 630 24.5.1 可程式設計網路中的安全性 630 24.5.2 SDN中的安全威脅 631 24.5.3 SDN的安全解決方案 631 參考文獻 632