　　本书全面系统地介绍了多种无线自组织网络中现有和作者提出的路由协议及其应用。全书共分为七章。第1 章介绍无线自组织网络及其路由协议的基础知识，第2～6 章分别介绍移动Ad Hoc 网络、无线传感器网络、无线Mesh 网络、机会网络、车载Ad Hoc 网络、无线认知自组织网络、多跳卫星网络、水声传感器网络和无线体域网的路由协议及其应用，第7 章介绍了无线自组织网络路由协议设计的新技术。
　　本书结构完整，层次清晰，图文并茂。在整体内容上注重点面结合，力求兼顾系统性、创新性和通俗性，可供从事相关研究和开发的专业技术人员参考，也可作为高等院校相关专业研究生或本科生的教材。

作者简介

　　任智，男，1971年出生，四川内江人，博士（后），重庆邮电大学通信与信息工程学院教授，IEEE学会会员，中国通信学会会员。1989.9-1993.7，在西南交通大学电气工程系应用电子技术专业就读本科并毕业，获工学学士学位；1999.9-2002.3，在电子科技大学自动化工程学院电子测量技术专业就读硕士研究生并毕业，获工学硕士学位；2002.3-2005.12，在电子科技大学通信与信息工程学院通信与信息系统专业就读博士研究生并毕业，获工学博士学位；2006.1-2008.2，在美国Stevens Institute of Technology大学电气与计算机工程系从事无线网络方向博士后研究；2008.3，到重庆邮电大学通信与信息工程学院从事教学科研工作，主要研究方向为宽带无线移动通信网络及相关技术。

第1章绪论 1
1.1 无线自组织网络概述 1
1.1.1 无线自组织网络的定义和分类 1
1.1.2 无线自组织网络的主要特点 2
1.1.3 无线自组织网络的应用与发展 2
1.2 典型的无线自组织网络 4
1.2.1 移动Ad Hoc网络 4
1.2.2 无线传感器网络 6
1.2.3 无线Mesh网络 8
1.2.4 机会网络 10
1.2.5 其他无线自组织网络 11
1.3 无线自组织网络路由协议基础 23
1.3.1 传统无线自组织网络路由协议研究现状 24
1.3.2 无线自组织网络路由协议设计条件与要求 24
1.3.3 无线自组织网络路由协议的类型 27
1.3.4 无线自组织网络路由协议的应用与发展 30
参考文献 32
第2章移动Ad Hoc网络路由协议及其应用 36
2.1 概述 36
2.1.1 移动Ad Hoc网络路由协议的特点与要求 36
2.1.2 移动Ad Hoc网络路由协议的分类 37
2.1.3 移动Ad Hoc 网络典型路由协议 38
2.2 AODV路由协议优化研究 50
2.2.1 基于跨层设计的高效按需路由协议 50
2.2.2 基于跨层设计的Ad Hoc按需定向路由协议 55
2.2.3 基于MPR泛洪的按需路由协议 60
2.3 OLSR路由协议优化研究 66
2.3.1 基于拓扑维护的自适应多信道表驱动路由协议 66
2.3.2 基于源路由的并发多径表驱动路由协议 72
2.4 移动Ad Hoc网络路由协议的应用 77
参考文献 77
第3章无线传感器网络路由协议及其应用 80
3.1 概述 80
3.1.1 路由协议在无线传感器网络架构中的地位和作用 81
3.1.2 典型的无线传感器网络路由协议简介 81
3.2 LEACH路由协议优化研究 88
3.2.1 一种多轮分簇的分环多跳路由协议 88
3.2.2 基于定向天线阵列的无线传感器网络节能路由协议 93
3.2.3 能量高效的无线传感器网络分簇路由协议 97
3.3 无线传感器网络最小跳路由协议的优化研究 101
3.3.1 一种跨层设计的节能双向最小跳数路由协议 101
3.3.2 一种能耗均衡的最小跳路由协议 106
3.4 ZigBee路由协议优化研究 110
3.4.1 一种能耗均衡的混合路由协议 110
3.4.2 一种高效低时延的ZigBee网络多径路由协议 114
3.4.3 一种能耗均衡的高效跨层路由协议 119
3.4.4 基于邻居信息的Zigbee网络高效路由协议 122
3.5 移动Sink传感器网络路由协议优化研究 126
3.5.1 一种低时延的移动Sink传感器网络路由协议 126
3.5.2 一种低开销的移动Sink传感器网络路由协议 131
3.6 无线传感器网络路由协议的应用 133
参考文献 134
第4章无线Mesh网络路由协议及其应用 138
4.1 概述 138
4.1.1 无线Mesh网络路由协议的特点和设计要求 138
4.1.2 无线Mesh网络路由协议分类 140
4.1.3 典型的无线Mesh网络路由协议简介 140
4.2 WPAN Mesh网络中基于拓扑服务器的路由协议优化研究 150
4.2.1 基于自适应选路的高效能耗均衡路由协议 151
4.2.2 一种带自适应快速路由修复策略的路由协议 156
4.3 认知无线Mesh网络路由协议优化研究 160
4.3.1 基于主用户行为的稳定路由协议 160
4.3.2 基于主用户活跃度的高稳定低时延路由协议 165
4.4 一种快速的最小化期望端到端时延路由协议 170
4.4.1 最小化期望端到端时延路由判据 170
4.4.2 最小化期望端到端时延路由判据的改进 171
4.4.3 新的最小化期望端到端时延路由协议的性能 172
4.5 无线Mesh网络路由协议的应用 173
参考文献 174
第5章机会网络路由协议及其应用 177
5.1 概述 177
5.1.1 机会网络路由协议设计的关键问题 178
5.1.2 机会网络路由协议的分类 178
5.1.3 典型的机会网络路由协议简介 179
5.2 Epidemic路由协议优化研究 183
5.2.1 基于分组索引增量交互的高效低时延路由协议 184
5.2.2 基于邻居信息交换的机会网络高效低时延路由协议 187
5.2.3 基于网络编码的高效路由协议 189
5.2.4 带免疫机制的低开销机会网络路由协议 193
5.2.5 基于自适应矢量压缩的路由协议 196
5.3 Ferry路由协议优化研究 199
5.3.1 基于FIMF的低能耗路由协议 200
5.3.2 基于FIMF的低时延路由协议 205
5.4 基于地理位置的路由协议优化研究 210
5.4.1 基于DIG的低时延路由协议 211
5.4.2 基于DREAM的低能耗路由协议 216
5.5 机会网络路由协议的应用 223
参考文献 224
第6章其他无线自组织网络路由协议及其应用 227
6.1 车载Ad Hoc网络路由协议 227
6.1.1 典型的车载Ad Hoc网络路由协议 227
6.1.2 车载Ad Hoc网络路由协议的应用 231
6.2 认知无线Ad Hoc网络路由协议及其应用 232
6.2.1 典型的认知无线Ad Hoc网络路由协议 232
6.2.2 认知无线 Ad Hoc网络路由协议的应用 236
6.3 多跳卫星网络的路由协议及其应用 237
6.3.1 多跳卫星网络中的典型路由协议 237
6.3.2 一种改进的高效LEO卫星网络路由协议 241
6.3.3 多跳卫星网络路由协议的应用 246
6.4 水声传感器网络路由协议 246
6.4.1 典型的水声传感器网络的路由协议 246
6.4.2 水声传感器网络路由协议的应用 251
6.5 无线体域网路由协议及其应用 252
6.5.1 无线体域网中的典型路由协议 252
6.5.2 无线体域网路由协议的应用 256
参考文献 257
第7章无线自组织网络路由协议设计新技术 261
7.1 跨层优化 261
7.1.1 跨层优化简介 261
7.1.2 典型的跨层优化路由协议 265
7.1.3 基于相遇节点跨层感知的机会网络高效低时延路由协议 267
7.1.4 基于跨层设计的无线传感器网络节能双向梯度路由协议 270
7.2 网络编码 273
7.2.1 网络编码的基本原理 274
7.2.2 网络编码的优点 275
7.2.3 基于MAODV协议的网络编码方案 276
7.2.4 基于网络编码的机会网络高效路由协议 278
7.3 绿色节能路由协议 281
7.3.1 绿色节能路由协议的含义和特点 282
7.3.2 典型的无线自组织网络节能路由协议 282
7.3.3 基于跨层设计的能量高效路由协议 284
7.3.4 基于跨层功率控制的机会网络节能路由协议 287
7.3.5 基于异步休眠调度的机会网络节能路由协议 289
7.4 无线Ad Hoc网络机会路由协议 292
7.4.1 机会路由的基本思想及优势 292
7.4.2 典型的机会路由协议 294
7.5 基于博弈论的无线自组织网络路由协议 296
7.5.1 博弈论概述 297
7.5.2 典型的基于博弈论的无线自组织网络路由协议 298
7.5.3 一种基于Barter的高效改进路由协议 301
7.6 其他新发展方向 303
7.6.1 节点自供能 303
7.6.2 网络层次扁平化 308
7.6.3 移动社会网络路由 309
7.6.4 粒子群优化 310
参考文献 311

前言/序言

　　无线自组织网络是一种由带有无线通信装置的计算机设备通过自我组织、自我管理的方式形成的分布式数据传输自治系统。它融合了无线通信和计算机网络两类技术，在军事和民用领域具有广阔的应用前景。工作在网络层的路由协议是实现网络路由功能的规则和约定，在无线自组织网络体系架构中占有重要地位，对网络性能有显著影响，因此近年来受到人们越来越多的关注。
　　本书以无线自组织网络的类别为线索，以路由协议为核心，以作者多年的研究成果为支撑，采用自顶向下的视角，对当前无线自组织网络路由协议的研究和应用提供一个全面、综合、新颖的介绍。以移动AdHoc网络、无线传感器网络、无线Mesh网络、机会网络等无线自组织网络为背景，本书介绍了多种经典和作者提出的路由协议，并对它们进行了较为深入的分析，使得这些路由协议的原理和应用易被各个层次的读者所理解，力求在不损失分析深度和逻辑严谨性的前提下，为每种路由协议给出深入浅出的说明。同时，还介绍了无线自组织网络路由协议研究和设计的新领域，如网络编码、基于博弈论的节点自私性抑制、节点自供能、移动社会网络路由等，尽量让读者了解到无线自组织网络路由协议发展的前沿和方向。
　　本书着重对四种典型的无线自组织网络中多个路由协议及其改进方案进行了翔实的论述和深入的研究，具有论述全面、系统性和专业性强的特点，力求突出创新性和研究深度，同时仍不失通俗性。
　　本书中的每一章都给出了一种无线自组织网络中的路由协议或一个相关的主题。路由协议是用文字加插图的方式来描述的，从原理、步骤、特点等方面依次进行介绍，尽量给读者呈现一个脉络清晰的印象，使对网络和协议接触不多的人也能看懂。
　　本书是无线自组织网络路由方面的新作，积淀了作者及其研究团队多年来的研究成果。全书的架构设计和内容取舍由任智负责，本书第1章、第2章、第4章、第5章由姚玉坤负责编写，第3章、第6章由曹建玲、姚玉坤负责编写，第7章由任智负责编写，全书的统稿和审校由姚玉坤负责。雷宏江参与了第2章、第4章的编写，陈前斌教授对全书的完成提出了宝贵意见。
　　在本书的编写过程中，陈曦、余志龙、徐亚伟、刘文辉、杨及开、余俊、王冠、孙希胜、易建琼、彭双、索建伟、任海、王路路、王敏、彭晨、黄希凯、武杨、刘艳伟等研究生收集、整理了大量资料，并绘制和修改了相关插图，在此对他们付出的辛勤劳动和做出的重要贡献表示衷心感谢。同时，本书的撰写和出版工作得到重庆邮电大学学术专著出版基金的大力资助，在此表示诚挚感谢！此外，非常感谢显中教授和曾孝平教授对本书出版给予的宝贵支持！
　　本书可供从事相关研究和开发的专业技术人员使用，也可供高等学校相关专业研究生或本科生的无线网络及路由协议相关课程使用。由于作者的水平和时间有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请读者谅解并提出宝贵的意见或建议。
　　作者
　　于重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室
　　2014年12月18日
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