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1 紫外光自组织网络理论基础1

1.1 无线激光通信与紫外光通信1

1.1.1 无线激光通信1

1.1.2 紫外光通信6

1.1.3 紫外光通信的特点7

1.1.4 紫外光通信的研究进展9

1.2 无线自组织网络12

1.2.1 无线自组织网络的概念12

1.2.2 无线自组织网络的发展历史13

1.2.3 无线传感器网络国内外研究现状15

1.2.4 无线Mesh网络的研究现状16

1.2.5 移动自组织网络及其发展16

1.3 无线自组织网络的特点与关键技术20

1.3.1 无线自组织网络的特点20

1.3.2 无线自组织网络的关键技术21

1.4 紫外光自组织网络22

1.4.1 紫外光自组织网络的潜在应用22

1.4.2 紫外光自组织网络的关键技术24

1.5 本书的体系结构25

参考文献27

2 紫外光通信大气信道31

2.1 紫外光传输特性31

2.1.1 紫外光大气吸收和散射特性31

2.1.2 紫外光通信传输特性32

2.2 紫外光大气信道特性分析33

2.2.1 日盲紫外光33

2.2.2 大气的特点34

2.2.3 大气信道中影响紫外光通信的主要因素34

2.2.4 大气紫外传输特性仿真与分析39

2.3 日盲紫外光通信的信道模型43

2.3.1 日盲紫外光通信链路模型43

2.3.2 紫外光单次散射模型47

2.3.3 单次散射模型仿真分析52

2.4 紫外光通信中Mie散射机制55

2.4.1 Mie散射理论56

2.4.2 Mie散射系数an，bn的计算57

2.4.3 Mie角散射系数Пn与Тn的计算59

2.4.4 仿真与计算60

2.5 紫外光通信的覆盖范围计算与分析62

2.5.1 紫外光通信安全62

2.5.2 有效散射体积V的近似分析63

2.5.3 紫外光通信节点覆盖范围模型66

2.5.4 含高度信息的紫外光非直视单次散射链路模型及仿真72

2.6 基于蒙特卡罗方法建立的NLOS大气传输模型75

2.6.1 蒙特卡罗方法75

2.6.2 蒙特卡罗方法的收敛性与误差76

2.6.3 蒙特卡罗法的特点77

2.6.4 NLOS紫外光传输的蒙特卡罗模拟78

2.6.5 结果统计与分析81

参考文献86

3 紫外光通信网络的节点定位算法89

3.1 紫外光通信网络89

3.1.1 无线通信网络的分类89

3.1.2 无线Mesh网90

3.1.3 紫外光网状通信网络94

3.2 无线通信网络定位算法95

3.2.1 传统的定位算法96

3.2.2 两种常用的节点定位算法98

3.3 三边测量法在紫外光Mesh通信网络中的应用100

3.4 仿真实验101

参考文献103

4 紫外光自组织网中的多址检测技术105

4.1 扩频与多址干扰105

4.1.1 扩频序列105

4.1.2 OCDMA中的多址干扰107

4.2 地址码的分析与构造109

4.2.1 素数序列码110

4.2.2 修正素数码112

4.2.3 光正交码112

4.3 多用户检测技术124

4.3.1 最优多用户检测器124

4.3.2 线性多用户检测器124

4.3.3 并行干扰消除检测127

4.4 紫外OCDMA系统中的多用户检测技术129

4.4.1 紫外大气信道分析129

4.4.2 解相关检测与最小均方误差检测130

4.4.3 MMSE_PIC检测132

4.5 紫外光Ad Hoc网络中的多用户检测技术136

4.5.1 基于多用户检测的Ad Hoc网络吞吐量分析137

4.5.2 基于MOE准则的盲自适应线性检测算法140

参考文献144

5 紫外光自组织网络MAC层协议公平性146

5.1 无线Ad Hoc网络的MAC协议146

5.1.1 无线Ad Hoc网络的MAC协议分类146

5.1.2 IEEE 802.11 DCF协议149

5.2 MAC协议不公平性分析152

5.2.1 公平性目标152

5.2.2 引发公平性问题的原因153

5.3 MAC协议公平性改进155

5.3.1 改进CW的更新规则155

5.3.2 预测或监测网络状态动态调整接入156

5.4 改进的公平性退避算法158

5.4.1 HDFB算法158

5.4.2 NDCF算法160

5.5 BEB算法及新算法性能分析161

5.5.1 BEB算法性能分析161

5.5.2 改进算法性能分析166

5.6 改进算法仿真及分析170

5.6.1 实验环境及参数描述170

5.6.2 仿真与分析171

参考文献176

6 紫外无线光Mesh网接入协议178

6.1 紫外无线光Mesh网络的关键技术178

6.2 紫外光非直视通信组网179

6.2.1 紫外光通信信道带宽179

6.2.2 紫外光非直视通信接收光功率180

6.2.3 紫外光非直视通信节点转发结构181

6.3 MAC协议182

6.3.1 全向MAC协议182

6.3.2 定向MAC协议186

6.3.3 定向MAC协议性能对比192

6.3.4 定向MAC协议带来的问题193

6.4 紫外光非直视通信网络性能分析196

6.4.1 紫外光非直视通信网络性能理论分析196

6.4.2 紫外光非直视通信模型199

6.4.3 仿真与分析203

6.5 紫外光定向接入MAC协议209

6.5.1 紫外光非直视通信MAC协议分析209

6.5.2 UVDMAC协议210

6.5.3 仿真与分析212

参考文献215

7 基于节点位置和速度信息的紫外光自组织网络路由协议219

7.1 移动自组织网络的路由技术219

7.1.1 平面结构式的路由协议220

7.1.2 分簇结构的路由协议222

7.1.3 基于地理位置的路由协议224

7.2 经典路由协议的性能比较分析226

7.2.1 经典协议的算法机制226

7.2.2 DSR与TORA性能比较230

7.3 紫外光自组织网络路由性能分析239

7.3.1 紫外光通信中的路由协议239

7.3.2 仿真模型和仿真参数240

7.3.3 仿真与分析241

7.4 一种基于节点位置和速度信息的路由协议243

7.4.1 PVAR协议的机制243

7.4.2 仿真模型介绍248

参考文献251

8 基于蚁群算法的紫外光通信网络路由协议253

8.1 无线Mesh网络的路由技术253

8.1.1 基于Ad Hoc的路由协议254

8.1.2 洪泛控制的路由协议256

8.1.3 通信感知或基于树的路由协议258

8.1.4 机会路由协议258

8.2 基于紫外光的无线Mesh网络259

8.2.1 无线紫外Mesh网络中的关键技术259

8.2.2 无线紫外Mesh网络的应用260

8.2.3 无线紫外Mesh网络中路由协议261

8.3 蚁群算法262

8.3.1 蚁群算法的起源262

8.3.2 蚁群算法的国内外研究进展264

8.3.3 蚁群算法的基本原理和模型266

8.3.4 蚁群算法的描述271

8.4 无线网络中基于蚁群算法的QoS组播路由算法272

8.4.1 QoS组播路由273

8.4.2 基于蚁群算法的QoS组播路由问题275

8.4.3 仿真与分析278

8.5 无线紫外Mesh网络中基于蚁群算法的单向链路路由算法282

8.5.1 单向链路的概念及产生原因282

8.5.2 紫外通信系统中单向链路283

8.5.3 传统处理单向链路方法283

8.5.4 基于蚁群算法的单向链路路由算法285

8.5.5 仿真与分析287

参考文献290

9 紫外光无线传感器网络293

9.1 无线传感器网络293

9.1.1 基本概念293

9.1.2 无线传感器网络中的关键技术294

9.1.3 紫外光无线传感器网络的关键技术296

9.2 无线传感器网络路由协议297

9.2.1 无线传感器网络路由协议分类297

9.2.2 无线传感器网络路由协议的设计要求302

9.2.3 无线传感器网络数据业务的传递303

9.3 紫外光无线传感器网络路由协议304

9.3.1 紫外光无线传感器网络洪泛路由协议304

9.3.2 紫外光无线传感器网络定向扩散路由协议309

9.4 紫外光无线传感器网络节能分析317

9.4.1 紫外光传感器网络能量消耗分析317

9.4.2 不同跳数的平均能量消耗仿真分析319

9.4.3 汇聚节点不同移动速度的平均能量消耗、丢包率和时延分析320

参考文献323

附录A NLOS紫外光传输的蒙特卡罗模拟算法主要代码326

附录B-1 写入光正交码程序329

附录B-2 产生用户数据331

附录B-3 盲自适应RLS多用户检测算法332

附录C HDFB算法和NDCF算法主要C程序代码334

附录D-1 十字型拓扑的仿真脚本338

附录D-2 十字型拓扑的吞吐量分析程序343

附录E-1 PVAR路由协议的状态机函数344

附录E-2 PVAR路由协议的Command（）函数345

附录E-3 PVAR路由协议包的转发过程347

附录E-4 PVAR仿真TCL脚本349

附录E-5 分组到达率仿真脚本352

附录E-6 路由开销仿真脚本353

附录F-1 基于蚁群算法的QoS组播路由算法程序清单354

附录F-2 基于蚁群算法的单向链路路由算法程序清单357

附录G-1 紫外光底层传输模型仿真程序360

附录G-2 三类通信方式性能仿真TCL脚本363

附录G-3 端到端时延仿真脚本369

附录G-4 时延抖动仿真脚本370

附录G-5 吞吐量仿真脚本371

附录G-6 平均剩余能量仿真脚本373