无线Ad Hoc网络移动模型手册

本书是针对无线自组织网络移动模型研究的非常系统和全面的一部参考书，总结了近年来几十种常见的Ad Hoc网络移动模型，根据基本移动特性将移动模型分为7大类：个体移动模型、群组移动模型、自回归移动模型、群体／蜂群移动模型、虚拟游戏驱动的移动模型、非周期性移动模型和基于社会的社区移动模型。同时，根据每个移动模型类别中考虑的参数，将移动性能指标也分为7类：直接移动性指标、移动性度量指标、基于链路和路径的指标、网络连接指标、服务质量指标、能量性能指标和移动预测指标。在各个章节中，针对相应的移动模型和性能指标都进行了详细的分析和结果比较，对于相关领域的研究人员具有重要参考意义。本书可供通信、计算机网络专业相关方向的高年级本科生、研究生、教师学习和参考，也适合无线Ad Hoc、无线传感器网络技术及相关领域的科研和工程技术开发人员阅读与参考。

Radhika Ranjan Roy自2009年以来一直是美国新泽西州蒙茅斯市通信与电子研发中心（CERDEC）的电子工程师。他领导移动Ad Hoc网络的研发工作，并为陆军全国和全球作战人员网络体系架构提供支持，参与多媒体／实时服务协作、IPv6、无线电通信、企业服务管理以及国防部（DoD）技术工作组（TWG）信息传输的技术标准开发。他于1984年获得美国纽约市城市大学的电子工程博士学位，主修专业为计算机通信，于1978年获得位于美国马萨诸塞州波士顿市的东北大学电子工程硕士学位。1967年，从位于孟加拉国达卡市的孟加拉国工程技术大学获得电子工程学士学位。 于鹏，辽宁大连人，现为中国洛阳电子装备试验中心高级工程师。长期从事通信及相关设备试验方法研究工作。出版译著4部，论文数十篇。

目 录

第一部分 导 言

第1章 移动自组织网络 （2）

1.1 概述 （2）

1.2 移动性 （2）

1.3 拓扑控制 （3）

1.4 介质访问 （3）

1.5 路由 （4）

1.5.1 单播路由协议 （4）

1.5.2 广播路由协议 （6）

1.5.3 组播路由协议 （7）

1.5.4 位置辅助组播路由协议 （9）

1.6 传输协议 （11）

1.7 服务质量 （12）

1.8 能量管理 （13）

1.9 安全 （13）

1.10 移动点对点应用 （14）

1.11 总结 （15）

1.12 问题 （15）

参考文献 （16）

第2章 移动模型特性 （19）

2.1 绪言 （19）

2.2 移动模型分类 （19）

2.3 移动模型公式化 （21）

2.4 移动性指标 （23）

2.5 移动模型对移动自组织网络的影响 （23）

2.6 总结 （24）

2.7 问题 （24）

参考文献 （25）

第二部分 个体移动模型

第3章 随机游走移动模型 （27）

3.1 绪言 （27）

3.2 符号 （29）

3.3 随机游走移动模型特性 （30）

3.4 随机游走移动模型的平稳分布 （31）

3.4.1 移动链接稳态分布 （31）

3.4.2 连续时间稳态分布近似 （35）

3.4.3 仿真结果 （41）

3.4.4 小结 （42）

3.5 随机游走移动模型的局限性 （43）

3.6 随机游走移动模型局限性的修正 （43）

3.7 随机游走移动模型的变体 （44）

3.7.1 马尔科夫随机游走移动模型 （44）

3.7.2 带漂移的随机游走移动模型 （47）

3.8 总结 （48）

3.9 问题 （48）

参考文献 （49）

第4章 随机路点移动模型 （51）

4.1 绪言 （51）

4.2 符号 （53）

4.3 随机路点的随机过程 （54）

4.4 过渡长度和持续时间 （55）

4.4.1 过渡长度的随机过程 （55）

4.4.2 一维线段上的过渡长度 （56）

4.4.3 矩形区域的过渡长度 （57）

4.4.4 圆形区域的过渡长度 （59）

4.4.5 过渡时间 （59）

4.4.6 方向变换的时间 （61）

4.4.7 空间节点分布 （62）

4.4.8 移动方向 （65）

4.4.9 边界变化 （68）

4.4.10 小结 （71）

4.5 RWP移动模型的局限性 （71）

4.6 RWP移动模型局限性的补救措施 （72）

4.7 RWP移动模型的变体 （72）

4.7.1 通用移动模型的符号 （73）

4.7.2 通用移动模型 （73）

4.7.3 通用连通区域上的RWP移动模型 （75）

4.7.4 受限的RWP移动模型 （75）

4.7.5 球体上的RWP移动模型 （78）

4.7.6 包裹型RWP移动模型 （78）

4.7.7 反射型RWP移动模型 （79）

4.7.8 加权路点移动模型 （80）

4.7.9 小结 （81）

4.8 任意路点RWP移动模型 （81）

4.8.1 传统RWP移动模型的通用表达式 （82）

4.8.2 具有任意路点的空间节点分布 （86）

4.8.3 移动自组织网络的连通性 （92）

4.8.4 密集移动自组织网络中的业务负载 （94）

4.8.5 小结 （96）

4.9 问题 （96）

参考文献 （98）

第5章 平滑随机移动模型 （100）

5.1 绪言 （100）

5.2 符号 （100）

5.3 平滑随机移动模型的特性 （101）

5.4 速度控制 （101）

5.5 方向控制 （104）

5.6 方向和速度变化之间的相关性 （106）

5.6.1 停止-转向-移动行为 （106）

5.6.2 转向节点的减速 （107）

5.7 节点分布和边界行为 （108）

5.8 基于时间段的移动模型相遇相关统计 （109）

5.8.1 碰撞时间和接触时间 （109）

5.8.2 联系时间和接触间隔时间 （110）

5.8.3 假定 （110）

5.9 基于时间段移动模型的联系时间统计 （111）

5.10 平滑随机移动的相遇统计 （118）

5.10.1 碰撞时间 （119）

5.10.2 接触时间 （120）

5.10.3 接触间隔时间 （121）

5.10.4 联系时间 （122）

5.10.5 分析的准确性 （122）

5.11 基于时间段的RWP移动模型的相遇相关统计 （123）

5.11.1 碰撞时间和接触时间 （124）

5.11.2 接触间隔时间 （124）

5.11.3 联系时间 （124）

5.11.4 分析的准确性 （127）

5.12 使用相遇相关的统计参数进行性能分析 （128）

5.12.1 仿真环境 （128）

5.12.2 无竞争情况下的移动辅助路由 （128）

5.12.3 有竞争情况下的辅助移动路由 （130）

5.13 总结 （132）

5.14 问题 （133）

参考文献 （133）

第6章 地理约束移动模型 （135）

6.1 绪言 （135）

6.2 符号 （135）

6.3 车辆移动模型 （137）

6.3.1 高速公路移动模型 （137）

6.3.2 曼哈顿网格移动模型 （139）

6.3.3 车辆跟随移动模型 （140）

6.3.4 车辆移动模型分析 （143）

6.3.5 车辆移动模型对移动自组织网络的影响 （147）

6.3.6 小结 （150）

6.4 障碍物移动模型 （150）

6.4.1 障碍物构造 （150）

6.4.2 Voronoi镶嵌与路径 （151）

6.4.3 半限定节点移动 （152）

6.4.4 指数分布的目的地选择 （153）

6.4.5 吸引点移动 （154）

6.4.6 仿真 （154）

6.4.7 仿真结果 （157）

6.4.8 小结 （162）

6.5 基于社团的障碍物移动模型 （163）

6.5.1 COM模型的特点 （164）

6.5.2 移动控制标准 （164）

6.5.3 停顿时间标准 （167）

6.5.4 存在障碍物时的移动 （168）

6.5.5 仿真结果和分析 （168）

6.5.6 小结 （170）

6.6 基于Voronoi的移动模型 （170）

6.6.1 Voronoi环境模型 （171）

6.6.2 Voronoi移动模型的特点 （174）

6.6.3 小结 （176）

6.7 问题 （176）

参考文献 （177）

第7章 真实随机方向移动模型 （178）

7.1 绪言 （178）

7.2 符号 （179）

7.3 随机方向移动模型的特性 （180）

7.4 具有位置相关参数化的随机方向模型 （181）

7.4.1 位置相关参数的影响 （183）

7.4.2 参数的自动生成 （184）

7.5 改进的随机方向移动模型 （187）

7.6 RDM、MRD、RWP移动模型之间的对比 （187）

7.6.1 仿真环境 （187）

7.6.2 仿真 （188）

7.6.3 结果 （191）

7.6.4 小结 （193）

7.7 问题 （194）

参考文献 （194）

第8章 确定性移动模型 （196）

8.1 绪言 （196）

8.2 符号 （196）

8.3 确定性移动模型的数学表达 （197）

8.4 恒定速度和方向的DMM （198）

8.5 已知移动模式的DMM （198）

8.5.1 全局移动模型 （199）

8.5.2 采用GMM的全局预测算法 （200）

8.5.3 仿真和结论 （202）

8.5.4 小结 （202）

8.6 目标确定移动模型 （202）

8.6.1 目标确定移动模型的论述 （203）

8.6.2 小结 （206）

8.7 具有吸引点的DMM （206）

8.7.1 移动模型 （206）

8.7.2 仿真分析 （208）

8.7.3 小结 （210）

8.8 问题 （210）

参考文献 （210）

第9章 部分确定性移动模型 （212）

9.1 绪言 （212）

9.2 符号 （213）

9.3 已知移动方向的PDM模型 （214）

9.4 已知移动模式的PDM模型 （215）

9.4.1 局部移动模型 （215）

9.4.2 分层定位预测算法 （221）

9.4.3 仿真和结果 （226）

9.4.4 预测性能 （230）

9.4.5 实现系统 （231）

9.4.6 小结 （233）

9.5 目标部分确定性移动模型 （234）

9.5.1 PPD移动模型 （234）

9.5.2 双重任务：扫描和中继 （241）

9.5.3 仿真研究 （241）

9.5.4 小结 （244）

9.6 问题 （245）

参考文献 （246）

第10章 随机高斯-马尔科夫移动模型 （248）

10.1 绪言 （248）

10.2 符号 （248）

10.3 RGM移动模型的描述 （250）

10.3.1 一维实例 （250）

10.3.2 多维实例 （253）

10.3.3 RGM和RWP移动模型 （253）

10.3.4 RGM移动性追踪 （254）

10.3.5 RGM移动模型参数估计 （254）

10.4 蜂窝无线网络中的RGM移动性 （255）

10.4.1 预测位置更新与选择性寻呼方案 （257）

10.4.2 移动性管理成本估计 （258）

10.4.3 一维系统成本评估 （258）

10.4.4 二维成本估计 （262）

10.4.5 二维成本估算近似方法 （263）

10.4.6 数值结果和比较 （264）

10.4.7 理想随机高斯-马尔科夫移动模型的网络参数优化 （265）

10.4.8 与非预测基于距离方案的对比 （268）

10.4.9 动态RGM移动性参数估计 （271）

10.5 总结 （273）

10.6 问题 （274）

参考文献 （275）

第11章 半马尔科夫平滑移动模型 （276）

11.1 绪言 （276）

11.2 符号 （276）

11.3 半马尔科夫平滑移动模型特性 （278）

11.3.1 加速阶段（?-阶段） （278）

11.3.2 中间平滑阶段（?-阶段） （278）

11.3.3 减速阶段（?-阶段） （279）

11.3.4 半马尔科夫过程 （279）

11.4 平均稳态速度 （280）

11.5 均匀节点分布 （281）

11.6 仿真结果 （282）

11.6.1 仿真设置 （282）

11.6.2 平均速度 （283）

11.6.3 空间节点分布 （283）

11.6.4 对比 （285）

11.7 SMS移动模型特性 （285）

11.7.1 平滑移动 （285）

11.7.2 平稳平均速度 （286）

11.7.3 均匀空间节点分布 （286）

11.8 SMS移动模型的应用 （287）

11.8.1 路由性能 （287）

11.8.2 网络连通性 （288）

11.8.3 群组移动 （290）

11.8.4 地域限制网络 （291）

11.9 拓扑动态分析 （292）

11.9.1 相对移动轨迹建模 （292）

11.9.2 距离转移概率 （293）

11.9.3 链路寿命 （297）

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