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本书全面介绍了当前各种主流的无线网络技术。全书分为理论篇和实训篇，理论篇包括5个部分： 计算机网络及无线网络发展概况、网络原理基本概念； 无线传输技术； 无线局域网、无线个域网、无线城域网、无线广域网与移动Ad Hoc网络； 无线传感器网络、无线Mesh网络； 无线网络与物联网、移动互联网与“互联网 ”。每章均设置了习题，便于教学使用。实训篇为无线局域网实训内容。

本书内容丰富、新颖，语言简洁、易懂，层次结构合理、明晰，涵盖了当前无线网络领域的各种*技术和主要研究成果，为使读者能够快速对无线网络技术有全面系统的认识，且避免过度深陷于烦琐的技术细节之中，本书引导读者从宏观上、从顶层去认识现有的无线网络技术。

本书可作为通信和计算机网络领域的研发人员、工程技术人员、高等学校计算机科学与技术专业、网络工程专业及其他相关专业的本科生和研究生的参考书，对于有一定网络基础而对无线网络有浓厚兴趣的初学者，本书也是一本不错的入门书籍。

目录

理论篇

第1章绪论

1.1计算机网络的发展历程

1.2无线网络的兴起

1.3网络体系结构

1.3.1协议分层

1.3.2层次设计问题

1.3.3面向连接与无连接的服务

1.3.4协议和服务的关系

1.4协议参考模型

1.4.1OSI参考模型

1.4.2TCP/IP参考模型

1.4.3OSI参考模型和TCP/IP参考模型比较

1.4.4无线网络的协议模型

1.5与网络相关的标准化组织

1.5.1电信领域中有影响的组织

1.5.2国际标准领域中有影响的组织

1.5.3Internet标准领域中有影响的组织

1.6本书结构

习题

参考文献

第2章无线传输技术基础

2.1无线传输媒体

2.1.1地面微波

2.1.2卫星微波

2.1.3广播无线电波

2.1.4红外线

2.1.5光波

2.2天线

2.2.1辐射模式

2.2.2天线类型

2.2.3天线增益

2.3传播方式

2.3.1地波传播

2.3.2天波传播

2.3.3直线传播

2.4直线传输系统中的损伤

2.4.1衰减

2.4.2自由空间损耗

2.4.3噪声

2.4.4大气吸收

2.4.5多径

2.4.6折射

2.5移动环境中的衰退

2.5.1多径传播

2.5.2衰退类型

2.5.3差错补偿机制

2.6多普勒效应

2.7信号编码技术

2.7.1数据、信号和传输的模拟与数字之分

2.7.2信号编码准则

2.7.3数字数据与模拟信号

2.7.4模拟数据与模拟信号

2.7.5模拟数据与数字信号

2.8扩频技术

2.8.1扩频技术的基本原理

2.8.2扩频技术的分类

2.9差错控制技术

习题

参考文献

第3章无线局域网

3.1概述

3.1.1无线局域网的覆盖范围

3.1.2无线局域网的特点

3.1.3无线局域网的发展历程与相关标准化活动

3.1.4无线局域网的分类与应用

3.2无线局域网的体系结构与服务

3.2.1无线局域网的组成结构

3.2.2无线局域网的拓扑结构

3.2.3无线局域网的服务

3.3无线局域网的协议体系

3.4IEEE 802.11物理层

3.4.1初始的IEEE 802.11物理层

3.4.2IEEE 802.11a

3.4.3IEEE 802.11b

3.4.4IEEE 802.11g

3.4.5IEEE 802.11n

3.5IEEE 802.11媒体访问控制层

3.5.1可靠的数据传送

3.5.2接入控制

3.5.3MAC帧

3.6其他IEEE 802.11标准

3.7无线局域网安全

3.7.1安全威胁WarXing

3.7.2IEEE 802.11安全标准

3.7.3WAPI

3.85G WiFi

3.9LiFi

习题

参考文献

第4章无线个域网

4.1概述

4.2IEEE 802.15标准

4.2.1标准构成

4.2.2IEEE 802.15.3

4.2.3IEEE 802.15.3a

4.2.4IEEE 802.15.4

4.3蓝牙技术

4.3.1蓝牙技术的诞生与发展

4.3.2蓝牙技术介绍

4.3.3蓝牙标准文档构成

4.3.4蓝牙协议体系结构

4.3.5应用模型

4.3.6蓝牙应用

4.3.7微微网和散布式网络

4.3.8蓝牙规范的5层核心协议

4.3.9蓝牙标准1.0~5.0的技术历程

4.4ZigBee技术

4.4.1ZigBee的特点

4.4.2ZigBee标准体系

4.4.3ZigBee网络的结构

4.4.4ZigBee协议架构

4.4.5ZigBee网络节点类型

4.4.6ZigBee技术应用

4.5近场通信技术

4.5.1简介

4.5.2与其他个域网技术的区别

4.5.3应用实例

习题

参考文献

第5章无线城域网

5.1无线城域网概况

5.1.1无线城域网技术的形成

5.1.2WiMAX论坛

5.2IEEE 802.16协议体系

5.2.1概述

5.2.2标准化进程

5.2.3IEEE 802.16d协议及系统概述

5.3WiMAX与其他技术的竞争

5.3.1WiMAX技术与WiFi技术的竞争

5.3.2WiMAX技术与3G/4G/5G技术的竞争

习题

参考文献

第6章无线广域网

6.1概述

6.23G/4G/5G技术

6.2.13G技术

6.2.24G技术

6.2.35G技术

6.3卫星通信系统

6.3.1卫星通信系统的概念

6.3.2卫星通信系统的分类

6.3.3卫星通信系统的特点

6.3.4卫星移动通信系统成功案例

6.4IEEE 802.20技术

6.4.1技术特性

6.4.2IEEE 802.20与其他技术间的关系

6.4.3IEEE 802.20展望

习题

参考文献

第7章移动Ad Hoc网络

7.1概述

7.1.1移动Ad Hoc网络产生的需求背景

7.1.2移动Ad Hoc网络发展简述

7.1.3移动Ad Hoc网络的定义

7.1.4移动Ad Hoc网络的特点

7.1.5移动Ad Hoc网络中的问题

7.2移动Ad Hoc网络的MAC层

7.2.1Ad Hoc MAC协议分类

7.2.2竞争类MAC协议

7.2.3分配类协议

7.2.4混合类协议

7.3移动Ad Hoc网络的网络层

7.3.1Ad Hoc路由协议分类

7.3.2主动式路由协议

7.3.3按需路由协议

7.3.4混合路由协议

7.3.5多径路由技术

7.3.6多目标路由协议

7.3.7路由协议的性能分析与评价

7.4移动Ad Hoc网络的IP地址分配技术

7.5移动Ad Hoc网络的功率控制

7.5.1功率消耗源

7.5.2功率控制

7.5.3通用节能途径

7.6移动Ad Hoc网络的QoS问题

7.6.1服务质量参数

7.6.2移动Ad Hoc网络提供QoS支持所面临的问题与困难

7.6.3折中原理

7.6.4处理方法

7.7移动Ad Hoc网络的安全问题

7.7.1移动Ad Hoc网络面临的安全威胁

7.7.2安全目标

7.8移动Ad Hoc网络的应用

习题

参考文献

第8章无线传感器网络

8.1无线传感器网络概述

8.2无线传感器网络的体系结构

8.3无线传感器网络的特点

8.4无线传感器网络的应用

8.5无线传感器网络的MAC协议

8.6无线传感器网络的路由协议

8.7无线传感器网络的拓扑控制

8.8无线传感器网络的定位技术

8.9无线传感器网络的时间同步机制

8.10无线传感器网络的安全技术

8.11无线传感器网络的数据管理

8.12无线传感器网络的数据融合

习题

参考文献

第9章无线Mesh网络

9.1概述

9.1.1无线Mesh网络的起源

9.1.2移动Ad Hoc网络向无线Mesh网络的演进

9.1.3无线Mesh网络与其他无线网络的主要区别

9.1.4无线Mesh网络的主要优缺点

9.2无线Mesh网络的结构

9.2.1无线Mesh网络结构的分类

9.2.2IEEE 802标准簇对Mesh结构的支持

9.3无线Mesh网络MAC协议

9.3.1速率自适应多跳网MAC协议

9.3.2多信道Mesh网MAC协议

9.4无线Mesh网络路由协议

9.4.1无线Mesh网络路由协议分类

9.4.2多射频链路质量源路由协议

9.4.3可预测的无线路由协议

9.4.4单收发器多信道路由协议

9.4.5高吞吐率路由协议

9.4.6射频感知路由协议

9.5无线Mesh网络的应用模式

9.5.1WISP模式

9.5.2因特网延伸模式

9.5.3行业应用模式

习题

参考文献

第10章无线网络与物联网

10.1互联网到物联网的演变

10.2物联网技术概述

10.2.1物联网的概念

10.2.2技术架构

10.3物联网中的无线网络技术

10.3.1物联网感知层中的无线网络技术

10.3.2物联网网络层中的无线网络技术

10.4无线城市与物联网

10.4.1概念剖析

10.4.2发展模式分析

习题

参考文献

第11章移动互联网与“互联网 ”

11.1传统互联网到移动互联网的演变

11.2移动互联网的特点

11.3移动互联网的发展趋势

11.4移动互联网下的O2O模式

11.5“互联网 ”

习题

参考文献

实训篇

第12章WLAN项目实践

12.1组建Ad Hoc模式无线局域网

12.2组建Infrastructure模式无线局域网

12.3组建交换机直连AP无线办公网

12.4组建FIT AP AC模式无线局域网

12.5组建WEP加密无线局域网络

12.6在无线局域网中实施WPA2 PSK认证 AES数据加密

12.7组建本地转发FIT AP无线局域网

12.8组建跨AP二层漫游无线局域网

12.9组建不同网段FAT AP桥接无线局域网

12.10在无线局域网实施AP负载均衡

12.11WiFi共享上网

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本章首先介绍无线局域网的基本概念，然后详细介绍IEEE 802.11的基本工作原理，侧重于媒体访问控制和一跳范围内的通信技术，使读者熟悉IEEE 802.11协议。3.1概述3.1.1无线局域网的覆盖范围

无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)就是在局部区域内以无线(No Wire or Wireless)媒体或介质进行通信的无线网络。所谓局部区域，就是距离受限的区域，显然它是一个相对的概念，是相对于广域(Wide Area)而言的。两者的区别主要在于数据传输的范围不同(但覆盖范围界限的区别并不十分明显)，由此而引起网络设计和实现方面的一些区别。介于广域网(WAN)和局域网（LAN）之间的一种局部网络，称为城域网(Metropolitan Area Networks，MAN)。比局域网覆盖范围更小的局部网络称为个人区域网(Personal Area Networks，PAN)。因此，广义的无线局域网还包含无线城域网(WMAN)和无线个域网(WPAN)。换句话说，无线网络可以粗略地分为无线广域网和无线局域网两种。广域网一般是指全国范围内或全球范围内的网络，通常信息速率不高。典型的无线广域网的例子就是GSM移动通信系统和卫星通信系统。城域网就是局限在一个城市范围内的网络，覆盖半径在几千米到几十千米，如本地多点分配系统(Local Multipoint Distribution Services，LMDS)、多信道多点分配系统(Multichannel Multipoint Distribution System，MMDS)和IEEE 802.16无线城域网系统。WMAN可以提供较高速的传输速率。无线广域网和无线城域网通常采用大蜂窝(Megacell)或宏蜂窝(Macrocell)结构。无线广域网大都可以分成许多无线城域网子网。WLAN是一种能在几十米到几千米范围内支持较高数据率(如2Mb/s以上)的无线网络，可以采用微蜂窝(Microcell)、微微蜂窝(Picocell)结构，也可以采用非蜂窝(如Ad Hoc)结构。目前，无线局域网领域的两个典型标准是IEEE 802.11系列标准和HiperLAN系列标准。IEEE 802.11系列标准指由IEEE 802.11标准任务组提出的协议簇，它们是IEEE 802.11、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g等。IEEE 802.11和IEEE 802.11b用于无线以太网(Wireless Ethernet)，其工作频率大多在2.4GHz上，传输速度为： IEEE 802.11是1~2Mb/s； IEEE 802.11b的速率为5.5~11Mb/s，并兼容IEEE 802.11速率。IEEE 802.11a的工作频率为5~6GHz，它使用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplex，OFDM)技术使传输速率可以达到54Mb/s。IEEE 802.11g工作在2.4GHz频率上，采用CCK、OFDM、PBCC(Packet Binary Convolutional Code，分组二进制卷积码)调制，可提供54Mb/s的速率，并兼容IEEE 802.11b标准。HiperLAN是欧洲ETSI开发的标准，包括HiperLAN1、HiperLAN2，设计为用于户内无线骨干网的HiperLink，以及设计为用于固定户外应用访问有线基础设施的HiperAccess等4种标准。HiperLAN1提供了一条实现高速无线局域网连接，减少无线技术复杂性的快捷途径，并采用了在GSM蜂窝网络和蜂窝数字分组数据网(CDPD)中广为人知，并广泛使用的高斯小移频键控(GMSK)调制技术。引人注目的HiperLAN2具有与IEEE 802.11a几乎完全相同的物理层和无线ATM的媒体访问控制(MAC)层。WPAN是一种个人区域无线网，可以认为是WLAN的一个特例，其覆盖半径只有几米。其主要应用范围包括： 语音通信网关、数据通信网关、信息电器互连与信息自动交换等。WPAN通常采用微微蜂窝(Picocell)或毫微微蜂窝(Femtocell)结构。目前，实现WPAN的技术主要有蓝牙(Blue Tooth，BT)、红外数据(IrDA)、家庭射频(Home RF)和超宽带(Ultra Wide Band，UWB)以及Zigbee等几种。3.1.2无线局域网的特点1. 无线局域网的优点

无线局域网利用空中的电磁波(Airwave)代替传统的缆线进行信息传递，可以作为传统有线网络的延伸(Extend)、补充(Complementary)或替代(Alternate)。相比较而言，无线局域网具有以下许多优点： 1) 移动性(Mobility)“无线”意味着可能移动。无线局域网的明显优点是提供了移动性。通信范围不再受环境条件的限制，这样就拓宽了网络传输的地理范围。在有线局域网中，两个站点的距离在使用铜缆(粗缆)时被限制在500m内，即使采用单模光纤，也只能达到3km，而无线局域网中两个站点间的距离目前可达到50km以上。无线局域网系统能够为用户提供实时的、无处不在(Ubiquitous)的网络接入功能，使用户可以很方便地获取信息。移动性分为用户移动和用户设备移动两类。在无线局域网中，无线局域网设备的移动性又可分为不移动或固定(Fixed)、半移动(Nomadic)或便携式(Portable)移动和全移动(Mobile或Moving)。半移动是指设备可在网内移动，但只能在静止状态下与网络进行通信。全移动是指设备可在移动状态下保持与网络的通信，即“动中通”，它还可以细分为慢速移动和快速移动。目前的无线局域网系统一般只支持固定、半移动和慢速移动。此外，从网络层次上讲，移动又分为链路层移动和网络层移动。链路层移动又称为越区切换(Handoff)或散步(Walking)，网络层移动也称为漫游(Roaming)。

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编辑推荐

无线网络技术*近几年一直是一个研究的热点领域，新技术层出不穷，新名词也是应接不暇，本书全面介绍当前各种主流的无线网络技术，使读者全面认识无线网络技术，轻松入门。

书摘插图

前言

前言

无线网络技术发展之快，使我们已经完全处于移动互联网时代，移动支付、O2O（线上到线下）、手机红包、自媒体、共享单车等许多新生事物早已渗透到我们的日常生活中。一本书或一本教材永远都跟不上技术快速发展、更新的步伐，本书第1版到第2版的间隔是5年，而第3版的修订工作不到4年就被责任编辑推上日程，其实我也曾考虑过，只是从2015年11月开始启动的大规模的军队改革，牵扯了我太多精力，当时个人、单位下一步何去何从都无定数，使我无法静下心进行修订工作。基于各种考虑，2016年3月，我终决定结束21年的军旅生涯，退出现役，在转到地方工作之前，时间上有了较长的一段空档儿，经过一段时间的准备，加上前期较长时间的酝酿，为修订工作的展开创造了有利条件，某一天就在不知不觉中悄然开始了这件事情。但2016年下半年又因为培训与工作分配耽误了大部分时间，修订工作又暂时搁置起来。2017年2月底，责任编辑又一次催促修订工作，由于工作已经确定，所以我又继续进行第3版修订工作。不过，这时我的身份已经发生了变化，在我退出现役的同时，我也不再是一名高校教师，自己感觉似乎不太有把握做好这项工作，属于跨界，但不管怎样，觉得应该尽力去做，让其作为我专业的延续。

在得知我要修订本书后，锐捷网络大学教师的汪双顶提出希望代表锐捷网络大学与我合作，扩展教材的无线局域网实训内容，他告诉我，无线局域网作为锐捷网络这几年的重要市场战略方向，一直在全国攻城略地，目前拥有国内第三大市场用户群。的确，在众多无线网络技术中，以WiFi为代表的无线局域网和以LTE（长期演进）为代表的无线广域网这几年发展迅速、应用普及，对于高校相关课程的实验设置，无线局域网也是可行性和可操作性的。前两版的相关实验太偏基础，已经不能顺应技术迅猛发展的潮流，非常有必要进行扩充升级。于是，我欣然接受合作，决定将此纳入修订范围。

有了第1版和第2版为基础，在第3版中，核心内容的框架基本保持不变，指导思想同样也保持不变，即这是一本关于无线网络技术综述的书，面向初学者，当然一定程度上也可以作为相关专业技术人员的一本参考书；

这本书不涉及过深的技术细节，这不是它的首要目的，但是它又应该让读者知道存在这些技术，知道这些技术是干什么的，有什么技术优势和缺陷；

本书应该对种类繁多的无线网络技术进行一个科学的分类整理，理出一条或多条技术主线去把它们串起来，把自己的一点理解、一点思想容纳进去。

具体的增删、修改说明如下：

全书总体架构略作调整，分为理论篇和实训篇，主体部分改称理论篇（第1~11章），由于扩展了实践内容，附录部分改称实训篇。

第1章绪论是基础性内容，没有太多变化，但在1.2节后对无线互联网和移动互联网两个概念进行了重新说明，本书中认为二者等价，而且后对应新增了一章关于移动互联网的内容，因为近几年在无线网络技术的加速推进和普及下，移动互联网已经成为互联网的重要组成部分。

第2章无线传输技术基础，是基础性理论内容，经过第2版的修订基本到位，没有改变。

第3章无线局域网，第五代WiFi结合其进展进行了更新，介绍了技术标准，另外增加了3.9节LiFi技术的介绍，它是WiFi的一个强有力的竞争对手。

第4章无线个域网增加了4.3.9节蓝牙标准1.0~5.0的技术历程，对从1.1到5.0的蓝牙标准进行了全面总结，增加了在移动互联网时代被广泛应用到智能手机中的NFC（近距离无线通信）技术。

第5章无线城域网做了大幅删减。围绕IEEE 802.16标准，简要介绍无线城域网的协议体系。原因在于这几年面对WiFi技术的强大竞争，很多“无线城市”相关建设方案并没有采用IEEE 802.16，考虑到理论和技术体系的完整性，本章依然保留。

第6章无线广域网增加了移动通信系统5G技术的介绍，对4G技术的应用现状进行了扩充和评价，并简要介绍了VoLTE。

第7章移动Ad Hoc网络内容本身侧重基础理论；

第8章无线传感器网络和第9章无线Mesh网络属于应用型网络，主要依托其他无线网络技术组网，例如，当前在无线Mesh网络中应用多的是IEEE 802.11无线局域网技术；

第10章无线网络与物联网也是侧重讨论应用问题，同样是依托其他无线网络技术，这几章没有进行修改。

新增了第11章，关于移动互联网和“互联网 ”的介绍，因为无线网络技术促成传统互联网向移动互联网演变，传统互联网中的B2B、B2C、C2C等商业模式发生改变，新的商业模式O2O应运而生，全新的概念“互联网 ”横空出世。本章讨论移动互联网与O2O模式、“互联网 ”概念之间的关系。

对前两版的附录部分进行了大幅修改，调整为实训篇，因为以前的实验较为简单，已经不能适应无线局域网广泛普及的现状，在锐捷网络大学的支持下，引入了体系较为完整的无线局域网实验内容，另外还特别增加了一个非常实用的小实验WiFi共享上网。当然，如果读者需要更加完整的实训内容，可以联系锐捷网络大学索取完整的培训教材。有条件的学校如果建立了锐捷网络实验室，相关实训项目则更容易展开。

在此，依然要和前两版一样，对许多被我参考的书籍的作者表示由衷感谢，我只是做了一个总结性的工作，书中对他们的作品进行了大量引用，这些都在每章末尾的参考文献中列出，也便于读者进一步查阅。尽管自己没有做过多的原创性工作，但这本书融会了很多自己的思想，包含了自己对无线网络技术的理解，也算起到抛砖引玉的作用。各位老师在使用本书教学的过程中，完全可以以此书为框架，尽情发挥拓展，充实内容，密切跟踪技术前沿。

本书第3版也得到了清华大学出版社闫红梅编辑的大力支持，这才使改版工作得以有条不紊地进行。

另外，特别对很多读者、同行的来信和建议表示衷心感谢，是你们促成我不断进步，让我有信心不断完善本书。特别需要说的是，由于我已不再从事高等教育工作，尽管也经常告诫自己今后的工作中不要丢弃、荒废自己的专业，但人的精力毕竟有限，我恐怕不可能像以前那样及时追踪、把握无线网络技术前沿，而由于技术的突飞猛进，几年之后本书的修订工作肯定会又一次被提上日程，那时我想我真的难以拿出像样的作品了，这样也是对出版社、对读者不负责任，所以那时真诚希望有老师合作继续这项工作，以您为主，我来协助您。

由于本人水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正，非常乐意与您交流，以不断提高自己，完善本书，我的Email： wanderbj@126.com。

汪涛

2017年7月于合肥