目錄Contents

上篇基 礎 理 論
第1章無線通信網絡概述3
1.1無線通信網絡的歷史與發展4
1.2無線通信網絡的主要特點5
1.3無線通信網絡的基礎技術6
1.4無線通信網絡的新興技術7
1.5移動互聯網滲透7
習題7
參考文獻7
第2章無線電的傳播9
2.1有線介質與無線介質9
2.2無線電的傳播機制12
2.3天線與天線增益13
2.4路徑損耗模型16
2.5多徑效應與多普勒效應21
習題23
參考文獻23
第3章蜂窩繫統原理24
3.1蜂窩繫統24
3.2移動性管理25
3.2.1切換管理26
3.2.2位置管理26◆移動互聯網導論(第4版)目錄
3.3區群和頻率復用26
3.3.1通過頻率復用擴大繫統容量27
3.3.2頻率復用下的小區規劃27
3.3.3六邊形小區的幾何結構29
3.3.4頻率復用比30
3.4同信道與鄰信道干擾31
3.4.1同信道干擾32
3.4.2鄰信道干擾33
3.5擴大繫統容量的其他方法34
3.5.1小區分裂34
3.5.2定向天線（天線扇區化）35
3.6信道分配策略36
習題37
參考文獻37
第4章3G、4G和5G38
4.13G38
4.1.1技術起源38
4.1.2標準參數39
4.1.3應用領域42
4.24G43
4.2.1技術層面44
4.2.24G概念44
4.2.3繫統網絡結構45
4.2.4關鍵技術45
4.2.54G國際標準45
4.2.6性能48
4.35G49
4.3.15G概念49
4.3.25G繫統與網絡架構49
4.3.45G關鍵技術50
4.3.55G應用場景50
4.3.65G標準制定51
習題52
參考文獻52
第5章移動IP53
5.1移動IP概述53
5.1.1移動IP的出現背景53
5.1.2移動IP設計目標及設計要求53
5.1.3移動IP的發展歷史54
5.2移動IP算法55
5.2.1基本術語55
5.2.2移動IP的基本操作原理55
5.2.3移動IP的工作過程56
5.2.4移動IP存在的問題65
5.3移動IPv666
5.3.1移動IPv6操作66
5.3.2移動IPv6與移動IPv4的區別68
習題69
參考文獻69
人物介紹——互聯網之父Vinton G. Cerf71
第6章無線局域網與IEEE 802.11標準72
6.1無線局域網的構成72
6.2無線局域網的拓撲結構73
6.3IEEE 802.11標準家族74
6.3.1IEEE 802.1174
6.3.2IEEE 802.11b75
6.3.3IEEE 802.11a75
6.3.4IEEE 802.11g76
6.3.5IEEE 802.11n76
6.3.6IEEE 802.11ac78
6.3.7IEEE 802.11ad79
6.3.8IEEE 802.11aa80
6.3.9IEEE 802.11af81
6.3.10IEEE 802.11ax82
6.3.11IEEE 802.11ay85
習題86
參考文獻86
第7章無線移動互聯網安全88
7.1概述88
7.2無線局域網的安全威脅和安全機制89
7.2.1安全威脅89
7.2.2WEP加密機制89
7.2.3WEP認證機制91
7.2.4IEEE 802.1X認證機制93
7.2.5WAPI協議95
7.2.6IEEE 802.11i TKIP和CCMP97
7.3移動網絡的安全問題與安全技術100
7.3.1移動網絡的安全問題100
7.3.2移動終端和移動應用的安全問題105
習題108
參考文獻108
第8章Ad hoc網絡109
8.1Ad hoc網絡概述109
8.1.1Ad hoc網絡產生背景109
8.1.2Ad hoc網絡發展歷史109
8.1.3Ad hoc網絡定義110
8.1.4Ad hoc網絡特點110
8.1.5Ad hoc網絡的應用112
8.1.6Ad hoc網絡面臨的問題112
8.2Ad hoc網絡的體繫結構113
8.2.1Ad hoc網絡的節點結構113
8.2.2Ad hoc網絡的拓撲結構114
8.2.3Ad hoc網絡協議棧簡介115
8.2.4Ad hoc網絡的跨層設計116
8.3Ad hoc網絡的關鍵性技術117
8.3.1隱藏終端和暴露終端118
8.3.2Ad hoc網絡路由協議122
8.4Ad hoc的服務質量和安全問題132
8.4.1服務質量的概念132
8.4.2跨層模型132
8.4.3Ad hoc網絡中的安全問題133
習題136
參考文獻136
人物介紹——無線網絡專家Dina Katabi教授137
第9章傳感器網絡138
9.1傳感器網絡概述138
9.2無線傳感器網絡139
9.2.1IEEE 1451與智能傳感器139
9.2.2無線傳感器網絡體繫結構141
9.3無線傳感器網絡的應用143
9.3.1軍事應用143
9.3.2醫療衛生應用144
9.3.3環境及農業應用145
9.3.4智能家居應用146
9.3.5其他應用146
9.4無線傳感器網絡繫統147
習題148
參考文獻148
人物介紹——圖靈獎得主Edmund M. Clarke教授149
第10章物聯網150
10.1物聯網綜述150
10.1.1物聯網的歷史150
10.1.2物聯網的發展近況151
10.1.3物聯網的應用152
10.2超寬帶無線通信技術155
10.2.1超寬帶無線通信技術的歷史156
10.2.2超寬帶無線通信技術的特點157
10.2.3超寬帶無線通信技術的應用158
10.3軟件定義的無線電159
10.3.1軟件定義的無線電的歷史160
10.3.2軟件定義的無線電的特點162
10.3.3軟件定義的無線電的應用162
10.3.4軟件定義的無線電的發展前景163
10.4射頻識別163
10.4.1射頻識別的歷史164
10.4.2射頻識別的特點165
10.4.3射頻識別的應用166
10.5低功耗藍牙無線技術167
10.5.1低功耗藍牙無線技術的歷史167
10.5.2低功耗藍牙無線技術的特點168
10.5.3低功耗藍牙無線技術的應用168
10.6人體域網169
10.6.1人體域網的歷史169
10.6.2人體域網的應用170
10.7認知無線電170
10.7.1認知無線電的歷史171
10.7.2認知無線電的特點172
10.7.3認知無線電的應用172
習題175
參考文獻175
人物介紹——ACM/IEEE Fellow劉雲浩教授177
第11章軟件定義網絡178
11.1網絡發展概述178
11.1.1計算機網絡發展現狀178
11.1.2計算機網絡發展面臨的問題179
11.1.3雲計算網絡180
11.2軟件定義網絡概述181
11.2.1軟件定義網絡的發展181
11.2.2軟件定義網絡的定義182
11.2.3軟件定義網絡的優勢183
11.3軟件定義網絡關鍵技術184
11.3.1OpenFlow概述185
11.3.2VXLAN概述187
11.3.3其他關鍵技術190
11.4軟件定義網絡標準現狀192
11.4.1標準化組織192
11.4.2開源項目193
習題193
第12章比特幣與區塊鏈194
12.1比特幣概述194
12.1.1比特幣的誕生194
12.1.2比特幣的發展195
12.2比特幣的原理196
12.2.1比特幣錢包197
12.2.2比特幣交易過程197
12.2.3比特幣挖礦過程199
12.3比特幣的困難和挑戰202
12.4區塊鏈簡介202
12.4.1區塊鏈的核心——去中心化203
12.4.2區塊鏈的技術原理204
12.4.3區塊鏈技術與數字貨幣206
12.4.4區塊鏈的應用與挑戰207
12.5比特幣網絡中的研究問題210
12.5.1比特幣網絡中的信息傳播210
12.5.2比特幣網絡中交易信息的回溯212
習題216
參考文獻216
第13章智能機器人網絡218
13.1智能機器人平臺218
13.1.1NAO人形機器人218
13.1.2H20繫列人形機器人222
13.1.3我國機器人現狀223
13.2網絡模塊225
13.2.1WiFi225
13.2.2ZigBee227
13.3相關拓展231
13.3.1分布式繫統與算法231
13.3.2人工智能232
13.3.3機器學習234
習題237
參考文獻237
人物介紹——人工智能專家Judea Pearl教授238
第14章移動群智感知239
14.1移動群智感知概述239
14.2群智感知網絡數據收集241
14.2.1任務分配241
14.2.2激勵機制242
14.3感知采集壓縮243
14.3.1壓縮感知基本原理244
14.3.2信號的稀疏表示244
14.3.3測量矩陣245
14.3.4重構算法246
14.3.5小結246
14.4移動情境感知246
14.4.1情境感知繫統246
14.4.2情境信息的組成和分類247
14.4.3移動情境感知的應用研究247
14.5數據傳輸與信息傳播248
14.6安全與隱私保護250
習題252
參考文獻252
人物介紹——圖靈獎得主Les Valiant教授253
第15章網絡幾何理論254
15.1時空自由度254
15.1.1時空自由度的參數定義254
15.1.2時空自由度相關工作255
15.2復雜性自由度256
15.2.1多播生成樹分析: 從復雜性角度建樹256
15.2.2在網絡計算中: 信息流的復雜性關繫257
15.3刻畫網絡模型的常用工具258
15.3.1網絡中心性258
15.3.2網絡形狀259
15.3.3節點位置分布260
15.3.4運動模型261
15.3.5傳輸結構刻畫261
15.3.6網絡事件刻畫261
15.4分析計算的常用工具262
15.4.1概率近似262
15.4.2上下界逼近262
15.4.3數量階263
15.4.4運算處理264
15.4.5其他常用定理265
15.5數學證明常用思想及歷史人物貢獻268
15.5.1數學證明常用思想268
15.5.2歷史上代表性數學人物及其貢獻268
習題271
參考文獻272
第16章網絡經濟學273
16.1博弈論273
16.1.1完全信息靜態博弈273
16.1.2完全信息動態博弈278
16.1.3不完全信息靜態博弈279
16.1.4不完全信息動態博弈282
16.2拍賣機制283
16.2.1拍賣的要素284
16.2.2拍賣的分類285
16.2.3VCG拍賣289
16.2.4全支付拍賣290
16.3契約理論291
16.3.1契約要素291
16.3.2契約模型291
16.3.3契約可行性293
16.3.4契約理論應用293
16.3.5契約理論小結295
16.4市場理論295
16.4.1市場均衡295
16.4.2用戶行為分析297
16.4.3廠家行為分析298
16.5談判理論299
16.5.1談判理論的發展歷史及分類300
16.5.2納什談判理論300
16.5.3納什談判理論在無線網絡中的應用302
習題303
參考文獻304
第17章圖形碼306
17.1一維條形碼306
17.1.1一維條形碼的分類307
17.1.2一維條形碼的應用308
17.2QR碼309
17.2.1二維碼的誕生309
17.2.2QR碼的公開及其普及310
17.2.3QR碼標準及其進化310
17.2.4QR碼的優點311
17.2.5QR碼的符號結構311
17.2.6QR碼的特征311
17.2.7版本和規格312
17.2.8QR碼的應用313
17.3其他二維碼315
17.3.1Data Matrix碼315
17.3.2PDF417碼316
17.3.3Aztec碼317
17.3.4MaxiCode317
17.3.5EZcode318
17.4高維碼318
17.4.1HCCB318
17.4.2COBRA318
習題320
第18章移動互聯網智能化和算法321
18.1智能移動互聯網322
18.1.1移動社交網絡322
18.1.2基於大規模視頻流的實時分析與處理323
18.1.3智慧城市323
18.1.4醫療圖像分析繫統324
18.1.5互聯網金融大數據324
18.2眾籌網絡324
18.2.1資源調度方案325
18.2.2網絡節點激勵機制325
18.2.3眾籌網絡安全機制325
18.3移動互聯網的計算325
18.3.1大數據分析——強大的工具325
18.3.2分布式計算327
18.4大數據知識圖譜328
18.4.1知識表示328
18.4.2知識抽取328
18.5移動搜索繫統329
18.6兩個實例329
18.6.1朋友關繫預測329
18.6.2車載互聯網路由優化329
習題331
參考文獻331
第19章移動互聯網的工業設計332
19.1移動互聯網的產品332
19.1.1產品分類332
19.1.2產品特點335
19.2移動互聯網產品的設計和研發335
19.2.1移動互聯網產品用戶的特點336
19.2.2移動互聯網產品的設計原則336
19.2.3移動互聯網產品的設計要素337
19.2.4與傳統產品設計的不同點337
習題338
參考文獻338
人物介紹——蘋果公司創始人喬布斯340
第20章移動互聯網遊戲342
20.1移動互聯網遊戲產業鏈342
20.2移動互聯網遊戲類型343
20.3移動互聯網遊戲發展史與經典遊戲344
20.4移動互聯網遊戲的發展前景347
20.5移動互聯網遊戲公司miHoYo348
習題349
參考文獻350
第21章互聯網的未來及影響351
21.1互聯網帶來的行業變革351
21.2互聯網金融： 數字化時代的金融變革360
21.2.1互聯網金融與金融互聯網360
21.2.2互聯網金融的新模式361
21.3互聯網對傳統教育的挑戰363
21.3.1互聯網對傳統教育的影響364
21.3.2因特網對教育觀念轉變的意義364
21.3.3互聯網時代現代教育的幾個特點365
21.3.4因特網進入現代教育需注意的問題366
21.4互聯網所引起的信息安全問題367
21.5移動互聯網遊戲開發者的攀登珠峰之路369
21.6疫情對於移動互聯網的機遇和挑戰展望371
21.6.1新機遇: 新冠肺炎疫情促進移動互聯網的快速發展371
21.6.2新挑戰: 新冠肺炎疫情給移動互聯網的安全發展帶來的挑戰
和風險372
習題373
參考文獻374
人物介紹——Facebook公司創始人扎克伯格375
第22章Android編程與開發376
22.1Android繫統的架構377
22.1.1應用程序層377
22.1.2應用程序框架層377
22.1.3繫統運行庫層378
22.1.4Linux內核層379
22.2編程環境的搭建379
22.3Android工程381
22.3.1Android程序裡的基本概念382
22.3.2Android應用程序的生命周期385
22.3.3典型例程389
22.4Android手機功能介紹389
22.5Android手機在研究領域的應用389
22.5.1應用 1389
22.5.2應用 2390
22.5.3應用 3390
22.5.4應用 4391
22.5.5應用 5391
22.5.6應用 6393
22.5.7應用 7394
22.5.8應用 8395
22.5.9應用 9395
22.5.10應用 10395
22.5.11應用 11396
22.5.12應用 12397
22.5.13應用 13397
22.5.14應用 14398
22.5.15應用 15398
22.5.16應用 16399
22.5.17應用 17400
22.5.18應用 18401
22.5.19應用 19402
習題403
參考文獻403
人物介紹——小米公司創始人雷軍404
第23章iOS編程與開發405
23.1iOS繫統介紹405
23.1.1開發者計劃406
23.1.2iOS框架介紹406
23.1.3應用程序介紹409
23.2iOS開發411
23.2.1窗口412
23.2.2視圖412
23.2.3運算符與表達式414
23.2.4Foundation 框架簡介416
23.2.5面向對像416
23.2.6內存管理418
23.3典型iOS程序介紹420
23.3.1實例1地圖導航420
23.3.2實例2自定義地圖的標注421
23.3.3實例3自定義的地圖422
23.4iOS程序應用423
23.4.1iOS手機中的傳感器423
23.4.2應用1423
23.4.3應用2424
23.4.4應用3424
習題425
參考文獻426
下篇實驗
第24章實驗1Android開發基礎429
第25章實驗2Android開發提高432
第26章實驗3SDN實驗433
第27章實驗4Android測量WiFi信號強度439
第28章實驗5Android計步器440
第29章實驗6iOS開發基礎442
第30章實驗7iOS開發提高444
致謝447

前言Foreword

時光荏苒，本書於2015年12月發行第1版至今已六年有餘。自發行以來，作者得到了來自全國眾多高校授課教師、通信類專業學生的支持與認可。同時，本書已成功推廣至全國100餘所高校，其中包括清華大學、北京大學、國防科技大學、北京航空航天大學、西安電子科技大學、北京郵電大學、電子科技大學等全部C9、985重點高校。
本次再版，作者結合各位專家、老師與使用本書的學生們的反饋意見，對書中移動互聯網基礎理論與前沿技術部分都進行了全面更新與補充。刪除了部分陳舊內容，增加了一些移動互聯網下的新應用，如移動群智感知技術，以及移動互聯網理論框架下的更多幾何學理論介紹。同時，也對實驗部分進行了修改，以適應當下的編程環境。
本書分為上下兩篇。上篇(第1～23章)介紹了移動互聯網的基礎理論，下篇(第24～30章)介紹了移動互聯網的相關實驗。
第1～8章介紹了移動通信基礎知識，包括無線通信網絡的理論基礎、蜂窩繫統的發展、無線局域網標準與安全以及Ad hoc網絡等。相較於第3版，該部分主要補充了5G技術的進展及相關安全問題與安全技術的發展。在“無線局域網與IEEE 802.11標準”章節，更新了IEEE 802.11ax協議的技術細節，並補充了對IEEE 802.11ay的簡要介紹。
第9～15章介紹了移動互聯網中的新興技術，包括傳感器網絡、物聯網、軟件定義網絡、比特幣與區塊鏈、智能機器人網絡、移動群智感知和網絡幾何理論。通過這些新興技術，讀者可以對移動互聯網有更深一步的理解，更好地把握網絡技術對於人類生產、生活產生的巨大影響力。相較於第3版，該部分添加了“移動群智感知”和“網絡幾何理論”兩章。其中，前者繫統地介紹了移動群智感知技術的發展歷程與多種應用場景；後者則對移動互聯網下的網絡度量與分析提供了許多理論工具。
第16～23章介紹了移動互聯網的應用開發，包括網絡經濟學，圖形碼，移動互聯網智能化和算法、工業設計、遊戲與其未來發展趨勢，以及Android和iOS操作繫統開發。相較於第3版，該部分對大數據支持下的知識圖譜和移動搜索技術，以及對移動互聯網遊戲領域的發展都進行了補充，並新增了新冠肺炎疫情對於移動互聯網帶來的機遇與挑戰的展望與思考。
第24～30章介紹了幾個具有代表性的移動互聯網實驗，主要涉及Android平臺和iOS平臺的編程與開發。
本書涉及了移動互聯網體繫下的多個專業方向，作者在準備和寫作的過程中認真閱讀了大量書籍與參考文獻，請教了很多業界專家學者。在本書的編寫過程中得到了多位專家、老師和學生的支持與協助，在此向所有參與人員表示衷心的感謝！

作者2021.11