《移动计算和无线网络》教学大纲

《移动计算和无线网络》教学大纲
（应包括课程主要内容框架：各章节的主要内容、目的与要求，主要参考文献，各章节学时安排表等，并说明教学方式、考试方式等具体教学环节的安排）
课程主要内容
第一章 概论
主要内容
1 网络协议与参考模型
2 通信网络（卫星网络、蜂窝系统、无线局域网、无线个人网、无线感知网、无线穿戴网）
3 协议标准与标准化组织
4 本书结构
目的
通过本章的学习，学生可以简单回顾学过的网络协议和参考模型基本概念，了解移动计算涉及的一些无线网络和本课程的概貌。
要求
掌握网络体系结构；了解网络标准和标准化组织；了解当前无线通信网络的发展
参考文献
1 Andrew S. Tanenbaum, "Computer Networks", fourth edition清华出版社
2 John R. Vacca, "无线宽带网络手册--3G、LMDS与无线Internet"，人民邮电出版社，2004
学时安排
6学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第二章 无线传输技术
主要内容
1 天线与传播（天线、传播模式、视线传输技术、移动环境下的fading、多普勒效应和延迟）
2 信号编码技术（数字数据模拟信号、模拟数据模拟信号、模拟数据数字信号）
3 扩频（跳频扩频、直接序列扩频、CDMA、）
目的
本章介绍无线传输的基础知识。这为后续将要学习的无线网络物理层和媒体访问控制作前期铺垫。
要求
掌握无线传输技术，包括信号编码技术，这是学习特定无线网络接入技术所必须具备的先决知识。
参考文献
1 William Stallings, "Wireless Communications and Networks", 清华大学出版社，2003
2 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
学时安排
3学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第三章 无线局域网与802.11
主要内容
1 WLAN概述（暴露终端和隐藏终端问题、三大技术：802.11、HiperLAN、HomeRF）
2 IEEE 802.11 体系结构
3 IEEE 802.11 物理层
4 IEEE 802.11 媒体访问控制
5 IEEE 802.11 其他
目的
本章介绍无线局域网基本概念和IEEE802.11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，使学生熟练掌握IEEE802.11协议。本章内容既是无限局域网的当前以及未来发展看好的主流技术，也是后面学习自组织网络的基础知识。
要求
了解无线局域网面临的问题，掌握WLAN体系结构，重点掌握媒体访问控制，理解802.11的两大物理接入技术。
参考文献
1 Mattbew S. Gast, "802.11 Wireless Networks", 清华大学出版社，2003
2 Jochen Schiller, "Mobile Communications", Second edition，高等教育出版社，2004
3 William Stallings, "Wireless Communications and Networks", 清华大学出版社，2003
4 黎连业等，"无线网络及其应用技术"

，清华出版社，2004
学时安排
3学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第四章 无线个人网与bluetooth
主要内容
1 WPAN概述（802.15系列标准）
2 Bluetooth 体系结构
3 Bluetooth 物理层（电源管理）
4 Bluetooth 链路层（包括帧格式）
5 Bluetooth 服务发现协议
6 Bluetooth 与802.11
目的
本章介绍无线个人网络的基本概念，重点在于IEEE802.15系列标准中的bluetooth技术。 蓝牙体系与熟知的IEEE802体系有很大的不同。通过体系结构的了解和各个层次的功能划分，使学生掌握蓝牙的开发环境和开发技巧。
要求
掌握802.15体系结构，重点掌握蓝牙传输技术和应用开发技术。
参考文献
1 William Stallings, "Wireless Communications and Networks", 清华大学出版社，2003
2 David Kammer等著，李静等译，"蓝牙应用开发指南--近程互联解决方案"，科学出版社，2003
3 Jochen Schiller, "Mobile Communications", Second edition，高等教育出版社，2004
学时安排
3学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第五章 ad hoc网络
主要内容
1 概述（802.11、bluetooth）
2 体系结构（平面、层次）
3 路由技术
3.1 先应式路由（OLSR、TBRPF）
3.2 反应式路由（AODV、DSR）
3.3 混合式路由（ZRP、）
3.4 路由协议的分析和比较
3.5 路由协议的优化和发展
4 组播协议
5 网络管理
6 移动管理（宏移动、微移动、拓扑发现）
目的
自组织网络是支持移动计算的主要网络环境，这是目前和未来发展前景看好的一种组网技术。我们的重点在于网络层的路由机制和移动管理，同时引入支持信息发布和共享的组播技术。
要求
本章是课程的重点之一。掌握自组网络的体系结构、各种路由体系以及网络和移动管理。理解ad hoc路由在TCP/IP协议栈中的作用。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, "Principles of Wireless Networks: A Unified Approach", 科学出版社，2003
3 Andrew S. Tanenbaum, "Computer Networks", fourth edition清华出版社
4 郑祥全等编著，"无线自组网技术实用教程"，清华出版社，2004
学时安排
9学时。
教学方式
课堂讲授为主，课堂讨论为辅。
第六章 移动网络
主要内容
1 概述
2 mobile IP/IPv6
3 路由（IP包的传递）
4 组播机制
5 保持连接
6 移动管理（mobile agent）
目的
移动计算涵盖无线网络和有线网络环境。当一个移动节点在有线网络中移动时，如何支持该节点的应用程序无缝运行就是本章要介绍的重点。通过本章的学习，学生不仅能了解成熟的移动IP技术，而且还能了解支持应用无缝运行所涉及的一些技术问题。
要求
这是本课程的重点之一，本章说明了移动的概

念不仅存在于无线网络，而且也包含有线网络。重点掌握Mobile IP标准。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, "Principles of Wireless Networks: A Unified Approach", 科学出版社，2003
3 William Stallings, "Wireless Communications and Networks", 清华大学出版社，2003
4 Andrew S. Tanenbaum, "Computer Networks", fourth edition清华出版社
学时安排
6学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第七章 sensor网络
主要内容
1 概述
2 路由
3 能量管理
4 无线固定感知网络
5 感知网络的设计问题（感知数据库、协同信息处理、操作系统设计）
目的
感知网络是一种特别的ad hoc网络，有其自身的特殊性。Sensor网络的应用前景非常广泛，本章试图系统地介绍sensor网络的相关技术。
要求
掌握sensor网络的基本特性；理解能量管理在sensor网络中的重要性；了解开发感知网络应用面临的挑战与可能的解决方案。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, "Principles of Wireless Networks: A Unified Approach", 科学出版社，2003
学时安排
3学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第八章 无线网络的传输协议
主要内容
1 概述
2 传统TCP
3 无线TCP（I-TCP、TCP-snooping、移动TCP、ad hoc TCP）
4 快速重传/快速恢复
5 传输/超时
6 选择重传
7 面向事务的TCP
8 性能改进代理
目的
现有的Internet上的传输协议不能直接用在无线信道上，无线信道上的传输协议应该具备什么样的特性，如何设计新的传输协议、如何改进已有的传输协议，就是本章要讨论的内容。
要求
这是本课程的重点之一。掌握影响无线网络传输协议性能的因素，理解针对无线网络的壅塞控制机制和改进性能的途径。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, "Principles of Wireless Networks: A Unified Approach", 科学出版社，2003
学时安排
6学时。
教学方式
课堂讲授为主。
第九章 移动计算应用
主要内容
1 概述
2 应用自适应和WAP
3 移动数据管理
4 Location and context awareness
5 服务发现和定位
6 移动网络与固定网络的互联
7 安全性
8 交叉层次的网络体系结构
目的
本章给出开发移动计算应用面临的各种挑战和可能的解决方案。主要介绍移动数据如何管理、移动节点如何感知自己的位置、移动节点如何发现可用的服务、移动网络如何与移动/固定网络连接等支持不同网络应用的关键技术。
要求
这是本课程的重

点之重。在掌握前面所学有关无线网络基本传输技术的基础上，掌握开展无线网络应用的不同方法和途径，针对不同的应用场景选择不同的技术路线。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, "Principles of Wireless Networks: A Unified Approach", 科学出版社，2003
3 Jochen Schiller, "Mobile Communications", Second edition，高等教育出版社，2004
学时安排
9学时。
教学方式
课堂讲授为主。
附录一 概率、统计、和流量理论
主要内容
1 概述
2 基本概率和统计理论
3 流量分析
4 基本排队系统
目的
本章给出进行网络性能分析所需要的数学知识，作为本课程的参考手册。在设计网络协议或者算法时，很多时候往往要对研究的对象进行建模，然后用统计的方法进行分析和研究，最后将所建立的模型通过网络模拟器进行模拟验证。因此概率统计和排队系统是网络研究必须掌握的数学工具。
参考文献
1 Dharma Prakash Agrawal, Qing-An Zeng, "Introduction to Wireless and Mobile Systems", 高等教育出版社，2003
2 郑祥全等编著，"无线自组网技术实用教程"，清华出版社，2004
附录二 网络模拟器（NS2）
主要内容
1 NS2概述
2 Tcl/Tk编程环境概述
3 NS2实现机制和类体系结构
4 解释器相关类的介绍和用途
5 模拟器Otcl类--Simulator
6 事件调度器的实现
7 NS2的网络组件
8 应用层模拟
9 开发实例
目的
本章介绍了使用最广泛的网络模拟器NS2，这是网络研究必不可少的工具之一。对任何一个提出的新算法和设计的新协议，性能往往是决定其能否被业界认可的重要因素。由于实际网络行为难于预测，反映在网络流量、网络壅塞程度随时变化，这在网络实验床是很难人为描述出来。而网络模拟器就恰恰能根据用户的需要呈现出不同的网络应用场景，以此作为检验新算法和新协议的第一道关卡。设计人员采用附录一的数学工具，分析评估模拟器的输出结果对算法或者协议作不断的改进，最终达到设计标准。
参考文献
1 郑祥全等编著，"无线自组网技术实用教程"，清华出版社，2004
2 徐雷鸣，"NS与网络模拟"，人民邮电出版社，2003
考试方式
最终成绩由上机作业、课堂陈述和期末考试三部分组成。期末考试为闭卷形式，占总成绩的50%；上机作业占总成绩的30%；课堂陈述占总成绩的20%。
上机作业
上机作业结合课堂陈述，每位学生在给定的范围内选定某个主题，进行研究现状的调研和分析，找出存在的问题，提出改进建议，并在网络模拟器上加以验证。



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