《移动计算和无线网络》教学大纲.doc

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，20032 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，20032 Jochen Schiller, “Mobile Communications”, Second edition，高等教育出版社，20043 William Stallings, “Wireless Communications and Networks”, 清华大学出版社，20034 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，20032 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，20033 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，20032 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, “Principles of Wireless Networks: A Unified Approach”, 科学出版社，20033 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/IPv63 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，20032 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, “Principles of Wireless Networks: A Unified Approach”, 科学出版社，20033 William Stallings, “Wireless Communications and Networks”, 清华大学出版社，20034 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，20032 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TCP3 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TCP8 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，20032 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WAP3 移动数据管理4 Location and context awareness5 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，20032 Kaveh Pahlavan, Prashant Krishnamurthy, “Principles of Wireless Networks: A Unified Approach”, 科学出版社，20033 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，20032 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Simulator6 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