Location Management and Routing in Mobile Wireless Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Artech House

作者:Mukherjee, Amitava

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2003-5

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9781580533553

丛书系列:

图书标签:

• 移动网络
• 位置管理
• 路由
• 无线通信
• 移动性管理
• 网络协议
• 无线网络
• 移动IP
• 优化算法
• 性能评估

移动无线网络中的位置管理与路由 深入探讨无线网络中的关键挑战与前沿解决方案 本书全面剖析了移动无线网络架构中至关重要的两个核心功能：位置管理和路由。在当今高度互联的移动通信环境中，终端设备（如智能手机、物联网传感器等）的持续移动性对网络的稳定性和效率构成了严峻的挑战。本书旨在为网络工程师、系统架构师以及进行相关研究的学者提供一个深入、系统且实践导向的知识体系，以应对这些挑战。 本书的结构旨在循序渐进地引导读者理解底层理论基础，并最终掌握先进的优化技术和新兴的网络范式。 --- 第一部分：移动性与网络基础（Foundations of Mobility and Networking） 本部分奠定了理解后续复杂主题的必要理论基础。我们首先回顾了经典有线网络模型中的路由原理，并着重分析了移动性如何颠覆这些传统假设。 第一章：移动无线网络概述与挑战 本章详细描述了现代移动通信系统的演变历程，从蜂窝系统到今天的异构网络（HetNets）。我们重点分析了移动性引入的关键性能瓶颈，包括：频繁的小区切换（Handover）的延迟和失败率、地址管理的复杂性，以及网络拓扑的动态变化对路由选择的影响。此外，本章还讨论了频谱限制、功耗约束以及安全与隐私保护在移动环境下的特殊性。 第二章：网络架构与协议栈的适应性 深入探讨了当前主流移动网络（如4G LTE和5G NR）的控制面与用户面分离的架构（CUPS）。我们详细分析了移动性管理实体（MME/AMF）和会话管理实体（SGW/UPF）在维持连接连续性中的作用。协议栈层面，重点关注了IP层、传输层以及应用层如何设计以适应IP地址的频繁变化，特别是IPv6在移动性支持上的增强特性（如MIPv6）。 --- 第二部分：位置管理机制的深度剖析（In-Depth Analysis of Location Management） 位置管理是确保网络能够精确找到移动终端，从而实现呼叫接续和数据寻址的基础。本部分将位置管理视为一个多层次的优化问题。 第三章：静态与动态位置更新策略 详细阐述了位置管理的核心技术——位置区域（Location Area）和跟踪区域（Tracking Area）的概念。本章对比了两种基本策略： 1. 基于时间/空闲（Idle Mode）的更新： 侧重于分析更新频率与信令开销之间的权衡。引入了预测模型来估算终端的停留时间分布，优化了周期性更新机制。 2. 基于事件（Event-Driven）的更新： 深入研究了触发位置更新的条件，如跨越区域边界、网络负载变化等。我们探讨了如何利用分层位置管理（Local Tracking vs. Global Registration）来最小化核心网的信令压力。 第四章：位置查询与寻址机制 本章关注如何高效地定位一个移动终端。我们审视了传统的基于数据库的查询（如HLR/HSS/UDM），并分析了查询延迟对实时业务（如VoIP）的影响。重点讨论了缓存策略和临时位置信息的维护，旨在减少对中心化数据库的依赖。此外，探讨了在边缘计算（MEC）环境中，如何利用地理位置信息和最近接入点（Anchor Point）来加速位置发现过程。 第五章：位置管理的安全、隐私与能效优化 位置信息的敏感性要求严格的安全和隐私保护。本章分析了中间人攻击（MITM）在位置注册过程中的风险，并介绍了加密的寻呼消息和匿名标识符的使用。在能效方面，我们探讨了如何通过智能算法将终端置于更深层次的休眠模式（Deep Sleep），同时保持对关键事件的快速响应能力，优化了位置更新的成本函数。 --- 第三部分：移动环境下的路由技术（Routing Techniques in Mobile Environments） 路由在移动网络中不仅关乎路径的最优性，更关乎路径的持续性和质量。本部分关注如何设计能够适应动态拓扑变化的鲁棒路由协议。 第六章：移动IP（Mobile IP）及其演进 本章系统回顾了基础设施移动IP（Infrastructure MIPv4/MIPv6）的机制，包括绑定更新（Binding Update）的流程、代理ARP（Proxy ARP）在旧有网络中的应用。重点分析了多宿主移动IP（Dual Stack MIPv6），以及快速切换协议（FMIPv6）如何通过前向链接和代理节点的预先配置来减少数据包的硬切换延迟。 第七章：Ad-Hoc网络与自组织网络的路由挑战 虽然移动蜂窝网络依赖基础设施，但自组织网络（MANETs）和移动Ad-Hoc网络（MANETs）则完全依赖节点间的动态协作。本章详细比较了三类经典MANET路由协议： 1. 表格式路由（Table-Driven）： 如DSDV，分析其在拓扑频繁变化时的收敛速度和维护开销。 2. 按需路由（On-Demand）： 如AODV和DSR，深入研究其路由发现机制（RREQ/RREP）的效率，以及如何处理路径断裂（Route Breakage）。 3. 混合路由协议： 如ZRP，探讨分层结构如何平衡了全局信息和局部交互的效率。 第八章：基于软件定义网络（SDN）的移动路由优化 SDN为集中控制网络流量提供了新的可能。本章探讨了如何利用SDN控制器对全局网络状态的洞察力来优化移动路由。我们设计了基于网络状态的动态路径选择算法，该算法综合考虑了：链路质量（LQO）、终端移动速度矢量以及当前网络拥塞情况，为数据流预先建立最优的转发路径，显著提高了切换期间的服务质量（QoS）。 --- 第四部分：新兴趋势与未来展望（Emerging Trends and Future Outlook） 本部分着眼于下一代网络（如6G）和前沿研究领域对位置管理和路由提出的新需求。 第九章：基于认知和AI的智能位置管理 探讨了如何利用机器学习和深度学习模型来预测用户的移动模式和热点区域。通过强化学习（RL），网络可以动态调整位置区域的大小和更新阈值，实现真正的自适应位置管理，极大地降低了网络管理的复杂度，同时提升了寻呼的成功率。 第十章：边缘计算（MEC）与去中心化路由 在MEC架构下，计算和存储能力下沉到网络边缘。本章分析了如何利用边缘节点来本地化位置信息，减少对核心网络的依赖，从而实现超低延迟的本地服务寻址。同时，探讨了基于区块链或分布式账本技术（DLT）的去中心化路由和身份验证机制，以增强移动网络的安全性和弹性，特别是针对海量物联网（IoT）设备的接入场景。 --- 总结与读者收益 本书不仅仅是对现有标准的描述，更是一份面向未来的研究指南。通过本书的学习，读者将能够： 1. 掌握当前移动网络中位置管理和路由的核心算法与协议细节。 2. 识别在5G及未来网络中，移动性对网络设计带来的关键瓶颈。 3. 设计和实现基于SDN/MEC理念的创新性解决方案，以优化移动网络性能。 本书内容严谨、案例丰富，是致力于构建下一代高性能、高可靠性移动通信系统的专业人士的必备参考书。

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读完这本书，我最大的感受是，以往我对移动网络性能瓶颈的理解可能过于片面。这本书就像是一本揭秘手册，详细展示了在用户不断移动的背景下，网络是如何通过一系列精妙的“幕后操作”来维持连接的。在位置管理章节中，对“位置更新触发机制”的分析细致入微，不仅仅是基于距离阈值，更涉及到了网络负载和终端能耗的综合考量，这体现了作者在工程实践上的深厚积累。它清晰地解释了为什么某些看似简单的移动操作，在海量用户下会引发灾难性的信令开销，并提供了有效的缓解方案。接着，在路由部分，它超越了简单的最短路径寻找，转而关注于“持久性”和“适应性”。书中提出的基于位置预测的预连接（Pre-connection）路由机制，极大地提高了移动热点场景下的数据交付成功率。这种前瞻性的视角，使得这本书的内容具有很强的时效性和未来导向性。它不是简单地总结现有技术，而是引导读者思考在下一代异构网络中，如何构建一个真正能够“无缝感知移动性”的智能网络架构。总而言之，这是一部兼具学术严谨性与工程实用性的重量级著作。

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这本关于移动无线网络中位置管理与路由的著作，读起来就像是进入了一个高度复杂的迷宫，而作者似乎是那个唯一掌握了所有捷径和陷阱的向导。我必须承认，在深入研究之前，我对这个领域的理解还停留在非常表层的概念上，比如基站切换和基本的网络拓扑。然而，一旦翻开这本书，我立刻被那些关于如何高效地追踪移动用户位置的算法所震撼。它并没有简单地罗列技术，而是深入剖析了不同定位机制背后的权衡——精度、延迟、能耗以及对网络资源的占用。特别是关于区域划分（cell partitioning）和层级定位（hierarchical localization）的章节，提供了许多教科书上不常提及的工程实践细节，比如如何处理频繁移动用户带来的信令风暴，以及如何利用历史轨迹预测未来的位置，这对于构建下一代5G甚至更高版本网络中的动态服务至关重要。书中对路由协议的讨论也同样精妙，它没有固守传统的静态路由思想，而是结合了移动性特征设计了适应性强的路由选择策略，这让读者能够清晰地看到，在网络节点本身都在不断迁移的环境下，维持端到端连接的挑战是多么巨大，以及现有的解决方案是如何巧妙地克服这些挑战的。整体而言，这本书的理论深度足以让网络工程师感到充实，同时其结构上的逻辑性又确保了即便是初学者也能循序渐进地掌握核心思想。

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这本书的深度和广度着实让人印象深刻，它不仅覆盖了蜂窝网络（Cellular Networks）的基础，更将目光投向了更具挑战性的非授权频谱和自组织网络（Ad-Hoc/MANETs）环境下的移动性问题。我尤其欣赏作者在介绍理论框架时所展现出的严谨性，每一个模型和算法的推导都建立在坚实的数学基础之上，但叙述风格却非常注重可读性，避免了不必要的晦涩感。在位置管理部分，对“地理分区”和“网格化定位”的讨论非常具有实践指导意义，尤其是在处理大规模、高密度用户场景时，这些技术如何从理论走向工程实施，书中提供了详尽的路线图。而路由选择方面，作者对于“流动性感知路由（Mobility-Aware Routing）”的阐述，提供了一个多层次的视角：从数据包级别的局部调整，到路径级别的全局优化。这种细致入微的分析，让我对如何设计出能够在极端移动环境下保持高吞吐量的网络协议有了更深刻的理解。对于任何想要在移动通信领域进行深入研究或实际部署的人来说，这本书提供了一个非常扎实的基石。

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说实话，我原本以为这会是一本枯燥的技术手册，充满了晦涩的数学公式和标准化的协议描述，但这本书的叙述方式出乎意料地引人入胜，尤其是在处理“路由”这个核心难题时。作者的笔触仿佛带着一种对现有局限性的深刻批判，并随即提出了更具前瞻性的解决方案。我特别欣赏它对“信息同步”这一隐性成本的强调，在移动网络中，位置信息的实时性和准确性直接决定了路由的有效性，而这本书清晰地阐述了如何通过智能的缓存策略和预警机制，将这种同步成本最小化。举例来说，书中对基于上下文（Context-Awareness）的路由选择模型进行了详尽的分析，这远超出了简单的“最近邻”查找。它探讨了如何整合服务质量（QoS）需求、频谱利用率以及用户移动速度等多个维度，构建一个多目标优化的路由决策框架。对于那些致力于开发支持物联网（IoT）或车联网（V2X）应用的研究人员来说，书中所描述的动态拓扑管理机制简直是金矿。我几乎可以想象在未来的城市网络规划中，那些对网络延迟极为敏感的场景，会直接借鉴书中的某些设计思想来构建其核心骨干网。

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阅读这本书的过程，更像是在进行一场关于网络效率极限的辩论。它不仅介绍了“是什么”，更重要的是深入探讨了“为什么会这样”以及“如何才能做得更好”。对于位置管理这一块，作者对“稀疏更新”和“密集查询”场景下的性能差异进行了细致的入微的对比，这在资源受限的无线环境中是至关重要的考量因素。我发现自己不断地停下来，思考现实世界中的网络部署是如何在这些理论模型之间进行取舍的。例如，书中关于“寻呼（Paging）策略”的优化部分，它没有止步于传统的周期性寻呼，而是引入了基于概率的预测模型，这极大地减少了不必要的网络开销，这对延长终端设备的电池寿命具有直接的现实意义。路由方面，对Ad-Hoc网络中移动性对链路稳定性的影响分析尤为透彻，它展示了如何通过智能的路由维护机制，将拓扑变化的负面影响隔离在局部区域，从而保证全局通信的顺畅。这本书的结构设计非常巧妙，总能将看似孤立的定位和路由问题，统一在一个统一的移动性管理框架下进行考察，这使得读者能够建立起全局性的系统观。

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