移動(dòng)計(jì)算技術(shù)

前言

便攜信息設(shè)備、Internet、無線通信技術(shù)發(fā)展日新月異，為分布計(jì)算帶來了前所未有的新機(jī)遇，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)成為飛速發(fā)展的前沿領(lǐng)域。近些年來，在數(shù)據(jù)管理、定位與位置服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、無線傳感信息處理、信息安全等多個(gè)層面，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)研究與市場應(yīng)用各方面均展現(xiàn)出欣欣向榮的發(fā)展態(tài)勢(shì)，可以說這是學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界持久努力的結(jié)果，同時(shí)，移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)品表現(xiàn)也引起社會(huì)大眾的強(qiáng)烈興趣。正是技術(shù)驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用需求兩方面的因素推動(dòng)了移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的形成和發(fā)展。10多年前，在周興銘院士的倡導(dǎo)和帶領(lǐng)下，我們?cè)趪鴥?nèi)較早開展了移動(dòng)計(jì)算理論、模型與關(guān)鍵技術(shù)研究，先后承擔(dān)多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金，教育部博士點(diǎn)基金，多項(xiàng)武器裝備預(yù)研及預(yù)研基金重點(diǎn)課題，在移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)定位與位置管理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域取得多項(xiàng)重要突破。在《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》、《軟件學(xué)報(bào)》、《電子學(xué)報(bào)》、EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking、IEEE Transactions on Wireless Communications等國內(nèi)外知名期刊與PerCom’06、MDM’06高水平國際會(huì)議上發(fā)表過50余篇學(xué)術(shù)論文。從2003年起，我們?cè)趪揽萍即髮W(xué)開設(shè)“無線網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)計(jì)算”、“移動(dòng)通信原理”等課程。與此同時(shí)，香港理工大學(xué)曹建農(nóng)教授開設(shè)同名課程，從移動(dòng)Agent與中間件入手針對(duì)移動(dòng)計(jì)算技術(shù)展開了系統(tǒng)的研究，開發(fā)完成PDAgent、MDAgent等多個(gè)原型系統(tǒng)，在IEEE Transactions on Computers、Journal of Parallel and Distributed Computing、IEEE Computer Communications、IPDPS’08、ICPP’07等國際學(xué)術(shù)期刊與會(huì)議上發(fā)表一系列高水平論文，先后擔(dān)任MSN’07、MDC’07、PerCom’08等多個(gè)國際會(huì)議大會(huì)主席或程序委員會(huì)主席，多年來的研究工作引起國際間高度關(guān)注。2005年，國防科技大學(xué)與香港理工大學(xué)成立“移動(dòng)計(jì)算與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，雙方互派人員，共同申請(qǐng)與承擔(dān)科研課題，聯(lián)合發(fā)表學(xué)術(shù)著作與論文，主辦APPT’05、ICCNMC’05、MSN’06等多個(gè)國際學(xué)術(shù)會(huì)議。在各自的教學(xué)過程中，我們均苦于沒有一本合適的教材。從我們掌握的情況來看，現(xiàn)在已有的教材大多是關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)或者移動(dòng)通信方面，并非全面、系統(tǒng)性介紹移動(dòng)計(jì)算模型、關(guān)鍵技術(shù)及其相關(guān)應(yīng)用。課程教學(xué)素材與資源大多是論文集和技術(shù)報(bào)告。即使匯集成書，內(nèi)容卻不完整，章節(jié)之間缺乏有機(jī)聯(lián)系。有鑒于此，我們萌發(fā)了寫一本系統(tǒng)性教材的愿望，立足于系統(tǒng)介紹移動(dòng)計(jì)算相關(guān)理論與技術(shù)，反映移動(dòng)計(jì)算技術(shù)國際前沿研究進(jìn)展，也包含自身多年來的研究成果，更努力使《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》的結(jié)構(gòu)完整、章節(jié)安排循序漸進(jìn)。承蒙清華大學(xué)出版社的大力支持，經(jīng)過2年多的醞釀與寫作，終于完成《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》稿?！兑苿?dòng)計(jì)算技術(shù)》內(nèi)容包括移動(dòng)計(jì)算概念與框架、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)定位、移動(dòng)代理、移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)以及移動(dòng)WWW、安全技術(shù)以及發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容。旨在使讀者了解移動(dòng)計(jì)算與普適計(jì)算的概念及其發(fā)展趨勢(shì)； 掌握無線網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)定位與位置管理、移動(dòng)安全等原理和方法； 了解移動(dòng)計(jì)算與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，掌握利用典型平臺(tái)開發(fā)移動(dòng)計(jì)算應(yīng)用的基本原理和方法?！兑苿?dòng)計(jì)算技術(shù)》由4個(gè)部分組成。第1部分為第1章～第3章。第1章概要介紹移動(dòng)計(jì)算的發(fā)展淵源，概念與定義。在此基礎(chǔ)上，介紹移動(dòng)計(jì)算的應(yīng)用需求與發(fā)展現(xiàn)狀、移動(dòng)計(jì)算模型、技術(shù)挑戰(zhàn)、移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。第2章簡要介紹無線通信技術(shù)基本原理。按照無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍逐一介紹了當(dāng)前主要的無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，最后對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)展開了簡要的分析。第3章介紹各種移動(dòng)終端，WinCE、Palm OS、Symbian等移動(dòng)操作系統(tǒng)以及。NET、J2ME、BREW等移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，最后介紹移動(dòng)環(huán)境中的能效（Energyefficient）技術(shù)。第2部分為第4章～第7章，涉及移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、中間件層面的內(nèi)容。第4章討論如何以無線方式接入Internet，內(nèi)容包括移動(dòng)終端接入Internet的基本原理和方法，如動(dòng)態(tài)文件、動(dòng)態(tài)URL，最后介紹無線WWW應(yīng)用體系三個(gè)實(shí)例，即WebExpress、Mowgli、WAP。第5章介紹移動(dòng)Agent技術(shù)，內(nèi)容包括移動(dòng)Agent的起源、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)同模型與互操作技術(shù)，剖析Mole、Concordia等典型移動(dòng)Agent系統(tǒng)。 第6章介紹移動(dòng)中間件，重點(diǎn)是互操作性與標(biāo)準(zhǔn)化，描述移動(dòng)中間件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與規(guī)范，重點(diǎn)介紹情景感知與適配的原理、模型與實(shí)現(xiàn)方法，以PDAgent為例分析移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)理念。第7章介紹移動(dòng)數(shù)據(jù)管理以及移動(dòng)數(shù)據(jù)庫，涉及移動(dòng)查詢、數(shù)據(jù)復(fù)制與廣播、移動(dòng)事務(wù)處理與移動(dòng)數(shù)據(jù)管理等技術(shù)，最后比較分析Oracle 9i、Sybase、IBM DB2等移動(dòng)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。第3部分為第8章-第10章，其中第8章介紹Ad hoc網(wǎng)絡(luò)，包括MAC接入、網(wǎng)絡(luò)路由、網(wǎng)絡(luò)資源發(fā)現(xiàn)與調(diào)度等，最后亦用一定篇幅專題討論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。第9章介紹移動(dòng)定位的原理、技術(shù)與應(yīng)用，其中重點(diǎn)討論AOA、TOA（TDOA）、EOTD以及GPS等定位技術(shù)。第10章系統(tǒng)論述位置管理，包括GSM、移動(dòng)IPv4/IPv6、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的位置管理算法，探討各種位置管理策略與優(yōu)化方案。第4部分為第11章-第13章，其中第11章概述移動(dòng)環(huán)境下安全的基本特征與問題，包括蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)、WAP、無線局域網(wǎng)安全性以及J2ME的安全設(shè)計(jì)。第12章介紹移動(dòng)電子商務(wù)的框架與典型實(shí)例。第13章是全書的收尾章，探討了移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域的交叉性、前瞻性問題，選擇移動(dòng)多媒體及其QoS、移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)的可生存能力與容錯(cuò)性、多網(wǎng)的融合作為代表性問題，并以此歸結(jié)出移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展方向。在共同討論形成《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》大綱基礎(chǔ)上，徐明撰寫第1、2、3、7、9、11、12、13章，曹建農(nóng)撰寫第5、6章，彭偉撰寫第4、10章，陳穎文、胡罡撰寫第8章。虞萬榮、趙金晶、李勇剛、呂品、程輝等博士生參加了部分章節(jié)的撰寫工作。全書最后由徐明負(fù)責(zé)統(tǒng)稿并在每章之后安排了一組思考題與習(xí)題。作者還整理出一張比較完整的縮略語英漢對(duì)照一覽表以方便讀者閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。由于時(shí)間、精力等多種因素制約，移動(dòng)環(huán)境下的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)集成、車載網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)流媒體以及移動(dòng)P2P計(jì)算等內(nèi)容尚未納入《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》，只好留待再版時(shí)修訂?！兑苿?dòng)計(jì)算技術(shù)》在編撰過程中得到了周興銘院士的關(guān)心和指導(dǎo)?！兑苿?dòng)計(jì)算技術(shù)》完稿之后，周院士審閱了初稿，提出了若干建議，并為《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》作序，在此謹(jǐn)向周院士表達(dá)最誠摯的謝意。國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長王志英教授、香港理工大學(xué)電子計(jì)算學(xué)系前任主任Keith Chan教授、現(xiàn)任主任David Zhang教授一直關(guān)心《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》的撰寫與出版，在此一并致謝。作者衷心感謝清華大學(xué)出版社的大力支持，尤其感謝《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》責(zé)任編輯為《移動(dòng)計(jì)算技術(shù)》出版付出的辛勤勞動(dòng)和汗水。移動(dòng)計(jì)算技術(shù)涉及領(lǐng)域?qū)?，?nèi)容多，發(fā)展快，加之作者水平有限，疏漏、不當(dāng)與錯(cuò)誤之處在所難免，歡迎讀者批評(píng)指正?！兑苿?dòng)計(jì)算技術(shù)》得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)： 60773017）、國家科技部973項(xiàng)目（編號(hào)： 2002CB312002）、國家教育部博士點(diǎn)科研基金（編號(hào)： 20059998022）、國防科技大學(xué)國際合作項(xiàng)目等課題資助。

內(nèi)容概要

本書主要介紹移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，內(nèi)容包括4個(gè)部分：第1部分介紹移動(dòng)計(jì)算的概念與模型、基本特征、應(yīng)用需求、無線通信與網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)設(shè)備與平臺(tái)等；第2部分介紹移動(dòng)Internet接入、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理與移動(dòng)數(shù)據(jù)庫、移動(dòng)Agent與移動(dòng)中間件等；第3部分介紹Adhoc網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)定位、移動(dòng)位置管理等內(nèi)容；第4部分介紹移動(dòng)計(jì)算安全、移動(dòng)電子商務(wù)，最后一章探討移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)性研究領(lǐng)域以及未來發(fā)展趨勢(shì)。    本書系統(tǒng)、全面地介紹了移動(dòng)計(jì)算的模型、方法、技術(shù)與應(yīng)用，兼顧理論與技術(shù)，內(nèi)容豐富、深入淺出、系統(tǒng)性強(qiáng)，可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生、本科生教學(xué)用書，也適合移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)人員、工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

徐明，教授，國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系副主任，教授，博士生導(dǎo)師，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。在武漢大學(xué)獲學(xué)士、碩士學(xué)位，1995年在國防科技大學(xué)獲博士學(xué)位。
    主要研究領(lǐng)域包括無線Mesh網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)數(shù)據(jù)管理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、普適計(jì)算技術(shù)等．發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇

書籍目錄

第1部分  第1章  緒論    1.1  什么是移動(dòng)計(jì)算    1.2  移動(dòng)計(jì)算系統(tǒng)組成    1.3  移動(dòng)計(jì)算的應(yīng)用      1.3.1  需求分析      1.3.2  應(yīng)用現(xiàn)狀    1.4  移動(dòng)計(jì)算的基本特征與技術(shù)挑戰(zhàn)      1.4.1  基本特征      1.4.2  技術(shù)挑戰(zhàn)    1.5  移動(dòng)計(jì)算模型      1.5.1  移動(dòng)客戶/服務(wù)器模型      1.5.2  移動(dòng)P2P模型      1.5.3  移動(dòng)Agent模型    1.6  移動(dòng)Internet      1.6.1  移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展      1.6.2  移動(dòng)WWW    1.7  本書的結(jié)構(gòu)      1.7.1  各章節(jié)內(nèi)容      1.7.2  章節(jié)展開方式    思考題與習(xí)題    參考文獻(xiàn)    有關(guān)網(wǎng)站第2章　無線通信與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)　2.1　無線通信技術(shù)基礎(chǔ)　　2.1.1　無線電頻譜與無線通信　　2.1.2　調(diào)制解調(diào)技術(shù)　　2.1.3　無線信道接入技術(shù)　　2.1.4　多址接入　　2.1.5　無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分類　2.2　無線個(gè)域網(wǎng)　　2.2.1　紅外技術(shù)　　2.2.2　藍(lán)牙技術(shù)　　2.2.3　超寬帶（UWB）　　2.2.4　ZigBee　　2.2.5　小結(jié)　2.3　無線局域網(wǎng)（WLAN）　　2.3.1　概述　　2.3.2　無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)與應(yīng)用　　2.3.3　無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c接口　　2.3.4　無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)　2.4　無線城域網(wǎng)（WMAN）　　2.4.1　WiMax　　2.4.2　無線Mesh網(wǎng)　　2.4.3　小結(jié)　2.5　無線廣域網(wǎng)　　2.5.1　蜂窩通信技術(shù)　　2.5.2　數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)　　2.5.3　第三代移動(dòng)通信（3G）技術(shù)　　2.5.4　移動(dòng)寬帶無線接入　2.6　衛(wèi)星通信技術(shù)　　2.6.1　靜止軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)　　2.6.2　中軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)　　2.6.3　低軌道衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)　2.7　結(jié)束語　　思考題與習(xí)題　　參考文獻(xiàn)　　有關(guān)網(wǎng)站第3章　移動(dòng)終端及其系統(tǒng)平臺(tái)　3.1　移動(dòng)終端　　3.1.1　移動(dòng)終端分類　　3.1.2　無線智能傳感器　　3.1.3　普通手機(jī)　　……第2部分  第4章  移動(dòng)接入Internet  第5章  移動(dòng)Agent技術(shù)  第6章  移動(dòng)中間件  第7章  移動(dòng)數(shù)據(jù)管理及移動(dòng)數(shù)據(jù)庫第3部分  第8章  Ad hoc網(wǎng)絡(luò)  第9章  移動(dòng)定位技術(shù)  第10章  移動(dòng)位置管理第4部分  第11章  移動(dòng)安全技術(shù)  第12章  移動(dòng)電子商務(wù)  第13章  移動(dòng)計(jì)算技術(shù)發(fā)展探索附錄 縮略語英漢對(duì)照一覽表

章節(jié)摘錄

插圖：第1部分第1章 緒論隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，計(jì)算的模式隨之產(chǎn)生了相應(yīng)的變革。從集中式計(jì)算到基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式計(jì)算可以說是一個(gè)里程碑式的飛躍。今天，建立在移動(dòng)通信技術(shù)基礎(chǔ)上一種新的計(jì)算模式——移動(dòng)計(jì)算（mobile computing）模式獲得了飛速發(fā)展，在理論、技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用、市場等多個(gè)層面得到了高度關(guān)注。正是技術(shù)驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用需求兩方面因素使得移動(dòng)計(jì)算成為新世紀(jì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的前沿領(lǐng)域。移動(dòng)計(jì)算是分布式計(jì)算在移動(dòng)通信環(huán)境下的擴(kuò)展與延伸。20世紀(jì)80—90年代，分布式計(jì)算技術(shù)得到了很大的發(fā)展，并逐步成熟。建立在網(wǎng)絡(luò)上的分布式計(jì)算系統(tǒng)反映了一種非常自然的信息處理模式，其宗旨是在整合全局資源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)任務(wù)的分解與協(xié)同、數(shù)據(jù)的共享，減少集中處理的壓力，從而最終獲得較高的性能價(jià)格比、系統(tǒng)可伸縮性以及實(shí)用性與容錯(cuò)性。分布式計(jì)算的思想還被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)以及通用信息處理環(huán)境上。通信技術(shù)日新月異的發(fā)展促使無線、移動(dòng)通信逐漸成為了一種靈活、方便的大眾化技術(shù)。而通信技術(shù)的最高發(fā)展目標(biāo)就是利用各種可能的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)任何人（whoever）在任何時(shí)間（whenever）、任何地點(diǎn)（wherever）與任何人（whomever）進(jìn)行任何種類（whatever）的信息交換，即所謂5W通信。個(gè)人化通信模式、寬帶數(shù)據(jù)通信能力以及通信內(nèi)容的融合是邁向5w發(fā)展的必然途徑。而最終的目標(biāo)是達(dá)到通信與數(shù)據(jù)服務(wù)的智能化，從而在合適的時(shí)間、合適的地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)合適的信息交換與數(shù)據(jù)服務(wù)。通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互融合，移動(dòng)、無線通信與互聯(lián)網(wǎng)相互滲透，促成了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展。在泛互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，移動(dòng)通信的核心技術(shù)從電路交換轉(zhuǎn)變成以分組數(shù)據(jù)交換為主。各種有線、無線網(wǎng)絡(luò)盡管其物理層通信機(jī)制與協(xié)議并不相同，但均在TCP/IP技術(shù)基礎(chǔ)上透明地連接在一起，承載著從實(shí)時(shí)話音、視頻到web瀏覽、電子商務(wù)等多種業(yè)務(wù)，并最終實(shí)現(xiàn)全范圍的網(wǎng)際信息交換與資源共享。

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