海洋通信网络协议、算法和架构电子书

内容提要

海洋信息技术丛书编辑委员会

前言

第1章 海洋通信网络概述

1.1 引言

1.2 海洋通信网络环境

1.2.1 海岸

1.2.2 水面

1.2.3 空中

1.2.4 水下

1.2.5 海洋通信网络用户

1.3 现行海洋通信网络

1.3.1 海事无线电

1.3.2 船舶自动识别系统（AIS）

1.3.3 陆基无线接入系统

1.3.4 卫星系统

1.3.5 水下无线系统

1.3.6 海底观测系统

1.4 岸基网络

1.4.1 陆基无线接入网络

1.4.2 蒸发波导通信（EDC）

1.4.3 自由空间光系统（FSO）

1.4.4 应用

1.5 水面网络

1.5.1 传感器自组网（SenANET）

1.5.2 航海自组网（NANET）

1.5.3 基于WiMAX的网状网络

1.5.4 类蜂窝网络

1.6 空中通信网络

1.6.1 高空通信平台（HAP）

1.6.2 航空自组网（AANET）

1.6.3 卫星网络和计划

1.7 水下通信网络

1.7.1 水声网络（UWAN）

1.7.2 水下光网络

1.8 海洋网络互联方法

1.8.1 网络互联

1.8.2 移动性支持

1.8.3 网络管理

1.9 小结

参考文献

第2章 海洋通信信道

2.1 信道概述

2.1.1 信道定义

2.1.2 信道分类

2.1.3 海洋信道特性

2.2 信道建模

2.2.1 快衰落建模

2.2.2 慢衰落建模

2.3 小结

参考文献

第3章 海事地面无线数字通信技术综述

3.1 传统地面数字通信技术：AIS

3.1.1 AIS的产生

3.1.2 AIS的功能

3.1.3 AIS的分类

3.2 AIS的通信架构

3.3 AIS的组网协议

3.3.1 AIS层模块以及帧和时隙

3.3.2 AIS消息

3.3.3 AIS时隙分配规则及协议

3.3.4 AIS入网过程

3.4 AIS的主要算法

3.4.1 AIS的通信算法

3.4.2 AIS的应用算法

3.5 AIS的发展方向

3.5.1 技术方面

3.5.2 应用方面

参考文献

第4章 VDES关键技术研究

4.1 引言

4.2 VDES发展现状

4.3 VDES的概述

4.3.1 VDES的系统架构

4.3.2 VDES频谱划分方案

4.4 VDES关键技术

4.4.1 VDES调制解调技术

4.4.2 VDES时隙层级与结构

4.5 VDES数据链路层协议

4.5.1 传统TDMA协议概述

4.5.2 改进的TDMA协议

4.6 小结

参考文献

第5章 蜂窝网通信在海洋中的应用

5.1 引言

5.2 蜂窝网技术在海洋通信中的应用

5.2.1 基于LTE系统的岸基无线接入方案

5.2.2 基于大规模天线阵列技术的速率提升方案

5.2.3 基于中继技术的海基无线通信系统

5.3 蜂窝通信先进技术在海洋通信网络中的应用可能

5.3.1 窄带物联网

5.3.2 D2D通信技术

5.3.3 软件定义网络

5.3.4 网络切片技术

5.4 小结

参考文献

第6章 海上水面通信组网技术

6.1 概述

6.1.1 自组织网络基本概念

6.1.2 自组织网络通信特点

6.1.3 自组织网络在海洋通信中的应用

6.2 无线自组网路由技术

6.2.1 拓扑控制

6.2.2 能量管理

6.2.3 服务质量管理

6.2.4 机会路由

6.3 常见的海上路由协议

6.4 小结

参考文献

第7章 海洋无线传感器网络的拓扑控制与路由协议

7.1 引言

7.2 拓扑控制概述

7.2.1 特点及设计目标

7.2.2 研究现状

7.3 基于功率控制的拓扑控制

7.3.1 节能型功率控制

7.3.2 基于网络容量分配的功率控制

7.3.3 基于节点度的功率控制

7.3.4 基于邻近图的功率控制

7.4 基于无线接口模式管理的拓扑控制

7.4.1 基于密度控制的拓扑控制

7.4.2 基于占空比的拓扑控制

7.4.3 自适应的拓扑控制

7.4.4 聚簇管理的拓扑控制

7.5 基于移动辅助的拓扑控制

7.5.1 基于轨迹的拓扑控制

7.5.2 基于深度调整的拓扑控制

7.6 拓扑控制问题和需要研究的内容

7.6.1 现存问题

7.6.2 需要研究的内容

7.7 路由协议概述

7.8 能量感知的路由协议

7.8.1 聚焦波束路由

7.8.2 分布式水下分簇方案

7.8.3 稀疏感知节能分簇路由协议

7.9 基于节点迁移的路由协议

7.9.1 矢量转发和逐跳矢量转发协议

7.9.2 基于深度的路由协议

7.9.3 虚拟隧道协议

7.9.4 基于局部和虚拟汇聚移动的路由协议

7.10 基于地理位置的路由协议

7.10.1 基于定位的路由协议

7.10.2 无定位的路由协议

7.10.3 协作机制下的路由协议

7.11 路由协议问题和需要研究的内容

7.11.1 现存问题

7.11.2 主要研究内容

7.12 小结

参考文献

第8章 海洋无线传感器网络的定位技术

8.1 引言

8.2 定位算法分类及原理

8.2.1 基于测距的定位算法

8.2.2 基于非测距的定位算法

8.3 现状分析

8.4 参数不确定性情况的定位算法

8.4.1 问题描述

8.4.2 发射功率未知的目标定位

8.5 小结

参考文献

第9章 海洋卫星通信技术

9.1 卫星通信的基本概念和特点

9.1.1 卫星通信的基本概念

9.1.2 卫星通信系统组成

9.1.3 卫星通信的分类

9.2 卫星通信网络体系结构

9.2.1 卫星宽带通信系统

9.2.2 卫星移动通信系统

9.3 卫星网络的关键技术

9.3.1 卫星网络的路由协议

9.3.2 卫星网络的TCP

9.3.3 卫星网络的资源管理

9.3.4 海事卫星系统

9.4 小结

参考文献

第10章 海洋空中通信网络技术

10.1 引言

10.2 无人机系统概述

10.2.1 无人机分类

10.2.2 无人机集群化

10.2.3 FANET

10.3 空对海与空对空数据链路通信

10.3.1 空对海数据链路

10.3.2 空对空数据链路

10.4 组网技术

10.4.1 组网方案

10.4.2 通信方式

10.4.3 组网实例

10.5 小结

参考文献

第11章 水下通信网络技术现状

11.1 引言

11.2 水下通信方式与特点

11.2.1 水下有线通信技术

11.2.2 水下无线通信技术

11.2.3 水下融合通信技术

11.3 水下通信应用

11.3.1 基于有线通信的应用

11.3.2 基于无线通信的应用

11.4 水声通信技术

11.4.1 调制与解调技术

11.4.2 编码与解码技术

11.4.3 媒体访问控制技术

11.4.4 组网技术

11.5 水下无线光通信技术

11.5.1 光源技术

11.5.2 调制技术

11.5.3 信道编码技术

11.5.4 探测技术

11.6 小结

参考文献

第12章 高速海洋通信链路技术研究

12.1 海洋通信中的大气波导

12.1.1 大气波导分类

12.1.2 大气波导中的无线电波传播

12.1.3 大气波导在船舶通信中的应用

12.2 自由空间光通信在海洋中的应用

12.2.1 自由空间光通信的理论

12.2.2 自由空间光通信在海洋中的应用场景

12.3 小结

参考文献

第13章 智能海洋通信技术

13.1 引言

13.2 通信智能的发展

13.3 智能算法简介

13.3.1 智能优化算法

13.3.2 ML算法

13.3.3 DL算法

13.4 智能海洋通信技术

13.4.1 智能水声通信

13.4.2 智能水下物联网

13.4.3 智能海洋应急通信

13.5 小结

参考文献

第14章 边缘计算在海洋中的应用

14.1 引言

14.2 海洋边缘计算体系架构

14.2.1 体系架构

14.2.2 海洋边缘计算优势

14.3 海洋边缘计算关键问题及技术研究

14.3.1 资源提供

14.3.2 资源管理

14.3.3 数据处理

14.3.4 安全管理

14.4 海洋边缘计算的挑战与展望

14.4.1 面临的挑战

14.4.2 未来研究方向

14.5 小结

参考文献

第15章 海洋互联网概述

15.1 引言

15.2 海洋互联网原理

15.3 网络组成

15.3.1 岸基网络

15.3.2 无线自组网

15.3.3 卫星系统

15.3.4 水下网络

15.3.5 通信链路和方式

15.4 网络互联

15.5 仿真试验

15.6 主要应用

15.6.1 陆地互联网的延伸

15.6.2 海事通信系统的提升

15.6.3 海洋物联网的桥梁

15.6.4 海洋通信网络资源分配优化

15.6.5 海洋作业的协作平台

15.6.6 智慧海洋的发展之路

15.6.7 近海联防辅助通信系统

15.6.8 国家应急通信网络的组成部分

15.7 面临的挑战

15.7.1 动态、含糊的网络边界

15.7.2 实时变化的超大规模WANET

15.7.3 端到端可靠性和安全性

15.7.4 海洋互联移动性管理

15.8 小结

参考文献

第16章 海洋互联网安全

16.1 引言

16.2 海洋信息安全现状与问题

16.3 无线网络入侵检测技术

16.4 基于MK-ELM的WSN入侵检测系统设计

16.4.1 ELM算法原理

16.4.2 构造多核极限学习机算法

16.4.3 基于MK-ELM的WSN入侵检测系统

16.4.4 仿真实验及结果分析

16.5 小结

参考文献

第17章 基于海洋互联网的数据传输网络体系架构

17.1 引言

17.2 海洋数据传输网络的概况和体系架构

17.2.1 业务特征

17.2.2 网络结构

17.2.3 网络特点

17.2.4 基于海洋互联网的体系架构

17.3 体系结构面临的主要挑战

17.3.1 海洋数据传输网络体系的自适应性

17.3.2 海洋通信网络资源的快速探测和智能组网

17.3.3 海洋数据透明传输和优先级支持

17.3.4 海洋空间移动用户的漫游支持

17.3.5 安全数据传输

17.4 小结

参考文献

附录