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通信網絡精品圖書移動AD HOC網絡:前沿研究方向(第2版) 版權信息
- ISBN：9787121350252
- 條形碼：9787121350252 ; 978-7-121-35025-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
通信網絡精品圖書移動AD HOC網絡:前沿研究方向(第2版) 內容簡介
本書詳細深入介紹了移動Ad Hoc網絡很前沿的研究方向，共分5部分。部分為總體介紹，包括~6章，主要介紹多跳Ad Hoc網絡的演進路線，移動多跳無線網絡技術標準及應用場景，Ad Hoc網絡的安全性問題，終端用戶移動性架構的解決方案，移動Ad Hoc網絡研究成果的實驗及仿真等內容；第2部分為Mesh網絡，包含第7~8章，主要介紹多頻點多通道無線Mesh網絡中的資源優化和Mesh網絡中的服務質量等內容；第3部分為機會網絡，包括第9~13章，主要介紹容延遲網絡和機會網絡的應用、機會網絡中的移動模型，機會路由，機會網絡中的數據傳播及數據運算中的群體計算等內容；第4部分為車載自組織網絡，包括4~19章，主要介紹車載自組織網絡數據通信協議的分類，VANET移動模型、拓撲結構和VANET仿真，VANET實驗，VANET的MAC協議，認知無線電車載Ad Hoc網絡：設計、實施及未來的挑戰，以及下一種范式轉變：從車載網絡到汽車云；第5部分為傳感器網絡，包括第20~23章，主要介紹無線傳感器網絡的能量采集技術，機器人輔助的無線傳感器網絡：近期應用及未來面臨的挑戰，移動受限的水下網絡：算法、系統和實驗，以及水聲網絡的進展等內容。本書可以作為從事移動Ad Hoc網絡及相關領域研究的系統設計師、算法設計師、軟硬件工程師的業務工具書，同時對高等院校相關專業師生及其他科技工作者也有重要參考價值。
通信網絡精品圖書移動AD HOC網絡:前沿研究方向(第2版) 目錄
目 錄
第1部分 總 體 介 紹
第1章 多跳Ad Hoc網絡的演進路線 2
摘要 2
1．1 引言 2
1．2 MANET研究的主要成就和教訓 3
1．2．1 MANET研究的主要成就 3
1．2．2 MANET研究存在的問題和經驗教訓 11
1．3 多跳Ad Hoc網絡：從理論到現實 12
1．3．1 Mesh網絡 13
1．3．2 機會網絡 14
1．3．3 車載Ad Hoc網絡（VANET） 17
1．3．4 傳感器網絡 18
1．4 小結與結論 20
參考文獻 21
第2章 支持移動多跳無線網絡技術和標準 29
摘要 29
2．1 引言 29
2．2 寬帶無線接入技術 31
2．2．1 IEEE 802．16 Mesh 31
2．2．2 IEEE 802．16j 34
2．3 無線局域網絡技術 37
2．3．1 IEEE 802．11s 37
2．3．2 IEEE 802．11n和IEEE 802．11z 41
2．3．3 IEEE 802．11p/WAVE 43
2．4 個域網技術 46
2．4．1 IEEE 802．15．5標準 46
2．4．2 ZigBee的工業標準 49
2．4．3 基于IPv6的WPAN 51
2．5 異構場景的移動性支持 56
2．6 結論 59
參考文獻 60
第3章 應用場景 68
摘要 68
3．1 引言 68
3．2 軍事應用 70
3．2．1 通信 70
3．2．2 協同 71
3．3 網絡連接 72
3．3．1 星際互聯網 72
3．3．2 農村地區 73
3．3．3 市/社區系統 74
3．4 無線傳感器網絡 74
3．4．1 身體和健康監測 75
3．4．2 智能住宅 75
3．4．3 工業監控 76
3．4．4 環境監測 77
3．4．5 動物監測 77
3．5 搜救 79
3．5．1 搜索和救援無人機 79
3．5．2 未知區域的多主體探測 80
3．6 車載自組織網絡 82
3．6．1 駕駛安全支持系統 82
3．6．2 車輛協調 83
3．6．3 通知系統 83
3．6．4 智能交通系統 84
3．7 個人信息傳輸 85
3．8 結論 87
參考文獻 87
第4章 Ad Hoc網絡的安全性問題 94
摘要 94
4．1 引言 94
4．1．1 無線Ad Hoc網絡的安全挑戰 95
4．1．2 WSN、UWSN、WMN、DTN和VANET 96
4．2 無線傳感器網絡 97
4．2．1 對網絡可用性和服務完整性的攻擊 99
4．2．2 對隱私性和保密性的攻擊 107
4．2．3 對數據完整性的攻擊 108
4．2．4 WSN中的安全威脅和對策概要 110
4．3 無人值守無線傳感器網絡 110
4．3．1 數據生存能力 111
4．3．2 Self-Key自愈和入侵恢復 113
4．3．3 認證 114
4．3．4 UWSN安全威脅和對策概述 114
4．4 無線Mesh網絡 115
4．4．1 安全面臨的挑戰和現有對策 116
4．4．2 無線Mesh網絡中的安全威脅和對策摘要 117
4．5 容延遲網絡 118
4．5．1 DTN的應用 119
4．5．2 DTN的安全問題 119
4．5．3 總結 120
4．6 車載Ad Hoc網絡（VANET） 121
4．6．1 VANET的優勢及存在的問題 121
4．6．2 VANET的設計目標和挑戰 122
4．6．3 VANET的可測量性和服務完整性 123
4．6．4 VANET的安全和隱私 124
4．6．5 摘要和展望 126
4．7 結論和開放性的研究問題 126
參考文獻 127
第5章 終端用戶移動性架構的解決方案 137
摘要 137
5．1 引言 137
5．2 Mesh網絡 138
5．2．1 Mesh技術和終端用戶移動性 139
5．2．2 定義和挑戰 139
5．2．3 微移動性支持 140
5．2．4 微移動和宏移動支持 149
5．3 無線傳感器網絡 161
5．3．1 基于接收器的移動性問題 162
5．3．2 FLEXOR：移動支持軟件體系結構 164
5．4 結論 166
參考文獻 167
第6章 移動Ad Hoc網絡研究成果的實驗及仿真 170
摘要 170
6．1 引言 170
6．2 移動Ad Hoc網絡仿真工具和實驗平臺概述 171
6．2．1 仿真工具 171
6．2．2 實驗平臺 172
6．3 仿真和實驗的區別：問題和參數 177
6．3．1 物理層問題 178
6．3．2 移動性建模 185
6．3．3 MAC層的注意事項 187
6．3．4 影響上層的因素和其他問題 191
6．3．5 模擬器性能的比較 192
6．4 完善的仿真：確認、驗證和校準 194
6．5 模擬器和測試平臺的前景展望 197
6．6 結論 199
參考文獻 199
第2部分 Mesh網絡
第7章 多頻點多通道無線Mesh網絡中的資源優化 212
摘要 212
7．1 引言 212
7．2 網絡和干擾模型 214
7．3 SINR模型下的*大化鏈路激活 215
7．4 *優鏈路調度 217
7．4．1 優化公式化表述 218
7．4．2 列生成 220
7．4．3 功率控制和速率自適應的擴展 221
7．5 聯合路由和調度 223
7．5．1 流量守恒路由 224
7．5．2 路徑生成路由 224
7．6 處理信道分配和定向天線 225
7．6．1 信道分配 226
7．6．2 定向天線 229
7．7 協作網絡 230
7．7．1 k-協作圖表 230
7．7．2 超級鏈路分類 232
7．7．3 應用于k-協作的列生成 235
7．8 結論和未來展望 236
參考文獻 237
第8章 Mesh網絡中的服務質量 241
摘要 241
8．1 引言 241
8．2 QoS的定義 243
8．3 現有QoS路由方法的分類 243
8．4 基于優化路徑選擇的路由協議 245
8．4．1 彈性需求優化 248
8．4．2 固定需求優化 249
8．4．3 基于無關路由的魯棒性優化 250
8．4．4 隨機需求優化 252
8．4．5 飽和數據流優化 253
8．4．6 未解決問題 253
8．5 *小權值路徑選擇的路由度量 254
8．5．1 設計原則 255
8．5．2 已有方法 257
8．5．3 未解決問題 266
8．6 基于反饋的路徑選擇 267
8．7 結論 268
參考文獻 268
第3部分 機 會 網 絡
第9章 容延遲網絡和機會網絡的應用 276
摘要 276
9．1 應用場景 276
9．1．1 受限區域場景 276
9．1．2 市區場景 278
9．2 基于DTN的應用面臨的挑戰 280
9．2．1 案例研究：基于消息的應用――電子郵件 281
9．2．2 案例研究：基于流的應用――XMPP 284
9．3 DTN應用的關鍵機制 285
9．3．1 DTN應用程序的安全性 286
9．3．2 與傳統應用程序的交互 288
9．3．3 用戶界面 290
9．4 DTN應用（案例研究） 292
9．4．1 網頁 292
9．4．2 內容搜索 296
9．4．3 地下采礦中的應用 301
9．4．4 浮動內容 307
9．5 結論：DTN應用的反思 311
參考文獻 312
第10章 機會網絡中的移動模型 314
摘要 314
10．1 引言 314
10．2 基于接觸的度量、分析和建模 315
10．2．1 度量 315
10．2．2 基于接觸的數據集 317
10．2．3 相互接觸時間分析 319
10．2．4 相互接觸時間特性 320
10．2．5 接觸點數量及持續時間 326
10．3 軌跡模型 328
10．3．1 **步：測量 328
10．3．2 自由空間模型 337
10．3．3 與空間有關的模型 337
10．3．4 與時間有關的模型 345
10．4 網絡協議設計的含義 348
10．4．1 冪律相互接觸時間 348
10．4．2 社會結構 350
10．5 新模式：延遲-資源權衡 353
10．5．1 延遲-容量權衡 353
10．5．2 延遲-負載均衡權衡 355
10．5．3 延遲-能量權衡 359
參考文獻 360
第11章 機會路由 365
摘要 365
11．1 引言 365
11．2 機會網絡基礎 367
11．2．1 連通性 367
11．2．2 移動性 369
11．2．3 節點資源 371
11．2．4 高效的機會轉發：機會與挑戰并存 372
11．3 不確定性處理：基于冗余的路由 373
11．3．1 基于泛洪的方案 373
11．3．2 受控的復制方案 375
11．3．3 基于編碼的方案 377
11．3．4 基于復制轉發的討論 379
11．4 利用結構優勢：基于效用的轉發 380
11．4．1 基于連接的效用 380
11．4．2 基于未連接的效用 387
11．5 混合解決方案：結合冗余和效用 388
11．5．1 基于效用的泛洪 389
11．5．2 噴射和基于效用的噴射 389
11．5．3 智能復制 390
11．5．4 DTN-MANET的混合環境 390
11．6 結論 391
參考文獻 391
第12章 機會網絡中的數據傳播 397
摘要 397
12．1 引言 397
12．2 初步設想：PodNET 399
12．2．1 數據組織 400
12．2．2 內容為中心的傳播策略 400
12．2．3 性能結果 401
12．2．4 要點總結 402
12．3 社會意識方案 403
12．3．1 社會意識效用 403
12．3．2 社會意識傳輸策略 405
12．3．3 性能結果 405
12．3．4 要點總結 406
12．4 發布/訂閱方案 406
12．4．1 群體檢測 408
12．4．2 疊置處理 409
12．4．3 性能結果 410
12．4．4 要點總結 411
12．5 全局優化 411
12．5．1 系統模型 411
12．5．2 延遲效用函數 412
12．5．3 *優緩存配置 413
12．5．4 從全局到局部的決策 414
12．5．5 性能結果 414
12．5．6 要點總結 415
12．6 基于基礎設施的方案 415
12．6．1 推動-追蹤系統 416
12．6．2 性能結果 418
12．6．3 要點總結 419
12．7 由無結構P2P系統啟發的方法 419
12．7．1 系統模型 420
12．7．2 穩定區域 420
12．7．3 *優策略 421
12．7．4 要點總結 422
12．8 拓展閱讀 422
12．8．1 社會意識方案 422
12．8．2 發布/訂閱方案 423
12．8．3 全局*優化 424
12．8．4 基于基礎設施的方法 425
12．8．5 P2P系統啟發的解決方案 426
參考文獻 426
第13章 數據運算中的群體計算 432
摘要 432
13．1 引言 432
13．2 理想的并行操作模型 434
13．2．1 定義 434
13．2．2 現實世界的軌跡 435
13．3 數據運算 437
13．4 社會意識的數據運算 440
13．4．1 群體結構 440
13．4．2 工作設備和主設備的選擇 442
13．4．3 限制任務壽命 445
13．4．4 主設備選擇：團體和日期中心 446
13．4．5 展望 448
13．5 相關工作 448
13．6 結論和下一步工作 449
致謝 450
參考文獻 450
第４部分 車載自組織網絡
第14章 車載自組織網絡數據通信協議的分類 454
摘要 454
14．1 引言 454
14．2 VANET通信協議分類 456
14．2．1 定義和命名問題 456
14．2．2 公路尺寸 457
14．2．3 鄰居信息 458
14．2．4 確認 458
14．2．5 選擇開始轉發車輛 458
14．2．6 轉發競爭 459
14．2．7 連接性 460
14．2．8 緊迫性 460
14．2．9 消息內容 460
14．3 面向可靠性的地域群播協議 461
14．3．1 VANET中可靠、高效的廣播協議（ackPBSM） 461
14．3．2 持久性協議 463
14．4 基于關鍵時刻的地域群播協議 463
14．4．1 多跳車載廣播（Multihop Vehicular Broadcast，MHVB） 464
14．4．2 帶確認的緊急信息傳播-偵聽轉發（Emergency Message
Dissemination with ACK-Overhearing Based Retransmission，EMDOR） 464
14．4．3 分布式平均功率調整協議（Distributed Fair Power Adjustment Protocol，
D-FPAV） 465
14．4．4 接收機共識（Receiver Consensus，ReC） 465
14．5 小規模路由協議 465
14．5．1 DPP和OPERA 466
14．5．2 二進制劃分輔助廣播（Binary-Partition-Assisted Broadcast，BPAB） 467
14．5．3 跟蹤檢測及距離延遲傳輸協議（Track Detection and Distance Defer
Transmission，TRADE＆DDT） 468
14．5．4 基于連接受限的轉發（Connection-Based Restricted Forwarding，CBRF） 469
14．5．5 分布式車載廣播（Distributed Vehicular Broadcast，DV-CAST） 469
14．5．6 基于車輛密度的緊急廣播（Vehicle Density-Based Emergency
Broadcasting，VDEB） 469
14．5．7 輔助拓撲地理機會路由（Topology-Assisted Geo-Opportunistic Routing，
TO-GO） 469
14．6 大規模路由 470
14．6．1 距離感知傳染路由（Distance-Aware Epidemic Routing，DAER） 470
14．6．2 連接感知路由（Connectivity-Aware Routing，CAR） 470
14．6．3 VANET中的有限延遲路由（延遲-貪婪） 471
14．6．4 VANET中的車輛輔助數據交付（Vehicle-Assisted Data Delivery，VADD） 472
14．6．5 VANET的低負荷交通中基于軌跡的數據傳遞（Trajectory-Based
Data Forwarding，TBD） 472
14．6．6 VANET中的一種靜態節點輔助的自適應路由協議（SADV） 473
14．6．7 位置和延遲感知交叉層通信（Location-and Delay-Aware
Cross-Layer Communication，LD-CROP） 473
14．6．8 地理機會路由（Geographical Opportunistic Routing，GeOpps） 474
14．6．9 基于道路的車載交通路由（Road-Based Vehicular Traffic Routing，RBVT） 474
14．6．10 改進的貪婪流量感知路由協議（Improved Greedy Traffic-Aware
Routing Protocol，GyTAR） 474
14．6．11 依據二相路由協議的訪問覆蓋路由（TOPO） 475
14．7 小結 475
14．8 結論與未來工作 477
參考文獻 478
第15章 VANET移動模型、拓撲結構和VANET仿真 481
摘要 481
15．1 引言與動機 481
15．2 移動模型 482
15．2．1 汽車跟隨模型 483
15．2．2 多車道交通模型 484
15．3 移動模擬器 486
15．3．1 商用移動模擬器 486
15．3．2 非商用移動模擬器 488
15．4 綜合模擬器 491
15．5 車載通信建模 495
15．5．1 無線鏈路 495
15．5．2 無線信號傳播 496
15．5．3 通信技術 497
15．6 公路上的連通性分析 499
15．6．1 無線電通信距離的計算 500
15．6．2 單車道時的連接性 502
15．6．3 雙車道時的連接性 505
15．7 結論與未來工作 506
參考文獻 507
第16章 VANET實驗 510
摘要 510
16．1 引言 510
16．2 麻省理工學院：車載電話（CARTEL） 512
16．2．1 概述 512
16．2．2 測試平臺設置 512
16．2．3 研究和實驗 512
16．3 馬薩諸塞大學：DieselNet 514
16．3．1 概述 514
16．3．2 測試平臺設置 514
16．3．3 研究和實驗 515
16．4 上海交通大學：上海網格（ShanghaiGrid） 517
16．4．1 概述 517
16．4．2 測試平臺設置 517
16．4．3 研究和實驗 518
16．5 臺灣交通大學：VANET 測試平臺 519
16．5．1 概述 519
16．5．2 研究和實驗 520
16．6 洛杉磯加州大學：CVeT 521
16．6．1 概述 521
16．6．2 研究和實驗 521
16．7 通用汽車公司：DSRC FLEET 522
16．7．1 概述 522
16．7．2 研究和實驗 523
16．8 FleetNet項目 523
16．8．1 概述 523
16．8．2 測試平臺配置 524
16．8．3 研究和實驗 524
16．9 車輪上的網絡項目（Network On Wheels，NOW） 524
16．9．1 概述 524
16．9．2 系統安裝 525
16．9．3 研究和實驗 525
16．10 先進的安全車輛（Advanced Safety Vehicle，ASV） 525
16．10．1 概述 525
16．10．2 每個階段的任務 526
16．11 日本汽車研究所（Japan Automobile Research Institute，JARI） 527
16．11．1 概述 527
16．11．2 與VANET相關的任務 527
參考文獻 528
第17章 VANET的MAC協議 532
摘要 532
17．1 引言 532
17．2 MAC 度量 534
17．3 車載MAC協議的IEEE標準 534
17．3．1 IEEE1609 WAVE標準 535
17．3．2 IEEE1609．4標準 536
17．3．3 IEEE 802．11p標準 537
17．3．4 WAVE MAC的挑戰與問題 538
17．4 VANET的備用MAC協議 538
17．4．1 信道分配 538
17．4．2 隨機接入 543
17．4．3 輪流接入 546
17．5 結論 547
參考文獻 547
第18章 認知無線電車載Ad Hoc網絡：設計、實施及未來的挑戰 550
摘要 550
18．1 引言 550
18．2 認知無線電車載網絡的特性 552
18．2．1 從CR網絡繼承的特性 553
18．2．2 從VANET繼承的特性 554
18．2．3 新特性和假設 555
18．3 認知無線電車載網絡的應用 558
18．4 CRV網絡架構 558
18．5 CRV網絡現有工作的分類和描述 559
18．5．1 頻譜感測 560
18．5．2 頻譜選擇和接入 563
18．6 CRV中的研究問題 565
18．6．1 車輛移動性對頻譜管理的影響 565
18．6．2 CRV的安全方面 566
18．6．3 CRV的建模與仿真 566
18．7 結論 568
參考文獻 568
第19章 下一種范式轉變：從車載網絡到汽車云 573
摘要 573
19．1 動機 573
19．2 車輛模型 575
19．3 車載網絡 576
19．4 云計算 577
19．5 汽車云 579
19．6 汽車云的獨特特性 580
19．6．1 新型服務類型 581
19．6．2 汽車云的安全和隱私 583
19．7 可行的汽車云實例 583
19．7．1 機場數據中心 583
19．7．2 停車場數據云 584
19．7．3 商場數據中心 584
19．7．4 特殊事件管理 585
19．7．5 交通信號燈動態同步 585
19．8 更多應用場景 586
19．8．1 動態優化交通信號燈 586
19．8．2 動態分配HOV車道 587
19．8．3 有計劃的疏散管理 587
19．8．4 意外情況的疏散管理 588
19．8．5 共享道路安全信息 589
19．8．6 自動緩解經常性擁堵 589
19．8．7 動態管理停車設施 590
19．8．8 國土安全應用 590
19．8．9 發展中國家的汽車云 591
19．9 汽車云的安全和隱私問題 591
19．9．1 概述 591
19．9．2 攻擊模型 593
19．9．3 威脅分類 594
19．9．4 信任關系 594
19．9．5 高機動節點的認證 595
19．9．6 VC消息 596
19．9．7 要求 597
19．9．8 數據隔離和清理 598
19．9．9 數字簽名 598
19．9．10 加密 599
19．9．11 認證 599
19．9．12 授權或訪問控制 599
19．9．13 位置驗證 600
19．9．14 用戶身份驗證 600
19．9．15 問題檢測和資源驗證 600
19．9．16 防篡改裝置和算法 600
19．9．17 抵御和過濾攻擊 600
19．9．18 化名 600
19．9．19 系統維護 601
19．10 密鑰管理 601
19．10．1 匿名密鑰 601
19．10．2 密鑰分配和重新輸入 601
19．10．3 密鑰驗證 602
19．10．4 密鑰撤銷 603
19．11 相關挑戰研究 603
19．12 汽車云架構 604
19．12．1 靜態架構 604
19．12．2 連接靜態基礎設施 605
19．12．3 一種簡單的動態架構 605
19．12．4 安全和功能挑戰 606
19．13 汽車云中的資源匯聚 607
19．13．1 虛擬化方法 608
19．13．2 負載均衡方法 609
19．14 VC仿真研究 612
19．14．1 仿真方案 612
19．14．2 仿真度量 613
19．14．3 仿真結果 613
19．15 下一步工作 614
19．16 未來發展 615
致謝 616
參考文獻 616
第5部分 傳感器網絡
第20章 無線傳感器網絡的能量采集技術 624
摘要 624
20．1 引言 624
20．2 節點平臺 625
20．2．1 能量采集傳感器節點的體系架構 625
20．2．2 能量采集硬件模型 625
20．2．3 電池模型 628
20．3 能量采集技術 629
20．4 預測模型 633
20．5 EHWSN協議 636
20．5．1 任務分配 636
20．5．2 采集感知通信協議：MAC和路由 641
致謝 647
參考文獻 647
第21章 機器人輔助的無線傳感器網絡：近期應用及未來面臨的挑戰 656
摘要 656
21．1 引言 656
21．2 機器人輔助的傳感器布設 659
21．2．1 基于折返的傳感器布設 660
21．2．2 利用靜態中繼的多機器人搜索和監測 662
21．2．3 重點覆蓋模式 664
21．3 機器人輔助的傳感器搬移 670
21．3．1 隨機的機器人運動場景 672
21．3．2 確定的機器人運動場景：ACO方法 673
21．3．3 確定的機器人運動場景：混合方法 676
21．4 機器人輔助的傳感器維護 680
21．5 未來挑戰 681
21．5．1 機器人輔助的無線傳感器網絡 681
21．5．2 依靠機器人的無線傳感器網絡 682
參考文獻 683
第22章 移動受限的水下網絡：算法、系統和實驗 688
摘要 688
22．1 引言 688
22．2 相關成果 691
22．2．1 傳感器布設 691
22．2．2 傳感器網絡平臺 692
22．3 分布式控制算法 693
22．3．1 問題陳述和相關知識 693
22．3．2 目標函數 694
22．3．3 通用的分布式控制器 694
22．3．4 高斯感測函數 695
22．3．5 基于高斯函數的分布式控制器 696
22．3．6 控制器的收斂性 696
22．4 通用系統結構和設計 697
22．4．1 處理 698
22．4．2 通信 699
22．4．3 感測 700
22．4．4 電源管理 700
22．4．5 數據存儲 701
22．4．6 配置 701
22．4．7 用戶界面 702
22．5 程序架構和設計的應用特例 703
22．6 實驗及結果 706
22．6．1 采樣應用程序 706
22．6．2 算法實現 707
22．6．3 實驗室和水池的硬件實驗 708
22．6．4 協方差可變的河流硬件實驗 710
22．6．5 系統分析 712
22．7 結論 716
致謝 716
參考文獻 716
第23章 水聲網絡的進展 720
摘要 720
23．1 引言 720
23．2 通信體系架構 721
23．3 水下通信基礎知識 722
23．4 物理層 728
23．4．1 非相干調制 728
23．4．2 相干調制 729
23．4．3 信道均衡 730
23．4．4 直接序列擴頻 732
23．4．5 多載波調制 733
23．4．6 空間調制 734
23．5 MAC層 736
23．5．1 基于ALOHA的MAC協議 736
23．5．2 基于CSMA的MAC協議 737
23．5．3 基于CDMA的MAC協議 739
23．6 網絡層 741
23．6．1 基于位置的路由協議 742
23．6．2 基于非定位的路由協議 744
23．7 跨層設計 745
23．8 實驗平臺簡介 746
23．8．1 商用聲學調制解調器 747
23．8．2 實驗性的聲學調制解調器 749
23．8．3 實驗平臺 751
23．9 UW-BUFFALO：布法羅大學水聲網絡測試平臺 754
23．10 結論 755
致謝 755
參考文獻 755
第1部分 總 體 介 紹
第1章 多跳Ad Hoc網絡的演進路線 2
摘要 2
1．1 引言 2
1．2 MANET研究的主要成就和教訓 3
1．2．1 MANET研究的主要成就 3
1．2．2 MANET研究存在的問題和經驗教訓 11
1．3 多跳Ad Hoc網絡：從理論到現實 12
1．3．1 Mesh網絡 13
1．3．2 機會網絡 14
1．3．3 車載Ad Hoc網絡（VANET） 17
1．3．4 傳感器網絡 18
1．4 小結與結論 20
參考文獻 21
第2章 支持移動多跳無線網絡技術和標準 29
摘要 29
2．1 引言 29
2．2 寬帶無線接入技術 31
2．2．1 IEEE 802．16 Mesh 31
2．2．2 IEEE 802．16j 34
2．3 無線局域網絡技術 37
2．3．1 IEEE 802．11s 37
2．3．2 IEEE 802．11n和IEEE 802．11z 41
2．3．3 IEEE 802．11p/WAVE 43
2．4 個域網技術 46
2．4．1 IEEE 802．15．5標準 46
2．4．2 ZigBee的工業標準 49
2．4．3 基于IPv6的WPAN 51
2．5 異構場景的移動性支持 56
2．6 結論 59
參考文獻 60
第3章 應用場景 68
摘要 68
3．1 引言 68
3．2 軍事應用 70
3．2．1 通信 70
3．2．2 協同 71
3．3 網絡連接 72
3．3．1 星際互聯網 72
3．3．2 農村地區 73
3．3．3 市/社區系統 74
3．4 無線傳感器網絡 74
3．4．1 身體和健康監測 75
3．4．2 智能住宅 75
3．4．3 工業監控 76
3．4．4 環境監測 77
3．4．5 動物監測 77
3．5 搜救 79
3．5．1 搜索和救援無人機 79
3．5．2 未知區域的多主體探測 80
3．6 車載自組織網絡 82
3．6．1 駕駛安全支持系統 82
3．6．2 車輛協調 83
3．6．3 通知系統 83
3．6．4 智能交通系統 84
3．7 個人信息傳輸 85
3．8 結論 87
參考文獻 87
第4章 Ad Hoc網絡的安全性問題 94
摘要 94
4．1 引言 94
4．1．1 無線Ad Hoc網絡的安全挑戰 95
4．1．2 WSN、UWSN、WMN、DTN和VANET 96
4．2 無線傳感器網絡 97
4．2．1 對網絡可用性和服務完整性的攻擊 99
4．2．2 對隱私性和保密性的攻擊 107
4．2．3 對數據完整性的攻擊 108
4．2．4 WSN中的安全威脅和對策概要 110
4．3 無人值守無線傳感器網絡 110
4．3．1 數據生存能力 111
4．3．2 Self-Key自愈和入侵恢復 113
4．3．3 認證 114
4．3．4 UWSN安全威脅和對策概述 114
4．4 無線Mesh網絡 115
4．4．1 安全面臨的挑戰和現有對策 116
4．4．2 無線Mesh網絡中的安全威脅和對策摘要 117
4．5 容延遲網絡 118
4．5．1 DTN的應用 119
4．5．2 DTN的安全問題 119
4．5．3 總結 120
4．6 車載Ad Hoc網絡（VANET） 121
4．6．1 VANET的優勢及存在的問題 121
4．6．2 VANET的設計目標和挑戰 122
4．6．3 VANET的可測量性和服務完整性 123
4．6．4 VANET的安全和隱私 124
4．6．5 摘要和展望 126
4．7 結論和開放性的研究問題 126
參考文獻 127
第5章 終端用戶移動性架構的解決方案 137
摘要 137
5．1 引言 137
5．2 Mesh網絡 138
5．2．1 Mesh技術和終端用戶移動性 139
5．2．2 定義和挑戰 139
5．2．3 微移動性支持 140
5．2．4 微移動和宏移動支持 149
5．3 無線傳感器網絡 161
5．3．1 基于接收器的移動性問題 162
5．3．2 FLEXOR：移動支持軟件體系結構 164
5．4 結論 166
參考文獻 167
第6章 移動Ad Hoc網絡研究成果的實驗及仿真 170
摘要 170
6．1 引言 170
6．2 移動Ad Hoc網絡仿真工具和實驗平臺概述 171
6．2．1 仿真工具 171
6．2．2 實驗平臺 172
6．3 仿真和實驗的區別：問題和參數 177
6．3．1 物理層問題 178
6．3．2 移動性建模 185
6．3．3 MAC層的注意事項 187
6．3．4 影響上層的因素和其他問題 191
6．3．5 模擬器性能的比較 192
6．4 完善的仿真：確認、驗證和校準 194
6．5 模擬器和測試平臺的前景展望 197
6．6 結論 199
參考文獻 199
第2部分 Mesh網絡
第7章 多頻點多通道無線Mesh網絡中的資源優化 212
摘要 212
7．1 引言 212
7．2 網絡和干擾模型 214
7．3 SINR模型下的*大化鏈路激活 215
7．4 *優鏈路調度 217
7．4．1 優化公式化表述 218
7．4．2 列生成 220
7．4．3 功率控制和速率自適應的擴展 221
7．5 聯合路由和調度 223
7．5．1 流量守恒路由 224
7．5．2 路徑生成路由 224
7．6 處理信道分配和定向天線 225
7．6．1 信道分配 226
7．6．2 定向天線 229
7．7 協作網絡 230
7．7．1 k-協作圖表 230
7．7．2 超級鏈路分類 232
7．7．3 應用于k-協作的列生成 235
7．8 結論和未來展望 236
參考文獻 237
第8章 Mesh網絡中的服務質量 241
摘要 241
8．1 引言 241
8．2 QoS的定義 243
8．3 現有QoS路由方法的分類 243
8．4 基于優化路徑選擇的路由協議 245
8．4．1 彈性需求優化 248
8．4．2 固定需求優化 249
8．4．3 基于無關路由的魯棒性優化 250
8．4．4 隨機需求優化 252
8．4．5 飽和數據流優化 253
8．4．6 未解決問題 253
8．5 *小權值路徑選擇的路由度量 254
8．5．1 設計原則 255
8．5．2 已有方法 257
8．5．3 未解決問題 266
8．6 基于反饋的路徑選擇 267
8．7 結論 268
參考文獻 268
第3部分 機 會 網 絡
第9章 容延遲網絡和機會網絡的應用 276
摘要 276
9．1 應用場景 276
9．1．1 受限區域場景 276
9．1．2 市區場景 278
9．2 基于DTN的應用面臨的挑戰 280
9．2．1 案例研究：基于消息的應用――電子郵件 281
9．2．2 案例研究：基于流的應用――XMPP 284
9．3 DTN應用的關鍵機制 285
9．3．1 DTN應用程序的安全性 286
9．3．2 與傳統應用程序的交互 288
9．3．3 用戶界面 290
9．4 DTN應用（案例研究） 292
9．4．1 網頁 292
9．4．2 內容搜索 296
9．4．3 地下采礦中的應用 301
9．4．4 浮動內容 307
9．5 結論：DTN應用的反思 311
參考文獻 312
第10章 機會網絡中的移動模型 314
摘要 314
10．1 引言 314
10．2 基于接觸的度量、分析和建模 315
10．2．1 度量 315
10．2．2 基于接觸的數據集 317
10．2．3 相互接觸時間分析 319
10．2．4 相互接觸時間特性 320
10．2．5 接觸點數量及持續時間 326
10．3 軌跡模型 328
10．3．1 **步：測量 328
10．3．2 自由空間模型 337
10．3．3 與空間有關的模型 337
10．3．4 與時間有關的模型 345
10．4 網絡協議設計的含義 348
10．4．1 冪律相互接觸時間 348
10．4．2 社會結構 350
10．5 新模式：延遲-資源權衡 353
10．5．1 延遲-容量權衡 353
10．5．2 延遲-負載均衡權衡 355
10．5．3 延遲-能量權衡 359
參考文獻 360
第11章 機會路由 365
摘要 365
11．1 引言 365
11．2 機會網絡基礎 367
11．2．1 連通性 367
11．2．2 移動性 369
11．2．3 節點資源 371
11．2．4 高效的機會轉發：機會與挑戰并存 372
11．3 不確定性處理：基于冗余的路由 373
11．3．1 基于泛洪的方案 373
11．3．2 受控的復制方案 375
11．3．3 基于編碼的方案 377
11．3．4 基于復制轉發的討論 379
11．4 利用結構優勢：基于效用的轉發 380
11．4．1 基于連接的效用 380
11．4．2 基于未連接的效用 387
11．5 混合解決方案：結合冗余和效用 388
11．5．1 基于效用的泛洪 389
11．5．2 噴射和基于效用的噴射 389
11．5．3 智能復制 390
11．5．4 DTN-MANET的混合環境 390
11．6 結論 391
參考文獻 391
第12章 機會網絡中的數據傳播 397
摘要 397
12．1 引言 397
12．2 初步設想：PodNET 399
12．2．1 數據組織 400
12．2．2 內容為中心的傳播策略 400
12．2．3 性能結果 401
12．2．4 要點總結 402
12．3 社會意識方案 403
12．3．1 社會意識效用 403
12．3．2 社會意識傳輸策略 405
12．3．3 性能結果 405
12．3．4 要點總結 406
12．4 發布/訂閱方案 406
12．4．1 群體檢測 408
12．4．2 疊置處理 409
12．4．3 性能結果 410
12．4．4 要點總結 411
12．5 全局優化 411
12．5．1 系統模型 411
12．5．2 延遲效用函數 412
12．5．3 *優緩存配置 413
12．5．4 從全局到局部的決策 414
12．5．5 性能結果 414
12．5．6 要點總結 415
12．6 基于基礎設施的方案 415
12．6．1 推動-追蹤系統 416
12．6．2 性能結果 418
12．6．3 要點總結 419
12．7 由無結構P2P系統啟發的方法 419
12．7．1 系統模型 420
12．7．2 穩定區域 420
12．7．3 *優策略 421
12．7．4 要點總結 422
12．8 拓展閱讀 422
12．8．1 社會意識方案 422
12．8．2 發布/訂閱方案 423
12．8．3 全局*優化 424
12．8．4 基于基礎設施的方法 425
12．8．5 P2P系統啟發的解決方案 426
參考文獻 426
第13章 數據運算中的群體計算 432
摘要 432
13．1 引言 432
13．2 理想的并行操作模型 434
13．2．1 定義 434
13．2．2 現實世界的軌跡 435
13．3 數據運算 437
13．4 社會意識的數據運算 440
13．4．1 群體結構 440
13．4．2 工作設備和主設備的選擇 442
13．4．3 限制任務壽命 445
13．4．4 主設備選擇：團體和日期中心 446
13．4．5 展望 448
13．5 相關工作 448
13．6 結論和下一步工作 449
致謝 450
參考文獻 450
第４部分 車載自組織網絡
第14章 車載自組織網絡數據通信協議的分類 454
摘要 454
14．1 引言 454
14．2 VANET通信協議分類 456
14．2．1 定義和命名問題 456
14．2．2 公路尺寸 457
14．2．3 鄰居信息 458
14．2．4 確認 458
14．2．5 選擇開始轉發車輛 458
14．2．6 轉發競爭 459
14．2．7 連接性 460
14．2．8 緊迫性 460
14．2．9 消息內容 460
14．3 面向可靠性的地域群播協議 461
14．3．1 VANET中可靠、高效的廣播協議（ackPBSM） 461
14．3．2 持久性協議 463
14．4 基于關鍵時刻的地域群播協議 463
14．4．1 多跳車載廣播（Multihop Vehicular Broadcast，MHVB） 464
14．4．2 帶確認的緊急信息傳播-偵聽轉發（Emergency Message
Dissemination with ACK-Overhearing Based Retransmission，EMDOR） 464
14．4．3 分布式平均功率調整協議（Distributed Fair Power Adjustment Protocol，
D-FPAV） 465
14．4．4 接收機共識（Receiver Consensus，ReC） 465
14．5 小規模路由協議 465
14．5．1 DPP和OPERA 466
14．5．2 二進制劃分輔助廣播（Binary-Partition-Assisted Broadcast，BPAB） 467
14．5．3 跟蹤檢測及距離延遲傳輸協議（Track Detection and Distance Defer
Transmission，TRADE＆DDT） 468
14．5．4 基于連接受限的轉發（Connection-Based Restricted Forwarding，CBRF） 469
14．5．5 分布式車載廣播（Distributed Vehicular Broadcast，DV-CAST） 469
14．5．6 基于車輛密度的緊急廣播（Vehicle Density-Based Emergency
Broadcasting，VDEB） 469
14．5．7 輔助拓撲地理機會路由（Topology-Assisted Geo-Opportunistic Routing，
TO-GO） 469
14．6 大規模路由 470
14．6．1 距離感知傳染路由（Distance-Aware Epidemic Routing，DAER） 470
14．6．2 連接感知路由（Connectivity-Aware Routing，CAR） 470
14．6．3 VANET中的有限延遲路由（延遲-貪婪） 471
14．6．4 VANET中的車輛輔助數據交付（Vehicle-Assisted Data Delivery，VADD） 472
14．6．5 VANET的低負荷交通中基于軌跡的數據傳遞（Trajectory-Based
Data Forwarding，TBD） 472
14．6．6 VANET中的一種靜態節點輔助的自適應路由協議（SADV） 473
14．6．7 位置和延遲感知交叉層通信（Location-and Delay-Aware
Cross-Layer Communication，LD-CROP） 473
14．6．8 地理機會路由（Geographical Opportunistic Routing，GeOpps） 474
14．6．9 基于道路的車載交通路由（Road-Based Vehicular Traffic Routing，RBVT） 474
14．6．10 改進的貪婪流量感知路由協議（Improved Greedy Traffic-Aware
Routing Protocol，GyTAR） 474
14．6．11 依據二相路由協議的訪問覆蓋路由（TOPO） 475
14．7 小結 475
14．8 結論與未來工作 477
參考文獻 478
第15章 VANET移動模型、拓撲結構和VANET仿真 481
摘要 481
15．1 引言與動機 481
15．2 移動模型 482
15．2．1 汽車跟隨模型 483
15．2．2 多車道交通模型 484
15．3 移動模擬器 486
15．3．1 商用移動模擬器 486
15．3．2 非商用移動模擬器 488
15．4 綜合模擬器 491
15．5 車載通信建模 495
15．5．1 無線鏈路 495
15．5．2 無線信號傳播 496
15．5．3 通信技術 497
15．6 公路上的連通性分析 499
15．6．1 無線電通信距離的計算 500
15．6．2 單車道時的連接性 502
15．6．3 雙車道時的連接性 505
15．7 結論與未來工作 506
參考文獻 507
第16章 VANET實驗 510
摘要 510
16．1 引言 510
16．2 麻省理工學院：車載電話（CARTEL） 512
16．2．1 概述 512
16．2．2 測試平臺設置 512
16．2．3 研究和實驗 512
16．3 馬薩諸塞大學：DieselNet 514
16．3．1 概述 514
16．3．2 測試平臺設置 514
16．3．3 研究和實驗 515
16．4 上海交通大學：上海網格（ShanghaiGrid） 517
16．4．1 概述 517
16．4．2 測試平臺設置 517
16．4．3 研究和實驗 518
16．5 臺灣交通大學：VANET 測試平臺 519
16．5．1 概述 519
16．5．2 研究和實驗 520
16．6 洛杉磯加州大學：CVeT 521
16．6．1 概述 521
16．6．2 研究和實驗 521
16．7 通用汽車公司：DSRC FLEET 522
16．7．1 概述 522
16．7．2 研究和實驗 523
16．8 FleetNet項目 523
16．8．1 概述 523
16．8．2 測試平臺配置 524
16．8．3 研究和實驗 524
16．9 車輪上的網絡項目（Network On Wheels，NOW） 524
16．9．1 概述 524
16．9．2 系統安裝 525
16．9．3 研究和實驗 525
16．10 先進的安全車輛（Advanced Safety Vehicle，ASV） 525
16．10．1 概述 525
16．10．2 每個階段的任務 526
16．11 日本汽車研究所（Japan Automobile Research Institute，JARI） 527
16．11．1 概述 527
16．11．2 與VANET相關的任務 527
參考文獻 528
第17章 VANET的MAC協議 532
摘要 532
17．1 引言 532
17．2 MAC 度量 534
17．3 車載MAC協議的IEEE標準 534
17．3．1 IEEE1609 WAVE標準 535
17．3．2 IEEE1609．4標準 536
17．3．3 IEEE 802．11p標準 537
17．3．4 WAVE MAC的挑戰與問題 538
17．4 VANET的備用MAC協議 538
17．4．1 信道分配 538
17．4．2 隨機接入 543
17．4．3 輪流接入 546
17．5 結論 547
參考文獻 547
第18章 認知無線電車載Ad Hoc網絡：設計、實施及未來的挑戰 550
摘要 550
18．1 引言 550
18．2 認知無線電車載網絡的特性 552
18．2．1 從CR網絡繼承的特性 553
18．2．2 從VANET繼承的特性 554
18．2．3 新特性和假設 555
18．3 認知無線電車載網絡的應用 558
18．4 CRV網絡架構 558
18．5 CRV網絡現有工作的分類和描述 559
18．5．1 頻譜感測 560
18．5．2 頻譜選擇和接入 563
18．6 CRV中的研究問題 565
18．6．1 車輛移動性對頻譜管理的影響 565
18．6．2 CRV的安全方面 566
18．6．3 CRV的建模與仿真 566
18．7 結論 568
參考文獻 568
第19章 下一種范式轉變：從車載網絡到汽車云 573
摘要 573
19．1 動機 573
19．2 車輛模型 575
19．3 車載網絡 576
19．4 云計算 577
19．5 汽車云 579
19．6 汽車云的獨特特性 580
19．6．1 新型服務類型 581
19．6．2 汽車云的安全和隱私 583
19．7 可行的汽車云實例 583
19．7．1 機場數據中心 583
19．7．2 停車場數據云 584
19．7．3 商場數據中心 584
19．7．4 特殊事件管理 585
19．7．5 交通信號燈動態同步 585
19．8 更多應用場景 586
19．8．1 動態優化交通信號燈 586
19．8．2 動態分配HOV車道 587
19．8．3 有計劃的疏散管理 587
19．8．4 意外情況的疏散管理 588
19．8．5 共享道路安全信息 589
19．8．6 自動緩解經常性擁堵 589
19．8．7 動態管理停車設施 590
19．8．8 國土安全應用 590
19．8．9 發展中國家的汽車云 591
19．9 汽車云的安全和隱私問題 591
19．9．1 概述 591
19．9．2 攻擊模型 593
19．9．3 威脅分類 594
19．9．4 信任關系 594
19．9．5 高機動節點的認證 595
19．9．6 VC消息 596
19．9．7 要求 597
19．9．8 數據隔離和清理 598
19．9．9 數字簽名 598
19．9．10 加密 599
19．9．11 認證 599
19．9．12 授權或訪問控制 599
19．9．13 位置驗證 600
19．9．14 用戶身份驗證 600
19．9．15 問題檢測和資源驗證 600
19．9．16 防篡改裝置和算法 600
19．9．17 抵御和過濾攻擊 600
19．9．18 化名 600
19．9．19 系統維護 601
19．10 密鑰管理 601
19．10．1 匿名密鑰 601
19．10．2 密鑰分配和重新輸入 601
19．10．3 密鑰驗證 602
19．10．4 密鑰撤銷 603
19．11 相關挑戰研究 603
19．12 汽車云架構 604
19．12．1 靜態架構 604
19．12．2 連接靜態基礎設施 605
19．12．3 一種簡單的動態架構 605
19．12．4 安全和功能挑戰 606
19．13 汽車云中的資源匯聚 607
19．13．1 虛擬化方法 608
19．13．2 負載均衡方法 609
19．14 VC仿真研究 612
19．14．1 仿真方案 612
19．14．2 仿真度量 613
19．14．3 仿真結果 613
19．15 下一步工作 614
19．16 未來發展 615
致謝 616
參考文獻 616
第5部分 傳感器網絡
第20章 無線傳感器網絡的能量采集技術 624
摘要 624
20．1 引言 624
20．2 節點平臺 625
20．2．1 能量采集傳感器節點的體系架構 625
20．2．2 能量采集硬件模型 625
20．2．3 電池模型 628
20．3 能量采集技術 629
20．4 預測模型 633
20．5 EHWSN協議 636
20．5．1 任務分配 636
20．5．2 采集感知通信協議：MAC和路由 641
致謝 647
參考文獻 647
第21章 機器人輔助的無線傳感器網絡：近期應用及未來面臨的挑戰 656
摘要 656
21．1 引言 656
21．2 機器人輔助的傳感器布設 659
21．2．1 基于折返的傳感器布設 660
21．2．2 利用靜態中繼的多機器人搜索和監測 662
21．2．3 重點覆蓋模式 664
21．3 機器人輔助的傳感器搬移 670
21．3．1 隨機的機器人運動場景 672
21．3．2 確定的機器人運動場景：ACO方法 673
21．3．3 確定的機器人運動場景：混合方法 676
21．4 機器人輔助的傳感器維護 680
21．5 未來挑戰 681
21．5．1 機器人輔助的無線傳感器網絡 681
21．5．2 依靠機器人的無線傳感器網絡 682
參考文獻 683
第22章 移動受限的水下網絡：算法、系統和實驗 688
摘要 688
22．1 引言 688
22．2 相關成果 691
22．2．1 傳感器布設 691
22．2．2 傳感器網絡平臺 692
22．3 分布式控制算法 693
22．3．1 問題陳述和相關知識 693
22．3．2 目標函數 694
22．3．3 通用的分布式控制器 694
22．3．4 高斯感測函數 695
22．3．5 基于高斯函數的分布式控制器 696
22．3．6 控制器的收斂性 696
22．4 通用系統結構和設計 697
22．4．1 處理 698
22．4．2 通信 699
22．4．3 感測 700
22．4．4 電源管理 700
22．4．5 數據存儲 701
22．4．6 配置 701
22．4．7 用戶界面 702
22．5 程序架構和設計的應用特例 703
22．6 實驗及結果 706
22．6．1 采樣應用程序 706
22．6．2 算法實現 707
22．6．3 實驗室和水池的硬件實驗 708
22．6．4 協方差可變的河流硬件實驗 710
22．6．5 系統分析 712
22．7 結論 716
致謝 716
參考文獻 716
第23章 水聲網絡的進展 720
摘要 720
23．1 引言 720
23．2 通信體系架構 721
23．3 水下通信基礎知識 722
23．4 物理層 728
23．4．1 非相干調制 728
23．4．2 相干調制 729
23．4．3 信道均衡 730
23．4．4 直接序列擴頻 732
23．4．5 多載波調制 733
23．4．6 空間調制 734
23．5 MAC層 736
23．5．1 基于ALOHA的MAC協議 736
23．5．2 基于CSMA的MAC協議 737
23．5．3 基于CDMA的MAC協議 739
23．6 網絡層 741
23．6．1 基于位置的路由協議 742
23．6．2 基于非定位的路由協議 744
23．7 跨層設計 745
23．8 實驗平臺簡介 746
23．8．1 商用聲學調制解調器 747
23．8．2 實驗性的聲學調制解調器 749
23．8．3 實驗平臺 751
23．9 UW-BUFFALO：布法羅大學水聲網絡測試平臺 754
23．10 結論 755
致謝 755
參考文獻 755
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通信網絡精品圖書移動AD HOC網絡:前沿研究方向(第2版) 作者簡介
斯特凡諾?巴薩尼，于1991年從意大利比薩大學獲得計算機科學學士學位，1998年5月從意大利米蘭大學獲得計算機科學博士學位，2002年12月從德克薩斯大學達拉斯分校獲得電機工程博士學位。2002年1月起，在位于波士頓的東北大學電氣和計算機工程系任計算機專業助理教授。于鵬，遼寧大連人，現為中國洛陽電子裝備試驗中心高級工程師。長期從事通信及相關設備試驗方法研究工作。出版譯著3部，論文數十篇。
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