无线Ad Hoc 和传感器网络 协议、性能及控制 机械工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 贾甘纳坦·沙兰加班尼Jagannathan 著

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店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111499589

商品编码：29481652448

包装：平装

出版时间：2015-11-01

基本信息

书名：无线Ad Hoc 和传感器网络 协议、性能及控制

定价：99.00元

作者：贾甘纳坦·沙兰加班尼(Jagannathan Sar

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-11-01

ISBN：9787111499589

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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本书从动态系统的角度来观察网络，基于系统稳定性的分析，将网络的输入作为系统的扰动，应用李雅普诺夫方法来分析网络的性能，其具体分析的方法和过程是令人感兴趣的。这种分析角度和方法对于网络通信专业的研究人员来说是值得借鉴和参考的。尤其值得注意的是，在对相同问题在不同网络中的分析讨论时，本书从动态系统的角度展示了将在一种网络中的解决方法推广、改进、应用到另一种网络的过程和方法。这客观上说明了网络技术的核心问题是相同的，只是在不同网络环境和条件下，问题的体现和限制不同。同时应指出的是，网络通信是目前迅速发展的技术领域，不可能苛求书籍中介绍的具体技术当前依然是**的，但其中对问题本身的分析和解决问题的角度、思路和方法的选取，在问题解决之前是有参考价值和借鉴意义的。显然分组交换的数据网络，无论是有线还是无线数据网络中的服务质量控制依然存在大量问题有待解决。为更好地理解本书内容，读者需要的系统理论的基础，书中对此给出了丰富的参考书籍。

内容提要

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本书面向数据网络和无线通信领域的初学者介绍了数据网络和无线通信的基本概念，在此基础上分析讨论了网络、蜂窝网络、对等网，无线传感器网络以及网络的服务质量控制的基本问题、方法和技术，具体包括网络的拥塞控制、接入允许控制以及功率控制，同时包括网络的技术和路由技术。比较全面地介绍了各种网络中的相关技术，提供了作者的相关研究成果。另外，书中给出了大量手的参考文献，对读者阅读理解会起到直接的帮助。本书可供通信、电子及计算机及相关领域的研究人员、工程技术人员以及高年级本科生和研究生学习参考。

目录

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译者序作者献辞原书前言第章网络背景1.1计算机网络1.1.1集成服务1.1.2区分服务1.1.3多协议标签交换1.1.4Inter和网络的参数1.2QoS控制1.2.1接入允许控制1.2.2业务访问控制1.2.3分组调度1.2.4缓存管理1.2.5流量和拥塞控制1.2.6QoS路由1.3无线网络概述1.3.1蜂窝无线网络1.3.2信道分配1.3.3切换策略1.3.4近远问题1.3.5CDMA功率控制1.4移动网络1.4.1IEEE 802.11标准1.4.2IEEE 802.11物理层规范1.4.3IEEE 802.11版本1.4.4IEEE 802.11网络类型1.4.5IEEE 802.11 MAC协议1.4.6功率控制方案和协议的必要性1.4.7网络仿真器1.4.8应用实现的功率控制1.5无线传感器网络1.5.1相关研究1.5.2IEEE 1451和智能传感器1.5.3智能环境中的传感器1.5.4商用无线传感器系统1.5.5自组织和定位1.6总结参考文献第章背景知识2.1动态系统2.1.1离散时间系统2.1.2Brunovsky范式2.1.3线性系统2.2数学基础2.2.1矢量和矩阵范数2.2.2连续性和函数范数2.3动态系统特性2.3.1渐进稳定性2.3.2李雅普诺夫稳定性2.3.3有界性2.3.4关于自治系统和线性系统的说明2.4非线性稳定性分析和控制设计2.4.1自治系统的李雅普诺夫分析2.4.2应用李雅普诺夫技术设计控制器2.4.3线性系统的李雅普诺夫分析和控制器设计2.4.4稳定性分析2.4.5LTI反馈控制器的李雅普诺夫设计2.4.6非自治系统的李雅普诺夫分析2.4.7李雅普诺夫方法扩展和有界稳定性参考文献习题第章网络和中的拥塞控制3.1ATM网络拥塞控制3.2背景3.2.1神经网络和逼近性质3.2.2系统稳定性3.2.3网络建模3.3ATM网络的业务速率控制设计3.3.1控制器结构3.3.2权重更新3.3.3仿真案例3.4Inter端到端拥塞控制器设计3.4.1网络模型3.4.2端到端拥塞控制方案3.5仿真实现3.5.1NS实现3.5.2开销分析3.5.3实现的一般性讨论3.6仿真结果3.6.1网络拓扑和业务信源3.6.2New方法3.6.3性能指标3.6.4仿真方案3.6.5结果讨论3.7总结和结论参考文献习题附录第章高速网络接入允许控制器设计：混合系统方法4.1引言4.2网络模型4.3自适应业务估计器设计4.3.1估计器的结构4.3.2确保型估计的权重更新4.4带宽估计、分配和可用容量确定4.5接入允许控制4.6仿真结果4.6.1自适应估计器模型4.6.2网络模型4.6.3业务信源4.6.4仿真举例4.7结论参考文献习题附录第章无线蜂窝和对等网络分布式功率控制5.1引言5.2存在路径损耗时的分布式功率控制5.2.1Bambos功率控制方案5.2.2受限的二阶功率控制5.2.3基于状态空间的控制设计5.2.4分布式功率控制：蜂窝网络中的应用5.3无线网络用户接入允许控制5.3.1带有活动链路保护和接入允许控制的5.3.2DPC/ALP和接入允许控制器的算法5.4衰减信道中的分布式功率控制5.4.1无线信道的不确定性5.4.2分布式功率控制方案研究5.5结论参考文献习题第章无线网络分布式功率控制和速率调整6.1DPC简介6.2信道不确定性6.2.1信干比6.2.2存在不确定性的无线信道模型6.3分布式自适应功率控制6.4DPC实现6.4.1DPC反馈6.4.2802.11类型的网络的算法6.4.3重传和功率重置6.4.4DPC算法6.5功率控制协议6.5.1隐藏终端问题6.5.2协议设计6.5.3信道利用率6.5.4竞争时间6.5.5开销分析6.5.6NS实现6.6仿真参数6.7速率调整的相关基础6.7.1速率调整6.7.2协议比较6.8启发式速率调整6.8.1概述6.8.2信道状态的估计6.8.3大可用速率6.8.4小可用速率6.8.5克服拥塞的调制速率6.8.6基于速率的功率选择6.8.7退避机制6.8.8MAC协议设计6.9基于动态规划的速率调整6.9.1缓存占用状态方程6.9.2代价函数6.9.3黎卡提方程6.9.4选择调制的附加条件6.9.5实现考虑6.10仿真结果6.10.1单跳拓扑6.10.2两跳拓扑6.10.3包含个节点的拓扑6.10.4两跳结果6.11DPC的硬件实现6.11.1硬件结构6.11.2软件结构6.11.3实验结果6.11.4慢变干扰6.11.5缓慢更新的突变信道6.11.6快速更新的突变信道6.12结论参考文献习题第章无线和传感器网络分布式公平调度7.1公平调度和服务质量7.2加权公平准则7.3自适应和分布式公平调度7.3.1波动受限和指数界波动7.3.2公平性协议开发7.3.3公平性保证7.3.4吞吐量保证7.3.5时延保证7.3.6开销分析7.4性能评估7.5硬件实现7.5.1UMR节点说明7.5.2传感器节点硬件7.5.3G4功能7.5.4硬件实现结果7.5.5传感器节点的未来方向7.6无线传感器网络能量敏感协议7.6.1休眠模式7.6.2带休眠模式的7.6.3能量敏感协议7.6.4仿真7.7结论参考文献习题第章无线和传感器网络佳能量和延时路由8.1无线网络路由8.2佳链路状态路由（）协议8.3佳能量时延路由（）协议8.3.1邻居检测和能量时延测度计算8.3.2多点中继（）选择8.3.3MPR和能量时延信息声明8.3.4路由表的计算8.3.5OEDR协议总结8.4OEDR的优化分析8.5性能评估8.6无线传感器网络路由8.7应用子网协议自组织8.8佳能量时延子网路由（）协议8.8.1佳中继节点选择8.8.2中继节点选择算法8.8.3OEDSR优化分析8.9性能评估8.10OEDSR实现8.10.1硬件实现说明8.10.2软件结构8.11性能评估8.11.1实验场景说明8.11.2实验结果8.11.3未来的工作8.12结论320

作者介绍

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文摘

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序言

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浅析新一代无线通信技术：从泛在连接到智能感知 在信息爆炸和物联网（IoT）浪潮席卷全球的今天，无线通信技术正以前所未有的速度渗透到我们生活的方方面面。从智能手机的普及到工业自动化，从智慧城市的构建到无人驾驶的实现，这一切都离不开高效、可靠且低功耗的无线网络支撑。传统的固定网络和蜂窝网络在许多场景下已经无法满足日益增长的需求，尤其是在那些部署成本高昂、环境复杂多变，或者对网络灵活性和自主性有着极高要求的应用场景。正是在这样的背景下，无线Ad Hoc网络（Wireless Ad Hoc Networks, WANs）和传感器网络（Sensor Networks, SNs）作为一类颠覆性的网络范式，展现出了巨大的潜力和价值。 无线Ad Hoc网络，顾名思义，是一种不需要预先建立的基础设施，节点之间可以直接进行无线通信的网络。这种“自组织”的特性赋予了Ad Hoc网络极高的部署灵活性和鲁棒性。想象一下，在灾难救援现场，通信基础设施可能已经损毁，此时Ad Hoc网络能够快速构建起临时的通信链路，让救援人员之间保持联系，协调行动。在军事领域，单兵之间、车辆之间能够快速形成通信网，支持协同作战。在临时集会、展览等活动中，参与者之间也能方便地共享信息，无需依赖公共Wi-Fi。Ad Hoc网络的关键在于其动态性和分布式特性，每一个节点既是通信的终点，也是通信的中转站，这使得网络能够适应节点频繁的加入、离开和移动。这种去中心化的架构也带来了更高的容错能力，即使部分节点失效，网络整体仍能维持运行。 而传感器网络则更侧重于对物理世界的感知和信息采集。它由大量分散部署的微型传感器节点组成，这些节点能够协同工作，监测环境的温度、湿度、光照、声音、运动、压力等物理参数，并将采集到的数据通过无线方式传输到集中的汇聚点或直接进行分布式处理。传感器网络是物联网的基石之一，它们是连接物理世界和数字世界的“触感”。例如，在农业领域，传感器网络可以实时监测土壤湿度、养分含量，为精准灌溉和施肥提供依据，大大提高农业生产效率，减少资源浪费。在环境监测领域，传感器网络可以部署在森林、河流、城市中，实时监测空气质量、水质、噪音污染等，为环境保护提供科学数据。在工业生产中，传感器网络可以监测设备的运行状态、温度、振动，预测故障，实现预测性维护，降低生产成本，提高设备可靠性。此外，在智能家居、智能交通、医疗健康等领域，传感器网络也扮演着至关重要的角色。 尽管Ad Hoc网络和传感器网络在应用侧重点上有所不同，但它们在底层技术和面临的挑战上有着许多共性。两类网络都依赖于无线通信，这带来了带宽有限、易受干扰、传输不可靠等固有的挑战。同时，Ad Hoc网络和传感器网络中的节点，尤其是传感器节点，通常资源受限，这意味着它们拥有有限的计算能力、存储空间和电池寿命。因此，设计高效的协议、优化网络性能、实现有效的节点控制，成为这两个领域研究的核心和关键。 协议设计是构建任何网络的基础。对于Ad Hoc网络而言，路由协议是重中之重。由于网络的动态性和节点移动性，传统的静态路由已不再适用。研究者们开发了多种动态路由协议，例如按需路由协议（On-Demand Routing Protocols），如AODV（Ad hoc On-Demand Distance Vector）和DSR（Dynamic Source Routing），它们在需要通信时才建立路由，从而减少了维护路由表的开销，提高了网络的响应速度。另一类是表征路由协议（Table-Driven Routing Protocols），如DSDV（Destination-Sequenced Distance-Vector），它们维护着全局或局部的路由表，能够提供更快的路由发现速度，但可能带来更大的路由开销。除了路由协议，介质访问控制（MAC）协议也对网络性能至关重要。在共享的无线信道中，如何高效、公平地分配信道资源，避免冲突，是提高网络吞吐量和降低延迟的关键。针对Ad Hoc网络和传感器网络的特点，研究者们也设计了许多改进的MAC协议，例如基于时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）的协议，以及能够应对节点能量受限的节能MAC协议。 在传感器网络的协议设计方面，除了基本的路由和MAC协议，还需要重点考虑数据收集和汇聚。由于传感器节点数量庞大且可能分散，将所有数据直接传输到单个汇聚点会造成巨大的网络拥堵和能量消耗。因此，数据聚合（Data Aggregation）技术被广泛研究。通过在网络内部对数据进行预处理、压缩和融合，可以显著减少传输的数据量，延长网络寿命。例如，相邻的传感器节点可以计算其监测数据的平均值、最大值或最小值，然后只传输这个聚合后的结果。此外，数据采样和查询机制也是传感器网络协议设计的关键。如何设计有效的查询语言和数据检索策略，使得用户能够高效地获取所需信息，同时避免不必要的网络开销，也是重要的研究方向。 网络性能是衡量一个无线网络优劣的重要指标。对于Ad Hoc网络和传感器网络，性能的考量维度非常广泛，包括吞吐量（Throughput）、延迟（Delay）、丢包率（Packet Loss Rate）、网络寿命（Network Lifetime）、可扩展性（Scalability）以及能耗（Energy Consumption）。吞吐量衡量单位时间内成功传输的数据量；延迟指数据从源节点传输到目标节点所需的时间；丢包率则反映了数据传输的可靠性。在资源受限的传感器网络中，网络寿命，即网络能够持续工作的时间，是一个至关重要的指标，而能耗是直接影响网络寿命的关键因素。因此，许多研究致力于开发节能的通信协议和节能的节点操作策略。可扩展性则关注网络在节点数量不断增加时，其性能是否能够保持稳定。 在Ad Hoc网络的性能优化方面，研究者们探索了多种方法。例如，移动性管理，如何预测节点移动轨迹，提前建立或优化路由，以应对节点的快速移动。负载均衡，将网络流量合理分配到各个节点，避免局部节点过载而导致性能下降。安全性，在Ad Hoc网络中，由于其开放性和去中心化特性，容易受到各种攻击。因此，研究者们也投入了大量精力研究安全路由协议、加密机制和入侵检测等安全技术。 对于传感器网络的性能优化，除了上述通用指标，特别关注能量效率。通过选择性唤醒/休眠机制，让大部分节点在非监测或非通信时段进入低功耗休眠状态，只在必要时唤醒，可以极大地延长网络寿命。多跳路由的优化也至关重要，选择能量消耗较低的路径进行数据传输。节点的协作和协同感知也是提高传感器网络性能的重要手段。通过节点间的协作，可以提高数据的准确性和鲁棒性，减少冗余数据。 控制是实现Ad Hoc网络和传感器网络有效运行和管理的最后一道关键。这里的“控制”包含了多个层面。首先是节点行为的控制，例如如何根据网络状态和节点能量水平，动态调整节点的通信策略、发送功率和休眠周期。其次是网络拓扑的控制，在某些场景下，可能需要主动调整网络的连接结构，以优化性能或适应环境变化。例如，通过节点部署优化，在网络构建之初就选择最优的节点位置，以实现最佳的覆盖范围和通信效率。在网络运行过程中，也可以通过节点选择性地退出或加入网络，来动态地调整网络结构。 在传感器网络的控制层面，自组织和自适应（Self-organization and Self-adaptation）是其核心理念。网络应该能够根据环境的变化和自身的运行状况，自动调整其行为，无需人工干预。例如，当传感器节点检测到环境参数发生剧烈变化时，可以自动提高数据采样频率，并通知其他节点。分布式协同控制也是传感器网络控制的重要方向，各个节点之间通过本地信息交换和协同计算，共同实现全局的网络目标。 总而言之，无线Ad Hoc网络和传感器网络是当前无线通信领域中最具活力和前景的研究方向之一。它们不仅推动了无线通信技术本身的进步，更重要的是，它们正在深刻地改变着我们感知和交互世界的方式，为构建更智能、更互联的未来提供了强大的技术支撑。理解并掌握这些网络的协议、性能和控制，对于深入理解和应用新一代无线通信技术，解决现实世界中的诸多挑战，具有极其重要的意义。 （此简介旨在概述无线Ad Hoc网络和传感器网络的关键技术领域，并不指向任何特定出版物的内容。）

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我最近在接触一些工业自动化和智能制造的项目，其中大量的传感器设备和需要无线组网的场景，让我不得不重新审视“无线Ad Hoc和传感器网络”这个领域。机械工业出版社出版的这本《无线Ad Hoc和传感器网络：协议、性能及控制》，正好填补了我在这方面的知识空白。 这本书的结构安排，从“协议”到“性能”再到“控制”，显得非常系统和有逻辑。我猜想，在“协议”部分，作者会详细介绍构建Ad Hoc网络和传感器网络所必需的各种通信协议，包括但不限于路由协议、MAC协议、传输协议等。对于这些协议的设计原理、优缺点以及在不同场景下的适用性，应该会有深入的探讨。这对于我理解各种通信方式是如何协同工作的，以及如何选择最适合特定应用的协议，有着非常重要的指导意义。 其次，“性能”的评估是检验这些协议设计是否成功的关键。书中很可能提供了各种性能指标的定义、度量方法以及影响因素的分析。例如，网络的覆盖范围、连接的稳定性、数据传输的延迟和吞吐量、以及最关键的能量消耗问题，对于传感器网络来说尤其重要。我希望这本书能给出一些理论模型和仿真工具的使用指导，帮助我量化评估网络的实际表现。 最后，“控制”部分，则是我目前最迫切需要了解的内容。在实际部署中，如何管理海量的传感器节点？如何保证网络的拓扑结构能够适应环境的变化？如何实现高效的数据收集和处理？如何确保通信的安全性？这些都是实际工程中必须解决的问题。一本以“控制”为核心的书籍，想必会提供很多实用的解决方案和技术框架。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一个对前沿技术充满好奇的业余爱好者，尤其对那些能够改变我们生活和工作方式的创新技术特别感兴趣。最近，我偶然了解到一本机械工业出版社出版的书，叫做《无线Ad Hoc和传感器网络：协议、性能及控制》。从书名上看，它就好像是一把钥匙，能够打开通往一个充满无限可能的世界的大门。 我被“Ad Hoc”这个概念深深吸引，它意味着一种灵活、自组织的网络形态，无需依赖于预先铺设的基础设施。这让我联想到很多场景，比如紧急救援现场，或者是在户外进行科学考察时，都需要这样一种能够快速部署、自行组建的网络。而“传感器网络”更是让我对未来智能生活的想象插上了翅膀，无处不在的传感器收集着各种信息，汇聚成一张巨大的信息网，这一切的背后，无疑都离不开高效的协议设计。 我非常期待书中关于“协议”的详细介绍，它们是如何让这些分散的设备之间能够顺畅沟通，如何找到最优的传输路径，如何在资源有限的情况下进行协调。而“性能”和“控制”部分，则更像是技术的核心所在。如何衡量网络的效率，如何保证数据的可靠传输，如何防止网络被干扰或攻击，这些都是需要深入研究的课题。 这本书就像一位博学的向导，将带领我探索无线Ad Hoc和传感器网络的奥秘，从基础的通信原理，到实际的应用前景，都将一一展现在我面前。机械工业出版社的出品，也让我对这本书的严谨性和专业性充满信心，相信它会为我带来一次精彩的学习体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，简直是为我近期研究的方向量身定做的！我一直在思考如何在复杂的、动态变化的无线环境中构建可靠的通信系统，尤其是在一些传统网络难以部署的场景下，比如灾难救援、军事侦察或者环境监测。而“无线Ad Hoc和传感器网络”这个主题，正是解决这些问题的关键。机械工业出版社的这本著作，从书名上看，就非常全面地覆盖了这一领域的核心内容。 我特别期待它在“协议”方面的阐述。Ad Hoc网络的核心在于其去中心化的特性，这意味着节点之间需要有自己的智能来发现邻居、建立路径，并进行数据转发。这必然涉及到各种路由协议的复杂设计与优化。而传感器网络则更侧重于低功耗、大规模部署和数据采集的效率。书中是否会深入分析不同协议的优缺点，比如AODV、DSR、LEACH等，并对比它们在不同应用场景下的适用性？这对于我进行技术选型至关重要。 “性能”部分的讨论也让我充满期待。网络性能的瓶颈往往隐藏在协议的细节中。如何量化网络的延迟、吞吐量、能量消耗，以及如何通过算法优化来提升这些性能指标，是实际应用中必须面对的问题。而“控制”部分，则关乎网络的稳定性、可靠性和安全性。例如，如何管理大规模的传感器节点，如何应对节点的失效，如何保护传输的数据不被窃取或篡改，这些都是构建实用系统的难点。我希望这本书能提供清晰的思路和可行的方法。

评分☆☆☆☆☆

一直对无线通信领域充满好奇，尤其是那些不需要固定基础设施就能自组织网络的技术。最近看到一本叫做《无线Ad Hoc和传感器网络：协议、性能及控制》的书，出版方是机械工业出版社，名字听起来就很有深度，很吸引我。虽然我还没来得及深入研读，但从目录和一些零散的章节浏览来看，这本书似乎涵盖了Ad Hoc网络和传感器网络的基础理论，从最核心的协议设计，到实际的性能评估，再到如何进行有效的控制管理，可以说是一网打尽。 我尤其关注它对不同通信协议的探讨，比如路由协议在Ad Hoc网络中扮演的角色，以及在节点移动频繁、链路动态变化的情况下，如何保证数据的有效传输。还有传感器网络的能量受限问题，如何设计低功耗的协议来延长网络寿命，这对我来说是极具挑战性的课题。这本书似乎也提到了相关的解决方案，这让我对接下来的学习充满了期待。 此外，性能评估部分也引起了我的兴趣。网络延迟、吞吐量、丢包率等等，这些都是衡量一个网络好坏的关键指标。书中是如何从理论上推导，或者通过仿真实验来分析这些性能的呢？这对我理解真实网络环境中可能遇到的问题很有帮助。最后，控制部分，比如网络的拓扑管理、资源分配、安全机制等，这些都是确保网络稳定运行和有效服务的必要手段。机械工业出版社的书籍一向以严谨著称，相信这本关于无线Ad Hoc和传感器网络的书，也会在这些方面提供扎实的理论基础和实用的指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一个在通信领域摸爬滚打多年的工程师，我深知“无线Ad Hoc和传感器网络”的重要性。尤其是在物联网（IoT）蓬勃发展的当下，这些网络技术更是成为了支撑起海量设备互联互通的基石。机械工业出版社推出的这本《无线Ad Hoc和传感器网络：协议、性能及控制》，无疑是一部值得深入研究的参考书。 从我对这本书的初步了解来看，它所涵盖的“协议”部分，应该不仅仅是简单罗列各种协议名称，而会深入剖析其背后的设计思想、通信机制以及相互之间的关联。这对于理解不同协议在解决特定问题时所表现出的优势和局限性至关重要。例如，在Ad Hoc网络中，如何平衡路由信息的开销和及时性，如何在传感器网络中实现高效的数据汇聚，这些都是需要深入思考的。 而“性能”的评估，更是衡量技术可行性和应用价值的关键。我希望书中能够提供一套系统性的方法论，来分析和评估这些网络的各项性能指标，并给出具体的优化建议。这可能涉及到理论分析、仿真建模，甚至是实际的实验测试。在“控制”方面，我则期待它能探讨如何在大规模、异构的网络环境中，实现对网络资源的有效调度、对网络状态的实时监控，以及对网络安全的有力保障。机械工业出版社的品牌保证，让我对这本书的内容质量和深度充满信心。