前言
移动自组织网络(Mobile ad hoc networks,简称MANET)是一种在没有固定基础设施的条件下,由系统中的通信节点通过分布式协议互连的网络系统,具有无中心、节点对等、多跳(multihop)以及自发现(Self-Discovering)、自配置(Self-Configuring)、自组织(Self-Organizing)和自愈(Self-Healing)等特点,能自动快速部署独立的通信网络或有效延伸已有通信网络的覆盖范围,在民用和军事方面均有广泛的应用前景,一直是计算机网络与分布式系统的研究热点。《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020)》将自组织网络技术列为信息技术领域重点发展的三个前沿技术之一。随着P2P(Peer-to-Peer computing,对等计算)等具有明显自组织特征网络的出现,自组织网络的概念逐渐宽泛化,已扩展到各种具有自组织特性的网络新理念、新技术和新设施研究与试验。自组织网络与传感器技术相结合形成的无线传感网络,将深刻影响人与自然的交互方式,极大扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。随着工业互联网的兴起,移动自组织网络可望成为工业互联网平台企业无线网络的主导技术,也是无人机集群、机器人集群信息传递的关键技术。
我接触移动自组织网络源起于北京清华园,2002-2004年间在清华大学计算机科学与技术系从事博士后研究,专业方向为计算机网络与分布式系统,参与了合作导师史美林教授主持的相关科研项目。2005年春,我从清华大学博士后出站,回到广州工作,任广州电子集团公司总工程师。我以为,学术界和工业界人才双向交流很重要,这是我职业生涯第三次走出“象牙塔”,在总工程师岗位上工作。网络与通信是广州电子集团公司的主导产业和重点发展领域,必须重视前沿及共性关键技术研究,我牵头组织实施了《移动自组织网络与无线传感网络》等省市重点科技项目。尽管一年多以后我又重返学术界,受聘华南师范大学特聘教授、教育信息技术学院院长,领导国家重点学科建设,但校企产学研合作从未间断,我至今仍兼任广州市电子行业协会副会长。从事高技术研究的团队需要有一定的规模,这单靠高校难以做到,行之有效的途径是产学研合作,借助企业平台弥补高校资源的不足,利用高校优势帮助企业提升技术创新能力。我们认为,高校在选择科研课题时应尽可能面向产业界的应用需求,加强与产业界的密切合作,形成应用需求拉动的项目研究组织模式。理由很简单,如果不了解行业产业的应用需求,很难发现有价值的科学问题,技术攻关发力点就拿不准,也很难实施科技成果转化;如果不重视应用基础研究,缺乏理论指导,技术难题就看不透。正是基于这样的认识,2008年我们联合广州电子集团公司共同承担了广东省科技计划项目《移动自组织网络体系结构与先进路由技术研究》,2009年校企再度合作,共同组建广东高校计算机网络与信息系统工程技术研究中心,获广东省教育厅立项建设,移动自组织网络是该工程技术研究中心两个重点研究方向之一。
邱静怡博士是我到华南师范大学工作后招收的第一位博士研究生,研究方向为计算机网络及应用,攻读博士学位期间对移动自组织网络路由技术及协议算法进行了比较系统深入的研究。博士毕业后到广东外语外贸大学信息科学与技术学院工作,同时兼任广东高校计算机网络与信息系统工程技术研究中心兼职研究员,邱博士与我的团队一直保持着紧密的科研合作,她作为团队核心成员,参与了我主持的国家自然科学基金项目《对等科研协作网络研究》和广东省重大科技专项计划项目《云计算若干关键技术及产业化与“粤教云”工程》,在自组织网络与对等协作网络研究取得重要进展,《一种移动自组织网络及其组播路由方法》等多项成果获国家发明专利,并在智能终端产品中实际应用。此外,邱博士还主持完成了《移动自组织网络路由协议若干关键问题研究》和《智慧课堂无线终端密集接入和组播技术研究》等广东高校优秀青年创新人才培育项目。这些研究工作为本书写作打下了良好基础。
本书是在项目研究技术报告基础上修改、充实写成的,力求学术研究与工程实践相统一,即从应用需求凝练科学问题,技术创新成果回归实际应用。能否实现这一写作初衷,心中无数,我们清楚书中的一些看法和观点未必高明,但都是实践之后的真实体会,就像农夫在秋后与朋友一起谈论耕耘与收获。写作过程中参阅了大量国内外文献资料,借鉴吸收了同类研究的最新成果,我们尽可能详细注明了这些文献的出处,以方便读者查阅,在此,对这些文献的作者表示感谢。
感谢清华大学计算机科学与技术系史美林教授将我带入到计算机网络与分布式系统前沿研究领域,导师的谆谆教诲,如沐春风,清华园的博士后研究经历给我留下的不只是美好回忆,而且真正成为不断滋润我人生的精神源泉。感谢清华大学计算机科学与技术系向勇副教授的大力支持,我们的科研合作从2003年开始一直持续至今,合作非常愉快并富有成效,共同承担了多项国家、省级科技计划项目,在车载自组织网络和分布式工作流系统研究取得重要进展,本书5.2节有关车载自组织网络的部分内容引用了我们合作项目的技术资料。感谢项目合作单位广州电子集团公司、广州无线电研究所提供项目研究试验条件。感谢广州市电子行业协会会长庞铁高级工程师对项目研究工作的关心和支持,我们曾经在广州电子集团公司一起共事两年,当时他任集团公司董事长兼总经理,我任集团公司总工程师,这是我职业生涯中一段重要经历,我将倍加珍惜并永远铭记这段美好时光。感谢广州无线电研究所许德兴所长对项目研究的支持与配合,我担任广州电子集团公司总工程师期间,由于工作关系,与许所长接触颇多,我们合作很默契,在我重返高校工作后,我们还共同主持了两项省、市科技计划项目,兄弟般的情谊弥足珍贵。我指导的硕士研究生潘逵、张卫刚、李永健、涂朝鑫、陆颖、朱二华等同学参加了项目研究工作,他们的学位论文选题均与移动自组织网络相关,我欣赏年轻人的勤奋与才华、成绩与潜力、谦虚与务实,他们的出色表现让我认识到“教学相长”的真谛,体会到教师职业的价值与乐趣。
本书责任编辑孙露露编审为本书出版做了大量艰苦细致的工作,付出了辛勤的劳动,尤其是在体例规范方面提出的建设性意见令本书增色颇多,正是她的敬业与认真促成了本书的迅速付梓,在此谨表示衷心的感谢。
由于我们的学识与能力有限,加上计算机网络技术发展很快,对一些新概念和新技术的理解可能并不准确,在某些问题上只能说是一孔之见或挂一漏万,不妥和错误之处在所难免,我们诚恳期待各位专家和读者朋友不吝赐教,我们深为感激。
许骏
2018年12月29日