基本信息
书名：现代通信网
定价：36.00元
作者：姚军,毛昕蓉
出版社：人民邮电出版社
出版日期：2010-09-01
ISBN：9787115233097
字数：513000
页码：327
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
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内容提要
本书对目前常见的各种通信网络的系统组成、结构原理、工作特点以及工程应用和今后的发展进行了较全面的阐述。全书以通信网承载的业务为主线，分别介绍了电话通信网、宽带综合业务数字网、移动通信网、数字有线电视网、数据通信网、计算机网络与Inter以及信息传输网、宽带IP网、用户接入网等各种通信网络，后落脚在今后通信网络发展的方向——下一代通信网。
全书内容充实、编排系统合理，基本涵盖了目前主要的通信网络。在注重基本概念和基本原理介绍的基础上，对各种通信网的应用进行了较多的描述。本书可作为普通高校通信、电信、电子等专业本科学生的教材或教学参考书，也可作为电信工程技术人员和管理人员的培训教材和从事通信、计算机网络工作的工程技术人员的参考书。
目录
作者介绍
文摘
序言
现代通信网：技术革新与未来展望 引言 通信技术，作为现代社会运行的基石，其发展速度之快、影响范围之广，令人叹为观止。从最初的电报、电话，到如今覆盖全球的移动通信网络、光纤网络，再到正在蓬勃发展的物联网、5G及未来的6G，通信网的每一次飞跃都深刻地改变着我们的生活方式、工作模式乃至于思维观念。这些技术的进步不仅仅是单纯的信号传输能力的提升，更是信息获取、处理、交换和应用的革命，是连接人与人、人与物、物与物，乃至虚拟世界与现实世界的重要桥梁。 本书旨在深入剖析现代通信网的构成、发展脉络、核心技术以及面向未来的演进趋势。我们将从宏观视角审视通信网的演进历程，追溯其技术革新背后的驱动力，并重点探讨当前通信网面临的机遇与挑战。通过对一系列关键技术和概念的详尽解读，我们希望能够为读者勾勒出现代通信网的整体图景，并引发对未来通信发展方向的深入思考。 第一部分：现代通信网的基石与演进 1. 通信网的定义与分类 通信网，顾名思义，是指为了实现信息传输和交换而建立的各种通信设施、设备、技术和协议的有机结合体。它是一个庞大而复杂的系统，其核心功能在于将信息从源端可靠、高效地传递到目标端。根据不同的维度，通信网可以进行多种分类： 按覆盖范围： 局域网 (LAN): 如家庭网络、办公室网络，覆盖范围较小，数据传输速率高。 城域网 (MAN): 连接同一城市内的不同区域，比局域网范围大，但速率通常低于局域网。 广域网 (WAN): 如互联网，覆盖范围广阔，连接全球范围内的计算机和网络。 全球网 (GAN): 理论上覆盖全球，互联网是目前最接近的形态。 按传输介质： 有线网络： 如铜缆（双绞线、同轴电缆）、光纤。 无线网络： 如射频（Wi-Fi、蓝牙）、微波、卫星通信。 按传输信号类型： 模拟通信网： 传输模拟信号。 数字通信网： 传输数字信号，具有抗干扰能力强、保真度高、易于处理和存储等优点，是现代通信网的主流。 按网络拓扑结构： 总线型： 所有设备连接到一条共享的通信线路。 星型： 所有设备连接到一个中心节点。 环型： 设备首尾相连形成环状。 网状型： 设备之间存在多条通信路径，冗余性高。 2. 通信网演进的关键里程碑 通信网的发展并非一蹴而就，而是经历了一系列重要的技术飞跃和模式变革： 第一代移动通信 (1G): 基于模拟信号，主要提供语音通信，如大哥大。存在容量小、易被窃听、功耗大等缺点。 第二代移动通信 (2G): 转向数字信号，引入了GSM、CDMA等标准。实现了语音通信的数字化，并开始支持短信（SMS）等数据业务。 第三代移动通信 (3G): 提升了数据传输速率，支持多媒体通信，如视频通话、移动上网。WCDMA、CDMA2000是代表性技术。 第四代移动通信 (4G/LTE): 实现了IP化，速率大幅提升，为移动互联网的普及奠定了基础。支持高清视频、在线游戏等富媒体应用。 第五代移动通信 (5G): 具有高速率 (eMBB)、低时延 (uRLLC)、广连接 (mMTC) 三大特性。极大地拓展了通信网的应用场景，如增强现实 (AR)、虚拟现实 (VR)、自动驾驶、工业互联网等。 除了移动通信，固定通信网也在同步发展，如从传统的PSTN（公共交换电话网）向IP网络（如VoIP）的迁移，以及光纤到户 (FTTH) 的普及，使得固定宽带接入速率不断提升。 3. 核心通信技术 现代通信网的正常运行离不开一系列核心技术的支撑： 信号调制与解调： 将原始信息信号转换成适合在信道中传输的信号，并在接收端将其恢复。常见的有幅移键控 (ASK)、频移键控 (FSK)、相移键控 (PSK) 等。 多路复用技术： 在同一通信线路上传输多路信号，提高信道利用率。包括频分复用 (FDM)、时分复用 (TDM)、码分复用 (CDM) 和波分复用 (WDM)。 编码与解码： 在传输过程中对信息进行编码，以实现纠错、加密、数据压缩等功能，并在接收端进行解码恢复。 交换技术： 实现用户之间通信路径的建立与管理。包括电路交换（如传统电话网）、报文交换和分组交换（如互联网）。 网络协议： 定义了通信设备之间进行数据交换的规则和格式，如TCP/IP协议族（IP、TCP、UDP、HTTP等）。 第二部分：现代通信网的关键组成与工作原理 1. 网络架构 现代通信网通常采用分层的架构，以便于管理、维护和升级。典型的分层结构包括： 接入网 (Access Network): 负责将终端用户连接到核心网络。对于移动通信，包括基站、基带处理单元等；对于固定通信，包括光纤接入单元、DSL调制解调器等。 核心网 (Core Network): 负责连接不同的接入网，并提供路由、切换、计费、认证等核心功能。例如，移动通信的核心网包括分组核心网 (EPC) 和5G核心网 (5GC)。 承载网 (Transport Network): 连接接入网和核心网，以及核心网内部的节点，负责高带宽、低时延的数据传输。光纤网络是当前承载网的主力。 2. 关键设备与组件 交换机 (Switch): 在局域网和城域网中，用于在多个设备之间转发数据帧，实现高效的本地通信。 路由器 (Router): 在广域网中，负责在不同网络之间转发数据包，实现跨网络的通信。 基站 (Base Station): 移动通信网络中，负责与移动终端进行无线通信的节点。 光模块 (Optical Module): 将电信号转换为光信号，或将光信号转换为电信号，是光纤通信的关键组件。 服务器 (Server): 提供各种网络服务，如网页托管、数据库存储、DNS解析等。 终端设备 (Terminal Equipment): 如智能手机、电脑、物联网设备等，是用户接入通信网的端口。 3. 数据传输流程 以互联网为例，数据传输流程大致如下： 1. 数据封装： 发送方将数据按照应用层协议（如HTTP）格式化，然后交给传输层协议（如TCP）进行分段、添加端口号等信息，形成TCP段。 2. IP封装： TCP段被交给网络层协议（IP）进行封装，添加源IP地址和目的IP地址，形成IP数据包。 3. 链路层封装： IP数据包被交给数据链路层协议（如以太网）进行封装，添加MAC地址等信息，形成数据帧。 4. 物理层传输： 数据帧在物理层被编码成适合传输介质的信号，并通过有线或无线方式发送。 5. 路由转发： 路由器根据IP数据包中的目的IP地址，查找路由表，将数据包转发到下一个合适的节点。这个过程在网络中可能经过多个路由器。 6. 解封装： 接收方按照相反的顺序进行解封装，从物理层到链路层，再到网络层，最后到传输层，将原始数据恢复。 7. 应用层处理： 传输层协议将重组后的数据交给应用层，最终由应用程序处理。 第三部分：现代通信网的典型应用与发展趋势 1. 互联网与万物互联 互联网无疑是现代通信网最成功的应用。它打破了地域限制，连接了全球数十亿用户，极大地促进了信息的传播、知识的共享和经济的全球化。当前，随着物联网 (IoT) 的兴起，通信网正在从人与人的互联，扩展到物与物的互联，再到人与物的互联，形成一个庞大的“万物互联”生态系统。这包括智能家居、智慧城市、工业自动化、智能交通等众多领域。 2. 云计算与边缘计算 云计算将计算和存储资源集中到数据中心，通过网络为用户提供按需服务，极大地提高了资源利用效率和灵活性。而边缘计算则将计算能力部署在更靠近数据源的网络边缘，以减少时延，提高响应速度，尤其适用于对实时性要求极高的应用，如自动驾驶、远程手术等。通信网是支撑云计算和边缘计算的基础设施。 3. 人工智能与通信网的融合 人工智能 (AI) 正在深刻地影响通信网的设计、运营和优化。AI技术可以用于： 网络流量预测与优化： 提高网络资源的利用率，降低拥塞。 故障检测与诊断： 自动化地发现和修复网络问题，提高网络可靠性。 用户行为分析： 为用户提供更个性化的服务。 网络安全： 识别和防御网络攻击。 反过来，高速、低时延的通信网络也为AI应用的落地提供了可能，例如，复杂的AI模型可以在云端进行训练和推理，然后通过低时延网络将结果实时反馈给终端设备。 4. 通信网安全 随着通信网的广泛应用和价值的日益提升，网络安全问题也变得尤为突出。网络攻击形式多样，包括病毒、木马、DDoS攻击、数据泄露等，对个人隐私、企业运营乃至国家安全都构成严重威胁。因此，加强通信网的安全防护，建立健全的安全体系，已成为当前和未来通信网发展的重要课题。 5. 面向未来的展望 6G技术： 作为5G的演进，6G有望实现更极致的通信性能，如太比特每秒 (Tbps) 的传输速率、亚毫秒级的时延，并将融合感知、计算、通信等多种能力，催生全新的应用场景，如全息通信、数字孪生等。 空天地一体化通信： 将地面通信网络、卫星通信网络和低空通信网络进行融合，实现无缝覆盖，为偏远地区、海洋、航空等场景提供可靠的通信保障。 绿色通信： 随着通信网规模的不断扩大，能耗问题日益严峻。未来通信网将更加注重节能技术，如智能休眠、低功耗设计等，实现可持续发展。 以人为本的通信： 通信技术将更加关注用户的体验和需求，提供更智能、更便捷、更个性化的通信服务。 结论 现代通信网是信息时代的核心驱动力，其发展历程是一部不断突破技术瓶颈、拓展应用边界的创新史。从最初的语音通信到如今连接万物的智能网络，通信网的每一次进步都以前所未有的方式改变着我们的世界。本书通过对现代通信网的构成、关键技术、发展历程及未来趋势的深入探讨，力求为读者提供一个全面而深刻的认识。在技术革新加速、应用场景日益丰富的今天，理解和掌握现代通信网的精髓，对于把握未来发展脉搏、应对时代挑战至关重要。我们相信，随着技术的不断成熟和创新，现代通信网必将继续引领社会发展，创造更加美好的未来。
这本书的内容深度和广度都令人称道。在深度上，作者对每个通信技术细节的剖析都相当到位，不会流于表面，而是深入到其核心机制和关键算法。例如，在讲解网络编码技术时，作者不仅介绍了基本的编码原理，还探讨了不同编码方案在不同场景下的优劣，以及其在提升网络吞吐量和可靠性方面的作用，这些细节对于真正理解通信网络的性能瓶颈和优化方向至关重要。在广度上，本书几乎涵盖了现代通信网的各个方面，从接入网到核心网，从传输层到应用层，再到网络管理和安全，无所不包。它还介绍了各种新型通信技术，如边缘计算、5G切片、量子通信等，这些内容对于我们把握行业发展趋势，制定未来技术路线非常有价值。让我印象深刻的是，书中对于网络故障诊断和排除的讲解，提供了许多实用的方法和工具，这对于一线运维人员来说，无疑是雪中送炭。总而言之，这是一本能够满足不同层次读者需求的优秀著作。