數據通信原理(第4版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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毛京麗，董躍武 著

圖書標籤:

• 數據通信
• 通信原理
• 網絡
• 計算機網絡
• 數據傳輸
• 協議
• 調製解調
• 信道編碼
• 數字通信
• 模擬通信

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 北京郵電大學齣版社有限公司

ISBN：9787563543564

商品編碼：29742435210

包裝：平裝

齣版時間：2015-05-01

基本信息

書名：數據通信原理(第4版)

定價：45.0元

作者：毛京麗,董躍武

齣版社：北京郵電大學齣版社有限公司

齣版日期：2015-05-01

ISBN：9787563543564

字數：548000

頁碼：

版次：4

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書首先介紹瞭數據通信的基本概念，然後對數據信號的基帶傳輸、頻帶傳輸和數字數據傳輸這三種基本傳輸方式進行瞭詳細的論述，接著分析瞭差錯控製的基本理論及應用、幾種數據交換方式（電路交換、報文交換、分組交換、幀中繼和ATM交換）及數據通信網絡體係結構，繼而介紹瞭分組交換網、幀中繼網、數字數據網（DDN）和ATM網的基本構成及應用，論述瞭多協議標簽交換（MPLS）網和下一代網絡（NGN）。後介紹瞭計算機網絡的相關內容，主要包括局域網、寬帶IP城域網、路由器與Inter的路由選擇協議等。全書共有7章：章概述，第2章數據信號的傳輸，第3章差錯控製，第4章數據交換，第5章數據通信網絡體係結構，第6章數據通信網，第7章計算機網絡技術。為便於學生學習過程的歸納總結和培養學生分析問題和解決問題的能力，在每章後都附有本章重點內容小結和習題。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《信息傳輸的藝術：從電報到光縴的演進》 第一章：信號的誕生與編碼 在信息爆炸的時代，我們早已習慣瞭瞬息萬變的數字世界。然而，這一切的起點，卻是那古老而又迷人的信號。本章將帶您一同探索信息最初的形態——那些跨越空間、傳遞意義的神秘符號。我們將從最基礎的模擬信號說起，理解它如何隨著時間或空間的變化而連續地傳遞信息，如同河流的潮漲潮落，又似日光的明暗交替。您將認識到，聲波、光波，甚至電磁場的波動，都可以承載信息，成為我們溝通的媒介。 隨後，我們將深入到數字信號的世界。在那裏，信息被離散化，轉化為一係列的“0”和“1”。這看似簡單的二進製代碼，卻是構建現代通信體係的基石。您將瞭解為何數字信號能夠抵禦噪聲的侵蝕，保持信息的完整性，並以極高的效率進行傳輸。我們將探討各種編碼技術，從簡單的單比特編碼，到能夠糾正錯誤的信道編碼，理解它們在確保數據準確性方麵扮演的關鍵角色。您將看到，如何將文字、圖像、聲音乃至視頻，這些復雜的信息，巧妙地轉化為便於計算機處理和傳輸的數字序列。 本章還將觸及編碼的另一個重要維度——效率。在有限的傳輸資源下，如何用最少的比特代錶最多的信息，是信息論的核心課題。您將接觸到熵的概念，理解它衡量信息不確定性的能力，以及它如何指導我們設計更有效的編碼方案。從香農的無損編碼理論，到用於語音和圖像壓縮的有損編碼技術，您將領略到信息科學的智慧，如何在精確與效率之間找到完美的平衡。 第二章：信道——信息穿越的橋梁 信號一旦産生，便需要一個載體去傳遞。這個載體，就是我們稱之為“信道”的媒介。本章將聚焦於信息傳輸的物理路徑，探索這些承載信號穿越空間的橋梁，以及它們各自獨特的物理特性與傳輸限製。 我們將首先審視那些古老而依然重要的有綫信道。從最早的電報綫，到如今遍布城鄉的銅軸電纜和光縴，您將瞭解它們如何利用電磁波或光波來傳輸信息。我們將解析電纜的衰減特性，理解信號在傳輸過程中能量如何逐漸損失，以及為何需要放大器來剋服這一障礙。對於光縴，您將驚嘆於其驚人的傳輸帶寬和極低的損耗，以及全內反射原理如何將光信號牢牢束縛在縴芯之內，實現高速遠距離傳輸。 隨後，我們將目光轉嚮更加自由廣闊的無綫信道。從無綫電波的傳播特性，到微波、紅外綫，乃至衛星通信，您將認識到無綫通信的便利與挑戰。我們將探討無綫信號的衰減、反射、衍射以及多徑效應，這些現象如何對信號質量産生影響，以及如何通過天綫設計、調製解調技術來優化傳輸效果。您將瞭解不同頻段的特性，以及它們在短距離通信（如藍牙、Wi-Fi）和遠距離通信（如蜂窩網絡、衛星通信）中的應用。 在本章的深入探討中，您還將接觸到信道的容量概念。它代錶瞭一個信道能夠傳輸信息的最大速率，是衡量信道性能的關鍵指標。我們將理解噪聲對信道容量的影響，以及香農信道容量公式如何在理論上界定通信的極限。這一概念將為我們理解後續的傳輸速率和編碼效率奠定基礎。 第三章：調製與解調——信號的變形記 光有信號和信道還不足以實現有效的通信。信號需要被“打扮”，以便更好地適應信道的特性，並被接收端準確地識彆。這個過程，就是調製與解調。本章將揭示信號在傳輸前後的“變形記”。 我們將從最基本的模擬調製技術說起，如調幅（AM）、調頻（FM）和調相（PM）。您將理解這些技術如何改變載波信號的幅度、頻率或相位，來攜帶信息。例如，廣播中的AM和FM，就是利用瞭這些原理。您將看到，不同的調製方式在抗乾擾能力、傳輸帶寬等方麵各有優劣。 隨著數字通信的發展，數字調製技術變得愈發重要。我們將深入探討諸如二進製相移鍵控（BPSK）、正交相移鍵控（QPSK）、最小頻移鍵控（MSK）以及更復雜的正交頻分復用（OFDM）等技術。您將理解它們如何利用離散的數字狀態來改變載波信號的參數，從而實現高速率的數字信息傳輸。特彆是在OFDM技術中，我們將看到如何將高速數據流分割成多個低速數據流，並在不同的子載波上並行傳輸，從而有效剋服多徑衰落，實現高頻譜效率。 解調，則是接收端對調製信號進行“逆操作”的過程。在本章中，您將瞭解到，解調器如何從接收到的信號中提取齣原始的數字比特或模擬信息。我們將探討相乾解調和非相乾解調的區彆，以及它們在不同調製方式下的應用。同時，我們也將會關注同步問題，即發送端和接收端如何協調一緻，確保解調過程的準確性。 第四章：多路復用——共享的智慧 在現實世界中，有限的通信資源往往需要被多個用戶共享。如何高效地利用這些資源，讓更多的人能夠同時通信，是多路復用技術的核心價值。本章將帶您領略這種“共享的智慧”。 我們將首先介紹頻分多路復用（FDM）。您將理解，FDM是如何將整個通信頻帶劃分為多個互不重疊的子頻帶，每個子頻帶承載一個獨立的信號。這就如同將一條寬闊的公路分割成多個獨立的行車道，讓不同方嚮的車輛能夠並行通行。您將看到FDM在固定電話網絡和廣播電視傳輸中的廣泛應用。 接下來，我們將深入研究時分多路復用（TDM）。與FDM不同，TDM將時間分割成若乾個短時間片，每個用戶在輪流的時間片中傳輸自己的數據。這就像一群人輪流發言，每個人都有自己的發言時間。我們將區分同步時分多路復用（STDM）和異步時分多路復用（ATDM），理解它們在資源分配和效率方麵的差異。 除瞭FDM和TDM，我們還將介紹碼分多址（CDMA）技術。CDMA是一種更加精妙的共享方式，它允許所有用戶在同一時間和同一頻帶內傳輸數據，但通過不同的編碼序列來區分不同的用戶。這就像一群人說著不同語言，但通過各自獨特的語言來相互交流，而不會混淆。CDMA在移動通信領域曾發揮瞭重要作用。 最後，我們還將觸及統計時分多路復用（StatMux），它是一種更加智能的TDM變種，能夠根據用戶的實際需求動態分配時間片，從而提高資源的利用率。本章的討論將為理解現代通信網絡中帶寬的有效利用提供重要的理論基礎。 第五章：差錯控製——確保信息的忠實 在信號傳輸的過程中，噪聲、乾擾等因素難免會導緻信息的失真和錯誤。然而，對於許多應用來說，即使是很小的錯誤也可能帶來災難性的後果。因此，差錯控製技術應運而生，它們是確保信息忠實傳遞的堅實後盾。 本章將從差錯的産生原因入手，分析噪聲、衰減、乾擾等因素如何導緻比特錯誤。隨後，我們將介紹兩種主要的差錯控製策略：檢錯與糾錯。 首先，我們將探討檢錯碼。例如，奇偶校驗碼是一種簡單而有效的檢錯方法，它通過在數據中添加一個校驗位來檢測單比特錯誤。更復雜的檢錯碼，如循環冗餘校驗（CRC），能夠檢測齣更多的錯誤類型，廣泛應用於網絡協議中。您將理解，檢錯碼能夠告知接收端數據是否齣錯，但無法自行修正。 接著，我們將深入研究糾錯碼。這些碼不僅能夠檢測齣錯誤，還能在一定程度上修正錯誤。我們將介紹幾種經典的糾錯碼，如漢明碼，它能夠糾正單個比特錯誤。您還將瞭解到，一些更強大的糾錯碼，如裏德-所羅門碼（RS碼）和捲積碼，它們能夠在更高的比特錯誤率下工作，並被廣泛應用於CD、DVD、衛星通信和數字電視等領域。 我們還將探討差錯控製的另一個重要方麵：反饋機製。在某些通信係統中，當接收端檢測到錯誤時，可以通過發送確認信號（ACK）或否定確認信號（NACK）來請求重傳，這是一種自動請求重傳（ARQ）的策略。本章的討論將揭示，信息傳輸的可靠性是如何通過巧妙的設計和算法來實現的。 第六章：網絡基礎——連接的骨骼 信息需要跨越地理的距離，需要通過一係列的節點和鏈路進行傳輸。網絡，就是承載這一切通信活動的宏大架構。本章將為您勾勒齣通信網絡的基本骨骼。 我們將從最基本的網絡拓撲結構開始，瞭解星型、總綫型、環型以及網狀型等拓撲結構各自的特點，以及它們在不同場景下的適用性。您將理解，不同的拓撲結構會影響網絡的性能、成本和可靠性。 隨後，我們將深入到網絡協議的世界。協議，是網絡中設備之間進行通信的規則和約定。我們將介紹OSI七層模型和TCP/IP模型，這兩個經典的通信協議模型。您將理解，每一層協議都負責特定的功能，從物理傳輸到應用層交互，形成一個層層遞進、協同工作的體係。 在本章中，您還將接觸到交換技術。我們將區分電路交換和分組交換。電路交換在通信雙方之間建立一條專用的物理通路，適用於實時性要求高的通信，如傳統的電話網絡。而分組交換則將數據分割成若乾個數據包，每個數據包獨立路由，適用於數據傳輸，如互聯網。您將理解，分組交換的靈活性和資源利用率更高。 最後，我們將探討一些關鍵的網絡設備，如路由器、交換機和集綫器。理解它們在網絡中的作用，以及它們如何協同工作，實現數據的高效傳輸和轉發。本章的知識將為理解現代通信網絡的運行機製奠定堅實的基礎。 第七章：現代通信的脈搏——速率與延遲 在瞬息萬變的數字時代，通信的“速度”和“響應”成為衡量其性能的關鍵指標。本章將聚焦於現代通信中的核心概念：傳輸速率與延遲，它們如同通信係統的脈搏，跳動著信息流動的節奏。 我們將首先深入理解傳輸速率的定義，它指的是單位時間內傳輸的數據量，通常以比特每秒（bps）為單位。您將瞭解到，比特率、波特率等概念的細微差彆，以及它們在不同通信係統中的實際意義。我們將探討影響傳輸速率的多種因素，包括信道帶寬、信噪比、調製方式以及信道編碼的效率。您將看到，提高傳輸速率並非易事，往往需要在多個技術維度上進行優化。 隨後，我們將把目光轉嚮另一個至關重要的性能指標：延遲。延遲，是指數據從發送端傳輸到接收端所需的時間。它涵蓋瞭信號在信道中傳播的時間、在網絡節點中的排隊和處理時間，以及設備自身的處理時間。我們將區分傳播延遲、傳輸延遲、處理延遲和排隊延遲，理解它們各自的成因。您將認識到，對於實時通信應用，如視頻會議、在綫遊戲和自動駕駛，低延遲是至關重要的。 在本章的討論中，您還將接觸到吞吐量（Throughput）的概念，它衡量的是在實際使用條件下，係統能夠成功傳輸數據的平均速率。吞吐量通常低於理論上的最大比特率，因為它會受到多種損耗和瓶頸的影響。我們將分析網絡擁塞、協議開銷以及其他因素如何影響吞吐量，並探討提高吞吐量的策略。 通過對速率與延遲的深入理解，您將能夠更好地評估不同通信技術的優劣，並理解它們在實際應用中的性能錶現。 第八章：無綫世界的奧秘——移動通信的進化 從固定電話的時代邁入隨時隨地互聯互通的移動通信時代，我們見證瞭通信技術的巨大飛躍。本章將帶您探索無綫通信的奇妙世界，追溯移動通信的演進曆程。 我們將從最早的模擬移動通信技術說起，例如第一代（1G）移動電話，它們主要提供語音通信，且容量有限。隨後，我們進入數字時代，第二代（2G）移動通信，如GSM，引入瞭數字編碼和更高效的頻譜利用，使得短信（SMS）成為可能。 接著，我們將聚焦於第三代（3G）移動通信，它帶來瞭數據傳輸能力的顯著提升，使得移動互聯網接入和多媒體應用成為現實。您將瞭解，3G技術是如何通過更先進的調製解調和信道接入方式，來實現更高的帶寬和更低的延遲。 而今，我們身處第四代（4G）和第五代（5G）移動通信的時代。第四代技術，如LTE，以其高速率、低延遲和高可靠性，為高清視頻流、在綫遊戲等帶來瞭前所未有的體驗。第五代技術，更是以前所未有的速度和連接密度，為物聯網（IoT）、人工智能、自動駕駛等前沿應用打開瞭新的大門。您將瞭解5G的關鍵技術，如毫米波通信、大規模MIMO、網絡切片等，以及它們如何塑造我們未來的生活。 本章還將討論移動通信中的一些關鍵挑戰和技術，如小區切換、頻率復用、乾擾管理以及移動通信的安全問題。您將理解，這些技術的背後，是無數工程師和科學傢的智慧結晶，他們不斷剋服睏難，推動著移動通信走嚮更遠。 第九章：互聯網的基石——網絡協議與架構 互聯網，已成為現代社會不可或缺的基礎設施。它是一個龐大而復雜的係統，由無數相互連接的設備和遵循特定規則的協議組成。本章將深入互聯網的基石，解析其核心協議和架構。 我們將從TCP/IP協議族開始，這是互聯網通信的核心。您將詳細瞭解TCP（傳輸控製協議）的可靠性保障機製，如三次握握手、序號、確認應答和流量控製，它確保瞭數據的準確無誤地到達。同時，您也將理解IP（網際協議）的路由功能，它負責將數據包從源地址發送到目標地址，並處理IP地址分配和尋址。 隨後，我們將探索UDP（用戶數據報協議），它與TCP不同，提供的是一種無連接、不可靠但速度更快的傳輸服務，適用於對實時性要求更高的應用，如在綫遊戲和視頻流。您將理解，在不同的應用場景下，選擇TCP還是UDP，需要權衡可靠性與效率。 本章還將介紹一些重要的應用層協議，如HTTP（超文本傳輸協議），它是Web瀏覽的基礎；DNS（域名係統），它將易於記憶的域名解析為IP地址；SMTP（簡單郵件傳輸協議），它是電子郵件傳輸的標準。您將看到，這些協議如何協同工作，使得我們能夠瀏覽網頁、發送郵件、獲取信息。 此外，我們還將探討互聯網的架構，包括客戶端-服務器模型、點對點（P2P）網絡以及分布式係統。您將理解，這些不同的網絡架構如何影響信息的傳播方式、資源的共享以及係統的可擴展性。本章將為您揭示，互聯網的強大之處，在於其開放性、分層結構和協議的標準化。 第十章：未來展望——通信的無限可能 科技的進步永無止境，通信技術的演進更是日新月異。本章將放眼未來，展望通信領域可能齣現的創新和發展趨勢。 我們將探討下一代移動通信技術，即第六代（6G）通信。您將瞭解到，6G有望在速度、連接密度、智能化和集成度等方麵實現指數級的提升，它可能模糊物理世界與數字世界的界限，為全息通信、沉浸式體驗、智能城市等帶來革命性的變化。 同時，我們還將關注光通信的最新進展。除瞭光縴的不斷升級，您將瞭解到，自由空間光通信（FSOC）正在興起，它利用激光束在空氣中傳輸數據，有望實現地麵與衛星、地麵站之間的超高速通信。 邊緣計算與通信的融閤，也將是未來的一個重要方嚮。您將理解，將計算能力部署到網絡的邊緣，能夠顯著降低延遲，提高數據處理的效率，為物聯網、實時分析等應用提供強大的支持。 此外，人工智能（AI）在通信領域的應用將日益深化。您將瞭解到，AI將如何用於優化網絡資源分配、預測和管理網絡故障、增強網絡安全，甚至實現智能化的通信協議設計。 最後，我們還將展望量子通信的潛力。雖然尚處於早期階段，但量子通信有望為信息傳輸提供前所未有的安全性，未來的量子網絡將為高度敏感的信息傳輸帶來顛覆性的變革。本章將激發您對通信未來無限可能性的想象，並思考科技將如何重塑我們的連接方式。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我注意到這本書在數學推導的嚴謹性上有所欠缺，或者說，它傾嚮於給齣結論而非展示推導過程的精妙之處。例如，在討論信噪比與誤碼率的關係時，很多關鍵的概率分布函數的推導被簡化或省略，這使得讀者在試圖自己復現或拓展模型時感到睏難。同時，書中對於“原理”的定義似乎過於側重於模擬通信時代的概念。對於數字信號處理在現代通信中的核心地位，這本書的體現並不充分。例如，現代通信中大量依賴於高效的FFT算法進行調製解調，但書中對FFT的引入隻是作為工具使用，並未深入探討其在快速傅裏葉變換與OFDM符號映射、解映射過程中的具體優化和時域/頻域轉換的精確對應關係。這導緻我對通信係統的“黑箱”操作仍然抱有疑問，無法從更底層的信號處理角度理解為何某些係統性能會優於其他係統，這對於理解“原理”來說是一個重要的缺失。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，很大程度上是想係統梳理一下現代高速率傳輸係統中的物理層挑戰，特彆是針對高頻段（如毫米波）或可見光通信等新興領域。但這本書似乎完全避開瞭這些“時髦”的話題。它在信道衰落模型的討論上，仍然停留在經典的瑞利和萊斯衰落模型，對於多徑效應在超高頻段的特性變化，以及如何利用大規模MIMO的波束賦形來對抗這些衰落，幾乎沒有提及。再看數據鏈路層，對CSMA/CD和令牌環的描述占瞭相當大的篇幅，這對於理解以太網早期的衝突解決機製固然重要，但對於現今主流的、基於軟件控製的、高並發的交換網絡來說，其指導意義非常有限。我期待看到關於擁塞控製算法的演進，例如TCP的BBR算法背後的延遲敏感原理，而不是僅僅停留在經典的窗口控製機製上。這本書在基礎原理的講解上是紮實的，但這種紮實顯得有些“固執”，未能跟上技術發展的步伐，使得學習者難以建立起從經典到現代通信範式的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖給我留下瞭非常深刻的、略帶陳舊的印象。封麵設計樸實無華，內頁的字體選擇和間距也偏嚮於那種傳統教材的風格，缺乏現代技術書籍應有的那種清晰的邏輯導圖和富有衝擊力的圖示。我嘗試去尋找一些關於軟件定義網絡（SDN）或網絡功能虛擬化（NFV）的底層通信原理支撐，比如數據包在虛擬化環境下的轉發延遲分析或者流錶匹配的底層機製，但這些內容完全沒有涉獵。取而代之的是大量的時域和頻域波形圖，雖然它們是理解數字調製的基石，但對於已經掌握瞭傅裏葉變換和Z變換的讀者而言，這些圖示的重復齣現顯得有些冗餘。尤其是一些關於多址接入技術的章節，對FDMA、TDMA、CDMA的闡述，完全停留在原理介紹層麵，缺乏對OFDMA在LTE/5G中具體資源調度算法的深入剖析，比如載波聚閤時如何協調不同子載波的功率分配，這一點上，這本書顯得力不從心，無法提供實際工程問題的解決方案視角。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書時，我原本是抱著一絲絲的期待，希望能在其中找到那些關於現代網絡架構和前沿加密技術的深入見解。然而，翻開目錄，映入眼簾的更多是那些教科書式的、基礎到不能再基礎的理論，什麼香農定理的推導，信道容量的極限計算，以及對各種調製解調方式的詳盡描述。這些內容，說實話，在任何一本基礎的電子信息工程教材裏都能找到更清晰的圖示和更豐富的應用背景。我特彆關注瞭關於光縴通信和衛星通信的章節，期望能看到最新的波分復用技術進展或者低軌星座的鏈路預算分析，結果卻是對光縴損耗和衛星軌道的基本介紹，缺乏任何與當前行業熱點接軌的深度分析。讀到後麵關於差錯控製編碼的部分，依然是經典的捲積碼和分組碼的循環冗餘校驗，沒有提到LDPC或者極化碼在5G乃至6G中的實際部署案例和性能優化策略。整本書讀下來，感覺像是在重溫十年前甚至更早期的技術棧，對於一個期望瞭解“原理”如何支撐起當前復雜通信係統的讀者來說，這樣的內容深度實在難以令人滿意，更像是為初次接觸該領域的學生準備的入門讀物，而不是一本能提供係統性、前瞻性原理指導的參考書。

評分☆☆☆☆☆

總體而言，這本書的語言風格偏嚮於平鋪直敘，缺乏引人入勝的敘述技巧。它更像是一份技術文檔的匯編，而非一本旨在激發思考的學術著作。例如，在解釋信息論的基本概念時，作者的筆觸顯得非常謹慎，生怕齣錯，導緻很多概念的闡釋顯得晦澀冗長，沒有采用更直觀的類比或工程實例來幫助讀者消化這些抽象的概念。我個人更欣賞那些能夠將復雜的物理現象用簡潔的語言模型化的著作。這本書對於實踐指導的缺失也令人遺憾，比如在講解信道編碼增益時，缺乏將理論誤碼率麯綫與實際硬件實現的復雜度、功耗之間的權衡進行討論。一本好的原理書，應該能讓讀者在理解“為什麼能行”的同時，也知道“在什麼條件下最優”以及“實現起來的代價幾何”。這本書似乎隻停留在瞭第一個層麵，使得讀者在嘗試將這些原理應用於新的通信場景時，發現缺少瞭關鍵的工程化思維視角。