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马东堂 等 著

图书标签:

• 通信网络
• 网络理论
• 通信原理
• 数据通信
• 网络应用
• 计算机网络
• 信息技术
• 通信工程
• 网络协议
• 无线通信

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030532671

版次：1

商品编码：12115989

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：272

字数：331000

正文语种：中文

内容简介

　　《通信网络理论与应用》系统介绍了通信网络的基础理论和应用，理论与实际相结合，通俗易懂、实用性强。《通信网络理论与应用》共9章，主要内容包括通信网概述、排队论基础、通信网建模理论、通信网中的传输与交换、多址接入协议、图论与路由、流量控制和拥塞控制、网络性能分析与仿真，以及通信网络理论在无线自组织网络中的应用等。

目录

前言
第1章 概述 1
1.1 通信网的构成与分类 1
1.1.1 通信网的基本构成 1
1.1.2 通信网的分类 2
1.2 通信网体系结构与网络协议 3
1.2.1 通信网体系结构 3
1.2.2 网络协议及其功能 4
1.3 通信网的服务质量和性能指标 7
1.3.1 通信网的服务质量 7
1.3.2 通信网的性能指标 8
1.4 通信网的基本理论问题 9
1.5 通信网的发展趋势 10
习题 12
第2章 排队论基础 13
2.1 排队系统模型 13
2.1.1 输入过程 14
2.1.2 排队规则 16
2.1.3 服务机制 17
2.1.4 排队系统的符号表示 19
2.2 排队系统的性能指标 20
2.3 Little公式 21
2.4 M/M/m/n排队系统 22
2.4.1 古典解析法 23
2.4.2 近代解析法 25
2.4.3 M/M/m/n排队系统的特殊模型 29
2.5 M/G/1排队系统 30
习题 36
第3章 通信网建模理论 38
3.1 通信网的业务特点 38
3.2 通信业务源的概率模型 38
3.2.1 业务建模的基本准则 38
3.2.2 连续时间业务源的建模 39
3.2.3 连续型概率分布 44
3.2.4 离散型概率分布 46
3.3 典型通信业务源的建模 47
3.3.1 独立随机事件的建模 47
3.3.2 实际业务源的建模 48
3.4 通信网络的排队建模 49
3.5 典型通信网络的建模 50
3.5.1 电路交换网的建模 51
3.5.2 分组交换网的建模 51
3.5.3 ATM网络的建模 52
3.5.4 移动通信网的建模 52
习题 53
第4章 通信网中的传输与交换 55
4.1 传输链路 55
4.1.1 传输媒介 55
4.1.2 传输复用 57
4.1.3 差错控制 60
4.2 交换技术 67
4.2.1 电路交换 69
4.2.2 分组交换 74
4.2.3 快速分组交换 78
4.2.4 软交换 84
习题 87
第5章 多址接入协议 90
5.1 静态分配方案 90
5.1.1 频分多址接入 91
5.1.2 时分多址接入 91
5.1.3 码分多址接入 92
5.2 动态分配方案 92
5.2.1 随机多址接入 92
5.2.2 调度多址接入 100
5.2.3 混合方案 103
习题 106
第6章 图论与路由 108
6.1 图论概述 108
6.2 图论基础 109
6.2.1 图的定义 109
6.2.2 图的相关概念 110
6.2.3 图的矩阵表示 113
6.2.4 独立集与覆盖 115
6.3 图的最小生成树问题 116
6.3.1 树的概念与性质 116
6.3.2 图的生成树及其求法 116
6.4 图的最短路径问题和选择算法 121
6.4.1 Dijkstra算法 122
6.4.2 F算法 124
6.4.3 第K条最短路径选择问题 126
6.5 图论在网络流量分配中的应用 126
6.5.1 网络链路竞争分析 126
6.5.2 网络流量分配 130
习题 130
第7章 流量控制和拥塞控制 133
7.1 流量控制 133
7.1.1 流量控制概述 133
7.1.2 流量控制方法 135
7.2 网络**流算法 141
7.2.1 **流问题基本概念和定理 141
7.2.2 Ford-Fulkerson算法 145
7.2.3 最短增广路算法 147
7.2.4 预流推进算法 149
7.3 **流问题 151
7.4 拥塞控制原理 153
7.4.1 拥塞和拥塞原因分析 153
7.4.2 拥塞控制基本原理 154
7.4.3 防拥塞策略 155
7.5 拥塞控制算法 156
7.5.1 拥塞控制一般方法 156
7.5.2 拥塞控制算法 157
习题 159
第8章 网络性能分析与仿真 161
8.1 引言 161
8.2 无线网络容量分析基础 163
8.2.1 协议干扰模型与物理干扰模型 163
8.2.2 任意网络与随机网络 164
8.2.3 无线网络中的排队模型 165
8.3 无线网络提供服务质量的方法 167
8.3.1 服务质量定义 167
8.3.2 QoS模型 168
8.3.3 无线网络提供服务质量的方法 172
8.4 网络可靠性分析 174
8.4.1 可靠性定义及相关概念 174
8.4.2 复杂系统的可靠性计算 175
8.5 网络性能仿真软件 177
8.5.1 网络性能仿真方法 177
8.5.2 网络仿真软件介绍 178
8.5.3 OPNET 178
8.5.4 NS 181
8.5.5 其他仿真软件 183
习题 185
第9章 通信网络理论在无线自组织网络中的应用 187
9.1 自组织网络特点及体系结构 187
9.1.1 自组织网络特点 188
9.1.2 自组织网络体系架构 188
9.2 IEEE 802.11 DCF MAC协议 189
9.3 自组织网络路由协议 193
9.3.1 平面结构的路由协议 194
9.3.2 分簇结构的路由协议 207
9.3.3 地理信息辅助的路由协议 209
9.4 自组织网络服务质量 210
9.4.1 无线自组织网络的QoS信令模型 210
9.4.2 在MAC层区分服务的方案 214
9.4.3 QoS路由 217
9.5 自组织网络的安全性分析 218
9.5.1 Ad Hoc网络面临的安全威胁 218
9.5.2 Ad Hoc网络路由协议攻击 219
9.5.3 战场环境下Ad Hoc网络的安全需求 220
习题 220
参考文献 223

《量子纠缠下的信息传输：超越经典边界的通信探索》 内容梗概： 本书旨在深入剖析量子力学在信息传输领域的革命性潜力，探索如何利用量子纠缠这一奇特现象，构建超越经典通信瓶颈的全新通信模式。我们将从量子比特的基本概念出发，逐步深入量子门、量子电路以及构建量子通信系统的核心技术。全书围绕“量子纠缠”这一核心理论，详细阐述其在量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态（Quantum Teleportation）以及构建分布式量子计算网络等前沿领域的具体应用，并展望其在未来安全通信、超大规模数据处理以及探索宇宙奥秘等方面可能带来的颠覆性变革。 章节概要： 第一章：量子世界的基石——量子比特与叠加态 1.1 从经典比特到量子比特： 介绍经典比特（0或1）的概念，引出量子比特（qubit）作为信息载体的基础。阐述量子比特可以同时处于0和1的叠加态，这是量子计算和通信的根本优势之一。 1.2 量子叠加态的数学描述： 利用布拉-凯特（Bra-ket）符号系统，详细介绍单量子比特的状态向量表示，如 $|0 angle, |1 angle$, 以及一般的叠加态 $|psi angle = alpha|0 angle + eta|1 angle$。解释系数 $alpha$ 和 $eta$ 的概率意义，即测量时得到 $|0 angle$ 或 $|1 angle$ 的概率。 1.3 量子比特的演化： 介绍量子比特状态随时间演化的动力学方程，如薛定谔方程，以及幺正变换（Unitary Transformation）在量子系统演化中的作用。 1.4 量子测量的基本原理： 详细讲解量子测量过程，强调测量会使叠加态塌缩到某个确定的经典状态。介绍投影测量（Projection Measurement）和态塌缩（State Collapse）的现象，以及测量结果的概率性。 1.5 量子比特的多样化实现： 介绍当前主流的量子比特实现技术，包括超导电路（Superconducting Circuits）、囚禁离子（Trapped Ions）、光子（Photons）、量子点（Quantum Dots）等，分析它们各自的优缺点以及在通信应用中的适用性。 第二章：纠缠的奥秘——量子纠缠的诞生与特性 2.1 什么是量子纠缠： 深入阐述量子纠缠的概念，即多个量子比特之间存在的非经典关联。强调纠缠态的整体性质，单个量子比特的状态无法独立描述，其状态与其它量子比特的状态紧密绑定。 2.2 贝尔态的构造与测量： 详细介绍几种典型的贝尔态（Bell States），如 $|Phi^+ angle = frac{1}{sqrt{2}}(|00 angle + |11 angle)$ 和 $|Psi^+ angle = frac{1}{sqrt{2}}(|01 angle + |10 angle)$。分析测量纠缠态时，不同粒子测量结果之间的强关联性，即“超距作用”（Spooky Action at a Distance）。 2.3 量子纠缠的产生机制： 介绍实现量子纠缠的常用方法，例如通过激光与非线性晶体相互作用产生光子对，或者通过特定量子门操作（如CNOT门）作用于多个量子比特。 2.4 纠缠的度量与表征： 介绍量化纠缠强度的指标，如纠缠熵（Entanglement Entropy）、纠缠保真度（Entanglement Fidelity）等。探讨如何通过实验测量来验证纠缠的存在和强度。 2.5 纠缠的非局域性与宏观量子效应： 讨论纠缠态的非局域性，即测量一个粒子会瞬间影响到远方纠缠的粒子，即使它们之间没有经典的通信路径。初步探讨宏观量子效应的可能性，以及纠缠在宏观尺度下是否能被维持。 第三章：量子通信的核心——量子密钥分发（QKD） 3.1 QKD的安全性基石： 阐述QKD的核心思想，即利用量子力学原理保证密钥分发的安全性，任何窃听行为都会被发现。 3.2 BB84协议详解： 详细介绍经典的BB84协议，包括发送方（Alice）如何制备和发送量子态，接收方（Bob）如何选择基矢进行测量，以及如何进行基矢比对和误差校正。分析BB84协议在不同噪声环境下的性能。 3.3 E91协议与贝尔不等式： 介绍基于贝尔不等式的E91协议，强调其利用量子纠缠的非局域性来检测窃听者。深入分析贝尔不等式及其违反在QKD中的意义。 3.4 其他QKD协议的比较： 介绍B92、SARG04等其他QKD协议，分析它们相对于BB84协议的优势和劣势，以及在不同场景下的适用性。 3.5 QKD的实验实现与挑战： 讨论QKD的实验实现技术，包括单光子源、单光子探测器、光纤传输、自由空间传输等。分析当前QKD系统面临的挑战，如传输距离限制、计数率、安全性证明等。 3.6 QKD的应用前景： 探讨QKD在国家安全、金融通信、敏感数据传输等领域的潜在应用，以及其对未来信息安全格局的影响。 第四章：信息瞬间的传递——量子隐形传态（Quantum Teleportation） 4.1 隐形传态的基本原理： 详细阐述量子隐形传态的概念，即不传输物质本身，而是通过利用量子纠缠和经典通信，将一个未知量子态从一个地方“传送”到另一个地方。 4.2 经典隐形传态协议： 详细介绍经典量子隐形传态的协议步骤，包括Alice、Bob和Charlie（辅助粒子）的角色，以及Alice如何利用Bell测量对未知量子态和她持有的纠缠粒子进行操作，并将测量结果通过经典信道发送给Bob，Bob根据收到的经典信息对他的纠缠粒子进行幺正变换，最终恢复出Alice的未知量子态。 4.3 隐形传态的数学推导： 利用量子态的表示和算符的演化，详细推导隐形传态过程的数学过程，证明其能够成功地将量子态复制到远方。 4.4 纠缠在隐形传态中的作用： 强调预先共享的纠缠态是量子隐形传态得以实现的关键。 4.5 隐形传态的实验验证： 介绍各种实现量子隐形传态的实验，包括使用光子、原子、超导电路等不同载体。分析实验中遇到的技术难题和精度要求。 4.6 隐形传态的应用展望： 探讨量子隐形传态在构建量子互联网、实现分布式量子计算、量子中继等方面的潜在应用。 第五章：构建未来的量子网络 5.1 量子中继器（Quantum Repeater）： 介绍量子通信距离受损的瓶颈，以及量子中继器作为解决方案的重要性。分析量子中继器的工作原理，包括纠缠交换（Entanglement Swapping）和纠缠蒸馏（Entanglement Distillation）等技术。 5.2 量子互联网的架构设想： 探讨未来量子互联网的可能架构，包括量子节点（Quantum Nodes）、量子链路（Quantum Links）、以及连接不同量子网络的协议。 5.3 分布式量子计算： 阐述如何利用量子纠缠和量子通信连接多个小型量子处理器，构建更强大的分布式量子计算系统。 5.4 量子传感与测量网络： 探索将量子纠缠技术应用于高精度传感和测量，构建分布式的量子传感网络，实现前所未有的测量精度。 5.5 量子密码学与信息安全新范式： 讨论除了QKD之外，量子计算对现有密码学体系的挑战，以及后量子密码学（Post-Quantum Cryptography）和量子安全（Quantum-Safe）通信的研究方向。 5.6 量子网络面临的挑战与未来展望： 总结构建和维护大规模量子网络所面临的科学和工程挑战，包括纠缠的维持、量子内存、量子接口、协议标准化等，并展望量子网络在科学研究、技术创新和社会发展中的长远影响。 本书特色： 理论与实践并重： 既深入阐述量子纠缠、量子隐形传态等核心理论，也详细介绍QKD等实际应用的技术细节和实验进展。 数学严谨性： 在必要之处运用量子力学符号和数学工具，提供严谨的理论推导，帮助读者深入理解量子原理。 前沿性与未来导向： 聚焦量子通信最前沿的研究方向，如量子互联网、分布式量子计算等，为读者描绘未来通信的蓝图。 清晰易懂的语言： 尽管涉及复杂概念，本书将力求使用清晰、准确的语言进行解释，降低阅读门槛，让更多对量子通信感兴趣的读者能够理解。 激发创新思维： 通过对量子通信潜力的探讨，激发读者对信息传输、安全通信以及未来科技发展的思考和创新。 适合读者： 本书适合计算机科学、物理学、通信工程、电子工程等相关专业的本科生、研究生，以及对量子信息科学、前沿通信技术和信息安全感兴趣的科研人员、工程师和技术爱好者。读者最好具备一定的线性代数和量子力学基础知识，但本书的深入讲解也能帮助有志于此的初学者逐步掌握相关概念。

评分☆☆☆☆☆

我得说，《通信网络理论与应用》这本书真的超出了我的预期！它不仅仅是一本技术手册，更像是一位经验丰富的老师，循循善诱地引导我认识通信世界的奥秘。我特别喜欢书中对不同通信协议族（如OSI和TCP/IP）的对比分析，这让我深刻理解了它们的设计理念和历史演进，也明白了为什么TCP/IP能够成为如今互联网的主流。书中的性能分析部分也很精彩，包括延迟、吞吐量、丢包率等关键指标的计算和优化方法，让我对如何提升网络效率有了更直观的认识。我还花了很多时间去理解书中的排队论在通信网络中的应用，这让我看到了数学在解决实际问题中的强大力量。另外，书中对无线通信技术，比如CDMA、OFDMA的讲解，也让我对我们日常使用的手机信号有了更深入的认识，感叹技术的精妙。这本书的语言风格非常专业但又不失可读性，即使是复杂的技术概念，在作者的笔下也变得生动易懂。总而言之，这是一本能让你从“为什么”到“怎么做”都茅塞顿开的书，强烈推荐给所有对通信技术感兴趣的朋友！

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我爱不释手、欲罢不能的书！《通信网络理论与应用》的内容实在是太丰富了，简直是信息洪流中的一本指南针。我本来对通信网络只是一知半解，看了这本书后，感觉自己像是打通了任督二脉。书中对各种网络架构，比如星型、总线型、环形网络的优缺点分析，让我对不同网络的设计思路有了更清晰的认识。尤其是对IP地址分配、子网划分等网络规划方面的讲解，简直是实操宝典，我感觉自己以后在配置网络时，会更加得心应手。书中的安全通信部分也让我印象深刻，各种加密算法、认证机制的介绍，让我意识到保障通信安全的重要性，也让我对黑客攻击的原理有了初步的了解。最让我激动的是，书中还探讨了未来通信技术的发展方向，例如软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等前沿概念，这让我看到了通信行业的无限可能，也激发了我对未来技术创新的热情。这本书不仅是理论的殿堂，更是应用的实践场，为我们提供了通往更广阔通信世界的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书简直是我今年最大的惊喜！《通信网络理论与应用》这本书，让我对通信这个领域有了前所未有的深刻认识。我一直以为通信技术就是简单的信号传输，没想到背后隐藏着如此复杂精妙的理论体系。书里对网络拓扑结构、信道编码、多址技术等概念的讲解，简直像打开了新世界的大门。特别是关于拥塞控制的部分，作者用清晰易懂的语言，结合生动的案例，把那些抽象的算法解释得明明白白，我感觉自己一下子就抓住了问题的关键。而且，书中的应用部分也让我大开眼界，从移动通信到物联网，再到未来5G/6G网络的发展趋势，都进行了详尽的阐述。我尤其喜欢作者对各种协议的分析，比如TCP/IP协议栈的工作原理，真的让我觉得，我们每天使用的互联网并非偶然，而是无数智慧的结晶。读完这本书，我感觉自己对通信世界的理解提升了好几个档次，不再是局外人，而是能够窥探其内在运作机制的“内行”了。它不仅是一本理论书籍，更是一本通往实际应用的指南，让我跃跃欲试，想将这些知识运用到实际的项目中去。

评分☆☆☆☆☆

刚翻开《通信网络理论与应用》，就被它严谨的逻辑和扎实的理论功底深深吸引。作者在开篇就为我们构建了一个宏大的通信网络知识框架，从最基础的信号调制解调，到复杂的网络路由算法，层层递进，引人入胜。我尤其欣赏书中的数学模型和公式推导，虽然有些地方看起来确实需要一定的数学基础，但作者的讲解非常到位，每一步都有清晰的逻辑支撑，让人能够理解公式的来源和意义，而不是死记硬背。我花了大量时间去研究书中的纠错编码部分，了解到即使在充满噪声的环境下，信息也能被可靠地传输，这简直是信息时代的基石。书中的图表和示意图也做得非常出色，将复杂的原理可视化，大大降低了理解的难度。读这本书的过程，就像是在进行一场智力探险，每一次深入都能发现新的宝藏。它让我明白，通信不仅仅是技术，更是一门精密的科学，需要严谨的思考和创新的精神。这本书绝对是通信领域专业人士和有志于此的学生的宝贵财富，它能帮助你建立起坚实的理论基础，为未来的深入研究和实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

拿到《通信网络理论与应用》这本书，我本来是抱着学习的心态，没想到它竟然给我带来了如此震撼的阅读体验。它就像一座巍峨的知识殿堂，让我得以窥探通信世界的深邃与广博。我非常着迷于书中所探讨的信号传输理论，从模拟信号到数字信号的转换，再到各种调制解调技术的原理，都讲解得绘声绘色，让我仿佛亲身经历了一次信息的“变形记”。书中的网络层部分，对于路由算法的深入剖析，例如Dijkstra算法和Bellman-Ford算法，让我深刻理解了数据包如何在错综复杂的网络中找到最优路径，这实在是太神奇了！我尤其欣赏作者对网络安全攻防策略的阐述，这让我意识到，在享受便捷通信的同时，也面临着诸多潜在的风险，以及如何通过技术手段来应对这些挑战。此外，书中对通信网络的服务质量（QoS）保障机制的探讨，让我明白了为什么在实时通信场景下，信息能够如此流畅地传输。这本书不仅仅是理论的堆砌，更是思想的火花，它激发了我对通信技术更深层次的思考，让我看到了这个领域巨大的发展潜力和无限的创新空间。