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出版者:人民邮电出版社

作者:郑少仁

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2005-1-1

价格:32.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115128638

丛书系列:

图书标签:

• 网络
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• Ad Hoc网络
• 无线通信
• 移动网络
• 网络协议
• 路由算法
• 安全
• 性能优化
• MANET
• 无线传感器网络
• 分布式系统

深入探索无线通信与网络架构的基石 本书聚焦于对现代通信系统底层原理、核心协议栈以及复杂网络拓扑的全面解析，旨在为读者提供一个扎实的技术视野，以理解和构建下一代信息基础设施。 第一部分：无线信道建模与物理层基础 (Chapters 1-5) 本部分是理解任何无线系统性能瓶颈和设计权衡的起点。我们首先从电磁波的传播特性入手，详细阐述了自由空间传播、反射、绕射和散射等现象如何共同塑造了实际的无线信道。 第1章：电磁波传播理论与信道衰落分析 本章深入探讨了无线信道建模的理论基础。内容包括： 路径损耗模型： 自由空间路径损耗（FSPL）的推导及其在城市、室内环境中的修正模型（如Okumura-Hata模型、COST 231模型）。 多径效应与时延扩展： 阐述了多径传播如何导致符号间干扰（ISI），并引入瑞利（Rayleigh）和莱斯（Rician）衰落模型，用于描述信号强度的统计变化。 信噪比（SNR）与误码率（BER）性能： 建立起物理层性能与信道特性之间的定量关系，重点分析在不同衰落环境下，BPSK、QPSK等调制方案的理论性能界限。 第2章：数字调制与编码技术 本章聚焦于如何在数字域内高效、可靠地表示信息。内容涵盖： 线性与非线性调制方案： 详细比较了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）以及正交幅度调制（QPSK、16-QAM、64-QAM）的星座图、频谱效率和抗噪声能力。 信道编码原理： 重点讲解了前向纠错（FEC）的概念。内容包括线性分组码（如汉明码）、卷积码及其关键译码算法（如维特比译码）。此外，对现代高性能编码技术如Turbo码和低密度奇偶校验码（LDPC）的结构和优势进行了概述。 脉冲成形与同步： 探讨了升余弦滤波器（Raised Cosine Filter）在限制带外辐射和最小化ISI中的作用，以及载波恢复和定时同步技术的实现原理。 第3章：多址接入技术（Multiple Access） 在共享频谱资源的场景下，有效的接入机制至关重要。本章系统梳理了主流的多址接入技术： 频分多址（FDMA）与时分多址（TDMA）： 传统技术的原理、优缺点及在固定网络中的应用。 码分多址（CDMA）： 深入分析了扩频（Spreading）技术，包括直序扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS），以及它们的抗干扰能力和软容量特性。 正交频分多址（OFDMA）： 作为4G/5G等现代系统的核心，本章详细解释了OFDM的原理、快速傅里叶变换（IFFT/FFT）的应用，以及其在多用户场景下如何实现频率资源的精细调度。 第4、5章：MIMO系统理论与频谱效率优化 超越单天线限制，MIMO（多输入多输出）是实现频谱爆炸性增长的关键。 MIMO系统基础： 从信道容量角度引入，解释了米勒-范德比尔特定理（Theorems of Miller-Van der Byl）在多天线系统中的体现，如信道容量随天线数量线性增长的潜力。 空时处理技术： 详细讲解了空分复用（SDM，如单用户MIMO和多用户MIMO的预编码/迫零技术）、空时分组码（STBC）和波束赋形（Beamforming）在提高信噪比和系统吞吐量中的作用。 --- 第二部分：网络协议栈与互联架构 (Chapters 6-10) 本部分将视角从物理层提升到网络层，关注数据包如何在复杂的、异构的网络环境中被路由、管理和可靠传输。 第6章：数据链路层：可靠传输与介质访问控制（MAC） 本章专注于局域和点对点链路的可靠性保障。 差错控制与流量控制： 详述了停止等待协议（Stop-and-Wait）、滑动窗口协议（Go-Back-N, Selective Repeat）的机制，以及流量控制如何防止发送方淹没接收方。 CSMA/CD与CSMA/CA机制： 深度分析了竞争式接入的原理，特别是以太网（Ethernet）中的碰撞检测机制，以及无线网络中为避免隐藏终端问题而设计的碰撞避免（CA）机制。 第7章：网络层核心：路由算法与IP寻址 网络层是连接不同子网的枢纽，本章聚焦于数据包的“导航”系统。 IP寻址与子网划分： 详细讲解IPv4和IPv6的地址结构、子网掩码的逻辑，以及无类别域间路由（CIDR）的引入如何缓解地址耗尽问题。 静态与动态路由协议： 剖析了链路状态算法（如OSPF）和距离矢量算法（如RIP）的工作流程，重点分析了Dijkstra算法在构建最短路径树中的应用。同时，探讨了BGP在互联网骨干网中的关键作用。 第8章：传输层服务质量保证（QoS） 传输层是应用与网络之间的桥梁，负责端到端的连接管理。 TCP的拥塞控制机制： 详细分解了TCP慢启动（Slow Start）、拥塞避免（Congestion Avoidance）、快速重传和快速恢复的完整状态机，以及它们如何通过反馈机制动态调整发送窗口。 UDP的无连接特性： 讨论了UDP在需要低延迟和高吞吐量（如流媒体、DNS查询）场景下的优势，以及应用层需要如何自行弥补其缺乏可靠性的弱点。 第9章：面向异构接入的下一代网络架构 本章讨论了如何将多种无线接入技术（如Wi-Fi、蜂窝网络）无缝集成到统一的网络骨干中。 移动性管理基础： 解释了漫游（Roaming）、附着（Attachment）和会话管理的核心概念，这是确保用户在网络间切换时数据流不中断的关键。 网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）： 探讨了将传统硬件设备功能软件化、集中控制网络的趋势，以及它们为网络部署和运维带来的灵活性。 第10章：网络安全基础：加密与认证机制 网络通信的安全性是现代系统不可或缺的一部分。本章概述了必要的安全基石： 对称与非对称加密算法： 重点分析AES、RSA等算法的数学原理和应用场景，以及公钥基础设施（PKI）的构建。 安全协议概述： 介绍SSL/TLS（及其在HTTPS中的应用）和IPsec协议栈，这些协议如何在传输层和网络层确保数据的机密性、完整性和身份认证。 --- 第三部分：系统集成与性能分析 (Chapters 11-13) 最后一部分将前两部分的知识进行整合，关注实际系统的部署、优化和性能度量。 第11章：性能度量与仿真工具 有效的网络设计依赖于准确的性能评估。本章教授如何量化系统表现。 关键性能指标（KPIs）： 详细定义了吞吐量、延迟、抖动、丢包率等指标的计算方法，并区分了端到端延迟与节点处理延迟的差异。 网络仿真方法论： 介绍离散事件仿真（如NS-3, OPNET）的基本框架，讨论如何设计可信的仿真场景来验证理论模型，并进行敏感性分析。 第12章：面向大规模部署的能效优化 随着设备数量的激增，如何降低能耗成为关键挑战。 能耗模型构建： 分析了无线收发器、处理器和空闲状态下的功耗特性。 休眠调度与唤醒机制： 探讨了如何通过智能地关闭不活跃的无线电部件或使用低功耗协议来延长设备寿命，特别是在传感器网络和物联网场景下的应用。 第13章：面向未来网络的挑战与展望 本章探讨了当前研究的前沿领域，它们正驱动下一代通信技术的演进。 毫米波（mmWave）通信的挑战： 讨论了高频段的优势（大带宽）和主要瓶颈（传播损耗大、对视距要求高），以及大规模MIMO（Massive MIMO）在解决这些问题中的作用。 非传统网络架构： 对软件定义接入网络（SD-RAN）和边缘计算（Edge Computing）的基本概念进行了介绍，分析了计算资源下沉对网络延迟和带宽需求的影响。 本书结构清晰，内容严谨，不仅是通信工程专业学生深入理解底层技术的理想教材，也是网络架构师和系统设计师寻求全面技术视野的参考手册。它通过对基础理论的精深挖掘和对现代协议实现的细致剖析，为读者构建了一个完整、现代化的通信网络知识体系。

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说实在话，这本书的阅读体验非常“费脑子”，但绝对是物有所值的“精神投资”。我不是计算机科班出身，很多关于底层协议栈的描述，比如多址接入控制（MAC）协议的竞争窗口机制，我一开始读得非常吃力。但是，作者没有采用那种填鸭式的灌输，而是通过大量的对比和类比，将复杂的调度和冲突避免的原理层层剥开。最让我佩服的是它对异构Ad Hoc网络的研究。现在的网络环境越来越复杂，节点能力各异、接入标准不一，如何保证通信的顺畅和一致性，是一个巨大的挑战。书中关于跨层优化设计的那一部分，简直就是一篇高水平的综述加上原创性的见解。它不仅仅介绍了现有的一些解决方案，还深入分析了不同层协议间信息交互的效率瓶颈。我尤其注意到书中对“能耗感知路由”的探讨，这对于构建能源受限的传感器网络至关重要。书中提出的能耗模型非常贴合实际，考虑了节点的空闲功耗、传输功耗和接收功耗的动态变化，而不是一个简化的恒定值。这本书的深度要求读者必须静下心来，反复推敲每一个推导过程，但回报是构建起了一个非常坚固、不易动摇的知识框架。

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我发现这本书的价值在于它的“前瞻性”，它不仅仅停留在解决当下已经成熟的Ad Hoc应用上，而是将目光投向了未来的网络范式。比如，书中对“软件定义网络（SDN）”与Ad Hoc网络的融合趋势进行了非常有洞察力的讨论。在我看来，这部分内容是全书的点睛之笔。传统的Ad Hoc网络路由决策是分散的、本地化的，这在面对大规模、高动态变化的环境时，显得力不从心。作者巧妙地引入了SDN集中控制的思想，探讨如何通过一个虚拟的控制平面来全局优化路由和资源分配。书中提出的“基于拓扑抽象的控制平面设计”的思路，非常具有启发性。此外，书中对移动边缘计算（MEC）在Ad Hoc网络中的集成也做了初步的探索，这对于提升本地数据处理能力和降低延迟非常有现实意义。这本书的排版非常适合边阅读边做笔记，很多关键的定义和定理都被加粗或用方框标出，这使得回顾重点内容时效率极高。它像是一位经验丰富的老教授，在你需要时提供最精确的指引，同时又在你迷茫时抛出几个极具挑战性的思考题，推动你主动探索边界。

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如果要用一个词来形容这本书给我的感受，那就是“扎实”。它没有追求花哨的术语堆砌，也没有刻意去迎合时髦的热点，而是脚踏实地地把Ad Hoc网络的核心技术原理讲透彻。例如，在描述拥塞控制机制时，它深入浅出地解释了为什么基于反馈的机制在突发流量面前容易失效，并详细介绍了基于预测的拥塞避免算法的具体实现步骤。我特别喜欢作者在阐述每一项技术时，都会追溯其历史演变和设计哲学。这让我明白，现在的技术都不是凭空出现的，而是解决某一特定历史遗留问题的产物。这种溯源的学习方法，极大地增强了我对技术选择的判断力。这本书的附录部分也做得非常用心，提供了几个经典的性能评估指标的计算公式详解，以及常用的仿真工具（如NS-3）中实现Ad Hoc模块的配置建议。对于需要进行学术研究或者深入系统开发的读者来说，这种“知道怎么做”到“知道为什么这么做”的过渡，是这本书最大的贡献。总而言之，这是一本能够让你在Ad Hoc网络领域建立起专业壁垒的参考书，读完后，你对这个领域的信心会有一个质的飞跃。

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我通常买技术书，最怕的就是理论和实践脱节，这本书在这方面做得相当平衡。虽然它深度挖掘了理论基础，但总能及时地将这些理论“拉回地面”，和实际部署中的挑战联系起来。比如，在安全性章节，它没有停留在传统的加密与认证上，而是非常前瞻性地讨论了Ad Hoc网络中“信任管理”的重要性。我对书中关于基于声誉的信任评估模型特别感兴趣，它提出了一种动态调整节点可信度的机制，这在对抗内部恶意节点的攻击时，比单纯的防火墙规则要灵活有效得多。我尝试着将书中的某个安全框架概念应用到我们实验室的一个模拟环境中，结果发现，它确实能有效抑制信息洪泛攻击的扩散。这本书的语言风格是那种非常典型的学术严谨，但绝不晦涩难懂，作者在关键术语的定义上非常精准，这为后续的深入学习打下了坚实的基础。而且，书中穿插的“案例分析”环节，虽然篇幅不长，但往往能点出业界在应用Ad Hoc技术时经常遇到的“坑”，这比单纯的教科书知识要宝贵得多，让我少走了不少弯路。整体而言，它提供了一套从底层MAC协议到上层应用支持的完整知识体系，让人感觉对整个Ad Hoc生态有了全面的掌控感。

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这本《Ad Hoc网络技术》的书籍，说实话，初拿到手的时候，我心里是有点打鼓的。我之前对无线网络这块了解得比较零散，很多概念都是点到为止。打开书的第一页，那种厚重感和严谨的排版就让我感觉它不是那种泛泛而谈的科普读物，更像是给专业人士准备的“硬菜”。书中对不同层次的Ad Hoc网络架构，比如MANETs（移动自组织网络）和VANETs（车载Ad Hoc网络），都有深入的剖析。尤其是在路由协议这一块，作者的处理方式相当细腻。我记得有一章专门对比了AODV、DSR这些经典协议的优缺点，不仅仅是罗列公式和算法，更重要的是结合实际应用场景来分析它们的性能瓶颈和适用边界。比如，在资源受限的节点环境中，如何优化路由发现的开销，书里给出的那套基于概率的路由选择模型，确实让我眼前一亮，感觉像是打通了一个思路上的关节。我花了好几天时间才把第一部分消化完，感觉收获的不仅仅是知识点，更是一种系统性的工程思维。那种对网络拓扑变化响应机制的讲解，细致到每一个数据包的传输延迟是如何被路由跳数影响的，这对于我目前正在负责的一个应急通信项目来说，简直是雪中送炭。这本书的图表制作也非常专业，那些复杂的网络流图和性能曲线，清晰到几乎不需要额外的文字解释就能明白其中的逻辑关系。

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