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出版者:Wiley

作者:Savo G. Glisic

出品人:

页数:882

译者:

出版时间:2006-6-5

价格:USD 190.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470015933

丛书系列:

图书标签:

• 无线网络
• 高级无线网络
• 无线通信
• 5G
• 6G
• 网络技术
• 通信工程
• 无线传感器网络
• 物联网
• 移动通信
• 网络安全

深度聚焦：下一代通信技术的前沿探索与实践 本书深入剖析了当前信息技术领域最具活力和变革性的核心领域——下一代无线网络架构、关键技术及其在未来社会中的应用潜力。它并非对现有无线通信原理的简单回顾，而是着眼于打破传统范式，探索如何构建一个更智能、更可靠、更具弹性的全球互联基础设施。 本书的叙事结构围绕三大支柱展开：泛在连接的物理层创新、网络智能化的核心驱动力，以及面向垂直行业的应用场景重塑。 第一部分：泛在连接的物理层创新与频谱效率极限 本部分首先挑战了当前频谱资源的瓶颈，详细阐述了突破传统香农极限的创新物理层技术。重点不再是简单的调制解调方案改进，而是转向对高频段（毫米波及太赫兹通信）的信道建模、波束赋形（Beamforming）的精细化控制，以及智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS）在无线环境中实现电磁波主动调控的机理。 1.1 毫米波与太赫兹通信的挑战与机遇 我们详细分析了毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频段在实现超高带宽潜力时所面临的路径损耗、穿透性差、大气吸收等严峻挑战。书中运用大量的实测数据和仿真结果，对比了不同材料表面对高频信号的反射、吸收和散射特性。重点介绍了大规模MIMO（Massive MIMO）与波束管理（Beam Management）的算法复杂性，以及如何通过低复杂度、快速收敛的波束搜索算法来保证连接的快速建立和维持。对于太赫兹通信，本书深入探讨了超宽带（UWB）脉冲通信在短距离、高容量场景中的应用潜力，并对比了其在功耗和线性度方面的设计权衡。 1.2 智能超表面（RIS）作为无线环境的“可编程”层 RIS被视为颠覆传统无线网络架构的关键技术。本书不局限于其概念描述，而是深入探讨了RIS单元的电磁响应模型、相位控制算法的优化，以及如何将RIS的无源（或低功耗有源）调控能力融入到网络优化中。具体内容包括： 信道状态信息（CSI）获取的分布式算法：如何在不增加大量反馈开销的情况下，精确估计由数百个RIS单元构成的环境。 联合优化（Joint Optimization）：如何协同优化基站发射预编码、RIS相位调整和接收端处理，以最大化特定用户或区域的信噪比（SNR）。 RIS在安全通信中的应用：利用RIS对合法用户进行波束赋形，同时对窃听者进行波束抑制（Null Steering）的物理层安全机制设计。 1.3 认知无线电与动态频谱共享（DSS） 本书批判性地审视了固定频谱分配的僵化性，转而强调利用AI驱动的认知无线电实现机会性频谱接入。我们详细介绍了基于强化学习的频谱决策框架，该框架允许设备实时感知干扰环境、预测频谱使用趋势，并动态调整发射功率和频段，以实现频谱资源的“按需分配”，而非“预留分配”。 --- 第二部分：网络智能化的核心驱动力——软件定义与AI驱动的控制平面 本部分的核心思想是将控制逻辑与数据转发分离，并赋予网络自我学习、自我优化的能力，从而应对未来海量设备、异构流量和严格服务等级协议（SLA）的挑战。 2.1 网络功能虚拟化（NFV）与软件定义网络（SDN）的深度融合 我们探讨了如何超越早期的概念验证阶段，实现NFV和SDN在承载高可靠、低延迟业务时的部署实践。重点分析了基于容器化（Containerization）的轻量级网络功能（CNF）的部署效率、弹性伸缩能力及其对传统虚拟机的性能替代效应。在SDN控制平面方面，本书关注集中式控制与分布式数据转发的可靠性保障，特别是控制平面故障恢复机制和多域网络编排（Multi-Domain Orchestration）的标准化进展。 2.2 移动边缘计算（MEC）的架构演进与任务卸载优化 MEC不再被视为简单的缓存或计算点，而是深度集成到无线接入网络（RAN）中的关键组件。本书提供了MEC环境下的多维度任务卸载决策模型，该模型不仅考虑了计算延迟和能耗，还纳入了无线信道质量波动性和边缘节点间的协同计算。我们详细分析了基于博弈论的卸载策略，以平衡多个用户在竞争有限的边缘计算资源时的效率与公平性。 2.3 强化学习在网络资源管理中的应用 如何利用AI在毫秒级的时间尺度内做出最优决策，是下一代网络的核心难题。本书聚焦于深度强化学习（DRL）在以下关键领域的应用： 动态资源块（RB）分配与功率控制：DRL代理如何通过与网络环境的实时交互，学习出超越传统优化算法的、适应性强的联合资源分配策略。 流量工程与拥塞预防：通过对历史数据和实时状态的深度学习，构建预测模型，提前部署预防性措施，而非被动响应拥塞事件。 网络切片（Network Slicing）的闭环自动化管理：如何利用AI实时监控特定切片的SLA，并在出现偏差时，自动调整底层物理资源、虚拟资源和控制参数，实现“自我修复”的网络。 --- 第三部分：面向垂直行业的应用场景重塑与安全范式转移 本部分将理论技术落实到具体的行业需求中，探讨了网络如何从一个通用平台演变为支撑特定垂直行业苛刻要求的“定制化”基础设施。 3.1 海量物联网（Massive IoT）与时间敏感网络（TSN）的融合 对于工业互联网（IIoT）和车联网（V2X）等场景，网络不仅需要支持海量连接，更需要保证极低延迟和抖动（Jitter）。本书探讨了5G/6G技术对TSN需求的承载能力。内容涵盖： 超可靠低延迟通信（URLLC）的端到端保障：从物理层的错误控制到传输层的调度机制，如何协同工作以实现九个九（99.9999999%）的可靠性目标。 确定性网络（Deterministic Networking）的实现：在无线侧，如何通过预留资源、严格调度和路径规划，将无线传输的不确定性降低到可接受的范围内。 3.2 空间、水下与空天地一体化通信网络 本书超越了传统的蜂窝网络范畴，着眼于构建真正的“泛在”连接。我们深入研究了非地面网络（NTN）的挑战，包括： 卫星通信链路的快速多普勒频移补偿：高动态环境下，如何设计鲁棒的同步和信道估计技术。 高空平台（HAPS）与低轨卫星（LEO）的协同组网：跨层协议的设计，确保在不同高度的节点间实现无缝切换和数据转发。 水下声学通信与光通信的限制与突破：对比了两种技术在带宽、传输距离和环境适应性上的差异，以及如何构建跨介质的融合网络架构。 3.3 隐私保护与弹性安全架构 随着网络智能化程度的提高，数据集中化带来的安全风险也同步增加。本书强调了“零信任”原则在下一代网络中的落地，并重点介绍了去中心化安全机制： 基于区块链的身份管理与访问控制：利用分布式账本技术，为海量物联网设备提供去中心化、不可篡改的身份验证机制。 联邦学习（Federated Learning）在安全计算中的应用：如何在保护原始敏感数据不离开本地设备的前提下，利用分布式数据训练全局模型，例如用于恶意行为检测或能耗优化。 物理层安全与加密的集成：探讨如何利用信道指纹（Channel Fingerprinting）作为一种独特的物理层密钥，增强高层加密协议的安全性。 本书旨在为从事无线系统设计、网络架构规划、通信理论研究和高级应用开发的专业人士提供一个全面、深入、面向未来的技术蓝图。它要求读者具备扎实的通信基础知识，并准备好迎接一场由AI、高频段和全域连接驱动的技术范式革命。

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这本书的视野非常宏大，它成功地将不同代际的网络技术串联起来，展现了一个完整的演进图景。令我印象深刻的是对**未来网络架构（如6G愿景）**的展望部分，作者大胆预测了基于**可见光通信（VLC）**和**太赫兹通信**的融合应用场景，并探讨了这些技术对现有蜂窝网络可能产生的颠覆性影响。这种前瞻性的视角，使得这本书的价值超越了当前的技术热点。在内容组织上，作者似乎有意遵循了从底层到应用层的逻辑递进，从信道模型开始，逐步深入到资源管理、网络架构，最后落脚到服务质量保障（QoS）和用户体验（QoE）。这种结构使得读者能够建立起一个坚实的知识体系，理解各个技术模块是如何相互依赖、共同支撑起整个复杂网络的。唯一的不足可能在于，对于**网络功能虚拟化（NFV）**在无线域的具体实施细节，如VNF的性能开销和编排策略，讨论得不够详尽，更多地是将其作为实现SDN的一种工具来提及。但瑕不掩 সিঁ，总体而言，它提供了一个关于下一代无线网络设计哲学的深度探讨。

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我最近参与了一个关于**边缘计算（Edge Computing）与无线网络融合**的研发项目，因此特地找了这本书来寻找灵感和理论支撑。《Advanced Wireless Networks》中关于**移动边缘计算（MEC）**的章节，简直是为我量身定制。书中详细分析了如何将计算能力下沉到基站或接入点附近，以降低延迟并减轻核心网的压力。它不仅描述了部署模式，还深入讨论了任务卸载的决策算法，比如基于当前信道质量和计算负载的优化策略。书中提出的**多接入点协作卸载模型**，提供了一个非常具有启发性的数学框架，我从中获得了解决实际项目中任务分配冲突的有效思路。当然，这本书的阅读难度不容小觑，尤其是在涉及随机几何建模和性能分析的部分，要求读者对概率论和高等数学有扎实的基础，否则很容易在复杂的推导中迷失方向。总的来说，它是一本需要静下心来、反复研读的深度参考书，更像是一本研究生级别的研讨会资料汇编，而非轻松的周末读物。

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这本书的排版和可读性绝对是行业中的佼佼者，这在技术书籍中是相当难得的。通常我们看到的专业书籍，要么是密密麻麻的公式，要么是晦涩难懂的术语堆砌，但《Advanced Wireless Networks》在这方面做得非常出色。作者在介绍**网络切片（Network Slicing）**的概念时，采用了类比的手法，将复杂的资源隔离机制比喻成高速公路上的专用车道，使得非网络架构背景的读者也能迅速抓住核心思想。更值得称赞的是，书中对**安全性**的关注。在讨论物联网（IoT）和大规模机器通信（mMTC）时，作者专门开辟了一章来探讨设备认证、数据完整性和抗干扰攻击的对策，这一点放在现今的网络安全环境下显得尤为重要和及时。我在阅读过程中发现，书中的示例代码片段（尽管是伪代码）都非常规范，清晰地展示了算法的逻辑结构，这对于那些希望将理论转化为实际原型系统的工程师来说，是巨大的福音。它不仅仅是一本告诉你“是什么”的书，更是一本告诉你“如何做”的实战手册，只不过它的“实战”更多停留在高层设计而非底层代码实现。

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这本书的封面设计非常引人注目，那种深邃的蓝色调配上银色的字体，立刻给人一种专业、前沿的感觉，光是拿起这本书，就仿佛能触摸到未来通信技术的脉搏。我原本是抱着一种学习新知识的心态来翻阅的，毕竟“Advanced”这个词汇摆在那里，暗示着这不是一本入门读物。然而，深入阅读后，我发现它在深度和广度上都达到了一个惊人的平衡点。特别是它对**频谱效率优化**的探讨，简直是教科书级别的细腻。作者没有停留在理论公式的堆砌，而是巧妙地结合了实际应用场景，比如在拥塞复杂的城市环境中，如何通过智能算法动态调整波束赋形，以最大限度地提升单位面积的数据吞吐量。书中对**MIMO（多输入多输出）技术**的演进路径分析，也极其到位，从早期的单用户MIMO到如今的MU-MIMO，每一步的关键技术突破和潜在的物理限制都被剖析得淋漓尽致。我特别欣赏作者在章节之间设置的“思考题”，它们不是简单的选择题，而是需要读者运用综合知识进行分析和推导的开放性问题，这极大地激发了我的主动学习欲望，让整个阅读过程充满了挑战和乐趣。这本书绝对是任何致力于无线通信领域深入研究的人士案头必备的经典。

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说实话，一开始我对这本《Advanced Wireless Networks》的期望值是比较高的，毕竟名字听起来就很有分量，但实际阅读体验却带给我一些意料之外的惊喜与小小的困惑。惊喜在于它对**软件定义网络（SDN）在无线接入网中的应用**这一前沿领域的深入剖析。作者详细阐述了如何通过集中控制平面来管理异构的无线资源，这对于构建灵活、可编程的5G乃至6G网络至关重要。书中对控制层与数据层分离的架构描述，配以清晰的流程图，让抽象的概念变得具体可行。不过，在讲解**物理层调制解调技术**时，我感觉篇幅略显单薄，特别是对于一些新兴的**太赫兹通信**中面临的信道衰落和功耗问题，探讨得不够深入，更像是一个概述性的介绍，对于希望深挖底层物理原理的读者来说，可能需要搭配其他更侧重信号处理的专业书籍。总的来说，这本书更像是构建一个宏观技术蓝图的优秀指南，而非钻研单个技术细节的“手术刀”。它拓宽了我的视野，让我对未来网络的整体架构有了更清晰的认识，但对于某些特定模块的深入“解码”，还需要寻找更专业的补充材料。

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