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第一篇 网络通信基础3

第1章 绪论3

1.1 网络的基本概念及基本要素3

1.2 网络通信发展的历史5

1.3 通信网络系统的主要指标8

1.4 通信协议及标准制定的主要国际组织和机构11

1.5 本章小结13

思考题与习题14

参考文献14

第2章 网络通信的数学基础15

2.1 排队论基础15

2.1.1 排队系统的基本模型15

2.1.2 通信网络中常用的随机过程20

2.1.3 马尔可夫链25

2.1.4 M/M/n排队模型29

2.1.5 M/G/1排队模型39

2.1.6 排队网络系统48

2.1.7 排队论基础小结54

2.2 图论基础55

2.2.1 图的基本概念56

2.2.2 图的矩阵表示64

2.2.3 网络中常用的图论算法72

2.2.4 网络的极大流分析78

2.2.5 图论基础小结83

2.3 最优化方法85

2.3.1 最优化的基本概念85

2.3.2 几个数学基本概念86

2.3.3 线性规划问题89

2.3.4 非线性规划问题92

2.3.5 一维搜索96

2.3.6 无约束问题最优化方法99

2.3.7 约束问题最优化方法103

2.3.8 启发式算法107

2.3.9 最优化方法在无线通信网络中应用的示例109

2.3.10 最优化方法小结111

2.4 博弈论基础112

2.4.1 博弈论简介112

2.4.2 非合作博弈113

2.4.3 合作博弈115

2.4.4 常用博弈模型介绍116

2.4.5 博弈论在无线通信网络中的应用120

2.4.6 博弈论小结126

思考题与习题126

参考文献132

第3章 网络通信的技术基础134

3.1 传输信道134

3.1.1 信道的基本概念134

3.1.2 恒参信道135

3.1.3 随参信道136

3.1.4 空-时无线信道138

3.2 网络的拓扑结构与特点141

3.3 传输差错控制144

3.3.1 选择差错控制方式的基本因素144

3.3.2 差错控制的基本概念145

3.4 路由技术149

3.4.1 网络状态信息149

3.4.2 网络路由计算和选择153

3.5 数据业务流的自相似模型154

3.5.1 自相似性的基本概念154

3.5.2 自相似性的性质158

3.5.3 数据通信量的自相似性160

3.5.4 通信量的自相似特性对排队系统的影响161

3.5.5 自相似过程的参数估计162

3.6 流量管理与拥塞控制164

3.6.1 流量管理问题164

3.6.2 流量管理与拥塞控制的基本方式164

3.6.3 接入控制165

3.7 交换与分组调度方法168

3.7.1 节点内的分组交换169

3.7.2 端口的分组调度172

3.8 用户的移动管理方法178

3.8.1 移动代理方式179

3.8.2 归属地登记方式179

3.9 本章小结179

思考题与习题180

参考文献181

第4章 通信网络协议的层次模型182

4.1 ISO的OSI七层网络协议模型183

4.2 OSI参考模型的层与层间体系结构186

4.3 层与层实体间的服务原语187

4.4 TCP/IP的网络结构模型189

4.5 本章小结194

思考题与习题194

参考文献195

第5章 通信网络仿真概述196

5.1 网络仿真的基本概念196

5.2 常见的网络仿真工具及工作原理197

5.3 网络仿真工作流程198

5.4 本章小结200

思考题与习题200

参考文献200

第二篇 网络通信的基本技术与协议203

第6章 公用电话交换网203

6.1 PSTN的典型结构203

6.2 PSTN的程控交换机基本结构204

6.3 PSTN的信号及呼叫过程206

6.4 PSTN的数据传输208

6.5 PSTN的演进技术208

6.5.1 ISDN208

6.5.2 智能网技术211

6.6 本章小结213

思考题与习题213

参考文献213

第7章 移动通信网络214

7.1 2G移动通信系统215

7.1.1 移动通信系统的基本组成215

7.1.2 移动通信的基本工作过程216

7.2 3G移动通信系统220

7.2.1 3G接入网系统结构与通用协议模型221

7.2.2 3G无线接口协议与基本功能224

7.3 LTE/4G移动通信系统228

7.3.1 LTE/4G接入网系统结构与演进通用协议模型228

7.3.2 LTE/4G无线接口协议及其基本功能231

7.4 5G移动通信系统展望234

7.4.1 5G移动通信系统研发路线图234

7.4.2 5G核心技术235

7.5 本章小结237

思考题与习题237

参考文献238

第8章 电信支撑网239

8.1 信令系统和信令网239

8.2 同步系统和数字同步网241

8.3 本章小结245

思考题与习题245

参考文献245

第9章 计算机接入网246

9.1 计算机接入网的主要类型246

9.2 IEEE 802系列协议规范250

9.3 802.3 协议规范与局域网253

9.4 802.11 协议规范与无线局域网255

9.4.1 802.11 协议系列规范255

9.4.2 802.11 协议参考模型及功能257

9.4.3 802.11 的基本工作模式260

9.4.4 802.11 的Mesh工作模式263

9.4.5 802.11 中的隐藏节点和暴露节点问题及解决方法268

9.4.6 802.11 物理层特性269

9.5 802.16 协议规范与无线城域网270

9.5.1 802.16 协议系列规范270

9.5.2 802.16 协议参考模型及功能271

9.5.3 802.16 传输媒介的访问管理275

9.5.4 802.16 业务类型和服务管理278

9.5.5 802.16 的Mesh工作模式282

9.5.6 802.16 的物理层特性290

9.6 本章小结291

思考题与习题291

参考文献292

第10章 IP网技术293

10.1 TCP/IP294

10.1.1 TCP/IP的网络层295

10.1.2 TCP/IP的传输层320

10.1.3 IP网中实时业务传输控制协议326

10.1.4 TCP/IP的发展332

10.2 IP网的QoS技术333

10.2.1 IP网的QoS概念333

10.2.2 资源预留协议与综合服务334

10.2.3 区分服务343

10.2.4 综合服务与区分服务的整合问题349

10.2.5 本节小结351

10.3 移动IP351

10.3.1 移动IP的基本概念351

10.3.2 移动IP的工作原理353

10.3.3 移动IP的主要控制消息363

10.3.4 移动IP小结368

10.4 IPv6协议368

10.4.1 IPv6协议概述368

10.4.2 IPv6报文结构370

10.4.3 IPv6编址方式376

10.4.4 IPv6的网络管理消息协议380

10.4.5 IPv6的地址配置386

10.4.6 互联网从IPv4到IPv6的演进388

10.5 本章小结393

思考题与习题393

参考文献395

第11章 通信系统的骨干网技术396

11.1 ATM技术396

11.1.1 ATM技术的产生背景和主要协议规范396

11.1.2 ATM的基本工作原理和主要特性397

11.1.3 ATM协议的参考模型399

11.1.4 ATM交换技术415

11.1.5 ATM网络的业务量管理与拥塞控制421

11.1.6 ATM网络的应用436

11.1.7 ATM技术小结443

11.2 多协议标签交换技术444

11.2.1 MPLS的产生背景与有关协议规范444

11.2.2 MPLS网络的基本组成与特性445

11.2.3 标签分发协议451

11.2.4 MPLS的路由方法454

11.2.5 基于ATM技术的MPLS网络系统455

11.2.6 MPLS技术小结457

11.3 NGN与软交换技术458

11.3.1 NGN与软交换技术的概念458

11.3.2 基于软交换的NGN459

11.3.3 软交换系统中的主要协议463

11.3.4 软交换工作过程示例465

11.3.5 本节小结467

11.4 SDN467

11.4.1 SDN的概念467

11.4.2 SDN体系结构简介467

11.4.3 OpenFlow协议470

11.4.4 OpenFlow交换机473

11.4.5 NFV474

11.4.6 SDN及NFV发展面临的主要问题478

11.4.7 软件定义网络小结479

思考题与习题479

参考文献481

第三篇 通信网络的管理与应用485

第12章 通信网络管理485

12.1 通信网络管理概述485

12.2 网络管理的标准及协议486

12.3 OSI网络管理框架486

12.3.1 OSI公共信息服务CMIS486

12.3.2 公共管理信息协议CMIP489

12.3.3 OSI管理信息结构490

12.4 电信管理网493

12.4.1 TMN功能493

12.4.2 TMN信息体系结构495

12.5 互联网网络管理495

12.5.1 基于SNMP的管理框架495

12.5.2 SNMP参考模型496

12.5.3 SNMP的管理信息结构497

12.5.4 SNMP497

12.5.5 管理信息库499

12.5.6 SNMP与CMIP比较500

12.6 网络管理的应用501

12.6.1 网络监测501

12.6.2 流量检测502

12.6.3 故障管理505

12.6.4 流量管理508

思考题与习题511

参考文献511

第13章 通信网络安全513

13.1 网络安全定义及相关术语513

13.1.1 网络安全的定义513

13.1.2 相关术语概念514

13.2 加密传输体系516

13.2.1 对称加密516

13.2.2 非对称加密517

13.2.3 混合加密518

13.2.4 密钥管理519

13.2.5 公钥基础设施523

13.3 传输层安全526

13.3.1 SSL协议526

13.3.2 TLS协议528

13.4 应用层安全529

13.4.1 电子邮件安全529

13.4.2 Web安全531

13.5 防火墙与入侵检测534

13.5.1 防火墙534

13.5.2 入侵检测535

思考题与习题537

参考文献537

第14章 互联网应用538

14.1 互联网应用层协议538

14.1.1 HTTP538

14.1.2 邮件传输协议540

14.1.3 邮件访问协议IMAP/POP3541

14.1.4 FTP542

14.1.5 域名系统543

14.2 互联网应用的发展545

14.3 社交媒体547

14.3.1 即时通信547

14.3.2 微博／微信548

14.3.3 网络论坛549

14.4 搜索引擎549

14.4.1 网络爬虫549

14.4.2 倒排索引551

14.4.3 检索服务552

14.5 多媒体应用554

14.5.1 网络新闻554

14.5.2 流媒体555

14.5.3 网络游戏557

14.6 电子商务558

14.6.1 网络购物558

14.6.2 网上支付561

14.6.3 网上银行561

14.6.4 在线旅游562

思考题与习题564

参考文献564

第15章 物联网应用565

15.1 物联网体系结构565

15.1.1 感知层功能及关键技术565

15.1.2 网络层功能及关键技术566

15.1.3 应用层功能及关键技术567

15.2 传感器与检测技术567

15.2.1 射频识别RFID技术567

15.2.2 传感器技术569

15.3 无线传感器网络571

15.3.1 无线传感器网络体系结构571

15.3.2 无线传感器网络的特征574

15.3.3 无线传感器网络应用领域575

15.4 物联网数据融合与管理575

15.4.1 数据存储576

15.4.2 数据融合577

15.5 物联网应用577

15.5.1 智能家居578

15.5.2 智能交通579

15.5.3 医疗健康579

思考题与习题580

参考文献580

第16章 云计算与云服务581

16.1 基本概念与术语581

16.1.1 云计算特性581

16.1.2 角色582

16.1.3 云部署模型582

16.2 云计算的基础设施583

16.3 云计算关键技术584

16.3.1 虚拟化技术584

16.3.2 云存储585

16.3.3 编程模型587

16.4 云计算的分层体系588

16.4.1 基础设施即服务IaaS589

16.4.2 平台即服务PaaS589

16.4.3 软件即服务SaaS589

16.5 云计算的应用590

16.5.1 IaaS服务590

16.5.2 PaaS服务591

16.5.3 SaaS服务591

思考题与习题591

参考文献591

缩写对照表593