數字通信與網絡技術

前言

　　數字通信與網絡技術，是目前自然科學中發(fā)展最快的科學技術之一。計算機與通信網絡互連構成的計算機通信網絡系統(tǒng)，把距離和時間縮小到零，把整個社會緊密結合在了一起，大大降低了人們物理位置靠近的必要性，改變著人們的生活、學習和工作方式。如今，計算機通信網絡已遍布全球，對人類社會的發(fā)展產生了巨大的影響。人們在面臨計算機網絡技術迅速發(fā)展的同時，也面臨著網絡建設發(fā)展的挑戰(zhàn)。如何掌握數字通信與網絡技術知識，如何開發(fā)更新通信網絡系統(tǒng)，根據需要規(guī)劃設計網絡系統(tǒng)，使其充分發(fā)揮網絡系統(tǒng)的作用，取得更大的社會效益，成為計算機與網絡技術研究人員在網絡建設中迫切需要解決的課題。　　本書是通信與計算機科學、控制工程學科與自動化學科的重要前沿課題之一。作者多年來在國內外從事本學科的科研與教學，結合在實際工作中遇到的問題和解決的經驗，在本人的研究生課程《計算機通信》教學講義的基礎上，參考了國內外多部著作和文獻，融入部分最新科研成果，著成《數字通信與網絡技術》一書，作為本學科的教學與科研人員的參考書。本書的目的是使本領域的科研技術人員，全面理解數字通信與網絡系統(tǒng)的理論與技術知識，掌握有線通信、無線通信、移動通信與衛(wèi)星數字通信技術、計算機網絡系統(tǒng)拓撲結構與信息安全技術，掌握工業(yè)計算機網絡系統(tǒng)、有線計算機網絡、無線移動計算機網絡、衛(wèi)星數字通信網絡、藍牙通信技術與網格通信技術等，使本領域的科研技術人員能夠跟蹤本學科前沿科學的發(fā)展，以適應從事本專業(yè)的工程技術人員及研究人員的需要?！　”緯譃?l章，主要介紹數字通信與網絡技術與理論；網絡系統(tǒng)拓撲、局域網、廣域網、網絡互連、數據安全等知識和技術；掌握客戶一服務器環(huán)境下的組網和編程方法：了解工業(yè)計算機網絡系統(tǒng)、有線計算機網絡、無線移動計算機網絡、衛(wèi)星數字通信網絡、藍牙通信技術、網格計算技術等；有線通信、無線通信、移動通信、GsM通信系統(tǒng)的優(yōu)化、衛(wèi)星通信，以及由衛(wèi)星測量與通信系統(tǒng)構成的GPs定位與導航技術等?！　”緯m當加深了專業(yè)理論知識的深度與最新實用技術，以適應從事本領域的教學與科研人員的需要和本領域飛速發(fā)展的需要?！　≡诒緯木帉戇^程中，王玲玲、李珺喆、田慧、田春華、孫禾、傅有煒等同志在書稿打印、制圖與校核等方面做了很多的工作，特此致謝?！　∮捎谄邢?，不能對各部分都作詳細的介紹，請見諒。若有錯誤和不當之處，敬請批評指正。

內容概要

　　《數字通信與網絡技術》分為21章，第1－7章主要介紹數字通信與傳輸信道、信號采樣與變換、信號調制與解調、信號載波與傳輸、多址復用技術、通信媒體與傳送特性；第8－12章主要介紹移動通信網絡、GSM通信網絡、衛(wèi)星通信、GPS定位與衛(wèi)星導航系統(tǒng)、公共通信網絡；第13－16章主要介紹網絡系統(tǒng)結構與協議、局域網、廣義網、Internet、高速網絡組合、網絡系統(tǒng)技術開發(fā)與優(yōu)化；第17－21章介紹網絡操作系統(tǒng)、各類計算機網絡系統(tǒng)的應用與技術開發(fā)、藍牙通信技術、網格技術、計算機網絡的安全與管理、網絡系統(tǒng)規(guī)劃與設計?！　　稊底滞ㄐ排c網絡技術》的每一章都適當增加了專業(yè)理論深度與最新實用技術，以適應從事本專業(yè)領域的工程技術及研究人員的需要。　　《數字通信與網絡技術》可作為電子信息通信、計算機科學、自動控制工程、工業(yè)自動化等專業(yè)研究生的教材或教學參考書，也可作為本專業(yè)領域工程技術及研究人員的參考書。

作者簡介

　　李樹廣，男，1955年生，工學博士，信息與計算機科學博士，教授。1978年畢業(yè)于鄭州工學院電機系自動化專業(yè)，同年分配到中國自動化研究所工作，1986年赴日本大學做訪問學者與留學，獲工學博士、信息與計算機科學博士學位；1994年任日本Japan Socia1 System Rcsearch Institute研究所主任研究員；1999年任上海交通大學教授。獲3次科技成果獎，2001年獲中國電機工程學會優(yōu)秀論文獎，2007年獲國際信號處理學會優(yōu)秀論文獎?！　∽g著：《通信工程學概論》譯者：李樹廣．北京：科學出版社，2001年4月。　　著作：1．《數據通信與計算機網絡》作者：李樹廣．上海：上海交通大學出版社，2003年1月。　　2．《數字通信》作者：李樹廣．北京：機械工業(yè)出版社，2006年1月?！　?．《計算機網絡系統(tǒng)》作者：李樹廣．北京：機械工業(yè)出版社，2006年2月。

書籍目錄

第1章 概論1.1 數字通信技術發(fā)展與應用1.2 計算機與通信網絡的結合1.3 計算機網絡的體系結構1.4 計算機網絡的分類1.5 通信網絡技術的展望思考題第2章 數字通信與傳輸信道2.1 數據通信與通信信道2.2 信道與數據通信2.3 信道的分類與功能2.4 數據通信系統(tǒng)的主要技術指標2.5 模擬信號與數字信號傳輸2.6 數字信號傳輸系統(tǒng)2.7 基帶數字信號與編碼2.8 盤信道共享與鏈路網絡2.9 基于排隊的共享2.10 數據交換技術2.1l 共享廣播信道2.12 差錯控制機制思考題第3章 信號采樣與變換3.1 信號采樣3.2 信號的混摻現象3.3 模擬脈沖調制方式3.4 采樣電平的量化3.5 PCM通信方式3.6 波形編碼與矩陣生成3.7 生成矩陣3.8 A/d與D/A變換器思考題第4章 信號載波與傳輸4.1 信號調制與載波技術4.2 單邊帶調制方式與殘留邊帶調制方式4.3 信號調制與解調4.4 信號檢測與解調4.5 匹配濾波器4.6 最佳差錯性能4.7 濾波器思考題第5章 信號調制與解調5.1 數字帶通調制5.2 數字信號調制方式5.3 信號的調制與載波5.4 網格編碼調制5.5 網格編碼5.6 TCM編碼5.7 帶寬受限信道的調制與編碼5.8 多維網格編碼調制5.9 FM波的頻譜特性5.10 相關接收器5.11 調制器的正交實現思考題第6章 通信媒體與傳輸特性6.1 有線系統(tǒng)的信號傳輸特性6.2 發(fā)射與接收天線6.3 通信的物理信道6.4 功率控制6.5 Is-95切換技術6.6 cdma2000系統(tǒng)6.7 cdma2000系統(tǒng)特征思考題第7章 通信信道與多路復用技術7.1 信道資源的分配7.2 頻分復用與頻分多址方式7.3 空間分割和極化分割多址技術7.4 擴頻技術7.5 多址接入7.6 跳頻系統(tǒng)7.7 FFFI／MFSK解調器7.8 碼分多址7.9 FCc-5擴頻系統(tǒng)規(guī)范7.lO 直接序列擴頻與跳頻擴頻7.ll IS-95cDMA數字蜂窩系統(tǒng)7.12 發(fā)射機功能7.13 接收機7.14 多用戶檢測7.15 Rake接收機7.16 CDMA接收與發(fā)射機思考題第8章 移動通信與計算機系統(tǒng)網絡8.1 移動通信系統(tǒng)的概況8.2 信號通信的多重化方式8.3 CDMA蜂窩網的關鍵技術8.4 窄帶CDMA通信系統(tǒng)8.5 IS-95CDMA邏輯信道8.6 IS-95CDMA呼叫處理8.7 IS-95CDMA中信令的應用8.8 傳呼機及其網絡結構8.9 移動通信的發(fā)展思考題第9章 GSM通信網絡系統(tǒng)與優(yōu)化9.1 GSM發(fā)展歷史和技術規(guī)范9.2 GSM網絡編碼9.3 無線電波傳播9.4 信道分類9.5 GSM空中控制技術9.6 GSM的信令與協議9.7 GSM系統(tǒng)網絡優(yōu)化9.8 雙頻網絡優(yōu)化思考題第10章 衛(wèi)星通信10.1 衛(wèi)星通信的發(fā)展10.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的組成10.3 多址技術10.4 星載和地面站設備10.5 通信地面站設備10.6 vsAT網絡結構和地面設備10.7 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)10.8 衛(wèi)星系統(tǒng)中TCP／IP技術與協議10.9 地球站標準10.10 廣播通信衛(wèi)星系統(tǒng)第11章 GPS定位與衛(wèi)星導航系統(tǒng)11.1 衛(wèi)星定位與導航技術11.2　GPS的組成11.3 衛(wèi)星導航與GPS定位原理11 .4 求解運動體的速度11.5 用卡爾曼濾波法確定用戶位置和速度11.6 衛(wèi)星運動瞬時速度計算1l.7 系統(tǒng)狀態(tài)11.8 GPS衛(wèi)星系統(tǒng)的操作控制11.9 導航載荷11.10 GPS衛(wèi)星信號的特性11.11 衛(wèi)星信號的截獲與跟蹤11.12 GPS導航系統(tǒng)11.13 GPS導航技術應用第12章 通信網絡的信息傳輸與交換12.1 通信網絡的構成12.2 回路交換與分組交換12.3 計算機通信與多媒體通信一[SDN與網絡12.4　LAN12.5 ATM方式與超高速通信因特網——2l世紀的方式思考題第13章 計算機網絡系統(tǒng)結構與協議13.1 網絡體系結構13.2 網絡層13.3 傳輸層13.4 高層協議思考題第14章 計算機局域網14.1 局域網的特點14.2 計算機局域網與多用戶分布式系統(tǒng)14.3 局域網參考模型與體系結構14.4 IEEE 802 3標準：總線局域網14.5 IEEE 802.5標準：令牌環(huán)局域網14.6 IEEE 802.4標準：令牌總線網思考題第15章 網絡互連與Internet15.1　網絡互連15.2 網絡互連設備15.3 局域網與廣域網互連技術……第16章 高速網絡與組網技術第17章 網絡操作系統(tǒng)第18章 藍牙通信技術第19章 計算機網格技術第20章 計算機網絡的安全與管理第21章 網絡系統(tǒng)規(guī)劃與設計參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　概論　　隨著現代電子技術與信息科學的發(fā)展，數字通信與網絡技術成為現代自然科學中發(fā)展最快的科學領域?，F代信息通信網絡，大大提高了通信線路的速度，改善了通信質量，實現了全數字化、寬頻帶、多媒體信息的高速傳輸及計算機、電視和電話通信的三位一體化。這種互連的計算機網絡，把距離和時間縮小到零，降低了人們物理位置靠近的必要性，通過網絡把整個社會緊密結合在一起，它改變了人們傳統(tǒng)的生活觀和工作方式，對人類社會發(fā)展產生了深刻的影響。信息的網絡化，不僅有利于信息的通信，還有利于信息的永久性保存和傳播。當今，人們如何根據需要規(guī)劃設計網絡系統(tǒng)、開發(fā)網絡應用技術、充分發(fā)揮網絡系統(tǒng)的作用，使其取得最大的社會效益，已成為計算機網絡科學領域迫切需要解決的問題?！　?.1　數字通信技術發(fā)展與應用　　電氣信號通信起始于18世紀中期。1838年，莫爾斯（S．F．Morse）發(fā)明了電報機和莫爾斯電碼，這就是數字通信科學的開始。莫爾斯把電信號利用電波作載波進行發(fā)送，發(fā)明了無線電報。特別是泰坦尼克號客船遇難以來，無線電報成為航海船舶重要的通信手段。　　自1920年開始，人們使用電波模擬發(fā)送方法，在美國匹茲堡利用聲音波形調幅方式進行播送廣播?！　?925年建起東京廣播電臺和遠程國際無線電話，發(fā)明了可以傳送圖像的電視機。　　1928年彩色電視機的出現，奠定了現代彩色電視播送的基礎?！　?957年，前蘇聯的同伴者號（Sputnik）衛(wèi)星發(fā)射成功，引發(fā)了世界性的宇宙開發(fā)競爭。同伴者號發(fā)射后，l960年美國最早開始使用衛(wèi)星進行遠距離中轉通信，兩年后發(fā)展成像現在的通信衛(wèi)星使用的能動傳播方式，進而構成了現在的多信道寬帶綜合通信衛(wèi)星工作方式。

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