现代交换原理与技术

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雒明世 著
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302427643
版次:1
商品编码:11944590
包装:平装
丛书名: 21世纪高等学校规划教材·电子信息
开本:16开
出版时间:2016-05-01
用纸:胶版纸
页数:370
字数:589000

具体描述

编辑推荐

  本书着重体现交换原理理论基础、设计思路和实现方法,帮助培养通信工程思路,课程内容更能适应交换新技术的发展。

内容简介

  本书较全面地介绍了目前在通信网中应用的各类交换技术的基本概念和工作原理。全书共10章,主要内容包括交换的基本概念和一些主要交换方式、交换机理论基础、交换单元与交换网络、电路交换接口电路与存储程序控制、电话通信网与信令系统、分组交换技术、移动交换原理、ATM交换技术、IP交换技术和下一代交换技术。本书各章后有综合性的习题,以促进学生对知识的融会贯通。另外附录部分提供了SP30CN PM交换机上机实验项目,可以使学生得到较全面的程控交换设备实践项目的训练。 本书选材合理,内容翔实,层次清楚,编写方法新颖,可作为高等院校通信工程专业或其他相关专业的教材或参考书,也可作为通信技术人员的培训教材和参考书。

内页插图

目录

第1章绪论

1.1交换的基本概念

1.1.1为什么需要交换

1.1.2交换的基本功能和要求

1.1.3交换的作用和地位

1.2交换的发展

1.2.1人工交换阶段

1.2.2机电式自动交换阶段

1.2.3电子式自动交换阶段

1.3交换方式

1.3.1电路交换方式

1.3.2报文交换方式

1.3.3分组交换方式

1.4ATM宽带交换和MPLS技术

1.4.1ATM交换技术

1.4.2MPLS技术

1.5光交换技术

1.6软交换技术

习题1

第2章交换理论基础

2.1概率论与随机过程

2.1.1概率论基础

2.1.2随机过程及应用

2.2通信业务量

2.2.1话务量的概念

2.2.2数据业务量

2.2.3交换系统的服务质量和话务负荷能力

2.3明显损失制电路交换系统的基本理论

2.3.1呼损指标的分配

2.3.2关于利用度的概念

2.3.3服务设备占用概率分布

2.3.4呼损率与设备利用率

2.4等待制交换系统的基本理论

2.4.1等待制电路交换

2.4.2等待制分组交换

习题2

第3章交换单元与交换网络

3.1引言

3.1.1语音数字化

3.1.2时分复用PCM的形成

3.2交换单元模型及其数学描述

3.2.1交换单元模型

3.2.2交换单元的数学描述

3.3基本交换单元

3.3.1开关阵列

3.3.2空间交换单元

3.3.3时间交换单元

3.3.4时间交换单元的扩展

3.4多级交换网络

3.4.1多级交换网络的概念

3.4.2TST网络

3.4.3CLOS网络

3.4.4BANYAN网络

习题3

第4章电路交换接口电路与存储程序控制

4.1电路交换技术的分类与特点

4.1.1电路交换技术的分类

4.1.2电路交换技术的特点

4.2电路交换系统的基本功能

4.2.1电路交换呼叫接续过程

4.2.2电路交换的基本功能

4.2.3控制系统的结构

4.3电路交换系统的接口电路

4.3.1模拟用户接口电路

4.3.2数字用户线接口电路

4.3.3模拟中继接口电路

4.3.4数字中继接口电路

4.3.5数字多频信号的发送和接收

4.4存储程序控制

4.4.1呼叫处理过程

4.4.2呼叫处理软件

4.4.3程控交换的软件系统

习题4

第5章电话通信网与信令系统

5.1通信网的概述

5.1.1通信网的概念

5.1.2通信网的构成要素

5.1.3通信网的分类

5.1.4电话通信网

5.2本地电话网

5.2.1本地电话网概述

5.2.2本地网的汇接方式

5.2.3本地网的网络结构

5.3长途电话网

5.3.1国内长话网

5.3.2国际长话网

5.3.3国际电话国内网的构成

5.4路由及路由选择

5.5电话网编号计划

5.5.1编号的基本原则

5.5.2电话网编号国家规定

5.5.3电话号码的组成

5.5.4国际长途电话编号方案

5.6信令系统概述

5.6.1终端信令与局间信令

5.6.2随路信令与共路信令

5.7No.1(R2)信令

5.7.1线路信令

5.7.2局间记发器信令

5.7.3No.1信令过程

5.8No.7信令

5.8.1No.7信令系统结构

5.8.2消息格式和编码

5.8.3消息传递部分

5.8.4电话用户部分

5.8.5数字用户部分

5.8.6ISDN用户部分

5.8.7信令传递过程

5.9No.7信令网

5.9.1No.7信令网概念

5.9.2No.7信令系统的工作方式

5.9.3信令网的组成和分类

5.9.4我国信令网的结构和网络组织

5.9.5信令网的信令点编码

5.9.6信令路由的分类

习题5

第6章分组交换技术

6.1概述

6.1.1分组交换的产生背景

6.1.2分组交换的概念

6.1.3分组交换的优缺点

6.1.4分组交换面临的问题

6.2分组交换原理

6.2.1统计时分复用

6.2.2逻辑信道

6.2.3虚电路和数据报

6.3X.25协议

6.3.1分层结构

6.3.2物理层

6.3.3数据链路层

6.3.4分组层

6.4分组交换机

6.4.1分组交换机在分组网中的作用

6.4.2分组交换机的功能结构

6.4.3分组交换机的指标体系

6.5帧中继技术

6.5.1帧中继的基本原理及技术特点

6.5.2帧中继交换机

习题6

第7章移动交换原理

7.1移动通信系统概述

7.1.1移动通信

7.1.2PLMN结构

7.1.3波道指配和信道划分

7.1.4编号计划

7.1.5GSM系统的业务功能

7.1.6语音编码

7.2移动交换基本技术

7.2.1移动呼叫一般过程

7.2.2网络安全技术

7.2.3漫游

7.2.4切换

7.2.5短消息业务处理

7.3移动交换接口信令

7.3.1无线接口信令

7.3.2A�瞓is接口信令

7.3.3A接口信令

7.3.4网络接口信令

7.3.5移动交换信令示例

7.4移动交换系统

7.4.1移动交换机的结构和特点

7.4.2移动呼叫处理

习题7

第8章ATM交换技术

8.1引言

8.2异步转移模式基础

8.2.1ATM传送模式

8.2.2ATM信元结构

8.2.3ATM分层参考模型

8.2.4ATM信元传送处理原则

8.2.5基于ATM交换的B�睮SDN拓扑结构

8.3ATM交换的基本原理

8.4ATM交换机的模块结构

8.5基本排队机制

8.6共享存储器交换结构

8.6.1ATM交换结构

8.6.2共享存储器交换结构

8.7ATM交换的呼叫和连接控制

8.7.1ATM请求式连接

8.7.2关于ATM寻址

8.7.3地址登记

8.7.4连接控制消息

8.7.5连接建立和清除

习题8

第9章IP交换技术

9.1TCP/IP基本原理

9.1.1TCP/IP的网络体系结构

9.1.2IP协议

9.1.3地址解析协议

9.1.4互联网控制报文协议

9.1.5TCP协议

9.1.6用户数据报协议

9.1.7IP的未来

9.2路由器工作原理

9.2.1路由器的报文转发原理

9.2.2路由选择表的生成和维护

9.3IP交换技术

9.3.1IP交换机的构成及工作原理

9.3.2IP交换中所使用的协议

9.4标记交换技术

9.4.1标记交换的工作原理

9.4.2标记交换的性能

9.5多协议标签交换技术

9.5.1几个基本概念

9.5.2MPLS工作原理

9.5.3MPLS技术的特点

9.5.4MPLS技术的应用

9.5.5MPLS技术存在的问题

习题9

第10章下一代交换技术

10.1软交换技术

10.1.1软交换的基本要素

10.1.2软交换的功能

10.1.3软交换的参考模型

10.1.4软交换网关

10.1.5软交换协议

10.1.6基于软交换的NGN组网及发展

10.2光交换概述

10.2.1光交换器件

10.2.2光交换网络

10.2.3光交换系统

10.2.4光交换技术的发展与应用

前言/序言


《电磁波的奥秘与通信的未来》 引言: 在浩瀚的宇宙中,信息如同无形的丝线,连接着每一个角落。从古老的烽火狼烟,到电报的嘀嗒声响,再到如今瞬息万里的互联网,人类对于信息传递的探索从未止步。而这一切的背后,都离不开一种神秘而强大的力量——电磁波。本书将带您深入探索电磁波的本质,揭示其如何穿梭于时空,承载着人类的智慧与情感,并展望它在未来通信领域所扮演的关键角色。我们将搁置抽象的理论推演,聚焦于电磁波的实际应用及其对社会进步的深远影响,为您呈现一幅生动而富有启发性的画卷。 第一章:电磁波的诞生与传播——穿越时空的信使 电磁波,并非凭空出现,而是电场与磁场相互激发、此起彼伏的动态过程。想象一下,当电子在导体中加速运动,就如同投下一颗石子,激起了周围介质的涟漪。这些涟漪,便是电场和磁场的波动,它们彼此独立又相互依存,以惊人的速度向外扩散,这就是电磁波。 电磁波的生成机制: 本章将从微观层面解析电磁波的产生。我们会详细阐述不同类型的电荷运动(如振荡电荷、加速电荷)如何产生不同频率的电磁波。您将了解到,我们日常生活中接触到的光、无线电波、微波、X射线等,都只是电磁波家族中的一员,它们的不同之处在于频率和波长。例如,收音机接收的便是低频的无线电波,而微波炉则利用高频的微波来加热食物。 电磁波的传播特性: 电磁波最令人着迷的特性之一便是它能够在真空中传播,而且速度高达光速(约每秒30万公里)。这意味着,远在宇宙深处的光线,经过数年甚至数万年才能抵达地球,它们承载着遥远星系的古老信息。我们将深入探讨电磁波的传播路径,包括直线传播、反射、折射、衍射等现象,并分析这些现象在实际通信中的应用,例如卫星通信中的反射原理,以及手机信号在建筑物周围的衍射。 电磁波的能量与动量: 电磁波不仅仅是简单的波动,它也携带着能量和动量。太阳的光芒之所以能温暖地球,正是因为其携带的能量。而在某些特殊的应用中,电磁波的动量也起到了至关重要的作用,例如激光切割和光镊技术。本章会以通俗易懂的方式解释能量量子化(光子)的概念,以及电磁波如何将能量传递给物质。 第二章:电磁频谱的划分与应用——信息的万花筒 电磁频谱,顾名思义,就是电磁波的频率(或波长)排列成的连续谱。不同的频率范围,对应着不同的电磁波类型,它们各自拥有独特的性质,并因此被应用于千姿百态的领域。 无线电波(Radio Waves): 这是我们最熟悉的电磁波之一。从广播电台的音乐,到手机的语音通话,再到Wi-Fi网络的无线连接,无线电波扮演着不可或缺的角色。我们将详细介绍不同频段的无线电波(如AM、FM、短波、微波)在通信、广播、雷达等领域的具体应用。您将了解,为何不同的通信系统会选择不同的频段,以及频率分配的意义。 微波(Microwaves): 微波的频率比无线电波更高,穿透性更强,在现代通信和科技中占据重要地位。微波通信(如卫星通信、微波中继)以其高带宽和低延迟的特点,支撑着全球的信息高速公路。微波在雷达系统中用于探测目标,在医疗领域用于治疗,甚至在厨房的微波炉中,微波也展现出其强大的能量。 红外线(Infrared Rays): 红外线是我们日常生活中接触最多的“热辐射”。任何高于绝对零度的物体都会发出红外线。它在热成像技术、夜视设备、遥感探测、光纤通信等领域有着广泛的应用。您将了解到,为什么红外线传感器能“看到”热量,以及它如何帮助我们在黑暗中辨别方向。 可见光(Visible Light): 这是我们眼睛能够感知到的部分。从日出日落的绚丽色彩,到屏幕上跳动的文字和图像,可见光承载着我们视觉体验的全部。本章将探讨可见光在照明、显示技术、光学仪器、激光技术等方面的应用,以及不同颜色的可见光所对应的频率范围。 紫外线(Ultraviolet Rays): 紫外线通常是我们不太希望直接接触到的,但它在消毒杀菌、荧光照明、特殊材料分析等方面却发挥着重要作用。我们将讨论紫外线的生物效应,以及如何安全有效地利用它。 X射线(X-rays)与伽马射线(Gamma Rays): 这两种电磁波的频率极高,能量也极大,具有极强的穿透力。X射线在医学诊断(如X光片)和工业探伤中不可替代,而伽马射线则在核医学、天体物理研究等前沿领域有着重要的应用。我们将简要介绍它们的特性和风险。 第三章:电磁波的调制与解调——信息的编码与解码 原始的电磁波本身并不能直接携带复杂的语音、图像或数据信息。我们需要一种巧妙的方法,将这些信息“嵌入”到电磁波中,再将其发送出去。这个过程,就是调制。而接收端,则需要将这些信息“提取”出来,这个过程就是解调。 调制的原理与类型: 本章将深入浅出地介绍调制的概念。我们将详细讲解几种最基本的调制方式,如幅度调制(AM)、频率调制(FM)和相位调制(PM)。想象一下,AM就像是调整声音的大小来传递信息,FM则是通过改变声音的高低,而PM则是改变声音的起伏节奏。您将了解到,不同的调制方式在抗干扰能力、传输效率等方面各有优劣。 数字调制技术: 随着数字通信的普及,数字调制技术变得尤为重要。我们将介绍ASK(幅度键控)、FSK(频率键控)、PSK(相位键控)以及QAM(正交幅度调制)等数字调制技术,并解释它们如何将二进制的“0”和“1”转化为电磁波信号。这对于理解现代通信系统(如Wi-Fi、4G/5G)至关重要。 解调的过程与技术: 解调是调制的逆过程。接收端需要准确地将载波中携带的信息恢复出来。本章将介绍相应的解调器工作原理,以及如何通过滤波、检波等技术,从接收到的信号中提取出原始信息。 抗干扰技术: 在信息传输过程中,电磁波难免会受到各种噪声的干扰,导致信息失真。我们将探讨一些基本的抗干扰技术,例如差分编码、纠错编码等,以及它们如何提高通信的可靠性。 第四章:电磁波在现代通信中的应用——连接世界的桥梁 电磁波已经深入到我们生活的方方面面,构成了现代通信系统的基石。本章将重点关注电磁波在几个关键通信领域的应用,展现其改变世界的强大力量。 移动通信(Mobile Communication): 从第一代模拟手机到如今的5G网络,移动通信经历了翻天覆地的变革。我们将深入剖析手机信号如何通过蜂窝网络传输,基站是如何工作的,以及频率复用、多址技术(FDMA, TDMA, CDMA)等关键概念,是如何让 millions of users 能够同时通话和上网的。我们还将展望5G及未来6G技术在物联网、自动驾驶、虚拟现实等领域带来的巨大变革。 无线局域网(Wireless Local Area Networks - WLAN): Wi-Fi的普及,让我们摆脱了网线的束缚,享受便捷的网络接入。本章将介绍Wi-Fi标准(如802.11系列)的工作原理,包括其使用的频段、信道、安全协议等,并解释为何我们在不同环境中感知到的Wi-Fi信号强度会有所差异。 卫星通信(Satellite Communication): 广袤的海洋、偏远的地区,甚至太空中的探测器,都离不开卫星通信的支持。我们将探讨通信卫星的工作原理,包括转发器、地面站,以及如何利用大功率信号克服空间损耗,实现全球范围内的信息传输。 广播与电视(Broadcasting and Television): 传统的广播和电视信号,虽然逐渐被互联网取代,但它们依然是电磁波应用的重要领域。本章将回顾广播电视信号的传输方式,以及数字电视的出现如何带来更高的图像和声音质量。 物联网(Internet of Things - IoT): 越来越多的设备被连接到网络,组成庞大的物联网。从智能家居到工业自动化,电磁波扮演着连接这些设备的“神经”。我们将讨论针对物联网应用的各种无线通信技术(如Zigbee, Bluetooth Low Energy),以及它们在低功耗、低数据率方面的优势。 第五章:电磁波的应用挑战与未来展望——无限可能的前沿 尽管电磁波的应用已经如此广泛,但我们仍面临着许多挑战,同时也孕育着无限的未来可能。 电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility - EMC): 随着无线设备的增多,电磁干扰(EMI)问题日益突出。同一环境中,不同设备发出的电磁波可能会相互干扰,影响彼此的正常工作。本章将探讨EMC的重要性,以及如何通过设计和标准来解决这些问题。 频谱资源管理: 电磁频谱是宝贵的公共资源,如何合理分配和高效利用频谱,是通信领域面临的长期挑战。我们将讨论频谱拍卖、频谱共享等概念,以及未来可能出现的新型频谱利用方式。 新型电磁波技术的探索: 除了现有技术的不断优化,科学家们还在积极探索新型的电磁波应用。例如,可见光通信(VLC)利用LED照明传输数据,具有低功耗、高安全性的优势;太赫兹(THz)波介于微波和红外线之间,具有独特的穿透和光谱特性,在安检、生物医学等领域展现出巨大潜力。 电磁波与社会伦理: 随着电磁波技术的深入发展,一些关于电磁辐射对人体健康影响的担忧也随之而来。本章将以科学的态度,审视相关的研究和讨论,并强调遵守安全规范的重要性。 结语: 电磁波,这个看不见摸不着却无处不在的物理现象,如同宇宙的脉搏,跳动着信息的节律。从微观粒子的振动,到浩瀚星际的传递,再到我们指尖的每一次滑动,电磁波都扮演着不可或缺的角色。本书旨在为您提供一个全面而深入的视角,去理解电磁波的本质、它的广泛应用,以及它为我们勾勒出的通信未来。愿您在阅读本书后,能对这个充满魅力的领域产生更浓厚的兴趣,并从中获得启发,一同畅想电磁波将如何继续塑造我们的世界。

用户评价

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评价四: 一直以来,我对网络是如何工作的充满了好奇,尤其是当信息在世界各地之间穿梭时,那些隐藏在背后的机制究竟是怎样的?这本书就像一次深入海底的探险,揭示了“交换”这个关键词在现代通信网络中的核心地位。它不仅仅是在讲技术,更是在讲述一种解决问题的智慧。从最初简单的点对点连接,到如今能够承载海量数据的复杂网络,每一步的演进都凝聚着无数工程师的智慧和汗水。书中对不同交换方式的优缺点分析,让我对为什么在不同的场景下会选择不同的技术有了清晰的认识。比如,它解释了为什么在语音通信中,对延迟要求极高的场景下,电路交换的概念仍然具有参考意义;而对于数据传输,高效的分组交换则更显优势。读这本书,就像是在学习网络世界的“交通规则”,让我能够更清晰地理解信息的流动路径和潜在瓶颈。

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评价五: 我最近在准备一些与网络架构设计相关的项目,急需一本能够系统性梳理交换技术发展脉络的书籍。这本书的内容覆盖了从基础概念到前沿技术的广阔范围,为我提供了一个非常宝贵的参考框架。书中对各种交换技术(如帧中继、ATM、IP交换等)的性能指标、部署复杂性以及演进历程的阐述,帮助我更好地理解不同技术之间的技术代差和应用场景的细微差别。特别让我印象深刻的是,书中对下一代互联网核心交换技术,如SDN和NFV的探讨,不仅梳理了这些技术的逻辑,还分析了它们对网络管理、服务创新带来的颠覆性影响,这对于我正在进行的网络架构设计具有极强的指导意义。这本书的内容深入浅出,既有理论的严谨性,又不失实践的指导性,是我近期阅读过最满意的一本技术书籍。

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评价三: 作为一名资深的通信工程师,我总是习惯性地寻找能够提供深度洞察和最新技术趋势的书籍。这本书在这一点上做得相当出色。它不仅对传统的交换原理进行了详尽的梳理,还对当今主流的网络架构和技术进行了深入的剖析。例如,书中关于MPLS(多协议标签交换)的介绍,不仅涵盖了其基本原理,还深入探讨了其在运营商网络中的广泛应用和优势。同时,对于新兴的云计算和边缘计算对网络交换技术带来的影响,书中也提出了独到的见解,这对于我理解未来网络的发展方向非常有启发。作者在技术细节的把握上非常严谨,引用了大量的研究成果和行业标准,使得书中的内容具有很高的学术价值和实践指导意义。每次阅读,都能从中获得新的知识和灵感,不断刷新我对网络交换技术的认知。

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评价二: 我一直对信息传输的底层技术非常感兴趣,特别是那些默默支撑起我们日常通信的“幕后英雄”。这本书恰好满足了我这种好奇心。它深入浅出地讲解了各种交换原理,从最初的电路交换,到现在的分组交换,每一种技术背后的设计理念和实现方式都介绍得非常到位。作者并没有止步于技术的介绍,而是着重分析了不同交换技术在性能、效率、成本等方面的权衡,以及它们在不同网络环境下的适用性。例如,对于IP网络中的各种拥塞控制机制,书中进行了详细的阐述,这让我对网络流量的管理有了更深刻的理解。此外,书中还提到了下一代网络的一些发展方向,比如SDN(软件定义网络)和NFV(网络功能虚拟化),这些前沿的技术概念,通过作者的讲解,也变得不再那么高深莫测。整本书的阅读体验非常流畅,即使是对于非专业读者,也能在其中找到乐趣和收获。

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评价一: 这本书就像一位经验丰富的引路人,在我迷茫于浩瀚的通信世界时,为我点亮了前行的道路。初次接触“交换”这个概念,确实让我有些不知所措,各种名词术语层出不穷,仿佛置身于一个陌生的语言环境。但当我翻开这本书,惊喜地发现,作者用一种循序渐进、抽丝剥茧的方式,将复杂的原理一一拆解。从最基础的信令传输,到网络层协议的演进,再到各种交换技术的对比和应用场景,都梳理得井井有条。我尤其喜欢书中对历史发展的回顾,它让我明白了为什么现有的技术会是这个样子,以及它们是如何一步步演变至今的。这种宏观的视角,对于理解技术的本质和发展趋势至关重要。而且,书中不仅仅是理论的堆砌,还穿插了大量的实例分析,让我能够将抽象的概念与实际应用联系起来。读完一本,感觉脑海中关于网络通信的脉络清晰了很多,再去看一些更深入的技术文档,也觉得轻松了不少。

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