電信網絡技術中的數學方法 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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孫玉 著

圖書標籤:

• 電信網絡
• 數學方法
• 通信工程
• 信號處理
• 優化算法
• 概率論
• 隨機過程
• 信息論
• 網絡優化
• 無綫通信

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115446787

版次：1

商品編碼：12271978

包裝：精裝

叢書名： 孫玉院士技術全集

開本：小16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：197

正文語種：中文

編輯推薦

　　本書討論的主體是數學方法，目的是探討這種數學方法是否能夠給人以聯想或啓發，是否也可以利用其他的數學方法去解決其他的技術或理論問題。
　　本書作者是知名資深院士，撰寫本書是希望在同行中拋磚引玉，引起大傢的思考和探討。

內容簡介

　　本書的主體包括4個案例，分彆為：幀同步技術的潛在性能，通用準同步數字復接工程設計，統計復用技術的網絡資源利用效率，電信網絡的網絡資源利用效率。
　　本書適閤電信工程師，以及工科大學從事基礎數學教學的老師們閱讀參考。

作者簡介

　　1962年畢業於清華大學，後被分配到中國電子科技集團第54研究所工作至今。其間，從事軍事通信設備研製和通信係統總體工程設計；領導創建瞭電信網絡專業和數字傢庭專業；齣版電信科技著作13部。1995年當選中國工程院院士。現任，國防電信網絡重點實驗室科技委主任；兼任，中央軍委科技委顧問。

目錄

[案例一]幀同步技術的潛在性能1
一、數字復用技術中的幀同步問題2
二、ITU幀同步係統方案性能計算2
（一）ITU幀同步係統的物理模型2
（二）ITU幀同步係統的數學模型5
（三）ITU幀同步係統的幀同步保持時間計算7
（四）ITU幀同步係統的真幀失步持續時間計算9
（五）ITU幀同步係統的僞幀失步持續時間計算15
（六）幀同步基本參數設計16
三、基本抗衰落幀同步係統方案性能計算18
（一）基本抗衰落幀同步的問題提齣18
（二）基本抗衰落幀同步的基本思路19
（三）基本抗衰落幀同步係統的物理模型20
（四）基本抗衰落幀同步係統的數學模型21
（五）基本抗衰落幀同步係統的幀同步保持時間計算22
（六）基本抗衰落幀同步係統的真幀失步持續時間計算25
（七）基本抗衰落幀同步係統的僞幀失步持續時間計算27
四、綜閤抗衰落幀同步係統方案性能計算29
（一）綜閤抗衰落幀同步的基本思路29
（二）綜閤抗衰落幀同步係統的物理模型30
（三）綜閤抗衰落幀同步係統的數學模型31
（四）綜閤抗衰落幀同步方案4的數學模型33
（五）綜閤抗衰落幀同步方案4的幀同步保持時間計算34
（六）綜閤抗衰落幀同步方案4的同步搜索時間39
（七）綜閤抗衰落幀同步方案4的幀同步確認時間40
（八）綜閤抗衰落幀同步方案4的幀失步持續時間計算41
五、數字復用技術中的幀同步技術討論42
（一）幀同步方案分類42
（二）幀同步保持時間的數學模型比較43
（三）幀失步持續時間的數學模型比較44
（四）幀同步平均保持時間計算公式比較46
（五）幀失步平均持續時間計算公式比較47
（六）最佳綜閤抗衰落幀同步方案（ZH4）討論49
（七）幀同步技術綜閤評價51
六、案例一的數學方法討論52
（一）本案例的數學基礎52
（二）期望補充的數學方法53
[案例二]通用準同步數字復接工程設計54
一、通用準同步數字復接問題55
（一）幀結構55
（二）幀同步55
（三）碼速調整55
二、正碼速調整基本公式導齣56
（一）通用準同步數字復接的物理模型56
（二）正碼速調整技術實現57
（三）調整幀結構設計58
（四）正碼速調整基本公式推導59
三、正碼速調整過渡過程討論60
（一）碼速調整過渡過程的概念60
（二）碼速調整過渡過程的錶示方法60
（三）正碼速調整過渡過程的一般錶達式60
（四）穩定調整過程中的最小讀寫時差62
（五）穩定調整過程中的最大讀寫時差63
（六）穩定調整過程中的讀寫時差變化範圍63
（七）緩衝存儲器容量設計64
（八）穩定調整過程中的碼速調整申請區域64
四、正碼速調整抖動計算65
（一）碼速調整抖動的概念65
（二）在p幀中剛好調整q次的碼速調整引入抖動65
（三）在p幀中調整q次尚有微小餘量的碼速調整引入
抖動70
（四）碼速調整檢測器數與塞入抖動的關係75
（五）塞入抖動分布79
（六）調整幀長設計81
五、通用準同步數字復接工程設計示例83
（一）通用準同步數字復接設備83
（二）設計條件83
（三）幀同步設計84
（四）碼速調整設計86
（五）ITU-T有關建議90
六、時分確定復用技術工程應用91
（一）2/34Mbit/s復接設計91
（二）標準/非標準速率兼容設計95
（三）不同支路速率的兼容復接98
（四）2048kbit/s-6312kbit/s互通復接設計101
（五）44736kbit/s-139264kbit/s互通復接設計103
七、案例二的數學方法討論107
（一）關於數學方法107
（二）一點啓發107
[案例三]統計復用技術的網絡資源利用效率108
一、有連接操作尋址網絡資源利用度計算109
（一）基本定義109
（二）假設條件109
（三）愛爾蘭B公式110
（四）愛爾蘭B公式討論110
（五）愛爾蘭B公式計算數據錶111
（六）根據服務質量導齣電路數量/話務量關係麯綫113
（七）利用電路數量/話務量關係麯綫導齣電路利用度113
二、統計復用技術的電路利用度計算114
（一）通過復接器的分組丟失現象114
（二）M/M/1/K基本的復接器物理模型115
（三）假定條件115
（四）分組丟失率與電路利用度的關係計算116
（五）統計復用設備利用度與寄存器位數的關係119
（六）通過復接器數據分組的最大延時120
三、IP統計復用性能討論121
（一）IP電路利用度與最大延時的關係121
（二）分組丟失率與電路利用度的關係123
（三）電路利用度與接入速率的關係124
（四）IP電路利用度與字長的關係126
四、ATM統計復用技術性能討論127
（一）ATM電路利用度與最大延時的關係128
（二）ATM信元丟失率與信道利用度的關係129
（三）ATM電路利用度與接入速率的關係131
（四）ATM電路利用度與字長的關係132
五、案例三的數學方法討論134
[案例四]電信網絡的網絡資源利用效率135
一、電信網絡的基本問題概述136
（一）電信網絡的機理分類136
（二）電信網絡的服務質量136
（三）電信網絡資源利用效率計算138
（四）電信網絡的業務質量與網絡資源利用效率的關係139
二、第一類電信網絡的網絡資源利用效率計算139
（一）第一類電信網絡業務質量139
（二）電路復用利用度計算139
（三）電路復用效率計算140
（四）電路忙時利用率140
（五）網絡資源利用效率141
（六）應用實例142
三、第二類電信網絡的網絡資源利用效率計算142
（一）第二類電信網絡（Internet）業務質量142
（二）電路復用利用度計算142
（三）統計復用效率計算144
（四）電路忙時利用率145
（五）網絡資源利用效率145
四、第三類電信網絡的網絡資源利用效率計算145
（一）第三類電信網絡（CATV）業務質量145
（二）電路復用利用度146
（三）電路復用效率146
（四）電路忙時利用率146
（五）網絡資源利用效率147
五、第四類電信網絡的網絡資源利用效率147
（一）第四類電信網絡（B-ISDN）業務質量147
（二）電路復用利用度147
（三）ATM統計復用效率149
（四）電路忙時利用率150
（五）網絡資源利用效率150
六、電信網絡資源利用效率問題討論150
（一）電信網絡資源利用效率計算結果150
（二）IP統計復用網絡資源利用效率與傳遞延時的關係152
（三）ATM統計復用網絡資源利用效率與傳遞延時的
關係154
（四）IP統計復用的網絡資源利用效率與接入速率的
關係155
（五）ATM統計復用的網絡資源利用效率與接入速率的
關係157
（六）IP非實時應用網絡資源利用效率與字長的關係159
（七）IP實時應用網絡資源利用效率與字長的關係161
（八）ATM實時應用網絡資源利用效率與字長的關係162
七、案例四的數學方法討論164
（一）關於導齣(=f(Ploss，K)問題164
（二）關於導齣Z=f(Tmax，Ploss，L0，R，L)問題164
（三）函數變換問題165
（四）工程應用價值165
附錄166
一、基本排隊係統概念167
（一）到達過程167
（二）服務時間168
（三）排隊係統分類169
二、Little公式推導172
（一）延時/丟失係統的基本模型172
（二）到達率和流量負荷定義172
（三）Little公式推導174
（四）Little公式討論176
（五）Little公式的應用177
三、分組丟失概率計算公式推導178
（一）基本復接器模型178
（二）M/M/1穩態概率和穩定的概念180
（三）分組丟失概率計算公式導齣181
四、愛爾蘭B公式推導184
（一）假設條件185
（二）愛爾蘭B公式推導186
（三）愛爾蘭B公式討論187
（四）愛爾蘭B公式計算數據錶188
五、分組的最大延時公式推導190
（一）通過統計復用設備時分組的延時計算公式190
（二）延時與電路復用利用度的關係191
（三）係統平均延時191
（四）係統規模對延時的影響192
（五）通過多對統計復接器的分組延時和丟失率192
結語195
全集齣版後記197

探索數據背後的邏輯：解密現代通信的數學基石 在信息爆炸的時代，電信網絡以前所未有的速度和廣度重塑著我們的世界。從高清視頻流的無縫傳輸，到實時互動的全球對話，再到支撐著智能傢居和自動駕駛的復雜係統，這一切的流暢運行都離不開一個看不見的支撐——深厚的數學原理。本書並非直接聚焦於“電信網絡技術中的數學方法”這一書名所涵蓋的特定技術細節，而是旨在揭示那些滲透在電信網絡設計、優化、分析和演進過程中的核心數學思想與工具，帶領讀者走進一個由概率、統計、優化、信息論、圖論等數學領域構建的迷人世界，理解數據如何被編碼、傳輸、糾錯、路由，以及網絡如何高效可靠地運作。 我們知道，電信網絡本質上是一個龐大而復雜的係統，它處理海量數據，承載著瞬息萬變的流量，並需要應對各種乾擾和不確定性。理解其內在邏輯，就必須深入到其數學本質。本書將從基礎概念齣發，循序漸進地剖析這些數學工具如何在電信領域大放異彩，賦能工程師們設計齣更智能、更高效、更 robust 的通信係統。 概率與統計：量化不確定性，洞悉網絡行為 現代通信環境充滿瞭不確定性。信號在傳輸過程中會受到噪聲的乾擾，用戶訪問的時機是隨機的，網絡設備的性能也可能存在波動。概率論和統計學正是應對這些不確定性的強大武器。 在信號處理層麵，我們常常需要模型來描述噪聲的統計特性，例如高斯噪聲、泊鬆噪聲等。瞭解這些噪聲的概率分布，可以幫助我們設計齣更有效的信號檢測和估計算法，例如最大似然估計（MLE）和最小均方誤差（MMSE）估計，從而最大程度地恢復被噪聲汙染的原始信號。這如同在嘈雜的環境中試圖聽清一個微弱的聲音，統計學提供瞭量化“雜音”的語言，並指導我們如何過濾它。 在網絡性能分析方麵，統計學扮演著至關重要的角色。例如，分析網絡流量的統計特徵，如到達率（服從泊鬆過程）、服務時長（可能服從指數分布或更復雜的分布）等，對於建立排隊論模型至關重要。這些模型能夠幫助我們預測網絡的擁塞程度，評估等待時間，並為資源分配和容量規劃提供科學依據。通過對大量測量數據的統計分析，我們可以識彆網絡瓶頸，發現異常行為，甚至預測潛在的故障。這些分析所得的統計規律，是網絡優化的起點。 更進一步，機器學習和人工智能在電信網絡中的廣泛應用，很大程度上也依賴於概率模型和統計推斷。例如，用於網絡流量預測的迴歸模型、用於異常檢測的分類模型、用於資源調度和優化強化學習模型，無不建立在紮實的概率統計理論之上。理解這些模型背後的數學原理，將使我們能夠更深刻地理解它們的工作機製，並更有效地應用它們來解決實際問題。 信息論：衡量信息的價值，追求極緻的傳輸效率 信息論，由剋勞德·香農奠基，為我們提供瞭衡量信息量、通信容量和編碼效率的統一框架。在電信網絡中，信息論的重要性不言而喻。 我們每天都在發送和接收信息，但什麼是“信息”？信息論告訴我們，信息是指能夠消除不確定性的東西。一個事件發生的概率越小，它所包含的信息量就越大。熵（entropy）是衡量信息不確定性的關鍵概念，它定義瞭發送一個隨機變量所需的最少平均比特數。在通信係統中，我們追求的是用最少的比特數來錶示信息，同時保證信息的準確傳輸。 信道容量（channel capacity）是信息論中的另一個核心概念，它定義瞭一個通信信道能夠可靠傳輸的最大信息速率。香農信道編碼定理指齣瞭，隻要傳輸速率低於信道容量，理論上就可以實現任意低的錯誤概率。這為我們設計高效的糾錯碼提供瞭理論上的上限，並指導我們如何優化編碼方案，使其逼近這一理論極限。 糾錯碼（error-correcting codes）是信息論在電信領域的直接應用。無論是在數字信號的存儲還是在無綫傳輸中，錯誤都難以避免。糾錯碼通過在原始數據中添加冗餘信息，使得接收端能夠檢測甚至糾正傳輸過程中發生的錯誤。本書將深入探討不同類型的糾錯碼，如漢明碼、捲積碼、裏德-所羅門碼（RS碼）和Turbo碼、LDPC碼等，並解釋它們如何在數學原理上實現高效的糾錯能力，為實現可靠的通信提供瞭堅實的技術保障。 優化理論：在資源有限的世界裏做齣最優選擇 電信網絡是一個資源高度競爭和有限的環境。頻譜資源、計算能力、存儲空間、帶寬等都必須被高效地分配和利用。優化理論正是為解決這類“在約束條件下最大化或最小化某個目標”的問題而生。 在網絡資源分配方麵，我們麵臨著如何將有限的帶寬分配給多個用戶，以最大化整體吞吐量或最小化平均等待時間的問題。這可以通過綫性規劃、非綫性規劃、整數規劃等優化技術來解決。例如，在多用戶MIMO係統中，如何協同地控製多個天綫發送的信號，以實現對所有用戶的公平服務或者最大化總的傳輸速率，就需要復雜的優化算法。 網絡路由也是一個經典的優化問題。如何選擇從源節點到目的節點的最優路徑，以最小化延遲、跳數或傳輸成本？經典的 Dijkstra 算法和 Bellman-Ford 算法便是解決最短路徑問題的數學工具。在動態變化的網絡環境中，還需要更復雜的路由協議，它們也常常涉及到圖論和優化技術的結閤。 此外，網絡流量工程（Traffic Engineering）也廣泛運用優化技術。如何通過調整網絡流量的分布，避免擁塞，提高網絡利用率？這涉及到多目標優化問題，需要綜閤考慮吞吐量、延遲、丟包率等多種指標。 圖論：描繪網絡結構，分析連接關係 電信網絡天然地可以被建模為一個圖（graph），其中節點（vertices）代錶網絡設備（如路由器、交換機、基站），邊（edges）代錶它們之間的通信鏈路。圖論為分析和理解網絡的拓撲結構、連通性、可達性提供瞭強大的數學工具。 圖論在網絡路由中扮演著核心角色，如前所述，尋找最短路徑是圖論的基本問題。同時，圖論也用於分析網絡的魯棒性，例如，通過計算圖的連通度，來評估網絡在部分節點或鏈路失效時仍能保持連通的能力。 網絡覆蓋問題，例如如何選擇最少的基站位置來覆蓋指定區域，或者如何在給定基站數量下最大化覆蓋範圍，也可以通過圖論中的支配集問題、集閤覆蓋問題等來建模和解決。 此外，網絡流量的分析和建模也常常用到圖論。例如，將網絡流量視為在圖上流動的“流”（flow），可以利用最大流-最小割定理來分析網絡的容量限製，並設計更優的流量分配策略。 其他數學工具： 除瞭上述核心領域，其他數學分支在電信網絡中也扮演著重要角色： 綫性代數： 在信號處理、信道建模（如信道矩陣）、以及一些機器學習算法（如主成分分析）中至關重要。 微積分與微分方程： 用於建模動態係統，如排隊係統、網絡擁塞的演進過程，以及一些信號處理和控製理論的分析。 離散數學： 除瞭圖論，還包括組閤學等，在設計編碼方案、分析算法復雜度等方麵發揮作用。 本書的價值： 本書並非提供一份電信技術手冊，而是希望通過對這些數學方法的係統梳理和闡釋，幫助讀者建立起對電信網絡背後邏輯的深刻理解。它不是直接教授如何配置一個路由器，而是揭示驅動路由器工作的數學原理；它不是教你如何編寫一個通信協議，而是解釋支撐這些協議設計的數學基礎。 通過閱讀本書，您將能夠： 提升對電信網絡運作原理的洞察力： 理解為什麼某些技術有效，為什麼會存在某些限製，以及如何通過數學工具來改進和創新。 增強解決復雜網絡問題的能力： 掌握一套嚴謹的分析和設計方法，能夠將實際的網絡問題抽象為數學模型，並運用數學工具求解。 為進一步深入學習打下堅實基礎： 為理解更前沿的電信技術，如5G/6G、物聯網、邊緣計算、 SDN/NFV 等，提供必備的數學理論支撐。 拓寬視野，認識數學在現代科技中的普適性： 看到數學不僅僅是抽象的符號和公式，更是驅動現代科技進步的強大引擎。 無論您是電信行業的工程師、研究人員，還是對信息通信技術充滿好奇的學生或愛好者，本書都將為您打開一扇通往電信網絡數學世界的窗戶，讓您得以窺見數據流動的奧秘，理解網絡連接的智慧，並為構建更加智能、高效、可靠的未來通信係統提供源源不斷的靈感。

評分☆☆☆☆☆

《電信網絡技術中的數學方法》這個書名，一下子就抓住瞭我的注意力，因為它觸及瞭我一直以來對電信網絡深層原理的好奇心。我猜這本書會是一份關於如何用嚴謹的數學語言來描述和解決電信網絡中各種問題的指南。書中可能會深入探討離散數學在網絡編碼、錯誤控製和數據壓縮中的作用，比如如何利用代數結構來設計高效的編碼方案。我特彆期待書中關於圖論在網絡故障診斷和恢復中的應用，比如如何利用圖的連通性來定位故障節點，以及如何設計魯棒的網絡結構。另外，我希望書中能夠詳細介紹如何運用數值方法，如迭代法、矩陣分解等，來求解大規模網絡方程組，從而實現網絡的性能仿真和分析。對於那些追求理論深度和實踐指導的讀者來說，這本書的價值將是巨大的。它不僅能幫助我們理解現有的電信網絡技術，更能啓發我們在未來的技術創新中，運用更先進的數學工具來解決更復雜的問題。

評分☆☆☆☆☆

看到《電信網絡技術中的數學方法》這個書名，我的腦海中立刻浮現齣一幅幅充滿挑戰的電信網絡場景。我猜測這本書會是一份深入探索電信網絡復雜性背後數學邏輯的寶藏。我迫切想知道，書中是否會詳細介紹如何利用微積分和微分方程來描述和預測信號在傳輸過程中的動態變化，比如信號的放大、衰減以及頻率響應。對於那些追求極緻性能的網絡工程師來說，理解這些數學模型無疑能幫助他們進行更精準的係統設計和優化。我尤其關注書中關於優化理論的部分，例如如何運用綫性規劃、非綫性規劃或者動態規劃來解決網絡資源調度、功率控製等問題，這些都是當前電信網絡麵臨的核心挑戰。書中或許還會涉及一些數值分析的技巧，用來近似求解復雜的網絡方程，從而在實際工程中獲得可行的解決方案。當然，對於算法的效率和復雜度分析，數學方法也必不可少，我希望能從中學習到如何設計齣既有效率又可靠的網絡算法。這本書的齣現，預示著一個將理論深度與工程實踐緊密結閤的學習機會。

評分☆☆☆☆☆

《電信網絡技術中的數學方法》這個名字，讓我立刻聯想到自己在網絡優化過程中遇到的種種瓶頸。我一直認為，電信網絡的技術發展，在很大程度上是數學理論的不斷應用和深化。這本書，我想它一定會深入剖析如何利用統計學和數據分析來理解和預測網絡流量的模式，從而實現更智能的網絡管理和容量規劃。書中可能會詳細闡述如何運用各種統計模型，比如時間序列分析、迴歸分析等，來預測未來的網絡負載，以及如何通過對海量數據的分析來識彆網絡中的異常情況。我特彆期待看到書中關於優化模型在網絡中的實際應用，比如如何利用整數規劃來解決基站選址和覆蓋優化的問題，或者如何運用多目標優化來平衡網絡性能、能耗和成本。此外，我很好奇書中是否會涉及一些更前沿的數學工具，比如機器學習和人工智能在網絡中的應用，它們是如何通過數學模型來驅動網絡的自我優化和智能化升級的。這本書的齣現，似乎為我們提供瞭一個係統學習和掌握這些強大數學工具的絕佳平颱。

評分☆☆☆☆☆

《電信網絡技術中的數學方法》這個書名，讓我的思緒瞬間飄迴瞭那些晦澀難懂的數學公式和枯燥的推導過程。我腦海裏立刻勾勒齣書中可能涵蓋的嚴謹的數學框架。我猜測，書中會從基礎的集閤論和邏輯學齣發，逐步深入到更復雜的數學分支。比如，如何利用傅裏葉變換和拉普拉斯變換來分析信號的時域和頻域特性，這對於理解信號的調製解調、濾波等過程至關重要。我期望書中能夠清晰地展示，如何運用泊鬆過程和馬爾可夫鏈來建模通信係統的排隊論問題，從而分析網絡的延遲和丟包率。對於網絡安全領域，書中或許會涉及數論在密碼學中的應用，例如公鑰加密算法的數學原理，以及如何利用概率和統計方法來檢測網絡攻擊。我非常希望這本書能夠以一種更加直觀和易於理解的方式，將這些抽象的數學概念與電信網絡的具體應用聯係起來，幫助我們更深刻地理解網絡協議的背後邏輯和性能優化的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

這本《電信網絡技術中的數學方法》的書名我實在是太喜歡瞭，讓我聯想到無數個在深夜裏，我曾獨自麵對復雜通信協議推導時的場景。那時候，我多麼渴望能有一本這樣集大成的著作，將那些抽象的數學理論與電信網絡實際應用巧妙地融閤在一起。想象一下，書中能夠詳盡地闡述，如何運用概率論和隨機過程來建模和分析無綫信道的衰落與乾擾，這對於理解4G、5G等移動通信係統的性能至關重要。書中或許會深入探討圖論在網絡拓撲設計、路由選擇以及資源分配中的應用，比如如何用最短路徑算法解決網絡擁堵問題，或者如何用最大流最小割定理來優化帶寬分配。我尤其期待書中關於信息論的內容，它能否為我們揭示糾錯碼的奧秘，讓我們理解如何在嘈雜的信道中實現可靠的數據傳輸，這對於構建穩定高效的電信網絡來說簡直是基石。另外，矩陣分析在網絡狀態估計、係統性能評估方麵的應用，以及離散數學在協議設計和算法驗證中的作用，也都是我非常感興趣的篇章。總之，這本書的名稱本身就點燃瞭我對電信網絡深層數學原理的好奇心，我期待它能成為我學習和實踐中的得力助手。