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出版者:Macmillan Education

作者:

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页数:0

译者:

出版时间:2006-1

价格:115.00元

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isbn号码:9781405086431

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深入理解现代通信系统：基于光纤与无线技术的融合视角 图书名称：《光与电的交响：下一代通信网络架构与优化》 图书简介： 本书旨在全面、深入地探讨当前通信技术领域最前沿、最具活力的发展方向——光纤通信与无线通信技术的深度融合与协同演进。面对全球数据流量的爆炸式增长、物联网（IoT）的广泛部署以及对超低延迟、高可靠性服务的迫切需求，传统的孤立通信范式已难以为继。本书正是立足于这一时代背景，构建了一个跨越物理层、网络层到应用层的全景式知识体系，为工程师、研究人员和高级技术决策者提供一套系统、前瞻性的理论指导和实践参考。 全书共分为七大部分，涵盖了从基础理论到尖端应用的各个层面，力求展现“光电协同”在构建未来通信基础设施中的核心作用。 --- 第一部分：光通信核心技术回顾与展望 本部分首先对现有的高速光通信技术进行系统梳理，为后续的融合技术讨论奠定坚实的理论基础。 第一章：超高频光信号的调制与解调 本章深入分析了相干检测技术在光纤通信中的应用，重点探讨了高阶QAM（如64QAM、256QAM）在提升频谱效率方面的优势与挑战。详细解析了数字信号处理（DSP）在补偿色散（CD）、偏振模色散（PMD）以及非线性效应中的关键算法实现。特别关注了硅光子学（Silicon Photonics）在集成化、低成本光收发器制造中的最新进展，以及对未来城域网和数据中心互联（DCI）的影响。 第二章：先进光传输系统与网络 本章聚焦于光网络层面的创新。详细介绍了基于波分复用（WDM）技术的超大容量传输网络设计，包括密集波分复用（DWDM）系统的动态通道间隔、光功率平衡与动态频谱管理（DSM）。探讨了光电混合交换架构，分析了光路保护、故障隔离与恢复机制。此外，还引入了面向未来网络的弹性光网络（Elastic Optical Networks）的概念，阐述了如何根据业务需求灵活调整波长宽度和传输速率，以最大化光纤利用率。 第三章：光网络中的非线性效应与信道建模 深入探讨了光纤中的主要非线性效应，如四波混频（FWM）、自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）。通过建立精确的非线性薛定谔方程模型，展示了如何利用基于机器学习的逆散射算法（Split-Step Fourier Method, SSFM）进行非线性补偿，从而突破传统容量限制。本章还包含了新型光纤（如多芯光纤、少模光纤）的传输特性分析。 --- 第二部分：无线通信的极限与挑战 本部分转向无线侧，分析了5G乃至向6G演进过程中，无线接入技术所面临的瓶颈和技术突破点。 第四章：毫米波与太赫兹通信的基础物理 本章详细阐述了从Sub-6GHz到毫米波（mmWave）频段的信道特性变化。重点分析了毫米波波束赋形（Beamforming）的原理、大规模MIMO（Massive MIMO）系统的通道模型与预编码技术。随后，将视角拓展至太赫兹（THz）频段，讨论了其在超高带宽潜力下的传播损耗、器件限制以及对新型天线阵列设计的要求。 第五章：下一代无线网络架构：C-RAN与O-RAN 本章探讨了无线接入网的重构。详细解析了集中式无线接入网（C-RAN）的架构优势，特别是基带单元（BBU）的集中化对网络资源池化带来的效率提升。随后，深入剖析了开放式无线接入网（O-RAN）的标准化进展，讨论了接口开放、供应商互操作性以及智能化控制平面（RIC）的实现机制，这是实现网络白盒化和灵活部署的关键。 第六章：无线信道中的智能感知与安全 关注无线通信中的“智能”要素。讨论了利用无线电信号进行环境感知（Radio Environment Sensing）的技术，如雷达功能集成（ISAC）。同时，系统分析了在软件定义网络（SDN）和虚拟化环境下，无线侧的安全威胁模型，以及对抗性攻击、物理层安全（PLS）的加密与密钥分发机制。 --- 第三部分：光电融合的核心机制与接口 本部分是全书的精髓，聚焦于光与电在各个层面如何高效对接、协同工作。 第七章：光电收发接口：高集成度与低功耗设计 详细分析了高速光模块（如QSFP-DD, OSFP）中的关键组件，如激光器、调制器（LiNbO3, SiP）和探测器。着重探讨了如何通过先进封装技术（如Chiplet技术）实现光引擎和电芯片的异构集成，以满足超高带宽下每比特功耗（pJ/bit）的要求。 第八章：光网络与无线基站的协同接入 探讨了光纤回程（Fronthaul）和中传（Midhaul）网络在5G/6G部署中的关键技术。深入分析了CPRI/eCPRI协议的演进，以及如何利用低时延的DWDM或OTN网络，有效地承载来自大量分布式天线单元（RRU）的实时数据流。本章包含了光纤到天线（FTTA）的部署模型与挑战。 --- 第四部分：跨域网络管理与自动化 本部分关注如何在宏观层面管理和优化这个复杂的光电混合网络。 第九章：软件定义网络（SDN）在融合网络中的应用 阐述了SDN控制器如何实现对光层和射频层的统一抽象和集中控制。重点介绍了基于OpenFlow或NETCONF/YANG模型，如何实现跨越光层保护和无线资源调度的快速业务配置和故障管理。 第十章：网络功能虚拟化（NFV）与云化 分析了网络功能虚拟化（NFV）如何将传统专用硬件功能（如EPC、MEC服务器）转化为在通用服务器上运行的虚拟网络功能（VNF）。讨论了VNF的生命周期管理、编排（Orchestration）框架（如MANO），以及虚拟化对光资源分配和网络切片的影响。 第十一章：面向自动驾驶的超低延迟网络切片 聚焦于关键任务应用的需求。详细介绍了网络切片（Network Slicing）如何为自动驾驶、远程医疗等提供端到端的隔离服务。重点分析了如何通过精确的时间同步（如基于PTP/SyncE）和端到端的时延预算管理，确保关键业务满足毫秒级的端到端延迟要求。 --- 第五部分：新兴技术驱动的未来网络 本部分展望了可能彻底改变光电融合格局的前沿技术方向。 第十二章：量子通信在融合网络中的集成潜力 探讨了量子密钥分发（QKD）技术如何与现有光纤网络共存和集成。分析了基于卫星的QKD网络与地面光网络的连接，以及量子中继器的发展对未来安全通信基础设施的意义。 第十三章：人工智能在网络运维中的落地实践 系统性地介绍了人工智能/机器学习（AI/ML）在网络优化中的应用。涵盖了基于强化学习的动态频谱管理、基于深度学习的流量预测与资源预留，以及AI驱动的故障根因分析（RCA）系统，实现从被动响应到主动预测的转变。 第十四章：空间信息网络与空天地一体化连接 探讨了低轨卫星星座（LEO）与地面光纤骨干网的对接技术，以及对光电网边缘计算节点的需求。分析了高空平台（HAPS）和无人机集群作为临时或补充回程网络的潜力。 --- 第六部分：能效与可持续性挑战 本部分关注于在追求更高性能的同时，如何降低整个网络的能耗。 第十五章：绿色光电传输系统的能耗建模 对光模块、放大器、DWDM系统和基站的能耗特性进行量化分析。提出了基于业务负载的动态功耗管理策略，例如，在低谷期关闭部分光通道或降低激光器驱动电流。 第十六章：光子集成化对整体能耗的影响 通过对比传统分立器件与硅光子集成器件的功耗密度，论证了光电集成技术对降低单位比特能耗的核心贡献。讨论了先进冷却技术在数据中心和核心路由器中的应用。 --- 第七部分：案例研究与工程实践 本部分通过具体的部署案例，验证前述理论在实际工程中的可行性。 第十七章：超大规模数据中心互联（DCI）的光电解决方案 分析了城域DCI网络的典型拓扑结构，重点对比了基于相干光模块的接入方案与基于无源光网络（PON）的接入方案的优劣。包含了长距离DWDM链路的实际调试经验与案例。 第十八章：面向工业物联网（IIoT）的混合接入网络设计 探讨了在复杂工业环境中，如何利用光纤提供高可靠性的骨干承载，同时利用时间敏感网络（TSN）技术和高可靠性无线技术（如URLLC）实现现场设备的实时控制和数据采集。 通过对这些复杂领域的深度剖析，《光与电的交响：下一代通信网络架构与优化》为读者提供了一个清晰的路线图，指导如何设计、部署和管理下一代高度智能、极度高效的光电融合通信基础设施。本书不仅是理论的总结，更是未来网络创新的思想指南。

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阅读这本书的过程，对我来说，更像是一场漫长的、自我对抗的旅程。它不断地挑战我既有的认知边界，让我不得不去质疑那些我一直以来深信不疑的“常识”。书中有一段关于“效能悖论”的探讨，彻底击碎了我过去对效率的迷信。我一直以为，投入越多，产出必然越大，但作者通过一系列看似毫不相关的案例论证了“过度优化反而可能导致系统僵化和整体性能下降”的观点。这种反直觉的结论，迫使我重新审视自己过去的工作模式——我开始意识到，我很多时候是在低效的重复劳动中自我感动。这本书的价值就在于，它提供了一种全新的视角，让你能够从一个更高的维度去俯瞰你日常面对的那些琐碎问题。它没有提供任何简单的“灵丹妙药”，而是提供了一把精度极高的手术刀，让你自己去剖析问题的本质。这过程虽然痛苦，但绝对是值得的，因为一旦你接受了它的逻辑，你看待世界的“滤镜”就永远地改变了。

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这本书的语言风格极其冷静、客观，甚至可以说有些疏离感。它几乎不使用任何煽情或者带有强烈主观色彩的词汇，所有的论述都像是在进行一场严谨的科学实验报告。我欣赏这种毫不妥协的理性，但坦白说，在某些章节，我感觉自己像是在阅读一本高年级研究生的教科书。它似乎预设了读者已经具备了相当的知识储备和逻辑分析能力，这对于我这种自学成才的业余爱好者来说，无疑是一个不小的挑战。有好几次，我不得不停下来，打开电脑去搜索那些陌生的专业名词的定义，才能跟上作者的思路。如果说有什么遗憾，那就是作者在提供解决方案或者具体操作指导方面显得过于克制了。它更倾向于“解构问题是什么”，而不是“解决问题该怎么做”。这使得这本书的实践指导价值相对较低，更像是一部奠基性的理论著作，而不是一本操作手册。因此，我不会推荐给那些急需马上解决燃眉之急的人，它更适合那些愿意花时间去探究事物底层逻辑的深度思考者。

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这本书，说实话，拿到手的时候我有点摸不着头脑。封面设计得倒是挺简洁，黑白灰的配色，中间一个抽象的符号，让人感觉它可能是什么比较深奥的理论书籍，或者是一部风格极其冷峻的艺术电影原声带。我本来是冲着最近流行的那种快速自我提升、立竿见影的“干货”来的，所以一开始我对它抱持着一种审慎的怀疑态度。翻开目录，里面的章节标题更是充满了各种晦涩的术语，什么“时空结构性耦合”、“非线性反馈回路的应用”之类的，这完全不是我习惯阅读的那些通俗易懂的商业管理或者个人成长类书籍的风格。我记得我当时在咖啡馆里翻了大概半小时，几乎没找到一句能让我立刻产生共鸣或者能马上运用到我日常工作中的实例。这感觉就像是走进了一个只有专业人士才能听懂的研讨会，空气里弥漫着各种我尚未掌握的专业知识的味道。我甚至一度怀疑是不是买错了版本，也许我需要找一个更基础、更入门的版本来看。不过，出于好奇心驱使，我还是决定稍微深入一点，看看这些看似高深的理论到底想传达什么核心思想。它的字体选择和排版也很有特点，行距很紧凑，给人一种信息密度极高的压迫感，仿佛作者在用最少的空间塞进最多的概念，丝毫没有给我们这些初学者喘息的机会。

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这本书的装帧质量和印刷细节给我留下了深刻的印象。内页纸张的厚度适中，不是那种廉价的、一摸就出汗的纸张，而是有一种恰到好处的哑光质感，阅读时眼睛非常舒服，即便是长时间盯着密集的文字，也不会有明显的疲劳感。而且，装订工艺非常扎实，书脊的弯曲度设计得合理，即便是新书打开时，也不会出现那种死死的粘连感，可以很平稳地摊开放在桌面上。这对于需要反复查阅和在书页上做大量批注的读者来说，简直是福音。更值得称赞的是，作者团队在排版上进行了一些非常巧妙的处理：关键术语会用一种非常细微的、几乎难以察觉的衬线字体来区分，这在视觉上形成了一种微妙的层次感，帮助读者在不被打断阅读流畅性的前提下，捕捉到信息重点。总而言之，从物质层面来看，这本书的制作水准完全配得上它内容所蕴含的深度和严肃性，体现了一种对知识载体本身的尊重。

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说实在话，当我真正开始深入阅读这本书时，我发现它完全颠覆了我对“学习”这件事的传统认知。这不是那种读完就能立刻在简历上写出“掌握了某某技能”的工具书，它更像是一种思维体操的训练手册，一套缓慢而有力的心智重塑过程。我特别喜欢它在阐述复杂概念时所使用的类比，虽然很多类比本身也需要一定的背景知识去理解，但一旦豁然开朗，那种感觉简直妙不可言。比如，作者用古代的织布机来解释现代数据流的可追溯性，这种跨越时空的对比，一下子就把原本冰冷的、纯粹技术性的东西赋予了历史的厚重感和人性的温度。这本书的叙事节奏非常缓慢，它不会急于给你答案，而是引导你一步步去构建自己的理解框架。我记得有一次，我因为理解了一个小小的章节，竟然耗费了我整个下午的时间，反复阅读、写笔记、甚至画图来辅助理解。这种投入感是其他很多轻量级读物无法给予的。它要求读者付出极大的耐心和专注力，但回报是，你感觉自己大脑的某些“默认设置”正在被悄悄地修改，变得更加灵活和开放。

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