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本書為全國電力行業 十四五規劃教材。
本書從網絡的角度,對現代通信相關理論進行系統闡述。首先從通信網絡的概論出發,簡要介紹通信網的概 念、構成、業務和分類等;其次對通信網絡中的拓撲結構、業務常用分布、業務分析、流量與擁塞控制和可靠性 等關鍵技術進行詳細討論;然后對組網中的多址接入、路由算法和交換技術進行講解。全書內容在參考業界權C威 教材的基礎上,考慮教育教學和學生學習需要,進行內容補充完善,并配有難易適中的習題。

本教材是通信工程專業本科學生的基礎理論必修課，也是部分高校通信專業研究生的核心課，全書主要講解通信網基本概念及通信網的體系結構，排隊論基礎知識和通信網的業務時延分析，圖論的基本知識和最Z短徑、網絡流量問題，網絡流量分配及其算法，擁塞控制的基本原理和算法，可靠性理論的基本知識和通信網可靠性分析等。

通信網絡在現代社會中發揮著舉足輕重的作用,通信網絡相關的理論也是信息通信學科的重要專業理論基礎。從20世紀50年代開始通信網絡經過不斷開拓,理論漸趨完整。本書的主要目的是討論這些網絡的共性原理基礎,希望通過本課程的學習,使讀者能夠理解當今各種新型通信網絡的設計原理和依據,同時為讀者設計和構思其他新型的通信網絡打下理論 基礎。 本書參考國內外知名的通信網絡教材,包括 《通信網理論基礎》(周炯槃等編著)、《通 信網性能分析基礎》(蘇駟希編著)和 《通信網絡基礎》(李建東等編著)等,根據當前通信 網絡的最新發展動態,并結合作者多年一線教案和教學經驗,進行編撰而成。書中對通信網 絡的拓撲結構、業務分析和可靠性分析等關鍵技術進行詳細討論,突出鍛煉學生對通信網絡 相關問題的分析能力和解決能力。 本書共分為9章,第1章簡要介紹了通信網的基本概念、構成、分類和通信網的協議體 系以及通信網的基本理論問題等;第2章詳細闡述了圖論的基礎知識,并對最短路徑問題和 流量分配問題進行了分析;第3章詳細介紹了通信網性能分析中常用的隨機過程,討論了通 信網性能分析中常用的分布;第4章主要討論了排隊系統的模型、Little公式、M/M/1型 和M/G/1型排隊系統以及通信網業務分析的方法;第5章簡要介紹了流量和擁塞控制的概 念、窗口式流控技術、漏斗算法及令牌漏斗算法的基本原理;第6章討論了簡單不可修復系 統和可修復系統以及復雜系統的可靠度計算方法,以及通信網的可靠性定義、端局和線路故 障下的可靠度、局間通信可靠度和綜合可靠度等;第7章、第8章和第9章分別對多址技術、路由算法和交換技術進行了簡要介紹。 本書由華北電力大學通信網絡教學團隊編寫,包括李保罡教授、張京席講師、王雅寧講 師、孫景芳講師、李然講師,全書由李保罡教授進行統稿。特別感謝華北電力大學的孔英會教授對全書進行審定,并提出了許多寶貴的修改意見。本書得到了國家自然科學基金項目 (61971190)、河北省自然科學基金項目 (F2022502020)、河北省高等教育教學改革研究與 實踐 項 目 (2022GJJG405)、河 北 省 省 級 研 究 生 示 范 課 程 項 目 《現 代 通 信 網 理 論》 (CKCJSX2022109)、華北電力大學教育教學改革項目 (以 一流專業建設為抓手的通信 工程專業人才培養與課改協同研究,《通信網理論基礎》云教材資源建設研究與實踐)和華 北電力大學線上線下混合課 《通信網理論基礎》建設項目等的支持。 有關本書的最新教學資料請聯系中國電力出版社。由于水平有限,書中難免有缺點和錯誤,敬請讀者批評指正,謹此致謝。

李保罡，男，河北保定人，2012年博士畢業于北京郵電大學�，F任華北電力大學電氣與電子工程學院教授。2016年10月至2017年10月，在澳大利亞悉尼大學通信創新中心作訪問學者。IEEE會員，中國通信學會高級會員，中國電子學會會員，IEEE PES電力系統通信與網絡安全技術委員會（中國）電力信息通信人工智能技術分委會理事。主要研究興趣包括無線通信網絡、工業互聯網和能源互聯網，信息安全與監控，大數據分析，以及博弈論和機器學習應用等。主持國家自然科學基金項目面上項目和青年項目2項，北京市和河北省省部級自然科學基金項目3項，中央高校基本科研業務費項目3項，國家電網公司項目若干項。發表SCI或EI檢索文章40余篇；授權發明專利10余項，授權實用新型6項。

前言 第1章 通信網絡概論 1
1.1通信網的概念與構成 1
1.2通信網的業務與分類 3
1.3 協議體系及分層概念 4
1.4 通信網的基本理論問題 8
1.5 小結與思考 10

習題 10
第2章 通信網的拓撲結構 11
2.1 圖論的基本知識 11
2.2 最短路徑問題 22
2.3 流量分配問題 31
2.4 站址選擇 37
2.5 小結與思考 38
習題 38
第3章通信網業務的常用分布 41
3.1 隨機過程概述 41
3.2 通信網性能分析中常用的隨機過程 43
3.3 通信網性能分析中常用的分布 53
3.4 概率生成函數 58
3.5 小結與思考 58
習題 58
第4章 排隊論及其在通信網中的應用 60
4.1 排隊系統模型 60
4.2 Little公式 66
4.3 M/M/1型排隊系統 68
*4.4 M/G/1系統 72
4.5 排隊網絡 77
4.6 通信網業務分析 81
4.7 小結與思考 106
習題 107
第5章 流量與擁塞控制 109
5.1 流量和擁塞控制概述 109
5.2 擁塞控制 110
5.3 流量和擁塞控制技術 117
5.4 流量管理 120
5.5 分組交換網絡的擁塞控制機制 125
5.6 高級擁塞控制 125
5.7 小結與思考 127
習題 128
第6章通信網的可靠性 130
6.1 可靠性概論 130
6.2 網絡可靠性基礎 145
6.3 通信網的可靠性 152
6.4 小結與思考 163
習題 164
第7章 多址接入技術 167
7.1 多址接入技術概述 167
7.2 固定多址接入技術 169
7.3 隨機多址接入技術 174
7.4 基于預約的多址接入技術 179
7.5 小結與思考 179
習題 180
第8章 路由算法 181
8.1 概述 181
8.2 路由器的構成 182
8.3 路由算法的基本知識 183
8.4 常用的路由算法 186
8.5 最短路由算法 189
8.6 Internet網中的路由算法 194
8.7 小結與思考 198
習題 198
第9章交換技術 199
9.1 電路交換 199
9.2 分組交換 201
9.3 ATM 交換 204
9.4 多協議標簽交換 207
9.5 軟交換 210
9.6 小結與思考 213
習題 214
參考文獻 215