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毛京丽，董跃武 著

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• 调制解调
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• 数字通信
• 模拟通信

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出版社： 北京邮电大学出版社有限公司

ISBN：9787563543564

商品编码：29705481238

包装：平装

出版时间：2015-05-01

基本信息

书名:数据通信原理(第4版)

定价：45.0元

售价：30.6元,便宜14.4元,折扣68

作者:毛京丽,董跃武

出版社：北京邮电大学出版社有限公司

出版日期：2015-05-01

ISBN：9787563543564

字数：548000

页码：

版次：4

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书首先介绍了数据通信的基本概念，然后对数据信号的基带传输、频带传输和数字数据传输这三种基本传输方式进行了详细的论述，接着分析了差错控制的基本理论及应用、几种数据交换方式（电路交换、报文交换、分组交换、帧中继和ATM交换）及数据通信网络体系结构，继而介绍了分组交换网、帧中继网、数字数据网（DDN）和ATM网的基本构成及应用，论述了多协议标签交换（MPLS）网和下一代网络（NGN）。后介绍了计算机网络的相关内容，主要包括局域网、宽带IP城域网、路由器与Inter的路由选择协议等。全书共有7章：章概述，第2章数据信号的传输，第3章差错控制，第4章数据交换，第5章数据通信网络体系结构，第6章数据通信网，第7章计算机网络技术。为便于学生学习过程的归纳总结和培养学生分析问题和解决问题的能力，在每章后都附有本章重点内容小结和习题。

目录

作者介绍

文摘

序言

《光纤通信系统原理与应用》 内容简介 《光纤通信系统原理与应用》一书深入剖析了现代光纤通信系统的核心技术、关键原理及其在各个领域的广泛应用。本书旨在为读者构建一个清晰、系统的光纤通信知识体系，从基础的光学理论出发，逐步深入到复杂的光学器件、系统设计、网络架构以及前沿技术，为读者提供全面而深入的理解。 第一章 光的波动性和粒子性 本章首先回顾了经典光学的基础，包括光的干涉、衍射和偏振等波动光学现象，并阐述了这些现象在光纤通信中的体现，例如模式在光纤中的传播与衍射的关联，以及偏振在某些高级复用技术中的重要性。随后，本书将视角转向量子力学，详细介绍了光子的概念及其能量、动量等粒子属性。通过对爱因斯坦光电效应等经典实验的解读，读者将理解光的波粒二象性。这种二象性不仅是理解光与物质相互作用的基石，更是后续章节中分析光信号产生、传输和探测过程的理论依据。本章将强调，正是光具有粒子性，才使得光子能够被独立探测，实现信息的传递；而其波动性则决定了光在介质中的传播特性，如模式的形成和干涉效应。 第二章 光纤的传输原理 本章是本书的核心内容之一，详细讲解了光纤作为信息传输媒介的基本原理。从最基础的几何光学模型出发，通过斯涅尔定律和全反射原理，清晰地阐述了光信号如何在光纤内部进行传输。书中将区分单模光纤和多模光纤的结构差异，并深入分析不同模式下光信号的传播特性，例如模式色散的产生机制及其对传输速率的影响。对于多模光纤，将详细介绍其步进折射率和渐变折射率的结构，以及后者如何通过折射率分布的设计来减小模式色散。接着，本书将进入更精细的物理光学分析，讲解了光纤的截止条件、有效模场直径以及高阶模的产生和衰减。此外，还将探讨光纤中的各种损耗机制，包括吸收损耗、散射损耗（瑞利散射、米氏散射）以及弯曲损耗（宏弯损耗和微弯损耗），并分析它们对信号传输距离和质量的影响。最后，本章将介绍不同类型光纤的特性，如石英光纤、塑性光纤，以及用于特殊应用的低损耗光纤、高非线性光纤等。 第三章 光源与探测器的原理 光信号的产生和接收是光纤通信的两个关键环节。本章将详细介绍实现这一功能的关键器件。 3.1 光源 半导体激光器（LD）： 深入探讨了激光器的基本结构，包括p-n结、有源区、反射镜等。详细讲解了激光的产生机制，如电子-空穴对的注入、受激辐射、阈值电流、输出功率与电流的关系，以及光谱特性（谱宽、波长稳定性）。将分析不同类型的半导体激光器，如DFB（分布反馈）激光器、FP（法布里-珀罗）激光器，并对比它们的优缺点及其在不同通信系统中的应用。 发光二极管（LED）： 讲解了LED的结构、发光原理以及与激光器在输出功率、耦合效率、调制速率和光谱特性等方面的区别。重点分析LED的非相干性对其在高速率传输中的限制。 其他光源： 简要介绍超辐射发光二极管（SLED）等，并分析其特性。 3.2 探测器 光电二极管（PD）： 详细讲解了PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）的结构和工作原理。分析了光电流的产生、响应速度、量子效率、暗电流、噪声（散粒噪声、热噪声、减玾噪声）等关键参数。将对比PIN-PD和APD在灵敏度、响应速度和应用场合上的差异。 其他探测器： 简要介绍光电倍增管（PMT）等，并分析其特性。 第四章 光信号的调制与解调 本章深入探讨如何将电信号有效地转换为光信号，并在接收端将其还原。 模拟调制： 讲解了直接强度调制（IM）、调频（FM）等模拟调制方式，并分析其在光纤通信中的局限性。 数字调制： 重点介绍数字调制技术，包括： 强度调制/直接检测（IM/DD）： 这是最简单和最常用的调制方式。详细分析了数字信号（如NRZ、RZ编码）如何控制光源的开关，以及如何通过探测器直接检测光信号的强度变化。 相干光通信中的调制： 随着传输速率的提高，相干检测技术逐渐成为主流。本章将详细介绍ASK（幅度键控）、FSK（频率键控）、PSK（相位键控）和QAM（正交幅度调制）等调制格式，并分析它们在频谱效率、抗噪声性能和系统复杂度上的权衡。 解调技术： 详细介绍不同调制方式对应的解调方法，包括直接检测（光强度解调）、相干检测（本振光外差或零差检测）以及同步检测等。 第五章 光信号的传输损耗与失真 本章分析光信号在光纤传输过程中可能遇到的两大挑战：损耗和失真。 光纤损耗： 进一步细化第一章中提到的损耗机制。 吸收损耗： 分析不同波长下材料（如SiO2）的吸收特性，特别是紫外吸收和红外吸收，以及导致其产生的原因（如OH-离子吸收）。 散射损耗： 详细解释瑞利散射，并分析其与波长的关系（λ^-4），以及其对长波长传输的优势。 弯曲损耗： 区分宏弯损耗和微弯损耗，分析其产生的原因和影响因素，如光纤半径、包层厚度、外部压力等。 连接器损耗： 分析固定连接器和活动连接器的损耗产生原因，如端面不平整、错位、污垢等。 光信号失真： 色散： 这是影响传输带宽和信息速率的关键因素。 模式色散： 主要存在于多模光纤中，分析不同模式传播速度的差异如何导致脉冲展宽。 材料色散： 分析材料折射率随波长变化而变化，导致不同波长的光以不同速度传播。 波导色散： 分析光纤波导结构的设计如何影响不同模式的传播速度。 总色散： 分析材料色散和波导色散的组合效应，以及如何通过色散补偿技术来减小其影响。 非线性效应： 随着光功率的增大，光纤介质的非线性效应开始显现，如受激拉曼散射（SRS）、受激布里渊散射（SBS）、克尔效应（自相位调制 SPM、交叉相位调制 XPM、四波混频 FWM），这些效应会引起信号畸变、噪声增加甚至能量转移。 第六章 光通信系统中的噪声 本章深入探讨光纤通信系统中存在的各种噪声源及其对系统性能的影响。 光源噪声： 包括强度噪声（如激光器的相对强度噪声 RIN）和频率噪声。 探测器噪声： 散粒噪声（与光信号强度和探测器量子效率有关）、热噪声（由器件电阻产生）、减玾噪声（APD特有的，由碰撞电离引起的额外噪声）。 传输介质噪声： 散射引起的噪声、非线性效应产生的噪声（如SRS、SBS、FWM产生的噪声）。 器件噪声： 如放大器噪声。 第七章 光放大器 本章重点介绍在长距离传输中不可或缺的光放大技术。 掺铒光纤放大器（EDFA）： 详细讲解EDFA的工作原理，包括泵浦光、增益机制（受激辐射），增益谱，噪声系数，饱和输出功率，以及其在C波段和L波段的应用。 半导体光放大器（SOA）： 分析SOA的工作原理，其优点（如体积小、集成度高）和缺点（如噪声系数较高、非线性效应更显著），以及其在特定应用中的优势。 拉曼放大器： 介绍其基于受激拉曼散射的放大原理，及其在大功率传输和宽带放大方面的潜力。 其他放大器： 简要介绍光纤布里渊放大器（FBA）等。 第八章 光复用技术 本章探讨如何在一个光纤通道中传输多个信号，以提高光纤的传输容量。 波分复用（WDM）： 详细讲解WDM的基本原理，包括不同波长通道的分配和组合。 粗波分复用（CWDM）： 分析其通道间隔较大、成本较低的特点。 密集波分复用（DWDM）： 分析其通道间隔小、容量大的特点，以及对光源和滤波器的要求。 时分复用（TDM）： 讲解如何将不同用户的信号在时间上进行划分，然后复用到同一光纤中。 码分复用（CDM）： 简要介绍其基本原理。 空分复用（SDM）： 介绍如何在同一根光纤中利用不同空间模式进行信号传输，以及多芯光纤和模分复用的概念。 第九章 光网络架构与协议 本章将光纤通信系统置于更宏观的网络层面进行考察。 光纤到户（FTTH）网络： 详细讲解FTTH的网络架构，包括OLT（光线路终端）、ONU/ONT（光网络单元/光网络终端）、ODN（光分配网络）等组成部分。 城域网（MAN）： 分析其在城市范围内的光纤传输和互联。 长途传输网： 介绍其构成要素和技术挑战。 光交换技术： 介绍不同类型的光交换机，如微机电系统（MEMS）光开关、液晶光开关等。 光网络协议： 简要介绍与光网络相关的协议，如GMPLS（通用多协议标签交换）。 第十章 光通信系统中的信号处理与编码 本章关注如何优化和保护传输的信号。 纠错编码（ECC）： 讲解不同类型的纠错码（如Hamming码、RS码、Turbo码、LDPC码），以及它们在提高传输可靠性方面的作用。 数字信号处理（DSP）： 介绍DSP在光通信系统中的应用，包括均衡、色散补偿、载波相位恢复等。 调制格式的优化： 探讨如PAM4（四电平脉冲幅度调制）等更高级的调制技术在提升频谱效率方面的应用。 第十一章 前沿技术与发展趋势 本章将展望光纤通信技术的未来发展方向。 相干光通信： 进一步深入探讨相干检测技术的优势，如更高的频谱效率、更好的灵敏度、以及对偏振和相位的利用。 硅光子技术： 介绍硅基光电子器件的制造技术，及其在集成化、小型化和低成本化方面的潜力。 光计算： 探讨利用光子进行信息处理的可能性。 量子通信： 简要介绍基于量子力学原理的光通信技术，如量子密钥分发（QKD）。 人工智能在光通信中的应用： 探讨AI如何用于网络优化、故障诊断和性能预测。 结论 《光纤通信系统原理与应用》一书通过由浅入深的讲解，全面覆盖了光纤通信系统的各个关键方面，从最基础的光学物理原理，到具体的器件实现，再到复杂的系统设计和未来的发展趋势。本书力求为从事光通信、光电子技术、通信工程、计算机科学以及相关领域的研究人员、工程师和学生提供一本权威、实用的参考书籍。通过阅读本书，读者将能够深刻理解光纤通信系统的精妙之处，并为该领域未来的创新与发展奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

对于一个自学数字信号处理和信息论的学生来说，这本书中关于调制解调技术的部分简直就是一座宝库，但其深度也要求读者具备一定的数学基础。作者对各种数字调制方式的阐述，并非简单地罗列星座图，而是紧密围绕着“如何在有限的带宽内实现最大的信息速率，同时保证可容忍的误码率”这一核心矛盾展开。例如，在介绍正交幅度调制（QAM）时，它不仅详细推导了不同阶数QAM在同等功率下的信噪比增益，更重要的是，它深入探讨了接收端如何利用判决信息来优化性能，引入了最大似然判决的概念，这对于理解现代通信系统的接收机设计至关重要。更令人惊喜的是，书中对于“最佳接收机”的讨论，将线性均衡器和迫分解滤波器（DFE）进行了系统的对比分析，用清晰的数学语言说明了DFE如何通过消除码间干扰来提升系统性能，这在很多其他教材中往往是一笔带过的内容。唯一的遗憾是，虽然内容深度足够，但部分傅里叶变换和Z变换的应用推导过程略显跳跃，可能需要读者额外参考其他信号处理的教材来辅助理解某些中间步骤的代数操作。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个下午的时间，对照着大纲梳理了其中关于网络协议栈分层模型的论述，感到作者在处理抽象概念时的逻辑递进是极其严密的。这本书的叙事结构非常清晰，它采用了自底向上（从物理层到应用层）的推进方式，每深入一个层面，都会以前一个层面的成功或局限作为铺垫，从而自然地引出新层级的必要性。印象最深的是它对数据链路层中差错控制机制的讲解，作者不仅详细剖析了自动重传请求（ARQ）的几种变体——停止等待、后退N帧、选择重传——还非常巧妙地将理论模型的性能分析与实际的延迟、丢包环境联系起来，避免了纯粹的数学推导脱离实际的弊病。有一处我认为是点睛之笔，就是在对比面向字符的同步和面向比特的同步时，作者通过一个场景模拟，清晰地展示了不同同步机制在面对突发错误时的恢复速度差异，这比教科书上常见的对比表格要生动得多。但同时，在讨论拥塞控制的初期模型时，对于流量控制与拥塞控制的边界划分，我认为可以再增加一些现代网络架构下的案例进行佐证，纯粹基于传统TCP的描述，对于初学者来说，可能难以立即将这些理论与SDN或虚拟化网络环境联系起来。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书最大的优点在于其对概念的“历史脉络”和“演进逻辑”的关注，它不像某些新近出版的教材那样，直接从最新的技术标准切入，而是通过回顾早期技术的不足，来解释为什么我们需要发展出更先进的方案。例如，在讨论路由选择算法时，它首先详细介绍了距离矢量路由协议（RIP）的原理和它固有的“慢收敛”和“路由黑洞”问题，正是基于对这些局限性的深刻认识，才引出了链路状态协议（OSPF）和BGP的设计思想。这种“问题驱动”的教学法极大地增强了学习的内在驱动力，让读者明白每一个技术进步都不是凭空出现的，而是对前一个技术瓶颈的直接回应。此外，书中对协议数据单元（PDU）在不同层之间封装和解封装过程的动态图解，是教科书中最清晰的之一，它有效地解决了初学者对“数据包”如何层层穿透协议栈的困惑。要说美中不足，那就是对于最新的网络安全威胁（如更复杂的DDoS攻击向量或加密协议的更新迭代）的讨论略显保守，更新速度似乎跟不上互联网技术飞速发展的步伐，这或许是任何经典教材都难以避免的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实很讲究，封面那种略带磨砂质感的纸张握在手里感觉很扎实，蓝白相间的色调既专业又不失稳重，很符合它作为一本技术教材的定位。拿到手时，我特别留意了字体和排版，印刷清晰度没得说，图表的线条和标注都非常锐利，这对于阅读大量复杂概念和流程图来说至关重要。尤其值得称赞的是，作者在引入新章节时，经常会用一些简短的引言来铺垫即将要讨论的核心思想，这种“热身”环节设计得很人性化，避免了直接抛出公式或模型带来的阅读疲劳。比如，在讨论信道编码的部分，它不是一上来就堆砌代数，而是先用一个生活中的例子来解释“冗余”的价值，然后才过渡到香农的理论框架。不过，初版的一些早期插图在扫描和重排后，某些细节部分略显拥挤，比如在介绍时分多址（TDMA）的帧结构时，时间槽的划分图看起来略微密集了些，如果能稍微拉开间距，或者用不同的阴影区分控制信息和数据信息，会更直观易懂。总体而言，从物理接触的感受和初期的视觉体验来看，这本书的出版质量是令人信服的，它确实给人一种“厚重且值得信赖”的教材印象。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理“系统架构与实际应用”的结合方面做得相当出色，它成功地在理论的严谨性和工程的实用性之间找到了一个很好的平衡点。我特别喜欢它在介绍传输介质特性时所采取的结构：从有线（双绞线、光纤）到无线（电磁波传播特性），最后再到卫星通信链路的建立，这种系统性的分类方法让人对“信息如何跨越物理距离”有了宏观的把握。特别是关于光纤通信的那一章，作者不仅解释了瑞利散射和色散的原理，还用图示说明了色散补偿技术（如色散补偿光纤）的工作机制，这种对实际工程解决方案的关注，使得学习过程充满了目标感。相比于只停留在公式的教材，这本书更像是工程师手册与学术专著的混合体。然而，如果能增加一个专门的章节来讲解当前主流的接入技术，比如PON（无源光网络）的ODN结构，或者4G/5G基站的MIMO天线阵列是如何在这些底层原理的基础上进行具体部署和优化的，那么这本书的工程实用性会更上一层楼，对于希望直接进入行业应用的人来说，会更加有指导意义。