無綫網絡編碼：原理與應用/高等院校信息與通信工程係列教材 [Network Coding principle And Application] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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吳湛擊 著

圖書標籤:

• 無綫網絡編碼
• 網絡編碼
• 信息與通信工程
• 高等教育
• 教材
• 無綫通信
• 編碼理論
• 網絡優化
• 通信工程
• 信息技術

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302358046

版次：1

商品編碼：11500479

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 高等院校信息與通信工程係列教材

外文名稱：Network Coding principle And Application

開本：16開

齣版時間：2014-07-01

用紙：膠版紙

頁數：16

內容簡介

　　《無綫網絡編碼：原理與應用/高等院校信息與通信工程係列教材》共分8章，從網絡編碼在無綫通信領域的基礎理論、主要技術和典型應用3個方麵展開闡述。
　　第1章緒論，介紹網絡編碼的概念、起源和發展，介紹信道糾錯碼技術的基本概念，並介紹《無綫網絡編碼：原理與應用/高等院校信息與通信工程係列教材》的組織結構。第2章基於多址接入單嚮中繼信道場景的網絡編碼技術，介紹和提齣瞭多址接入中繼信道的多種應用場景中的幾種聯閤網絡編碼方案，分彆闡述瞭其技術要點及性能分析。第3章基於多嚮中繼信道場景的網絡編碼技術，介紹和提齣瞭多嚮中繼信道的多種應用場景中的幾種聯閤網絡編碼方案，分彆闡述瞭其技術要點及性能分析。第4章基於多元LDPC編碼的網絡編碼技術，從有限域構造的角度深入介紹瞭基於多元LDPC乘積碼技術實現的聯閤網絡編碼方案，並給齣瞭該方案的綜閤性能分析。第5章多源場景下的網絡編碼研究，闡述瞭多源網絡中的網絡編碼方案。第6章疊加碼的網絡編碼研究，介紹瞭基於疊加碼技術實現的無綫網絡中的聯閤網絡編碼方案。第7章移動自組網中的網絡編碼技術，介紹瞭網絡編碼技術在移動自組網中的應用與發展。第8章總結與展望，總結瞭全書的內容，並對無綫領域網絡編碼技術的發展提齣瞭一些預期和方嚮。

作者簡介

　　吳湛擊，男，北京郵電大學信息與通信工程學院教授，博士生導師，1977年生，江蘇宜興人。IEEE高級會員，IEEE標準協會投票會員。2004年於北京郵電大學獲“信號與信息處理”專業方嚮的博士學位，博士學位論文“統一編譯碼理論與應用”獲得北京郵電大學“優秀博士論文”。全國高中數學聯閤競賽一等奬的獲得者.2004年7月至2006年7月，在鬆下電器尖端移動通信研究所做高級研究員，多次參加3GPP－LTE國際標準化會議，並多次赴日本橫須賀YRP野比的鬆下總部研究院進行學術交流。2006年7月至今，在北京郵電大學電信工程學院任教。

目錄

第1章 緒論
1.1 研究背景
1.2 信道編碼概述
1.2.1 捲積碼
1.2.2 Turbo碼
1.2.3 LDPC碼
1.3 網絡編碼概述
1.3.1 中繼通信理論
1.3.2 網絡編碼的基本概念
1.3.3 網絡編碼的基本原理
1.3.4 網絡編碼的起源與發展
1.4 信道編碼與網絡編碼的研究現況

第2章 基於多址接入單嚮中繼信道場景的網絡編碼技術
2.1 引言
2.2 基於異或操作的網絡編碼技術
2.2.1 基於BICM-ID係統的網絡編碼
2.2.2 串行中繼下Turbo碼的網絡編碼
2.3 基於乘積碼的網絡編碼技術
2.3.1 基於LDPC碼的網絡編碼設計
2.3.2 場景描述與係統模型
2.3.3 LDPC的網絡編碼
2.3.4 譯碼設計
2.3.5 仿真分析
2.3.6 本節總結
2.4 多址接入全雙工中繼網絡的編碼方案
2.4.1 場景描述與係統模型
2.4.2 疊加信號與迭代譯碼算法
2.4.3 性能仿真
2.4.4 本節總結

第3章 基於多嚮中繼信道場景的網絡編碼技術
3.1 引言
3.2 三時隙比特異或網絡編碼方案
3.3 雙時隙比特物理層網絡編碼方案
3.4 仿真分析
3.5 多嚮中繼信道下的網絡編碼
3.5.1 係統模型
3.5.2 傳輸方案的原理及處理流程
3.5.3 性能分析
3.6 本章總結

第4章 基於多元LDPC編碼的網絡編碼技術
4.1 多元LDPC碼介紹
4.1.1 多元LDPC碼編碼的設計
4.1.2 多元LDPC碼編碼的調製解調
4.1.3 多元LDPC碼編碼的譯碼算法
4.2 基於多元綫性隨機編碼的網絡編碼技術
4.2.1 場景描述與拓撲模型
4.2.2 編碼構造
4.2.3 迭代聯閤譯碼
4.2.4 仿真分析
4.3 基於多元LDPC乘積碼的網絡編碼技術
4.3.1 譯碼設計的實現
4.3.2 性能分析
4.4 本章總結

第5章 多源場景下的網絡編碼研究
5.1 係統模型
5.2 多源中繼網絡編碼
5.2.1 考慮直傳鏈路下的中繼網絡編碼
5.2.2 無直傳鏈路下的中繼網絡編碼
5.3 迭代譯碼原理
5.3.1 參考係統的LLR值
5.3.2 多源中繼編碼係統的LLR值
5.3.3 多信源中繼係統的迭代譯碼
5.4 性能與仿真分析
5.4.1 基於EXIT圖的譯碼性能分析
5.4.2 仿真結果分析
5.5 本章總結

第6章 疊加碼的網絡編碼研究
6.1 係統模型
6.2 疊加碼的網絡編碼
6.2.1 疊加碼
6.2.2 編譯碼原理
6.2.3 誤碼率的分析
6.3 性能仿真
6.4 本章總結

第7章 移動自組網中的網絡編碼技術
7.1 引言
7.2 移動自組網
7.2.1 移動自組網介紹
7.2.2 AODV路由協議
7.2.3 協議缺陷與不足
7.3 移動自組網中的網絡編碼
7.3.1 應用場景及原理
7.3.2 性能仿真與分析
7.4 本章總結

第8章 總結與展望
8.1 本書內容總結
8.2 進一步的工作

附錄 ADE-16QAM的trellis矩陣
縮寫說明
參考文獻和資料

前言/序言

《通信網絡協議棧：設計、優化與安全》 引言 在信息爆炸的時代，全球通信網絡的規模與復雜性呈指數級增長，對網絡通信協議棧的設計、性能優化和安全性提齣瞭前所未有的挑戰。通信網絡協議棧作為現代通信係統的基石，定義瞭數據如何在網絡中傳輸、路由、交換和被接收。從互聯網的 TCP/IP 協議簇到新興的 5G/6G 網絡，再到物聯網和工業控製係統，高效、可靠且安全的通信協議棧是支撐這些應用的關鍵。 本書旨在深入探討現代通信網絡協議棧的核心原理、關鍵技術以及麵嚮未來挑戰的設計理念。我們不拘泥於單一的網絡範式，而是從更宏觀的視角審視不同網絡環境下的協議棧演進。本書將係統地闡述協議棧各層的職責、工作機製，並重點關注當前研究和應用的熱點，如協議棧的性能瓶頸分析、優化策略、以及日益重要的網絡安全問題。 第一部分：通信網絡協議棧的基礎理論 第一章：通信網絡協議棧的演進與分層模型 本章將追溯通信網絡協議棧的發展曆程，從早期的點對點通信協議到分層模型的誕生。我們將詳細介紹 OSI 七層模型和 TCP/IP 四層（或五層）模型，剖析每一層的功能、目的以及它們之間的相互關係。理解分層模型是掌握協議棧運作的關鍵，本章將強調分層帶來的模塊化、標準化和互操作性優勢，並探討不同模型在實際應用中的取捨。我們將以實際網絡協議為例，直觀地展示各層協議是如何協同工作的，為後續深入學習打下堅實基礎。 第二章：數據鏈路層：可靠傳輸與節點間通信 數據鏈路層是網絡通信的起點，負責在相鄰節點之間進行可靠的數據傳輸。本章將聚焦於數據鏈路層的核心技術，包括幀的封裝與解封裝、差錯檢測與糾錯（如 CRC）、流量控製（如滑動窗口協議）以及介質訪問控製（MAC）機製。我們將深入分析以太網、Wi-Fi 等常見局域網協議的工作原理，探討它們在共享介質環境下的衝突避免和媒體訪問策略。同時，本章還將介紹局域網互聯的關鍵技術，如 MAC 地址解析協議（ARP），為理解 IP 層的路由奠定基礎。 第三章：網絡層：端到端的路由與尋址 網絡層是通信網絡的核心，負責將數據包從源主機路由到目標主機，即使它們不在同一個物理網絡中。本章將重點講解 IP 協議（IPv4 和 IPv6）的尋址機製、數據包格式以及路由選擇算法。我們將詳細闡述路由器的工作原理，包括轉發錶的構建與維護，以及不同路由協議（如 RIP、OSPF、BGP）的特點和應用場景。此外，本章還將探討網絡層提供的服務質量（QoS）保障機製，以及如何處理網絡擁塞和數據包丟失等問題。 第四章：傳輸層：麵嚮連接與無連接的可靠性 傳輸層在端到端通信中扮演著至關重要的角色，它為應用層提供兩種主要的通信服務：麵嚮連接（如 TCP）和無連接（如 UDP）。本章將深入剖析 TCP 協議的設計精髓，包括三次握手與四次揮手建立和釋放連接的過程、可靠數據傳輸機製（序號、確認應答、重傳）、流量控製（慢啓動、擁塞避免）和擁塞控製策略。同時，我們也將介紹 UDP 協議的特點，分析其在流媒體、在綫遊戲等對時延敏感的應用中的優勢。本章還會探討端口號的作用以及 socket 編程接口，為理解應用層如何利用傳輸層服務提供實際指導。 第五章：應用層：豐富多彩的網絡服務 應用層是用戶直接交互的層麵，承載著各種各樣的網絡服務。本章將介紹幾種典型的應用層協議，如 HTTP（Web 瀏覽）、FTP（文件傳輸）、SMTP/POP3/IMAP（電子郵件）、DNS（域名解析）以及 SSH（安全遠程登錄）。我們將分析這些協議的設計理念、報文結構和工作流程，展示它們如何利用下層協議實現特定的應用功能。本章還將討論網絡應用的設計原則，以及如何根據應用需求選擇閤適的傳輸層協議。 第二部分：通信網絡協議棧的性能優化 第六章：協議棧性能瓶頸分析與度量 本章將聚焦於如何識彆和量化通信網絡協議棧的性能瓶頸。我們將介紹各種網絡性能度量指標，包括吞吐量、時延、抖動、丟包率和連接建立時間等，並探討如何使用嗅探器（如 Wireshark）、流量生成器等工具進行實際測量。我們將深入分析不同協議層可能存在的性能瓶頸，例如鏈路層的衝突、網絡層的路由擁塞、傳輸層的擁塞控製機製以及應用層的處理效率。通過案例分析，展示如何通過係統性的分析找到製約網絡性能的關鍵因素。 第七章：傳輸層優化技術 傳輸層的性能直接影響著端到端的數據傳輸效率。本章將詳細介紹多種傳輸層優化技術。我們將探討 TCP 協議的各種變種和改進，如 NewReno、CUBIC、BBR 等擁塞控製算法，分析它們在不同網絡環境（如高時延、高丟包率的網絡）下的性能錶現。本章還將介紹 TCP 選項的優化，如窗口擴展選項、時間戳選項等，以及如何通過調整 TCP 參數（如初始擁塞窗口、最大段大小）來提升性能。此外，我們將討論 UDP 協議的優化策略，以及在特定場景下如何通過應用層來彌補 UDP 的不足。 第八章：網絡層與路由優化 網絡層的性能直接關係到數據包能否快速有效地送達目的地。本章將探討網絡層和路由的優化策略。我們將分析當前路由協議的局限性，並介紹一些增強路由效率的技術，例如路徑選擇的優化、負載均衡技術以及多播路由的設計。本章還將討論網絡虛擬化和軟件定義網絡（SDN）如何通過集中控製和靈活編程來動態優化網絡流量和路由路徑。此外，我們將介紹一些利用緩存和預取技術來加速數據包轉發的機製。 第九章：鏈路層與接入網優化 鏈路層和接入網是用戶接入網絡的第一道關卡，其性能對整體網絡體驗至關重要。本章將探討鏈路層和接入網的優化技術。我們將分析 Wi-Fi 協議的演進（如 Wi-Fi 6/6E/7）如何提升吞吐量和降低時延，以及在密集部署場景下的乾擾管理技術。本章還將介紹 5G/6G 等新興蜂窩通信技術在物理層和 MAC 層麵的優化，例如波束賦形、大規模 MIMO、以及超可靠低時延通信（URLLC）的設計。此外，我們還將討論如何在接入網層麵實現流量調度和資源分配的優化，以滿足不同應用的需求。 第十章：端到端性能優化與協議棧協同 本章將從宏觀視角齣發，探討如何實現協議棧各層之間的協同優化，以達到最佳的端到端性能。我們將分析協議棧的整體設計原則，強調在設計和部署過程中需要考慮的權衡。我們將討論如何通過應用層的感知和反饋來指導下層協議的調整，例如應用感知擁塞控製。本章還將探討如何利用人工智能和機器學習技術來預測網絡狀態、動態調整協議參數，實現更智能化的網絡管理和優化。 第三部分：通信網絡協議棧的安全 第十一章：網絡安全威脅與協議棧脆弱性 本章將全麵審視通信網絡協議棧麵臨的各種安全威脅，並分析協議棧各層在安全設計上的脆弱性。我們將介紹常見的網絡攻擊類型，如拒絕服務（DoS/DDoS）攻擊、中間人攻擊、嗅探攻擊、欺騙攻擊、DNS 劫持等，並詳細解析這些攻擊是如何利用協議棧的缺陷來實現的。我們將深入探討 TCP/IP 協議簇在設計之初對安全性的考慮不足，以及由此帶來的潛在風險。 第十二章：傳輸層與網絡層的安全機製 本章將重點關注傳輸層和網絡層的安全防護機製。我們將詳細介紹 TLS/SSL 協議的工作原理，包括密鑰交換、證書驗證、對稱加密和哈希函數等，分析其如何保障 Web 流量的機密性、完整性和認證性。我們將探討 IPsec 協議及其提供的認證頭（AH）和封裝安全載荷（ESP），以及它們在 IP 層實現的安全隧道。本章還將介紹一些防禦 DoS/DDoS 攻擊的常用技術，例如流量過濾、速率限製和源地址驗證。 第十三章：應用層安全與身份認證 應用層的安全性直接關係到用戶數據的隱私和應用的可用性。本章將探討應用層安全的關鍵技術。我們將深入講解 HTTPs 的安全性，包括其與 TLS/SSL 的結閤。本章還將介紹用戶身份認證和授權機製，如基於密碼的認證、基於令牌的認證、OAuth 等。我們將討論如何設計安全的 API 接口，以及如何防止常見的 Web 應用漏洞，如 SQL 注入和跨站腳本攻擊（XSS）。 第十四章：新興網絡協議棧的安全挑戰與對策 隨著通信技術的發展，新的網絡範式（如 SDN、NFV、物聯網、車聯網）帶來瞭新的安全挑戰。本章將探討這些新興領域麵臨的安全問題，例如 SDN 控製器的安全、網絡功能虛擬化（NFV）的隔離性、以及物聯網設備的安全漏洞。我們將介紹針對這些挑戰的解決方案，包括基於區塊鏈的分布式安全機製、零信任架構、以及基於行為分析的安全監控等。本章還將展望未來網絡安全的發展趨勢，強調主動防禦和智能安全的重要性。 結論 通信網絡協議棧是現代信息社會不可或缺的組成部分。本書從原理齣發，深入剖析瞭協議棧的各層功能，並係統地探討瞭性能優化和安全防護的關鍵技術。我們力求提供一個全麵而深入的視角，幫助讀者理解現有網絡的運作機製，應對當前麵臨的挑戰，並為未來網絡的創新與發展奠定堅實的基礎。本書適閤高等院校信息與通信工程專業的學生、相關領域的科研人員以及從事網絡設計、開發和運維的工程師閱讀。

評分☆☆☆☆☆

評價一： 拿到這本《無綫網絡編碼：原理與應用》後，我立刻被它厚重的體量和嚴謹的編排吸引住瞭。封麵設計簡潔大氣，傳遞齣一種學術研究的專業感。作為一名即將步入無綫通信領域的研究生，我深知掌握前沿理論的重要性。這本書的標題直接點明瞭核心內容——無綫網絡編碼，這正是我目前迫切需要深入學習的課題。雖然我還沒有時間逐字逐句地研讀，但僅從目錄和前言來看，它似乎囊括瞭網絡編碼的理論基礎，從基礎的綫性編碼原理，到更復雜的隨機綫性網絡編碼，再到針對無綫環境的特有挑戰所設計的解決方案。我特彆期待書中關於糾錯碼、信息論在網絡編碼中的應用，以及如何剋服無綫信道中的衰落、乾擾等問題的詳細闡述。這本書能否為我打下堅實的理論基礎，讓我能夠更自信地投入到實際的研究項目中，是我最為關心的。我設想，通過這本書的學習，我能對如何通過編碼提高網絡吞吐量、降低時延、增強魯棒性有更深刻的理解，為我未來在無綫通信係統的設計和優化方麵積纍寶貴的知識財富。

評分☆☆☆☆☆

評價二： 這本書給我一種“寶藏”的感覺，不是那種閃閃發光但華而不實的寶藏，而是那種埋藏在深處，需要耐心挖掘纔能顯現其價值的寶藏。雖然它名字聽起來有些技術性，但閱讀過程卻並非枯燥乏味。書中的圖示和例子非常豐富，將抽象的概念具象化，讓我這個非科班齣身但對無綫技術有濃厚興趣的工程師，也能逐步理解網絡編碼的精髓。尤其是在介紹無綫信道特性對編碼策略的影響時，作者的分析鞭闢入裏，讓我認識到簡單的理論模型在實際無綫環境中需要如何調整和優化。我特彆喜歡書中關於糾錯碼如何與網絡編碼相結閤的章節，這提供瞭解決無綫傳輸丟包問題的全新視角。這本書沒有迴避實際工程中的難點，而是試圖給齣可行的解決方案，這對於我來說是彌足珍貴的。我希望通過這本書的學習，能夠將理論知識轉化為解決實際問題的能力，更好地理解和運用無綫網絡編碼技術，從而在工作中有所突破。

評分☆☆☆☆☆

評價四： 這本《無綫網絡編碼：原理與應用》對於我這樣一名沉浸在理論研究多年、渴望將理論付諸實踐的研究人員來說，猶如久旱逢甘霖。書中的“原理”部分，我推測會深入剖析網絡編碼的數學基礎，比如綫性代數在其中的應用，以及如何通過信息論的角度來衡量編碼的效率和可靠性。而“應用”部分，則是我最為期待的，希望看到如何將這些抽象的原理應用到解決實際的無綫網絡問題上，比如在復雜拓撲的網絡中如何高效地傳輸數據，或者在資源受限的移動終端上如何實現高效的編碼和解碼。我特彆關注書中是否會討論分布式網絡編碼、多播網絡編碼等更高級的主題，以及這些技術在實際的無綫傳感器網絡、物聯網等場景下的具體實現案例。這本書能否幫助我打開新的研究思路，將理論與實際需求緊密結閤，是我對它的最大期望。

評分☆☆☆☆☆

評價三： 這本書的齣版，無疑為信息與通信工程領域的師生提供瞭一本極具參考價值的教材。作為一名有著多年教學經驗的老師，我深知一本優秀的教材需要具備理論體係完整、內容更新及時、例證清晰易懂等特點。這本書從書名來看，就抓住瞭無綫網絡編碼這個當前研究的熱點和難點。我預估書中在介紹完基本的網絡編碼理論後，會深入探討其在無綫環境下的特殊應用，例如如何利用物理層的信息來輔助編碼，或者如何設計適應動態變化的無綫信道條件的編碼方案。高等院校信息與通信工程係列教材的定位，也意味著它在學術深度和廣度上都有較高的要求。我期待書中能夠涵蓋最新的研究成果和發展趨勢，例如與5G、6G等下一代通信技術相關的網絡編碼技術。這本書的齣現，將有助於規範和引導相關課程的教學內容，提升該領域的教學水平。

評分☆☆☆☆☆

評價五： 在我看來，一本好的技術書籍，不僅要傳授知識，更要激發讀者的思考和探索欲。這本書的篇幅不小，內容必然十分充實，從“原理”到“應用”，應該是一個循序漸進、由淺入深的過程。我猜想，在介紹完基礎概念後，書中會重點闡述網絡編碼如何提升無綫網絡的性能，例如在多播場景下，如何通過一次傳輸將信息發送給多個接收者，從而顯著提高頻譜效率。此外，考慮到無綫環境的動態性和不確定性，我期待書中能有詳細的章節討論如何設計具有魯棒性的網絡編碼方案，以應對數據包丟失、節點故障等問題。這本書能否為我提供解決實際無綫網絡設計中遇到的瓶頸的思路，例如如何平衡編碼的復雜度和帶來的性能提升，是我衡量其價值的重要標準。總而言之，我希望這本書能夠成為我在無綫網絡編碼領域的“常備工具書”，隨時查閱，不斷汲取靈感。