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出版者:科学出版社

作者:李明琪编

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2002-3

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787030100856

丛书系列:

图书标签:

• 宽带接入
• 接入网
• 通信工程
• 网络技术
• 光纤通信
• DSL
• PON
• 以太网
• 网络工程
• 宽带网络

深入理解现代信息基础设施：下一代数据传输技术与未来展望 本书旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的视角，审视当前信息传输领域的核心技术、挑战与未来发展方向，重点聚焦于超越传统宽带接入范畴的前沿技术体系。 本书不涉及传统意义上的“宽带接入网络”的具体实现细节、设备选型、或者现有接入技术（如ADSL、VDSL、GPON/EPON的详细协议栈）的配置与维护。相反，我们将目光投向构建未来信息高速公路的更深层次、更具颠覆性的技术栈与架构重塑。 --- 第一部分：超越现有接入范畴的传输介质与物理层创新 本部分将探讨在现有光纤接入网络达到物理极限后，我们如何通过介质本身的革命性进步来拓展传输容量和覆盖范围。 1. 太赫兹（THz）通信的理论与实践： 我们将详尽分析太赫兹频段（0.1 THz 至 10 THz）在实现超高密度数据传输方面的潜力与瓶颈。这包括对太赫兹波在空气中传播的损耗模型、大气吸收效应（特别是水分吸收峰）的精确建模。深入探讨新型半导体材料（如砷化镓、氮化镓基异质结）在太赫兹源和探测器开发中的前沿进展，以及如何应对皮秒级脉冲的产生与接收技术挑战。本书将重点分析超大规模MIMO（Massive MIMO）在太赫兹频段中的信道估计与波束赋形技术的独特需求，以及实现可见光通信（VLC）作为室内高密度接入的补充技术路线。 2. 先进光纤技术：空芯光纤与非线性光学 放弃对传统实芯光纤的常规讨论，本书专注于提升光纤本身传输能力的革命性技术。我们将详细解析空芯光纤（Hollow-Core Fiber, HCF）的结构设计原理，包括光子带隙（PBG）与反向绝对带隙（RAINBOW）的差异，以及HCF在降低延迟（传输速度接近光速）和抑制非线性效应方面的关键优势。此外，关于非线性光学部分，我们将探讨如何利用受激拉曼散射（SRS）和四波混频（FWM）等效应，在单根光纤中实现更高阶的多路复用，而非传统的波分复用（WDM）层面的简单叠加。重点讨论分布式拉曼放大（DRA）在超长距离、超高容量传输链中的应用。 --- 第二部分：网络架构的彻底重构：从接入到核心的融合 本部分着眼于网络逻辑层的根本性变革，探讨如何构建一个具有弹性、低延迟和自优化的全融合网络。 3. 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）的深度集成 本书将超越SDN/NFV的基本概念介绍，转而关注在全光网络和下一代无线网络场景中，如何利用SDN的集中控制平面实现跨层级的资源动态调度。具体包括：光网络中的流（Flow）管理，即如何通过SDN控制器直接控制波长路由和光功率分配，实现毫秒级的路径重构；以及虚拟化功能（VNF）的边缘化部署，探讨如何将网络功能（如防火墙、负载均衡器）下沉到汇聚层甚至用户侧，以支持超低延迟应用。分析基于P4语言的下一代数据面可编程性，以及其对网络设备硬件依赖性的解耦作用。 4. 实时计算网络（RCN）与确定性网络（DetNet） 传统网络关注平均性能，但新兴的工业互联网、远程手术和自动驾驶对延迟的确定性要求极高。本书深入研究确定性网络（DetNet）的标准框架，包括时间敏感网络（TSN）在数据中心和广域网中的扩展应用。重点解析时间同步机制（如高精度同步协议PTP的改进）以及基于预约带宽（Pre-emption）和流量整形的端到端延迟界限保证。讨论如何将计算任务与网络传输路径紧密耦合，形成实时的反馈回路，以确保数据包在特定时间窗口内到达目标处理单元。 --- 第三部分：赋能未来的跨界技术融合 本部分探讨了支撑未来通信系统的革命性赋能技术，它们共同塑造着未来信息传输的边界。 5. 量子信息科学在通信中的应用 本书将详细区分量子密钥分发（QKD）与量子网络的不同侧重点。在QKD方面，重点分析基于卫星的远距离QKD链路面临的信噪比挑战和大气湍流补偿技术。更重要的是，本书将聚焦于量子中继器（Quantum Repeater）的理论模型，探讨如何利用纠缠交换和纠错码来实现可扩展的量子网络，以及这对于构建未来“绝对安全”传输层的意义。这部分内容将着重于纠缠源的产生效率和光子存储技术的瓶颈分析。 6. 人工智能驱动的网络自治与优化 探讨如何利用深度学习和强化学习（RL）技术实现网络管理的完全自治。这包括：基于RL的动态频谱管理，使网络能够根据实时的干扰和拥塞情况，自动调整调制编码方案（MCS）和频率分配，以最大化频谱效率；以及故障的预防性诊断，通过对海量网络性能指标的异常模式识别，在故障发生前进行自动化的网络健康修复。分析如何构建数字孪生网络（Digital Twin），用以在虚拟环境中测试和验证新的网络策略，从而消除对真实生产网络的风险性干预。 --- 结语：信息传输的极限与哲学思考 本书最后一部分将总结当前技术的演进路径，并对信息传输在能源效率、全球连接公平性方面可能面临的伦理与社会挑战进行前瞻性思考。我们探讨的不是如何让现有网络更快一点，而是如何构建一个完全不同于今天的、能够支撑万亿级物联网节点和沉浸式元宇宙体验的“智能信息基础设施”。

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