通信技术导论（原书第5版）

本书是关于电信领域通信技术的一本指南。本书共4部分，一部分主要介绍了目前通信行业的新兴技术、数据中心和VoIPPBX;第二部分介绍电信行业的竞争，结构与法规等;第三部分介绍了广域网与互联网运营商网络;第四部分介绍了新兴的移动网络和全球移动产业。

目　　录出版者的话本书赞誉前言致谢第一部分　应用技术、数据中心和VoIP PBX第1章　计算机和应用技术21.1　主要的基础技术31.2　数据包发送41.3　深度包检测：流量控制和管理51.4　压缩81.5　通过多路复用增加网络容量101.6　广域网加速和优化111.7　利用协议建立一套通用规则131.8　协议和分层131.9　云计算141.10　单个服务器通过虚拟化技术执行多个服务器功能201.11　网络布线221.12　总结251.13　附录26第2章　数据中心和IP专用小交换机282.1　引言282.2　下一代数据中心：虚拟化和千兆比特速率292.3　虚拟化管理362.4　骨干网和单个局域网结构382.5　内部使用的IP专用交换系统402.6　IP电话背后的技术412.7　IP用户小交换机的结构432.8　增值电话应用系统492.9　总结562.10　附录57第二部分　行 业 概 述第3章　竞争、产业结构和规则603.1　引言603.2　1984年AT&T解体613.3　监管问题653.4　行业状况743.5　非传统运营商的竞争对手：亚马逊、苹果、谷歌、微软和Netflix843.6　附录91第三部分　广域网和因特网第4章　运营商网络944.1　公共网络944.2　长途网络：核心网954.3　运营商网络中使用的技术974.4　核心网和城域网汇聚994.5　在核心网中传输电影和电视1064.6　中间一英里网络1074.7　最后一英里接入网络1104.8　有线运营商的接入网络1164.9　美国紧急情况下的电信服务1184.10　信令1204.11　总结1224.12　附录123第5章　宽带和广域网业务1255.1　引言1255.2　宽带的定义1265.3　宽带上的VoIP呼叫业务1275.4　使用多协议标签交换进行内部连接1295.5　基于互联网协议的虚拟专用网络1335.6　通过互联网的安全传输1345.7　托管服务1375.8　使用数字用户线接入互联网1395.9　运营商级千兆以太网实现高速率接入1415.10　T1/T3：企业的第一个宽带服务1435.11　专用线路和网络拓扑1455.12　附录148第6章　因特网1506.1　引言1506.2　因特网的发展1516.3　互联网结构1536.4　来自互联网内部、外部的安全威胁1586.5　隐私权1606.6　互联网视频走向前台1616.7　电子商务1656.8　在线社区论坛1676.9　网络中立性1686.10　数字鸿沟：带宽、使用技巧和计算机1716.11　内部网和外联网1726.12　总结173第四部分　移动网络和全球移动业务第7章　移动和Wi-Fi网络1767.1　引言1767.2　第一代模拟技术1777.3　无线网络的有限频谱1787.4　第二代、第三代和第四代数字通信网络1857.5　第四代高级移动业务1927.6　LTE架构简化了基础设施1997.7　微微蜂窝和毫微微蜂窝的蜂窝技术2047.8　手持设备和平板电脑2067.9　应用程序和服务2107.10　蜂窝通信网络中的Wi-Fi标准、　体系结构和使用2147.11　卫星2217.12　总结2217.13　附录222第8章　全球移动运营商2268.1　引言2268.2　全球最大的移动运营商2278.3　亚洲市场2288.4　拉丁美洲2318.5　撒哈拉以南的非洲2338.6　欧洲2378.7　总结242术语表243

前　　言移动网和因特网的创新消除了地理上的距离造成的沟通障碍。处于不同国家的人们可以通过移动终端、电脑和固定电话方便地进行交流和通信。出国留学的学生和因工作移居海外的人们通过Facebook和百度等社交媒体，以及Skype等互联网呼叫服务与朋友和家人进行联系。 无线和有线互联网接入的广泛普及是新的创新型公司成立的一个重要因素。在过去的20年中，住宅宽带和商用电脑得到了广泛普及，这催生了利用互联网低成本的优势进行分销服务的新业务。这些企业都有一个共同点：领导者不仅高瞻远瞩而且渴望成功。例如亚马逊的创始人杰夫·贝佐斯，他为消费者阅读评论书籍和产品开发了创新的方式，并简化了采购流程。史蒂夫·乔布斯对苹果公司的愿景是研发出高质量、创新且易于使用的电脑、便携式音乐播放器和平板电脑。基于互联网的公司也已改变了零售和企业对企业（B2B）的商业模式。图书的出版、销售，以及音乐、电视节目和电影的出品，都只是整个经历巨大转变的行业中的冰山一角。 全球范围内可支付的移动服务极大地促进了通信的发展。但在移动网络实现全球普及前，很多人甚至从未使用过基本的电话服务。拉丁美洲、亚洲部分国家和非洲的通信是昂贵和繁琐的。 通过促进总部和远程办公人员之间的通信，移动网络使企业在全球开展业务变得更加容易。然而，在许多新兴经济中时常因基础设施差（例如电气特性不一致、道路无法通行）给企业发展造成了阻碍。此外，拉丁美洲部分地区、亚洲某些国家和非洲的高贫困率则意味着大多数人只能购买价格低廉的移动服务。这些都在一定程度上限制了运营商的收益，并且打击了网络发展的积极性。 移动服务在新兴市场的拓展为来自欧洲、中东和亚洲某些国家的老牌运营商创造了发展机遇。西班牙电信Telefónica如今是拉丁美洲的第二大运营商。在那里，它经历了高速增长，因为在过去的10年里大多数人都首次订阅了移动服务。相反，它在欧洲的业务只有较低的收益和增长。 移动网络对那些有线宽带资源非常匮乏的国家有着特别显著的影响。在这些国家中，人们往往将移动电话作为首选的电子通信方式。低成本移动设备的普及也在积极影响着发展中国家的经济和居民生活。例如，手机银行使人们足不出户便可以利用智能手机实现入账和账单支付。 移动数据网络和语音网络的发展使网络容量变得紧张。面对这样的形势，移动运营商正将网络升级到4G（第四代）协议，如LTE（长期演进）和WiMAX2 （微波接入全球互操作性2）。这些升级将首次为许多新兴国家和农村地区的小企业与消费者提供高速的互联网接入。 然而，网络升级成本很高昂。出于这个原因，许多运营商选择了一种折中方案，这种升级方案可以提高速度，但不能像LTE和WiMAX一样提供尽可能多的容量。从长远来看，随着制造成本的降低，大多数运营商将升级到第四代网络。 但是，互联网性能的改善有其不利的一面：隐私的暴露和政府的监控。 然而，互联网监控行为是一个重要工具，可用于挫败那些对业务发展、国家安全、关键网络稳定性、供水系统和电网等产生威胁的网络安全攻击。对战略资源的一次严重攻击有可能导致国家陷入瘫痪并造成大范围的损害。 在线监控行为的另一个案例是企业追踪个人的浏览活动。例如，当消费者下载应用程序、浏览互联网或填写调查表时，企业常常收集一些信息，如年龄、住址、教育程度和性别。互联网公司往往在没有得到消费者同意的情况下，向那些营销公司销售这些数据，旨在利用这些信息来制定针对特定人群的广告策略，从而导致消费者对个人信息的使用失去了控制。 互联网和无线服务已经改变了消费者和企业访问、存储程序和文件的方式。为了节省人员配置和运营成本，企业正在使用云计算。在云计算环境中，电子邮件、人力资源、销售自动化和应收账款都通过互联网在提供商的数据中心进行管理。家庭用户也接受了云计算，并用它来存储和播放音乐、创建文件和存储备份文件。 那些不愿意将关键应用交给外部提供商控制的公司，正利用新的技术来支持集中式应用，因为这样只需要更少的空间和能源，并且只需要更少的全职员工来维护。 通过采取集中式服务和削减分支机构以减少所需人员的方式，可使数据中心的操作更加高效。有些公司也引入了服务器虚拟化，即将多个应用程序和操作系统安装在一台服务器中。这减少了所需服务器的数量，节省了空间和能耗。 更高速率、更加可靠的网络是实现这些性能的重要因素。由于各种基于网络的服务不断膨胀，网络的临界值也随之增加，如对更高速度和更大容量的需求。消费者和商业机构理所当然地使用优质的网络。然而，运营商需要投入巨资升级有线网络来满足容量和连通性需求。 移动和固网运营商整合的趋势正在全世界蔓延，同时许多提供商也在全球和全国开展业务。部分国家通常由两个或三个提供商掌控大多数的网络运营。这种低水平的竞争不仅导致了高昂的互联网接入价格，还降低了网络创新的动力。相反，在印度这样拥有大量移动运营商的国家，竞争带来了低价格的移动服务。然而，低价格也导致了低利润率。 移动服务的廉价性和互联网人口比例的不断增长带来了难以解决的问题。例如，在具有强大网络的国家中，商业组织希望总是可以通过电子邮件和短信与员工保持联系。这使人们难以对工作“置之不理”，也就很难有一个真正的假期。 同时存在一个具有挑战性的问题：如何既保护国家安全和防止黑客侵犯个人财务数据又在政府的监控下保护居民个人隐私权。此外，对于如何在保护消费者隐私权的同时承认企业需要监控消费者的浏览行为来了解市场，也存在挑战。这些棘手的问题是无法单靠技术得以解决的。 致　　谢感谢那些花费时间与我交谈并分享他们在电信行业多年工作经验的人。以下就是给予我帮助的人：Alcatel-Lucent公司产品营销经理Bhavani M. Rao和高级产品销售总监Steve Kemp； ARM公司北美市场营销经理Ken Havens；Avalya通信公司分析师Rachel Winett Lamont；BJ批发俱乐部的电信经理Lori Geoffroy；BroadSoft公司联合创始人兼首席技术官Scott Hoffpauir；切斯特菲尔德县学区技术总监Adam L. Seldow教育博士；Ciena公司市场部总监Dave Parks；思科公司云计算市场策略员James Urquhart；Cloudswitch公司（现为Verizon公司的一部分）创始人兼首席技术官John Considine；Farpoint Group公司负责人Craig Mathias；谷歌WebM项目经理John Luther；Hartteras网络公司营销和产品线管理副总裁M.Vijay Raman；Interactive Video Technologies公司总裁兼首席营运官Chris O払rien；ip.access公司产品管理和营销高级副总裁Andy Tiller博士；Juniper网络公司技术副总裁Wendy Cartee；Level-3通信有限责任公司产品副总裁Paul Savill和首席法律官John M. Ryan；麦迪逊商业房地产服务公司国内商务总监Carlos Alvarez；Market Recognition公司总裁兼首席执行官Gareth Taube和副总裁David Gitner；微软业务开发经理Bill Sherry；MoreMagic Solutions公司营销副总裁Nimit Sawhney；NVIDIA公司战略和DXP 技术副总裁Simon Knowles；Point Topic有限公司首席执行官Oliver Johnson；Sandvine公司市场和销售执行副总裁Tom Donnelly；Shared Spectrum公司首席执行官Thomas Stroup；Shore Tel公司高级产品营销总监Bernard Gutnick；SNL Kagan公司研发经理Chris Forth；Sonian公司创始人兼首席技术官Greg Arnett；TeleGeography公司副总裁Stephan Beckert；Trace Media Marketing创始人兼首席执行官Chris Dawkins；UTOPIA执行董事Todd Marriott。 同时也感谢以下提供的个人宝贵见解：爱德华·马基议员办公室总参谋长Mark Baye帮助整理了监管问题；美国国家民主学会研究顾问Andrea Levy帮助了解了肯尼亚的情况；Wayin客户总监Bobby Markowitz帮助了解了网上游戏；Frambors邮件列表技术的拥有者Steve W. Orr帮助了解了区邮件列表信息；以及Elliot Gerberg提供的数据中心和网络知识；还要感谢Pearson的编辑Christopher Guzikowski。 感谢以下专家提供的信息：波士顿的巴西领事馆总领事Fernando Mello Barreto；GSMA的高级技术总监Dan Warren；NECA公司的政府事务部副总裁Joe A. Douglas以及负责关税、速率、成本、平均进度、技术等技术规划和实施的主管Sal Talluto；博物馆和图书馆服务研究所负责政策、规划、研究和传播的副主任Mamie Bittner。 谢谢我的女儿，Nancy Dodd研究所负责人Nancy Dodd；Information Technologies公司高级副总裁Joe McGrath；Sunovion制药公司网络和电信高级总监Susan Truesdale。 我在美国东北大学的研究生贡献了大量的第一手资料。来自不同国家（如中国、印度、塞内加尔和秘鲁的国际生贡献了他们国家的网络状态和技术等信息。美国学生提供他们如何使用技术的例子。学生们提供了因特网和移动网络如何影响他们日常生活的宝贵意见。没有这些人的帮助和支持，我是无法完成这本书的。 特别感谢我的丈夫Bob提出敏锐的意见。他反复阅读了每一章。在提供前四个版本意见的基础上，我期待他能提出更敏锐的意见和尖锐的问题。