本书为全国电力行业 十四五规划教材。
本书从网络的角度,对现代通信相关理论进行系统阐述。首先从通信网络的概论出发,简要介绍通信网的概 念、构成、业务和分类等;其次对通信网络中的拓扑结构、业务常用分布、业务分析、流量与拥塞控制和可靠性 等关键技术进行详细讨论;然后对组网中的多址接入、路由算法和交换技术进行讲解。全书内容在参考业界权C威 教材的基础上,考虑教育教学和学生学习需要,进行内容补充完善,并配有难易适中的习题。

本教材是通信工程专业本科学生的基础理论必修课，也是部分高校通信专业研究生的核心课，全书主要讲解通信网基本概念及通信网的体系结构，排队论基础知识和通信网的业务时延分析，图论的基本知识和最Z短径、网络流量问题，网络流量分配及其算法，拥塞控制的基本原理和算法，可靠性理论的基本知识和通信网可靠性分析等。

通信网络在现代社会中发挥着举足轻重的作用,通信网络相关的理论也是信息通信学科的重要专业理论基础。从20世纪50年代开始通信网络经过不断开拓,理论渐趋完整。本书的主要目的是讨论这些网络的共性原理基础,希望通过本课程的学习,使读者能够理解当今各种新型通信网络的设计原理和依据,同时为读者设计和构思其他新型的通信网络打下理论 基础。 本书参考国内外知名的通信网络教材,包括 《通信网理论基础》(周炯槃等编著)、《通 信网性能分析基础》(苏驷希编著)和 《通信网络基础》(李建东等编著)等,根据当前通信 网络的最新发展动态,并结合作者多年一线教案和教学经验,进行编撰而成。书中对通信网 络的拓扑结构、业务分析和可靠性分析等关键技术进行详细讨论,突出锻炼学生对通信网络 相关问题的分析能力和解决能力。 本书共分为9章,第1章简要介绍了通信网的基本概念、构成、分类和通信网的协议体 系以及通信网的基本理论问题等;第2章详细阐述了图论的基础知识,并对最短路径问题和 流量分配问题进行了分析;第3章详细介绍了通信网性能分析中常用的随机过程,讨论了通 信网性能分析中常用的分布;第4章主要讨论了排队系统的模型、Little公式、M/M/1型 和M/G/1型排队系统以及通信网业务分析的方法;第5章简要介绍了流量和拥塞控制的概 念、窗口式流控技术、漏斗算法及令牌漏斗算法的基本原理;第6章讨论了简单不可修复系 统和可修复系统以及复杂系统的可靠度计算方法,以及通信网的可靠性定义、端局和线路故 障下的可靠度、局间通信可靠度和综合可靠度等;第7章、第8章和第9章分别对多址技术、路由算法和交换技术进行了简要介绍。 本书由华北电力大学通信网络教学团队编写,包括李保罡教授、张京席讲师、王雅宁讲 师、孙景芳讲师、李然讲师,全书由李保罡教授进行统稿。特别感谢华北电力大学的孔英会教授对全书进行审定,并提出了许多宝贵的修改意见。本书得到了国家自然科学基金项目 (61971190)、河北省自然科学基金项目 (F2022502020)、河北省高等教育教学改革研究与 实践 项 目 (2022GJJG405)、河 北 省 省 级 研 究 生 示 范 课 程 项 目 《现 代 通 信 网 理 论》 (CKCJSX2022109)、华北电力大学教育教学改革项目 (以 一流专业建设为抓手的通信 工程专业人才培养与课改协同研究,《通信网理论基础》云教材资源建设研究与实践)和华 北电力大学线上线下混合课 《通信网理论基础》建设项目等的支持。 有关本书的最新教学资料请联系中国电力出版社。由于水平有限,书中难免有缺点和错误,敬请读者批评指正,谨此致谢。

李保罡，男，河北保定人，2012年博士毕业于北京邮电大学。现任华北电力大学电气与电子工程学院教授。2016年10月至2017年10月，在澳大利亚悉尼大学通信创新中心作访问学者。IEEE会员，中国通信学会高级会员，中国电子学会会员，IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会（中国）电力信息通信人工智能技术分委会理事。主要研究兴趣包括无线通信网络、工业互联网和能源互联网，信息安全与监控，大数据分析，以及博弈论和机器学习应用等。主持国家自然科学基金项目面上项目和青年项目2项，北京市和河北省省部级自然科学基金项目3项，中央高校基本科研业务费项目3项，国家电网公司项目若干项。发表SCI或EI检索文章40余篇；授权发明专利10余项，授权实用新型6项。

前言 第1章 通信网络概论 1
1.1通信网的概念与构成 1
1.2通信网的业务与分类 3
1.3 协议体系及分层概念 4
1.4 通信网的基本理论问题 8
1.5 小结与思考 10

习题 10
第2章 通信网的拓扑结构 11
2.1 图论的基本知识 11
2.2 最短路径问题 22
2.3 流量分配问题 31
2.4 站址选择 37
2.5 小结与思考 38
习题 38
第3章通信网业务的常用分布 41
3.1 随机过程概述 41
3.2 通信网性能分析中常用的随机过程 43
3.3 通信网性能分析中常用的分布 53
3.4 概率生成函数 58
3.5 小结与思考 58
习题 58
第4章 排队论及其在通信网中的应用 60
4.1 排队系统模型 60
4.2 Little公式 66
4.3 M/M/1型排队系统 68
*4.4 M/G/1系统 72
4.5 排队网络 77
4.6 通信网业务分析 81
4.7 小结与思考 106
习题 107
第5章 流量与拥塞控制 109
5.1 流量和拥塞控制概述 109
5.2 拥塞控制 110
5.3 流量和拥塞控制技术 117
5.4 流量管理 120
5.5 分组交换网络的拥塞控制机制 125
5.6 高级拥塞控制 125
5.7 小结与思考 127
习题 128
第6章通信网的可靠性 130
6.1 可靠性概论 130
6.2 网络可靠性基础 145
6.3 通信网的可靠性 152
6.4 小结与思考 163
习题 164
第7章 多址接入技术 167
7.1 多址接入技术概述 167
7.2 固定多址接入技术 169
7.3 随机多址接入技术 174
7.4 基于预约的多址接入技术 179
7.5 小结与思考 179
习题 180
第8章 路由算法 181
8.1 概述 181
8.2 路由器的构成 182
8.3 路由算法的基本知识 183
8.4 常用的路由算法 186
8.5 最短路由算法 189
8.6 Internet网中的路由算法 194
8.7 小结与思考 198
习题 198
第9章交换技术 199
9.1 电路交换 199
9.2 分组交换 201
9.3 ATM 交换 204
9.4 多协议标签交换 207
9.5 软交换 210
9.6 小结与思考 213
习题 214
参考文献 215