13.1 引言 · 《通信原理（第5版）》

本书前面各章节重点探讨了点对点（Point-to-Point）通信系统的物理层传输与调制编码机制。然而，在人类现代社会的生产与生活中，面对成千上万个离散分布的地理节点，不可能为任意两个用户之间都铺设一条专用的物理传输线缆。

为了实现大规模离散终端之间的灵活通信，必须借助转接交换设备与互联传输链路，将无数分散的点对点系统有机编织成现代通信网（Telecommunication Networks）。

13.1.1 通信网的多维分类体系

通信网是一个由海量异构设备与复杂协议构成的巨型人造工程系统。从不同工程视点审视，通信网具有丰富的分类维度：

按承载业务类型划分：
- 电话网（Telephone Networks）：主要提供双向交互式话音通话服务，强调低传输时延与高接通实时性；
- 计算机数据网（Data Networks / Internet）：主要提供计算机终端间的文件传输、网页浏览、电子邮件与数据交互，强调极高的无差错传输率与突发流量突发性；
- 专用多媒体网：包含视频会议网、数字电视广播分配网等；
按核心转接交换机制划分：
- 电路交换网（Circuit Switched Networks）：呼叫建立时独占端到端物理电路（如传统公用电话交换网 PSTN）；
- 信息包交换网（Packet Switched Networks）：基于统计复用的存储转发机制（如 IP 互联网）；
- 无交换全连接网：仅用于极少数特定关键节点（如核心枢纽卫星网）；
按服务地理范围划分：
- 个域网（PAN）：覆盖人体周围数米范围（如蓝牙 Bluetooth、Zigbee）；
- 局域网（LAN）：覆盖单个办公室、楼宇或园区（如以太网 Ethernet、Wi-Fi）；
- 城域网（MAN）与广域网（WAN）：跨越城市、国家乃至全球的大型主干承载网。

与点对点物理层聚焦于信号分析、傅里叶变换与随机过程截然不同，通信网的设计、拓扑规划、容量配置与拥塞控制依赖于深厚的离散应用数学与运筹学分支：

通信网络分析的三大数学基石

图论（Graph Theory）：将通信网抽象为由“顶点（交换节点/路由器）”与“赋权边（物理链路/信道）”构成的拓扑网络，研究最短路径路由算法（Dijkstra、Floyd）、最小生成树与网络连通度；
排队论（Queueing Theory / 随机服务系统理论）：研究泊松到达分布下数据包在交换机缓冲队列中的等待时延、信道利用率、系统拥塞概率与丢包率（ $M/M/1$ 、 $M/M/c$ 队列模型），是网络流量工程的核心；
网络可靠性理论（Network Reliability Theory）：在单节点或中继链路发生物理故障时，评估全网的连通生存度、抗毁性与自愈倒换能力（如 SDH 自愈环、IP 多路径路由）。