計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)分析

賈永兵,張文超,鄭紅斌,王 笑,劉 念,劉 杰

(西安應(yīng)用光學(xué)研究所 陜西 西安 710065)

0 引言

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)具有復(fù)雜性、專業(yè)程度較高的特點(diǎn)。其由交換設(shè)備以及傳輸設(shè)備構(gòu)成,其中各項(xiàng)設(shè)備的實(shí)施應(yīng)用,可以促進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)處于暢通運(yùn)行狀態(tài),還可以最大限度減少運(yùn)營(yíng)成本,體現(xiàn)出智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的使用價(jià)值。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)是各個(gè)行業(yè)中信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸最為主要的手段,其中光纖通信技術(shù)是更為典型化的信息技術(shù)。

1 計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本功能和架構(gòu)

1.1 計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本功能

1.1.1 數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)功能,能夠?qū)崿F(xiàn)圖書、文件以及新消息等相關(guān)信息數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備之間傳輸,并且通過計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)自身所具有的數(shù)據(jù)通信功能,促進(jìn)人們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上享有遠(yuǎn)程教育以及收發(fā)電子郵件等基本的現(xiàn)代化信息服務(wù),而且還可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域以及不同部門之間的網(wǎng)絡(luò)信息聯(lián)動(dòng),對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化管理[1]。

1.1.2 資源共享

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅可以儲(chǔ)備很多資源,還可以共享計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)資源。同時(shí),通過資源共享能有效提升計(jì)算機(jī)軟硬件資源的利用率,還能有效避免因?yàn)橹貜?fù)購(gòu)買資源而增加成本。比如計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的共享性通信線路以及數(shù)據(jù)庫(kù)和繪圖儀等相應(yīng)資源,能夠有效地加強(qiáng)計(jì)算機(jī)處理資源的能力,還能夠更好地為人們工作以及生活提供海量信息資源和信息服務(wù)。

1.1.3 分布式處理

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)通過分布式處理基本形式,將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接,創(chuàng)建出十分高效的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行系統(tǒng),提升計(jì)算機(jī)處理信息的能力,并且可以完成十分復(fù)雜的工作任務(wù),增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用性。在計(jì)算機(jī)分布式處理時(shí),每一臺(tái)計(jì)算機(jī)不僅要承擔(dān)自身的任務(wù),還要幫助工作人員完成一些額外的任務(wù)[2]。當(dāng)其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)因?yàn)槿蝿?wù)比較多而降低運(yùn)行效率時(shí),網(wǎng)絡(luò)就會(huì)自動(dòng)將部分相關(guān)任務(wù)分配到其他空閑的計(jì)算機(jī),展開新一輪處理?？梢姺植际教幚砜梢云胶饷恳慌_(tái)計(jì)算機(jī)自身的運(yùn)行荷載,充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息資源,提升計(jì)算機(jī)處理工作問題的能力。

1.2 計(jì)算機(jī)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本架構(gòu)

1.2.1 數(shù)據(jù)感知層

數(shù)據(jù)感知層屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)末梢。針對(duì)傳感器等相應(yīng)設(shè)備,進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,可以了解計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)情況、通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等相關(guān)信息。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)展開全面檢測(cè),能夠完成對(duì)于數(shù)據(jù)的感知和細(xì)化。感知層包含的數(shù)據(jù),主要來源為內(nèi)部信息以及第三方信息。網(wǎng)絡(luò)通信端數(shù)據(jù)主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)感知,并對(duì)總線信息進(jìn)行讀取、獲取到相應(yīng)信息。道路端數(shù)據(jù)信息主要是利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行感知,比如網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)的狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)安全程度等,能夠收集到更為全面的信息。第三方信息是指在設(shè)備和第三方應(yīng)用之間來獲得更為全面的信息數(shù)據(jù),并調(diào)度網(wǎng)絡(luò)信息資源的相關(guān)工作內(nèi)容等[3]。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸層

網(wǎng)絡(luò)傳輸層屬于技術(shù)設(shè)施層和平臺(tái)應(yīng)用層之間進(jìn)行連接的管理通道,一是將基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)方面的數(shù)據(jù)上傳,使得數(shù)據(jù)可以在平臺(tái)層上搜集;二是依照不同需求所提供的隔離網(wǎng)絡(luò)資源,在用戶與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)之間能夠真正實(shí)現(xiàn)信息方面的共享。通信網(wǎng)絡(luò)屬于信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)闹饕ǖ?具有帶寬大、時(shí)延率低以及可靠性較高等優(yōu)勢(shì)。

1.2.3 平臺(tái)應(yīng)用層

平臺(tái)應(yīng)用層屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理工作以及營(yíng)運(yùn)單元,能有效實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信安全管理的預(yù)警,為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶提供更為全面的信息數(shù)據(jù),以及信息查詢、信息訂閱等多方面服務(wù)。而且能夠通過云計(jì)算平臺(tái),服務(wù)包含政府職能管理部門,數(shù)據(jù)傳輸以及信息服務(wù)等在內(nèi)的多種類型用戶,實(shí)現(xiàn)云端以及終端相應(yīng)設(shè)備的科學(xué)協(xié)調(diào)和控制。

2 光纖通信技術(shù)

2.1 光纖通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

光纖通信技術(shù)屬于十分關(guān)鍵的通信應(yīng)用技術(shù),其中光纖是較為重要的應(yīng)用材料,主要是因?yàn)楣饫w材料傳輸性更強(qiáng),具有十分強(qiáng)大的數(shù)據(jù)傳輸能力。光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸方案見圖1。

圖1 光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸方案示意圖

2.1.1 光纖通信技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)

第一,對(duì)外界因素抗干擾能力很強(qiáng)。光纖通信技術(shù)對(duì)磁干擾方面影響的抵御能力十分強(qiáng)大,可以有效提升信號(hào)強(qiáng)度。光纖所用的材料一般為石英,石英可以有效隔絕外界的干擾,避免外界因素對(duì)于光纖通信傳輸?shù)挠绊慬4]。另外,應(yīng)用光纖通信技術(shù)還可以進(jìn)一步將電纜等方面的干擾進(jìn)行降低或隔絕。第二,容量較大,傳輸速度快。這項(xiàng)技術(shù)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)量較大,信息傳輸?shù)乃俣雀鼮檠杆佟５谌?具有良好的保密性。光纖通信技術(shù)具有良好的保密性能,由于光纖通信在實(shí)際展開信息數(shù)據(jù)傳輸時(shí),不會(huì)被外界各項(xiàng)因素所干擾,因此數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中可以受到很好的保護(hù),避免丟失。

2.1.2 光纖通信技術(shù)存在的缺點(diǎn)

光纖通信技術(shù)在應(yīng)用時(shí)也有很多局限,主要是在外界網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行體系中的終端所干擾,實(shí)際在單波更長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)中,其缺點(diǎn)展現(xiàn)得更加突出。因此,要科學(xué)加強(qiáng)有關(guān)工作的試驗(yàn)以及分析,解決產(chǎn)生的信息傳輸問題,促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的有效運(yùn)用[5]。

2.2 光纖通信材料

光纖的材料是石英,在實(shí)際應(yīng)用中消耗率較低,而且傳輸距離遠(yuǎn)。光子晶體纖維主要構(gòu)成材料為硅晶體,是晶體結(jié)構(gòu),這種材料最為典型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是內(nèi)部包含很多空氣氣孔,光子晶體優(yōu)良的特性使其在光電子領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

2.3 光纖通信技術(shù)應(yīng)用的意義以及分類

隨著計(jì)算機(jī)在人們工作以及生活中廣泛應(yīng)用,用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)運(yùn)行與傳輸效率有了更高要求。在實(shí)際應(yīng)用中,由于通信網(wǎng)絡(luò)連接到的設(shè)備類型以及數(shù)量出現(xiàn)進(jìn)一步增加,所以要對(duì)其實(shí)施科學(xué)優(yōu)化,使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得更為完善,依照光纖通信傳輸技術(shù)實(shí)際應(yīng)用和環(huán)境,來提升其性能[6]。比如,光纖通信技術(shù)應(yīng)用在軍事方面時(shí),要加強(qiáng)對(duì)信息容量以及信息保密性工作。運(yùn)用光纖接入技術(shù)可以幫助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)速度進(jìn)一步加快,將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸寬帶有效拓展,保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定,避免出現(xiàn)相應(yīng)故障,使用戶真正提升其體驗(yàn)感與使用效率。目前,我國(guó)光纖通信傳輸技術(shù)包含單纖傳輸和雙纖傳輸兩種基本類型。其中單纖傳輸技術(shù)在實(shí)施信號(hào)傳輸?shù)倪^程中,由于是在一根光纖內(nèi)部完成,所以需要對(duì)其實(shí)施特殊化調(diào)波處理,而雙纖傳輸技術(shù)在使用過程中,要在不同光纖材料內(nèi)進(jìn)行工作。很明顯,單纖傳輸所用的光纖材料更少,能節(jié)省很多光纖資源,降低成本,但要提升其應(yīng)用性能,保證信號(hào)傳輸具有穩(wěn)定性與安全性。

2.4 光纖通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用

光纖通信技術(shù)可以應(yīng)用在多個(gè)行業(yè),比如在物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等。光纖通信技術(shù)具備輔助電力系統(tǒng)的主要作用,當(dāng)前,電力系統(tǒng)已經(jīng)掌握了應(yīng)用光纖通信技術(shù)的技能,并且逐漸創(chuàng)建出更為完善的專用型工作通信網(wǎng)絡(luò)[7]。另外,光纖通信技術(shù)應(yīng)用在廣播領(lǐng)域中可以避免信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)泄漏,使信息數(shù)據(jù)在傳播過程中更為穩(wěn)定,從而促進(jìn)廣播電視行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。光纖通信技術(shù)的應(yīng)用如圖2所示。

圖2 光纖通信技術(shù)的應(yīng)用示意圖

2.5 光纖通信信號(hào)的衰弱以及再生

如果信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn),會(huì)出現(xiàn)信號(hào)衰弱的問題,因此,解決該問題是光纖通信重要的工作內(nèi)容。在出現(xiàn)信號(hào)傳輸不穩(wěn)定時(shí),通過信號(hào)放大器來進(jìn)一步解決信號(hào)問題,這樣可以加強(qiáng)光波傳輸信號(hào),避免在信息數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸過程中存在速度慢、信號(hào)弱的情況。通信信號(hào)衰弱和其實(shí)際介質(zhì)材料以及通信環(huán)境等多個(gè)方面相關(guān)[8]。將石英光纖作為主要案例進(jìn)行分析,石英光纖具有良好的信號(hào)傳輸基本性能,但存有不同含量的雜質(zhì),這些雜質(zhì)會(huì)直接對(duì)光纖信號(hào)傳輸造成影響,而且在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)變形,導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性受到影響。另外,光纖材料連接處出現(xiàn)問題,也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不穩(wěn)定性。為了有效解決信號(hào)減弱的棘手問題,技術(shù)人員可以通過信號(hào)再生技術(shù),保證光纖通信信號(hào)處于正常傳輸狀態(tài),有效阻止信號(hào)傳輸事故出現(xiàn)擴(kuò)大。

3 光纖通信技術(shù)未來需要完成的相關(guān)事項(xiàng)

3.1 創(chuàng)建出統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)

目前,光纖通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議還不太完善,使得網(wǎng)絡(luò)控制中心以及工作人員之間的溝通無法正常開展。為了改善現(xiàn)狀,創(chuàng)建出更為完善的管理標(biāo)準(zhǔn),需要設(shè)立科學(xué)管理目標(biāo):第一,需要對(duì)不同管理區(qū)域以及行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀實(shí)施深入了解與分析,進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查和對(duì)比,將相關(guān)部門所創(chuàng)建出的有關(guān)管理?xiàng)l例展開比較,分析出社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀以及科學(xué)技術(shù)實(shí)力,進(jìn)而規(guī)劃統(tǒng)籌出與我國(guó)社會(huì)環(huán)境更為適合的光纖通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。第二,針對(duì)專業(yè)工作人員展開科學(xué)訓(xùn)練,保證每個(gè)崗位上的工作人員可以依照工作基本流程實(shí)施,無線網(wǎng)絡(luò)以及通信技術(shù)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)整合,進(jìn)而將數(shù)據(jù)以及信息有效關(guān)聯(lián),提供技術(shù)和資金方面支持,促進(jìn)信息的高效應(yīng)用與處理[9]。

3.2 加大對(duì)技術(shù)的研究力度

光纖通信技術(shù)的提升,進(jìn)而產(chǎn)生信息數(shù)據(jù)的多樣化,針對(duì)信息數(shù)據(jù)實(shí)施科學(xué)處理、接納及轉(zhuǎn)變,相應(yīng)的部門也會(huì)提出更高要求。需要對(duì)光纖通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集、處理,才能有效、科學(xué)地對(duì)技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用,使信息承載量獲得提升,進(jìn)而提升通信高效性[10]。

3.3 保證信息傳遞的安全性

針對(duì)通信技術(shù)展開有效應(yīng)用,建立更為全面的管理制度,同時(shí)還要科學(xué)地完善管理制度,促進(jìn)通信的傳遞更具安全性。在內(nèi)容、手段以及人員方面開展工作監(jiān)督,最大程度上減少安全問題的發(fā)生次數(shù)。要建立出更為適宜的管理制度實(shí)施獎(jiǎng)勵(lì)和懲罰,保證光纖通信技術(shù)在我國(guó)獲得迅速發(fā)展與應(yīng)用[11]。

4 光纖通信技術(shù)的未來發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)變,可以發(fā)揮出整體優(yōu)勢(shì),同時(shí)光纖通信技術(shù)也獲得良好的發(fā)展,為未來相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用奠定相應(yīng)基礎(chǔ)。其中集成化屬于更為關(guān)注的問題,并且逐漸向技術(shù)集成化進(jìn)行轉(zhuǎn)變。光纖通信技術(shù)主要通過智能化技術(shù)來不斷提升自身信息傳輸?shù)恼w質(zhì)量,并且對(duì)于傳輸效率也有很大加持。向集成化方向不斷發(fā)展,主要在可允許的范圍內(nèi),進(jìn)一步將通信信息實(shí)施,然后給予優(yōu)化配置,實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步建設(shè),還可以有效減少成本,促進(jìn)成本控制工作展開優(yōu)化處理。現(xiàn)階段,我國(guó)光纖通信技術(shù)整體智能化以及集成化的具體應(yīng)用和發(fā)展依然處在初級(jí)階段。另外,光纖通信技術(shù)集成化整體展開優(yōu)化處理,需做到重點(diǎn)分析與解決出現(xiàn)問題,使得光纖通信技術(shù)在集成化應(yīng)用和發(fā)展方面會(huì)出現(xiàn)很多工作難度[12]。

全光網(wǎng)絡(luò)以及光弧子通信技術(shù)屬于光纖通信技術(shù)整體發(fā)展最為關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)。全光網(wǎng)絡(luò)整體應(yīng)用工作可以促進(jìn)光纖通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行展現(xiàn),有效增強(qiáng)通信信息在實(shí)際傳輸過程中的工作運(yùn)行效率,進(jìn)而進(jìn)一步避免通信介質(zhì)在實(shí)際展開傳輸工作時(shí),因?yàn)橥饨缫恍┮蛩囟艿接绊憽９饣∽油ㄐ偶夹g(shù)主要將光弧子作為主要傳輸應(yīng)用介質(zhì),傳輸介質(zhì)在光纖通信系統(tǒng)中進(jìn)行信號(hào)傳輸,可以發(fā)揮出更為顯著的作用。在遠(yuǎn)距離實(shí)施信號(hào)傳輸時(shí),針對(duì)光弧子展開信息的有效傳輸,可以充分發(fā)揮出整體傳輸優(yōu)勢(shì),這是當(dāng)前一種前沿性的通信傳輸技術(shù),在應(yīng)用時(shí)也存在相應(yīng)局限,主要問題為光纖損耗、高階色散效應(yīng)以及光弧子之間相互作用等。在光纖通信技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上,有關(guān)工作人員需要深入分析,并提升光弧子通信技術(shù)整體使用效能和存在的問題,進(jìn)而可以有效拓展光纖通信技術(shù)的實(shí)際使用范圍,加強(qiáng)光纖通信技術(shù)整體應(yīng)用質(zhì)量。

5 結(jié)語

信息技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)通信技術(shù)獲得有效發(fā)展,其中光纖通信技術(shù)是十分關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù),其應(yīng)用范圍十分廣泛,為人們的生活以及工作帶來更為便利的網(wǎng)絡(luò)傳輸條件,同時(shí)可以有效解決信息數(shù)據(jù)傳輸過程中存在的問題,使通信網(wǎng)絡(luò)更好地發(fā)展?，F(xiàn)在,社會(huì)各個(gè)行業(yè)針對(duì)光纖通信技術(shù)的關(guān)注度依然很高,其可以增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)運(yùn)用流暢性,加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)墓ぷ餍室约鞍踩?對(duì)行業(yè)實(shí)際發(fā)展具有積極推進(jìn)作用。光纖通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用可以為通信技術(shù)的未來應(yīng)用和創(chuàng)新奠定更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。