基于大數(shù)據(jù)的電子通信技術(shù)發(fā)展研究

韓凌云

（安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 安徽 蕪湖 241000）

0 引言

大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，為電子通信技術(shù)帶來了一種全新的發(fā)展，它以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對數(shù)據(jù)的采集、挖掘、分析、特征抽取等方式，使其朝著多元化、智能化的方向發(fā)展，并逐漸改變了行業(yè)的形態(tài)。在當(dāng)前技術(shù)條件下，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與電子信息技術(shù)相結(jié)合是不可避免的，而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行電子通信，不僅可以促進(jìn)企業(yè)的創(chuàng)新，還可以發(fā)掘其價(jià)值，從而更好地發(fā)揮其在電子通信技術(shù)中的作用。

1 電子通信技術(shù)概述

電子通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛地運(yùn)用于人們的日常工作和生活中，它的高質(zhì)量和高兼容越來越引起人們的關(guān)注。大數(shù)據(jù)技術(shù)是一種非常好的兼容技術(shù)，將其用于電子通信技術(shù)，可以改善其兼容性[1]。高兼容的電子通信技術(shù)可以整合多種軟件，最大限度地利用其技術(shù)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備的協(xié)同和統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的快速流轉(zhuǎn)，達(dá)到最優(yōu)的目的。以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展和革新，使信息的傳輸方式更加便捷、高效，同時(shí)也保證了數(shù)據(jù)的傳輸?shù)恼_性和完整性。在電子通信技術(shù)中，由于外部環(huán)境的干擾，使得信息的傳遞不順暢，從而降低了數(shù)據(jù)的可信度。

2 基于大數(shù)據(jù)的電子通信技術(shù)發(fā)展的優(yōu)勢

2.1 多樣性

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活和工作變得越來越方便，特別是在大數(shù)據(jù)時(shí)代，人們的各種需求越來越多，傳統(tǒng)的電子通信技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們的個(gè)性化需求[2]。為適應(yīng)人們對電子通信技術(shù)的多元化需求，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、思維方式、模式，從大數(shù)據(jù)中獲得各種不同的訊息，為個(gè)體服務(wù)、工作、學(xué)習(xí)提供有針對性的數(shù)據(jù)，從而獲得用戶的滿意度，提高用戶對電子通信技術(shù)的滿意度和信賴度，從而體現(xiàn)出電子通信技術(shù)的多元化特征。

2.2 抗干擾性

在大數(shù)據(jù)的支持下，電子通信技術(shù)必須進(jìn)行優(yōu)化，才能使其朝著更現(xiàn)代化的方向發(fā)展?？垢蓴_能力是電子通信技術(shù)中的一個(gè)重要特征，它具有較高的抗干擾能力，即具有較高的傳輸速度和較高的保真度。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以改善數(shù)據(jù)的傳輸方式，提高數(shù)據(jù)的傳輸效率，減少對外部環(huán)境的影響[3]。在電子通信技術(shù)中，由于通訊路段的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不流暢，因此，在現(xiàn)有的技術(shù)措施中，最常用的方法就是利用大數(shù)據(jù)增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸模式，優(yōu)化通信協(xié)議，優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)的布線，都是行之有效的途徑。

2.3 兼容性

由于其相容性的特性，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前在各行各業(yè)中都有大量的應(yīng)用。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以更好地挖掘出用戶的有用信息，使廣告的傳播更加準(zhǔn)確。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，電子通信技術(shù)的發(fā)展方向更加明確，同時(shí)也加強(qiáng)了它的兼容性，使得它能夠同時(shí)兼容多種設(shè)備、軟件，充分發(fā)揮它的技術(shù)優(yōu)勢和技術(shù)價(jià)值，從而更好地為人民群眾服務(wù)，滿足用戶對數(shù)據(jù)和信息的多樣化需要。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以更好地提供更多的、更節(jié)能、更環(huán)保的信息，更有利于多個(gè)設(shè)備的協(xié)作，加速信息的傳遞，使得電子通信技術(shù)的表現(xiàn)形式得到進(jìn)一步的發(fā)展。

3 基于大數(shù)據(jù)的電子通信技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

3.1 電子通信網(wǎng)絡(luò)部署

在大數(shù)據(jù)的發(fā)展視野下，發(fā)展電子通信技術(shù)的核心是提高通信效率，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)據(jù)集成，使其處理速度更快，從而解決了許多電子通信發(fā)展中遇到的問題。目前大部分的電子通信技術(shù)都是在室內(nèi)進(jìn)行，而在室內(nèi)，對信號的需求非常大，而現(xiàn)在，大數(shù)據(jù)技術(shù)就可以分析出最適合的基站位置，收集到大量的用戶信息，從而使整個(gè)系統(tǒng)的布局變得更加合理，同時(shí)也能夠減少基站的使用，從而提高通信質(zhì)量[4]。

在大數(shù)據(jù)環(huán)境中，采用電子通信技術(shù)可以很好地解決小區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信號不足，提高數(shù)據(jù)處理的順暢程度。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，如果處理不好，將會造成更大的麻煩，也會給共享信息帶來更大的麻煩。

3.2 能量有效

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，電子通信技術(shù)與傳統(tǒng)的電子通信技術(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別。過去，電子通信技術(shù)以服務(wù)質(zhì)量為主，而以大數(shù)據(jù)為依托，以更多的信息資源，提高利用資訊資料的效率，獲得民眾對資訊資料的滿意程度，以及利用資訊資料來推動工作方式的改進(jìn)，以取得民眾對科技的認(rèn)同。在傳統(tǒng)的通信技術(shù)中，電力是靠著電池來維持的，而商業(yè)化的電池，卻無法滿足電力的需求。而以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的電子通信技術(shù)，采用了無限能量消耗方式，可以加速數(shù)據(jù)的傳輸，支持大規(guī)模的電力消耗，從而推動電子通信技術(shù)的發(fā)展[5]。目前，在大數(shù)據(jù)的支持下，人們對信息和數(shù)據(jù)的要求越來越多樣化，這給電子通信技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。

3.3 資源合理配置

過去的電子通信技術(shù)主要是通過通訊裝置來實(shí)現(xiàn)，而這一方式的實(shí)現(xiàn)，需要專門的電子通信設(shè)備來支撐。而基于大數(shù)據(jù)的電子通信技術(shù)，則是基于移動終端，人們可以任意地進(jìn)行信息的傳輸，打破設(shè)備、時(shí)間、空間的限制，實(shí)現(xiàn)快速、快捷地獲取信息。在此背景下，傳統(tǒng)的移動通信系統(tǒng)將會面臨什么樣的挑戰(zhàn)，這種方式要求信息資源的合理配置，如果同時(shí)發(fā)送大量的信息，那么就會造成信息的阻塞，無法進(jìn)行有效的管理和控制，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的不足。因此，在充分利用大數(shù)據(jù)支持的情況下，實(shí)現(xiàn)能源效率的合理配置，對電子通信技術(shù)的高效發(fā)展提出了挑戰(zhàn)，但同時(shí)也給其帶來了發(fā)展的機(jī)會。

4 電子通信技術(shù)示例——時(shí)鐘同步技術(shù)

在系統(tǒng)中，每個(gè)時(shí)鐘的同步都要進(jìn)行比較，每個(gè)時(shí)鐘和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘之間的差異必須進(jìn)行比較，并進(jìn)行相對漂移的校正。例如在GPS導(dǎo)航的用戶設(shè)備中，通常會對1 PPS的前端發(fā)生時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘的同步。另一種則是利用以太網(wǎng)中的時(shí)鐘復(fù)原技術(shù)，即所謂的“同步以太”技術(shù)。當(dāng)然，也有其他的技術(shù)，例如利用無線電波進(jìn)行時(shí)間信息的傳輸，但都是在同一頻率下進(jìn)行的。

為滿足較高的測量精度，劉伯瑞[6]提出一種 PTP傳送方法。其后，隨著5G技術(shù)的發(fā)展，將SyncE+PTP技術(shù)結(jié)合起來。

4.1 GPS時(shí)鐘同步

4.1.1 GPS高穩(wěn)頻綜器系統(tǒng)原理

Nicholls和 Carleton于2004年開發(fā)了一種稱為N/C的網(wǎng)絡(luò)，它的核心技術(shù)是利用OCXO將一個(gè)分頻器和一個(gè)倍頻器同時(shí)接入10 MHz，并且利用鎖相環(huán)實(shí)時(shí)的校正OCXO的輸出。

為方便分析，本論文對該系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用GPS接收端產(chǎn)生1 PPS的輸出，OCXO所生成的10兆赫分頻輸出1 PPS，然后用10兆赫倍頻160兆赫進(jìn)行相位漂移，如圖1所示。

圖1 重構(gòu)系統(tǒng)流程圖

所謂的“同步”，鎖相環(huán)DPLL的工作原理是利用鎖相環(huán)調(diào)節(jié)頻率、相位，具有較好的抗干擾性，能夠快速捕捉、便于集成，具有較高的運(yùn)算能力[7]。

數(shù)字鎖相環(huán)由鑒相器、數(shù)字回路濾波、相位累加器、DA變換等組成。該鑒相器把檢測信號與輸入信號進(jìn)行相位比較，產(chǎn)生相應(yīng)的相位誤差，然后用環(huán)路濾波產(chǎn)生相位控制字，進(jìn)行相位調(diào)節(jié)，并利用頻率控制字調(diào)節(jié)輸出的頻率，如圖2所示。

圖2 數(shù)字鎖相環(huán)

當(dāng)前大部分鎖相環(huán)都是基于DDS+PLL的結(jié)構(gòu)，通過對頻率控制字和相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到對相位和頻率的快速鎖定。

4.2 SyncE架構(gòu)

SyncE是一種利用以太網(wǎng)鏈路的碼流來恢復(fù)時(shí)鐘頻率的技術(shù)，它在以太網(wǎng)絡(luò)的源端采用高精度的時(shí)鐘，通過已有的Ethernet物理層接口PHY傳輸數(shù)據(jù)，然后在接收端由CDR進(jìn)行恢復(fù)和抽取，從而維持高的時(shí)鐘性能，如圖3所示。

圖3 SyncE技術(shù)圖

4.3 CDR

以太網(wǎng)PHY級傳送NRZ碼流，在傳送端，將碼流再編碼為4 B/5 B、8 B/10 B、64 B/66 B碼，利用CDR（Code Discrete）實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的復(fù)原[8]，如圖4所示。

圖4 CDR架構(gòu)圖

CDR的基本原理是：鑒頻環(huán)CoarseLoop進(jìn)行頻率捕捉，鑒相環(huán) Fine Loop對相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，并使時(shí)鐘的關(guān)系恢復(fù)，如圖5所示。

圖5 CDR原理圖

CDR電路主要包括：

（1）雙環(huán)結(jié)構(gòu)CDR，由鎖相環(huán)、延時(shí)鎖相環(huán)構(gòu)成，鎖相環(huán)能提供所要求的低抖動的正交鐘，鎖相環(huán)調(diào)節(jié)正交鐘的相位到最優(yōu)的取樣階段；

（2）全數(shù)字化CDR，該電路采用過取樣方法，全數(shù)字電路，具有很小的功率消耗，但是測量精度受到限制；

（3）另一種不需使用基準(zhǔn)時(shí)鐘的CDR電路，其適用范圍很廣，但是它的工作頻率范圍很小。

在時(shí)鐘同步方面，SyncE顯示了很好的頻率追蹤功能，但 SyncE不能檢測到時(shí)鐘信號在線上的傳輸延遲。

5 基于大數(shù)據(jù)的電子通信技術(shù)發(fā)展策略

5.1 降低建設(shè)成本

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，電子通信技術(shù)的發(fā)展方向是：在發(fā)展過程中，要盡可能地減少建筑的造價(jià)，以達(dá)到為人民服務(wù)的目的，從而推動電子通信技術(shù)的普及[9]。隨著電子通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用日趨成熟，對技術(shù)的需求也不斷提高，采用這種技術(shù)的成本也在不斷增加。而將大數(shù)據(jù)運(yùn)用于電子通信技術(shù)，能有效地降低電子通信技術(shù)的建設(shè)與使用成本。在發(fā)展電子通信技術(shù)的過程中，要運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)與思想，減少成本，讓其進(jìn)入千家萬戶，就需要加大科技研發(fā)力度，開發(fā)低成本、高效能的電子通信技術(shù)，以更好地服務(wù)于人們的生活。

5.2 向數(shù)字化進(jìn)化

在信息技術(shù)的發(fā)展過程中，信息技術(shù)正朝著數(shù)字化、智能化的方向發(fā)展。而在信息技術(shù)和觀念的支撐下，電子通信技術(shù)的數(shù)字化更加重要。電子通信技術(shù)必須持續(xù)地向著數(shù)字方向發(fā)展，以提高技術(shù)水平，建立龐大的數(shù)據(jù)庫。以數(shù)字信號為媒介對載波進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)傳輸和傳遞。在電子通信技術(shù)發(fā)展過程中，以圖像、視頻等一體化的方式，實(shí)現(xiàn)了信息的快速傳輸。同時(shí)信息技術(shù)的發(fā)展和信息的數(shù)字化傳輸，使得信息的傳播領(lǐng)域不斷拓寬，其應(yīng)用日益廣泛?；诖罅康臄?shù)據(jù)，利用電子通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息的數(shù)字化傳遞，從而提高了信息的傳遞效率。因此，在發(fā)展電子通信技術(shù)時(shí)，要重視運(yùn)用大數(shù)據(jù)，以提高其效率。

5.3 技術(shù)融合性

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，科技創(chuàng)新的發(fā)展能夠促進(jìn)各種技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)各種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。技術(shù)和技術(shù)的融合和銜接性是未來發(fā)展的必然趨勢，也是以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的通信技術(shù)的發(fā)展模式。在信息技術(shù)的發(fā)展過程中，必須充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，充分利用大數(shù)據(jù)的兼容性，使多項(xiàng)技術(shù)相互融合，多項(xiàng)技術(shù)相互補(bǔ)充，從而達(dá)到最優(yōu)的通信技術(shù)。由于電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，將大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的融合，使語音、影像的傳輸成為可能，從而推動了電子通信技術(shù)的發(fā)展。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，發(fā)展電子通信技術(shù)，必須將大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，以拓寬其發(fā)展道路，推動電子通信技術(shù)的發(fā)展。

6 結(jié)語

綜上所述，本文利用大數(shù)據(jù)發(fā)展電子通信技術(shù)，不僅是信息技術(shù)向數(shù)據(jù)化、先進(jìn)化、創(chuàng)新化發(fā)展的需要，更是推動電子通信技術(shù)、推動人類社會向現(xiàn)代化發(fā)展的需要。因此，要發(fā)展電子通信技術(shù)，就必須依靠大數(shù)據(jù)來支撐，要樹立大數(shù)據(jù)思維，把大數(shù)據(jù)運(yùn)用到電子通信技術(shù)中去，才能使其不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。