計算機網絡通信技術和光纖通信技術分析

賈永兵,張文超,鄭紅斌,王 笑,劉 念,劉 杰

(西安應用光學研究所 陜西 西安 710065)

0 引言

計算機通信網絡具有復雜性、專業程度較高的特點。其由交換設備以及傳輸設備構成,其中各項設備的實施應用,可以促進通信網絡處于暢通運行狀態,還可以最大限度減少運營成本,體現出智能化網絡系統的使用價值。計算機通信網絡是各個行業中信息數據進行傳輸最為主要的手段,其中光纖通信技術是更為典型化的信息技術。

1 計算機通信和網絡技術的基本功能和架構

1.1 計算機通信和網絡技術的基本功能

1.1.1 數據通信

數據通信是計算機通信和網絡最為基礎的一項功能,能夠實現圖書、文件以及新消息等相關信息數據在計算機和終端設備之間傳輸,并且通過計算機通信與網絡自身所具有的數據通信功能,促進人們在網絡上享有遠程教育以及收發電子郵件等基本的現代化信息服務,而且還可以實現不同區域以及不同部門之間的網絡信息聯動,對相關數據進行統一化管理[1]。

1.1.2 資源共享

隨著互聯網的發展,計算機系統不僅可以儲備很多資源,還可以共享計算機信息網絡資源。同時,通過資源共享能有效提升計算機軟硬件資源的利用率,還能有效避免因為重復購買資源而增加成本。比如計算機通信網絡的共享性通信線路以及數據庫和繪圖儀等相應資源,能夠有效地加強計算機處理資源的能力,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。

1.1.3 分布式處理

計算機通信網絡通過分布式處理基本形式,將多臺計算機連接,創建出十分高效的計算機網絡運行系統,提升計算機處理信息的能力,并且可以完成十分復雜的工作任務,增強網絡通信的應用性。在計算機分布式處理時,每一臺計算機不僅要承擔自身的任務,還要幫助工作人員完成一些額外的任務[2]。當其中一臺計算機因為任務比較多而降低運行效率時,網絡就會自動將部分相關任務分配到其他空閑的計算機,展開新一輪處理。可見分布式處理可以平衡每一臺計算機自身的運行荷載,充分利用計算機網絡信息資源,提升計算機處理工作問題的能力。

1.2 計算機通信和網絡技術的基本架構

1.2.1 數據感知層

數據感知層屬于計算機網絡結構中的神經末梢。針對傳感器等相應設備,進行實時跟蹤,可以了解計算機通信網絡情況、通信網絡環境等相關信息。針對網絡展開全面檢測,能夠完成對于數據的感知和細化。感知層包含的數據,主要來源為內部信息以及第三方信息。網絡通信端數據主要是針對計算機網絡的實時感知,并對總線信息進行讀取、獲取到相應信息。道路端數據信息主要是利用網絡環境進行感知,比如網絡通信信號的狀態、網絡安全程度等,能夠收集到更為全面的信息。第三方信息是指在設備和第三方應用之間來獲得更為全面的信息數據,并調度網絡信息資源的相關工作內容等[3]。

1.2.2 網絡傳輸層

網絡傳輸層屬于技術設施層和平臺應用層之間進行連接的管理通道,一是將基礎設施結構方面的數據上傳,使得數據可以在平臺層上搜集;二是依照不同需求所提供的隔離網絡資源,在用戶與計算機網絡的關聯之間能夠真正實現信息方面的共享。通信網絡屬于信息數據進行傳輸的主要通道,具有帶寬大、時延率低以及可靠性較高等優勢。

1.2.3 平臺應用層

平臺應用層屬于計算機網絡應用管理工作以及營運單元,能有效實現計算機網絡通信安全管理的預警,為計算機網絡用戶提供更為全面的信息數據,以及信息查詢、信息訂閱等多方面服務。而且能夠通過云計算平臺,服務包含政府職能管理部門,數據傳輸以及信息服務等在內的多種類型用戶,實現云端以及終端相應設備的科學協調和控制。

2 光纖通信技術

2.1 光纖通信技術的優點和缺點

光纖通信技術屬于十分關鍵的通信應用技術,其中光纖是較為重要的應用材料,主要是因為光纖材料傳輸性更強,具有十分強大的數據傳輸能力。光纖通信網絡的傳輸方案見圖1。

圖1 光纖通信網絡的傳輸方案示意圖

2.1.1 光纖通信技術主要優點

第一,對外界因素抗干擾能力很強。光纖通信技術對磁干擾方面影響的抵御能力十分強大,可以有效提升信號強度。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,避免外界因素對于光纖通信傳輸的影響[4]。另外,應用光纖通信技術還可以進一步將電纜等方面的干擾進行降低或隔絕。第二,容量較大,傳輸速度快。這項技術數據信息的存儲量較大,信息傳輸的速度更為迅速。第三,具有良好的保密性。光纖通信技術具有良好的保密性能,由于光纖通信在實際展開信息數據傳輸時,不會被外界各項因素所干擾,因此數據信息在傳輸過程中可以受到很好的保護,避免丟失。

2.1.2 光纖通信技術存在的缺點

光纖通信技術在應用時也有很多局限,主要是在外界網絡運行體系中的終端所干擾,實際在單波更長的網絡傳輸系統中,其缺點展現得更加突出。因此,要科學加強有關工作的試驗以及分析,解決產生的信息傳輸問題,促進這項技術的有效運用[5]。

2.2 光纖通信材料

光纖的材料是石英,在實際應用中消耗率較低,而且傳輸距離遠。光子晶體纖維主要構成材料為硅晶體,是晶體結構,這種材料最為典型的結構特點是內部包含很多空氣氣孔,光子晶體優良的特性使其在光電子領域有著巨大的應用潛力。

2.3 光纖通信技術應用的意義以及分類

隨著計算機在人們工作以及生活中廣泛應用,用戶對于網絡通信技術運行與傳輸效率有了更高要求。在實際應用中,由于通信網絡連接到的設備類型以及數量出現進一步增加,所以要對其實施科學優化,使網絡系統變得更為完善,依照光纖通信傳輸技術實際應用和環境,來提升其性能[6]。比如,光纖通信技術應用在軍事方面時,要加強對信息容量以及信息保密性工作。運用光纖接入技術可以幫助計算機網絡速度進一步加快,將計算機網絡傳輸寬帶有效拓展,保證網絡運行穩定,避免出現相應故障,使用戶真正提升其體驗感與使用效率。目前,我國光纖通信傳輸技術包含單纖傳輸和雙纖傳輸兩種基本類型。其中單纖傳輸技術在實施信號傳輸的過程中,由于是在一根光纖內部完成,所以需要對其實施特殊化調波處理,而雙纖傳輸技術在使用過程中,要在不同光纖材料內進行工作。很明顯,單纖傳輸所用的光纖材料更少,能節省很多光纖資源,降低成本,但要提升其應用性能,保證信號傳輸具有穩定性與安全性。

2.4 光纖通信技術實際應用

光纖通信技術可以應用在多個行業,比如在物聯網以及云計算等。光纖通信技術具備輔助電力系統的主要作用,當前,電力系統已經掌握了應用光纖通信技術的技能,并且逐漸創建出更為完善的專用型工作通信網絡[7]。另外,光纖通信技術應用在廣播領域中可以避免信息數據出現泄漏,使信息數據在傳播過程中更為穩定,從而促進廣播電視行業進一步發展。光纖通信技術的應用如圖2所示。

圖2 光纖通信技術的應用示意圖

2.5 光纖通信信號的衰弱以及再生

如果信號傳輸距離較遠,會出現信號衰弱的問題,因此,解決該問題是光纖通信重要的工作內容。在出現信號傳輸不穩定時,通過信號放大器來進一步解決信號問題,這樣可以加強光波傳輸信號,避免在信息數據實際傳輸過程中存在速度慢、信號弱的情況。通信信號衰弱和其實際介質材料以及通信環境等多個方面相關[8]。將石英光纖作為主要案例進行分析,石英光纖具有良好的信號傳輸基本性能,但存有不同含量的雜質,這些雜質會直接對光纖信號傳輸造成影響,而且在使用時會出現相應變形,導致信號傳輸的穩定性受到影響。另外,光纖材料連接處出現問題,也會導致信號不穩定性。為了有效解決信號減弱的棘手問題,技術人員可以通過信號再生技術,保證光纖通信信號處于正常傳輸狀態,有效阻止信號傳輸事故出現擴大。

3 光纖通信技術未來需要完成的相關事項

3.1 創建出統一管理標準

目前,光纖通信技術的標準協議還不太完善,使得網絡控制中心以及工作人員之間的溝通無法正常開展。為了改善現狀,創建出更為完善的管理標準,需要設立科學管理目標:第一,需要對不同管理區域以及行業的發展現狀實施深入了解與分析,進行數據調查和對比,將相關部門所創建出的有關管理條例展開比較,分析出社會經濟發展現狀以及科學技術實力,進而規劃統籌出與我國社會環境更為適合的光纖通信技術標準化協議。第二,針對專業工作人員展開科學訓練,保證每個崗位上的工作人員可以依照工作基本流程實施,無線網絡以及通信技術等異構網絡進行科學整合,進而將數據以及信息有效關聯,提供技術和資金方面支持,促進信息的高效應用與處理[9]。

3.2 加大對技術的研究力度

光纖通信技術的提升,進而產生信息數據的多樣化,針對信息數據實施科學處理、接納及轉變,相應的部門也會提出更高要求。需要對光纖通信技術進行數據搜集、處理,才能有效、科學地對技術進行合理運用,使信息承載量獲得提升,進而提升通信高效性[10]。

3.3 保證信息傳遞的安全性

針對通信技術展開有效應用,建立更為全面的管理制度,同時還要科學地完善管理制度,促進通信的傳遞更具安全性。在內容、手段以及人員方面開展工作監督,最大程度上減少安全問題的發生次數。要建立出更為適宜的管理制度實施獎勵和懲罰,保證光纖通信技術在我國獲得迅速發展與應用[11]。

4 光纖通信技術的未來發展

計算機網絡通信技術在不斷發展和轉變,可以發揮出整體優勢,同時光纖通信技術也獲得良好的發展,為未來相關行業的應用奠定相應基礎。其中集成化屬于更為關注的問題,并且逐漸向技術集成化進行轉變。光纖通信技術主要通過智能化技術來不斷提升自身信息傳輸的整體質量,并且對于傳輸效率也有很大加持。向集成化方向不斷發展,主要在可允許的范圍內,進一步將通信信息實施,然后給予優化配置,實現通信網絡的進一步建設,還可以有效減少成本,促進成本控制工作展開優化處理。現階段,我國光纖通信技術整體智能化以及集成化的具體應用和發展依然處在初級階段。另外,光纖通信技術集成化整體展開優化處理,需做到重點分析與解決出現問題,使得光纖通信技術在集成化應用和發展方面會出現很多工作難度[12]。

全光網絡以及光弧子通信技術屬于光纖通信技術整體發展最為關鍵的一項技術。全光網絡整體應用工作可以促進光纖通信技術的優勢進行展現,有效增強通信信息在實際傳輸過程中的工作運行效率,進而進一步避免通信介質在實際展開傳輸工作時,因為外界一些因素而受到影響。光弧子通信技術主要將光弧子作為主要傳輸應用介質,傳輸介質在光纖通信系統中進行信號傳輸,可以發揮出更為顯著的作用。在遠距離實施信號傳輸時,針對光弧子展開信息的有效傳輸,可以充分發揮出整體傳輸優勢,這是當前一種前沿性的通信傳輸技術,在應用時也存在相應局限,主要問題為光纖損耗、高階色散效應以及光弧子之間相互作用等。在光纖通信技術的主要優勢基礎上,有關工作人員需要深入分析,并提升光弧子通信技術整體使用效能和存在的問題,進而可以有效拓展光纖通信技術的實際使用范圍,加強光纖通信技術整體應用質量。

5 結語

信息技術的發展帶動通信技術獲得有效發展,其中光纖通信技術是十分關鍵的一項技術,其應用范圍十分廣泛,為人們的生活以及工作帶來更為便利的網絡傳輸條件,同時可以有效解決信息數據傳輸過程中存在的問題,使通信網絡更好地發展。現在,社會各個行業針對光纖通信技術的關注度依然很高,其可以增強網絡信息系統運用流暢性,加強數據信息傳輸的工作效率以及安全性,對行業實際發展具有積極推進作用。光纖通信技術的發展和應用可以為通信技術的未來應用和創新奠定更為堅實的基礎。