傳輸技術在信息通信工程中的應用研究

摘要：隨著通信技術的飛速發展，傳輸技術在信息通信工程中的應用日益廣泛，對于實現高速、高效、安全的信息傳輸具有重要意義。本研究針對傳輸技術在信息通信工程中的應用進行深入研究，內容涵蓋了信號采集、信號轉換、數據傳輸等三個維度，充分考慮了傳輸技術在信息通信工程中的實際應用需求，旨在為信息通信工程領域的技術創新和發展提供有益的參考。

關鍵詞：傳輸技術；通信工程；數據傳輸；信號采集

一、引言

信息傳輸技術是構建現代通信網絡的基石，它負責在發送端與接收端之間實現數據的精準傳遞，是信息通信工程不可或缺的支柱技術，對整個系統的運行效率和穩定性起到決定性作用[1]。然而，互聯網和移動通信技術的飛速發展，以及用戶對高速率、長距離和穩定傳輸日益增長的需求，都對傳輸技術提出了全新的挑戰。在此背景下，傳統的傳輸方法逐漸顯露出其局限性。鑒于此，深入探索和發展創新性的傳輸技術以適應信息通信工程的未來發展趨勢變得尤為迫切。本研究剖析了傳輸技術在信息通信工程中的重要應用，旨在為傳輸技術的進步和改良提供理論支持和實踐方向。

二、信號采集

在信息通信工程中，傳輸技術中的信號采集模塊承擔著從復雜的信號環境中準確捕捉并處理信號的關鍵任務。信號采集模塊的執行流程如圖1所示。

信號采集模塊的啟動首先需要進行傳感器配置，包括傳感器參數的初始化、校準與測試，以確保其能適應5G信號的高頻特性和多樣的環境條件[2]。具體而言，傳感器配置包括設定中心頻率、帶寬、濾波器類型和采樣率等關鍵參數。同時，考慮到信號可能受到多徑效應和通道干擾的影響，信號采集模塊還需具備智能的干擾識別與抑制機制，以提升信號采集的質量和效率。

在傳感器配置完成后，信號采集模塊將進入信號搜索與捕獲階段。首先，根據預設規則集建立信號采集模板。這個模板包含信號類型、頻率范圍、采集時間等參數。利用這些參數系統自動生成一個待采集信號的清單。采用波束成形技術對清單中的信號進行相位和幅度調整，使得期望信號在特定的方向上增強，同時抑制其他方向上的干擾信號。對于每個待處理的信號，采用SHA-256哈希算法確定數據幀的唯一性[3]。具體算法處理過程如下：①將輸入的數據幀編碼為字節序列。②對字節序列進行填充處理，確保其長度為512＝448。③在填充后的字節序列后面加上一個64位的原始數據長度值。④將填充后的字節序列分為512位的塊。⑤對每個512位的塊進行以下處理：對塊進行初始化處理，生成7個1024位的常量；對每個塊進行循環處理。每次循環執行64輪運算；每輪運算中，利用上一個塊的哈希值、常量和一個512位的數據塊進行一系列的位運算和數學運算；將每輪運算的結果更新到當前塊的哈希值中。經過512個塊的處理后，得到一個160位的哈希值，即為數據幀的SHA-256哈希值。

同時，通過SNR信噪比評估信號強度，進而判斷信號傳播的質量、預測潛在的覆蓋區域。RSSI值反映了信號在接收端的強度，是評估信號質量的重要參數。SNR信噪比計算結果如式（1）所示：

三、信號轉換

四、數據傳輸

（一）傳輸節點邊緣控制

邊緣計算作為云計算的一種補充和優化，將計算任務從云端遷移到網絡邊緣，從而降低延遲，提高數據處理速度，為信息通信工程中的實時性要求提供保障。傳輸節點邊緣控制的主要目標是實現高效、可靠的數據傳輸，同時保證網絡資源的合理分配和利用。傳輸節點邊緣控制步驟如下：

1.構建網絡拓撲：構建一個網絡拓撲圖，包括節點、鏈路、帶寬、延遲等關鍵信息，收集網絡設備的實時數據。

2.估計流量矩陣：sFlow流量監測工具描述網絡中各個節點之間流量分布。

3.選擇邊緣節點：粒子群優化算法結合網絡拓撲、流量矩陣等信息，優化邊緣節點的選擇。其是一種基于群體智能的優化算法，通過模擬鳥群覓食行為來尋找問題的最優解。設定粒子群算法的參數，包括粒子數量、最大迭代次數、學習因子、慣性權重等。然后，隨機初始化粒子的位置和速度，每個粒子的位置代表一個潛在的邊緣節點選擇方案，速度表示粒子在搜索空間中的移動方向和距離。在每次迭代中，粒子根據自身經驗和社會經驗更新位置和速度。其中，自身經驗是指粒子歷史最優解，而社會經驗是指整個粒子群的歷史最優解。粒子通過向歷史最優解和全局最優解學習，不斷調整自己的位置，以尋找更優的邊緣節點選擇方案。

4.終止條件判斷：當達到最大迭代次數或適應度函數值滿足預設閾值時，粒子群算法終止。此時，算法輸出最優邊緣節點選擇方案，即為傳輸節點邊緣控制的結果。

（二）網絡切片管理與優化

網絡切片將物理網絡切割成多個虛擬網絡，允許運營商在統一的物理網絡上，為不同的服務提供定制化的邏輯網絡，每個切片擁有獨立的網絡資源和網絡功能。在每個時間點，網絡爬蟲技術捕獲并記錄當前網絡切片的拓撲狀態和操作，包括虛擬網絡組件的連接狀態、流量負載情況，以及潛在的傳輸路徑。針對虛擬網絡組件的連接狀態，網絡爬蟲技術能夠實時監測組件間的連接情況，包括鏈路的通斷狀態、帶寬利用率等關鍵指標。對于流量負載情況，網絡爬蟲技術可以實時收集各個網絡切片的流量數據，包括數據包的數量、大小、傳輸速率等。此外，網絡爬蟲技術還可以發現潛在的傳輸路徑，其通過對網絡拓撲的實時監測，得出最優的傳輸路徑。這些數據被轉化為網絡切片的配置快照，存儲在Hadoop分布式數據庫中，以便定期用于優化網絡切片的拓撲結構。在訓練和優化階段，網絡管理系統從存儲庫中隨機抽取一批網絡切片配置快照，利用整數線性規劃（ILP）實現網絡切片管理的資源分配。規劃結果Z如式（5）所示：

（三）QoS保障與擁塞控制

在信息通信工程中，確保傳輸技術的服務質量（QoS）與有效控制網絡擁塞至關重要。為實現這一目標，差分服務（DiffServ）模型提供了一個實用的解決方案。它通過將網絡流量分類并分配不同的處理優先級，從而在不犧牲網絡性能的前提下，為不同類型的流量提供不同程度的QoS保障。實現QoS保障與擁塞控制的具體步驟如下：

1.對網絡流量進行分類和標記。分類后的流量被賦予不同的服務等級：高優先級、中優先級和低優先級，并在數據包的頭部進行IP優先級標記，以便后續網絡設備能夠根據這些標記來區分和處理不同類別的流量。具體的標記表格如表1所示。根據數據包的IP優先級標記進行流量調度和隊列管理。對于高優先級流量，采用優先級隊列（PQ）調度算法確保其優先傳輸；對于中優先級和低優先級流量，采用加權循環隊列（WRR）實現流量的公平共享。通過這種方式，可以在網絡擁塞時優先保證高優先級流量的傳輸，同時避免低優先級流量占用過多網絡資源。

2.流量整形與監管也是這一過程中的重要環節，通過令牌桶或漏桶算法限制流出和流入網絡的流量速率，防止網絡擁塞，確保流量不超過預定的速率限制。

3.在網絡擁塞管理方面，RED算法在擁塞發生之前預防或減輕擁塞。RED通過隨機丟棄早期到達的流量避免隊列過長，從而保持網絡性能，避免出現大規模的丟包和延遲。此外，RSVP協議在網絡邊緣為特定的流量類別預留帶寬和其他資源，從而確保關鍵業務流量即使在網絡擁塞時也能獲得必要的資源。

五、結束語

綜上所述，傳輸技術在信息通信工程中的應用，不僅提高了數據傳輸的速度和效率，還極大地擴展了通信的頻譜資源，為數字經濟的蓬勃發展提供了堅實的基礎。本文從信號采集、信號轉換、數據傳輸等三個方面，對傳輸技術在信息通信工程中的應用展開深入分析：在信號采集方面，傳輸技術通過高效的數據采集和預處理，確保了信息的準確性和實時性；在信號轉換方面，傳輸技術實現了不同信號格式和編碼之間的轉換，提高了信號的傳輸效率和抗干擾能力；在數據傳輸方面，傳輸技術通過優化算法提高了數據傳輸的速率和穩定性。展望未來，希望相關技術人員積極探索傳輸技術在新型信息通信領域的應用，如物聯網、云計算、大數據等，以為信息通信產業的持續發展和數字經濟的繁榮做出更大的貢獻。

作者單位：高煥 李佳珩 濟寧華源熱電廠

參考文獻

[1]曹百慧.計算機網絡技術在電力信息通信工程中的應用[J].自動化應用，2023，64（S1）：204-206+210.

[2]宋宜澤，周兵.論傳輸技術在通信工程中的應用及發展方向[J].信息系統工程，2023，（04）：62-64.

[3]吳浩宸.論傳輸技術在通信工程中的應用及發展方向[J].數字技術與應用，2022，40（10）：91-93.

[4]邵少奇.有線傳輸技術在通信工程中的應用與改進措施[J].中國高新科技，2022，（05）：95-96.