計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)的研究

施向榮

江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 無錫 214433

0 引言

計算機通信網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的專業(yè)系統(tǒng)，主要由交換設(shè)備和傳輸設(shè)備等組成，這些設(shè)備的合理應(yīng)用既能保障通信網(wǎng)絡(luò)的暢通，還能夠在一定程度上降低通信系統(tǒng)的應(yīng)用成本，充分彰顯現(xiàn)代智能化網(wǎng)絡(luò)科技的應(yīng)用價值[1]。計算機通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為當(dāng)下數(shù)據(jù)信息通信傳輸?shù)闹匾绞健?/p>

光纖通信技術(shù)是一種典型的現(xiàn)代化通信技術(shù)，其實際應(yīng)用效果十分顯著。在計算機和光纖通信技術(shù)的支撐下，現(xiàn)代計算機通信網(wǎng)絡(luò)得到十分迅速的發(fā)展[2]。

1 計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)渠道，通過交換設(shè)備和傳輸設(shè)備將不同區(qū)域的系統(tǒng)終端用戶進(jìn)行有效的連接，這種網(wǎng)絡(luò)通信模式相對復(fù)雜，但為不同用戶之間的信息資源的交換和共享提供了重要渠道[3]。在通信技術(shù)的使用中，兩個通信點之間的對接通信過程需要依靠相應(yīng)的傳輸介質(zhì)，傳輸介質(zhì)在轉(zhuǎn)換傳輸數(shù)據(jù)信息的同時可以有效傳遞數(shù)據(jù)信息，從而實現(xiàn)不同終端用戶信息設(shè)備之間的連接，構(gòu)建相互交織的信息通信網(wǎng)絡(luò)。

1.1 常見的計算機網(wǎng)絡(luò)通信模式

單工、半雙工和全雙工是當(dāng)前較常見三種通信模式[4]。單工通信模式下的信息數(shù)據(jù)傳輸在方向上呈現(xiàn)為單向，具有較強的固定屬性，常見的遙控設(shè)備通信便屬于這種通信模式；半雙工通信模式下，信息數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，發(fā)送與被發(fā)送角色可以相互轉(zhuǎn)換，但是雙向傳輸不能同時進(jìn)行；全雙工通信模式下，發(fā)送者和接收者之間的信息傳輸是雙向的，而且能夠同時進(jìn)行。綜上，全雙工網(wǎng)絡(luò)通信模式是最具應(yīng)用前景的通信模式，其典型應(yīng)用代表是手機。

1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)通信的主要技術(shù)

1.2.1 數(shù)據(jù)通信技術(shù)

數(shù)據(jù)通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信號的傳輸，為各個領(lǐng)域的信號傳輸提供了重要的渠道，其典型的應(yīng)用領(lǐng)域有資源探測、自動化技術(shù)領(lǐng)域等。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由硬件和軟件系統(tǒng)組成，兩者除了獨立完成自身的功能，還可以相互配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)通信在很大程度上改變了人們的工作和生活方式。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)可以借助相應(yīng)的介質(zhì)有效連接不同的通信設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)連接的結(jié)構(gòu)體系龐大且復(fù)雜，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中包含介質(zhì)、設(shè)備等多種系統(tǒng)因素。通過不同因素的共同作用可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效連接，其中任何一種因素的變化都可能對網(wǎng)絡(luò)連接效果產(chǎn)生不同程度上的影響。例如，網(wǎng)絡(luò)連接體系中的不同介質(zhì)材料的功能特性存在區(qū)別，需要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的實際需求來選擇介質(zhì)材料。同時，因為介質(zhì)材料的傳輸性能直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)連接的應(yīng)用效果，所以需要不斷優(yōu)化、改善網(wǎng)絡(luò)連接的介質(zhì)材料。

1.2.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)

在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)是保障網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定性的重要基礎(chǔ)，其包括具體的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用形式和應(yīng)用方法。計算機網(wǎng)絡(luò)通信的結(jié)構(gòu)形式與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇相互關(guān)聯(lián)，為了實現(xiàn)特定的計算機網(wǎng)絡(luò)通信的連接，針對不同的結(jié)構(gòu)形式，采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同。因此，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在計算機網(wǎng)絡(luò)體系中的作用需要引起重視。設(shè)計人員需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)等確定合理的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實現(xiàn)不同終端設(shè)備之間的有效連接。

1.2.4 安全防護(hù)技術(shù)

為了實現(xiàn)對整個通信系統(tǒng)的安全防護(hù)，確保其具有較高的安全性，在全面了解計算機性質(zhì)的基礎(chǔ)上，需要采取科學(xué)有效的安全防護(hù)措施。計算機通信的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)需要借助軟件和硬件設(shè)備共同實現(xiàn)，以避免異常用戶對計算機系統(tǒng)進(jìn)行干擾與破壞，確保系統(tǒng)的正常使用。

2 光纖通信技術(shù)

2.1 光纖通信技術(shù)的優(yōu)缺點

光纖通信技術(shù)是一種重要的通信應(yīng)用技術(shù)，而光纖材料是其中的關(guān)鍵應(yīng)用材料，這是因為光纖材料的傳輸能力較強，尤其是具備較強的數(shù)據(jù)傳輸能力[5]。

2.1.1 光纖通信技術(shù)的優(yōu)點

（1）抗干擾。在實際應(yīng)用中，光纖通信技術(shù)具有強大的抗磁干擾性能。這是因為光纖通信材料以石英為主，這種材料能夠有效抵抗外界的電磁干擾，使光纖通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息流更加穩(wěn)定，有效避免外部因素對光纖通信的干擾。此外，使用光纖通信還能夠避免外界電纜等因素的干擾。

（2）容量大、傳輸速度快。光纖通信的通信容量相當(dāng)大，這是因為光纖的帶寬比電纜或者銅線等材料更廣，使光纖通信技術(shù)具備超大容量、超快傳輸速度等特點。

（3）良好的保密性。光纖通信技術(shù)還具有良好的保密性，這主要是因為在光纖通信傳輸過程中不會發(fā)生串?dāng)_現(xiàn)象，信息不會發(fā)生泄漏，從而在信息傳輸過程中不會發(fā)生信息盜竊或者丟失等問題，可以有效保證信息的傳輸安全。

2.1.2 光纖通信技術(shù)的缺點

光纖通信技術(shù)在實際應(yīng)用中也存在一定的局限性，這主要是受網(wǎng)絡(luò)體系中終端設(shè)備的影響，尤其是在單波長光纖通信系統(tǒng)中，光纖通信的應(yīng)用弊端表現(xiàn)得尤為突出。對此，需要進(jìn)一步加強相關(guān)試驗與研究，以攻克光纖通信技術(shù)在實際應(yīng)用中遇到的難題，推動光纖通信技術(shù)的發(fā)展。

2.2 光纖材料

光纖通信技術(shù)中使用的光纖材料主要是光導(dǎo)纖維。光導(dǎo)纖維的制作原材料以玻璃、塑料為主[6]。光導(dǎo)纖維主要包括普通的階躍型纖維、光子晶體纖維等。在光纖材料中，最實用的光纖材料由石英制成。石英光纖的損耗率最低，而且產(chǎn)生的中繼距離較遠(yuǎn)。光子晶體纖維的主要構(gòu)成材料是硅晶體，其結(jié)構(gòu)以晶體結(jié)構(gòu)為主，該材料的典型結(jié)構(gòu)特點是存在大量的空氣孔洞。

2.3 光纖通信技術(shù)的應(yīng)用意義和分類

隨著計算機在人們的工作和生活中的使用頻率越來越高，用戶開始要求網(wǎng)絡(luò)通信具有更高的傳輸運行速度[7]。同時，隨著應(yīng)用人群的逐漸增多，通信網(wǎng)絡(luò)中接入的設(shè)備類型和數(shù)量顯著增加。因此，需要不斷優(yōu)化、完善整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并根據(jù)光纖通信傳輸技術(shù)的實際應(yīng)用環(huán)境來優(yōu)化其性能。例如，在軍事領(lǐng)域應(yīng)用光纖通信技術(shù)時，需要格外注重加強信息容量和保密性能的優(yōu)化。應(yīng)用光纖接入技術(shù)能夠有效提升計算機網(wǎng)絡(luò)的速度，同時能夠在一定程度上拓展傳輸帶寬。光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用能夠有效保障通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，減少故障的發(fā)生頻率，使用戶在使用過程中的體驗感有所提升[8]。

現(xiàn)階段，我國的光纖通信傳輸技術(shù)主要包括單纖傳輸和雙纖傳輸兩大類[9]。單纖傳輸技術(shù)的信號傳輸在同一根光纖內(nèi)實現(xiàn)，但是需要經(jīng)過特定的調(diào)波處理；雙纖傳輸技術(shù)的信號傳輸在不同的光纖內(nèi)進(jìn)行。顯然，單纖傳輸?shù)墓饫w材料的用量相對較少，能夠有效節(jié)省光纖資源的使用量，實際應(yīng)用成本相對較低。但是，單纖傳輸?shù)膽?yīng)用性能仍然需要進(jìn)一步的提升與改善。

2.4 光纖通信技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，其在許多領(lǐng)域和行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用，如在物聯(lián)網(wǎng)、云計算等方面得到了不同程度上的應(yīng)用[10]。在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)高速發(fā)展的社會背景下，光纖通信技術(shù)成為通信領(lǐng)域的主流技術(shù)，尤其在遠(yuǎn)距離通信方面，光纖通信技術(shù)的應(yīng)用尤為廣泛。光纖通信技術(shù)還具備輔助電力系統(tǒng)的功能，目前，部分電力系統(tǒng)已經(jīng)使用了光纖通信技術(shù)，逐步構(gòu)建了相對完善的專用通信網(wǎng)。此外，光纖通信技術(shù)因為具備眾多優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用在廣播電視領(lǐng)域，可以有效保障信息傳播的穩(wěn)定性，并在一定程度上促進(jìn)了廣播電視行業(yè)的發(fā)展。

2.5 光纖通信信號的衰弱和再生

隨著距離不斷增加，光纖通信信號會不斷衰弱，這是通信信號傳輸中不可避免的重要問題，也是長距離信號傳輸需要解決的主要問題。當(dāng)前，在相關(guān)問題的處理上，主要應(yīng)用信號放大器來增強光波信號，這可以在一定程度上抵消信號傳輸過程中的信號衰減，但不能從根本上解決信號衰弱問題。

通信信號衰弱與通信介質(zhì)材料、通信環(huán)境、通信技術(shù)等都有直接關(guān)系。以石英光纖為例，盡管其具有良好的使用性能，但是石英光纖材料中會含有不同含量的雜質(zhì)材料，這些雜質(zhì)材料的比例會直接影響石英材料的通信傳輸性能，并對光波能耗損失產(chǎn)生影響。此外，如果光纖材料在使用過程中發(fā)生不同程度的變形，會造成光波能耗的損失，影響通信信號的穩(wěn)定性；光纖材料的連接處處理不當(dāng)?shù)?，也會?dǎo)致通信信號衰減。

為了解決通信信號減弱的問題，需要應(yīng)用通信信號再生技術(shù)，確保通信信號的正常傳輸，避免信號傳輸事故的進(jìn)一步擴大。通信信號再生技術(shù)主要用于彌補通信信號的衰弱，以降低通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實際運行和使用成本。例如，在海底光纖上應(yīng)用通信信號再生技術(shù)，不僅能夠保證通信信號的正常傳輸，還能夠降低海底光纖的維護(hù)成本。

2.6 光纖通信技術(shù)的發(fā)展

光纖通信技術(shù)在數(shù)據(jù)配置、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、網(wǎng)絡(luò)故障診斷方面的應(yīng)用效果十分顯著。光纖傳輸具備容量大的特點，尤其將其應(yīng)用在主干網(wǎng)時其容量巨大，因此光纖通信技術(shù)的應(yīng)用潛能十分可觀。根據(jù)光纖通信技術(shù)的實際應(yīng)用情況和社會的發(fā)展需求，光纖通信系統(tǒng)必然朝著智能化和集成化的方向發(fā)展。光纖通信的智能化發(fā)展必然會進(jìn)一步提高計算機通信網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量和通信效率；光纖通信的集成化發(fā)展會在合理范圍內(nèi)實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)通信的壓縮和再優(yōu)化，使光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)費用得到一定程度上的壓縮，有利于建設(shè)成本的優(yōu)化。現(xiàn)階段，我國光纖通信技術(shù)的智能化和集成化應(yīng)用仍然處于初步發(fā)展階段，這是多方因素造成的，如硬件設(shè)備性能、技術(shù)難題等。此外，光纖通信技術(shù)集成化的優(yōu)化處理需要重點解決相位和偏振態(tài)恢復(fù)難度較大的問題，這也導(dǎo)致光纖通信技術(shù)集成化的推進(jìn)難度相對較大。

全光網(wǎng)絡(luò)和光弧子通信技術(shù)是光纖通信技術(shù)發(fā)展中的主流應(yīng)用技術(shù)。全光網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能夠充分發(fā)揮光纖通信的優(yōu)勢，全面提升通信網(wǎng)絡(luò)中各個通信節(jié)點的傳輸效率，并有效規(guī)避傳統(tǒng)通信介質(zhì)和器件在實際應(yīng)用中容易受外界因素干擾的弊端。傳統(tǒng)通信介質(zhì)和器件在實際使用過程中經(jīng)常會發(fā)生信號衰減的問題，而全光網(wǎng)絡(luò)能夠有效克服這一弱點，顯著提升光纖通信的工作質(zhì)量，從而提升用戶的業(yè)務(wù)處理體驗?，F(xiàn)階段，常用的光弧子通信技術(shù)主要有光纖技術(shù)、放大技術(shù)、源技術(shù)、開關(guān)技術(shù)等。光弧子通信技術(shù)的傳輸介質(zhì)以光弧子為主，這種介質(zhì)材料在通信系統(tǒng)遠(yuǎn)距離信號傳輸方面的應(yīng)用效果十分顯著，在遠(yuǎn)距離傳輸過程中應(yīng)用光弧子能夠有效減少信號丟失或者信號畸變等問題，使信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性更強?？傮w而言，光弧子通信技術(shù)的傳輸容量是目前傳統(tǒng)光纖通信的幾十倍，且中繼距離能夠達(dá)到數(shù)百千米，這極大地滿足了各個行業(yè)的高質(zhì)量通信要求。盡管光弧子通信技術(shù)具有十分可觀的應(yīng)用優(yōu)勢，但是作為一種前沿的先進(jìn)技術(shù)，光弧子通信技術(shù)的也有一定的局限性，主要集中在光纖損耗、光弧子相互作用、高階色散效應(yīng)、單模光纖中的雙折射現(xiàn)象等方面。鑒于光弧子通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，需要進(jìn)一步研究以提升光弧子通信技術(shù)的應(yīng)用性能，重點解決光弧子通信技術(shù)的應(yīng)用難題，以拓展光弧子通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，提升其應(yīng)用質(zhì)量。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣，在為人們的工作和生活提供便利條件的同時，也極大地促進(jìn)了我國通信技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前，我國仍然需要加大對計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，為我國通信事業(yè)提供重要的發(fā)展基礎(chǔ)。