通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用的研究

龍志國

（中國電信股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430071）

0 引 言

加強通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是提高信息時代生產(chǎn)生活便捷性的重要方式。該環(huán)節(jié)需要不斷開發(fā)和引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，保障通信信號安全、穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確傳播。通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展過程中引入數(shù)字電子技術(shù)，可以實現(xiàn)對信號的數(shù)字化處理，為提高信息傳輸和應(yīng)用質(zhì)量提供幫助。因此，研究數(shù)字電子技術(shù)具有重要意義。

1 通信網(wǎng)絡(luò)的組成情況與特點

通信網(wǎng)絡(luò)中，任意2 個節(jié)點基于給定信道完成信息傳輸?shù)倪^程就是通信，一般模型見圖1。該過程中，信源編碼保證了通信數(shù)字化，信道編碼和調(diào)制有效提升了信道的可靠性和通信適應(yīng)性。

圖1 通信系統(tǒng)的一般模型

通信網(wǎng)絡(luò)是由多個通信信道共同組成的網(wǎng)絡(luò)類型，包括用戶通信終端、物理傳輸鏈路以及鏈路匯聚點。目前，通信網(wǎng)絡(luò)主要分為3 種類型，即有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。一般情況下，通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會按照圖2 設(shè)計。第一，環(huán)型網(wǎng)。環(huán)型網(wǎng)將所有通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以連續(xù)的環(huán)連接，無論是在信號發(fā)送傳遞方面還是系統(tǒng)故障方面，都有著“牽一發(fā)而動全身”的特點。第二，總線型網(wǎng)絡(luò)。該結(jié)構(gòu)中，所有設(shè)備以高速網(wǎng)絡(luò)通信鏈路相連，能夠使設(shè)備保持單獨工作，但在2 個設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)碰撞。第三，星型網(wǎng)。該類結(jié)構(gòu)中設(shè)有中心設(shè)備，是實現(xiàn)點到點連接的基礎(chǔ)，在設(shè)備數(shù)量增減方面具有較高靈活性。

圖2 通信網(wǎng)絡(luò)的常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

我國一直高度重視信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建成了全球規(guī)模最大的光纖和移動寬帶網(wǎng)絡(luò)。2022 年，我國網(wǎng)民規(guī)模高達(dá)10.67 億，同比增長3 549 萬，互聯(lián)網(wǎng)普及率達(dá)到75.6%。同時，我國5G 基站開通數(shù)量躍居全球第一。截至2023 年5 月末，我國累計建成并開通284.4 萬個5G 基站，且所有地級市城區(qū)和縣城城區(qū)均已實現(xiàn)全面覆蓋。分析現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)現(xiàn)，通信網(wǎng)絡(luò)基于網(wǎng)絡(luò)（物理鏈路）實現(xiàn)孤立工作站/主機連接，構(gòu)建了數(shù)據(jù)鏈路，并為資源共享與信息共通提供載體。利用通信網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，具有時效性強、傳播面廣、信息類型多樣、人機互動以及傳播形式多樣等特點。在通信網(wǎng)絡(luò)的輔助下，人與人的交流更加便捷緊密，人們的生產(chǎn)生活方式也發(fā)生了翻天覆地的變化?，F(xiàn)階段，人們對通信網(wǎng)絡(luò)的依賴性極強。通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)水平和信息傳輸效率越高，越有利于社會發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展過程中，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，數(shù)字電子技術(shù)正是其中的代表。該技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)的實用性大大增強。

2 數(shù)字電子技術(shù)的主要特點

高質(zhì)量開展數(shù)據(jù)信息的獲取、傳輸以及應(yīng)用，已經(jīng)成為支撐現(xiàn)代社會通信的重要基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)信息管理提質(zhì)增效勢在必行。為達(dá)到該目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，基于先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建功能強大的通信網(wǎng)絡(luò)，提升人們生產(chǎn)和生活的便捷性。數(shù)字電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，為數(shù)據(jù)交換覆蓋面積擴(kuò)展提供了有力支持，在優(yōu)化通信水平和改善通信服務(wù)質(zhì)量方面做出了突出貢獻(xiàn)[1]。通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，數(shù)字電子技術(shù)展現(xiàn)出了強大的應(yīng)用優(yōu)勢，主要在于抗干擾性和便于保存。

2.1 抗干擾性

目前，網(wǎng)絡(luò)信號主要以數(shù)字信號為載體，這是數(shù)字電子技術(shù)能夠隨著通信網(wǎng)絡(luò)普及而得到廣泛應(yīng)用的根本原因。結(jié)合實踐可知，模擬信號的抗干擾能力略遜于數(shù)字信號，而基于數(shù)字電子技術(shù)可以將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。實踐過程中，運用數(shù)字電子技術(shù)能夠進(jìn)一步提升信號加密算法與解密算法的豐富性，并降低信號傳輸時的風(fēng)險，保證數(shù)據(jù)信息的安全性、準(zhǔn)確性、真實性以及完整性[2]。

2.2 便于保存

數(shù)字電子技術(shù)具有便于保存的特點，能夠依靠簡單的運算程序?qū)崿F(xiàn)信息轉(zhuǎn)化與信號數(shù)字化，完成信號加密運送和便捷保存。模擬信號種類較多且各類模擬信號區(qū)別明顯，儲存難度相對較高。與模擬信號相比，數(shù)字信號大多以二進(jìn)制數(shù)碼表示，不僅方便計算機處理信號，也能簡化數(shù)字信息，便于儲存。

3 通信網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用價值

數(shù)字電子技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展過程中應(yīng)用廣泛，可以滿足通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號轉(zhuǎn)換以及信息傳輸優(yōu)化等需求。構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)的重點在于打造虛擬信息交互平臺。該平臺應(yīng)以用戶為中心，能夠保證數(shù)據(jù)的安全性。該過程中，通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字電子技術(shù)擁有極強的實用性。從現(xiàn)實角度來看，有效應(yīng)用數(shù)字電子技術(shù)十分必要。該技術(shù)的深度融入可以全面提升現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用效果，切實改善通信網(wǎng)絡(luò)性能，同時提升社會主體信息共享效果和信息傳輸?shù)臅r效性。數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 信號處理價值

通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字電子技術(shù)最主要的應(yīng)用價值就是信號處理價值。數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容繁雜，在應(yīng)用過程中可以基于數(shù)字電路實現(xiàn)通信信號處理，完成模擬信號的加工轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號的應(yīng)用管理。

3.1.1 數(shù)字電路信號

依靠數(shù)字電子技術(shù)，可以高質(zhì)量處理數(shù)字電路信號，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)信號轉(zhuǎn)化，還可以基于現(xiàn)實需求完成數(shù)字電路信號的針對性處理。利用數(shù)字電子技術(shù)處理數(shù)字電路信號的過程中，信號需經(jīng)過2 次轉(zhuǎn)化。第一次轉(zhuǎn)化的重點是將原始信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，第二次轉(zhuǎn)化則是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，最終以實際需求為導(dǎo)向輸出信號[3-5]。數(shù)字電子技術(shù)的有效應(yīng)用不僅能夠使數(shù)字電路信號得到高效處理，而且促進(jìn)了信號優(yōu)化過程，使該過程具有更強的持續(xù)性與抗干擾性。

3.1.2 通信網(wǎng)絡(luò)信號

通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字電子技術(shù)可以用于處理通信網(wǎng)絡(luò)信號，且應(yīng)當(dāng)強調(diào)二進(jìn)制編碼的有效應(yīng)用。一般情況下，信息傳輸過程采用“模擬信號+數(shù)字信號”的方式，導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)信號處理面臨較大難題。但是，在數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，可將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，基于二進(jìn)制編碼的高效應(yīng)用，提高信號處理水平。網(wǎng)絡(luò)信號中，二進(jìn)制信號占據(jù)主體地位，基于二進(jìn)制邏輯運算方式加密通信網(wǎng)絡(luò)信號，不僅能夠提高信息傳遞效率，而且可以充分滿足計算機聯(lián)網(wǎng)需求。同時，利用二進(jìn)制表示數(shù)字信號，可以減少信號儲存空間，提升信號保存和應(yīng)用的效率。

3.2 推動信號數(shù)字化

通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用價值還體現(xiàn)在信號數(shù)字化處理方面。信號的數(shù)字化處理本質(zhì)上并非信號轉(zhuǎn)換，是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行的關(guān)鍵性步驟。在技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)，需要關(guān)注數(shù)字信號的特點，強調(diào)處理流程的完整性?，F(xiàn)階段，通信網(wǎng)絡(luò)中基于數(shù)字電子技術(shù)的信號數(shù)字化處理的步驟如圖3 所示。

圖3 模擬信號數(shù)字化處理過程

（1）采樣。傳輸信號的過程中，離散化處理能夠保證模擬信號逐漸分散。

（2）量化。該環(huán)節(jié)首先需要按照提前打亂的方式使信號無法連續(xù)取值，其次將取值量化為多個離散值，最后將連續(xù)取值轉(zhuǎn)化為分散取值。

（3）編碼。該環(huán)節(jié)需要實現(xiàn)文字和數(shù)字的整合編碼，基于科學(xué)方法保障編碼質(zhì)量，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息到數(shù)字信號流的轉(zhuǎn)化。

在數(shù)字電子技術(shù)的支持下，信號數(shù)字化處理為信息的高效傳播提供了保障。數(shù)字信號的離散性主要表現(xiàn)在幅度設(shè)置方面，而信號的波動范圍具有固定性強且存在區(qū)域限制的特點。信號數(shù)字化處理環(huán)節(jié)必須切實發(fā)揮數(shù)字電子技術(shù)的傳輸質(zhì)量保障作用和信息的傳播性拓展功能，使用戶高效獲取優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，實現(xiàn)信息的精準(zhǔn)傳遞?；跀?shù)字電子技術(shù)可以真正做到信息數(shù)字化，依靠編碼處理將復(fù)雜的信息拆解成為保密的數(shù)字信號。此外，該技術(shù)可以豐富拓展信息傳輸渠道，通過設(shè)置多個渠道降低信號干擾。

3.3 加速信號傳輸

互聯(lián)網(wǎng)時代，信息是最重要的資源。信息的高效運用不僅與信息處理水平密切相關(guān)，還與信息傳輸效率關(guān)系緊密。隨著信息處理效率的逐漸提高，傳統(tǒng)計算機邏輯運算方式的適應(yīng)性持續(xù)下降，促使數(shù)字邏輯運算應(yīng)運而生，為進(jìn)一步提高信息處理的質(zhì)量、效率和安全性奠定了堅實基礎(chǔ)。通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字電子技術(shù)具有加速信號傳輸?shù)墓δ?，可以全面增強信號傳輸?shù)母咝浴踩砸约翱煽啃?。實際應(yīng)用過程中，通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字信號能夠以更加高效和便捷的方式傳輸，而且信號攜帶的數(shù)據(jù)信息更加豐富，能夠保證信息的完整性和傳輸穩(wěn)定性。利用數(shù)字電子技術(shù)可以打造信息通信系統(tǒng)，通過與網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的科學(xué)組合，保障數(shù)據(jù)高效傳輸。數(shù)字電子技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)信號傳輸方面的應(yīng)用價值還表現(xiàn)在安全性保障方面，即數(shù)字信號的加密處理。依靠編碼解碼技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)信號安全傳輸，為保護(hù)用戶的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)安全提供有力支持。對于通信網(wǎng)絡(luò)使用者而言，數(shù)字電子技術(shù)的加入使通信網(wǎng)絡(luò)整體安全性大增，能夠減輕信息泄露或丟失對用戶造成的損失，增加人們對通信網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)可度和信賴度。數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用過程中，基于二進(jìn)制算法的信號轉(zhuǎn)換方法從根本上降低了信號失真的概率，切實保障了信號傳輸?shù)陌踩耘c信息傳遞的可靠性。

4 結(jié) 論

基于數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展，分析其在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用優(yōu)勢。數(shù)字電子技術(shù)具有抗干擾和便于保存的特點，同時具有極為強大的信號處理優(yōu)勢，可以為信息傳輸應(yīng)用提供有力支持。將數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用到通信網(wǎng)絡(luò)中，可以依靠其技術(shù)優(yōu)勢提高信號處理的質(zhì)量，對于推動信號數(shù)字化和提升信號傳輸速度具有重要價值。