通信工程中有线传输技术的优化分析.pdf

2 0 2 4年3期 5 1 2 0 2 4年第4 6卷第3期通信工程中有线传输技术的优化分析任福燕作者简介:任福燕(1 9 8 8-),专科,中级工程师,研究方向为计算机网络。(张家口泽凯建筑工程有限公司 河北 张家口0 7 5 0 0 0)摘 要 文中对通信工程中的有线传输技术进行了优化分析,探讨了传输技术的现状与问题,并对有线传输技术进行了概述,包括光纤传输和同轴电缆传输等的基本原理和特点。其次,总结了目前有线传输技术在通信工程中存在的问题,如带宽受限、信号衰减、抗干扰能力不足等。然后,针对存在的问题提出了相应的优化方法。最后,设计了通信工程中的有线传输技术优化试验,通过仿真实验和实际测试,对比优化前后的数据传输效率和可靠性。结果表明,优化后的有线传输技术在数据传输速率和抗干扰能力上均有明显提升,且在实际工程应用中具有良好的使用效能。关键词:通信工程;有线传输技术;优化分析中图分类号 T N 9 1 3O p t i m i z a t i o nA n a l y s i so fW i r e dT r a n s m i s s i o nT e c h n o l o g y i nC o mm u n i c a t i o nE n g i n e e r i n gR E NF u y a n(Z h a n g j i a k o uZ e k a iC o n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n gC o.,L t d.,Z h a n g j i a k o u,H e b e i 0 7 5 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t T h i sp a p e ro p t i m i z e st h ew i r e dt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g yi nc o mm u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g,d i s c u s s e st h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dp r o b l e m so f t r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y,a n ds u mm a r i z e st h eb a s i cp r i n c i p l e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so f t h ew i r e dt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y,i n c l u d i n go p t i c a lf i b e rt r a n s m i s s i o na n dc o a x i a lc a b l et r a n s m i s s i o n.s e c o n d l y,s u mm a r i z e st h ep r o b l e m so f t h ew i r e dt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y i nc o mm u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g,s u c ha s l i m i t e db a n d w i d t h,s i g n a l a t t e n u a-t i o n,i n s u f f i c i e n ta n t i-i n t e r f e r e n c ea b i l i t y,e t c.t h e np r o p o s e sc o r r e s p o n d i n go p t i m i z a t i o n m e t h o d sf o rt h ee x i s t i n gp r o b-l e m s;f i n a l l y,d e s i g n s t h eo p t i m i z a t i o n t e s t o f t h ew i r e d t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y i nc o mm u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g,a n dc o m-p a r e s t h ed a t a t r a n s m i s s i o ne f f i c i e n c ya n d r e l i a b i l i t yb e f o r e a n da f t e r o p t i m i z a t i o n t h r o u g hs i m u l a t i o ne x p e r i m e n t a n dp r a c-t i c a l t e s t.T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m i z e dw i r e dt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g yh a sas i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t i nt h ed a t at r a n s m i s s i o nr a t ea n da n t i-i n t e r f e r e n c ea b i l i t y,a n dh a sag o o du s ee f f i c i e n c y i nt h ep r a c t i c a l e n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o n.K e y w o r d s C o mm u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g,W i r e dt r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g y,O p t i m i z a t i o na n a l y s i s1 有线传输技术概述1.1 有线传输技术分类有线传输技术作为通信工程的核心技术,按照传输介质的不同,可以分为多种类型1。(1)双绞线传输技术由两根相互绞绕的绝缘导线组成,通常用于点到点的连接,也可用于多点连接。双绞线在传输模拟或数字信号方面都具有较好的性能。(2)同轴电缆传输技术用于点到点或多点连接。同轴电缆包括基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种基本类型。基带同轴电缆主要用于数字信号传输,而宽带同轴电缆可以传输模拟或数字信号。(3)光纤传输技术以光信号为传输介质,通过光纤进行信息的传递。在通信工程建设中,光纤传输技术通常用于5 0 0 m以上的设备间传输,为各种业务需求提供稳定、高效的通信支持。1.2 有线传输技术原理在发送端将要传输的信息转换为电信号2,转换后的电信号需要进行调制,以适应传输媒介的特性。经过调制的信号通过电缆等物理媒介进行传输。在接收端,需要对接收到的信号进行解调,以还原出原始信息。经过解调的信号需要进一步处理,以还原出原始信息。1.3 有线传输技术应用领域有线传输技术利用导线、光纤等物理媒介,实现了高效、稳定的信息传输。在电信领域,随着宽带接入的普及,有线传输技术被用于实现宽带接入,如D S L技术,其可以通过电话线路传输高速数据,为用户提供稳定、高效的网络连接。互联网的底层网络主要由光纤和高速以太网等有线传输技术组成。在互联网领域,光纤传输技术因其大带宽、低衰减和抗干扰性强的特点,成为构建大容量互联网骨干网5 2 2 0 2 4年3期的首选技术。通过光纤传输技术,能实现远距离、大容量的数据传输,满足互联网用户的需求。2 有线传输技术的优化方法2.1 信道编码技术优化近年来,随着通信技术的不断发展,新型的信道编码技术不断涌现。其中,T u r b o码和L D P C码是两种备受关注的新型编码技术3。T u r b o码是一种基于迭代译码的信道编码技术,其通过将多个简单编码器组合在一起,形成一个强大的编码系统。在传输过程中,即使部分信号受到干扰或丢失,T u r b o码也可以通过迭代译码的方式,逐渐修复信号,从而适应不同的传输环境和需求。假设在第t次迭代时,译码器对信息比特u i的估计值为L it,其中L表示对数似然比(L o g-L i k e l i h o o dR a t i o)。迭代译码的核心是利用先前迭代的估计值来更新当前的估计值,如式(1)所示:L it+1=f(L1t,L2t,LNt,y)+P i(1)其中,f为 一 个 函 数,根 据 先 前 迭 代 的 估 计 值L1t,L2t,LNt和接收到的信号y,计算出当前比特u i的新对数似然比估计值。这个函数通常是基于某种概率的模型或算法,如最大后验概率(MA P)算法。P i为先验信息,表示在没有接收信号的情况下对比特u i的初始估计。它可以基于先前的知识或其他信源来获得。L D P C码是一种基于稀疏矩阵的信道编码技术,其通过在大规模的稀疏矩阵中进行运算,以实现对数据的编码和解码。假设L D P C码校验矩阵为H,其大小为MN,信息比特序列为u,长度为N,校验比特序列为p,长度为M。那么,基于概 率 传 播 的 解 码 算 法 中 的 更 新 规 则 如 式(2)所示:q i j(l+1)=(H i k(p k l-q i j)(2)其中,q i j表示在第(l+1)次迭代中,第j个校验节点向第i个变量节点传递的概率信息。和为用于控制迭代过程的参数,通常需要通过实验来确定。H i k是校验矩阵H的元素,当第i个变量节点和第k个校验节点相连时,H i k=1,否则为0。p k l是在第l次迭代中第k个校验节点的估计值。与传统的信道编码技术相比,L D P C码具有更高的容错性能和更低的误码率,能在恶劣的传输环境下实现高速、可靠的数据传输。2.2 调制解调技术的优化在现代数字通信系统中,调制技术与编码技术是至关重要的两个环节4。调制技术主要负责将数字信号转化为模拟信号,以便在信道中进行传输;而编码技术能确保信号的完整性,使其能在复杂的通信环境中准确、快速地传递信息。计算信噪比的式子如式(3)所示:S NR=1 0 l o g 1 0(P s/P n)(3)其中,P s为信号功率,P n为噪声功率。信噪比越高,说明信号相对于噪声的强度越大,抗干扰能力也就越强。信号功率(P s)和噪声功率(P n)的单位通常为瓦特(W a t t),也可以用分贝毫瓦(d B m)来表示。d B m是一种相对于1 mW的分贝值,常用于通信系统中衡量信号和噪声的功率水平。2.3 传输协议的优化有线传输协议优化的核心在于减少传输延迟,提高带宽利用率和降低误码率5。为了实现这些目标,针对传输延迟的问题,可以通过优化协议的数据包调度算法来降低延迟。例如,采用基于优先级的调度算法,根据数据包的重要性和紧急性进行排序,优先传输重要的数据包,从而减少整体传输延迟。假设原始的平均传输延迟为D 0,数据包的总数为N,每个数据包的传输时间为T,重要性和紧急性的权重因子分别为W i和U i。优化后的平均传输延迟如式(4)所示:D o p t=(W iU iT)/N(4)其中,W i和U i是根据数据包的重要性和紧急性来设定的权重因子,通过比较D o p t和D 0,可以估算出优化算法对降低传输延迟的效果。如果D o p t小于D 0,则说明优化算法成功地降低了传输延迟。优化算法的数据如表1所列。表1 优化算法数据表数据包编号数据包传输时间T/s重要性权重因子(W i)紧急性权重因子(U i)10.80.90.721.20.50.831.00.70.6N1.10.60.9根据上述数据,计算原始的平均传输延迟D0和优化后的平均传输延迟D_o p t。假设数据包的总数N为1 0。原始的平均传输延迟D0可以通过将所有数据包的传输时间T相加,然后除以数据包的总数N来计算,如式(5)所示:D0=(0.8+1.2+1.0+1.1)/1 0=1(s)(5)然后,使用式(4)来计算优化后的平均传输延迟D o p t,根据表格中的数据,可以列出式(6):D o p t=(0.90.70.8+0.50.81.2+0.70.61.0+0.60.91.1)/1 0=0.8 5(s)(6)若D_o p t(0.8 5 s)D0(1 s),则说明优化算法成功地降低了传输延迟。优化后的平均传输延迟比原始的平均传输延迟少了0.1 5 s,这表示优化算法在降低传输延迟方面取得了积极的效果。3 通信工程中有线传输技术的优化试验设计3.1 试验环境和参数设置该试验选择了典型的局域网环境,以常用的双绞线作移动信息2 0 2 4年3期 5 3 为传输介质,以具有良好性能的交换机和路由器作为传输设备,从而确保试验过程中数据的准确传输6。此外,使用网络分析仪和示波器等测试设备,对传输过程中的信号质量、延迟等关键指标进行实时监测和记录。有线传输技术参数设置和误码性能指标的分配如表2所列。表2 有线传输技术参数设置和误码性能指标的分配参数/项目数值接入网最长HR P6 9 0 l m(国内标准)接入网段最长HR P模型由馈线段、配线段和引入线段三段构成S N业务节点C P N用户驻地网D P(D i s t r i b u t i o nP o i n t)分配点F P(F l e x i b l eP o i n t)灵活点接入网误码性能指标分配原则按股分配,具体为线1 6、面3 1 3、引入线段1 2,占6%的总误码指标用户侧设备和局侧设备符合I TU-TG.9 0 2规定的设备Y D/T1 0 0 7给出 的误码指标N X6 4数字连接的长期误码指标和高比特率通道的长期误码指标,具体指标值请在Y D/T1 0 0 7标准中查询高比特率通道的误码指标速率等级到1 3 9 M b i t/s,没有给出更高速率等级接入网的同步特性项目指标在Y D/T1 0 0 7标准中规定了多个项目指标,具体指标值请在Y D/T1 0 0 7标准中查询电路交换方式接入网的同步特性主要指接入网的漂移特性和抖动特性等,是电路交换方式数字传输网传输性能的一个重要指标接入网最长HR P在我国国内标准为6 9 0 l m,显示出我国在网络基础设施建设方面的投入和规模。接入网段的最长HR P模型由馈线段、配线段和引入线段3段构成,结构设计能满足不同距离和复杂度的网络需求,接入网误码性能指标分配原则 采 用 按 股 分 配 的 方 式,具 体 为 线1 6、面3 1 3、引入线段1 2,占6%的总误码指标。用户侧设备和局侧设备符合I TU-T G.9 0 2规定的设备,这保证了网络设备的兼容性和规范性,有利于网络的互联互通和升级维护。在误码指标方面,Y D/T1 0 0 7给出了N X6 4数字连接的长期误码指标和高比特率通道的长期误码指标,具体指标值可在Y D/T1 0 0 7标准中查询。然而,对于高比特率通道的误码指标的速率等级仅到1 3 9M b i t/s,没有给出更高速率等级。接入网的同步特性主要指接入网的漂移特性和抖动特性等。在Y D/T1 0 0 7标准中规定了多个项目指标,具体指标值可在Y D/T1 0 0 7标准中查询。这保证了网络在传输过程中的稳定性和可靠性。根据实际应用场景,设置了不同大小的数据包,以测试优化策略在不同数据包大小下的性能表现。采用基于优先级的调度算法对数据包进行排序,根据数据包的重要性和紧急性分配不同的优先级。调整数据包压缩比例、流量控制等参数,优化带宽利用率,提高网络的整体性能。3.2 试验设计和实施该试验旨在验证有线传输技术的优化策略在不同数据包大小下的性能表现以及基于优先级的调度算法对数据包排序的效果7。通过实时监测和记录传输过程中的信号质量、延迟等关键指标,调整数据包压缩比例、流量控制等参数,可以优化带宽利用率,提高网络的整体性能。试验平台根据实际应用场景,设置了不同大小的数据包(如6 4 B,5 1 2 B,1 0 2 4 B等),以测试优化策略在不同数据包大小下的性能表现。为了确保试验的有效性,对数据包大小、传输速率、优先级调度算法、误码率阈值、带宽利用率以及试验时间等关键参数进行了设置。同时,采用基于优先级的调度算法对数据包进行排序,根据数据包的重要性和紧急性分配不同的优先级。3.3 试验结果分析通过应用基于优先级的调度算法和优化带宽利用率,可以发现信号质量在各种数据包大小下都有所提升,提升百分比为3.1 6%9.0 9%。同时,传输延迟在各种数据包大小下也有所降低,降低百分比为2 0%2 5%。通过数据压缩比例和流量控制等参数的调整,带宽利用率在不同数据压缩比例下得到了显著提升,这证实了优化策略的有效性,并展示了优化后的网络性能提升情况。4 结语本文通过设计并进行仿真实验和实际测试,对比了优化前后的数据传输效率和可靠性。试验结果表明,优化后的有线传输技术在数据传输速率和抗干扰能力上均有明显提升,且在实际工程应用中表现出良好的使用效能。具体来说,在 各 种 数 据 包 大 小 下,信 号 质 量 提 升 百 分 比 为3.1 6%9.0 9%,传输延迟降低百分比为2 0%2 5%。通过调整数据压缩比例和流量控制等参数,带宽利用率在不同数据压缩比例下都得到了显著提升,这进一步证实了优化策略的有效性。综上所述,本文成功地提升了有线传输技术的性能,不仅提高了数据传输速率和信号质量,还降低了传输延迟,增强了抗干扰能力。这为未来的通信工程提供了更高效、可靠的有线传输技术解决方案。未来,随着科技的进步和通信需求的增长,有线传输技术将面临更多挑战和机遇。各大企业仍需深入研究,不断创新和优化,以适应不断变化的网络环境和应用需求。(下转第7 1页)移动信息2 0 2 4年3期 7 1 对数据信息进行统一处理和深入分析的基础上,使医生实时掌握患者的镇痛情况,并对自控镇痛患者进行科学管理和干预。信息化技术的应用和信息化平台的构建,在一定程度上促进了医院自控镇痛工作流程的改进和优化,提高了自控镇痛工作的质量,保证了医疗安全。(4)智能输液监测。通过P D A设备扫描患者的专属条形码,实现对输液病人、输液药品等的自动化识别和确认,结合智能化技术,实现对输液时间、输液速度、液量变化等的实时化监测,保证输液的安全性和患者的输液体验。例如,某医院结合输液工作的需要,应用信息化技术构建了 信 息 化 输 液 系 统,该 系 统 主 要 由 服 务 端、P C端、P D A端、智能输液泵组成。其中,P C端具备自动更新、病人接单管理、自动医嘱拆分、病人与输液标签打印、无线呼叫管理、工作量统计等功能;P D A端具备输液信息录入、输液核对等功能;智能输液泵则能实现对输入药品的精准计量,有效弥补传统输液模式的不足和缺陷,保障输液的安全性5。3.3 信息化监测管理系统医疗信息化管理平台的构建,在现代医院的智能化监测与管控方面有着积极的作用,助力医院管理水平和服务质量的提升。信息化平台在医院医疗物资管理方面同样具有积极作用,可以实现对各种药品、耗材、设施设备等的追踪和管控,详细记录相关信息,同时能实现对医疗废弃物处置的全过程监测与管控,详细记录有关信息。在信息化技术和无线网络通信技术等的结合下,可实现H I S,EMR,P A C S,R I S,L I S等系统的有效衔接和集成,为医院查房等工作提供助力。4 结语随着医疗卫生事业改革工作的不断推进,对新时期的医院管理与服务提出了更高的要求。在信息化和数字化时代,推进医院信息化建设和智慧化建设,是医院经营发展的必然趋势。结合了各种先进技术构建而成的医疗信息化管理平台,为医院提高管理与服务水平,提升医疗服务质量和效率等提供了帮助,也促进了医院各系统之间的良好衔接,便于医院准确把握患者情况和诊疗情况,制定科学、有针对性的诊疗方案,解决看病难、就医体验差的问题。参考文献1于欣宁,黄达辉,王欣霖,等.基于物联网技术的医院智慧化建设与研究J.单片机与嵌入式系统应用,2 0 2 1,2 1(1 2):8 7-9 1.2李启龙.互联网+时代智慧医院建设探讨与研究J.无线互联科技,2 0 1 7(8):1 1 7-1 1 8.3朱宏,黄旺程,管新,等.基于5 G网络的智慧急救研究与设计J.长江信息通信,2 0 2 2,2 3 9(1 1):2 0 2-2 0 4.4沈亦红,胡凯,杨辉,等.“互联网+”形势下移动医疗产业发展初探J.中国医疗器械信息,2 0 1 8,2 4(1):4 9-5 1.5姬卫东,李琳,张振,等.互联互通背景下医疗数据治理面临的问题与对策J.中国数字医学,2 0 2 1,1 6(1 1):6-1 1.(上接第5 3页)参考文献1吴广宇,王雷.电气工程及自动化技术在电力系统中的应用分析J.造纸装备及材料,2 0 2 3,5 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