自动化中数字通信技术的应用探究

2021-07-02陆彬，杨凯，傅慰，张弛

通信电源技术 2021年5期

陆彬，杨凯，傅慰，张弛

（上海航天电子技术研究所，上海 201109）

0 引言

现阶段自动化数字通信技术的运用能够简化生产结构，降低人工参与度，提升行业自动化水平。自动化通信技术功能强大，运用范围广，涉及到控制技术、信息技术、电子技术以及液压技术等工业制造和生产领域。基于现代人们对数字化发展的需要，数字通信技术的快速发展为人们的生活提供了便利，尤其是在数字化技术快速发展的背景下，自动化数据通信的快速发展为现代通信技术的发展奠定了良好基础。

1 数字通信技术

通信产业是国民经济的重要组成部分，与其他各个行业相互影响。人们对通信技术的研究不断深入，促进了通信行业的创新发展，人们在室内的工作或学习等都需要数字通信的支撑。信息化时代背景下，信息技术、数字化以及物联网技术飞速发展，数字通信技术的应用范围越来越广泛，其发展具有重要的意义[1]。数字通信系统模型如图1所示。

图1 数字通信系统模型

数字通信就是利用数字信号实现信息传递。在电子电路当中，数字信号采用二值逻辑中的1与0来表示，多位二值数码能够实现不同信息的组合。现实生活中大多数信息都是以模拟信号的形式存在，通过模数转换之后即可实现数字信息的传递。为保证数字信息传输的稳定性与可靠性，保证信道传输的安全性和利用率，在传输之前使用不同的编码方式来表现数字信号，避免数据传输受到干扰，尤其是噪声对其的干扰[2]。数字调制器可以调制信号，经过调制后的信号得以扩展，信息传输更方便。数字信号传输系统中的同步也非常重要，如果时钟同步和帧同步不及时也会导致信息出错。信号通过有线传输或无线传输发送到接收端，接收端接收到信息之后使用译码等恢复原始信息。通信系统还提供程控交换功能，最明显的体现就是传统电话交换机在数字技术的支持下发展成为数字程控交换机，利用存储交换控制程序的计算机来实现信息控制，在数字化背景下与自动化技术相结合，实现了创新发展。在信息类型不断变化的背景下，程控交换机的使用让通信系统的维护更加方便快捷，提升了数字信息的可靠性与稳定性，保证系统功能的全面性。随着软件功能的增加，数字通信系统硬件功能也不断增加，通信服务更加方便[3]。

2 数字通信技术的优缺点

2.1 优点

数字通信具备良好的抗干扰性能，信息在通过信道传输的过程中会受到外界与自身产生的噪声干扰[4]。数字信号和模拟信号两者存在差别，数字信号本身以一种离散的信号形式存在，在脉冲信号中使用1和0来表示。数字信号传输需要保证脉冲信号不被噪声干扰，无噪声干扰状态下信号均能被识别和接收。由噪声对模拟信号存在极为明显的影响，很容易导致信号失真，因此在不断发展的过程中数字通信技术的抗干扰性能优于单纯的通信技术[5]。数字通信技术保密性能良好，通过数字信号来表示和传递数据信息，可以对数据加密并进行伪装处理来保证数据的安全。为了保证数据信息安全，人们发明了密钥技术，密钥技术的应用有效保证了数据信息的安全性。数字通信技术还能够实现远距离传输，但是目前数据信息传输距离越长，损耗也会随之增加。数字通信技术受噪声的影响，如果放大信号，噪声也会被放大，甚至掩盖信号的存在[6]。数字通信技术可以将信号以波的形式存储在系统内，传输过程中如果存在噪声，信息被噪声掩盖之后会以波的形式复原出来，然后再采取再生中继器来增加传输距离，将数字信息传输到终端的同时保证数据信息的真实性与有效性。数字通信支持多种形式的传输，主要基于人们的不同需求，多种形式传输的数据最终都是以数字信号的方式存在于通信系统[7]。随着信息传输量增加，数字通信系统使用集成电路来实现信息传输，该方式体积小、重量轻、耗电低且后期维护方便。

2.2 缺点

数字通信技术的频带利用率较低。和模拟通信相比，同样的电话业务，数字通信占用宽带远远高于模拟通信，如果传输宽带有限就会影响频带的利用率。数字通信设备在现代化发展背景下越来越复杂，虽然存在一定缺陷，但是在单宽带信道、窄带调制技术以及微电子技术的发展下这些缺点逐渐被弱化，未来将会出现新的技术并改变数字通信技术的发展现状[8]。

3 数字通信技术的应用

3.1 数字通信

数字通信技术在不断发展的过程中广泛运用于数字通信领域，当前数字通信朝着数字化和智能化的方向不断发展，在这个过程中数字通信技术是关键。数字通信技术具有抗干扰性强、安全性能高以及集成化程度高等特点，这些特点能够让其与其他技术较好的融合发展，从而促进数字通信系统的进一步优化与完善。

3.2 光纤通信

数字光纤由于具备传输效率高和体积小等优势得到了广泛运用。常规情况下数字通信技术在光纤通信中的应用主要是将光纤作为传输介质，以光波承载信息来实现通信的[9]。这个过程中，发送端调节光源的强度，接收端使用光电检测器接收发送端发送的光信号，信号直接进入检测系统。比较常见的数字光纤通信系统的构成有光纤、光源以及光检测器等，这些组织结构大大提高了光纤通信的传输效果。光纤通信的主要原理是通过PCM复用设备传输出脉码调制信号，通信系统将光信号送入光纤，信号传输到接收端后接收机将接收到的光信号恢复为电信号。通信过程中，光缆通信的中继线较长，可以有效减少连续节点，保证了信息的流畅性[10]。

3.3 数字配电技术

数字智能配电技术是打造智能配电网的核心，该技术与配电物联网技术相结合可以实现“感知+采集”，将多源异构的智慧电力大数据进行标准统一，接入感知层实现对配电和用电数据的采集与监控管理。这一系列数字化技术的应用围绕大数据传输的安全性和数据存储终端能耗等展开，为输配电行业的数据采集提供支撑，同时也帮助企业实现了经营决策智慧化，为其建立更先进的配电管理体系提供帮助。

3.4 数字卫星

移动通信常常被划分为无线通信，其中移动通信系统大部分是由基地站、移动台以及馈线等组成。移动业务交流中心数据交换机发挥交换和控制的功能，实现信息的交互与集中控制管理。根据技术类型可以将数字卫星通信系统划分为导呼系统、集群移动通信、无中心选址系统以及蜂窝系统等。

4 数字通信技术的发展

4.1 通信技术越发成熟

数字通信技术在现代技术的支持下正朝着自我完善、自我优化以及多元化的方向发展。当前最具有代表性的通信技术包括频率选择、多址技术、数字调制技术以及信道编码技术等，这些技术的广泛应用预示着数字通信技术的成熟。针对传统发展中存在的问题，如信息传输安全性差或传输距离不够等，新型数字通信技术均可以有效解决[11]。

4.2 光子技术

数字通信技术发展的重要标志就是光子技术，在未来的发展过程中人们期待出现光信息处理技术以及光计算机技术。虽然光子技术发展前景良好，但是仍旧不会取代数字通信技术。未来发展过程中，自动化技术、AI技术以及传感技术等要求通信传输容量更大且拓展性更强。光子技术与通信技术的融合使通信变得更加智能。目前光子技术已经与智能多媒体技术逐渐融合，显著特征是可以传输声音、文本以及图像等数据信息，光子技术的发展给数字通信技术带来了更大的动力[12]。

4.3 数字化水平提高

数字通信本身的数字化水平也在显著提升，正朝着高速、大容量以及智能化等的方向发展。数字同步体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）的出现为数字通信技术的发展提供了无限可能。数字通信技术能够在未来的发展过程中满足传输带宽的需求，与现有的网络系统同步运作，强化数字通信系统本身控制能力的同时，提高了系统的稳定性与安全性。