大数据时代通信技术的发展及对策研究
通信技术的发展不过200年, 但是发展非常迅速。随着大数据时代的来临, 大量的数据通信业务对通信技术的安全性、兼容性、速度、容量提出了更高的要求。本文立足于现代通信技术的特点, 旨在为通信技术的发展提供些许参考意见。
一、通信技术的发展
(一) 通信技术的过往发展概述
通信技术的发展起源于19世纪初期的欧洲。随着电报机的发明, 通信技术进入了简单的文字传输阶段, 这一阶段的通信技术简单, 通信内容有限。贝尔发明电话后, 语音通信成为可能。而在第一台无线电设备发明后, 通信技术迎来了第一次技术变革。无线电通信是以无线电波作为传播媒介的通信技术, 能实现远距离传输, 如后来横跨大西洋的无线电通信。进入20世纪, 通信技术在硬件和软件的发展经历了以下六个阶段, 第一阶段 (20世纪30年代左右) 是以铜线为电话传输的载体进行远距离通信, 这一阶段电信号的频分多路技术初现。第二阶段 (20世纪50年代) 随着晶体管的发展, 半导体晶体管开始在电子电路中广泛运用, 集成电路技术在这一时期发展迅速, 如世界上第一台电脑, 公用电话网络等都使用了集成电路。第三阶段 ( (20世纪60年代) , 电子计算机逐渐增多, 文字通信趋于复杂, 逐渐走向数据通信, 这一时期的编码技术得到了很大的发展, 为后期数字通信奠定了基础。第四阶段 (20世纪70年代) 玻璃光纤的出现标着传统电缆通信逐渐走向光纤通信, 传输速率更快、容量更大。同时, 这一时期地球卫星发射技术取得了突破, 卫星通信技术也随之出现。卫星通信技术为国际通信、海上救援、电视转播提供了技术支持。第五个阶段 (20世纪80年代) , 各行各业的信息业务增多, 数字通信网络得到了一定发展, 电信号的时分多路技术、公共电话交换网逐渐普及, 个人通信业务持续增多。第六个阶段 (20世纪90年代) , 互联网初现, 互联网实现了国与国之间网络的互通互联, 也吸引着越来越多的用户加入。这一时期的数据通信业务呈爆发式增长, 特别是网络协议 (IP) 的出现标志着数据通信时代的来临。
(二) 通信技术的发展现状
随着数据通信业务的增加, 传统电路交换技术已经发展为数据交换和宽带交换。现代通信技术正朝着以IP业务为依托的软交换方向发展。现代通信技术包括数字信息传输技术、宽带IP技术、程控交换技术等。其中, 数字通信在现代通信技术中占有主导地位, 它是将终端的信息编码成数字信号, 通过调制解调器将数字信号转换成信宿端可以理解的文字、图像等信息, 具有传输稳定、信息易储存、抗干扰性能好等特点。现代通信的信息包括语音、数据、图像等信息, 通信网络是由交换机、终端口、各个数据通信链路等组成的。现代通信融合了通信信息和通信网络, 形成了全方位、立体式的数据传输体系。我国的通信技术取得迅猛发展, 主要表现在卫星通信技术、移动通信技术。就卫星通信技术而言, 我国自主研发的北斗卫星导航系统具备短报文通信能力, 并初具区域导航、定位等功能。在移动通信领域, 经历了2G、3G的发展, 如今我国的移动通信技术已经发展为4G。4G移动通信技术采用的是正交频分复用多网址, 每个子信道都配有子载波, 因此不同域、不同信道的信息传输互不干扰, 抗干扰能力更强。同时, 4G通信技术的传输速度更快、能适应不同移动端口, 兼容性非常好, 能实现视频、图像的高清传输。
二、通信技术发展存在的问题
(一) 技术故障
在大数据的时代, 人们对于通信技术的依赖程度越来越高。技术故障严重干扰人与人之间数据的传送, 影响人们的正常的生活。如用户的姓名、邮箱、家庭住址等都有可能泄露。通信技术故障往往表现在物理层、网络层两个方面。物理层面的故障包括:物理终端与交换机之间通信不畅、网线连接异常等;网络层面的故障主要包括:路由器故障、IP地址冲突等。此外, 网路拥堵、病毒木马的入侵也可能造成技术故障。
(二) 速度问题
数据在信道的传输过程, 主要受制于带宽和信噪比, 两者越大, 传输速率就越高。通信延迟是通信技术运用中很大的诟病, 很容易造成通信故障。如微信, 人们常使用微信进行语音、视频通话, 一旦出现延迟、卡顿等现象, 语音、图像等信息的发送和接收就会出现延迟, 影响人们的沟通。
(三) 安全问题
通信技术的安全性包括:传输路径的安全、数据储存的安全、用户获取信息的安全。传输安全是指数据生成、传输以及访问过程中, 确保信息的完整、保真。就传输路径而言, 随着文件型数据增多, 企业往往采用邮件、IM工具、网盘进行数据传输, 常常受到网络环境的影响, 如网速、服务器, 文件传输效率低, 安全性差。就通信数据的储存而言, 在日益开放、共享的互联网中, 通信数据的储存已成为企业日常经营活动的管理核心, 一旦敏感的业务数据或客户资料被转移或者被破坏将给企业带来不小的损失。此外, 通信网络充斥着各种信息, 其中不乏有害信息。如钓鱼网站、危险文件, 个体用户如果缺少安全意识, 很容易下载获取此类信息, 进而泄漏个人信息, 给生活带来不便。
1. 个人通信安全问题
伪基站是近年来影响个人正常通信的威胁之一, 它是通过获取附近用户手机卡信息, 发送诈骗、广告推销, 甚至通过提供虚假的银行服务套取用户银行卡信息。给用户的正常通信造成困扰。此外, 在通信过程中, 硬件性能的不足, 也影响着通信安全, 如储存空间不足导致信息失真, 甚至是损坏。
2. 企业通信安全问题
企业内部的邮件系统、文件服务器、管理系统、聊天工具等都属于企业通信的范畴, 企业通信面临的威胁主要来源于两点: (1) 黑客的攻击及病毒的入侵。黑客往往会发布病毒软件对企业通信网络的信息进行修改、窃取, 如勒索病毒:PyCrypt勒索、Halloware勒索等, 这些勒索病毒通过伪装为Office文档图标、Windows更新程序来勒索。如2017年WannaCry勒索病毒在全球爆发, 感染了大量的计算机, 仅仅台积电一家企业就停工三天, 损失在亿元以上。 (2) 内部的威胁。少数企业内部的涉密设备与普通设备未区分, 访问权限过低, 企业内网控制不严, 导致企业任何员工都有机会将内部资料、机密文件通过企业的通信网络泄露出去。
三、大数据时代通信技术的发展趋势及对策
(一) 技术检测与维护
企业在日常经营活动中, 要注意通信设备物理层和网络层的检测与维护, 物理层的检测包括路由器、集线器、终端口、调制解调器等故障的及时排查与修复, 网络层的检测与维护包括选择合适的通信协议, 确保数据交换机运行良好, 防止通信网络的中断。
(二) 多方监管保证通信安全
个人通信安全而言, 首先, 用户要提高隐私保护的意识, 在日常通信活动中减少有害文件的下载, 有害网站的访问。相关部门要加强监管力度, 完善通信安全相关的法律, 目前的《网络安全法》、《互联网信息服务管理办法》无法适应通信技术的多样性发展。法律对通信的监管存在一定的滞后性。此外, 运营商应该提高通信设备的硬件和软件性能。如针对伪基站, 华为研制了麒麟芯片, 该芯片通过人工智能与机器学习来区分“伪基站”, 能帮助用户从硬件上斩断与“伪基站”的联系。就企业的通信安全而言, 针对内部通信管控, 首先是安全测试, 对企业内部的所有硬件、软件进行安全测试, 对员工的访问权限进行评估。其次, 要对一些敏感文件、设备进行加密处理, 提高文件的加密等级。再者, 要对员工的下载、传输行为进行监管, 定期检查防火墙、访问日志等, 了解掌握所有可能发生的安全事件。就外部控制而言, 企业可以通过安装防火墙及升级杀毒软件来防止病毒、木马的入侵。同时, 隐藏IP地址, 减少黑客攻入的可能。此外, 企业还要提高入侵检测技术, 包括人工智能技术、密码技术等。
(三) 以5G技术提高通信速度, 实现通信智能化
增加带宽, 提高信息的传输量, 降低通信延迟。世界电信联盟预计在2025年前后, 我国将进入5G通信时代, 5G通信技术将加大带宽, 以满足未来数据容量增长的需要。同时, 5G技术还将在毫米波、微基站、高阶MIMO等技术领域取得突破。毫米波是通过添加频谱带宽来提高传输速率的, 具有频率高, 波长短的特点, 换言之, 未来5G通信无需建设大型基站, 就可以实现高速率、低延迟。5G基站峰值速度的设计普遍在20Gb/s以上, 这意味着, 用户在使用5G网络下载电影只需几秒钟的时间, VR等超高清业务可以通过5G通信技术实现。随着5G网络技术向无人驾驶、物联网等领域深入。可以预见的是, 5G不仅仅是人与人之间的通信, 还会逐渐覆盖至人机通信、机器之间的通信。以无人驾驶技术为例, 它要求机器反应速度快, 信息传递及时, 信息传输延迟不能超过100毫秒。
相较于4G网络, 5G技术的传输延迟将达到毫秒级别。此外, 传统通信的终端不论是种类、还是数量都是有限的, 主要为手机、电脑等, 5G技术可以承载更多的移动终端, 未来的终端可以是门窗、门锁、衣服、手套、小区的路灯、小区的垃圾桶等, 可以预见的是, 5G通信技术将广泛应用于智能家居、智能家电、智能小区等, 实现生活的智能化。5G网络将在4G网络的基础上, 朝着三个方向发展: (1) 频谱的使用效率; (2) 通信的频带; (3) 网络架构。这三方面目前还处于试验阶段。
(四) 其他技术的发展
1. SDN技术
近年来, 软件定义 (SDN) 的通信技术发展迅猛, SDN的技术优点在于可编程、虚拟化。以手机类比SDN网络和传统网络架构, 传统通信网络架构就是老年机, 在设计之初, 被厂家定义了, 无法实时根据用户的需求, 对协议进行修订。而SDN网络架构则是智能机, 以安卓系统类比SDN的控制层, 客户可以经过安卓系统, 下载应用、升级软件等等。SDN独特的控制层, 能将运营商与终端进行分开, 屏蔽所有终端的差异性, 各终端在接入SDN网络时, 互不影响。此外, SDN虚拟平台能够通过南北向接口, 实现集中控制, 运营商可以实时掌握用户的需求、用户的数量等信息, 及时调整策略。将SDN技术运用于通信领域, 有利于资源的统一调配, 增强用户的体验感。
2. 光通信
光集成技术发展迅猛, 特别是硅光子技术和CMOS技术融合后, 光通信技术的广泛应用, 能极大地降低通信对电能、热能等传统能源的依赖, 让通信更加绿色环保。光纤传输具有速度快、带宽大等优点。光通信技术急需攻克的难点在于如何在保证传输距离不变的情况下, 提高光纤频谱的使用效率。硅光子技术虽然还处于试验阶段, 但可以预见的是未来5-10年之内, 就可以实现商用。
3. IP与光网络的结合
多层多域的网络数据业务对路由器的业务承载能力、运算能力提出了更高的要求, 导致现有机房系统空间不足、能耗高。通过统一交换内核技术让IP与光网络融合, 能极大地减少网络层级、降低能源消耗, 提高效率。IP与光网络融合能实现多核处理、网络单节点的集中化处理, 使得路由器的容量扩充至千万级。
四、结语
大数据时代的到来, 通信业务将朝着大数据容量、高速、兼容性强的方向发展, 这就要求技术研发人员根据通信技术的发展需求, 加强技术研究, 不断提升通信硬件设备和软件的性能。同时, 企业也要加强日常通信活动的监管, 确保通信活动的安全可靠。
摘要：大数据时代下, 通信技术发展迅猛, 无论是传输速率, 还是信息的容量都有所提高。本文首先对通信技术的发展进行了简要分析, 接着从技术、安全、速度等角度分析了现代通信技术存在的问题。最后, 笔者结合通信技术的发展趋势, 提出了通信技术发展的相关对策。
关键词：大数据时代,通信技术,发展
参考文献
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