云計(jì)算技術(shù)背景下的光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化對(duì)策分析

李曉潔，毛 瑞，陳亞琨

（鄭州電力高等?？茖W(xué)校，河南 鄭州 450000）

0 引 言

當(dāng)前，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊笾饾u向容量大和速度快的方向發(fā)展，光纖通信逐漸得到了人們的重視。由于光纖技術(shù)和激光技術(shù)的創(chuàng)新，光網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)發(fā)展成為主要的通信手段。其中，信源、信道以及信宿是光網(wǎng)絡(luò)通信的重要組成部分，當(dāng)其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)就會(huì)影響整體安全性能和傳輸速率。光網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程容易出現(xiàn)信息傳輸速率低下、耗能較高以及通信通道布線混亂等各種問(wèn)題。在光網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，有時(shí)需要傳輸大量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)通信優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題是傳輸速率。近年來(lái)，云計(jì)算技術(shù)得到了空前發(fā)展，實(shí)質(zhì)是數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)相關(guān)數(shù)據(jù)，在大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸時(shí)起到重要作用，并為優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)通信提供了一個(gè)良好途徑[1-2]。因此，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到光網(wǎng)絡(luò)通信中，將成為以后通信優(yōu)化的重要研究方向。

1 云計(jì)算技術(shù)基本功能

1.1 虛擬化

虛擬化是指將現(xiàn)實(shí)中的物理資源轉(zhuǎn)化成相關(guān)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳輸和流通。簡(jiǎn)而言之，云計(jì)算技術(shù)的虛擬化功能是模擬物理資源生成與原始資源一致的循環(huán)數(shù)據(jù)，是一個(gè)等效的替換過(guò)程。虛擬化資源和物理資源具有相同的接口和功能，在這兩種資源上施加同種行為會(huì)得到相同的傳輸結(jié)果。此外，云計(jì)算技術(shù)的虛擬化功能具有真實(shí)性、一致性以及可靠性。

1.2 自動(dòng)化部署

在現(xiàn)代Internet環(huán)境中，數(shù)據(jù)流通量非常大，并且還在迅速增加。將流動(dòng)的虛擬化數(shù)據(jù)應(yīng)用于實(shí)際，單靠相關(guān)服務(wù)器的部分功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)雖然在一定程度上能夠起到輔助功能，但是處理效率及精確度方面還有待提高。在這種情況下，云計(jì)算技術(shù)通過(guò)簡(jiǎn)化各種處理過(guò)程，在建立完整資源應(yīng)用環(huán)境的同時(shí)，不僅能夠大幅度提高處理效率，還可以使用戶在最短時(shí)間內(nèi)獲得想要得到的資源。

1.3 應(yīng)用規(guī)模擴(kuò)展

云計(jì)算可以在云存儲(chǔ)環(huán)境中高度集成大型網(wǎng)絡(luò)資源，相當(dāng)在無(wú)形中形成了大容量的資源池。這個(gè)資源池直接與各個(gè)用戶連接，所連接的用戶能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸在資源池中獲取相關(guān)資源，但由于同一時(shí)間內(nèi)獲取資源的人數(shù)較多，因此會(huì)產(chǎn)生負(fù)載循環(huán)的問(wèn)題。當(dāng)較多用戶同時(shí)獲取資源時(shí)，負(fù)載周期較長(zhǎng)；而較少用戶同時(shí)獲取資源時(shí)，負(fù)載周期較短。針對(duì)上述情況，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)計(jì)算和分析當(dāng)前服務(wù)平臺(tái)的負(fù)載情況，并根據(jù)有限元仿真模擬得出未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)綜合分析用戶使用動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整相關(guān)應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)資源，在負(fù)載周期較短時(shí)釋放資源，在負(fù)載周期較長(zhǎng)時(shí)拓展資源。通過(guò)應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)的規(guī)模擴(kuò)展功能，提升網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，改善用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)[3]。

1.4 分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)在傳輸過(guò)程中每時(shí)每刻都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行存儲(chǔ)。傳統(tǒng)SQL和其他數(shù)據(jù)庫(kù)顯然無(wú)法滿足當(dāng)前現(xiàn)狀，無(wú)法存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不利于數(shù)據(jù)信息應(yīng)用程序。此時(shí)，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)可以直觀地協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)集成，并且可以在多個(gè)虛擬服務(wù)器上使用分布式文件系統(tǒng)構(gòu)建多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在存儲(chǔ)方面具有較好的可伸縮性，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行儲(chǔ)存，以滿足不同的存儲(chǔ)情況。此外，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可以通過(guò)開(kāi)源HBase分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2 光纖通信的主要特點(diǎn)

2.1 具有較低的損耗

我國(guó)近年來(lái)大力發(fā)展光纖通信技術(shù)，已經(jīng)取得一定的研究成果，具有損耗低、速度快以及容量大等優(yōu)點(diǎn)，并已經(jīng)應(yīng)用在我國(guó)各行各業(yè)。石英絕緣材料是光纖通信技術(shù)的主要組成部分，傳輸過(guò)程中的損耗在20 dB/km以下。與其他材料相比，其損耗較低。另外，光纖線纜更能夠適應(yīng)周圍各種復(fù)雜的環(huán)境和氣候條件，將外界各種因素的影響降到最低，使其在使用時(shí)具備較好的穩(wěn)定性。目前，光纖通信中一般會(huì)使用玻璃作為絕緣材料，大大降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的同時(shí)，還會(huì)大幅度提高材料的服務(wù)年限。

2.2 抗干擾能力強(qiáng)

當(dāng)前，信息化技術(shù)發(fā)展迅速，各種各樣的上網(wǎng)設(shè)備層出不窮，并逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。隨著上網(wǎng)人數(shù)增多，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題逐漸引起人們的重視。人們?cè)谧非缶W(wǎng)速的同時(shí)，更加注重信息傳輸?shù)陌踩詥?wèn)題。因此，光纖通信技術(shù)在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，應(yīng)具備可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的通信技術(shù)中，在信號(hào)傳輸時(shí)，通常會(huì)受到γ射線和太陽(yáng)黑子等電磁波活動(dòng)的影響，導(dǎo)致信息傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤或速度降低。光纖通信技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)通信中存在的各種問(wèn)題，最大限度提高信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⑿市砸约胺€(wěn)定性。

3 光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中存在的問(wèn)題

3.1 傳統(tǒng)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化存在局限性

光纖通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到交換技術(shù)和無(wú)線技術(shù)等，而且對(duì)相關(guān)工作人員提出了更高的要求，需要具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，一般是技術(shù)人員通過(guò)自己的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工分析，但不同場(chǎng)所其軟件和硬件條件大相徑庭，所采取的優(yōu)化方式也是千差萬(wàn)別。這就要求技術(shù)人員在光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中，必須精通各種方法和措施。就目前的優(yōu)化軟件而言，其對(duì)性能良好的光纖通信網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性較好，而對(duì)情況復(fù)雜和故障較多的線路優(yōu)化效果較差，導(dǎo)致優(yōu)化過(guò)程中存在一定的局限性，無(wú)法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行完全優(yōu)化[4]。

3.2 數(shù)據(jù)管理受限

隨著人們生活質(zhì)量的明顯提升，人們對(duì)生活豐富性的要求也逐漸提高。手機(jī)、電腦以及平板等設(shè)備上網(wǎng)的用戶逐年增加，使得網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和響應(yīng)速度降低。光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)會(huì)存在各種問(wèn)題，傳統(tǒng)意義上的優(yōu)化方法已經(jīng)跟不上當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的速度，因此需要進(jìn)行提升和創(chuàng)新。優(yōu)化光纖通信網(wǎng)絡(luò)需要收集和整理大量的數(shù)據(jù)信息，并采取措施有效分析這些數(shù)據(jù)，還需要相關(guān)工作人員具備較高的理論知識(shí)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。此外，隨著收集到的基本數(shù)據(jù)信息越來(lái)越多，出現(xiàn)了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的難題。當(dāng)前一般通過(guò)創(chuàng)建大容量數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而光纖通信網(wǎng)絡(luò)需要獲取大量數(shù)據(jù)信息完成優(yōu)化，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)大部分存儲(chǔ)空間被占用，降低了軟件運(yùn)行速度和響應(yīng)速度，不能滿足數(shù)據(jù)管理的需要。

4 云計(jì)算技術(shù)下光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的措施

4.1 光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的原則

當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)走進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活，因此應(yīng)該重視光纖通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化問(wèn)題。優(yōu)化的主要原則是靈活、可靠以及自動(dòng)。光纖通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)信息的交換和傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量以及信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃杂幸欢ㄒ?。為了確保能夠達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)，主要采用環(huán)形和網(wǎng)格形的光纖通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。另外，光纖通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化需要事先分析業(yè)務(wù)流量和流向，保證光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化更加實(shí)用。同時(shí)，在優(yōu)化過(guò)程中，必須保證光纖傳輸?shù)娜萘啃枨螅€應(yīng)分析當(dāng)前市場(chǎng)趨勢(shì)以便做出正確預(yù)測(cè)，促進(jìn)后續(xù)業(yè)務(wù)擴(kuò)展。

4.2 收集數(shù)據(jù)信息

云計(jì)算技術(shù)的關(guān)鍵和核心是物聯(lián)網(wǎng)，而光纖通信網(wǎng)絡(luò)從某種意義上來(lái)說(shuō)就是物聯(lián)網(wǎng)。在收集數(shù)據(jù)信息時(shí)，可以將信號(hào)傳感器安裝在光纖通信網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)施上，不斷收集數(shù)據(jù)信息，并將收集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，通過(guò)云計(jì)算分析技術(shù)進(jìn)行虛擬化轉(zhuǎn)化并讀取，自動(dòng)分析這些數(shù)據(jù)，以確定是否需要優(yōu)化當(dāng)前的光纖通信網(wǎng)絡(luò)。傳感器在收集和傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求將收集到的有效信息進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，去除無(wú)效信息和重復(fù)信息，減少工作量，提高處理速度。經(jīng)過(guò)有效信息的分析處理后，能夠得到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，相關(guān)工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握運(yùn)行情況，為光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供可靠依據(jù)[5]。

4.3 分析數(shù)據(jù)信息

進(jìn)行光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化時(shí)，會(huì)收集到大量多種多樣的數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)信息數(shù)據(jù)處理方式不能滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的要求，而在云計(jì)算技術(shù)支持下能夠快速收集信息并高效率處理和存儲(chǔ)。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)收集分析數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)楣饫w通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化提供可靠保障。

4.4 對(duì)光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案進(jìn)行測(cè)試

通過(guò)云計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確且有效地解決光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過(guò)程中的各種難題。云計(jì)算技術(shù)針對(duì)某種故障提出幾種優(yōu)化方案，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)有限元仿真模擬后，采用其中最有效、最快速以及最經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化方案，解決當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)存在的故障，大幅度提升光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

5 結(jié) 論

綜上所述，光纖通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了普及和應(yīng)用。相關(guān)數(shù)據(jù)信息是隱形的財(cái)富，當(dāng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或者癱瘓時(shí)，將會(huì)引發(fā)一系列的嚴(yán)重后果，所以應(yīng)該重視光纖通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和維護(hù)。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)解決了當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)的難題，通過(guò)收集數(shù)據(jù)信息、分析數(shù)據(jù)信息以及測(cè)試光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案等方法，為光纖通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供更加便捷的方式。