网络通信中的电子工程技术分析

引言

随着 5G 技术的广泛商用与 6G 技术的前瞻布局，网络通信行业正经历前所未有的变革。从万物互联的物联网生态，到低时延、高带宽的工业互联网应用，网络通信已深度融入社会生产生活的各个领域，成为数字经济发展的关键基础设施。据相关行业报告显示，全球网络数据流量呈指数级增长，对通信系统的传输速率、稳定性及智能化水平提出了严苛要求。

一、电子工程技术基础理论概述

1.1 电子工程技术内涵与范畴

电子工程主要是由电子学、电磁学等学科共同构成的理论知识以及计算机科学、自动控制等学科的有机结合，通过对设备、系统进行设计、研发、测试以及维护，以便对所提取的信息进行生产、加工、传输、控制等一系列技术手段总和的科技学科，主要指的是利用电子元器件和电路系统将所有信息都转变为电子的形式，转换成能传递和处理的电信号。硬件主要指的是电子元器件的生产和电路设计，从简单的电阻、电容到晶体管和集成电路等有源器件，其元器件和电路系统性能及工艺决定了设备和功能。

1.2 与网络通信的关联机制

网络通信系统以电子工程技术为基础，在功能的实现、系统的架构上都与网络通信系统之间相互作用、密不可分。在信号传输上，网络通信系统要完成电信号到电磁波的转化，才能借助有线或者无线信道进行信号的传输，电子工程技术实现了数据信号的电磁波信号化的功能，为数据信号在无线信道或者光缆中的传输提供物理基础；在网络设备的作用上，电子工程技术保证了网络设备稳定运行。在路由器等网络设备中，基于芯片的数据包转发模块、电感、电容等电路设计，支持数据信号的转发与路由等处理。

二、电子工程技术在网络通信中的应用

2.1 信号处理技术应用

信号处理技术是确保网络通信数据精确的必要保障。数字信号处理技术则是针对信号离散数学运算进行处理，其中的滤波技术可以剔除信号干扰中的噪声。如在无线通信中的带通滤波可以截取一定频段的信号，其可以抑制其他频段的信号；自适应滤波是适应性变化参数来不断修正信道的变化。调制解调技术实现数字与模拟间的信号转化，其QAM 技术为同时调制信号的幅度与相位的方式在有限的带宽提升数据传输的速度，主要用在5G、Wi-Fi 等通信系统之中。

2.2 传输技术应用

电子工程系统中的传输技术是网络通信的血脉，光纤通信、无线传输等技术是网络通信电子工程的核心实现途径。光纤通信是电子工程领域的核心传输技术，光纤通信传输技术应用了光在光纤内部产生的全反射现象，实现了在一定时间范围之内的高速长距离的传输技术。光纤通信光发射模块实现了光电的转换，应用激光器以及调制器等对传输信号的光功率大小以及波长进行具体的有效调整与控制，光接收模块则是将接收的光信号通过光电探测器，有效转换为电信号，同时通过对电信号进行放大与整形等技术的处理，使得信号的质量更加完善。光纤通信传输技术中的低损耗、强抗干扰属性是支撑通信领域骨干网络进行传输的首要选择。

2.3 网络设备技术应用

电子设备是电子通信中的线路口，其性能和功能取决于电子工程技术。在基站设备中，射频设备提供信号收发功能，利用功率放大器放大发射信号、利用低噪声放大器缩小信号噪声；基带处理部分实现对信号的编码、解码、调制解调，执行与核心网络设备的数据交换。在5G 基站中，AAU 实现了射频与天线的统一，采用数字波束成形技术获得较好的信号覆盖并缩小干扰范围。智能终端的电子电路设计要兼顾性能和便携性。智能手机采用系统级芯片(SoC)，集成 CPU、GPU、基带等组成部分，采用先进的制程工艺缩小芯片大小、提高设备运行能力；电源管理部分应用动态电压调整技术，根据设备的负载调整供电电压，实现对设备功耗的降低。

2.4 网络架构技术应用

硬件布局还需要电子信息技术保障。SDN 中的控制平面与数据平面分离，电子控制器通过南向接口管理转发器，实施流量控制与路径规划；北向接口连接上层应用为开发提供编程接口，为满足上层定制化应用预留接口。NFV 将以往专用网络设备替换为通用服务器，可通过虚拟化技术将传统网络功能软件化运行，网络部署费用降低，为网络应用提供便利。基于电子信息技术，针对信号传输距离以及节点相互之间连接的方式考虑，在进行网络拓扑布局时，应尽量选择合适的拓扑结构，在此基础上完成合适的电路和协议设计，确保硬件网络正常运转。

三、网络通信中电子工程技术面临的问题

3.1 技术瓶颈问题

在应用于网络通信时，存在许多与电子工程技术相关的问题。例如高频高速器件无法更好地服务于通信的发展，使得在向毫米波、太赫兹频段发展时，器件的寄生效应使得信号在经过传输后会造成明显的损耗和失真；在实现不同模块间的兼容时，会出现电磁兼容问题。多技术综合存在的问题也很严重，例如人工智能与通信技术的融合当中，会使算法存在的实时性和准确性的平衡比较困难；由于存在技术的软硬件综合困难，对于不同芯片、软件的综合时，不同的计算机类型的硬件与软件间的不兼容也会导致综合的难解决。核心技术需要依赖进口也降低了发展速度，国内并不能完全掌握先进的技术，例如高端芯片的设计与先进工艺的封装。这样就会造成我国网络通信主要依赖进口，在关键环节无法实现自主化的控制。

3.2 成本与能耗问题

电子通信设备开发研制投入成本高。在设计过程中，计算机电子设备需要开发出技术，还要通过一定的方式进行人才培养等，例如开发出芯片后设计的EDA 工具，5G 基站原型测试环节等等，都会涉及大量的费用。芯片生产成本居高不下，高端芯片所需要的生产制造设备的购置费用昂贵，且很容易受到外部国际因素所波及的冲击。在5G 基站建设及日常运营的过程中，例如基站的功耗，都需要消耗较高的费用，消耗量巨大，因此最终导致维护管理的费用和成本较高的现实问题。例如 5G 基站数量众多，且单个基站的功耗也很高，数据中心里的服务器和制冷设备一天的消耗量依然很大，也导致了企业在今后经营过程中的压力。

3.3 安全与可靠性问题

通信网络受到攻击，在网络安全方面存在着漏洞，黑客寻找系统中存在的漏洞向网络发送攻击指令和破坏数据、恶意软件的传播导致安装设备被入侵和服务器感染；存在极端外部环境的兼容性低问题，极端环境如过热、过湿、强电磁场等的影响将导致设备不能继续正常工作甚至出现功能损坏；在应用环境下长期使用导致设备老化问题，例如焊点疲劳、设备元器件参数漂移等，设备参数产生异常将对系统正常使用带来安全隐患，同时通信网络缺乏有效的安全防护和备份机制，当核心节点出现异常可能会导致全网性通信网络瘫痪，影响社会的正常发展。

四、网络通信中电子工程技术的优化策略

4.1 技术创新策略

一要提升创新技术。发展各类新电子材料和器件，石墨烯、氮化镓等电子材料具有很好的电子特性和绝缘特性，能够构建出高效工作频率的器件，减少信号干扰；而量子器件的探索有可能取得通信技术创新方面的技术性突破，例如量子密钥分发技术能够保证数据通讯完全安全。二要促进人工智能与电子工程交叉发展，通过机器学习技术完善信号分析，实现信道自适应均衡优化；基于深度学习技术实现的网络故障诊断系统，可以快速找到故障，进行故障修复。三要加大技术创新研发力度，加大在芯片设计、通信协议等方面的研制力度，培养专业人才，构筑自主自控的技术研发平台。

4.2 成本控制与能耗优化策略

对设备进行改进来达到减低设备造价的效果，从设备的设计原理出发，从产品模块化、组件通用性和可维护性等角度考虑，缩短产品开发周期；通过对 PCB 电路设计的优化和元器件的优选设计，降低产品的材料成本。推广设备节电技术和使用，在产品中应用高效率的电源模块，提高电源转换效率；采用节电型的硬件组件和器件，如采用ARM 结构处理器在保证性能的同时降低功耗。建立产品智能节能管理系统，监视设备能耗，根据网络负荷变化调整设备的功耗，如业务低谷时降低基站射频发射功率，达到设备绿色节能运行的效果。

4.3 安全与可靠性提升策略

设计整体性网络安全，通过加解密加密技术来保证数据传输、数据存放的安全，例如加解密算法——AES 来阻止数据的丢失与被窃取；采用入侵检测工具与防火墙，对恶意侵入进行实时监测以及监控阻隔。加强设备结构设计，增强结构耐恶劣环境的性能，例如防潮设计外壳、防沙尘外壳、耐高温外壳，并放置于机身内部保护机身内部的电路，从而达到保护内部电路的目的；加强电磁防护设计，减少外部电子信息对设备产生干扰。设计完备的设备故障预警与备份冗余，采用传感器对设备进行全面的监控，通过大数据分析从而预测故障的发生，关键设备与关键链路分别配备冗余装置与设备，保证通信网络不失联不离线，当关键设备在运行过程中出现故障时，备用线路或装置能够无缝对接，及时恢复系统的运行，进而保证通信链路信息稳定，降低通信不在线、不稳定的风险。

结语

电子工程技术作为网络通信的核心支撑，其发展水平直接影响网络通信系统性能。本文通过分析电子工程技术的理论基础、应用现状、现存问题及优化策略，揭示了技术创新、成本控制与安全保障对行业发展的重要性。未来，随着新型技术的不断涌现与融合，电子工程技术将持续推动网络通信向高速、智能、安全的方向迈进，为数字经济发展提供坚实保障。

参考文献

[1]吕建业.网络通信中的电子工程技术分析[J].电子技术,2024,53(01):413-415.

[2]刘桂凤.电子工程中的网络通信技术分析[J].信息记录材料,2023,24(12):126-128.