现代电子信息工程的关键技术分析及应用

屈辰炜

（山西应用科技学院 山西省晋城市 048000）

当前，电子信息工程在我国通信、航天、医疗、教育等行业应有优势显著，后期在电子信息化变化中逐渐渗透到人们的生产生活中，对此本文重点探讨电子信息工程发展现状及保障措施。同时电子信息技术是现代科技体系中的重要内容之一，并且和多个学科具有关联，存在着一定的学科交叉。在开发电子信息系统时，应充分了解软件和控制领域中的内容，使得所开发出来的电子信息系统具备较高的技术水平，以下对电子信息工程技术进行详细的分析和介绍。

1 电子信息工程

电子信息工程以电子信息工程技术为核心，在计算机技术和集成电路等新技术的结合应用下，对各种电子配置进行优化，对信息资源和电子资源进行重组、调取的一项活动。因此电子信息系统设计和开发过程都是对电子配置的科学应用，在此过程中电子信息工程技术发挥着支撑性作用。电子工程技术从微观方面来分析，主要指图像传输、通信传输、声音传输、计算机集成电力等，由此可见电子工程技术应用范围较广，对于声音和图像传输而言，其主要通过电子信号进行传输[1]。随着后期的发展，电子信息工程技术逐渐向着移动化、数字化、集成化转变，具体来说，计算机信息技术的作用对电子信息工程技术提升起着重要的作用。但是当前我国电子信息工程核心技术还不够完善，因此需要积极借鉴国外先进技术，并加强内部技术创新，加强应用型人才培养，以此推动我国电子信息工程技术突破性发展。

2 电子信息工程中的计算机网络技术应用

2.1 电子信息工程计算机网络的架构

在电子信息工程中，计算机网络技术是重要的支撑技术，在构建计算机网络系统之前，需要先掌握计算机网络系统的基本架构。在计算机网络系统的架构中，包括若干个不同的网络组成，以下分别进行分析：

（1）DDOS 设备，用于防御来自互联网的DDOS 攻击，同时提供IPV4 和IPV6 链路接入；

（2）前段防火墙，用于实现外网至DMZ 区域的安全策略控制；

（3）IPS 入侵防御设备；

（4）MAG 接入交换机，用于移动应用安全网关接入及内外部互联；

（5）WAF，用于实现站点应用级入侵防御保护内部站点；

（6）DMZ 汇聚交换机，用于提供DMZ 区域服务器接入；

（7）后端防火墙，用于隐藏内部真实地址供外部访问。

同时，在构建电子信息工程计算机网络技术时，应规定好计算机网络通信系统中的通信模式，图1 为通信系统中的客户服务器模式。

图1：通信系统中的客户服务器模式

在计算机网络通信系统中，需要涉及到数据信息的交换和共享，为此可以指定一方为服务器，另一方为客户端，这种通信模式在实际中的应用较为广泛，并且也取得了较好的应用效果。从图1 中的网络通信模式中可以看出，服务器端可以发起历史告警信息查询的指令给客户端，同时客户端也应将历史告警信息返回给服务器端。并且服务器端也可以发起告警静态信息查询的指令给客户端，同时客户端也应将告警静态信息返回给服务器端，从而实现数据信息的交互。

2.2 计算机网络的软件平台

在计算机网络的软件平台中，主要可以分为后台系统、业务应用、数据服务平台等，并通过网络通信系统实现相互连接和数据交互。同时在计算机网络软件平台的构建中，可以采用SDN 网络控制技术，以便所搭建起来的网络系统具有较好的性能。利用SDN 控制器可以实现异地双机的功能，并具有系统备份的功能，提高SDN 控制器运行的可靠性。当SDN 控制器出现故障等问题时，由于之前已经做了相应的备份，故不会受到太大的影响。备份的数据可以传送到服务器中，当备份的数据重新配置到另一台控制器中，就可以替代原来的控制器。此外，SDN 控制器还可以采用集群部署的方式，提高网络组网方式的多样性[2]。主备集群部署在不同的地域。正常情况下，主控制器集群用来处理正常的业务，备集群也是处于运行状态，但不会处理具体的网络业务，但主集群和备集群的数据库应该实现同步，相互保持一致，图2 为计算机网络中涉及到的单元模块。

图2：计算机网络的单元集合

在计算机网络系统中，涉及到的用户类型很多，需要通过软件控制系统来对各个网络用户资源进行统一的管理。SDN 即软件定义网络，可以采用集中的SDN 控制器对网络通信系统进行集中管理，这种管理方式的优势就是不需要再依赖网络通信设备，这样当网络通信系统中采用了多种不同类型的网络通信设备时，不需要再考虑各个设备之间的差异性。网络通信系统的用户可以根据自己的需要，制定相应的网络访问策略和传输规则策略，这样会使得网络通信系统更加智能化，同时在应用方面也更加灵活。但SDN 技术在应用的过程中，由于具备SDN 功能的设备一般都较为昂贵，故在实际构建SDN 网络通信系统时，应考虑到系统建设的投资成本。如果超出了事先的范围，则应在较为重要的网络系统中采用SDN 技术。通过将不支持SDN 技术的网络设备升级替换，这样就可以优化网络通信系统，提高系统的性能。

2.3 SDN组网

SDN 在实际应用中，一般采用混合组网的技术方案，这种方案主要包括并行式和接入控制式等两种不同的类型，在实际网络通信系统的构建中，可以根据实际的应用场合和基本情况加以选择。在并行式的组网体系中，可以将网络通信系统中的数据流分成不同的层次，分别对位于不同层次的数据采用SDN 技术进行处理。这样方式的灵活性较高，但在整个网络系统中，有些是支持SDN 网络，有些是非SDN网络[3]，在组网交换机的配置上，可以将其配置成混合可编程模式，同样会增加网络通信系统的建设成本，在实际市场的应用推广方面也存在着一定的障碍，图3 为计算机主机的网络通信组网。

图3：计算机主机的网络通信组网

对于接入控制式组网的这种方式，在网络通信系统的组网思路方面和并行式的方式，存在着一定的差异。采用这种网络组网方式，可以混合使用SDN 交换机以及传统的交换机，是一种混合程度较高的组网方式。其中SDN 交换机一般位于网络通信系统中的接入层，即位于网络系统的边缘层。这样就使得各个SDN交换机之间没有直接的网络物理连接，数据之间的交互及共享依然需要依靠传统意义上的交换机。通过采用这种方式，如在数据中心机房的网络通信系统建设中，可以构建虚拟化的数据中心网络系统，但网络接入点较多，建设成本也相对较大，同时无法应用负载均衡、路径选择等功能。

2.4 计算机网络的控制方法分析

2.4.1 路由访问控制

为了保证计算机网络通信系统的运行安全，需要在路由器中添加相应的控制策略，以对网络中存在的不安全访问进行隔离。对于计算机网络通信组网时所采用到的路由访问控制策略，可以采取的控制措施较多，如在组网路由器中添加ACL、QOS 等访问控制策略，以达到允许或禁止某些网络访问等，提高计算机网络系统的安全运行水平。此外，还可以在路由中划分不同的区域，不同的区域之间设定特定的访问控制权限，只有达到权限之后，才能够正常访问。

2.4.2 负载均衡控制

在计算机网络系统中采用负载均衡控制策略，需要采用到负载均衡设备，负载均衡设备主要用于实现双线接入时的负载均衡及NAT 网络地址转换，这样能够保证在流量较大时，网络性能依然不受影响。同时可以在网络系统搭建中，采用双网卡bond 技术，以便网卡之间实现负载均衡。除此之外，还可以在网络系统中，采用正向隔离装置、反向隔离装置、防火墙等安全控制装置实现不同网络区域的访问控制。只有符合这些安全控制装置中设置的控制策略，才能够网络可达，实现访问。网络安全隔离技术，也是目前在计算机网络系统中广泛采用的网络安全控制技术之一。

3 数字信号处理技术在电子信息工程中的应用

在电子信息工程中，涉及到的信号类型较多，离不开数字信号处理技术。通过数字信号处理技术，可以对电子信息系统中的各类信号进行高效处理。如在电子信息工程的机器人技术领域中，主要是利用无线通信技术，并涉及到模拟量和数字量之间的信号转换，以满足机器人控制系统对信号的要求。在无线电通信技术中，也具有数字信号技术应用的身影，并可以将其应用在短波通信技术领域中，图4 为电子信息短波通信中数字信号处理技术应用。

从图4 的电子信息短波通信中数字信号处理技术应用中可以看出，主处理器中可以和多个不同的功能模块之间相互通信，包括和温补晶振模块、低速EPROM 模块、LCD 液晶显示模块、高速RAM 模块、TLC32044 模块等，并可以实现数据信息的相互交互。通过采用数字信号处理技术，可以对系统所接收到的信号进数字化及智能化的分析及处理，并将信号按照某种格式来加以转换，可以转换为图像的格式或者是音频的格式，从而满足系统的应用要求。

图4：电子信息短波通信中数字信号处理技术应用

4 电子信息工程中的智能化算法应用

4.1 人工智能优化算法的应用

由于在电子信息工程中涉及到的数据类型较多，如何对整个电子信息工程体系进行优化，需要借助智能化算法才能够实现。其中粒子群算法是目前在优化计算领域中应用较为广泛的人工智能算法，并且在实际应用中也取得了较好的效果。在粒子群算法中，通过多次的迭代计算，来不断更新自身粒子的速度以及位置等数据信息。在粒子迭代计算的过程中，可以指定粒子迭代的位置公式和速度公式，并按照所设定的公式进行更新，并将惯性权重和学习因子在粒子迭代公式中加以反应，图5 为粒子群算法的计算流程图。

从图5 粒子群算法的计算流程图中可以看出，一般在粒子群优化迭代计算过程中，首先是先初始化电子信息工程优化模型中的各项参数信息，并制定好粒子的最大迭代次数、粒子群的迭代规模和计算维度等信息。然后再随机生成一批初始化的粒子，包括粒子的位置及速度等数据。之后再是计算各个粒子的适应度，并根据所计算出来的适应度数据，来和历史解进行对比。如果现在所得到的解更好，则将现在的个体替换原理的个体，成为新的个体重新进行下一轮的迭代计算，并且将粒子的速度和位置等数据加以更新。通过粒子之间的不断比较，得出最优解，完成电子信息工程优化模型的迭代计算，使得电子信息工程的整体性能更优。

图5：粒子群算法的计算流程图

4.2 大数据分析技术在电子信息工程中的应用

在具体的电子信息工程构建过程中，由于整个数据量较大，可以利用大数据技术来对电子信息工程中的数据信息进行分析，得出相应的规律。在电子信息工程分析中可以采用聚类分析算法，聚类分析是重要的大数据分析技术，在社会中多个领域中都得到了应用，并取得了较好的应用效果。电子信息工程数据的聚类分析算法类型较多，包括基于划分的聚类算法、基于层次的聚类算法、基于密度的聚类算法等，本文主要介绍K 均值聚类。在这种算法中，设定样本的特征向量集X 如下式（1）所示：

第二步是计算各类间的距离Dij，在此基础上进一步生成一个对称的距离矩阵：

K 均值聚类算法在应用的过程中，首先是选择初始的凝聚点并进行电子信息工程数据的初始分类，但应将样本数据中的异常离群数据加以剔除，保证样本数据的准确性。同时还应该对样本中的错误数据进行修正，并进行校验。之后如果算法程序判断初始分类合理，则作为最终的分类结果。如果电子信息工程数据分类不合理，则根据K 均值聚类算法安装最近距离原则，重新修改电子信息工程数据分类，直到满足要求为止，完成电子信息工程的分析。可以采用欧式距离来加以评估，目标函数如下式（1）所示：

5 结束语

总之，我国电子信息工程在高速发展的同时，也产生了一系列问题，因此在推动电子信息产业发展时，也需要从当下电子信息技术发展现状、市场运营现状、用户意见等角度出发，探讨电子信息工程发展难题，以此针对性制定保障措施，并多层次落实措施，为电子信息工程良性发展创造条件。