通讯技术范文

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1 红外通讯技术概述

红外通讯以红外线作为信息传播的载体，也就是信息通道。红外线是一种特定波长的电磁波（在750nm到1mm之间），它是一种肉眼看不到的光线。红外通讯中的数据传输，利用的是红外波段内的近红外线，这类近红外线的波长在0.75m到25m内，红外数据传输的原理简单的说是：由发送端把二进制数字信号转变为某一频率的脉冲序列，再通过红外发射管，将脉冲序列以光脉冲的形式进行发射，而接收端收到来自发射端的光脉冲信号时，再将其转化为电信号，并经过一系列的滤波、方法处理后，将其传输给解调电路，转化为二进制数字信号并实现输出。通过其传输原理可以看出，红外数据传输的本质是二进制数字信号与光脉冲信号之间的调制与解调，以这一过程实现以红外线为载体的数据传输。

2 红外通讯技术的特点

红外通讯技术的优点。红外通讯有着小型化和便携化的优势，且随着近年来红外通讯技术的快速发展，其使用成本逐渐降低，因而在个人电子中断设备，如手机、数码相机、平板电脑等便携设备中有着广阔的应用前景。其主要优势体现在以下几点：红外通讯技术无需有线连接即可实现信号传输，这使得其传输范围和操作场合相对于有线传输更为丰富，且红外连接在复杂环境中的传输安全性和稳定性要远远优于有线连接；红外通讯避免了因线缆连接磨损、断裂等造成的维护检修工作，因而大大降低了通讯设备的维护成本，避免了因线缆受损造成的通讯故障；一般情况下，红外设备只有在直接对准的情况下才能实现数据发射和接受，且只能在一个较为封闭的环境内进行传输，不会穿墙而过，这使得红外通讯相对于无线电等无线通讯设备更为安全可靠，保密性更强。

红外通讯技术的缺点。虽然红外通讯技术具有诸多优势，但也存在一些缺陷，主要包括：通讯距离较短，只能在0到1m的范围内实现通讯传输；两个红外通讯设备只有对准且保持不动才能完成数据传输过程，当一个设备移动导致两者不能对准后，信号的传输就会失败；红外通讯时，两个设备之间不能存在障碍物，当遇到障碍物时，红外通讯也会中断；当前，红外通讯所采用的SIR标准，在一定程度上限制了红外通讯的速率；红外通讯技术研发的初衷在于替代线缆而实现无线传输，该项技术至今功能较为单一。

红外通讯技术的应用价值。近年来，红外通讯技术凭借其成本低、结构简单、传输性能可靠的优势在小型终端设备中得到了广泛应用，多几种在遥控、数据通信这两个领域。红外遥控距离较短，数据量较小，通常仅在十几个字节之内，其应用简单，造价低廉，如今已得到了广泛应用。而红外通信作为数据通信领域的新兴技术，虽然目前还不成熟，但也已逐渐体现出传输量大、传输性能强、传输速率大的优势，值得进一步研究和推广应用。

3 红外发射

红外发射电路包括以下组成部分：发光二极管、调制电路、驱动电路。

红外通讯数据传输的实现，实现要将传输数据通过编码的方式加载到红外信号中，目前，国际上尚未对这种编码方式形成统一的方法和要求。通常，这种编码主要包括频率调制（FM）以及脉宽调制（PWM）。其中，脉宽调制所采用的通讯码结构也存在差异，主要包括以下两种：一种是一组通讯码发出后，就不断发出一组高低电平的重复码；另一种是一组通讯码发出之后，间隔一段时间再发出重复的通讯码，一组通讯码主要由由引导码、系统码、数据码、奇偶校验位和结束码这几类部分组成，其组成格式如图1所示。以上各种信号的功能不同：引导码主要用于标识信号的开始，系统码用于区别于其他的通讯系统，数据码用于控制各项功能操作，奇偶校验位主要用于校对信号在传输过程中的错差，结束码用于标识信号的结束。

引导码 系统码 数据码 奇偶校验码 结束码

图1 编码组成格式

4 红外接收

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通信服务贸易是十二大类服务业中十分重要的一种，是指以通信服务为交易对象的贸易活动，包括邮政服务和电信服务两种方式。随着科技的进步，通信服务贸易在各个行业都发挥着重要作用。尤其是进入新世纪以来，通信的发达、外资的大举进入和快递企业的发展壮大都使通信服务贸易越来越重要。当然，对于服务贸易还有很多人认为不足以成为研究对象，主要因为对于服务的理解还不是很清晰，马克思曾经这样界定，“不过是指这种劳动所提供的特殊使用价值，就像其他商品也提供自己的特殊使用价值一样，但是，这种劳动的特殊使用价值在这里取得了‘服务’这个特殊名称，是因为劳动不是作为物，而是作为活动提供服务的。”[1]科技的进步也是我们这个时代的科学特征，现代通讯技术依托世界范围内的交流，并依靠通讯技术原理、交换技术、EDA技术、DSP技术、以及现代通讯网络技术和现代光纤通讯技术等手段，实现了科技的创新和机械技术的进步，这对于与服务贸易的结合都实现了手段和技术的创新。

一、现代通讯技术的发展――以光纤和无限网络技术的发展为例

在这个高度信息化的社会，信息和通信已然是现代社会命脉。广泛的信息交流促进了社会成员之间的合作、推动了社会生产力的发展，创造了巨大的经济效益。“科技就是第一生产力”，通信技术不仅自身发展迅速，而且已经成为很多关键经济领域发展的必备条件，比如电商以及手机商。现代通讯技术的发展也是经历较长时间。中国古代以及世界古代军事作战使用的烽火狼烟从一定程度上就是在以通讯的概念传达信息，可以作为早期通讯的手段和工具。1837年，莫斯发明电报机，设计莫斯电报码，紧接着，电报就在诸多领域得以运用，这对于传送私密信息有着至关重要的作用，在科技发达的今天，仍然有很多特殊的保密行业依然使用着这一工具。1876年，贝尔发明电话机，电话通信是通过声能与电能相互转换、并利用“电”这个媒介来传输语言的一种通信技术。两个用户要进行通信，最简单的形式就是将两部电话机用一对线路连接起来。1901年，马可尼发明了无线电报，开辟了通信的新纪元。其利用电键控制一个低频信号发生器的振荡与否，再被一个高频载波信号所调制，经功率放大，由天线发射，其工作频率点设在短波段（SW），在接收端，经检波可得到低频信号的有与无所组成的排列信息，由报务员译码而得，其电码的组成又称莫耳斯电码，由五个长短不一的音响信号来组成0-9的拾个数字和26个英文字母，组成无线电电报收发通信系统。1925年，载波通信的出现，使一条线路上可以传送多路音频电话信号。1929年，电视机的发明，使信息的传输由单一的声音发展到了声音与图像共存。1946年，20世纪最伟大的发明――第一台计算机诞生。紧接着，电话和无线网络的出现改变了人们的生活方式。随着只能手机和高速网络光纤的出现，人们生活方式被彻底改变了。

21世纪是信息社会的时代，由信息技术、信息传送、信息资源所构成的信息产业将成为生产力的基本要素。社会对信息的需求推动了信息产业的发展，迫切要求各种专业信息系统共同经过一个信息网络，能使任何人在任何地点、任何时间，将文本、声音、图像、电视信息传送给任何地点的任何人。从整个电信网角度来看，可以将全网络划分为公众电信网和用两大块，用户驻地网属于用户自己，公众电信网又分为核心网和接入网。核心网提供高速公众传送通道，接入网是这个通道的“最后一公里”，他主要解决如何将图像、数据、语音等多种业务综合传送到用户的问题，核心网已经经历了几代更新发展，这就势必对接入网提出不断发展更新的要求。无线接入指从程控交换节点到用户终端全部或部分采用无线手段的接入技术，即用无线传输代替接入网的全部或部分。向用户终端提供电话、数据和视频服务。无线接入系统的组成如下图，它包括四个模块：用户台、基站、基站控制器BSC、网络管理系统NMS。

无线接入网按出现年代分：20世纪70年代的第一代系统，即一点到多点微波系统；80年代的第二代系统，即基于模拟蜂窝的系统；90年代的第三代系统.即基于数字蜂窝的系统。应该指出，这三代系统都是属于窄带无线接入。按接入方式分有：纯双绞线铜缆接入网、混和光纤同轴电缆网（HFC）、xDSL（HDSL、ADSL、VDSL）、综合业务数字网（ISDN）、无线接入网和全光纤接入网。

在数字无线光系统，我们采用脉冲直接强度调制，光脉冲的产生是通过激光器的开断来实现的，当发送信息为“1”码时，激光器发出光脉冲，“0”码时激光器完全关闭。本文中假定进入光无线系统是数字信息，数字信息经过编码处理后是一连串的01码序列，最简单的调制方式就是将01序列脉冲直接对激光器进行强度调制，当输入信息为“1”时，激光器发出一个宽度为1/Rb、强度为2P的脉冲；输入信息为“0”时，激光器完全关闭，这就是非归零的开关键控调制（OOK-NRZ）。开关键控调制简单可靠，但是针对无线光传输大气信道，背景噪声的影响和空间衰减大，OOK调制功率利用率不高，通常会采用脉冲位置调制（PPM）。

二、技术进步促进通讯服务贸易在国际服务贸易中所占比重

通讯服务贸易的迅速发展需要整个体系内的相互结合以及科技的依托，网络光纤技术和无线技术的进步使得世界的相互连通更加容易，不仅使得地球村的作用更加突出，更使得地球村里的联系日益密切。

通信服务贸易的主要特点是通信服务主要以传输含有信息的物件为主。电信服务可以以最快的速度传递信息，并能提供多功能信息服务。全球通讯服务贸易总收入在 1997年只有6440亿美元， 到 2011年已达到18600亿美元；2000年世界通讯服务贸易总量为670亿美元，到2011年已达到2044亿美元。就目前世界服务业发展情况来看，以运输、旅游等为代表的传统服务业的重要性日益下降，而以通讯服务、计算机服务、金融服务、保险服务等为代表的现代服务业的重要性日益突出，可预见未来通讯服务贸易将在全球经济结构中发挥更为重要的作用。

国际通信服务有利于国际贸易、国际金融和国际运输等业务的开展，通信服务的发展也大大促进了这些业务的发展。在国际服务贸易中，运用通信服务有利于节约人力和资金。通信业的发展，缩短了社会化大生产中的信息传递时间，社会交易成本得到大幅降低，促进了经济水平的提高。例如，充分利用电话，就可大大减少差旅费和会议费支出，还可大大减轻交通运输的压力。据美国预测，利用现代化的电信手段，实现新型的分散式办公形式，在2000年，可节约300亿-470亿美元的交通运输投资费用。日本电信界认为，用电信手段代替业务面谈，可节省交通能源的60%。在另一方面，通信服务更是大大的节省了时间，在现代的快节奏生活中，人们真正可以感受到一寸光阴一寸金，通信服务在国际服务行业中节省了人力、资金的同时，更缩短了时间，这不论是对服务输出还是输入都具有重大意义，而节约这些资金的基础便是科学技术发展的结果。

三、结语

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中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1220037-01

1 PROFIBUS-DP的基本功能

中央控制器读取从设备的输入信息并发送输出信息这一过程具有周期性。总线循环时间需要比中央控制（PLC）的程序循环时间短。通过相关研究表明，在大多数的应用场合中程序循环的时间一般约为l0ms。除了循环的用户数据传输外，PROFIBUS-DP同样提供了强有力的渗断和组态功能。数据通信是由主站和从站上的监控功能进行监控的。

PROFIBUSDP的基本功能可以总结如下：

1）传输技术：在实际工作中可以根据最大传输速率的不同来选用电缆和光缆两种传输介质。

2）现场总线存取：主站间的传递方式往往是令牌式传递，而主站与从站之间的传递方式为主一从传送，支持单主或多主系统。在对总线上的设备数量进行选择时，需要根据实际情况来定。

3）通信功能：使用点对点（用户数据传送）或广播（控制指令）；循环主一从用户数据传送和非循环主一主数据传送。当用户数据在DPMI从站之间进行传输时，此时便需要按照确定的递归顺序自动执行。值得注意的一点是：DPMl和DP从站之间的数据传送一般可以分为三个阶段，分别是：参数设定、组态配置、数据交换。

4）运行模式：PROFIBUS-DP规范中对系统行为进行了详细的描述，以便能够在一定程度上保证各种设备的互换性。系统行为的确定往往需要根据DPMl的操作状态，这些状态由本地或总体的配置设备所控制，往往有如下三种状态：① 运行：输入和输出数据的循环传送DPM1由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信息；② 清除：DMP1读取DP从站的输入信息并使输出信息保持为故障-安全状态；③ 停止：只能进行主-主数据传送DMP1和DP从站之间没有数据传送。

2 PROFIBUS-DP数据传输技术

2.1 通讯原理

PROFIBUSDP使用了第1层（物理层）、第2层（数据链路层）和用户接口层，由于工业上的特殊需要省略了3～6层。

物理层：PROFIBUS-DP的物理层在很多地方与OSI参考模型的第1层相类似，它们的主要功能基本上都是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以透明地传送比特流。就其传输技术而言，一般为半双工通信方式，传输速率的范围为，对应的最大通讯距离约为1200m，在实际工作中可以根据最大传输速率来选择传输电缆。需要注意的一点是：当处于电磁干扰比较大的环境时，一般可以使用光纤导体，以便可以在一定程度上增大传输的距离。

数据链路层：就PROFIBUS-DP的数据链路层而言，其主要是通过数据链路层协议，往往能够在不可靠的物理链路上实现比较可靠的数据传输。就其中的介质存取方式而言，可以大致的分为如下两类：1）令牌总线方式，令牌在总线上的各主站间传递，持有令牌的主站获得总线控制权，该主站依照关系表与从站或其它主站进行通信；2）主从方式，当主站与从站之间的周期性数据传输采用主从方式，主站向从站发送或索取信息。

应用层：在PROFIBUS-DP网中，技术人员自己定义了一个第8层用户层，这一层与用户接触比较多，它的主要作用在于可以方便的定义DP的功能、行规及扩展功能。

2.2 PROFIBUS-DP的系统结构

就系统结构中的配置而言，一般包括如下几个方面：站点数目、站点地址和输入输出数据的格式，诊断信息的格式以及所使用的总体参数。设备的形式决定着系统输入和输出信息量的大小，就目前的技术而言，我国允许的输入和输出信息最多不超过246字节。主站与从站之间的通信是通过主从原理来实现的，主站按轮询表依次访问从站，主站与从站之间周期地交换用户数据。

总线存取方式能够实现如下几种情况：1）纯主主系统；2）纯主-从系统，当系统中存在若干个从站和一个主站时，该主站便会循环地发送信息给从站或由从站获取信息；3）两种方式共同存在，多个主站与各自的从站构成相互独立的子系统。每个子系统存在一个DPM1、制定若干从站以及可能的DPM2设备。

3 PROFIBUS-DP技术的应用

PROFIBUS-DP技术是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字化通信和现场层通信网络。

3.1 PROFIBUS-DP总线用于工厂自动化系统中

就一个工厂自动化系统而言，其往往包括三级网络结构，它们分别是现场级、车间级和工厂管理级。基于现场总线PROFIBUSDP的控制系统一般位于自动化系统的底层，即所谓的现场级。

1）现场设备层：该设备层的一个主要功能便是连接现场的各种相关设备，以便可以及时地完成现场设备控制及设备间的连锁控制。

2）车间监控层：该层的主要功能在于完成车间主生产设备之间的连接。

3）工厂管理层：如果想及时地将车间生产数据送到车间管理层，则需要将集线器与车间办公管理网进行连接。

3.2 PROFIBUS-DP控制系统组成

就该控制系统而言，其大致是由如下几个部分组成的：1）一类主站，实际指的是PLC、PC或可做一类主站的控制器，该主站的主要功能在于完成总线通信控制与管理；2）二类主站，指的是操作员工作站、编程器、操作员接口等，其主要的功能在于完成各站点的数据读写、系统配置、故障诊断等。3）DP从站，主要功能在于进行输入和输出信息采集和发送到设备。

4 常见故障分析及解决方法

4.1 DP通讯不正常

当遇到DP通讯不正常时，可以首先对上位机的硬件配置进行检查，检查其是否与现场设备的一致，同时也应该对波特率的设置进行检查，防止设置的过高。当上位机和CPU的运行都正常时，则需要检查下位机网卡。通过以往的检验，在检查这一部分时需要重点检查的是：1）DP线连接是否存在松动；2）DP接头是否存在一定的损坏；3）DP线是否存在短路现象。

4.2 通讯不定时丢失

这种情况是最常见的通讯干扰，往往也是比较难解决的干扰。一当出现了这种情况，便需要从设备、接线、DP线长度、节点数等多环节进行逐一查找故障源。与此同时，外部电磁干扰也能够在一定程度上导致通讯的不定时丢失。

4.3 加入设备无显示并出现干扰

这一现象的出现很有可能是因为DP地址冲突所致。上位机硬件组态中的地址与实际设备不相符，进而导致网络不能够识别。此时便可以对地址及硬件组态进行核实以便解决这一问题。实际经验告诉我们，当DP线过长时也有可能导致看不到新加的设备，或即便可以看到但通讯不正常等情况.鉴于此，当遇到这一情况时，我们应从地址冲突和DP线距离两个方面查找原因，解决问题。

在实际情况中，DP通讯故障往往与电气施工不当有一定的联系，比如上述中的：DP头接线存在问题，DP线剥离的长短不符合要求，或在现场施工过程中出现电缆拉伤、压伤等。由信号干扰而导致的DP通讯故障并不多见。所以在实际工作中，一旦遇到问题时，可以先从硬件入手检查判断故障原因。

5 结语

就PROFIBUSDP的应用趋势而言，其可能会向以下几个方面重点发展：1）PROFIBUSDP在网络性能中的推进，考虑到控制系统对网络的性能如可靠性、实时性将会有越来越高的要求，因此PROFIBUSDP与现场设备之间的通讯将成为研究热点；2）为了更好地适应市场需要，相关技术人员推出了一种基于以太网通信的解决方案，该方案能够在一定程度上为PROFIBUS总线网络系统提供与以太网的有机连接。目前，由于PROFIBUS的自身性能等各方面的优势以及PLC各大生产商的支持，得到了广泛地应用。我相信PROFIBUS将会有更大的发展空间，有望成为在最有发展前景的现场总线。

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在网络技术当中，P2P网络通讯系统中的语音技术是应用非常广泛的一项技术，当前，该项技术在我国的发展是较为成熟的，在服务器的稳定性上以及用户的安全方面都有着非常大的优势，所以相关企业都在研究这项技术，希望这项技术能够朝着更好的方向来发展，所以很多人在这项技术的研究上都付出了很多的努力。

1、主流P2P网络通讯系统简介

P2P网络通讯系统就是在所有的技术当中都采用P2P技术能够实现功能和效率上的一些非常细致的效果，所以现在的网络通讯技术中也经常使用这种较为成熟的技术。

Skype是在其他的系统基础上不断发展来的，这种系统能够为全世界的个人电脑提供非常高质量的服务，同时在价格上也有着非常大的优势，所以相对于其他的技术来说，这种系统在语音服务上也有着非常大的优势，因为这种系统经常用于商业运营，所以其具体的设计保密性也非常强。

该系统采用了较为以P2P为中心的网络技术。该系统中一共有两种节点，一种是普通节点，一种是超级节点，一般来说普通节点是用来保持语音对话正常运行和取消信息的一种非常重要的程序，超级节点可以把普通节点通过一定的处理最终将其连接到网络上，一个普通节点要实现更加高级的功能必须要通过超级节点的加入才能将其实现。

2、研究平台介绍

2.1研究平台的选择

P2P网络语音系统的所有功能都要依赖于P2P网络特定的平台实现，只有按照其应有的程序来执行才能更好地发挥其功能。同时，不同的P2P平台也有着不同的特点，所以对于语音通讯系统所起到的作用也存在着非常明显的差异，所以选择一个相对较为合适的平台对于实现效果也有着非常大的影响。

2.1.1平台选用的原则

1）系统要具有一定的代表性。P2P网络平台在结构形式上有很多不同的特征，在选择平台的形式时应该选择更为适合的网络架构也就是上文中我们所提到的中心化网络架构，同时在通讯终端的选择上也要选择比较有优势的经典类型。

2）功能的完整性和系统的模块化。要更好地保证一次性语音通讯质量除了要做好语音系统的设计工作还要在很多与之相关的其他功能上多下功夫，比如说用户管理和对话管理等等多方面的内容，在整个系统的设计当中能够做好语音模块的相互转换和融合工作也是非常重要的，它能够更好地保证整个系统的工作效率和工作质量。

3）日志系统的完整性。在语音系统的验证工作上也存在着很多的讲究，整个验证系统的正常运行需要依靠系统运行数据的分析和处理来支持，这些数据就来自于日志系统。

2.1.2平台的选用

在平台的选用上可以选择已有项目的基础上进行改进和完善的系统平台，但是一定要能够满足很多的windows用户的使用需求，从开源系统的角度上来说IHU都能达到很好的效果，但是这个系统只能支持一些固定的操作系统，同时还不能支持windows系统的正常使用，所以要实现更好的功能和效果还要选择自主研发的P2P网络平台。

2.2 P2P网络系统平台

这一系统平台采用的是部分中心化的网络架构，这种架构能够非常好地起到保护整个系统的作用，而且在语音通讯质量上也有着非常好的表现。

从P2P网络组成的角度来看，在整个系统的网络架构中只有两种类型的成员：独立于P2P网络、备份所有用户注册信息、辅助用户完成认证的登陆服务器，以及其它所有参与到系统中的构成P2P网络的网络节点，因为超级节点是从普通节点中动态选择生成的，理论上并不需要特别进行部署。但在实际情况下，由于Power-Law定律的存在，为了保障系统的整体性能，也有必要人为地在网络中部署一些负责超级节点的工作的服务器，尤其是在不同类型网络的交界处。如果按照在系统中所起的功能来划分，整个系统的网络架构中的所有成员则可以分为三类：负责为系统所有节点提供特定服务的全局服务器，为某区域节点提供特定服务的超级节点，以及处于架构中最为边缘、不为除了通信节点之外的结点提供服务的普通节点。

3、功能介绍

3.1语音捕获和播放的目标

捕获和播放语音，需要围绕音频设备进行一系列的工作，必须对硬件设备进行操作，这些工作同操作系统是密切相关的。由于研究中选用的系统平台运行于Windows操作系统，对于语音捕获和播放的研究也基于Windows操作系统。P2P网络语音通讯系统中进行的语音捕获和播放，除了能简单地获得和放出语音内容之外，还需要满足一些其它的要求：

1）连续性：在通讯过程中，发送端的语音捕获和接收端的语音播放都是连续不断的，而不像语音文件的录制和播放，有一个明确的终点。这即意味着在一个通讯过程结束之前，系统所传递的语音数据的总量都是不明确的；每一个通讯过程所传输的语音数据量也是不相同的。

2）实时性：通讯的双方需要进行相互交流，这样的交流要求语音从一端发出到另一端听到的过程必须有实时性，作为这一过程中的步骤之一，语音捕获和播放也需要做到尽可能缩短时延，以保证实时性。

3）多路混音：多人语音通讯带来的数据量是能体现P2P网络在通讯系统中的优势的地方。而只有实现多路混音，才能实现多人语音通讯的功能。

4）自由的参数控制：无论是语音的发送端，还是接收端，都有对语音数据的相关参数进行自由设置的需求，例如调整音量、加入某种音效等。

5）有限的资源消耗：对于一个P2P网络语音通讯系统而言，本身就采用了富客户端的设计，为了不进一步的加大对于系统资源的耗费，在进行语音捕获和播放时，也应当节省使用资源。

3.2 Windows下的音频捕获和播放

实现Windows下的音频捕获和播放主要有三种方式：通过高级音频函数、MCI设备驱动程序低级音频函数MIDIMapper、低级音频设备驱动114；以及DirectSound。第一种方法因为经过了包装，在使用上相对简单，但在操控上不够自由；第二种方法的使用要困难一些，但是对音频数据的操控更为灵活；采用DirectSound的方法，能够取得最好的效率。

4、结语

在网络语音通讯技术中，选择好平台是非常重要的，这不仅关系到了整个系统的正常运行，同时对于网络系统功能和性能上的优化也起到了非常关键的作用，随着我国网络信息技术的不断发展，相信我国的P2P网络通讯技术能够体现出更为强大也更为使用的功能，从而为网民提供更加边界更加实用的服务。■