UCTD系统及其关键技术介绍

UCTD系统及其关键技术介绍（精选6篇）

篇1：UCTD系统及其关键技术介绍

UCTD系统及其关键技术介绍

海洋动力参量拖曳式剖面测量系统(Underway Conductivity-Temperature-Depth instrument,简称UCTD)是国外最新发展起来的.一种高技术在航温盐剖面测量装置,其优势在于以较低的成本,给出高密度的海水温度、电导率剖面数据.文章首先介绍了UCTD的起源,而后以国家863“船载多参数拖曳式剖面测量系统技术”课题研制中的UCTD系统为对象,逐一介绍其系统构成、运行原理、关键技术,而后简要介绍了课题进展.

作 者：任炜 李晖 李永奇 杜敏 REN Wei LI Hui LI Yong-qi DU Min  作者单位：国家海洋技术中心,天津,300112 刊 名：海洋技术  PKU英文刊名：OCEAN TECHNOLOGY 年，卷(期)： 27(1) 分类号：P716 关键词：在航   剖面测量   CTD  

篇2：云制造系统及其关键技术初探

1 云制造的基础

现代制造企业普遍采取协作的方式以应对市场机遇和挑战, 随着协作范围的扩大, 原本分散的、松散的制造协作体逐步构成类似云态的组织架构, 共同完成制造任务, 在完成制造任务后解体, 并可以根据需要重新组合。现代制造业不仅在组织形态上体现出一种天生云态, 而且在设计、制造等环节也体现出云态[4], 这些便是云制造的组织基础。

业已成熟的云计算为云制造奠定了关键技术基础。云制造借助了云计算服务化理念, 将高度虚拟化的制造资源组成一个大的资源池, 通过互联网上异构、自治的服务形式为个人和企业用户提供按需随时获取的制造资源服务。RFID、传感器等技术的快速发展, 可促进各类物与物之间的互联。此外, 物联网技术、语义Web、嵌入式技术、高性能计算机技术等技术的快速发展也成为实现云制造的坚实技术基础。

2 云制造系统的组成和运行原理

云制造系统由三大部分组成:制造资源/制造能力、制造资源云池和云制造服务平台。其运行本质体现了云制造资源提供者、云制造平台运营者、云制造资源需求者围绕制造全生命周期活动的供需和服务关系。

2.1 制造资源/制造能力

制造资源是产品制造全生命周期中所需的各种物理要素的集合, 按用途可分为协作、服务、人力、物料、设备、应用软件和数据七大类[5,6]。协作资源是企业通过外购或外协, 向其他企业购买或合作的资源信息与产品信息;服务资源包括售前服务、售后服务和用户信息等;人力资源分为管理层、技术层和生产层;物料资源在此是广义的物料, 既包括产品、半成品, 也包括零/部件、原材料等;设备资源包括计算设备、生产设备和实验设备等;应用软件资源包括企业现有的各类为产品全生命周期服务的软件;数据资源可分为知识、信息和数据库等资源。

制造能力指制造企业为完成某一目标所需要的主观条件, 是一种无形的、动态的资源形式, 是在制造活动中结合制造资源要素所表现出来的一种能力, 如企业的设计能力、仿真实验能力、生产能力等无形资源。

2.2 制造资源云池

制造资源云池就是虚拟资源的储存池。这种资源的储存池不仅仅存储分布在互联网上的各类软件、仿真工具及信息资源, 而是要通过物联网技术、计算系统虚拟化技术和嵌入式云终端技术等, 实现制造资源全面互联、感知与反馈控制。

2.3 云制造服务平台

云制造服务平台是在网络化制造和ASP服务平台等研究的基础上综合应用云计算、云安全、物联网等技术建立的新型网络化制造服务平台。相比于云计算、网络化制造和ASP服务平台, 云制造平台的资源分布更广, 种类更多;资源的封装更加规范和统一, 资源的共享更加敏捷;平台维护更加可靠, 市场前景更为良好;能够更好提供全方位、便捷、快速、可靠、按需定制的服务。

2.4 系统运行原理

资源需求方、资源提供方和整体解决方案服务方通过云制造服务平台的注册发布工具, 对各自的制造服务需求信息、制造资源和能力进行虚拟化描述与服务化封装, 并注册发布到云制造服务平台上, 形成相应的云需求和云资源;资源需求方调用服务平台工具集中的智能搜索匹配工具, 对其相应的云需求与云资源库中的适配资源进行智能搜索匹配, 形成供需匹配文档, 并反馈至资源供需双方, 待服务确认后, 供需双方则可利用平台提供的组合调度工具、优化运行工具、交易协同工具、综合评价工具等服务运行工具对服务进行组合、调度、优化、交易和评价, 形成实时的服务记录、交易记录和评价记录, 并将其反馈给服务供需双方、以便对所提供服务进行实时跟踪和完善;同时, 平台运营方运用服务运维工具、服务在线监控工具、服务容错管理工具等对其服务全生命周期进行运维管控, 并与各方进行信息交互, 以不断优化平台服务能力。

3 云制造系统的架构

文献[1,3,4,7]等分别从不同角度给出了云制造系统的架构, 总体来说, 云制造系统可分为物理资源层、虚拟资源层、中间件层、服务层、用户层5个层次, 其架构如图1所示。

3.1 物理资源层

物理资源层是云制造系统的最底层, 用以提供面向协同制造活动的共享制造资源, 如设备资源、软件资源、数据资源等。该层利用传感器、射频识别 (RFID) 和条码技术等, 使各类物理资源实现全面网络互联, 并为云制造虚拟资源封装和云制造资源调用提供接口支持。

3.2 虚拟资源层

虚拟资源层将接入到网络中的各类制造资源汇聚成虚拟制造资源, 并通过云制造服务定义工具、虚拟化工具等, 将虚拟制造资源封装成云服务, 从而发布到云层中的云制造服务中心。该层包括资源描述、虚拟资源镜像封装、虚拟资源部署配置、虚拟资源封装、虚拟资源部署、访问控制配置、虚拟资源激活与释放等过程, 可实现面向共享的资源虚拟化。

3.3 中间件层

中间件层是连接云需求方、云服务方和云提供方的桥梁, 主要为云制造系统的资源和服务提供管理功能。中间件层包括资源管理、系统管理、任务管理、安全管理、服务管理五大功能组件、涉及到资源部署、资源镜像、弹性配置、服务质量管理、可靠性管理等诸多环节。

3.4 服务层

服务层是将各种制造资源所提供的制造能力 (如生产能力、制造能力、设计能力和管理能力等) 封装成服务, 以服务的形式提供给云用户使用。云制造系统除了要包括云计算的三大核心服务 (软件为服务Saa S、基础设施为服务Iaa S、平台为服务Pass) 外, 还应包括设计为服务Daa S、制造为服务Maa S, 以及管理为服务Mnaa S等。

3.5 用户层

云制造系统中的用户层提供基于Web的统一的和安全的用户界面, 面向制造业的各个领域和行业。用户可以在不同地点, 不同的客户端环境下, 以一致的配置条件和访问权限访问云制造系统提供的各种服务。

4 云制造系统的关键技术

云制造系统的构建、运行、维护和管理是一项复杂的系统工程, 涉及到许多亟需攻克的理论与技术难题, 目前的研究主要集中在以下几个方面[3,4,5,6,7,8,9]。

4.1 云制造标准及规范制定

这方面的技术是从系统的角度研究云制造系统的架构、组织与运行模式, 进而研究支持云制造实施的相关标准和规范, 如云制造环境下所涉及资源的分类标准、传感器接口及传感数据的标准和规范、资源的信息发布规范、云制造平台的交易准则、主体的信用评价体系、云服务访问协议等。

4.2 资源的感知与适配

针对不同类型的资源, 需利用射频识别RFID、传感检测等信息获取技术对资源的静态属性和动态属性进行采集和感知;以传感信息分类、去噪、聚合等数据分析处理技术对活动状态信息进行预处理;通过信息传输技术将各种数据信息传输到本地数据中心;借助适配技术构造各种适配器 (如接口适配器、模型适配器、传感适配器) , 使各种资源能无缝透明地接入到制造云平台中, 为最终实现制造资源和制造能力的共享与协同提供支持。在实现资源智能感知的同时, 必须实现感应信息与虚拟资源信息动态一致性和实时更新, 这是资源相互映射的关键。在制造资源属性分析的基础上, 应着力解决动态信息 (包括电子标签、状态改变时间、操作用户和运行状态等) 的数据传输与处理。

4.3 资源的虚拟化和服务化

资源虚拟化和服务化技术是支撑和构建云制造系统的核心技术。资源虚拟化技术用以实现物理资源到虚拟资源的透明化映射, 从而弱化软硬件设备、数据、网络等不同层面资源之间的物理依赖, 以达到集约化和透明化管理, 最终将各类制造资源封装成虚拟化资源后加入到制造资源云池中, 使资源能按需使用和统一优化调度。其研究内容包括制造资源到虚拟资源的映射方法、不同类型的制造资源的虚拟接入方式、各类异构资源描述模型的建模方法等。

资源服务化技术是将各种异构的虚拟化资源封装成服务, 以云服务的形式发布到云制造平台中, 其研究内容包括:虚拟资源描述模型构建, 云服务的统一建模、封装、注册与发布, 云服务的动态部署与监控等。对于具有简单输入/输出特征的任务目标而言, 服务化提供的是功能接口的封装与发布, 如云计算采用的Web Service等服务技术;对于更大量的复杂制造业务目标的服务化而言, 需要提供规范化的基于语义的服务描述与发布技术。

4.4 云服务的综合管理

主要指支撑制造云平台运行的核心功能技术, 包括领域知识的管理, 如知识的抽取、分析、融合等;资源服务智能匹配与组合;业务流程管理;平台运行监控管理;资源服务的优化配置及容错管理;交易过程管理;主体信用评估与分析;定价、计费管理等技术。

4.5 云制造安全

云制造安全技术是云制造系统稳定、安全、有效运行的保障。主要包括云制造终端的可信接入、可信发布与认证技术;云制造系统的服务响应性能评价及优化技术;云制造系统的可靠性、稳定性分析与评价技术;服务等级协商与保证技术;网络安全及多租户可信隔离技术。

5 云制造系统的应用方向

针对我国制造业现状, 云制造系统可在以下几个方面应用[7,9]。

1) 面向大型集团企业内部下属单位的私有云制造系统。将集团内部现有计算资源、软件资源和数据资源整合, 形成复杂产品研发平台, 为集团内部各下属单位提供技术能力、软件应用和数据服务, 支持多学科优化、性能分析、虚拟验证等产品研制活动, 可极大促进产品创新设计能力;

2) 面向广大中小企业的公共云制造系统。对于占企业总数99%的中小企业来说, 公共云制造系统可以盘活社会制造资源存量, 优化配置, 为各企业提供产品设计、工艺、制造、采购和营销等服务等资源, 以解决各企业普遍面临的机器设备老旧、生产水平不高、技术能力不强、经营管理水平低下等问题, 以促进中小企业发展;

3) 区域性加工资源共享服务平台。我国是当今世界上拥有制造加工资源最丰富的国家, 但制造资源分散和利用率不高。因此, 可利用信息技术, 虚拟化技术、物联网以及RFID等先进技术, 建立面向区域的加工资源共享与服务平台, 以实现区域内加工制造资源的高效共享与优化配置, 促进区域制造业发展;

4) 制造服务化支持平台。由于服务已成为当今制造企业价值主要来源, 因此可建立制造服务化支持平台系统, 支持制造企业从单一的产品供应商向整体解决方案提供商及系统集成商转变, 提供在线监测、远程诊断、维护和大修等服务, 以促进制造企业走向产业价值链高端。这类平台主要针对大型设备使用企业;

5) 物流拉动的现代制造服务平台。针对我国制造业物流成本高等现状, 为促进物流业与制造业的联动发展, 可利用RFID、网络、物流优化等技术, 研究整机制造企业, 零部件制造企业和物流企业的多方协作模式和第三方服务模式, 建立物流拉动的现代制造服务平台, 为制造业整机制造企业, 零部件制造企业和物流企业协作提供服务, 促进制造业发展。

6 结束语

云制造作为新的网络化制造模式, 代表了制造业的发展趋势。本文对云制造系统的组成、运行原理、架构、关键技术以及应用方向做了粗浅的分析和描述, 旨在抛砖引玉, 为后续的研究工作作出铺垫。云制造系统的研究在我国尚处于起步阶段, 离实际应用还有一定距离, 需要研究者不断努力。

参考文献

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[2]陶飞, 张霖, 郭华, 等.云制造特征及云服务组合关键问题研究[J].计算机集成制造系统, 2011, 17 (3) :477-481.

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[4]孟祥旭, 刘士军, 武蕾, 等.云制造模式与支撑技术[J].山东大学学报, 2011, 41 (5) :13-20.

[5]姚锡凡, 金鸿, 徐川, 等.云制造资源的虚拟化与服务化[J].华南理工大学学报 (自然科学版) , 2013, 41 (3) :1-7.

[6]王云霞, 邱胜海, 王志亮.面向服务的制造新模式——云制造研究综述[J].现代制造工程, 2013, 21 (3) :124-128.

[7]尹超, 黄必清, 刘飞, 等.中小企业云制造服务平台共性关键技术体系[J].计算机集成制造系统, 2011, 17 (3) :495-503.

[8]张霖, 罗永亮, 陶飞, 等.制造云构建关键技术研究[J].计算机集成制造系统, 2010, 16 (11) :2510-2520.

篇3：UCTD系统及其关键技术介绍

摘要：随着社会市场经济和科学技术的飞速发展，极大的提高了我国建筑行业的发展，受到了社会和人们的广泛关注。小高层建筑由于具有较多的优势，因此受到了建筑企业的广泛开发，加之小高层建筑具有良好可靠性和稳定性，因此受到了居民的普遍欢迎。为了有效保证小高层建筑工程的质量，需要加强对施工质量的重视，特别是工程项目的关键细节部分的施工质量。现本文就结合工程实例进行小高层建筑施工关细节技术进行探究，仅供交流借鉴。

关键词：小高层建筑；土建工程；施工关键；细节技术；实例介绍

某小高层建筑的整体高度是52m，共有17层，地上15层，地下2层，建筑工程的整体总面积是98200m2工程的平面图形呈现长方形，宽度为56m，而长度为84m。建筑的地下结构通常是钢筋混凝土的材料建成的，而地上结构的两侧则是劲性钢筋混凝土的简体，钢结构是建筑的中央结构，在建筑的5—10层和 14—17层的位置设置钢桁架和联合抗震墙。金属玻璃是建筑外墙所使用的外墙材料。程由上而下土层为：2m填土、0.6m粉质粘土、5.2m淤泥质粉质粘土、9.2m淤泥质粘土、6.7m粉质粘土、4.1m粉质粘土、3.5m细粉砂。

一、分析工程施工的难点

该小高层建筑工程的基层的开挖的平均深度需要达到8.9m，而最大的深度需要控制在14m以上的范围，周围还有其他的建筑施工项目，并且具有很多的管线在工程施工的地下，但是施工过程中是不能够对管线造成损坏。施工过程中与地界红线紧靠，并且与地下1室非常的接近，这样一来，建筑项目的地下室的外墙防水层在施工过程中，难度会比较大；地下室顶板所承受的两侧简体具有较大的压力，因此设置了4榀桁架在地下室的中，其的平均长度控制在5514m。10mm以下是钢筋混凝土简体的垂直度需要控制的误差范围，由于具有很多无规则的外伸钢筋牛腿在建筑工程中，促使建筑模板和脚手架的施工难度逐渐的增加。

二、施工技术分析

1、深基坑围护施工

1.1 围护结构构成。首先，地下连续挡土墙：采用c30混凝土做成地下连续挡土墙结构，长33m、厚1m。其次，钢筋混凝土圈梁、围檩及支撑：三道c30混凝土。第1道支撑标高在最小范围内，满足围护结构的稳定需要，南北向采用混凝土对撑，周围采用混凝土边桁架和角撑。最后，立柱：材料选择工程钢管桩，使用原工程桩进行支撑平面布置。

1.2施工技术措施分析。首先，土体加固：成槽前，用a700mm水泥土搅拌桩对槽壁两侧加固；采用劈裂注浆技术对坑内被动土加固。其次，降水：利用轻型井点降水方法降水2周；采用20m长的喷射井点，对深层土体降水，土体固结，使土体抗剪能力得到提高。最后，利用支撑作栈桥：该工程施工仅有一条宽5m的公用施工道路。利用第1道支撑南北向的对撑，设计2个宽12m施工栈桥和公用道路连通。

2、导轨式爬模方案

该小高层建筑的两侧的劲性钢筋混凝土简体的12层以下是出呈现矩形的形状，而12层及以上的简体呈现品字形，在建筑结构的中央钢结构的桁架部位有h型的纲牛腿伸出，且长度在1500mm左右，在施工过程中，施工人员需要遵照3级的工艺流程，首先需要将劲性钢筋结构的吊装工作，然后进行混凝土结构的安装施工，建筑中央的钢结构需要在最后进行安装。3层—6层是3级施工工艺流程之间的高度均差。在施工过程中进行的垂直运输使用的是2台m440型塔吊，对劲性钢筋混凝土简体的施工采用采用导轨式爬升脚手架进行，并与大模板施工形成导轨式爬模方案进行有机结合，可同时进行整体和单片的提升。在小高层建筑的第12层进行爬架的设置，直到小高层建筑的屋顶施工完成之后再进行爬架的拆除。

3、大模板施工

按照4m和4.5m两种层高来设计大模板，单块重1500kg，面积s=6m×4.6m=27.6m2。大模板设计考虑结构最大要求进行，强度、挠度、迭加变形均满足最大要求。

三、模板工程施工中的关键技术

1、顶板模板安装

结合工程的结构特点与设计要求，针对不同的结构部位采用相应的模板施工方法。一般要求顶板底模采用1830×915×18双层涂模的胶合板作面板，截面为50×100mm的单根枋作内楞，间距600mm。

2、房屋梁柱模板安装

柱的模板安装时用全站仪观测，配合锤球定位以保證其垂直度。柱模板采用木夹板18mm厚，在模板制作时采用80×100mm方木作骨肋。柱模的加固方式采用抱箍围柃，螺丝连接牢固，沿柱高度500mm一道，由于柱较高四周采用槽钢斜撑方法。

3、梁底模板安装

在柱模上弹出轴线、梁位和高程，然后在施工好的承重排架上铺好方木，把底模用铁钉固定在方木上，侧模采取木夹板，竖向用方木加固，外侧用槽钢直通，中间适当用木条支撑，防止模板向内侧变形。梁底板要拉线调直，用水准仪确定高程，当梁跨度较大，梁底模板应稍起拱，对上层梁底模的支撑主要采用脚手架承受。

四、混凝土工程施工中的关键技术

对于混凝土的振捣施工，振捣工具的选择具有十分重要的作用，而在该工程的混凝土振捣过程中使用的振捣工具是插入式高频振动棒，并与平板振动器进行有机结合。在浇筑混凝土的过程中，由一端开始进行，并利用“赶浆法”进行混凝土的推进，并需要分层进行混凝土的建筑，并呈现阶梯状，在到达顶板的位置时，需要与板砼进行同时的浇筑施工。因为施工工艺和建筑工程的实际需求，需要使用设备进行基础浇筑的部位，施工人员在混凝土浇筑施工之前需要对原有砼面进行清洗和凿毛处理，并进行放样弹线和钢筋的绑扎工作，然后进行侧模板的安装，并用水准仪测设顶标高，按设计砼配合比浇注，混凝土浇筑完后复查预留孔洞及螺栓的偏差，并将其调整至符合设计要求，然后将表面压平修光。采用插入式高频振动棒振捣，每层浇筑厚度不大于50cm，振捣密实后再浇注第二层，直至到梁底。

五、砖砌筑工程施工中的关键技术

砖必须要在砌筑前一天浇水湿润，含水率为10～15%。常温施工不得干砖上墙，雨季不得使用含水率达饱和的砖砌墙。砂浆配合比采用重量比，计量精度水泥为±2%，砂控制在±5%以内。采用砂浆搅拌机搅拌，搅拌时间不少于1.5min。砌砖前应先盘角，每次盘角不超过五层，新盘的大角及时进行吊、靠。如有偏差要及时修整。盘角时要仔细对照皮数杆的砖层和标高，控制好灰缝大小，使水平灰缝均匀一致。大角盘好后再复查一次，平整和垂直度完全符合要求后，再挂线砌墙。

六、结语

综上所述，为了使小高层建筑工程的施工质量有保证，需要施工人员立足于建筑工程的实际情况，并严格的按照施工方案的施工工艺流程进行工程的施工，在施工过程中，还需要加强对工程细节部分施工质量的重视，使用技术含量较高的施工工艺，保证小高层建筑施工环节能够顺利的进行和完成，有利于保证建筑工程整体的质量，对提高我国建筑行业的进一步发展具有较大的促进作用。

参考文献：

[1] 王占东. 浅谈建筑施工过程的质量管理[J]. 吉林地质. 2013（04）

[2] 张俊平. 强化建筑工程施工质量管理工作的有益探索[J]. 科技传播. 2012（24）

[3] 王偲洋. 高层建筑施工控制要点的探讨[J]. 科技致富向导. 2012（26）

[4] 李建华，余红兵. 超高层建筑施工管理质量问题及提高策略[J]. 中华民居. 2012（01）

篇4：4G移动通信系统及其关键技术

在全球3G及增强型3G网络商用化进程稳步推进的同时, 为满足移动宽带数据业务对传输速率的要求, 研究开发速率更高、性能更先进的新一代移动通信技术正成为世界各国和相关机构关注的重点。目前, 国内外移动通信领域的专家已经在进行4G系统的研究和开发工作。4G是多功能集成的宽带移动通信系统, 具有许多关键优势, 已成为移动通信领域的研究热点。

(二) 4G概念通信技术特点

目前, 业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点:a) 用户可以在任何地点、任何时间以任何方式不受限地接入网络中来;b) 移动终端可以是任何类型的;c) 用户可以自由地选择业务、应用和网络;d) 可以实现非常先进的移动商务;e) 新的技术可以非常容易地被引入到系统和业务中来。

根据以上描述, 未来的4G系统应具备以下的基本条件。

1. 具有很高的数据传输速率。

对于大范围高速移动用户 (250km/h) , 数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户 (60km/h) , 数据速率为20 Mbbit/s;对于低速移动用户 (室内或步行者) , 数据速率为100 Mbit/s。

2. 实现真正的无缝漫游。

4G移动通信系统实现全球统一的标准, 能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”, 真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。

3. 高度智能化的网络。

采用智能技术的4G通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收, 有很强的智能性、适应性和灵活性。

4. 良好的覆盖性能。

4G通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境, 由于要提供高速传输, 小区的半径会更小。

5. 基于IP的网络。

4G通信系统将会采用IPv6, IPv6将能在IP网络上实现话音和多媒体业务。

6. 实现不同QoS的业务。

4G通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。

(三) 4G的关键技术

1. OFDM (正交频分复用)

OFDM技术实际上是MCM (Multi-Carrier Modulation, 多载波调制) 的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道, 将高速数据信号转换成并行的低速子数据流, 调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开, 这样可以减少子信道之间的相互干扰 (ICI) 。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽, 因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落, 从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分, 信道均衡变得相对容易。OFDM技术之所以越来越受关注, 是因为OFDM有很多独特的优点:

(1) 频谱利用率很高, 频谱效率比串行系统高近一倍。这一点在频谱资源有限的无线环境中很重要。OFDM信号的相邻子载波相互重叠, 从理论上讲其频谱利用率可以接近Nyquist极限。

(2) 抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输, 在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍, 使OFDM对脉冲噪声 (Impulse Noise) 和信道快衰落的抵抗力更强。同时, 通过子载波的联合编码, 达到了子信道间的频率分集的作用, 也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。因此, 如果衰落不是特别严重, 就没有必要再添加时域均衡器。

(3) 适合高速数据传输。OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪声背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候, 采用效率高的调制方式。当信道条件差的时候, 采用抗干扰能力强的调制方式。再有, OFDM加载算法的采用, 使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此, OFDM技术非常适合高速数据传输。

(4) 抗码间干扰 (ISI) 能力强。码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰, 它与加性的噪声干扰不同, 是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多, 实际上, 只要传输信道的频带是有限的, 就会造成一定的码间干扰。OFDM由于采用了循环前缀, 对抗码间干扰的能力很强。

OFDM也有其缺点, 例如:对频偏和相位噪声比较敏感。功率峰值与均值比 (PAPR) 大, 导致射频放大器的功率效率较低。负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度。

2. 软件无线电

所谓软件无线电 (Software Defined Radio, 简称SDR) , 就是采用数字信号处理技术, 在可编程控制的通用硬件平台上, 利用软件定义实现无线电台的各部分功能:包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等。即整个无线电台从高频、中频、基带直到控制协议部分全部由软件编程来完成。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带的“数字/模拟”转换器, 尽早地完成信号的数字化, 从而使得无线电台的功能尽可能地用软件来定义和实现。总之, 软件无线电是一种基于数字信号处理 (DSP) 芯片, 以软件为核心的崭新的无线通信体系结构。软件无线电有以下一些特点:

灵活性:工作模式可由软件编程改变, 包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式, 改变调制方式或接收不同系统的信号;可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试, 升级便捷。

集中性:多个信道享有共同的射频前端与宽带A/D/A变换器以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。

模块化:模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准, 在硬件技术发展时, 允许更换单个模块, 从而使软件无线电保持较长的使用寿命。

3. 智能天线

智能天线定义为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。多波束天线在一个扇区中使用多个固定波束, 而在自适应阵列中, 多个天线的接收信号被加权并且合成在一起使信噪比达到最大。与固定波束天线相比, 天线阵列的优点是除了提供高的天线增益外, 还能提供相应倍数的分集增益。但是它们要求每个天线有一个接收机, 还能提供相应倍数的分集增益。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能, 其基本工作原理是根据信号来波的方向自适应地调整方向图, 跟踪强信号, 减少或抵消干扰信号。

智能天线可以提高信噪比, 提升系统通信质量, 缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾, 降低系统整体造价, 因此其势必会成为4G系统的关键技术。智能天线的核心是智能的算法, 而算法决定电路实现的复杂程度和瞬时响应速率, 因此需要选择较好算法实现波束的智能控制。

4.IPv6

4G通信系统选择了采用基于IP的全分组的方式传送数据流, 因此IPv6技术将成为下一代网络的核心协议。选择IPv6协议主要基于以下几点的考虑:

(1) 巨大的地址空间。在一段可预见的时期内, 它能够为所有可以想像出的网络设备提供一个全球惟一的地址。

(2) 自动控制。IPv6还有另一个基本特性就是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式。无状态地址自动配置方式是获得地址的关键。在这种方式下, 需要配置地址的节点使用一种邻居发现机制获得一个局部连接地址。一旦得到这个地址之后, 它使用另一种即插即用的机制, 在没有任何人工干预的情况下, 获得一个全球惟一的路由地址。有状态配置机制, 如DHCP (动态主机配置协议) , 需要一个额外的服务器, 因此也需要很多额外的操作和维护。

(3) 服务质量。服务质量 (QoS) 包含几个方面的内容。从协议的角度看, IPv6与目前的IPv4提供相同的QoS, 但是IPv6的优点体现在能提供不同的服务。这些优点来自于IPv6报头中新增加的字段“流标志”。有了这个20位长的字段, 在传输过程中, 中国的各节点就可以识别和分开处理任何IP地址流。尽管对这个流标志的准确应用还没有制定出有关标准, 但将来它用于基于服务级别的新计费系统。

(4) 移动性。移动IPv6 (MIPv6) 在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址 (home address) , 这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。当设备在家乡以外的地方使用时, 通过一个转交地址 (care-of address) 来提供移动节点当前的位置信息。移动设备每次改变位置, 都要将它的转交地址告诉给家乡地址和它所对应的通信节点。在家乡以外的地方, 移动设备传送数据包时, 通常在IPv6报头中将转交地址作为源地址。

(四) 结束语

由于4G与3G相比具有通信速度更快, 网络频谱更宽, 通信更加灵活, 智能性能更高, 兼容性能更平滑等优点, 4G日益成为人们关注的焦点。相信不久的将来, 4G将成为满足未来市场需求的新一代的移动通信系统, 它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想。

参考文献

[1]Glisic S, Makela J P.Advanced wireless networks:4G technologies.In:Spread Spectrum Techniques and Applications, 2006IEEE Ninth International Symposium, Aug2006.

[2]刘艳萍, 章秀银, 胡斌杰.4G核心技术原理及其与3G系统的对比分析[J].移动通信, 2004, 7 (10) :40-42.

篇5：未来移动通信系统及其关键技术

一、未来移动通信技术的特点

第四代移动通信作为未来移动通信技术是一个动态的、自适应的系统, 能够有效提高频率的分配与管理, 能快速的、动态的自适应多层路由技术和智能无线电组网技术。

具备的特点有:通信速度更快, 最大传输速率能达到100Mb/s;兼容性更好;灵活性更强;自适应的分配资源能对业务流大小做出准确处理, 智能信号处理器也具有更强的智能性、适应性和灵活性;无线频谱利用率更高, 提高无线频率的使用效率和系统的可实现性;业务类型更广泛, 使个人通信、信息系统、广播和娱乐等多项业务无缝连接成一个整体;无线系统容量很大, 并引入了空分多址技术;终端手机多样化和智能化。

二、未来移动通信系统的网络体系结构

未来移动通信系统网络被称为广带接入和分布网络, 在不同的固定无线平台上都可以提供无线服务, 在跨越不同频带的网络中也能提供信息通信以外的数据进行采集、定位定时、远程控制。

未来移动通信系统的网络体系有三层:第一层是物理层, 又叫接入层, 是提供接入和选路的功能;第二层叫网络层, 也称承载层, 是起到链接作用, 作为桥接的载体提供QOS映射, 进而实现地址转换、即插即用、安全管理和有源网络。第三层是应用层, 与网络业务执行技术层之间行了开放式接口, 为第三方的开发提供新业务。

三、未来移动通信系统的关键技术3.1多入多出技术

多入多出技术是无线通信行业的关键技术之一, 利用多个天线在发送端和接收端解决无线信道的衰落, 实现就算不增加系统宽带和天线发射功率的情况下也能使无线系统的容量得到有效提高。

3.2先进的信号处理及传输技术

OFDM是无线环境下高速传输技术, 将频率分给子信道之后实现各子载波并行传输, 能抗多径干扰与窄带干扰;自适应传输技术是未来移动通信系统基带信号处理的核心技术, 根据无线网络不同情况选取不同传输方式保证无线传输的效果, 在信道状况较差时也能采用很好的调制方案。

3.3智能天线技术

智能天线技术是基于自适应天线原理的移动通信新技术, 能抑制信号的干扰并自动跟踪和数字调节波束。智能天线形成波束在空间范围内交互穿插, 形成干扰流, 增强特殊范围内想要的信号, 既能改善信号质量, 又能增加传输容量。

3.4软件无线电技术

软件无线电是利用数字信号进行处理的技术, 在编程平台上对无线电的标准、模块等硬件进行软件加载方式来实现开放式结构。软件无线电的核心思想是在靠近天线的地方使用宽带变换器, 用软件定义无线功能, 其软件系统包括无线信令规则与处理软件、信号流变换软件等多个软件类别。

3.5认知无线电技术

认知无线电在1999年被提出, 是指无线终端具备足够的认知能力, 不断感知外界的环境变化, 自适应调整内部通信机理来达到适应变化的功能。

当下比较先进的该种技术是CDMA空中接口技术, 能达到1bit/s Hz。认知无线电技术的出现, 不仅解决了频谱资源的不足, 更实现了频谱的动态管理, 提高频谱利用率, 创造了一个全新的局面。

四、结论

当前社会正处于一个移动通信、无线技术高速发展的时期, 人们对其技术要求也越来越高, 在日常生活中是不可或缺的组成部分, 移动、无线技术领域也在不断更新、改革。

然而要想真正实现未来移动通信系统还有很多难题, 未来移动通信系统网络结构的可行性、灵活性以及关键技术的攻克都要有充分的准备来应对, 但是这是移动通信事业的必然发展趋势。

未来的移动通信技术会更具有高数据率、高频利用率、低发射功率, 也更具有灵活业务的支撑能力, 将使人们的生活更加方便快捷。

摘要：二十一世纪, 知识经济和信息经济飞速发展, 在技术革命的推动下, 移动通信技术不断突破, 形成全面、完善、高效的移动通信系统。在未来的社会发展中, 人们对于移动通信技术的水平会不断提高。本文首先对未来移动通信系统的特点进行简单概述, 说明其网络结构, 并探讨未来移动通信系统的几种关键技术, 并对其发展进行规划与展望。

关键词：移动通信技术,未来移动通信系统,关键技术

参考文献

[1]尤肖虎, 陈明.未来移动通信系统展望和我国的发展战略[J].电气电子教学学报, 2013, 02:1-5+8.

[2]郑德山.第四代移动通信系统及其关键技术[J].微电子技术, 2013, 06:13-15+18-25.

篇6：卫星通信系统的发展及其关键技术

1.1 卫星通信发展现状

卫星通信技术发展十分迅速, 20世纪60年代时, 卫星通信只是在军事上得到了应用, 到了70年代时, 卫星通信的发展达到了顶峰, 90年代时, 光纤通信诞生了, 这对卫星通信造成了一次冲击, 但卫星有它自己独特的特点, 如卫星具有多址连接方式、可以按需分配带宽等特点, 这些是光纤通信所不能及的, 所以卫星通信在偏远地区, 越洋通信中被优先选用。星上交换作为卫星通信的核心部分, 受到国内外学者的深度研究, 星上技术结合ATM, 使得卫星ATM技术成为卫星领域的一个研究热点。目前许多国家就卫星ATM已经展开了深入研究, 期望在未来有一个质的飞跃。

1.2 现今卫星通信遇到的难点

(1) 卫星通信的成本因素。众所周知, 在长距离通信中, 最需要的技术就是卫星通信, 因为卫星通信具有通信容量大、覆盖地域广、不受地理条件限制和通信方式机动灵活等优点。但是随着对通信资费的调整后, 长途通信费用大幅下降, 但卫星的转发器费用却并没有因此而改变, 因此使得卫星通信成本还是很高。

(2) 卫星通信中宽带IP问题。当前, 宽带IP卫星通信中基本上都是采用ATM传输技术, 因为ATM的性能可以满足欧美等地的性能指标要求。但当系统采用RS块编码、交织以及FEC技术时, 虽然提高了卫星链路的传输质量, 却也在无形中增加了卫星ATM实现的复杂度, 这与现在运用的卫星通信技术是不相同的。

(3) 卫星通信中数据速率问题。当前是信息时代, 需要有更加快捷的方式来及时地传输信息, 而传统的基于频分复用和码分复用技术已经无法满足卫星通信的需求, 随之出现了分组交换技术;同时, 长距离的传输也带来了延时问题, 这就需要通过快而有效的方法来解决延时对实时数据的影响问题。

2 卫星通信系统中的关键技术

2.1 数据压缩技术

随着科学技术的发展, 数据压缩技术已经发展得很成熟, 尤其是在数据处理相关领域。数据压缩可以给通信带来很大的方便, 例如节约了时间、提高了频带利用率、节约了存储空间等。数据压缩标准有很多, 但被人们广泛采用的标准主要是对静止图像压缩编码的ISO标准以及CCITT的H.26标准。而在卫星通信中主要采用的是MPEG62, 该项技术主要是面向对象的, 而且在多媒体同步方面发挥了很好的作用, 同时它的实时交换、实施表现等方面也做得很完美。

2.2 智能天线系统

降雨以及大地对电磁波的吸收从很大程度上导致高频段的卫星ATM网络产生突发错误, 而且卫星本身也存在各种限制和随机错误, 这就需要通过智能天线的多波束来覆盖到更广的区域, 例如, 可以采用多波束快速跳变系统;同时在低轨道系统中采用蜂窝式天线来实现跟踪和同频复用功能;星上和同步轨道系统要想构成蜂窝式覆盖图就必须要采用相控阵列天线。

2.3 多址接入技术

针对接入方式, ATM/TDMA多址接入方式比FDMA和CDMA更适合星上处理卫星对多址接入的要求, 因为此种方式有较好的信息传输角度、网络应用灵活性好等特点。但是, TDMA方式对速率和发射功率要求很高, 这在无形中就增加了解调器的实现难度, 同时也增加了载波功率与噪声功率密度的比值的要求。为了克服上述问题, 该领域专家提出了一种新的方式, 采用多频质的TDMA, 即MF-TDMA (Multiple Frequency-TDMA) 多址接入技术, 它是将FDMA于TDMA相结合, 这样可以降低每个TDMA链路的接入速率和调制解调器的工作速率, 同时对上行链路的值C/N0 (C/N0=E/N0*Rb) 的要求也减弱了。

2.4 卫星激光通信技术

卫星通信要求速率很高, 这就需要采用激光进行通信。卫星通信采用激光可以提升卫星的通信量和保密性, 减轻了卫星的重量和大小;在大气层外, 没有大气的干扰, 通信更加准确, 同时也降低了误码率;运用激光可以提升数据的传输速率以及系统的可靠性;同时卫星通信也互不干扰, 最主要的是, 采用激光通信可以大幅度地降低延时, 使信息能够得到及时传输, 激光的这些优点都被发挥得淋漓尽致。有专家预测, 激光技术运用到卫星通信中将是很有前途的, 对通信行业的发展起到不可替代的作用。

2.5 信道纠错编码技术

众所周知, 在卫星通信中难免会产生错误, 尤其是在卫星通信的过程中。ATM信元在面对突发错误时会产生很大的错误。在ATM信元中, 位于ATM信头的最后一个字节是信头差错控制 (HEC) , 它主要是通过检测和纠正单比特错误以及检测是否有多比特来保护ATM信头。所以, 在出现丢失信元或者信元误插现象时, 主要是由于HEC在多比特发生错误时没有发生作用。因此提出了采用交织技术来降低信元丢失率和检测不出错误的概率来保护ATM信头、改善信息的传输质量。

采用MF-TDMA的多址接入方式的星上ATM系统可为不同的地球站提供不同的Qo S服务, 而不同的Qo S需要不同的误码率 (BER) 和信元丢失率 (CLR) , 因此针对不同的业务需要进行不同的编码, 使整个系统的灵活性增强。

3 卫星通信系统未来的发展趋势

随着卫星通信技术的发展, 卫星通信的使用范围越来越广, 服务水平也越来越高, 虽然卫星通信在发展的过程中遇到了不小的困难, 遭受了很大挫折, 但是卫星通信的前景依然让人看好。卫星通信的发展与一个国家的经济、国防发展密切相关, 未来卫星通信将沿着数字化、网络化、以及信息化这“三化”方向前进, 针对卫星通信的未来发展趋势而言, 我们应该在现有的基础上提高频段频谱的利用率, 同时将IP与ATM技术相结合去建立卫星宽带综合业务数字通信网——国家信息高速公路;要进一步去实现建立小型化、智能化、经济化未来的卫星通信网, 实现移动用户间可以利用卫星进行通信, 而不再需要基站;如果将卫星与Internet网络相连, 实现卫星互联网技术, 这样就可以利用宽带卫星进行双向传输, 并且下载和地面网络反馈的速度也得到了大幅提升, 同时也大大减轻了频谱拥挤现象以及抗干扰能力。

摘要：卫星通信技术中星上处理 (OBP) 和异步传输模式 (ATM) 被认为是未来通信的发展方向和核心技术, 本文针对卫星通信技术目前的发展现状, 通过分析其在当今通信行业中所处的地位、作用以及面临的挑战, 总结其关键技术, 给出未来通信的发展方向, 这对以后的卫星通信研究具有重要意义。

关键词：星上处理,异步转移模式,宽带IP,卫星通信

参考文献

[1]丁龙刚.卫星通信技术[M].北京:机械工业出版社, 2006