关键技术范文第1篇

【关键词】GPON；关键技术；GEM封装

随着互联网和网络通信技术的的持续快速发展，GPON技术也得到了快速的发展，而互联网的各类增值业务不断涌现，例如网络视频会议、大型的网络游戏、IPTV等相关业务的开展，对网络的带宽、网速都提出了比较高的要求，尤其是在以IPTV为代表的网络视频点播业务、对于网络带宽和网速的要求远远超出了WEB服务功能的要求。

1 GPON的系统结构和GEM功能描述

（1）GPON的协议栈。GPON的控制功能主要由控制管理平面C/M平面和用户平面U平面组成，其中，C/M平面管理系统的用户的数据流，完成系统数据的加密和解密等OAM功能，U平面完成系统用户数据流的传输功能，用户的平面可以分为物理媒介相关子层、GPON数据汇聚子层和系统的高层，其中系统的高层用户数据和控制与管理信息的功能通过GEM适配子层进行封装，完成数据的传输。GPON的数据协议栈的模型图如下图1所示：

（2）C/M平面的协议栈。该协议栈主要由内嵌的OAM、PLOAM和OMCI ONU构成三部分构成，其中OAM主要完成数据的上行带宽的授权、系统的密钥切换指示和DBA的信息报告功能，PLOAM主要实现传送物理层中不通过OAM的数据信息，OCMI主要实现系统数据的种类、业务、Qos质量控制等功能，通过ATM的PV/PC或GEM的封装，实现GPON网络集中业务管理的信令传输和控制管理等。

（3）U平面协议栈。一般地，GPON网络具有ATM和GEM两种数据封装和传输模式，数据通过U平面协议栈可以实现数据的有效传递和数据交换，GPON中的数据传输可以采用ATM格式，也可以采用GEM模式，也可以将上述两种模式混合使用，以实现数据的封装功能，在具体工作时，选取那种数据封装模式，一般在GPON初始化时开始进行选择。

2 GEM的功能与帧结构

（1）GEM的功能。就GEM的帧结构而言，他和其他数据的结构的封装方式相似，但是GEM的数据封装在GPON的内部，独立于系统的OLT端的SNI，而且也独立于ONU端的UNI，在GEM封装内嵌与GPON之中后，SNI与UNI无法对GEM的封装进行辨识。

（2）GEM的帧结构。根据规定GEM帧结构是由5个字节的帧节头和L字节的净荷组成，GEM的帧头由PLI、端口ID、净荷类型指示和13bit的头错误控制等五个相关的部分组成。

PLI指示的是净荷的字节长度，可以将PLI视为一个指针，实现数据的传输和管理，用以指示下一个GEM的帧头；Port-ID由12个字节组成，可以提供4096个不同的数据端口；PTI主要用以指示净荷的类型，用以判别GEM帧的信息是否为OAM信息；13bit的HEC主要实现GEM封装数据的帧头检错和纠错的功能。一旦帧头确定以后，系统的发送机就可以进行计算，将计算的结果发送出去，并对接收到的信息进行同样的计算，以恢复GEM的帧头部信息。

3 GEM帧的同步和分片

（1）GEM帧的同步。GEM的数据封装要能够顺利的传递，GEM帧必须实现两项非常重要的功能：捕获GEM帧头并对帧头的信息进行计算以及数据传递的方式保持帧同步。帧同步包括预同步状态、同步状态和搜索状态三种状态，保证GEM的封装能够准确在指定的位置得到传输。搜索状态为数据传输的链路初始化或GEM接收机接受失败时的基本状态，并告知GEM封装信息的发送方。捕获GEM封装信息的帧头和实现帧的同步是通过系统的HEC部分来实现的。GEM帧头在解码以后，通过HEC来寻找GEM的其他部分信息，如果寻找到的信息是正确的话，HEC就会将GEM封装的信息转移到预同步状态，并根据PLI数据特性，主动的寻找到下一个GEM封装的信息，通过GEM帧的帧头并找到HEC，并进行判断找到的HEC是否满足要求，匹配是否正确。如果该HEC正确匹配，则GEN帧就会转移到帧同步状态，若找到的HEC不匹配则系统会转移到HEC的搜索状态。由于GEM帧的帧头都要和0xB6AB31E055异或，并根据相关的数据情况进行对比，符合条件的帧进行传输，而将空闲帧的帧头定义为全“0”，即该帧不承载任何信息，所以空闲帧在接收机接收时是GEM帧与0xB6AB31E055进行异或后的信息，即0xB6AB31E055本身的信息，也是进行异或后得到“0”的帧头，这样发射机就完成一个GEM信息的封装和传输。

（2）GEM帧的分片。一般地，用户发送的数据帧的长度是随机的，不是按照GEM数据封装的长度进行的，有的帧长度超过了GEM数据帧封装的长度，数据帧的长度超过系统的GEM协议规定的净荷长度，在数据发射的过程中，就要采用GEM的分片机制，完成GEM数据的分割，GEM的分片机制采用与协议规定的净荷长度进行对比，把超过规定的长度限制的用户数据帧进行分割，完成GEM帧的若干块的分割。根据数据传输的要求，分片的帧信息必须连续传输，不能跨帧或者断帧传输，否则会发生错误。GEM帧的分片过程，必须注意当前传输GEM帧净荷中剩余的长度和剩余的时间，系统根据帧的实际情况进行分片处理。当高优先级的GEM帧在发送完成后，系统会根据GEM帧剩余4字节或更少（小于GEM帧的最小值，GEM帧头为5字节）进行适当的处理，对于不能满足净荷长度的帧进行加入空闲帧进行填充并发送。接收端通过分析和判断。识别其为发射端的空闲帧并将其丢弃。GEM帧的固有的分片机制具有自动判断的特征，发射端和接收端都提供了时延敏感业务（如语音数据业务），对于系统的GEM帧的敏感数据，能够抢先于非时延敏感业务传输，提前完成数据的传输。要想完成这种GEM帧的传输，一种简单的实现方法就是在系统发射紧急业务的GEM帧的分片后，在净荷区的前部传送，完成敏感数据的有效传递，在发射端GTC帧的发射周期为125us，使得GEM帧的传输的时延很小。因此，GEM帧的分片机制是有效保证GPON数据传输的重要保证，也是保障用户发送时延敏感业务Qos质量的的一种有效手段和GEM封装的重要途径。

4 小结

采用GPON技术是解决宽带多业务接入和带宽问题的有效途径之一。GPON的特性相对于以太网业务的EPON业务和TDM通信业务优化设计的SDH技术来说，GPON在技术和信息的封装方式上，更有效、更适用于宽带通信提供有的Qos信息封装的质量保证的全业务接入和传递。而如何有效的、高效的实现对于多样性信息传递和封装业务，实现信息的高效透明的封装和适配，在基于GPON网络传输的通信系统中，通过采用全新的传输汇聚层协议___GEM封装映射技术的方式来实现的，并对信息进行传递。

关键技术范文第2篇

随着电子通信技术的发展，它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们，它还在改变着社会和国家，使得国家不断发展，特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题，有待人们改善和加强。

1.电子通信系统概述

电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱，是现代高新技术的重要组成部分，甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会，电子通信技术无处不在，它涉及的范围也很广，包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域，还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。

电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信，此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。

2.电子通信系统关键技术问题

近几年来，电子通信技术应用十分广泛，就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看，就存在很多关键性的技术问题，有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速，传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外，频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低，这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出，要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量，就应该突破传统蜂窝体制，应用新的移动通信技术。

2.1移动通信系统关键技术问题

在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式，每个小区内都有很多个无线信号处理单元，这些单元距离都比载波波长要远得多，并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能，首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理，然后就要与核心处理单元连接，通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信，第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射，然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单，缺点则是会不断干扰系统，阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构，通过用大量的无线信号处理单元来实现，从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”，即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想，但同时它也更复杂。

分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势，第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大，第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应，还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率，还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大，反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区，还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。

子通信系统分为5层：应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确，接口应简单，从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础：应用层是通信系统的最高层次，它实现通信系统管理功能（如初始化、维护、重构等）和解释功能（如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等）。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能，驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口（简称MBI）的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试，监控其工作状态，控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输，传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL―STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL―STD一1553B规定，处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现，传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。

2.2卫星通信系统关键技术问题

卫星通信在电子通信技术中最为先进，它也有很大的优势，包括通信距离远并且容量大，通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业，人们对信息的需求也越来越复杂多样，电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。

目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题，它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题，一个就是数据压缩技术，它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率；第二个就是智能卫星天线系统；第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究；第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术；第五个就是多址连接技术的改进和发展；第六个就是卫星激光通信技术。

未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现，激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥，因为在那里经常会应用到激光通信技术，它在外层空间进行，所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下，天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。

总而言之，电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术，移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上，而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱，所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的，掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。

参考文献

[1]蔡坚，刘娟.基于标准总线的飞行数据采集器的设计[J].航空计算技术，2002.

关键技术范文第3篇

[关键词]100Gb/s 编码调制 映射封装

中图分类号：TN9 6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0242-02

1、引言

光通信最重要的特点就是具有几乎用不尽的带宽资源。随着信息社会的发展，人们对信息服务的需求量与日俱增。100GbpsWDM系统是一个重要方向。超宽带时代，承载网的核心层及骨干层面临着越来越大的带宽增长压力。当以10G传输技术为基础的承载网带宽耗尽时，网络平滑升级至40G、100G是最经济的提升网络容量的方法。因此，在承载网的核心层及骨干层实现100G传输将成为必然。随着100GE路由器接口标准化的完成，100G的长途传输也进入了议事日程。与40GbpsWDM系统相比，100G传输的商用化需要解决四大关键技术：100G线路传输技术、100GE接口技术、100GE封装映射技术和100G关键器件技术。

2、100G WDM标准进展

100Gb/s技术的国内标准化工作主要由CCSA的传送网与接入网工作委员会（TC6）的传送网工作组（WG1）和光器件工作组（WG4）来制定。最近取得的主要标准进展包括：WG1完成了“N×100Gb/s光波分复用（WDM）系统技术要求”的报批稿，以及“N×100Gb/s光波分复用（WDM）系统测试方法”（近期报批），同时WG4已开始开展100Gb/s光模块及组件的标准参数研究。其中“N×100Gb/s光波分复用（WDM）系统技术要求”中主要规范了N×22dB传输模型在G.655和G.652光纤上的关键传输参数规范，同时考虑了系统技术实现的差异性，采用背靠背OSNR容限、系统传输距离规则、FEC纠错前误码率等多种参数量化，目前规范的最远传输能力达到18×22dB（18×80km，适用G.652光纤）和16×22dB（16×80km，适用G.655光纤）。

100Gb/s 的国际标准主要由ITU-T、IEEE和OIF等标准组织制定。其中ITU-T的SG15主要负责光传送网及接入网的标准化工作，其中Q6主要负责物理层传输标准的规范工作，Q11主要负责逻辑层传送标准的规范工作。目前针对100Gb/s的标准化工作主要在G.682、G.sup39、G.709等标准中规范，其中G.682已经明确提出进行100Gb/s参数的规范，而G.sup39逐步引入100Gb/s技术涉及的一些工程参数考虑，同时G.709的ODUk容器已经支持基于100Gb/s速率的ODU4。

IEEE的802.3主要负责以太网物理层规范的制定，目前已经完成了基于40GE和100GE的物理层规范802.3ba，目前正在开展背板互联（802.3bj）以及新一代40Gb/s和100Gb/s物理接口的规范（802.3bm），其中802.3bm是2012年3月IEEE 802全会上通过的新标准项目立项，其主要目标是完成多模光纤20/100m以上、以及单模光纤500m以上的传输距离。

OIF的PLL主要负责高速模块及器件的规范制定工作，目前已经完成了100Gb/s 长距传输模块、相干接收机等实现协议（IA），目前正在进行第二代的100Gb/s长距传输模块和相干接收机的IA、基于城域应用（中距离）的100Gb/s DWDM传输框架、以及基于28G的甚短距离传输的通用电接口（CEI-VSR）等IA的制定工作。

从100Gb/s标准化整体进展来看，目前100Gb/s标准基本完善，正在进行进一步提升集成度、降低功耗等相关标准的规范制定过程之中。

3、100G WDM系统关键技术

3.1、100G线路传输技术

现有100G线路传输技术主要有两种方案：多波传输方案和单波传输方案。在100G多波传输方案中，100G信号反向复用为多波长的10Gbps和40GbpsOTU2、OTU3信号。这种方案不会对现有的10G或40G光传送网络产生影响，并可以在现有的器件技术下实现，因而是现阶段可实现的方案。但这种方案的波长利用率较低，也存在波长管理及多个波长间时延差的控制问题，所以这种方案不是100G线路传输技术的最终商用方案。

100G单波传输方案可做到“一个业务，一个波长”，可以简化网络的管理。从器件发展及降低OPEX的角度来看，该方案是未来发展的方向。业界所讨论的100G传输基本上是讨论100Gbps单波的长途传输。由于波特率的提升，100G单波传输信号所受到的各种物理损伤较为严重。业界研究了新的码型以降低物理损伤对100G信号的影响。

40G速率提高到100G，光信噪比OSNR需要增加4dB左右，为了降低光信噪比OSNR的要求，在现有的光网络上传输单波100G信号，需要采用特殊的调制技术来降低波特率。例如PDM-DQPSK由于采用了偏振态、相位的双重调制，就可以把100Gbps的信号速率降低到25G波特率，从而保证在50GHz间隔的波长区传输。为更好地提高接收灵敏度，有时需要采用相干电处理的技术，也就是采用电处理来解决光波长的相干接收。目前，100GWDM的调制技术有多项选择。从现在的发展情况看，业内相信PDM-（D）QPSK会是一个不错的选择，可以实现50GHz的间隔和1000公里以上的无电中继传输，相干光检测可以极大程度地提高色散容限和PMD容限。缺点是发射机光学结构复杂，相位调制效应容限低，另外需要复杂的DSP处理，用于后处理的高速DAC和ASIC芯片目前较少。目前，该方向的研究还处于实验室阶段。

从系统来看，考虑到100GHz的速率只比40GHz提高2.5倍，在C波段传输的波长数目应该保持与现在的WDM系统相同，因此100GHzWDM系统应该基于50GHz间隔，以提高系统容量。

3.2、100G技术接口

100GE接口技术要解决100GE物理端口的高可靠性，并支持完善的监控和保护功能。100GE物理接口主要有三种：10×10G短距离（100m）互联的MMFLAN接口；4×25G中短距离（3km、10km、40km）互联的SMFLAN接口；10G铜线铜缆接口。

在接口架构方案上，100GE接口架构目前有MLD&CAUI、APL和PBL三种方案。VL&CTBI、APL、PBL方案分别根据不同的应用需求而提出。这些方案将会于近年内在IEEE进行广泛讨论，并最终给出最佳方案。

3.3、100GE封装映射技术

100GE适配到OTN时，可映射到OTU4中，也可反向复用到OTU2/3之中。根据100GE接口的具体实现形式，存在多条封装映射路径。第一，100GE串行信号映射到ODU4。ODU4、OTU4的具体速率正在讨论中，有130Gbps和112Gbps两种选择。由于ODU4/OTU4的速率目前还没有最终形成标准，因此将100GE映射到ODU4的方案还没有最终确定。第二，100GE串行信号反向复用到ODU2e、ODU2、ODU3。其主要有O-DU2e-10v反向复用和ODU2-11v或ODU3-3v反向复用两种方案。ITU-TQ11已经明确将对这两种封装映射路径进行标准化。采用GMP映射方法在技术上可以实现，但标准还不成熟。第三，100GE信号反向复用到10×10G或4×25G。这种方案将高速串行的100GE信号反向复用为10G或25G低速并行的信号。目前，ITU正在讨论承载Multilane100GE的问题，主要有Multi-lanePCS层汇聚再映射到OTN，以及比特透明独立映射两种解决方案。

3.4、100G关键器件技术

100G关键器件于2010年左右开始生产，于2011年～2012年开始规模商用。其中光模块和高速DSP影响最大。只有高速光模块才能实现100Gbps速率的调制。DSP则对于相干电接收至关重要，只有在100G高速率数字处理技术取得突破时，才能实现软判决、相干电接收的复杂电处理，从而提高接收灵敏度，加大100G的传输距离。

4、100G WDM系统解决方案

4.1、100G解决方案要求

100G对光纤传输提出了更加严格的要求，在同等物理条件下与10G DWDM传输系统相比，100G DWDM系统有如下限制：

a） 光信噪比劣化10dB

b） 色度色散容限降低为1/100（约为10ps/nm）

c） 偏振模色散（PMD）效应劣化更为严重

d） 非线性效应变得更加明显

4.2、100G解决方案研究

4.2.1高效的码型

对于100G的调制方式，业界选择的主流技术仍然是QPSK。100G编码技术比较见表1，由表1可以看出，PDM-QPSK调制方式（为达到4比特/符号，采用极化模复用方式）是最适合长距离传输的标准码型，该调制方式已被OIF列为标准。

PDM-QPSK的信号调制：在发送端，数据被分成4路，分别调制2个QPSK调制器，再通过偏振合波器PBC，得到2个极化偏振态垂直的QPSK信号，即PDM-QPSK信号。在接收端采用相干检测，用一个本振的激光器经过偏振分束，与偏振分束后的信号进行混频，每个90度混频器输出1个偏振态的2路信号（I、Q），2个偏振态共4路信号，经过光电转换后，再由ADC采样后采用DSP进行数字信号处理。PDM-QPSK信号在接受侧采用相干检测的技术可以实现高性能的信号解调。与直接解调、差分解调方式相比，相干检测所使用的本地激光器功率要远大于输入光信号的光功率要远大于输入光信号的光功率，所以光信噪比可以被极大地改善。特别是相干检测技术可以充分利用强大的DSP来处理极化模复用信号，可以通过后续的数字信号的特性（极化模、幅度、相位），大幅度消除光纤带来的传输损伤，如PMD容忍度达30ps，无需线路的色散补偿就可以容忍几万ps/nm。

4.2.1 FEC技术

前向纠错（FEC）一直是光传输技术中降低OSNR要求的重点技术之一，并随着光线路速率的提升而得到迅猛发展。第一代的带外FEC采用以RS（255， 239）为代表的代数码技术，满足G.975标准规定，采用7%的开销，净编码增益为6.3dB，纠前BER容限约为8.3×10-5，主要用于2.5G系统和早期的10G系统。第一代FEC的复杂度较低，算法规模较小（约100，000LUT），采用FPGA即可满足其运算速度的要求。

随着后期的10G及目前40G系统的广泛应用，为实现更长传输距离和更高的波特率，要求传输系统的纠前BER容限进一步降低，这驱动了净编码增益更高、纠错能力更强的第二代FEC技术的诞生。第二代FEC采用级联编码技术，净编码增益可达到8-9dB，纠前BER容限可低至1×10-3-4×10-3。G.975.1中制定了第二代FEC的行业标准。净编码增益的提高同时也伴随着FEC算法复杂度的和运算规模的增加。第二代FEC技术一般需要300，000LUT的FPGA或百万门规模的ASIC芯片来承载。

在100G相干技术产业化力量的驱使下，并借助高速IC技术的发展，基于软判决（SD）的第三代FEC编码技术诞生了。这种FEC一般采用LDPC码（低密度奇偶校验码）、TPC码（Turbo乘积码），可提供约11dB的净编码增益。第三代FEC需要更大的运算规模（1千万门以上乃至数千万门的ASIC），目前基于65nm工艺的ASIC技术难以为继，需要40nm工艺的ASIC才能实现其高运算量和低功耗目标。此外，SD-FEC的另一个特点是开销更高，可高达20%（OIF建议SD-FEC的开销不超过20%），使得100G的线路速率达到128Gbps，这有可能在非线性和滤波效应方面对传输性能造成影响。

5、结论

随着云计算、物联网、新型互联网等未来宽带传送需求的强力驱动，100Gb/s已经逐渐从幕后的技术研究走向了商用前台，尤其是最近两年国内发展更为迅速。100Gb/s在实际部署时，应重点考虑目前40Gb/s和100Gb/s商用关系，100Gb/s关键技术差异以及100Gb/s产业整体发展等诸多因素。在部署100Gb/s技术时，建议侧重考虑100Gb/s和40Gb/s协同发展，100Gb/s部署应循序渐进，维持合理价格水平以促进产业健康发展等应用策略。

参考文献

参考文献：[1] 赵文玉《100G技术、标准及应用策略》电信网技术2012年第12期

[2] 余银凤，袁秀森《100G传输系统中的关键技术及解决方案》邮电设计技术2012年第9期

[3] 100G波分复用传输的关键技术及发展趋势[J].华为技术

作者简介

韩文峰、女、1978年3月20日， 1999年毕业于中国民航大学、通信工程专业。任职于民航东北地区空中交通管理局 通信网络中心 主任工程师

关键技术范文第4篇

关键词：CAPP 工艺设计 关键技术

中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)08-0093-01

1、CAPP系统的发展现状

CAPP(Computer Aided Process Planning，又称计算机辅助工艺设计)是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等功能来制定零件的机械加工工艺过程。工艺设计是产品开发的重要环节，工艺设计的好坏直接决定零件的生产质量和生产效率以及成本。CAPP系统的实施就是为了缩短工艺编制的时间，优化工艺并实现工艺编制的自动化，减轻工艺编制人员的劳动强度；CAPP系统的应用还可以使企业的工艺文件实现标准化，实现企业内部数据的高度统一，标准化的工艺文件更加适合企业现代化的生产与管理环境，方便企业应用PDM，ERP等系统。

自从1965年Niebel首次提出CAPP思想以来，各应用软件公司和研究所以及高校对CAPP领域的研究得到了极大的发展，主要经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统和工具系统等不同的发展阶段，并涌现出了一大批商品化的CAPP系统。但是相对于其它信息管理系统的发展，CAPP的应用水平仍然比较滞后。

总结国内大中小企业的CAPP应用现状，大多数企业CAPP的应用还存在一些不足和问题：

(1)大多数企业CAPP的应用仅仅是对纸质工艺卡片的电子化管理，以及实现对工艺信息的电脑自动统计汇总和权限的管理与控制方面，这种程度仅仅是实现对传统工艺管理的电脑化管理。

(2)大多数企业CAPP的应用还不能有效地完整地总结本企业（甚至是行业）的工艺设计经验和设计知识，因为没有标准化的有效的工艺知识库，造成企业的工艺编制仍然主要依靠有经验的工艺师，CAPP系统的的智能化程度仍然很低。

(3)目前大多数企业的CAPP系统的绘图环境可以与CAXA软件集成，而与CAD软件还不能完全集成，而大部分企业设计部门所采用的绘图软件都是使用的CAD绘图软件，这样就造成了在CAPP系统里面进行工艺附图的设计和更改时比较费时费力。

(4)现阶段，CAPP系统的绘图环境局限于二维绘图，能够实现三维绘图的很少。随着三维制图软件的发展的推广应用，三维制图在不远的将来肯定会成为我国制造企业产品设计的主要趋势。因此，CAPP系统的绘图环境还有待进一步提高和完善。

2、CAPP系统实现的关键技术

针对当前CAPP系统所存在的问题，如CAPP系统在智能性、实用性、通用性、集成性和柔性等方面的不足之处，必须对以下关键技术进一步研究，以提高CAPP的应用水平和效果：

2.1 零件的分类编码方法

实现CAPP系统的关键技术之一就是建立完善的零件分类编码系统，建立零件分类编码系统时，首先要提取每个零件的设计特征和制造特征，然后将零件的这些特征通过编码来识别。一般情况下，零件的特征越多，描述这些特征的编码也越复杂。目前常用的零件分类编码系统可以分为三种类型：以零件设计特征为基础的编码系统；以零件制造特征为基础的编码系统；以零件的设计和制造特征为基础的编码系统。

2.2 工艺设计相关技术

目前常用的工艺设计技术有：相似工艺自动检索技术、参数化工艺设计技术、模块化/单元化工艺设计技术等。

采用相似工艺检索技术，可以大大提高企业对成熟工艺的有效利用，提高企业工艺编制的效率和质量，同时也可以减少工艺编制人员的重复性工作，减少人力成本。

参数化工艺设计技术是一种快捷有效的工艺设计模式。首先需要建立完善的典型工艺数据库，每种零件对应一种典型工艺，只需要将对应的典型工艺数据库里面的参数进行修改，就可以自动形成高质量的工艺文件。

模块化工艺设计技术的核心思想是将制造工艺过程分解为一系列规范化的操作和规则，这些规范化的操作和规则组成不同的模块，每个模块里面的操作参数可以针对不同产品进行设计更改，针对特定零件的制造工艺可以利用参数化设计技术、专家系统技术实现不同模块化的组合。

2.3 集成环境下的工艺数据管理技术

传统的CAPP系统工艺数据管理技术一般采用文件形式对工艺数据进行保存，对工艺数据的管理要求不高。但是，随着大量制造企业信息化水平的不断提高，大部分CAPP系统实在网络化环境下实施应用的，因此，大量的工艺数据是在网络环境下处理和共享以及存储的，传统的基于文件保存工艺数据的方式已经不适应网络化和集成化的环境，这就需要深入研究网络化集成环境下的工艺数据管理技术。总之，CAPP系统中的工艺数据管理的目的是要保证工艺数控的一致性、有效性和完整性。实现CAPP与CIMS其它子系统的信息集成和信息的充分共享。

2.4 工艺知识库的建立技术

工艺知识库的建立和有效管理是CAPP系统成功运行的重要环节。建立工艺知识库时应解决以下几个关键问题：共享性、完善性、柔性和安全性。在建立知识库前，首先要做大量的调研和分析，在此基础上，再从零散的资料中找出规律，建立起标准统一的知识库，使之能应用于各种生产条件下的各种类型零件，并不断地对知识库进行完善，以适应用户不断变化的需求。在知识库管理过程中，将那些可以不断被修改和扩充的知识与程序分离存储，称为外部知识库；将那些用户不能随意修改和扩充的知识固化在程序中，称为内部知识库。内部知识库和外部知识库的具体界定则是需要进一步研究的内容。

参考文献

[1] 谢胜利，黄强，林兰芳等.基于实例的智能工艺设计系统[J].计算机应用研究，2002(9)：97-103.

[2] 才影,孙玉涛,李海涛等.CAPP在选煤设备生产过程中的应用.煤矿机械,2009(12):215-217.

[3] 郭温.网络化CAPP系统的体系结构研究.液压气动与密封,2010(4):51-53.

[4] 刘保华,乔爱科.CAPP系统类型及关键技术研究.机械设计与制造,2009(8):62-64.

关键技术范文第5篇

关键词:数字城市 关键技术 元数据 数据融合

中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0010-02

从广义上讲,“数字城市”是指信息化的城市,它与城市国民经济和社会信息化的概念是一致的。所谓“数字城市”或城市的信息化是指在城市的生产、生活等活动中,利用数字技术、信息技术和网络技术,将城市的人口、资源、环境、经济、社会等要素数字化、网络化、智能化和可视化的全部过程。“数字城市”或城市信息化的本质是要将数字技术、信息技术和网络技术渗透到城市生产、生活的各个方面,通过运用这些技术手段,把城市的各类信息资源整合起来,再根据对这些信息处理、分析和预测的结果来管理城市,以促进城市的人流、物流、资金流和信息流的通畅和高效运转。

1 元数据与海量数据处理

建立元数据的主要任务是制定元数据标准、开发元数据的操作工具和建设元数据库。制定元数据标准其内容应包括以下部分:主题内容与适用范围、参考标准、术语、元数据层次结构、元数据分级、元数据内容和元数据扩展原则与方法。开发元数据的操作工具是编写一系列软件,这些软件须具备元数据的输入、编辑、查询、检索和显示等功能。建设元数据库要依据元数据标准来收集、整理元数据,并利用元数据的操作工具将数据录入建库。元数据对数据的生产者、管理者和使用者都十分有用,它是沟通上述三者之间的桥梁,在实现“数字城市”的信息共享中占有重要地位。

“数字城市”涉及的数据巨大而浩瀚,它不仅有空间数据,而且有非空间数据,这些数据来源广泛、种类繁多、形式各异、结构复杂并且数量十分庞大,其数据量至少要以Tb级来计算,因此,人们把如此大量的数据比喻作海量数据。海量数据处理技术是对海量数据进行快速、高效地存取、运算和传输的技术,它是实现“数字城市”的重要基础,也是支撑“数字城市”的关键技术之一。近年来该项技术的研究与开发已取得了较大的进展。目前,直接针对海量数据处理的技术解决方案有两种:一种是硬件的解决方案,它是采用高性能的并行计算机,通过多个CPU的并行计算来提高数据处理的速度。另一种是软件的解决方案,它是采用基于小波变换的算法,通过对数据的高效压缩与解压来提高数据处理的效能。此外,针对海量数据处理的辅助技术解决方案也有两种:一种是数据组织的解决方案,它是采用分布式存储管理,通过将集中式数据存取化为分散式数据存取来提高数据存取的效率;另一种是通讯网络的解决方案,它是采用超高速光纤网,通过大幅度增加通信信道的带宽来提高数据传输的速率。上述海量数据处理的各种技术解决方案,仅单一地运用其作用是有限的,必须综合起来运用才能发挥最佳的效果。

2 数据仓库与数据挖掘

数据仓库的主要任务是:将分布在不同地点、不同单位的数据库中的内容不同、类型不同、结构不同、格式不同的原始数据,首先进行标准化、过滤与匹配、净化、标明时间和确认数据质量的处理;然后根据任务的需要,再对这些数据进行集成与分割、概括与聚集、预测与推导、翻译与格式化、转换与再影像的处理;最后进行数据仓库的建模、数据的概括、数据的聚集、数据的调整与确认、建立结构化查询和创建词汇表。数据仓库对于“数字城市”的建设具有十分重要的支撑作用,因为它是“数字城市”整合信息资源的重要载体,也是“数字城市”实现信息共享的基础平台。

数据挖掘有三大技术支柱,它们分别是数据库技术、人工智能技术和概率与数理统计学。数据库技术是支撑数据挖掘的基础,它通过对数据的存储与管理为数据挖掘提供数据源。目前数据库技术正由传统的数据库向数据仓库发展,而数据仓库则把数据挖掘作为其数据处理的重要功能,这两者的结合既给数据挖掘带来了便利,又使数据仓库的决策支持能力得到了增强。人工智能技术是支撑数据挖掘的核心,它为数据挖掘的知识发现提供模拟机理。概率与数理统计学是支撑数据挖掘的算法,它为数据挖掘的分析预测提供数学方法。数据挖掘的知识发现大致可分为:关系发现、模式发现和趋势发现。数据挖掘能发现的知识有以下几种:广义型知识、特征型知识、差异型知识、关联型知识、预测型知识和偏离型知识。

数据挖掘如何从大量的数据中来挖掘知识,其根本的途径就是建模。建模实际上是根据已知的情况经抽象建立其数学模型,并将该模型应用于对未知情况的求解。数据挖掘的应用一般须经历确定数据挖掘对象、准备数据、建立模型、数据挖掘、结果分析和知识应用这样几个阶段,这些阶段在具体实施时可能要反复多次,并需要业务人员和管理人员的相互配合。数据挖掘技术从一开始就是面向应用的。它把人们对数据的应用从简单的统计分析,扩展到微观、中观乃至宏观的预测分析;从低层次的信息查询,提升到高层次的知识发现;从而使数据挖掘具备了决策支持的能力。