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[關(guān)鍵詞]芯片封裝技術(shù)技術(shù)特點
我們經(jīng)常聽說某某芯片采用什么什么的封裝方式,在我們的電腦中,存在著各種各樣不同處理芯片,那么,它們又是采用何種封裝形式呢?并且這些封裝形式又有什么樣的技術(shù)特點以及優(yōu)越性呢?在本文中,作者將為你介紹幾個芯片封裝形式的特點和優(yōu)點。
一、DIP雙列直插式封裝
DIP是指采用雙列直插形式封裝的集成電路芯片,絕大多數(shù)中小規(guī)模集成電路(IC)均采用這種封裝形式,其引腳數(shù)一般不超過100個。采用DIP封裝的CPU芯片有兩排引腳,需要插入到具有DIP結(jié)構(gòu)的芯片插座上。當(dāng)然,也可以直接插在有相同焊孔數(shù)和幾何排列的電路板上進行焊接。DIP封裝的芯片在從芯片插座上插拔時應(yīng)特別小心,以免損壞引腳。
DIP封裝具有以下特點:(1)適合在PCB(印刷電路板)上穿孔焊接,操作方便。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。Intel系列CPU中8088就采用這種封裝形式,緩存和早期的內(nèi)存芯片也是這種封裝形式。
二、QFP塑料方型扁平式封裝和PFP塑料扁平組件式封裝
QFP封裝的芯片引腳之間距離很小,管腳很細,一般大規(guī)?;虺笮图呻娐范疾捎眠@種封裝形式,其引腳數(shù)一般在100個以上。用這種形式封裝的芯片必須采用SMD將芯片與主板焊接起來。采用SMD安裝的芯片不必在主板上打孔,一般在主板表面上有設(shè)計好的相應(yīng)管腳的焊點。將芯片各腳對準(zhǔn)相應(yīng)的焊點,即可實現(xiàn)與主板的焊接。用這種方法焊上去的芯片,如果不用專用工具是很難拆卸下來的。PFP方式封裝的芯片與QFP方式基本相同。唯一的區(qū)別是QFP一般為正方形,而PFP既可以是正方形,也可以是長方形。
QFP/PFP封裝具有以下特點:(1)適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線。(2)適合高頻使用。(3)操作方便,可靠性高。(4)芯片面積與封裝面積之間的比值較小。Intel系列CPU中80286、80386和某些486主板采用這種封裝形式。
三、PGA插針網(wǎng)格陣列封裝
PGA芯片封裝形式在芯片的內(nèi)外有多個方陣形的插針,每個方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列。根據(jù)引腳數(shù)目的多少,可以圍成2~5圈。安裝時,將芯片插入專門的PGA插座。為使CPU能夠更方便地安裝和拆卸,從486芯片開始,出現(xiàn)一種名為ZIF的CPU插座,專門用來滿足PGA封裝的CPU在安裝和拆卸上的要求。
ZIF是指零插拔力的插座。把這種插座上的扳手輕輕抬起,CPU就可很容易、輕松地插入插座中。然后將扳手壓回原處,利用插座本身的特殊結(jié)構(gòu)生成的擠壓力,將CPU的引腳與插座牢牢地接觸,絕對不存在接觸不良的問題。而拆卸CPU芯片只需將插座的扳手輕輕抬起,則壓力解除,CPU芯片即可輕松取出。PGA封裝具有以下特點:(1)插拔操作更方便,可靠性高。(2)可適應(yīng)更高的頻率。Intel系列CPU中,80486和Pentium、PentiumPro均采用這種封裝形式。
四、BGA球柵陣列封裝
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,對集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格。這是因為封裝技術(shù)關(guān)系到產(chǎn)品的功能性,當(dāng)IC的頻率超過100MHz時,傳統(tǒng)封裝方式可能會產(chǎn)生所謂的“CrossTalk”現(xiàn)象,而且當(dāng)IC的管腳數(shù)大于208Pin時,傳統(tǒng)的封裝方式有其困難度。因此,除使用QFP封裝方式外,現(xiàn)今大多數(shù)的高腳數(shù)芯片(如圖形芯片與芯片組等)皆轉(zhuǎn)而使用BGA封裝技術(shù)。BGA一出現(xiàn)便成為CPU、主板上南/北橋芯片等高密度、高性能、多引腳封裝的最佳選擇。
BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類:(1)PBGA基板:一般為2~4層有機材料構(gòu)成的多層板。Intel系列CPU中,PentiumII、III、IV處理器均采用這種封裝形式。(2)CBGA基板:即陶瓷基板,芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片的安裝方式。Intel系列CPU中,PentiumI、II、PentiumPro處理器均采用過這種封裝形式。(3)FCBGA基板:硬質(zhì)多層基板。(4)TBGA基板:基板為帶狀軟質(zhì)的1~2層PCB電路板。(5)CDPBGA基板:指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)。
BGA封裝具有以下特點:(1)I/O引腳數(shù)雖然增多,但引腳之間的距離遠大于QFP封裝方式,提高了成品率。(2)雖然BGA的功耗增加,但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接,從而可以改善電熱性能。(3)信號傳輸延遲小,適應(yīng)頻率大大提高。(4)組裝可用共面焊接,可靠性大大提高。
BGA封裝方式經(jīng)過十多年的發(fā)展已經(jīng)進入實用化階段。1987年,日本西鐵城公司開始著手研制塑封球柵面陣列封裝的芯片。而后,摩托羅拉、康柏等公司也隨即加入到開發(fā)BGA的行列。1993年,摩托羅拉率先將BGA應(yīng)用于移動電話。同年,康柏公司也在工作站、PC電腦上加以應(yīng)用。直到五六年前,Intel公司在電腦CPU中(即奔騰II、奔騰III、奔騰IV等),以及芯片組中開始使用BGA,這對BGA應(yīng)用領(lǐng)域擴展發(fā)揮了推波助瀾的作用。目前,BGA已成為極其熱門的IC封裝技術(shù),其全球市場規(guī)模在2000年為12億塊,預(yù)計2005年市場需求將比2000年有70%以上幅度的增長。
五、CSP芯片尺寸封裝
隨著全球電子產(chǎn)品個性化、輕巧化的需求蔚為風(fēng)潮,封裝技術(shù)已進步到CSP。它減小了芯片封裝外形的尺寸,做到裸芯片尺寸有多大,封裝尺寸就有多大。即封裝后的IC尺寸邊長不大于芯片的1.2倍,IC面積只比晶粒大不超過1.4倍。
CSP封裝又可分為四類:(1)傳統(tǒng)導(dǎo)線架形式,代表廠商有富士通、日立、Rohm、高士達等等。(2)硬質(zhì)內(nèi)插板型,代表廠商有摩托羅拉、索尼、東芝、松下等等。(3)軟質(zhì)內(nèi)插板型,其中最有名的是Tessera公司的microBGA,CTS的sim-BGA也采用相同的原理。其他代表廠商包括通用電氣(GE)和NEC。(4)晶圓尺寸封裝:有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式,WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片,它號稱是封裝技術(shù)的未來主流,已投入研發(fā)的廠商包括FCT、Aptos、卡西歐、EPIC、富士通、三菱電子等。
CSP封裝具有以下特點:(1)滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值很小。(3)極大地縮短延遲時間。CSP封裝適用于腳數(shù)少的IC,如內(nèi)存條和便攜電子產(chǎn)品。未來則將大量應(yīng)用在信息家電、數(shù)字電視、電子書、無線網(wǎng)絡(luò)WLAN/GigabitEthemet、ADSL/手機芯片、藍芽等新興產(chǎn)品中。
六、MCM多芯片模塊
論文摘要從測土配方施肥、篩選優(yōu)良品種、選擇最佳適播期、機械化半精量擴行播種、旋耕鎮(zhèn)壓、分期施肥氮肥后移、科學(xué)化學(xué)除草、化控防倒、綜合防治病蟲害等方面介紹了小麥的超高產(chǎn)栽培技術(shù),以期為小麥的高產(chǎn)栽培提供參考。
近幾年利辛縣全面開展了小麥高產(chǎn)攻關(guān)競賽活動,集成小麥高產(chǎn)攻關(guān)技術(shù)規(guī)程,嚴(yán)把各項技術(shù)環(huán)節(jié)的落實,使小麥產(chǎn)量逐年提高,出現(xiàn)了大面積產(chǎn)量超過9000kg/hm2的超高產(chǎn)田塊和高產(chǎn)示范區(qū),現(xiàn)將小麥超高產(chǎn)栽培技術(shù)總結(jié)如下。
1測土配方施肥
增施有機肥,推廣秸稈還田技術(shù),能夠培肥地力,提高土壤基礎(chǔ)肥力,增強小麥抗倒性,提高小麥品質(zhì)。由于以往偏重于化肥的施用,而忽視了對有機肥的積制,對于一些秸稈也隨意丟失浪費,在很大程度上限制了糧食作物產(chǎn)量的提高。近幾年通過測土配方施肥工作的開展,了解了土壤養(yǎng)分含量狀況,土壤有機質(zhì)含量偏低,增長緩慢,在1.2%~1.4%之間,速效養(yǎng)分含量表現(xiàn)為少氮、穩(wěn)磷、鉀下降趨勢;針對這種情況,我們制定測土配方施肥方案。要求秋種時要保證增施有機肥45t/hm2以上,進行秸稈還田2250kg/hm2左右,同時對氮、磷、鉀速效化肥,進行合理配比,達到節(jié)本、增產(chǎn)、降耗的目的。通過試驗,認(rèn)為速效氮肥的基追比例以7∶3為穩(wěn)妥,磷、鉀一次性基施,具體用量基施尿素300~375kg/hm2、磷酸二銨150~180kg/hm2、氯化鉀120~135kg/hm2。通過組織專家測產(chǎn)驗收,增施有機肥的田塊,產(chǎn)量大部分都突破了9000kg/hm2大關(guān),最高產(chǎn)量達到9525kg/hm2。因此,通過近幾年的技術(shù)經(jīng)驗總結(jié),增施有機肥,推廣秸稈還田,科學(xué)測土配方施肥技術(shù)是奪取小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵所在。
2篩選優(yōu)良品種
前幾年,我鎮(zhèn)小麥品種多、亂、雜現(xiàn)象比較突出,以豫麥18為主的春性品種播種面積占70%以上,導(dǎo)致了小麥冬前凍害現(xiàn)象年年發(fā)生,造成了小麥大幅度的減產(chǎn)。為解決這一問題,我們加強品種的對比試驗篩選工作,通過各項種植對比,選擇了一批高產(chǎn)、抗凍性強的新品種,如皖麥50、皖麥52、煙農(nóng)19、西農(nóng)797、豫麥70等作為主推品種,搭配有苗頭的品種,淘汰豫麥18、豫麥34、鄭麥9023等抗凍性差的老品種,為我鎮(zhèn)小麥再創(chuàng)高產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。
3選擇最佳適播期
小麥播種過早,容易造成冬前凍害,不利于優(yōu)質(zhì)生產(chǎn);播種過晚,不利于產(chǎn)量的提高。選擇最佳播期,是奪取小麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要達到小麥既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的雙重目標(biāo),適期播種非常重要,通過多年經(jīng)驗總結(jié):小麥要高產(chǎn),就要適當(dāng)早播,而小麥要達到優(yōu)質(zhì)生產(chǎn),就要適當(dāng)推遲播期。這就形成一對矛盾,因此選擇小麥最佳播期,是實現(xiàn)小麥既高產(chǎn)又優(yōu)質(zhì)的唯一方法。半冬性品種播期以10月10~15日播種為最佳,春性品種以10月18~25日播種為最好,這樣既防止了因播種過早而造成的凍害,又提高了產(chǎn)量,也減少了養(yǎng)分的消耗,提高了品質(zhì)。同時,在適期范圍內(nèi),足墑播種,能促進根系下扎,增強對養(yǎng)分的吸收,增強抗凍性,從而保證產(chǎn)量的提高。
4機械化半精量擴行播種
機播、半精量播種省種、深淺一致,苗情均勻,利于通風(fēng)透光。加大機械化半精量擴行播種技術(shù)的推廣,提出“少播5kg種,多打50kg糧”的節(jié)種增產(chǎn)口號,提高播種質(zhì)量。一般播種量控制在135~180kg/hm2,行距由20cm擴大到23cm左右,有利于分蘗生長和合理群體的發(fā)揮,降低倒伏可能性,為高產(chǎn)豐產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
5旋耕鎮(zhèn)壓
旋耕作為機耕的一種整地方法,被大面積采用,但旋耕耕層淺、表土空虛、漏水漏肥嚴(yán)重,土壤空隙多,不利根系下扎,容易造成冬前凍害等。為解決這些問題,推廣旋耕鎮(zhèn)壓技術(shù),一是播種時帶鎮(zhèn)壓器;二是在出苗后,用機、磙、耙進行鎮(zhèn)壓,效果明顯。特別是在小麥冬前出現(xiàn)旺長的情況下,提出全面鎮(zhèn)壓,對促弱控旺起到了關(guān)鍵作用,確保小麥前期的茁壯生長,防止后期的倒伏。
6分期施肥氮肥后移
大力推廣分期施肥、氮肥后移技術(shù)。分期施肥,氮肥后移能合理分配肥料用量,確保后期需肥量,對限制節(jié)間伸長,促進穗大粒多、粒重至關(guān)重要。一般在小麥拔節(jié)中期,3月15~20日追施尿素120~150kg/hm2,可有效防止小穗小花退化,促進結(jié)實率。
7科學(xué)化學(xué)除草
化學(xué)除草可以減少雜草與小麥的爭水爭肥矛盾,提高除草效果。加強不同除草劑的除草對比試驗,對不同品種、用量、使用方法、使用時期進行認(rèn)真對比調(diào)查研究,為選擇對路、安全除草劑,提出合理化學(xué)除草方法,提供可靠依據(jù)。通過多點試驗,化學(xué)除草以年后2月下旬至3月上旬除草為好,使用藥劑以75%的巨星22.5g/hm2對水600kg噴霧為好,或用使它隆600mL/hm2噴霧。3月15日以后,在小麥拔節(jié)期要禁止使用除草劑。
8化控防倒
對分蘗多、群體大,出現(xiàn)旺長現(xiàn)象,應(yīng)早發(fā)現(xiàn)、早分析、早預(yù)防。在春節(jié)前加強鎮(zhèn)壓技術(shù)指導(dǎo),春節(jié)后在小麥返青拔節(jié)期噴施助壯素、多效唑化,化控防倒,用助壯素或多效唑450mL/hm2對水600kg噴霧,能有效防止節(jié)間的過分伸長,預(yù)防后期倒伏現(xiàn)象的發(fā)生。
9綜合防治病蟲害
小麥生產(chǎn)時間長,病蟲害發(fā)生多,為防止病蟲多發(fā),采取統(tǒng)一預(yù)報、統(tǒng)一技術(shù)指導(dǎo)、統(tǒng)一施藥方法,利用綜合配藥技術(shù)。在返青拔節(jié)期用井岡霉素3000mL/hm2加高效氯氰菊酯300g/hm2對水600kg噴霧,防治小麥紋枯病、蚜蟲等;在小麥抽穗、灌漿期用多菌靈1.2kg/hm2加吡蟲啉1.05kg/hm2對水750kg噴霧,綜合防治小麥白粉病、銹病、赤霉病、穗蚜、麥蜘蛛、吸漿蟲等。
目前,汽車信息電子技術(shù)化已經(jīng)被公認(rèn)為是汽車技術(shù)發(fā)展進程中的一次革命。信息電子技術(shù)的應(yīng)用程度被看作是衡量現(xiàn)代汽車水平的重要標(biāo)志;汽車制造商認(rèn)為增加汽車信息電子設(shè)備的數(shù)量、促進汽車信息電子化是奪取未來汽車市場的重要的有效手段。據(jù)統(tǒng)計,從1989年至2008年,平均每輛車上信息電子裝置在整個汽車制造成本中所占的比例由16%增至40%以上。一些豪華轎車上,使用單片微型計算機的數(shù)量已經(jīng)達到53個甚至更多,電子產(chǎn)品占到整車成本的50%以上,目前信息電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到汽車所有的系統(tǒng)中來。
汽車信息電子產(chǎn)品可為兩大類:①汽車信息電子控制裝置,包括動力總成控制、底盤和車身電子控制、舒適和防盜系統(tǒng);②車載汽車信息電子裝置,包括汽車信息系統(tǒng)(車載電腦)、導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車視聽娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、車載網(wǎng)絡(luò)等。具體汽車電子各分系統(tǒng)的構(gòu)成如下示意圖。
由于汽車上的電子電器裝置數(shù)量的急劇增多,為了減少連接導(dǎo)線的數(shù)量和重量,網(wǎng)絡(luò)、總線技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展。通訊線路將各種汽車電子裝置連接成為一個網(wǎng)絡(luò),通過數(shù)據(jù)總線發(fā)送和接收信息。電子裝置除了獨立完成各自的控制功能外,還可以為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)。由于使用了計算機網(wǎng)絡(luò)化的設(shè)計思路,簡化了布線,減少了電氣節(jié)點的數(shù)量和導(dǎo)線的用量,使裝配工作更為簡化,同時也增加了信息傳送的可靠性。通過數(shù)據(jù)總線可以訪問任何一個電子控制裝置,讀取故障碼對其進行故障診斷,使整車維修工作變得更為簡單。而這一切都歸功于信息電子技術(shù)尤其是總線結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
當(dāng)前汽車電子技術(shù)發(fā)展的方向向集中綜合控制發(fā)展:將發(fā)動機管理系統(tǒng)和自動變速器控制系統(tǒng),集成為動力傳動系統(tǒng)的綜合控制(PCM);將制動防抱死控制系統(tǒng)(ABS)、牽引力控制系統(tǒng)(TCS)和驅(qū)動防滑控制系統(tǒng)(ASR)綜合在一起進行制動控制;通過中央底盤控制器,將制動、懸架、轉(zhuǎn)向、動力傳動等控制系統(tǒng)通過總線進行連接??刂破魍ㄟ^復(fù)雜的控制運算,對各子系統(tǒng)進行協(xié)調(diào),將車輛行駛性能控制到最佳水平,形成一體化底盤控制系統(tǒng)(UCC)。
由以上事實分析可知,信息電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)大量使用,作為新時代的汽修技術(shù)人員,必須掌握新興的信息電子技術(shù)才能在未來的汽車維修領(lǐng)域發(fā)揮更大力量。
2對汽修技工進行新興信息電子技術(shù)培訓(xùn)方案的可行性研究
汽修技術(shù)本身是一門綜合性很強的技術(shù)。不同車型故障不同;同一車型不同時期的故障不同;同一故障在不同的路面上的反映不同。要診斷和排除故障,必須具有較強的綜合分析判斷能力。汽車的設(shè)計,制造是經(jīng)過很多專家共同研究試制改進到定型制造出廠的,是集體指揮的結(jié)晶;而維修時則是一個人找出問題、分析問題并解決問題的過程,是個體行為。加上維修單位,沒有比較先進的檢測設(shè)備,要在簡陋的環(huán)境下解決復(fù)雜的疑難問題,這就要求維修技術(shù)人員的維修技術(shù)相當(dāng)過硬。針對汽車維修行業(yè)技術(shù)人員的文化知識水平普遍不高的現(xiàn)實情況,對他們進行行之有效的、有針對性的新興信息電子技術(shù)培訓(xùn),就成為提高汽車維修技術(shù)水平的必然選擇?,F(xiàn)在就以發(fā)動機管理系統(tǒng)為例,進行信息電子技術(shù)培訓(xùn)方案可行性的討論。
首先要掌握電子計算機使用技術(shù)。隨著信息社會的發(fā)展,電子計算機為主的高科技術(shù)在汽車上應(yīng)用越來越多。電控汽車是汽車的主導(dǎo)產(chǎn)品和發(fā)展方向。因此,汽修技工必須要掌握電子計算機使用技術(shù),會用電子計算機查找維修資料、檢測故障代碼、尋找故障排除的手段、網(wǎng)上技術(shù)咨詢和網(wǎng)上修車等。而這一切均依賴于新興信息技術(shù)培訓(xùn)。因此信息技術(shù)培訓(xùn)可以采用多種技術(shù)方式尤其是結(jié)合修車查找資料等網(wǎng)上作業(yè)進行實際的操作演練。這樣迅速提高維修技術(shù)人員的技術(shù)水平,因此可以大大調(diào)動他們的積極性與實際維修效果。比如下載某發(fā)動機管理系統(tǒng)的相關(guān)程序。可見,對汽修技工進行信息技術(shù)培訓(xùn)是必要的也是可行的。
其次要掌握好較為全面的電子技術(shù),包括模擬電子技術(shù),數(shù)字電子技術(shù),單片機原理與接口技術(shù),傳感器技術(shù)等,這些都依賴于電子技術(shù)培訓(xùn)。
ECU是英文單詞組合縮寫,意為“電子控制單元”,簡要的說就是車載電腦?,F(xiàn)在很多轎車發(fā)動機大都用電子燃油噴射系統(tǒng),其中有一個形似方盒子的控制元件就叫“ECU”,簡單地說,ECU由微機和電路組成。而微機就是在一塊集成芯片上集成了微處理器(CPU),存儲器和輸入/輸出接口的單元。所以ECU就是單片微型計算機(簡稱單片機)。
發(fā)動機管理系統(tǒng)就是以單片機為核心,把各種檢測器或者傳感器采集來的各種信號(比如進氣量,項位角等)進行相應(yīng)的模擬/數(shù)字技術(shù)處理通過總線傳送到單片機(或ECU)里,然后在經(jīng)過相應(yīng)的程序控制與數(shù)據(jù)處理,從而產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,指定執(zhí)行機構(gòu)進行相應(yīng)的操作(加大節(jié)氣門開度)。
現(xiàn)在一些中高級轎車上,不但發(fā)動機上應(yīng)用ECU,在其它許多設(shè)備上都可發(fā)現(xiàn)ECU的蹤影。例如剎車防抱死制動系統(tǒng)、4輪驅(qū)動模式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電控自動變速器、主動懸架調(diào)節(jié)系統(tǒng)、安全氣囊系統(tǒng)、以及多向可調(diào)電控座椅等都配置有各自的ECU模塊對其進行控制。運用修車的現(xiàn)場實例加以指導(dǎo)與講解,經(jīng)過事實檢驗,學(xué)習(xí)效果相當(dāng)好。
再次要具有對故障的綜合診斷與排除的能力。汽車電控技術(shù)設(shè)計人員,在進行汽車電子控制系統(tǒng)設(shè)計的同時,增加了故障自診斷功能模塊。它能夠在汽車運行過程中不斷監(jiān)測電子控制系統(tǒng)各組成部分的工作情況,如有異常,根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障,并以代碼形式存儲下來,同時起動相應(yīng)故障運行模塊功能,使有故障的汽車能夠被駕駛到修理廠進行維修,維修人員可以利用汽車故障自診斷功能調(diào)出故障碼,快速對故障進行定位和修復(fù)。因此,從安全性和維修便利的角度來看,汽車電控系統(tǒng)都應(yīng)配備故障自診斷功能。
依據(jù)故障自診斷功能配合相應(yīng)的解碼器,方便的查找出故障的原因所在而不在單單依賴原始經(jīng)驗積累。因此,信息電子技術(shù)培訓(xùn)可以大大提高綜合診斷與排除能力。經(jīng)由邯鄲北方汽車維修總校教具模型開發(fā)部提供自主研發(fā)的BF8系列智能電控汽車模型40套(涵蓋歐、美、日各大主流車系),又有完好的汽車整車30余臺供學(xué)生實踐所用,學(xué)員的綜合診斷與排除能力大大提高。
3追蹤汽車行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用
以汽車安全系統(tǒng)電子技術(shù)改進汽車安全性能的發(fā)展為例,看看汽車行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用。據(jù)StrategyAnalytics公司的市場研究報告指出,汽車安全系統(tǒng)是汽車電子領(lǐng)域增長最強勁的需求之一,年平均增幅達到25%以上。杜邦汽車最新調(diào)查表明,大部分用戶認(rèn)為最需要考慮的問題是汽車的安全性,它比汽車性能、車載娛樂和燃油效率都更重要,安全氣囊和ABS有望成為標(biāo)準(zhǔn)配置。Visteon的研究也表明:安全性是汽車消費者最關(guān)心的問題。Renesas對中檔轎車的研究揭示:國外1996年就將安全氣囊作為標(biāo)準(zhǔn)配置,從2002年起國際上已經(jīng)將兩個乘客測知座椅、預(yù)緊式安全帶和傳感器系統(tǒng)與安全氣囊一起作為標(biāo)準(zhǔn)配置,到2006年預(yù)緊式安全帶和傳感器系統(tǒng)將增加到4個,傳感器系統(tǒng)更是大幅度增加以提高沖撞檢測能力并提高乘車的穩(wěn)定性,從而有可能構(gòu)成統(tǒng)一的安全氣囊網(wǎng)絡(luò)。
由此可見,以信息電子技術(shù)為核心的新技術(shù)已經(jīng)甚至更快的步伐在改變著傳統(tǒng)的汽車行業(yè),已經(jīng)大大提升了汽車的各個方面的性能。
綜合以上分析,信息電子技術(shù)目前已經(jīng)在汽車領(lǐng)域大面積推廣使用,未來會發(fā)展更快,針對汽車維修人員技術(shù)含量不高的現(xiàn)實,汽修專業(yè)應(yīng)加強信息電子技術(shù)的培養(yǎng),以追蹤高新技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。為了為顧客提供更好的服務(wù)質(zhì)量,為了更好的提高汽車維修企業(yè)的整體實力,為了實現(xiàn)更好的個人理想,努力實現(xiàn)顧客、企業(yè)、人員的三贏局面都依賴于加強信息電子技術(shù)的培養(yǎng),因此汽修專業(yè)應(yīng)加強信息電子技術(shù)的培養(yǎng)!
參考資料:
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[2]楊信.主編.陳鳴雷.主審《汽車構(gòu)造》.人民交通出版社出版.
【關(guān)鍵詞】:遙感技術(shù);特性;應(yīng)用
中圖分類號:TJ8
文獻標(biāo)識碼:C
文章編號:1002-6908(2008)0720095-01
前言
隨著人類生存環(huán)境的變化和國際競爭的日益激烈,對自然資源、地理資源和太空資源的開發(fā)和爭奪已經(jīng)成為影響人類和民族發(fā)展進程的重要因素。遙感正是為了滿足這樣的需求所產(chǎn)生的一門綜合性應(yīng)用技術(shù),它是以航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ),在本世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興技術(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,遙感技術(shù)已經(jīng)從航空時代進入航天時代。由于遙感技術(shù)能夠全面、立體、快速有效地探明地上和地下資源的分布情況,其效率之高是以前各種技術(shù)無法企及的。因此,遙感技術(shù)已成為一門實用的,先進的空間探測技術(shù)。伴隨遙感技術(shù)在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用,由此帶來了新一輪遙感應(yīng)用的熱潮?,F(xiàn)在,衛(wèi)星應(yīng)用覆蓋了減災(zāi)、健康、環(huán)境監(jiān)測、能源調(diào)查等,影響了人類生活的方方面面。因此,在許多領(lǐng)域,遙感對地觀測技術(shù)有著無限光明的應(yīng)用前景。
1.遙感技術(shù)的涵義
遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質(zhì)的,它根據(jù)不同物體對波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理,識別地面上各類地物,具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器收集地面數(shù)據(jù)資料,并從中獲取信息,經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。
當(dāng)前遙感形成了一個從地面到空中,乃至空間,從信息數(shù)據(jù)收集、處理到判讀分析和應(yīng)用,對全球進行探測和監(jiān)測的多層次、多視角、多領(lǐng)域的觀測體系,成為獲取地球資源與環(huán)境信息的重要手段。
2.遙感技術(shù)主要特點
2.1可獲取大范圍數(shù)據(jù)資料。
遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右,陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度達910km左右,從而,可及時獲取大范圍的信息。例如,一張陸地衛(wèi)星圖像,其覆蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖像,對地球資源和環(huán)境分析極為重要。
2.2獲取信息的速度快,周期短。
由于衛(wèi)星圍繞地球運轉(zhuǎn),從而能及時獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料,以便更新原有資料,或根據(jù)新舊資料變化進行動態(tài)監(jiān)測,這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如,陸地衛(wèi)星4、5,每16天可覆蓋地球一遍,NOAA氣象衛(wèi)星每天能收到兩次圖像。Meteosat每30分鐘獲得同一地區(qū)的圖像。
2.3獲取信息受條件限制少。
在地球上有很多地方,自然條件極為惡劣,人類難以到達,如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。采用不受地面條件限制的遙感技術(shù),特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。
2.4獲取信息的手段多,信息量大。
根據(jù)不同的任務(wù),遙感技術(shù)可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可采用可見光探測物體,也可采用紫外線,紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性,還可獲取地物內(nèi)部信息。例如,地面深層、水的下層,冰層下的水體,沙漠下面的地物特性等,微波波段還可以全天候的工作。
3.遙感技術(shù)的實際應(yīng)用
3.1遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用
遙感技術(shù)應(yīng)用于大面積的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,可達到及時、詳細、準(zhǔn)確且經(jīng)濟的目的。在不同地質(zhì)地貌背景下能監(jiān)測出地質(zhì)災(zāi)害隱患區(qū)段,還能對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進行實時或準(zhǔn)實時的災(zāi)情調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測和損失評估。為此,我國設(shè)立了專門的“地質(zhì)災(zāi)害遙感綜合調(diào)查”課題,經(jīng)過近20年的實踐,已摸索了一套較為合理、有效的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查方法。在“5.12”汶川大地震的后續(xù)救援工作中,遙感技術(shù)就發(fā)揮了突出作用,第一時間提供了地質(zhì)地貌變化情況,為政府作出正確決策提供了依據(jù)。
3.2遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用
伴隨著社會的進步和發(fā)展,氣候變化、環(huán)境污染成為了人類世界所面臨的發(fā)展瓶頸。遙感技術(shù)應(yīng)用于宏觀生態(tài)環(huán)境要素的監(jiān)測,具有視野廣闊、獲取的信息量多、效率高、適應(yīng)性強、可用于動態(tài)監(jiān)測等眾多優(yōu)點,同時其技術(shù)方法成熟。為此,采用衛(wèi)星遙感這一面向全球的先進技術(shù),是環(huán)境科學(xué)研究的必要途徑,它不僅可以為我們提供大面積、全天時、全天候的環(huán)境監(jiān)測手段,更重要的是能夠為我們提供常規(guī)環(huán)境監(jiān)測手段難以獲得的全球性的環(huán)境遙感數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將成為我們進行環(huán)境監(jiān)測、預(yù)報和科學(xué)研究不可缺少的基礎(chǔ)。
遙感技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測上既可宏觀觀測空氣、土壤、植被和水質(zhì)狀況,為環(huán)境保護提供決策依據(jù),也可實時快速跟蹤和監(jiān)測突發(fā)環(huán)境污染事件的發(fā)生、發(fā)展,及時制定處理措施,減少污染造成的損失。其從空中對地表環(huán)境進行大面積同步連續(xù)監(jiān)測,突破了以往從地面研究環(huán)境的局限性。
如赤潮遙感監(jiān)測。1995年至1997年國家海洋局第二海洋研究所開展了“海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)赤潮監(jiān)測及其短期預(yù)報試驗研究”,該項目成功地監(jiān)測和預(yù)報了1997年11月發(fā)生在廣東沿海和1997年7月發(fā)生在浙江的赤潮。開創(chuàng)了國內(nèi)赤潮衛(wèi)星遙感實時監(jiān)測和預(yù)測的先河。
3.3遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害中的應(yīng)用
目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,抗災(zāi)能力差,對氣象環(huán)境的依賴性很大。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害對國民經(jīng)濟,特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了極為不利的影響。利用遙感技術(shù),可以繪制更加清晰、形象的氣象圖;進行氣候資源監(jiān)測評價;氣象災(zāi)害評估;氣象災(zāi)害預(yù)警、氣候分析評價等等氣象服務(wù);建設(shè)基于遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem)GIS支持下農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā);利用氣象數(shù)據(jù),結(jié)合GIS背景資料對危害區(qū)域、危險程度、受害作物面積進行分析、計算、評估,預(yù)測洪澇災(zāi)害的演進規(guī)律,提供受災(zāi)區(qū)域、受災(zāi)人口與損失估算報告,并根據(jù)已有的抗洪措施形成后期應(yīng)急反應(yīng)方案以及防災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)方案。
3.4遙感技術(shù)在海洋漁業(yè)中的應(yīng)用
近年來,海洋漁業(yè)遙感技術(shù)的研究和應(yīng)用,受到國內(nèi)外各漁業(yè)相關(guān)科研單位和大學(xué)的廣泛關(guān)注和重視。遙感技術(shù)應(yīng)用于海洋漁業(yè),具有大面積觀測和實時動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)點,可以獲取多種海洋環(huán)境要素信息,對預(yù)報漁場漁情信息是一種十分理想的手段。
3.5遙感技術(shù)在流行病學(xué)研究中的應(yīng)用
遙感及其相關(guān)分析技術(shù)為流行病學(xué)研究開辟了新的途徑。周曉農(nóng)等人利用1989年與1995年兩次全國血吸蟲病抽樣調(diào)查資料和我國黃河以南1∶100萬數(shù)字化地圖建立了我國釘螺分布的GIS,顯示了我國不同地區(qū)血吸蟲病的流行強度、分布范圍、數(shù)據(jù)來源及時間等。
為應(yīng)付未來突發(fā),可利用遙感技術(shù)提供目標(biāo)地區(qū)的流行病學(xué)疾病預(yù)測資料,以制訂衛(wèi)勤保障計劃,保障部隊?wèi)?zhàn)斗力。美國軍方從1982年以來就運用遙感技術(shù)開展了大量研究,他們以降雨量和氣溫以及從LANDSAT-3MSS獲取的數(shù)據(jù)為參數(shù)預(yù)測了菲律賓血吸蟲病的流行區(qū)分布,并用來計算美軍軍事演習(xí)期間可能由于血吸蟲病而導(dǎo)致的潛在傷亡數(shù);另外還將遙感技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)爭時區(qū)別自然狀態(tài)的疾病暴發(fā)與由于使用生物戰(zhàn)劑引起的疾病暴發(fā)的研究。
結(jié)束語
綜上所述,隨著技術(shù)方法與手段的日臻完善,遙感技術(shù)必將在更多的行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,從而進一步影響我們的工作和生活。
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鑒于我國水資源與能源短缺,經(jīng)濟實力不足,廣大農(nóng)村地區(qū)的技術(shù)管理水平較低的現(xiàn)實,大面積推廣噴、微灌等先進灌水技術(shù)還受到很大的限制,因此在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),我國還仍須加大田間工程的建設(shè)力度,大力研究和推廣節(jié)水型地面灌水技術(shù)。
一、平整土地,設(shè)計合理的溝、畦尺寸與灌水技術(shù)參數(shù)
平整土地是提高地面灌水技術(shù)和灌水質(zhì)量,縮短灌水時間,提高灌水勞動效率和節(jié)水增產(chǎn)的一項重要措施。結(jié)合土地平整,進行田間工程改造,劃長畦(溝)為短畦(溝),改寬畦為窄畦,設(shè)計合理的畦溝尺寸和入畦(溝)流量,可大大提高灌水均勻度和灌水效率。
陜西洛惠渠的研究表明,在入畦單寬流量為3~5L/s時,灌水定額隨畦長而變,當(dāng)畦長由100米改為30米時,灌水定額減少150~204m³/hm²;當(dāng)畦長30~100米時,畦單寬流量從2L/s增加到5L/s,灌水定額可降低150~225m³/hm²。
寶雞峽灌區(qū)進行深層滲漏的對比試驗,灌水定額小于675m³/hm²,基本不發(fā)生深層滲漏;灌水定額825~990m³/hm²時,約有150m³/hm²水產(chǎn)生深層滲漏;灌水定額1350m³/hm²時,有一半水成為深層滲漏水。
我國幅員遼闊,各地地形和土質(zhì)差異較大,因此難有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各地應(yīng)根據(jù)田間試驗結(jié)果,建立計算機模型,通過實驗和計算機模擬,給出適合本地的適宜畦溝尺寸和灌水技術(shù)參數(shù)。
二、改進地面灌溉濕潤方式,發(fā)展局部濕潤灌溉
改進傳統(tǒng)的地面灌溉全部濕潤方式,進行隔溝(畦)交替灌溉或局部濕潤灌溉,不僅減少了課間土壤蒸發(fā)占農(nóng)田總蒸散量的比例,使田間土壤水的利用效率得以顯著提高,而且可以較好地改善作物根區(qū)土壤的通透性,促進根系深扎,有利于根系利用深層土壤儲水,兼具節(jié)水和增產(chǎn)雙重特點,值得大力推廣。實踐證明,春小麥與春玉米套種隔畦灌,棉花、玉米等寬行作物隔溝灌或隔溝交替灌,濕潤面積可減少50%,節(jié)水高達30%以上,增產(chǎn)幅度5%~10%。玉米坐水種,可節(jié)水900m³/hm²,節(jié)電90~105千瓦時,增產(chǎn)幅度約16%,增收幅度約28%。
三、改進放水方式,發(fā)展間歇灌溉
改進放水方式,把傳統(tǒng)的溝、畦一次放水改為間歇放水,進行間歇灌(又稱波涌灌),被稱為80年代地面灌水技術(shù)的一大突破。間歇放水使水流呈波涌狀推進,由于土壤孔隙會自動封閉,在土壤表層形成一薄封閉層,水流推進速度快。在用相同水量灌水時,間歇灌水流前進距離為連續(xù)灌的1~3倍,從而大大減少了深層滲漏,提高了灌水均勻度,田間水利用系數(shù)可達0.8~0.9。
四、改進溝畦放水設(shè)施
改進溝畦放水設(shè)施,采用虹吸管(用于明渠輸水)或地面移動閘門孔管(用于管道輸水)放水,與人工開口放水相比,田間水利用率可提高5%~10%。目前這些設(shè)施國內(nèi)仍處于試驗階段,尚未批量生產(chǎn)。因此,有必要開展聯(lián)合攻關(guān),對這些設(shè)施的材料和加工工藝進行深入研究,向著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)規(guī)?;?、推廣應(yīng)用普及化方向去發(fā)展。
五、大力發(fā)展節(jié)水保墑膜上灌
膜上灌是我國在地膜覆蓋栽培技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的地面灌溉方法。它是將地膜平鋪于畦中或溝中,畦、溝全部被地膜覆蓋,從而實現(xiàn)利用地膜輸水,并通過作物的放苗孔和專業(yè)灌水孔入滲給作物的灌溉方法。由于放苗孔和專業(yè)灌水孔只占田間灌溉面積的1%~5%,其他面積主要依靠旁側(cè)滲水濕潤,因而膜上灌實際上也是一種局部灌溉。目前,新疆采用膜上灌的農(nóng)田已達23.33公頃,甘肅、河南等省也開始推廣。膜上灌形勢有開溝扶埂膜上灌、培埂膜上灌、膜孔灌、溝內(nèi)膜上灌、膜縫灌、格田膜上畦灌、膜側(cè)膜上灌等多種。膜上灌作物有棉花、蔬菜、玉米、小麥等。地膜栽培和膜上灌結(jié)合后具有節(jié)水、保肥、提高地溫、抑制雜草生長和促進作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、早熟等特點。生產(chǎn)試驗表明:膜上灌與常規(guī)溝灌相比,棉花節(jié)水40.8%,增產(chǎn)皮棉5.12%,霜前花增產(chǎn)15%;玉米節(jié)水58%,增產(chǎn)51.8%;瓜菜節(jié)水25%以上。由于膜上灌是一種新的灌水技術(shù),還有許多不成熟和不完善的地方,對其技術(shù)機制、技術(shù)要素及其設(shè)計方法都需要進一步研究。
新的節(jié)水技術(shù)
一、污水噴灌技術(shù)
利用污水噴灌是將污水處理與農(nóng)業(yè)用水結(jié)合起來的一種污水處理方式,同時又是一種開源節(jié)流的灌溉方式。噴灌凈化污水,就是將污水噴灑在田里,利用土壤、微生物和作物來分解污水中的一些成分,并使部分水蒸散到大氣中,部分水經(jīng)土壤凈化后滲透泄出再利用。
在利用污水噴灌時,應(yīng)先對污水進行沉淀、篩濾,除去固體污物,有的還需加入消毒殺菌劑。污水灌的作物應(yīng)以除蔬菜以外的經(jīng)濟作物為主,對于谷類作物最好只用于作物生育前期,在作物收獲前一段時間應(yīng)停止污水灌。污水灌的土壤以砂壤土、壤土和壤質(zhì)砂土為好,水量應(yīng)結(jié)合作物的種類和生育期確定,如在作物苗期、早春和晚秋應(yīng)少灌。實施污水灌要防止大定額灌溉,以免造成地表及地下徑流,灌溉強度以不造成土壤粘閉和不產(chǎn)生地表徑流為原則。如污水水質(zhì)不符合灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)時,可采用清水污水混合方法,使混合后的水質(zhì)符合灌溉要求后再進行噴灌。此技術(shù)較復(fù)雜,最好在專家指導(dǎo)下運用。
二、咸水灌溉技術(shù)
咸水灌溉技術(shù)主要包括不同水質(zhì)的水混灌和輪灌,此外,還有依據(jù)電滲透作用原理利用地下咸水灌溉的技術(shù)。
混灌是將兩種不同的灌溉水混合使用,包括咸淡混灌、咸堿(低礦化堿性水)混灌和兩種不同鹽漬度的咸水混灌,目的是降低灌溉水的總鹽漬度或改變其鹽分組成。混灌在提高灌溉水水質(zhì)的同時,也增加了可灌水的總量,使以前不能使用的堿水或高鹽漬度的咸水得以利用。
輪灌是根據(jù)水資源分布、作物種類及其耐鹽性和作物生育階段等交替使用咸淡水進行灌溉的一種方法。如旱季用咸水,雨后有河水時用淡水;強耐鹽作物(如棉花)用咸水,弱耐鹽作物(如小麥、玉米、大豆)用淡水;播前和苗期用淡水,而在作物的中、后期用咸水。輪灌可充分、有效地發(fā)揮咸淡水各自的作用和效益。
奧地利研究人員利用電滲透作用原理研制出一種灌溉系統(tǒng),該系統(tǒng)使地下水經(jīng)土壤毛細管及各種孔隙上升到地表層,同時從聚集于電極周圍的某些鹽類中游離出凈水,上升到地表層供作物利用。其設(shè)備是由兩組電極組成,將一組裝有正電極的金屬管打入地下水位以下,另一組為負電極的導(dǎo)體柵網(wǎng),埋于與植物根部深度相等的地方。根據(jù)土質(zhì)結(jié)構(gòu)及土壤含鹽量,接通2~12V電源,就會在兩極間建立直流電場,產(chǎn)生電滲透效果。這種灌溉系統(tǒng)適用于地下水較豐富的干旱區(qū)果園、草坪及固沙植物等。
三、利用空氣中的水分進行灌溉
關(guān)鍵字:槲櫟育苗造林技術(shù)槲櫟,殼斗科(Fagaceae),櫟屬。長綠或落葉喬木,稀為灌木。槲櫟廣泛分布于我國溫帶至亞熱帶北部山地。北自遼寧南部,南至湖北省、安徽省,東起江蘇省、河北省、山東省、西至陜西省、甘肅省東部都有分布。此外,內(nèi)蒙古東部山地也有槲櫟的分布,東北東部山地針闊葉混交林區(qū)中槲櫟成零星分布,在長江以南各省的高山地帶分布也很廣,但數(shù)量較少。它的木材質(zhì)地細,堅硬耐腐、耐磨、可供枕木、礦柱、農(nóng)具,家具等用材。
(一)生態(tài)習(xí)性:
單葉,互生,具葉柄,全緣或有鋸齒,稀為羽狀分裂,葉脈羽狀,托葉早落?;▎涡裕菩弁昊蛲?,無花瓣;雄花多為柔荑花序,稀頭狀花序,花萼杯狀,深裂,稀為裂,裂片覆瓦狀排列;雄蕊常與花萼裂片同數(shù)或為其倍數(shù),花絲西長,花藥2室,縱裂,退化雌蕊細小或缺;雌花單朵散生或朵簇生于具包片的花序軸或于花后增大的總苞內(nèi);花萼杯狀,裂,與子房合生;子房下位,6室,每室2胚珠,僅有一個發(fā)育,花柱常與子房室同數(shù)宿存。堅果3個,稀為5個,聚生于1總苞(通稱為殼斗)內(nèi),頂部具殘存的花柱或增大的圓錐形突起,底部成熟時脫離或殼斗壁愈合,具整齊、近圓形的果臍,剝離后的愈合面具粗糙的果臍疤痕;總苞具小苞片,全包或包堅果的一部分,總苞上的小苞片呈鱗狀,刺狀、錐狀或瘤狀突起,螺旋狀或輪狀排列,分離或呈覆瓦狀排列或愈合成同心環(huán)帶;種子無胚乳,子葉平坦或波狀或反覆折疊,堅果當(dāng)年成熟,橢圓狀卵形至卵形。長1.7-2.5cm。
(二)生長發(fā)育:
槲櫟生長緩慢,壽命較長,高可達25米。槲櫟高生長速生期始于10年左右,速生高峰期為10到60年,依林分的立地條件而異。在較適宜的條件下,速生期開始早,持續(xù)時間長。在山西太岳山,中條山、呂梁山槲櫟高生長的速生期開始于10年以后,速生高峰期為10~35年,河南伏牛山區(qū)為10~60年,其中伏牛山南坡較北坡的速生期長20年。徑生長的速生期開始于20年之后,速生高峰期為20~90年,其中太岳山,中條山、呂梁山區(qū)的槲櫟胸徑生長的速生期為30~40年,胸徑的年生長量為0.3~0.5,最高達0.62cm,到50~100年是生長速度略有下降,連年生長量為0.2~0.3cm,103年生長的槲櫟胸徑為24~32cm,連年生長量仍達0.28cm。年均生長0.4cm,最高為0.6cm,到70~110年生時,胸徑平均生長量有所下降,到仍在0.3~0.4cm,衰退跡象不明顯。如100年生槲櫟平均胸徑31.5cm(其變化幅度在23.6~42.8)。材積生長的速生期一般開始于40年生左右,可延續(xù)到110~130年以上,伏牛山北坡的槲櫟材積迅速生長期開始于50年生,。根據(jù)《山西森林》資料,太岳山,中條山、呂梁山的統(tǒng)計材料,其幼齡林,中齡林和成熟林每公頃的立木蓄積分別為:16~40m3,40~80m3,75~90m3
(三)采種技術(shù):
選擇20-50年生,樹干通直,枝葉繁茂,無病蟲害的健壯樹木作采種母樹。在優(yōu)良的單株樹下拾取或上樹將種子打落后收集起來,但不能用石塊等物撞擊樹干,擊落種子。果實成熟時由綠變黃褐色,堅果有光澤,自行脫落。
采種后進行粒選,挑出病蟲損害及顏色不正常的種子,可得優(yōu)良種子90%以上。大量種子用水選法槲櫟種子中常有橡實象鼻蟲,從外表不易發(fā)現(xiàn),浸入55度溫水10分鐘后即可全部殺死種內(nèi)害蟲。經(jīng)殺蟲處理后的種子攤在不受陽光直射的干燥地方晾干,每天翻動四,五次,以防種子發(fā)熱生霉。晾干后即可貯藏或播種。
少量種子在晾干后混沙裝在筐中,用草簾覆蓋,放在通風(fēng)陰涼的地方,不要被雨淋和受凍。種子很多時,要露天混沙濕藏,即在地勢高燥,地下水位較低的地方挖坑,深70-80厘米,寬約1米,長度以種子數(shù)量多少而定,在坑底鋪細紗厚約15厘米,沙上攤放種子5-8厘米厚,種子上再蓋細沙3-6厘米厚。如此一層細沙一層種子交替攤放,直至距坑口10厘米左右,再覆土封蓋,并略高于地面,在坑的四周挖30厘米深的排水溝,防止雨水浸入。為了通氣,可在坑中每隔一米插一秫秸把,以防止種子發(fā)熱生霉。
如在11-12月直播造林或育苗,即不需貯藏。
(四)土壤選擇及整地:
槲櫟喜光,稍耐陰,喜溫暖潮濕的環(huán)境,較耐旱,喜酸性至中性土層深厚的土壤。在肥沃、濕度較大、排水良好、半陰坡、半陽坡及陽坡上生長良好,在土層瘠薄的向陽的陡坡,槲櫟也可生長,主要在花崗巖,花崗片麻巖風(fēng)化后發(fā)育成的棕壤及發(fā)育與砂巖上的山地棕壤上生長良好,而在褐色土上生長緩慢。
整地在平緩地用機械進行全面或帶狀整地,深30厘米左右。山地陡坡,山東多采用魚鱗坑整地,坑的長徑1米,短徑60-70厘米。先請基,用大石塊,心土或草皮筑牢埝邊,表土放入坑中,揀盡石塊和草根,松土深度30-50厘米,坑面外高里低。沿等高線橫坡排列成行,上下交錯成品字型,以利保持水土。
土層較厚,坡度在25度以下的坡地,采用水平階梯整地,圍山等高呈品字型排列,階長2.5-3.5米,階面寬0。8-1。5米,松土深度40厘米左右,上下間隔1-1。5米。
(五)育苗技術(shù)
選擇地勢高燥,平坦,有排灌條件的沙瓤土作圃地,深翻,整平,作床,并施足基肥。播種前將種子浸水1-2天,撈出后攤放在陰涼處,每天噴水至部分種子出芽時即可取出播種。混沙坑藏的種子直接取出播種。播種時在成林中挖取帶菌土拌入櫟實中或撒在播種溝中,覆土3-5厘米。春播在山東省為3月下旬到4月上旬;秋播在種子成熟后隨采隨播,在江、折一帶為11-12月。土層深厚的山坡,梯田翻耕后,也可整平作畦育苗。
每畝播種量150-250公斤,每畝產(chǎn)苗量20000-30000株。出苗后,要及時中耕除草,滅蟲,澆水施肥,間苗,達到苗全,苗旺。
(六)病蟲害防治:
關(guān)鍵詞:中間件分類技術(shù)平臺發(fā)展趨勢
計算機系統(tǒng)最初階段多是單機系統(tǒng),多個用戶是通過聯(lián)機終端來訪問。隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn),產(chǎn)生了客戶/服務(wù)器的計算服務(wù)模式,多個客戶端可以共享數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和打印服務(wù)器等。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,許多軟件需要在不同廠家的硬件平臺、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議異構(gòu)環(huán)境下運行,應(yīng)用的規(guī)模從局域網(wǎng)發(fā)展到廣域網(wǎng),應(yīng)用范圍面向三層和多層體系結(jié)構(gòu)的分布式環(huán)境,在分布式環(huán)境中,無論是硬件平臺還是軟件平臺都不可能做到統(tǒng)一,而大規(guī)模的應(yīng)用軟件通常要求在軟硬件各不相同的分布式網(wǎng)絡(luò)上運行。中間件產(chǎn)生以前,應(yīng)用軟件直接使用操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和數(shù)據(jù)庫等開發(fā),開發(fā)者不得不直接面對許多復(fù)雜棘手的問題,如操作系統(tǒng)的多樣性、繁雜的網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計和管理、復(fù)雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)分散處理帶來的不一致性問題等等,這些與用戶的業(yè)務(wù)沒有直接關(guān)系,但又必須解決,耗費了大量的時間和精力,因此開發(fā)者迫切需要一種基于標(biāo)準(zhǔn)的、獨立于計算機硬件以及操作系統(tǒng)的開發(fā)和運行環(huán)境,于是,中間件技術(shù)應(yīng)運而生。
1中間件的概念
在眾多關(guān)于中間件的定義中,比較普遍接受的是IDC表述:中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序,分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源;中間件位于客戶機/服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上,管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。IDC對中間件的定義表明,中間件是一類軟件,而非一種軟件;中間件是介于操作系統(tǒng)(包括底層通信協(xié)議)和各種分布式應(yīng)用程序之間的一個軟件層??偟淖饔檬墙⒎植际杰浖K之間互操作的機制,屏蔽底層分布式環(huán)境的復(fù)雜性和異構(gòu)性,為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運行與開發(fā)環(huán)境,幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。在具體實現(xiàn)上,中間件是一個用應(yīng)用程序接口定義的分布式軟件管理框架,具有強大的通信能力和良好的可擴展性。中間件在分布式系統(tǒng)中的位置如圖1所示。
2中間件的分類
隨著計算機軟件技術(shù)的發(fā)展,中間件技術(shù)也已日漸成熟,并且出現(xiàn)了不同層次、不同類型的中間件產(chǎn)品。按照IDC分類方法,中間件可分為以下6類:
2.1終端仿真/屏幕轉(zhuǎn)換
用以實現(xiàn)客戶機圖形用戶接口與已有的字符接口方式的服務(wù)器應(yīng)用程序之間的互操作。
2.2數(shù)據(jù)訪問中間件
適用于應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)源之間的互操作模型,客戶端使用面向數(shù)據(jù)庫的API,以提請直接訪問和更新基于服務(wù)器的數(shù)據(jù)源,數(shù)據(jù)源可以是關(guān)系型、非關(guān)系型和對象型。這類中間件大都基于SQL語句,采用同步通訊方式。此類中間件使應(yīng)用開發(fā)簡單化,但如果透過廣域網(wǎng)使用,則會帶來嚴(yán)重的效率問題,因為在低速網(wǎng)上來回交互SQL語句會使通訊流量過大,同時對數(shù)據(jù)壓縮、加密帶來不便。
2.3遠程過程調(diào)用中間件
RPC機制是早期開發(fā)分布式應(yīng)用時經(jīng)常采用的一種同步式的請求應(yīng)答協(xié)議。通過這種協(xié)議,程序員編寫客戶方的應(yīng)用,需要時可以調(diào)用位于遠端服務(wù)器上的過程。RPC擴展了過程語言中的“功能調(diào)用/結(jié)果返回”的機制,使得它可以適用于一個遠程環(huán)境。由于RPC機制是同步方式,因而在工作的時候,要求客戶方和服務(wù)方均能正確工作才能很好地運行,有一方不能工作將導(dǎo)致RPC失敗。在網(wǎng)絡(luò)故障、機器故障存在的情況下,這一要求是很難保證的。另外,由于大多數(shù)RPC機制很難建立點到點的關(guān)系,因而也很難用在面向?qū)ο蟮木幊坍?dāng)中。
2.4消息中間件
越來越多的分布式應(yīng)用采用消息中間件來構(gòu)建,通過消息中間件把應(yīng)用擴展到不同的操作系統(tǒng)和不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。基于消息的機制更多地適用于事件驅(qū)動的應(yīng)用,當(dāng)一個事件發(fā)生時,消息中間件通知服務(wù)方應(yīng)該進行何種操作。其核心安裝在需要進行消息傳遞的系統(tǒng)上,在它們之間建立邏輯通道,由消息中間件實現(xiàn)消息發(fā)送。消息中間件可以支持同步方式和異步方式,實際上是一種點到點的機制,因而可以很好的適用于面向?qū)ο蟮木幊谭绞?。中間件領(lǐng)域目前最熱門的技術(shù)是異步的消息中間件,異步中間件技術(shù)比同步中間件技術(shù)具有更強的容錯性,在系統(tǒng)故障時可以保證消息的正常傳輸。
2.5交易中間件
是專門針對聯(lián)機交易處理系統(tǒng)而設(shè)計的,如銀行業(yè)務(wù)系統(tǒng)、定票系統(tǒng)等。聯(lián)機交易處理系統(tǒng)需要處理大量并發(fā)進程,處理并發(fā)涉及到操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、編程語言、數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)管理、應(yīng)用軟件,交易中間件就是一組程序模塊,用以減少開發(fā)一個聯(lián)機交易處理系統(tǒng)所需的編程量。
2.6對象中間件
傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠹夹g(shù)通過封裝、繼承及多態(tài)提供了良好的代碼重用功能,但是這些對象只存在一個程序中,外面的世界并不知道它們的存在,也無法訪問它們。面向?qū)ο蟮闹虚g件就是要解決這些問題,面向?qū)ο蟮闹虚g件提供一個標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)件框架,能使不同廠家的軟件通過不同的地址空間、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)交互訪問。該構(gòu)件的具體實現(xiàn)、位置及所依附的操作系統(tǒng)對客戶來說都是透明的。
3主流中間件技術(shù)平臺
考察當(dāng)前主流的分布計算技術(shù)平臺,主要有OMG的CORBA,Sun的J2EE和MicrosoftDNA20000,它們都是支持服務(wù)器端中間件技術(shù)開發(fā)的平臺,但都有其各自特點,將分別闡述如下:
3.1OMG的CORBA
公共對象請求體系結(jié)構(gòu)(CORBA,CommonOb—jectRequestBrokerArchitecture)是對象管理組織(OMG)基于眾多開放系統(tǒng)平臺廠商提交的分布對象互操作內(nèi)容基礎(chǔ)上制定的分布式應(yīng)用程序框架的規(guī)范。
CORBA是由絕大多數(shù)分布計算平臺廠商所支持和遵循的系統(tǒng)規(guī)范,具有模型完整、先進,獨立于系統(tǒng)平臺和開發(fā)語言,被支持程度廣泛的特點,已逐漸成為分布計算技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。COBRA標(biāo)準(zhǔn)主要分為3個層次:對象請求、公共對象服務(wù)和公共設(shè)施。最底層是對象請求(ORB,ObjectRequestBroker),規(guī)定了分布對象的定義(接口)和語言映射,實現(xiàn)對象間的通訊和互操作,是分布對象系統(tǒng)中的“軟總線”;在ORB之上定義了很多公共服務(wù),可以提供諸如并發(fā)服務(wù)、名字服務(wù)、事務(wù)(交易)服務(wù)、安全服務(wù)等各種各樣的服務(wù);最上層的公共設(shè)施則定義了組件框架,提供可直接為業(yè)務(wù)對象使用的服務(wù),規(guī)定業(yè)務(wù)對象有效協(xié)作所需的協(xié)定規(guī)則。CORBA的優(yōu)點是大而全,互操作性和開放性非常好,缺點是龐大而復(fù)雜,并且技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的更新相對較慢,在具體的應(yīng)用中使用不是很多。
3.2Sun的J2EE
為了推動基于Java的服務(wù)器端應(yīng)用開發(fā),Sun在1999年底推出了Java2技術(shù)及相關(guān)的J2EE規(guī)范。
J2EE的目標(biāo)是提供與平臺無關(guān)的、可移植的、支持并發(fā)訪問和安全的、完全基于Java的開發(fā)服務(wù)器端中間件的標(biāo)準(zhǔn)。J2EE簡化了構(gòu)件可伸縮的、基于構(gòu)件服務(wù)器端應(yīng)用的復(fù)雜度。在J2EE中,Sun給出了完整的基于Java語言開發(fā)面向企業(yè)分布應(yīng)用的規(guī)范,其中在分布式互操作協(xié)議上,J2EE同時支持遠程方法調(diào)用(RMI,Re—moteMethodlnvocation)和因特網(wǎng)對象請求間協(xié)議(IlOP,IntemetInter-ORBProtocal),在服務(wù)器端分布式應(yīng)用的構(gòu)造形式包括了JavaScrvlct、JSP(JavaServerPage)、EJB等多種形式,以支持不同的業(yè)務(wù)需求。
EJB是Sun推出的基于Java的服務(wù)器端構(gòu)件規(guī)范J2EE的一部分,在J2EE推出之后得到了廣泛的發(fā)展,已經(jīng)成為應(yīng)用服務(wù)器端的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。SunEJB技術(shù)是在JavaBean本地構(gòu)件基礎(chǔ)上,發(fā)展的面向服務(wù)器端分布應(yīng)用構(gòu)件技術(shù)。它基于Java語言,提供了基于Java二進制字節(jié)代碼的重用方式。EJB給出了系統(tǒng)的服務(wù)器端分布構(gòu)件規(guī)范,這包括了構(gòu)件、構(gòu)件容器的接口規(guī)范以及構(gòu)件打包、構(gòu)件配置等的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)容。EJB技術(shù)的推出,使得用Java基于構(gòu)件方法開發(fā)服務(wù)器端分布式應(yīng)用成為可能。從企業(yè)應(yīng)用多層結(jié)構(gòu)的角度,EJB是業(yè)務(wù)邏輯層的中間件技術(shù),與JavaBeans不同,它提供了事務(wù)處理的能力,自從三層結(jié)構(gòu)提出以后,中間層,也就是業(yè)務(wù)邏輯層,是處理事務(wù)的核心,從數(shù)據(jù)存儲層分離,取代了存儲層的大部分地位。從分布式計算的角度,EJB像CORBA一樣,提供了分布式技術(shù)的基礎(chǔ),提供了對象之間的通訊手段。
從Internet技術(shù)應(yīng)用的角度,EJB和Servlct,JSP一起成為新一代應(yīng)用服務(wù)器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),EJB中的Bean可以分為會話Bean和實體Bean,前者維護會話,后者處理事務(wù),現(xiàn)在Scrvlet負責(zé)與客戶端通信,訪問EJB,并把結(jié)果通過JSP產(chǎn)生頁面?zhèn)骰乜蛻舳恕?/p>
J2EE的優(yōu)點是技術(shù)先進,架構(gòu)優(yōu)秀,真正的三層結(jié)構(gòu),用Java開發(fā)構(gòu)件,能夠做到“Writeonce,runany—where”,開發(fā)大型的應(yīng)用優(yōu)勢明顯,可以配置到包括Windows平臺在內(nèi)的任何服務(wù)器端環(huán)境中去。缺點是缺少一系列的接口支持,技術(shù)進入門檻高,開發(fā)起來的難度大。
3.3MicrosoftDNA2000
MicrosoftDNA2000(DistributedinterNetApplications)是Microsoft在推出Windows2000系列操作系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上,在擴展了分布計算模型以及改造BackOffice系列服務(wù)器端分布計算產(chǎn)品后的新的分布計算體系結(jié)構(gòu)和規(guī)范。
在服務(wù)器端,DNA2000提供了ASP、COM、Cluster等的應(yīng)用支持。目前,DNA2000在技術(shù)結(jié)構(gòu)上有著巨大的優(yōu)越性。一方面,由于Microsoft是操作系統(tǒng)平臺廠商,因此DNA2000技術(shù)得到了底層操作系統(tǒng)平臺的強大支持;另一方面,由于Microsoft的操作系統(tǒng)平臺應(yīng)用廣泛,因此在實際應(yīng)用中,DNA2000得到了眾多應(yīng)用開發(fā)商的采用和支持。
DNA2000融合了當(dāng)今最先進的分布計算理論和思想,如事務(wù)處理、可伸縮性、異步消息隊列、集群等內(nèi)容。DNA使得開發(fā)可以基于Microsoft平臺的服務(wù)器構(gòu)件應(yīng)用,其中,如數(shù)據(jù)庫事務(wù)服務(wù)、異步通訊服務(wù)和安全服務(wù)等,都由底層的分布對象系統(tǒng)提供。
以Microsoft為首的DCOM/COM/COM+陣營,從DDE,OLE到ActiveX等,提供了中間件開發(fā)的基礎(chǔ),如VC,VB,Delphi等都支持DCOM,包括OLEDB在內(nèi)新的數(shù)據(jù)庫存取技術(shù),隨著Windows2000的,Microsoft的DCOM/COM/COM+技術(shù),在DNA2000分布計算結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,展現(xiàn)了一個全新的分布構(gòu)件應(yīng)用模型。首先,DCOM/COM/COM+的構(gòu)件仍然采用普通的COM(ComponentObjectModel)模型。COM最初作為Microsoft桌面系統(tǒng)的構(gòu)件技術(shù),主要為本地的OLE應(yīng)用服務(wù),但是隨著Mi-crosoft服務(wù)器操作系統(tǒng)NT和DCOM的,COM通過底層的遠程支持使得構(gòu)件技術(shù)延伸到了分布應(yīng)用領(lǐng)域。DCOM/COM/COM+更將其擴充為面向服務(wù)器端分布應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯中間件。通過COM+的相關(guān)服務(wù)設(shè)施,如負載均衡、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、對象池、構(gòu)件管理與配置等等,DCOM/COM/COM+將COM、DCOM、MTS的功能有機地統(tǒng)一在一起,形成了一個概念、功能強的構(gòu)件應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)。而且,DNA2000是單一廠家提供的分布對象構(gòu)件模型,開發(fā)者使用的是同一廠家提供的系列開發(fā)工具,這比組合多家開發(fā)工具更有吸引力,不足是依賴于Mi-crosoft的操作系統(tǒng)平臺,因而在其它開發(fā)系統(tǒng)平臺如(Unix、Linux)上不能發(fā)揮作用。
4中間件技術(shù)的發(fā)展趨勢
4.1網(wǎng)格技術(shù)
中間件技術(shù)當(dāng)前所面臨的重大挑戰(zhàn)是要在互聯(lián)網(wǎng)這個復(fù)雜的分布式系統(tǒng)中構(gòu)建應(yīng)用程序。許多計算機專家認(rèn)為,將整個互聯(lián)網(wǎng)的各種資源全部整合在一起,為用戶提供統(tǒng)一的服務(wù),是相當(dāng)困難甚至難以實現(xiàn)的。當(dāng)然,對于具體的應(yīng)用領(lǐng)域,具體的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,用中間件技術(shù)將其中的各種資源整合在一起還是相當(dāng)有前景的。目前方興未艾的網(wǎng)格(GRID)技術(shù)實質(zhì)上即是一個基于互聯(lián)網(wǎng)的中間件系統(tǒng),可同時運用網(wǎng)絡(luò)中所有的CPU、存儲器、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等資源,用戶通過PC、手機或PDA,可從互聯(lián)網(wǎng)上獲取來自全球的資源,互聯(lián)網(wǎng)將變成一個虛擬的、強大的計算平臺。網(wǎng)格的重要特征是對資源的共享和管理,包括:(1)計算資源。啟動程序,監(jiān)測、控制進程運行;對分配給進程的資源的管理機制;查詢功能,確定硬、軟件狀態(tài)、相關(guān)負載信息和隊列狀態(tài)等。(2)存儲資源。上載、下載文件;對分配給數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁Y源(空間、磁盤帶寬、網(wǎng)絡(luò)帶寬、CPU)的管理機制,確定可用空間、帶寬使用率等相關(guān)負載信息。(3)網(wǎng)絡(luò)資源。提供控制分配給網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁Y源的管理機制;查詢網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和負載的功能。(4)代碼庫。管理源碼和目標(biāo)碼的機制。另外,網(wǎng)格系統(tǒng)還應(yīng)包括:①網(wǎng)格特有事務(wù)所需要的通信和認(rèn)證協(xié)議,通信協(xié)議允許資源之間交換數(shù)據(jù),功能包括傳輸、尋徑和名字服務(wù)。建立在通信協(xié)議之上的認(rèn)證協(xié)議為確認(rèn)用戶和資源的身份提供加密安全機制。②管理一組相關(guān)聯(lián)的資源集合,并負責(zé)資源集合之間的交互,包括:目錄服務(wù)、合作分配資源任務(wù)調(diào)度服務(wù)、監(jiān)控診斷服務(wù)、數(shù)據(jù)復(fù)制服務(wù)、支持網(wǎng)格的編程、軟件發(fā)現(xiàn)服務(wù)、團體授權(quán)服務(wù)等。
4.2面向移動計算
移動計算問題可以具體展開為三個方面:①用戶移動。無論用戶處在什么位置,都能為其提供一致的工作環(huán)境,包括用戶的配置信息和他所“訂閱”的服務(wù)。②終端移動。使終端設(shè)備無論在任何接入點接入網(wǎng)絡(luò),都能正常工作,也就是說底層網(wǎng)絡(luò)對終端設(shè)備是透明的。③服務(wù)移動。當(dāng)前,越來越多的服務(wù)依賴于移動的資源,甚至服務(wù)本身就處在不斷移動中,必須保證用戶及其終端設(shè)備可以隨時找到這些服務(wù)。據(jù)此,移動計算需要一個基礎(chǔ)設(shè)施將合適的協(xié)議、機制、工具集成起來,提供上述三方面的功能。移動中間件正是這樣一種基礎(chǔ)軟件。它隨時對移動用戶和終端進行跟蹤和重定位,保證移動實體的相互通信,克服系統(tǒng)的異構(gòu)性,并且為開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供安全性。隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬不斷增大,人們對移動設(shè)備的服務(wù)質(zhì)量問題的顧慮漸漸打消,而使用移動設(shè)備的方便性日益突出。人們要求各種服務(wù)都可以在移動的情況下(包括上述三種情況)獲得。因而移動中間件具有十分廣泛的發(fā)展前景。泛化計算(UbiquitousComputing)是移動計算的極至,指從大型機、PC、到PDA以至安裝有處理器的各種各樣的日常生活設(shè)備之間能夠相互通信、協(xié)調(diào)工作。顯然,在這個領(lǐng)域,中間件面臨更為復(fù)雜的異構(gòu)環(huán)境以及無線通信和動態(tài)配置的挑戰(zhàn)。
4.3面向服務(wù)質(zhì)量
傳統(tǒng)的單一系統(tǒng),如大型主機、容錯系統(tǒng)等,依賴昂貴的配置與設(shè)計來實現(xiàn)高可用性,而高可用中間件主要是在軟件層面利用系統(tǒng)的冗余部件(比如機群系統(tǒng)有大量這樣的部件)為用戶提供高可用功能。這有三個方面的優(yōu)勢:成本低、可擴展性好、更加靈活方便。為了保證數(shù)據(jù)的可靠性和一致性,還有必要在中間件中增加保證QOS的協(xié)議(在CORBA中已經(jīng)有這樣的協(xié)議)以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份以及各種各樣的容錯功能。另外,還要保證此方法的響應(yīng)時間盡可能的快(這里泛指用戶響應(yīng)時間以及切換時間等一切影響服務(wù)質(zhì)量的時間)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的用戶使用網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù),這就對服務(wù)質(zhì)量提出了更高的要求,質(zhì)量低劣的服務(wù)是沒有市場的。高可用中間件、容錯中間件在這一背景下將不斷完善和發(fā)展。
4.4各種技術(shù)的發(fā)展對中間件技術(shù)產(chǎn)生的影響
關(guān)鍵字移動IP;多協(xié)議標(biāo)簽交換;轉(zhuǎn)發(fā)等價類;鄰居發(fā)現(xiàn)
1引言
未來的移動Internet是支持移動性管理和服務(wù)質(zhì)量保證的網(wǎng)絡(luò),因此,移動性管理和服務(wù)質(zhì)量保證機制需要結(jié)合起來考慮,才能夠更好地為Internet用戶提供各種各樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。目前的移動IP網(wǎng)絡(luò)擁有許多支持移動性管理的新特性(如地址自動配置,鄰居發(fā)現(xiàn)機制,動態(tài)歸屬地址發(fā)現(xiàn)機制),這些新特性使Internet的移動性得到了較好的發(fā)揮。但與其他網(wǎng)絡(luò)一樣,移動IP網(wǎng)絡(luò)也面臨著安全威脅,盡管已經(jīng)采用了源路由技術(shù),IPsec和AH(AuthenticationHeader:認(rèn)證報頭)技術(shù),提高了移動數(shù)據(jù)傳送過程中的安全性,但仍舊缺乏令人滿意的QoS保證。MPLS是當(dāng)前固定網(wǎng)絡(luò)上提供服務(wù)質(zhì)量保證的最好的技術(shù)。目前已經(jīng)被推廣為GMPLS,在下一代網(wǎng)絡(luò)中將得到廣泛的應(yīng)用。MPLS是IP網(wǎng)絡(luò)中非常有前途的一項技術(shù),它以可擴展的方式將路由與交換技術(shù)的優(yōu)勢結(jié)合起來,大大提高了網(wǎng)絡(luò)的性能,便于實施流量工程(TrafficEngineering)和服務(wù)質(zhì)量保證。MPLS是一個主流的2.5層技術(shù),移動IP是一個3層的重要技術(shù),二者同為下一代移動Internet的重要協(xié)議,可以緊密有機地結(jié)合在一起,為未來IP網(wǎng)絡(luò)上移動業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)質(zhì)量保證。近年來,兩種技術(shù)的融合已經(jīng)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界得到了廣泛的關(guān)注和認(rèn)可,并取得了令人滿意的成果。
2移動IP技術(shù)
移動IP技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,是技術(shù)和市場兩方面推動的結(jié)果。移動IP技術(shù)是為了支持節(jié)點在IP網(wǎng)絡(luò)中移動時的連接性而提出的,它實際上反映了移動通信和Internet技術(shù)的融合,體現(xiàn)著IP技術(shù)向無線通信領(lǐng)域的拓展。具體的說,就是當(dāng)移動節(jié)點(MN:MobileNode)在網(wǎng)絡(luò)中移動時,總是用移動節(jié)點的歸屬地址來標(biāo)識,不因為所訪問的外地網(wǎng)絡(luò)不同而有所改變。
目前,無線通信領(lǐng)域的兩種主流技術(shù)包括:①以3GPP和3GPP2為核心的蜂窩移動通信技術(shù);②以IEEE802系列無線接入技術(shù)為主導(dǎo)的無線個域、局域、城域和廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這兩大技術(shù)的融合,引導(dǎo)著無線通信技術(shù)在目前和未來一段時期的潮流。
2.1移動IP技術(shù)的特點
移動IP技術(shù)使得移動節(jié)點(MN)在離開其歸屬網(wǎng)絡(luò)時仍能保持與Internet的連接,這是因為移動節(jié)點在Internet上的連接點發(fā)生改變時,移動IP技術(shù)總是通過固定的歸屬地址來識別每個節(jié)點,移動節(jié)點離開歸屬網(wǎng)絡(luò)時向其歸屬鏈路上的歸屬發(fā)送其當(dāng)前位置的信息,歸屬截獲發(fā)送到該移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包并用隧道將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點當(dāng)前的位置。這一過程對于IP層以上的所有網(wǎng)絡(luò)層次是完全透明的,只是改變數(shù)據(jù)包的選路,不影響TCP/IP協(xié)議棧的其他部分。
移動IP技術(shù)在制定之初就考慮到要解決移動性問題,因此,它的許多基本理論就是為解決移動性問題而提出的,這就使得移動IP網(wǎng)絡(luò)具有很多適應(yīng)節(jié)點移動的新特征。主要表現(xiàn)在以下方面:
⑴地址自動配置:移動IP有足夠的全球網(wǎng)絡(luò)地址,而且實現(xiàn)了一種稱為無狀態(tài)地址自動配置的機制,任意節(jié)點可以根據(jù)當(dāng)前所在鏈路的網(wǎng)絡(luò)前綴以及自己的網(wǎng)絡(luò)接口信息(主要是切入點的鏈路層地址)自動生成一個唯一的全球IP地址。這種地址自動配置機制使得移動節(jié)點可以很容易地得到轉(zhuǎn)交地址,不需要人為參與,提高了節(jié)點在不同網(wǎng)絡(luò)間的切換效率。
⑵鄰居發(fā)現(xiàn):鄰居發(fā)現(xiàn)機制規(guī)定,路由器應(yīng)該定期廣播發(fā)送其前綴消息,移動節(jié)點根據(jù)這些前綴消息能夠快速地判斷自己是否發(fā)生了移動,若發(fā)生了移動則通過地址自動配置機制得到轉(zhuǎn)交地址;鄰居發(fā)現(xiàn)機制還定義了宣告(ProxyAdvertisement)的概念,使得歸屬(HA:HomeAgent)可以通過發(fā)送鄰居宣告消息截獲發(fā)送到MN歸屬地址的數(shù)據(jù)包,并通過隧道將這些數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到MN的轉(zhuǎn)交地址。
⑶黑洞檢測:移動IP網(wǎng)絡(luò)中的移動檢測機制提供了MN和它的當(dāng)前路由器之間的雙向可到達的確認(rèn)機制,即MN可以隨時知道當(dāng)前路由器是否繼續(xù)可達,同時路由器也可以知道節(jié)點是否繼續(xù)可達。如果MN檢測到當(dāng)前路由器不再可用,它就會去請求另一臺路由器。
⑷路由報頭:移動IP網(wǎng)絡(luò)中定義了路由報頭,報頭中指定了數(shù)據(jù)包在從源節(jié)點到目的節(jié)點的過程中應(yīng)該經(jīng)過的節(jié)點的地址。大多數(shù)發(fā)送到MN的數(shù)據(jù)包都要使用路由報頭,數(shù)據(jù)包的目的地址是MN的轉(zhuǎn)交地址,并且包含一個路由報頭,路由報頭的下一跳就是這個MN的歸屬地址。
⑸動態(tài)歸屬地址發(fā)現(xiàn)機制:移動IP網(wǎng)絡(luò)定義了一種稱為任播(Anycast)的地址,它也是一個地址組,地址組中的所有的機器都會收到發(fā)往這個任播地址的數(shù)據(jù)包,但是只會有一臺機器對這個數(shù)據(jù)包做出響應(yīng)。MN鏈路上所有的路由器都配置為任播地址,MN把歸屬地址發(fā)現(xiàn)請求消息發(fā)到這個任播地址,所有的歸屬都收到了這條消息,但是有且僅有一個歸屬響應(yīng)這條消息。
⑹透明性的實現(xiàn):節(jié)點的移動對MN和CN上的應(yīng)用程序是透明的。對于對端節(jié)點(CN:CorrespondNode)來說,MN發(fā)送數(shù)據(jù)包時使用歸屬地址選項,可以使其不必知道MN的轉(zhuǎn)交地址;對于移動節(jié)點MN上的應(yīng)用程序來說,CN發(fā)送數(shù)據(jù)包時采用路由報頭,仍舊可以繼續(xù)使用已啟動的應(yīng)用程序而不必知道MN的轉(zhuǎn)交地址。
2.2移動IP技術(shù)的缺陷
盡管移動IP網(wǎng)絡(luò)有很多的優(yōu)點,在未來移動網(wǎng)絡(luò)中占有非常重要的地位,但是它也有自身的不足之處。主要表現(xiàn)在切換性能不盡人意、數(shù)據(jù)包傳輸速率較低和低QoS保證的安全性通信。
⑴節(jié)點在移動IP網(wǎng)絡(luò)中的切換性能無法滿足Internet用戶的需要。當(dāng)移動節(jié)點從一個網(wǎng)絡(luò)進入到另一個網(wǎng)絡(luò)的時候就要發(fā)生切換。整個切換過程需要依次經(jīng)過鏈路層切換、移動檢測、配置轉(zhuǎn)交地址以及對該轉(zhuǎn)交地址的唯一性檢測、發(fā)送綁定更新消息并注冊新的轉(zhuǎn)交地址等階段,在新的連接建立前,通信對端發(fā)往移動節(jié)點的數(shù)據(jù)包被家鄉(xiāng)截獲,然后通過隧道轉(zhuǎn)發(fā)到移動節(jié)點。這種切換機制延遲較大,有大量的數(shù)據(jù)包丟失,不能滿足實時業(yè)務(wù)的需求,切容易被中間人攻擊。
⑵數(shù)據(jù)包在移動IP網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲較大。路由器采用的是非連續(xù)的逐跳轉(zhuǎn)發(fā)機制,對于接收到的每一個數(shù)據(jù)包都要對IP分組頭部進行解封,根據(jù)其中存儲的目的地IP地址,并利用特定的算法獲得下一跳的地址,從而決定用哪個出口將數(shù)據(jù)包傳出。因此,使得數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸延遲相對較大。
⑶移動IP網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點缺乏有效的身份驗證,面臨嚴(yán)重的安全威脅。針對移動IP網(wǎng)絡(luò)的典型網(wǎng)絡(luò)攻擊主要是拒絕服務(wù)攻擊(DoS)。惡意主機通過向服務(wù)器發(fā)送大量數(shù)據(jù)包,使得服務(wù)器忙于處理這些無用的數(shù)據(jù)包而不能正常響應(yīng)有用的信息?;蛘呤侵苯訉W(wǎng)絡(luò)中相互通信的兩個節(jié)點進行干擾,采取重定向的方法使合法的用戶無法獲得所需要的服務(wù)。
3MPLS技術(shù)
3.1MPLS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
MPLS起源于IPoverATM的思想,是分組交換網(wǎng)中通用的標(biāo)簽交換協(xié)議,是一種結(jié)合了二層交換與三層路由的具有良好可擴展性與廣泛兼容性的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。當(dāng)分組進入MPLS域時,在入口處被分配了定長的標(biāo)簽,而分組在MPLS域內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)時只使用標(biāo)簽信息即可,無需再在每個節(jié)點處進行路由表查詢等操作。在理想的情況下,只要在入口處根據(jù)分組所歸屬的FEC(轉(zhuǎn)發(fā)等價類)分配一次標(biāo)簽,則在整個MPLS域內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)時只需要根據(jù)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表進行簡單快速的標(biāo)簽交換。圖1MPLS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
3.2MPLS網(wǎng)絡(luò)中重要的技術(shù)原理
(1)路由協(xié)議:路由協(xié)議(如RIP,OSPF)是一種機制,是網(wǎng)絡(luò)中的每臺設(shè)備都知道將一個分組送向其目的地時,決定從哪個出口可以把分組傳送到下一跳。路由器使用路由協(xié)議構(gòu)建路由表,當(dāng)它們接收到一個分組而必須進行轉(zhuǎn)發(fā)判決時,路由器用分組中的目的地IP地址作為索引(Index)查尋路由表,再利用特定算法獲得下一跳的地址。路由表的構(gòu)造和它們在轉(zhuǎn)發(fā)時的查尋基本上是兩個相互獨立的操作。
(2)轉(zhuǎn)發(fā)部件:轉(zhuǎn)發(fā)部件執(zhí)行分組轉(zhuǎn)發(fā)功能。它使用轉(zhuǎn)發(fā)表、分組所攜帶的IP地址等信息以及一系列的本地操作來進行轉(zhuǎn)發(fā)判決。在傳統(tǒng)路由器中,最長匹配算法將分組中的目的地址與轉(zhuǎn)發(fā)表中的條項進行對比,直到獲得一個最優(yōu)的匹配。更為重要的是,從源到目的地的沿路節(jié)點都要重復(fù)這一操作。在一個標(biāo)志交換路由器中,(最佳匹配)標(biāo)志交換算法使用分組的標(biāo)志和基于標(biāo)志的轉(zhuǎn)發(fā)表來為分組獲取一個新的標(biāo)志及輸出端口。
(3)路由轉(zhuǎn)發(fā)表:路由轉(zhuǎn)發(fā)表包含若干條項,提供信息給轉(zhuǎn)發(fā)部件,執(zhí)行其交換功能。轉(zhuǎn)發(fā)表必須將每個分組與一個條項(傳統(tǒng)條項為目的地址)相關(guān)聯(lián)起來,為分組的下一跳路由提供指引。
(4)轉(zhuǎn)發(fā)等價類:轉(zhuǎn)發(fā)等價類(FEC)定義了這樣一類分組,從轉(zhuǎn)發(fā)的行為來看,它們都具有相同的屬性。一種FEC是一組單目廣播分組,其目的地地址均與一個IP地址前綴相匹配。另一種FEC是分組的源及目的地地址都相同的一類分組。FEC可在不同的級別上進行定義。
(5)標(biāo)簽:標(biāo)簽的長度固定且無結(jié)構(gòu)標(biāo)識,可在轉(zhuǎn)發(fā)進程中使用。標(biāo)簽通過一種綁定操作與一個FEC關(guān)聯(lián)起來。標(biāo)簽的格式如圖2所示。
正常情況下,對于一個單一的數(shù)據(jù)鏈路來說,標(biāo)簽僅具有本地意義,不具有全局意義。在某種事件驅(qū)動下,標(biāo)簽與FEC進行綁定,這種事件可分為以下兩種類型:①數(shù)據(jù)驅(qū)動綁定:在數(shù)據(jù)流開始產(chǎn)生時進行綁定。標(biāo)簽綁定僅在需要時建立,在轉(zhuǎn)發(fā)表中只存在很少的幾個條項。標(biāo)簽被分配給不同的IP數(shù)據(jù)流。②拓撲驅(qū)動綁定:在控制平面激活時建立綁定,與數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生無關(guān)。標(biāo)簽綁定可能與路由的更新或RSVP消息的接收有關(guān)。拓撲驅(qū)動綁定較數(shù)據(jù)驅(qū)動綁定更易于擴展,因此,在MPLS中較多采用拓撲驅(qū)動綁定。
(6)標(biāo)簽交換轉(zhuǎn)發(fā)部件:在MPLS骨干網(wǎng)絡(luò)邊緣,邊界標(biāo)簽交換路由器(LSR:LabelSwitchroute)對進來的無標(biāo)簽分組(正常情況下)按其IP頭部進歸類劃分(Classification)及轉(zhuǎn)發(fā)判決,這樣IP分組在邊界LSR被加上相應(yīng)的標(biāo)簽,并被傳送到目的地地址的下一跳。
在后續(xù)的交換過程中,由LSR所產(chǎn)生的固定長度的標(biāo)簽替代IP分組頭部,大大簡化了以后的節(jié)點處理操作。后續(xù)節(jié)點使用這個標(biāo)簽進行轉(zhuǎn)發(fā)判決。一般情況下,標(biāo)簽的值在每個LSR中交換后才改變,這就是標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)。
如果分組從MPLS的骨干網(wǎng)絡(luò)中出來,出口邊界LSR發(fā)現(xiàn)它們的轉(zhuǎn)發(fā)方向是一個無標(biāo)簽的接口,就簡單地移除分組中的標(biāo)簽。這種基于標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù),其最重要的優(yōu)勢在于多種交換類型只需要唯一一種轉(zhuǎn)發(fā)算法,可以用硬件來實現(xiàn),以達到非常高的轉(zhuǎn)發(fā)速率。
(7)標(biāo)簽交換控制部件:標(biāo)簽由標(biāo)簽交換路徑(LSP:
LabelSwitchedPath)的上游LSR節(jié)點來附加至分組中,下游LSR收到標(biāo)簽分組后進行判決處理,這由標(biāo)簽交換的控制部件來完成。它使用標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表中條項的內(nèi)容作為引導(dǎo)。
標(biāo)簽交換控制部件除了基本的轉(zhuǎn)發(fā)表的建立和維護外,還負責(zé)以一種連續(xù)的方式在LSR之間進行路由的分布以及進行將這些信息生成為轉(zhuǎn)發(fā)表的操作。標(biāo)簽交換控制部件包括所有的傳統(tǒng)路由協(xié)議(如OSPF、BGP、PIM等等)。這些路由協(xié)議為LSR提供了FEC與下一跳地址的映射。
(8)標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā):標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表中條項的內(nèi)容最少應(yīng)能提供輸出的端口信息和下一個新的標(biāo)簽,當(dāng)然也可以包含更多的信息。例如,它可以為被交換的分組產(chǎn)生一種輸出隊列原則。輸入分組必須在轉(zhuǎn)發(fā)表中有唯一的條項與之對應(yīng)。
每一個分配的標(biāo)簽必須與轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個條項相關(guān)聯(lián)起來。這種綁定可以在本地LSR執(zhí)行也可以在遠端LSR執(zhí)行。目前的MPLS版本使用下游綁定,這種情況下,本地關(guān)聯(lián)的標(biāo)簽用作進入分組標(biāo)簽,而遠端關(guān)聯(lián)標(biāo)簽則用作輸出標(biāo)簽。另一種方式為上游綁定,與下游綁定相反,也是一種可行的方法。在MPLS技術(shù)中,轉(zhuǎn)發(fā)表又稱為標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)信息庫(LFIB),LFIB的每一個條目中包括輸入標(biāo)簽、輸出標(biāo)簽、輸入接口和輸出端口MAC地址,由輸入標(biāo)簽對條項進行檢索查找。另外,LFIB既可以存在于一個標(biāo)簽交換路由器上也可以存在于一個接口上。
(9)標(biāo)簽交換路由器:MPLS的設(shè)備按其在MPLS路由網(wǎng)絡(luò)中所處的位置可分為邊界標(biāo)簽交換路由器和中間標(biāo)簽交換路由器。邊界LSR除對分組的標(biāo)簽進行附加或移除外,還負責(zé)對流量進行分類。標(biāo)簽的分配除了基于目的地IP地址外還有很多其他因素。邊界LSR判定流量是否為一個長持續(xù)流,采取管理政策和訪問控制,并在可能的情況下將普通業(yè)務(wù)流匯聚成較大的數(shù)據(jù)流。這些都是在IP網(wǎng)絡(luò)與MPLS的邊界處所要具有的功能,因此邊界LSR的能力將會是整個標(biāo)簽交換環(huán)境能否成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于服務(wù)提供者而言,這也是一個管理和控制點。
MPLS技術(shù)是將第二層的交換與第三層的路由結(jié)合起來的一種L2\L3集成數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。它具有很高的可擴展性,將業(yè)務(wù)分類與FEC映射在網(wǎng)絡(luò)的邊緣進行,而在核心網(wǎng)絡(luò)部分只進行簡潔快速的標(biāo)簽交換。FEC的映射規(guī)則可以基于路由信息,即目的網(wǎng)絡(luò)的前綴,也可以基于其他信息,如QoS信息等,這樣使得MPLS能夠非常靈活地支持QoS保證機制。
在核心網(wǎng)絡(luò)中進行的標(biāo)簽交換操作,因為使用了定長的標(biāo)簽,便于高速交換技術(shù)的優(yōu)勢,轉(zhuǎn)發(fā)效率得到了極大的提高。MPLS因此而成為一種將ATM技術(shù)與IP技術(shù)融合的杰出代表。MPLS的交換過程獨立于路由協(xié)議,它將路由和交換獨立開來,使得路由和交換技術(shù)可以各自靈活發(fā)展,并及時將二者的先進之處結(jié)合起來。MPLS對底層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)透明,即可以用于支持多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。因此它被視為下一代骨干網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)。MPLS的標(biāo)簽交換路徑可以方
便地支持資源預(yù)留,因此可以有力地支持面向連接的數(shù)據(jù)傳輸,流量工程和QoS保證機制。MPLS可以用LDP、RSVP或者路由協(xié)議來進行標(biāo)簽的分發(fā),而目前最主流的是RSVP。這主要是因為RSVP已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上得到了廣泛的應(yīng)用。
4基于MPLS的移動IP技術(shù)原理
MPLS與移動IP技術(shù)結(jié)合有兩個層次,第一個層次是在宏觀移動性管理時,在HA和CN之間、HA與移動節(jié)點之間建立LSP,來進行數(shù)據(jù)包的傳輸。第二個層次是基于MPLS來提供微觀移動性管理。
4.1基于MPLS的移動IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
移動IP技術(shù)與MPLS技術(shù)進行結(jié)合,如圖3所示。圖中不再有FA(外地)這個實體,隧道的終點一般是移動節(jié)點本身。此時,移動節(jié)點具有兩個地址:一個是歸屬地址,一個是轉(zhuǎn)交地址。MPLS骨干網(wǎng)可以用來構(gòu)建大范圍的移動IP網(wǎng)絡(luò)。移動節(jié)點可以通過邊緣標(biāo)簽交換路由器(LER)與其他任何固定節(jié)點或者移動節(jié)點進行通信。LER能夠轉(zhuǎn)發(fā)和封裝IP數(shù)據(jù)包。帶有標(biāo)簽的分組可以根據(jù)其標(biāo)簽信息,在已經(jīng)建立好的帶有QoS保證的LSP上進行傳輸。MPLS面向連接的特點能夠改善移動節(jié)點上應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量。
4.2基于MPLS的移動IP綁定更新
在MPLS基礎(chǔ)上,運用移動IP的綁定更新程序緩存了MN的歸屬地址與轉(zhuǎn)交地址的綁定信息,并且在移動IP網(wǎng)絡(luò)中,入口LER和出口LER之間可以直接建立LSP,完成MN與CN之間的分組轉(zhuǎn)發(fā)。圖4清晰地展示了這一過程。
當(dāng)MN向CN發(fā)送數(shù)據(jù)包時,將源地址設(shè)置為當(dāng)前的轉(zhuǎn)交地址,同時在歸屬地址選項中填入其歸屬地址。MN發(fā)送一個帶有QoS對象的綁定更新消息給CN,當(dāng)入口LER收到該消息時,將發(fā)起標(biāo)簽請求消息來建立LSP。建立LSP后,數(shù)據(jù)包將不需要再進行逐跳的IP地址轉(zhuǎn)發(fā)而直接采用標(biāo)簽交換。
圖5和圖6分別為MN發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸和CN發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒虉D。在這兩種情況下,都是由入口LER發(fā)起并建立LSP。
4.3基于MPLS的分級移動IP隧道
將分級的思想引入到基于MPLS的移動IP網(wǎng)絡(luò)中,能改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。相應(yīng)的移動也位于分級的MPLS節(jié)點上。此時,MN進行移動時不需要向家鄉(xiāng)(HA)進行注冊,只需要向區(qū)域(LER/MAP)注冊。
圖7即為基于MPLS的分級移動IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。
MPLS固有的面向連接,可以建立具有QoS保證的LSP等能力,可以有效地提高業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量。MPLS能夠支持面向連接的應(yīng)用。在MPLS網(wǎng)絡(luò)上支持面向連接的應(yīng)用非常容易實現(xiàn),同時,LSP是一個虛連接,鏈路的帶寬可以在多個LSP之間共享。LSP可以支持區(qū)分服務(wù)或者集成服務(wù),并且,數(shù)據(jù)包的分類在MPLS域的邊緣進行,網(wǎng)絡(luò)核心只進行簡單的、快速的標(biāo)簽交換。MPLS支持匯聚功能,通過為不同類別的業(yè)務(wù)設(shè)定DSCP和PHB,可以實現(xiàn)區(qū)分服務(wù)的功能。同時,在MPLS網(wǎng)絡(luò)中支持VPN也很有前景。由于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)采用2.5層標(biāo)簽,在不同的VPN數(shù)據(jù)流之間能夠提供較好的隔離,因此MPLS-VPN具有很好的安全性,同時帶有QoS保證。這些優(yōu)點都可以被移動IP網(wǎng)絡(luò)很好地利用。
在MPLS網(wǎng)絡(luò)中支持移動IP可以帶來以下幾方面的好處:①支持QoS保證;②支持平滑切換;③便于建立雙向LSP;④在MN上不會有額外的信令,同時也不需要增加新的MPLS信令。目前,使用RSVP-TE攜帶標(biāo)簽分發(fā)消息,比采用LDP更為廣泛。
4.4移動IP技術(shù)與MPLS技術(shù)相結(jié)合的優(yōu)點
基于MPLS的移動IP技術(shù)可以有效地利用MPLS的技術(shù)特點,實現(xiàn)許多性能的改進。
⑴MPLS能夠有效地支持路由優(yōu)化,從而,更好地解決了移動IP網(wǎng)絡(luò)中存在的三角路由問題。
⑵提高了數(shù)據(jù)包的傳輸性能,并提供了QoS保證。移動IP在MPLS機制下,無論是歸屬節(jié)點的處理時延還是整個傳輸過程的傳輸時延,都比傳統(tǒng)移動IP網(wǎng)絡(luò)中的時延小。
⑶基于MPLS的隧道機制,相比其他的隧道機制具有簡潔高效的優(yōu)勢。MPLS架構(gòu)下的移動IP技術(shù)集成了移動IP技術(shù)的高移動特性和MPLS技術(shù)的高速交換特性,使得這些技術(shù)在未來的核心網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)工作,并為MPLS提供移動性支持。
⑷基于MPLS的移動IP技術(shù)能夠提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。各級均具有LER的功能,且工作在同一個MPLS域內(nèi)。這種機制使得隧道技術(shù)中不再需要以IP-in-IP的方式傳送數(shù)據(jù)包,取而代之的是通過LSP傳送數(shù)據(jù)包的MPLS交換方式。整個傳輸過程都是在MPLS交換層進行,并且歸屬的處理過程也不涉及IP層的路由協(xié)議,從而提高了數(shù)據(jù)包的傳輸速率和移動IP的可擴展性,為網(wǎng)絡(luò)的QoS提供了保障,并且網(wǎng)絡(luò)的安全性能也得到了提高。
5結(jié)束語
本論文主要講述了移動IP網(wǎng)絡(luò)的特點以及其存在的一些不足之處,接著敘述了多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及所采用的新技術(shù),然后介紹了移動IP與MPLS相結(jié)合所產(chǎn)生的新網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),以及新網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)下的移動IP綁定更新和隧道技術(shù)。在新網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)采用MPLS標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā),而不是基于IP頭的轉(zhuǎn)發(fā)。標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)相比傳統(tǒng)的IP頭轉(zhuǎn)發(fā)具有更高的速率,且標(biāo)簽頭比IP頭短,這就減少了傳輸延遲和對分組的處理開銷,提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。另外,MPLS通過LSP傳送數(shù)據(jù)包,整個傳送過程都在MPLS層進行,并且歸屬的處理過程也不再涉及IP層的路由協(xié)議,這也提高了數(shù)據(jù)包的傳輸速率并支持了移動IP的可擴展性,為網(wǎng)絡(luò)的QoS提供了保障,并且使網(wǎng)絡(luò)的安全性能也得到了很大程度的提高。
MPLS和移動IP技術(shù)都是發(fā)展不久的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù),相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議還不完善。目前,MPLS機制下的移動IP技術(shù)還不是很深入,大都處在實驗階段,并且相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型的建立也比較困難,還有許多問題需要深入討論。
移動IP網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是構(gòu)建移動信息社會和未來Internet的重要基石,而MPLS為骨干網(wǎng)提供了具有快速轉(zhuǎn)發(fā)能力的、QoS保障功能的和良好可擴展性的解決方案,因此,移動IP與MPLS的結(jié)合是適宜的,有著美好的前景的。IETF的SG13工作組正在抓緊進行MPLS支持移動IP的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作,MPLS與移動IP的整合研究是MPLS研究的又一個熱點。
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技術(shù)能力是一種存量,它是歷史積累的結(jié)果。技術(shù)能力包含兩方面的內(nèi)容:一是有形的技術(shù)能力,表現(xiàn)為創(chuàng)新主體技術(shù)存量水平的增加。二是隱含的技術(shù)能力,表現(xiàn)為創(chuàng)新主體的成員所擁有的知識、技術(shù)技能以及組織經(jīng)驗等。就國家而言,常常表現(xiàn)為一國人力資本存量的多寡;就企業(yè)而言,具體表現(xiàn)為企業(yè)員工所擁有的技術(shù)技能以及組織經(jīng)驗。發(fā)展中國家通過國際技術(shù)貿(mào)易直接引進技術(shù),能夠提高本國兩方面的技術(shù)能力,并最終影響到本國的技術(shù)創(chuàng)新能力。首先,通過國際技術(shù)貿(mào)易引進技術(shù),無論引進的是成套生產(chǎn)設(shè)備等硬件,還是專利技術(shù)等軟件,都直接提高了本國的技術(shù)存量水平,從而也提高了該國有形的技術(shù)能力。其次,通過國際技術(shù)貿(mào)易引進技術(shù)也能提高發(fā)展中國家隱含的技術(shù)能力,因為技術(shù)的引進常常伴隨著發(fā)展中國家的企業(yè)員工對新技術(shù)的學(xué)習(xí)、掌握的過程。
二、國際技術(shù)貿(mào)易與發(fā)展中國家的創(chuàng)新誘導(dǎo)反應(yīng)機制
國際技術(shù)貿(mào)易并非是一個單純的技術(shù)或經(jīng)濟活動,在某種意義上說,它是一種融經(jīng)濟、技術(shù)、科學(xué)文化、甚至政治為一體的復(fù)雜過程。譬如說,國際零售業(yè)連鎖經(jīng)營企業(yè)通過特許經(jīng)營的方式(屬于技術(shù)貿(mào)易的范疇)進入中國市場,它首先要從國家有關(guān)部門獲得市場準(zhǔn)入的許可,這可能要涉及到政治問題;它要尋找合作伙伴,考慮投資的成本收益問題,這是經(jīng)濟方面的問題;國際零售業(yè)連鎖經(jīng)營企業(yè)內(nèi)在固有具有的企業(yè)文化、經(jīng)營文化會影響到眾多的消費者的消費習(xí)慣,這是文化方面的問題;國際零售業(yè)連鎖經(jīng)營企業(yè)新穎有效的特許經(jīng)營方式被眾多的國內(nèi)廠商所模仿,形成了遍及全國的連鎖經(jīng)營熱潮,這是很重要的一種制度性創(chuàng)新。因此,國際技術(shù)貿(mào)易的影響是很復(fù)雜的,不僅僅是簡單的技術(shù)引進而已,換句話說,國際技術(shù)貿(mào)易具有很強的“外部效應(yīng)”。從發(fā)展中國家技術(shù)創(chuàng)新的角度而言,國際技術(shù)貿(mào)易的外部效應(yīng)主要表現(xiàn)在它改變創(chuàng)新主體的內(nèi)在意識,并改善創(chuàng)新主體內(nèi)外部的制度環(huán)境,從而使得發(fā)展國家創(chuàng)新誘導(dǎo)的反應(yīng)機制更加靈敏,最終改善發(fā)展中國家的創(chuàng)新機制和創(chuàng)新能力。
首先,國際技術(shù)貿(mào)易能夠改變發(fā)展中國家創(chuàng)新意識缺乏的狀況。很多發(fā)展中國家表現(xiàn)出一種維持傳統(tǒng)和穩(wěn)定為主調(diào)的社會意識結(jié)構(gòu),普遍缺乏創(chuàng)新意識。借用結(jié)構(gòu)主義的觀點,發(fā)展中國家的技術(shù)創(chuàng)新常常會陷入“累積因果關(guān)系”的惡性循環(huán)之中,也就是說技術(shù)創(chuàng)新在低水平上的停滯發(fā)展。而這種惡性循環(huán)是內(nèi)在力量所無法克服的,這時候需要一種外在的推動力量,使其能夠跳出這種惡性循環(huán),而國際技術(shù)貿(mào)易可以看作是這樣一種外在的力量,這種力量首先改變的是創(chuàng)新意識方面的問題。正像上述國際零售業(yè)連鎖經(jīng)營企業(yè)的例子一樣,技術(shù)的引進帶來了消費者消費習(xí)慣的新變化,先進的經(jīng)營模式所具有的明顯優(yōu)勢促使大量的模仿,最終導(dǎo)致整個行業(yè)經(jīng)營模式的創(chuàng)新。顯然,在這一過程當(dāng)中,企業(yè)和個人都經(jīng)歷了一次思維方式的轉(zhuǎn)變,從認(rèn)識、接受到模仿,甚至在此基礎(chǔ)上結(jié)合本地情況進行二次創(chuàng)新,這種普遍性的思維方式的轉(zhuǎn)變意味著一個國家創(chuàng)新意識的興起。這對發(fā)展中國家的創(chuàng)新機制形成和創(chuàng)新能力的提高都具有根本性的意義,因為只有具備創(chuàng)新意識的國家,政府才會對技術(shù)創(chuàng)新給予充分的重視,并為技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造一個良好的外部條件和環(huán)境。
其次,國際技術(shù)貿(mào)易能夠改善創(chuàng)新主體內(nèi)外部的制度環(huán)境,促使發(fā)展中國家創(chuàng)新誘導(dǎo)反應(yīng)機制的靈敏化。從引進技術(shù)的企業(yè)來說,為了充分利用引進的技術(shù)常常需要在企業(yè)的組織管理方面做出較大轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新,也就要改變企業(yè)內(nèi)部的制度環(huán)境,比如說企業(yè)為了利用維護一套價值昂貴的生產(chǎn)線,需要新建立專門的技術(shù)部門,負責(zé)對其進行維修和改進,同時加強企業(yè)對員工的技術(shù)培訓(xùn)制度,這些制度性的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新都有利于企業(yè)進一步的技術(shù)進步和技術(shù)創(chuàng)新。在國家層次,政府為了保證技術(shù)引進的順利實施,需要建立專門的技術(shù)金融制度以確保技術(shù)引進的配套資金。而且在國際通行的知識產(chǎn)權(quán)保護觀念下,發(fā)展中國家參與國際技術(shù)貿(mào)易需要建立起一整套專利制度和知識產(chǎn)權(quán)保護制度,否則,就難以從國際市場上引進技術(shù),即使能夠引進也需要付出更高的成本,因為缺乏知識產(chǎn)權(quán)的保護將損害技術(shù)出讓方的利益。也就是說,國際技術(shù)貿(mào)易客觀上提出了對發(fā)展國家改善技術(shù)創(chuàng)新制度環(huán)境的要求,而這種要求有利于發(fā)展中國家的創(chuàng)新主體更好地對創(chuàng)新的市場需求做出正確的反應(yīng),最終有助于改善發(fā)展中國家技術(shù)創(chuàng)新的機制,并提高其水平。
三、小結(jié)
國際貿(mào)易理論的發(fā)展已經(jīng)越來越充分地肯定了技術(shù)創(chuàng)新對“比較優(yōu)勢”的積極意義,無論是靜態(tài)的、還是動態(tài)的。就國際貿(mào)易的雙方而言,國際貿(mào)易對各自的技術(shù)創(chuàng)新都或多或少地存在著影響,可能是積極的,也可能是消極的。辨證地看,如果能就國際貿(mào)易與技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系作一長期分析的話,兩者之間顯然不僅具有一種互動效應(yīng),同時具有一種長期增長效應(yīng)。因為新增長理論、新貿(mào)易理論,加上對當(dāng)今世界經(jīng)濟的整體增長而言,不僅需要各國獨立的技術(shù)創(chuàng)新,同時為了節(jié)約稀缺的世界經(jīng)濟資源,需要各國盡可能地分享這種具有“公共產(chǎn)品”性質(zhì)的技術(shù)創(chuàng)新,而國際貿(mào)易正好能實現(xiàn)這種意圖。對廣大的發(fā)展中國家而言,在處理國際貿(mào)易與技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)系問
題上,不僅需要做客觀的長期和短期經(jīng)濟分析,同時也要充分地考慮到制度的、文化的、政治上的成本和收益。
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