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太浦河泵站位于江苏省吴江市太浦闸南侧,西距东太湖约2km,其修建目的主要是在枯水年份4~10月太湖水位较低时,通过太浦河泵站抽引太湖水,经由太浦河补充黄浦江上游水量,满足上海市的供水要求,改善水质。工程规模为I等大(1)型,设计流量300m3/s。
太浦河泵站的进、出水渠为新开河道,由西向东布置于太浦河的南侧,其直线段与太浦河中心线平行,两者中心线相距200m。进、出水渠全长890.13m,为梯形明渠,渠道边坡1∶3,渠底高程分别为-2.50和-1.80m,渠顶高程分别为7.00和6.00m。进水渠堤在高程3.5m处设置宽5m的马道。出水渠马道宽3m,高程为3.20m。
为了体现环境水利的理念,美化泵站环境,由太浦河泵站建设指挥部牵头,水利部上海勘测设计研究院(下简称上海院)与日本冲谷实业(深圳)有限公司就有关生态护坡的方案进行了讨论和研究,并于2001年10月在工地现场进行了现场试验。
2生态护坡应用现状
2.1生态护坡的发展趋势
从20世纪80年代后期开始,地球环境及保护问题在各个方面为人们所重视,同时对关系到自然环境变化的生物多样性下降问题也开始引起人们的担心。尤其是人口密集的城市,人们越来越关注与己休戚相关的环境问题,因此,人们开始建造公园、公共绿地等来改善环境,同时在充分发挥公园、公共绿地原有功能的基础上,也开始把它们作为保护生物多样性及直接与生物相连的场地,而这些场地作为地球生态系的重要构成因素所发挥的作用也开始越来越受到人们的重视。
多自然型河流建设方法是目前国际上比较流行的一种河道环境综和整治的新方法,它把水边作为多种生物生息空间的核心,并把河流建设成尽量接近于自然的状态。在建设多自然型河流中,重点是努力创造出具有丰富自然的并具有魅力水边环境。在河道整治的各种方法中,应从生态学的观点出发,应优先采用生物材料法,其次采用混合方法,即采用植物与木材或石料合用,最后才考虑刚性材料方法,即采用木材、石料和混凝土。
日本是生态设计用于水利工程较好的国家,其对河道生态设计的原则主要有以下五个方面:
(1)治水:主要通过修建护岸来实现;
(2)自然环境、生态系统的设置:主要通过水边绿化、设置生物的生长区域和水质保护等实现;
(3)水边景观的设计:通过设置建筑物来保证与周围环境的和谐以及保证水边景观的连续性、自然性;
(4)亲水空间的设计:通过水边的台阶、缆绳、绿地等设施来实现;
(5)循环型空间的设计,:用木材、石头、砂子等天然材料的多孔性构造,控制废料的产生,尽量避免未来发生的处理问题及二次性环境污染问题。
2.2国内河道护坡现状
传统的河道护坡结构往往只片面强调河道的防洪、引水、排涝、蓄水和航运等功能,较少地考虑河道的生态或环境功能,因此河道的护坡结构多数采用浆砌块石或混凝土等刚性硬质材料,甚至有的地方追求所谓的“高标准”河道,对河道采用全断面刚性材料衬砌,使河道的环境条件模式化,并使生物种类单一化,由此带来的环境问题是很严重的。
随着国家综合国力的增强和人民生活水平的提高,我国也开始越来越重视环境保护问题。我国国民经济和社会发展第十个五年计划中提出,必须重视生态建设和环境保护,加强自然保护区和生态示范区建设,保护陆地和海洋生物的多样性。人们在越来越注重城市环境和保护生物多样性的同时,也开始注重水利工程的环境问题,在有些堤防和护岸的结构设计中开始注入环境水利的设计理念,如有些堤防护坡采用草皮,依靠草皮良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力,另外在水土保持工程、防止坡地雨水冲蚀等方面也有一些应用。但总体来说,生态护坡在水利工程中的应用尚处于试验和研究阶段。
3生态护坡方案的可行性
生态护坡能依靠植物良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力,同时生态护坡具有造价低、能美化环境的独特效果,在国外已得到了广泛的应用,在国内也有一些应用。
茂渔川工程位于日本北海道惠庭市,是由日本冲谷实业有限公司1990年设计的,该工程的护坡结构同太浦河泵站进、出水渠(水生植物种植区域),种植的植物为千屈菜、黄昌蒲、千岁梅花藻和豆牟菜。该工程河流的正常流速为0.4m/s~1m/s,洪水时河流的流速达3m/s。工程运行至今已有近12年,固土和抗冲能力效果良好,且美化了环境。由于利用石头、砂子等天然材料的多孔性构造,通过水边绿化、设置生物的生长区域,保护了生物多样性,避免了材料的二次性环境污染问题,同时利用水生植物对水体自净能力,使水质得以改善。
卫运河生态护坡试验段工程位于卫运河祝屯闸下险工段内,长170m,是海河水利委员会利用土工织物与生物工程措施相结合的护岸工程试验研究段。试验段滩顶高程28.30m,河底高程18.63m,在高程24.00m处设宽1m的马道。马道以上的设计边坡为1:2.5,采用深栽柳护坡,柳树纵横株距均为1.5m,柳间栽爬根草;马道以下的设计边坡为1:2,采用土工织物排体护坡、护基,排体上面用混凝土预制块组成框格压载,在框格内填土、深栽柳,柳树纵横株距均为1.5m,柳间栽爬根草,其生态护坡剖面图见图1。该工程于1987年5月完工,经过两个汛期400m3/s流量的考验,目前框格内的草皮茂盛,且生长茂盛,柳树的成活率95%以上,护坡效果良好。
从以上国内外两个成功的工程实例可以看出,只要太浦河泵站的生态护坡结构设计和植物选择得当,生态护坡方案在太浦河泵站工程中是可行的。
图1卫运河生态护坡剖面图
4生态护坡试验与研究
4.1设计要点
太浦河泵站进、出水渠道除具有一般河道所具有的防洪、引排水和航运等功能外,它还具备与泵站有关的一些特点:太浦河泵站进出水渠为新开河道,进水渠为1级堤防,护坡应具备固土、抗冲能力,稳定要求较高;进、出水渠的地质条件不太理想,在堤底附近有一层较深厚的、呈流塑状的淤泥质粉质粘土,而堤顶与堤底高差最大达9.5m(进水渠);泵房的施工期较长(达18个月),地下水位又较高,给施工期的进、出水渠的稳定带来威胁(渠道中无水)。根据国内外生态护坡的成功经验,结合泵站进、出水渠的特点,生态护坡的设计原则如下:
(1)生态护坡应满足渠道功能和堤防的稳定要求,并降低工程造价;
(2)尽量减少刚性结构,增强护坡在视觉中“软效果”,美化工程环境;
(3)进行水文分析,确定水位变幅范围,结合植物调查结果,选择合适的植物;
(4)应设置多孔性构造,为生物提供一个安全的生长空间;
(5)尽量采用自然的材料,避免二次环境污染;
(6)布置时考虑人们的亲水要求。
4.2栽种植物的选择
在栽种植物以前,应首先进行工程区域的植被调查,然后根据植被调查结果,充分考虑到栽种植物与周边环境的协调、景观、安全性、地域适应性及生态平衡的问题,并按以下条件进行严格的选择:
(1)适合气候、气象条件的树种;
(2)土壤要求低;
(3)原有品种;
(4)抗病虫害能力强,对周围环境的危害性小;
(5)寿命或者效果发挥时间长;
(6)具有能够美化环景的效果;
(7)容易维护管理;
(8)具有市场性。
在现场选择完全满足上述条件的植物是困难的,但可选择适合于河畔生长的和具有适合工程实际和生长能力的植物。在充分调查太浦河两岸及苏州地区现有植被的基础上,经过认真论证,在水位变化区采用水生植物护坡,水生植物初选太浦河两岸常见的千屈菜、香蒲和黄昌蒲,马道以上喷植草坪护坡。
4.3生态护坡设计
根据渠道水位的变化范围,在渠道的不同坡段选用合适的植物,是生态护坡设计的一项重要内容。太浦河泵站工程的主要功能是在枯水年份向上海供水,其进出水渠生态护坡的设置高程应以不影响进出水渠的过水能力为前提,同时尽量确保硬性护坡的淹没时间最长,以提高工程的环境效益。
太浦河泵站进水池的设计运行水位为1.90m,此时进水渠入口水位为2.10m,考虑以高程1.90m作为分界,即进水渠高程-2.50m(渠底)至1.90m仍维持原浆砌块石护坡结构,高程1.90m以上至堤顶采用生态护坡。其中,高程1.90m至马道高程(包括马道)部分采用干砌块石加水生植物护坡,马道以上部分采用草皮护坡;泵站出水渠的最低运行水位为2.66m,设计水位为3.29m,最高运行水位为3.34m,根据有关文献介绍,国内3级堤防的临水侧均可采用草皮护坡,为确保边坡的抗冲稳定,考虑进、出水渠生态护坡景观的连续性,以高程2.60m作为分界,出水渠高程-1.80m(渠底)至2.60m仍采用原浆砌块石护坡结构,高程2.60m(包括马道)以上至堤顶采用生态护坡。其中,高程2.60m至马道高程(包括马道)部分采用干砌块石加水生植物护坡,马道以上部分采用草皮护坡。
生态护坡结构除满足泵站正常运行期的稳定要求和固土抗冲要求外,还应满足进、出水渠施工期的稳定要求,尤其是护坡的施工期渗透稳定。由于目前国内对生态护坡在工程中的应用尚处于试验与研究阶段,因此在生态护坡结构的设计中,参考了前述的日本茂渔川工程的护坡结构:在水生植物的种植区域护坡采用干砌块石加水生植物,具体做法是面层采用厚35cm的干砌块石,干砌块石下铺厚10cm的碎石垫层,在碎石与土坡的交接处铺设麻布一层,以形成反滤,确保施工期护坡的渗透稳定,;在面层干砌块石之间的缝隙内用土回灌后再种植水生植物(见图3)。草坪喷植的方法与国内常见的三维网垫法不同,它利用一种专用机械用一定的压力将草籽、粘结剂、养料和水的混合物喷洒在的护坡土表面,这种方法与三维网垫法相比,草坪更容易生长,且具有施工快、固土效果好、造价低等优点。
4.4生态护坡的稳定
进、出水渠护坡必须满足稳定的要求。稳定一般包括边坡的圆弧抗滑稳定、渗透稳定和抗冲刷稳定。
进、出水渠道的底宽是根据泵站设计流量的条件下,经技术经济比较并结合了水工模型试验的结果综合确定的,同时渠道应满足不冲、不淤流速的要求;进、出水渠马道的宽度和高程的设置以及边坡坡比,是根据堤防的抗滑稳定结合施工条件综合确定的。对泵站的进、出水渠护坡,原护坡采用浆砌块石结构,现部分改用生态护坡,经对边坡抗滑稳定计算分析,即在不改变原护坡的坡比和尺寸的前提下,生态护坡的边坡抗滑稳定仍能满足规范要求。
护坡的抗冲刷稳定也是护坡设计的一项重要内容。根据英国建筑工业研究与情报协会原型试验结果以及英国奈特龙公司的资料(图2),一般草皮的的抗冲刷的极限流速大于1m/s,而太浦河泵站的进、出水渠在设计水位情况下,最大流量300m3/s时渠道流速分别为0.82m/s、0.69m/s,均小于1m/s。又如前述的日本的茂渔川工程的实例,其护坡结构和选用的植物与太浦河泵站进、出水渠相似,洪水时河流的流速虽然高达3m/s,但生态护坡的固土抗冲效果良好。综上所述太浦河泵站生态护坡的抗冲刷稳定是能保证的。
4.5现场试验
为进一步验证生态护坡结构方案的可行性以及所选植物对太浦河泵站现场的适应性,在泵站工地进行了现场试验。试验段选择泵站下游亭子港堵坝临太浦河侧,边坡的坡比以及护坡的结构设计完全模拟出水渠,也就是说在水位变化区域采用干砌块石加水生植物,植物选用千屈菜和香蒲,水位变化区域以上采用草坪喷植(见图3),试验的面积为120m2。2001年10月14日进行水生植物种植和草皮喷植,10月16日、19日、24日和31日进行了四次人工洒水养护,10月31日拆除部分施工围堰以引入太浦河水,保持围堰内外水位的动态平衡。10月下旬,草坪喷植部分草籽开始发芽,11月上旬,水生植物部分长出新芽。随着气温的下降,从11月底起,水生植物逐渐枯萎,但草坪部分仍保持绿色。随着春天的来临,水生植物日渐发芽,成活率在95%以上。至2002年5月底6月初水生植物和草坪均基本长成,红花绿草,护坡工程很好地融入了周边的自然环境,试验段生态护坡的景观效应已初见成效。
从现场试验的情况看,水生植物选用千屈菜和香蒲(或黄昌蒲,两者习性相仿)以及喷植的草坪是能适应现场实际条件的,均能成活,生态护坡的结构是合适的,能满足护坡的稳定要求。由于千屈菜和香蒲/黄昌蒲是属于不耐寒的草本植物,因此在冬季基本枯萎,对工程的美观性有所降低,但天气转暖后,植物又会发芽。冬季水生植物虽然枯萎,但其良好的根系仍然起到固土和具有抗冲能力。
图3太浦河泵站生态护坡试验段护坡结构剖面图
4.6技术经济比较
对生态护坡部分进行生态护坡方案和浆砌块石护坡方案的投资比较,经投资估算,本工程进出水渠边坡采用生态护坡方案的工程投资约213万元,采用浆砌块石护坡方案投资约353万元,生态护坡方案可节约投资约140万元。
综上所述,生态护坡具有以下优点:
(1)克服了原浆砌块石护坡的呆板和生硬,使工程与自然统一;
(2)利用不同季节的植物的形状和颜色,可大大改善工程环境;
(3)避免采用非自然的材料,避免了二次环境污染;
(4)生态护坡满足了人们的亲水要求;
(5)因设置了多孔性构造,对生物的生长和水质起到了保护作用;
(6)工程造价相对较低。
从工程维护角度分析,浆砌块石护坡具有一次性投资、维护少等优点,但生态护坡一般在栽种后的一年内要进行一定补栽(一般为10%左右),在植物成活前要进行一定的养护,而后,植物主要是依靠自然的力量进行自然更新,通常情况下无需维护,所以维护工作量也不大。因此,尤其是人们越来越重视生态环境的今天,生态护坡在水利工程中具有广阔的应用前景。
5结语
太浦河泵站工程在护坡结构优化设计方面作了积极的尝试,引进了国外较为流行的生态护坡技术,有效地改善了泵站的环境效应。其以人为本、环境水利的设计理念和生态护坡的设计原则以及试验研究成果,可以作为今后类似工程的设计提供借鉴。
参考文献
[1]太浦河泵站初步设计修改报告·2000年6月(水利部上海勘测设计研究院)
[2]太浦河泵站工程进出水渠护坡结构优化设计报告·2002年1月(水利部上海勘测设计研究院上海市水利工程设计研究院)
[3]太浦河护岸咨询设计报告书·2001年6月(冲谷实业(深圳)有限公司)
[4]包承纲·堤防工程土工合成材料应用技术·中国水利水电出版社
论文摘要从测土配方施肥、筛选优良品种、选择最佳适播期、机械化半精量扩行播种、旋耕镇压、分期施肥氮肥后移、科学化学除草、化控防倒、综合防治病虫害等方面介绍了小麦的超高产栽培技术,以期为小麦的高产栽培提供参考。
近几年利辛县全面开展了小麦高产攻关竞赛活动,集成小麦高产攻关技术规程,严把各项技术环节的落实,使小麦产量逐年提高,出现了大面积产量超过9000kg/hm2的超高产田块和高产示范区,现将小麦超高产栽培技术总结如下。
1测土配方施肥
增施有机肥,推广秸秆还田技术,能够培肥地力,提高土壤基础肥力,增强小麦抗倒性,提高小麦品质。由于以往偏重于化肥的施用,而忽视了对有机肥的积制,对于一些秸秆也随意丢失浪费,在很大程度上限制了粮食作物产量的提高。近几年通过测土配方施肥工作的开展,了解了土壤养分含量状况,土壤有机质含量偏低,增长缓慢,在1.2%~1.4%之间,速效养分含量表现为少氮、稳磷、钾下降趋势;针对这种情况,我们制定测土配方施肥方案。要求秋种时要保证增施有机肥45t/hm2以上,进行秸秆还田2250kg/hm2左右,同时对氮、磷、钾速效化肥,进行合理配比,达到节本、增产、降耗的目的。通过试验,认为速效氮肥的基追比例以7∶3为稳妥,磷、钾一次性基施,具体用量基施尿素300~375kg/hm2、磷酸二铵150~180kg/hm2、氯化钾120~135kg/hm2。通过组织专家测产验收,增施有机肥的田块,产量大部分都突破了9000kg/hm2大关,最高产量达到9525kg/hm2。因此,通过近几年的技术经验总结,增施有机肥,推广秸秆还田,科学测土配方施肥技术是夺取小麦高产的关键所在。
2筛选优良品种
前几年,我镇小麦品种多、乱、杂现象比较突出,以豫麦18为主的春性品种播种面积占70%以上,导致了小麦冬前冻害现象年年发生,造成了小麦大幅度的减产。为解决这一问题,我们加强品种的对比试验筛选工作,通过各项种植对比,选择了一批高产、抗冻性强的新品种,如皖麦50、皖麦52、烟农19、西农797、豫麦70等作为主推品种,搭配有苗头的品种,淘汰豫麦18、豫麦34、郑麦9023等抗冻性差的老品种,为我镇小麦再创高产打下坚实基础。
3选择最佳适播期
小麦播种过早,容易造成冬前冻害,不利于优质生产;播种过晚,不利于产量的提高。选择最佳播期,是夺取小麦高产优质的关键环节。要达到小麦既高产又优质的双重目标,适期播种非常重要,通过多年经验总结:小麦要高产,就要适当早播,而小麦要达到优质生产,就要适当推迟播期。这就形成一对矛盾,因此选择小麦最佳播期,是实现小麦既高产又优质的唯一方法。半冬性品种播期以10月10~15日播种为最佳,春性品种以10月18~25日播种为最好,这样既防止了因播种过早而造成的冻害,又提高了产量,也减少了养分的消耗,提高了品质。同时,在适期范围内,足墒播种,能促进根系下扎,增强对养分的吸收,增强抗冻性,从而保证产量的提高。
4机械化半精量扩行播种
机播、半精量播种省种、深浅一致,苗情均匀,利于通风透光。加大机械化半精量扩行播种技术的推广,提出“少播5kg种,多打50kg粮”的节种增产口号,提高播种质量。一般播种量控制在135~180kg/hm2,行距由20cm扩大到23cm左右,有利于分蘖生长和合理群体的发挥,降低倒伏可能性,为高产丰产奠定基础。
5旋耕镇压
旋耕作为机耕的一种整地方法,被大面积采用,但旋耕耕层浅、表土空虚、漏水漏肥严重,土壤空隙多,不利根系下扎,容易造成冬前冻害等。为解决这些问题,推广旋耕镇压技术,一是播种时带镇压器;二是在出苗后,用机、磙、耙进行镇压,效果明显。特别是在小麦冬前出现旺长的情况下,提出全面镇压,对促弱控旺起到了关键作用,确保小麦前期的茁壮生长,防止后期的倒伏。
6分期施肥氮肥后移
大力推广分期施肥、氮肥后移技术。分期施肥,氮肥后移能合理分配肥料用量,确保后期需肥量,对限制节间伸长,促进穗大粒多、粒重至关重要。一般在小麦拔节中期,3月15~20日追施尿素120~150kg/hm2,可有效防止小穗小花退化,促进结实率。
7科学化学除草
化学除草可以减少杂草与小麦的争水争肥矛盾,提高除草效果。加强不同除草剂的除草对比试验,对不同品种、用量、使用方法、使用时期进行认真对比调查研究,为选择对路、安全除草剂,提出合理化学除草方法,提供可靠依据。通过多点试验,化学除草以年后2月下旬至3月上旬除草为好,使用药剂以75%的巨星22.5g/hm2对水600kg喷雾为好,或用使它隆600mL/hm2喷雾。3月15日以后,在小麦拔节期要禁止使用除草剂。
8化控防倒
对分蘖多、群体大,出现旺长现象,应早发现、早分析、早预防。在春节前加强镇压技术指导,春节后在小麦返青拔节期喷施助壮素、多效唑化,化控防倒,用助壮素或多效唑450mL/hm2对水600kg喷雾,能有效防止节间的过分伸长,预防后期倒伏现象的发生。
9综合防治病虫害
小麦生产时间长,病虫害发生多,为防止病虫多发,采取统一预报、统一技术指导、统一施药方法,利用综合配药技术。在返青拔节期用井冈霉素3000mL/hm2加高效氯氰菊酯300g/hm2对水600kg喷雾,防治小麦纹枯病、蚜虫等;在小麦抽穗、灌浆期用多菌灵1.2kg/hm2加吡虫啉1.05kg/hm2对水750kg喷雾,综合防治小麦白粉病、锈病、赤霉病、穗蚜、麦蜘蛛、吸浆虫等。
目前,汽车信息电子技术化已经被公认为是汽车技术发展进程中的一次革命。信息电子技术的应用程度被看作是衡量现代汽车水平的重要标志;汽车制造商认为增加汽车信息电子设备的数量、促进汽车信息电子化是夺取未来汽车市场的重要的有效手段。据统计,从1989年至2008年,平均每辆车上信息电子装置在整个汽车制造成本中所占的比例由16%增至40%以上。一些豪华轿车上,使用单片微型计算机的数量已经达到53个甚至更多,电子产品占到整车成本的50%以上,目前信息电子技术的应用几乎已经深入到汽车所有的系统中来。
汽车信息电子产品可为两大类:①汽车信息电子控制装置,包括动力总成控制、底盘和车身电子控制、舒适和防盗系统;②车载汽车信息电子装置,包括汽车信息系统(车载电脑)、导航系统、汽车视听娱乐系统、车载通信系统、车载网络等。具体汽车电子各分系统的构成如下示意图。
由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多,为了减少连接导线的数量和重量,网络、总线技术在此期间有了很大的发展。通讯线路将各种汽车电子装置连接成为一个网络,通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外,还可以为其它控制装置提供数据服务。由于使用了计算机网络化的设计思路,简化了布线,减少了电气节点的数量和导线的用量,使装配工作更为简化,同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置,读取故障码对其进行故障诊断,使整车维修工作变得更为简单。而这一切都归功于信息电子技术尤其是总线结构的发展。
当前汽车电子技术发展的方向向集中综合控制发展:将发动机管理系统和自动变速器控制系统,集成为动力传动系统的综合控制(PCM);将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制;通过中央底盘控制器,将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算,对各子系统进行协调,将车辆行驶性能控制到最佳水平,形成一体化底盘控制系统(UCC)。
由以上事实分析可知,信息电子技术在汽车领域已经大量使用,作为新时代的汽修技术人员,必须掌握新兴的信息电子技术才能在未来的汽车维修领域发挥更大力量。
2对汽修技工进行新兴信息电子技术培训方案的可行性研究
汽修技术本身是一门综合性很强的技术。不同车型故障不同;同一车型不同时期的故障不同;同一故障在不同的路面上的反映不同。要诊断和排除故障,必须具有较强的综合分析判断能力。汽车的设计,制造是经过很多专家共同研究试制改进到定型制造出厂的,是集体指挥的结晶;而维修时则是一个人找出问题、分析问题并解决问题的过程,是个体行为。加上维修单位,没有比较先进的检测设备,要在简陋的环境下解决复杂的疑难问题,这就要求维修技术人员的维修技术相当过硬。针对汽车维修行业技术人员的文化知识水平普遍不高的现实情况,对他们进行行之有效的、有针对性的新兴信息电子技术培训,就成为提高汽车维修技术水平的必然选择。现在就以发动机管理系统为例,进行信息电子技术培训方案可行性的讨论。
首先要掌握电子计算机使用技术。随着信息社会的发展,电子计算机为主的高科技术在汽车上应用越来越多。电控汽车是汽车的主导产品和发展方向。因此,汽修技工必须要掌握电子计算机使用技术,会用电子计算机查找维修资料、检测故障代码、寻找故障排除的手段、网上技术咨询和网上修车等。而这一切均依赖于新兴信息技术培训。因此信息技术培训可以采用多种技术方式尤其是结合修车查找资料等网上作业进行实际的操作演练。这样迅速提高维修技术人员的技术水平,因此可以大大调动他们的积极性与实际维修效果。比如下载某发动机管理系统的相关程序。可见,对汽修技工进行信息技术培训是必要的也是可行的。
其次要掌握好较为全面的电子技术,包括模拟电子技术,数字电子技术,单片机原理与接口技术,传感器技术等,这些都依赖于电子技术培训。
ECU是英文单词组合缩写,意为“电子控制单元”,简要的说就是车载电脑。现在很多轿车发动机大都用电子燃油喷射系统,其中有一个形似方盒子的控制元件就叫“ECU”,简单地说,ECU由微机和电路组成。而微机就是在一块集成芯片上集成了微处理器(CPU),存储器和输入/输出接口的单元。所以ECU就是单片微型计算机(简称单片机)。
发动机管理系统就是以单片机为核心,把各种检测器或者传感器采集来的各种信号(比如进气量,项位角等)进行相应的模拟/数字技术处理通过总线传送到单片机(或ECU)里,然后在经过相应的程序控制与数据处理,从而产生相应的控制信号,指定执行机构进行相应的操作(加大节气门开度)。
现在一些中高级轿车上,不但发动机上应用ECU,在其它许多设备上都可发现ECU的踪影。例如刹车防抱死制动系统、4轮驱动模式转换系统、电控自动变速器、主动悬架调节系统、安全气囊系统、以及多向可调电控座椅等都配置有各自的ECU模块对其进行控制。运用修车的现场实例加以指导与讲解,经过事实检验,学习效果相当好。
再次要具有对故障的综合诊断与排除的能力。汽车电控技术设计人员,在进行汽车电子控制系统设计的同时,增加了故障自诊断功能模块。它能够在汽车运行过程中不断监测电子控制系统各组成部分的工作情况,如有异常,根据特定的算法判断出具体的故障,并以代码形式存储下来,同时起动相应故障运行模块功能,使有故障的汽车能够被驾驶到修理厂进行维修,维修人员可以利用汽车故障自诊断功能调出故障码,快速对故障进行定位和修复。因此,从安全性和维修便利的角度来看,汽车电控系统都应配备故障自诊断功能。
依据故障自诊断功能配合相应的解码器,方便的查找出故障的原因所在而不在单单依赖原始经验积累。因此,信息电子技术培训可以大大提高综合诊断与排除能力。经由邯郸北方汽车维修总校教具模型开发部提供自主研发的BF8系列智能电控汽车模型40套(涵盖欧、美、日各大主流车系),又有完好的汽车整车30余台供学生实践所用,学员的综合诊断与排除能力大大提高。
3追踪汽车行业新技术的应用
以汽车安全系统电子技术改进汽车安全性能的发展为例,看看汽车行业新技术的应用。据StrategyAnalytics公司的市场研究报告指出,汽车安全系统是汽车电子领域增长最强劲的需求之一,年平均增幅达到25%以上。杜邦汽车最新调查表明,大部分用户认为最需要考虑的问题是汽车的安全性,它比汽车性能、车载娱乐和燃油效率都更重要,安全气囊和ABS有望成为标准配置。Visteon的研究也表明:安全性是汽车消费者最关心的问题。Renesas对中档轿车的研究揭示:国外1996年就将安全气囊作为标准配置,从2002年起国际上已经将两个乘客测知座椅、预紧式安全带和传感器系统与安全气囊一起作为标准配置,到2006年预紧式安全带和传感器系统将增加到4个,传感器系统更是大幅度增加以提高冲撞检测能力并提高乘车的稳定性,从而有可能构成统一的安全气囊网络。
由此可见,以信息电子技术为核心的新技术已经甚至更快的步伐在改变着传统的汽车行业,已经大大提升了汽车的各个方面的性能。
综合以上分析,信息电子技术目前已经在汽车领域大面积推广使用,未来会发展更快,针对汽车维修人员技术含量不高的现实,汽修专业应加强信息电子技术的培养,以追踪高新技术在汽车领域的应用。为了为顾客提供更好的服务质量,为了更好的提高汽车维修企业的整体实力,为了实现更好的个人理想,努力实现顾客、企业、人员的三赢局面都依赖于加强信息电子技术的培养,因此汽修专业应加强信息电子技术的培养!
参考资料:
[1]天津大学.姚春德.何邦全.《车用发动机气门间隙的确定与调整》.《岩土工程》.2004.6.
[2]杨信.主编.陈鸣雷.主审《汽车构造》.人民交通出版社出版.
视频通信实质上是多媒体技术、计算机网络技术与现代通信技术相结合的产物。它通过多媒体技术和网络通信技术的支持,为不同地域的人们提供了类似与面对面的交流方式,为身处异地的人们提供了一个相互讨论问题并可协同工作的环境,它集计算机的交互性、通信的分布性,以及电视的真实性为一体,具有明显的优越性。
二、视频通信的组成
(一)组成
一个视频通信系统包括节点机和通信网络两部分。典型的会议节点机主要由音/视频获取设备、回放设备、媒体编解码器、通信接口卡和会议功能模块构成。网络部分主要指支持实时多点传输的网关和信道。完整的视频会议系统的逻辑结构模型由六大模块构成:(1)人际交互模块,即视频会议系统的人机界面。(2)会议文档部件,包括会议文档的自动生成、管理和查询等功能模块以及与数据库的接口模块。(3)媒体处理部件,包括音、视频信息的获取、编码、回放等处理模块。(4)共享空间部件,包括共享空间管理模块、电子白板及应用过程共享功能模块。(5)会议管理部件,包括会议的发起、与会人员的管理(加入/退出)、会话建立以及会议结束等处理模块。
(二)软硬件与网络条件
要进行网络视频通信,需要一定的软件和硬件设备作为支撑。
1.所需硬件环境。
要使用网络视频会议,除了要有一台较高性能的多媒体计算机或显示屏外,还需要配备摄像头、麦克风、音箱或耳机等外部设备,其中最主要的设备为摄像头,它是用来进行视频获取的一个重要硬件,摄像头分为模拟摄像头和数字摄像头两大类,前者捕获的为模拟视频信号,需要将其输入到视频捕捉设备进行数字化后方可转换到计算机中使用。而数字摄像头可以直接捕捉影像,然后通过串、并口或者USB接口传到计算机里。
2.所需软件环境。
(1)操作系统软件:目前绝大多数的网络视频会议软件都支持Windows98/Me/2000/XP/2003系统,另外也可有一些视频会议软件支持在Linux等非Windows系统中运行。
(2)网络视频软件:要进行网络视频会议,必须借助于网络视频会议软件。网络视频会议软件支持点到多点的视频会议应用,即可以在用户之间,也可以实现多个用户进行联机视频会议。
(3)其他软件:音频连接模块、网络交换机、多媒体加速软件、多媒体编码/解码软件等。
3.承载网络。
要在网络视频通信系统中使用视频,用户必须具有可供视频流畅传输的网络链路,也就是说用户必须具有足够带宽的局域网环境和宽带接入Internet的网络环境。
三、视频通信系统的实现
NetMeeting作为一款免费网络电话与协作办公工具,它除了支持视频、音频的实时交流外,还提供了文档与应用程序共享、电子白板和远程桌面共享等多种功能,是一款用于网络视频通信的优秀软件,使用它我们可以轻松的进行网上视频通信。
(一)安装视频软件
首先,检查需要进行视频通信的系统中是否安装了视频软件,如果没有安装,可以通过填加组件的形式进行安装。
(二)连接信息设置
确认NetMeeting已经安装在系统后,单击“开始”>“程序”>“附件”>“通信”>“NetMeeting”命令,启动程序。首次运行NetMeeting,软件会出现一个向导,要求用户信息进行简单的设置,单击“下一步”按钮,输入个人信息。接下来,向导要求用户设置网络连接方式,可以根据具体的网络连接情况选择ADSL、局域网等。单击“下一步”按钮跳过NetMeeting服务器设置,此时向导会要求对计算机声卡和麦克风进行测试。单击“下一步”按钮完成向导之后,即可进入NetMeeting主界面。
(三)开始视频通信
1.新建视频通信。单击“呼叫”“主持会议”命令新建一个视频会议,在弹出的“主持会议”对话框中设置会议名称(不能使用中文名)和密码,然后,将“会议工具”中的“共享”、“聊天”、“白板”、“文件传送”四个复选框全选上,单击“确定”按钮。
2.呼叫主机。建立会议后,与会的计算机即可呼叫主持会议的主机,方法是单击“呼叫”“新呼叫”命令,或单击NetMeeting面板中的“呼叫”按钮,打开发出“呼叫”的对话框,输入IP地址,并单击“呼叫”按钮即可对主机进行呼叫。
3.接入验证。此时,被呼叫方的计算机中会出现是否应接呼叫的对话框,单击“接受”按钮。然后,拨入方计算机即可登录会议,如果在“主持会议”对话框中设置了会议密码,此时还会弹出一个对话框要求用户提交验证密码。
4.进行视频通信。各个不同地方的参与视频通信的人员,只需要单击主界面中的“开始视频”按钮,即可发送视频流。将发言请求发送到中心站的服务器上,由主会场主持人来确定允许还是否定发言请求,一旦确定可以发言,即可实现通话。
(四)其他功能
NetMeeting界面下方有四个按钮,分别对应了“共享”、“聊天”、“白板”和“文件传送”四项主要功能(这四项功能需要在会议属性中启用,否则在非会议中处于不可用状态):
1.“共享”功能。通过共享功能可以便于同其他会议参加者在获得授权后控制本地主机上的应用软件进行演示与操作。
2.“聊天”功能。单击“聊天”按钮,NetMeeting会弹出一个聊天对话框,可以对所有或某一与会者发送聊天信息。
3.电子白板。系统提供多块白板,与会人员都可通过白板进行绘制矢量图,可以进行文字输入、粘贴图片等。在主控模式,主持可以禁止其他人使用白板。
4.传送文件。“传送文件”功能用来在与会者之间传送与接收文件。使用方法比较简单,只需单击“文件传送”按钮并选择需要传送的文件即可。
四、结束语
随着网络的发展和视频通信技术的进一步完善,视频通信技术将越来越多地被人们利用到工作及生活中,甚至改变人们的生活和工作方式。人们根据自身对网络质量需求的不同,自由选择传输方式及终端设备,更多的行业、企业、个人都将享受到视频通信所带来的便利。
参考文献:
[1]陈亮,引爆视频会议[J].互联网周刊,2008,(Z1):51.
[2]刘伟,浅析卫星视频会议系统[J].数字通信世界,2008,(03):58-60.
关键词:花生;栽培技术;海南省
花生是海南省的主要食用油料作物之一,一般1年种植2造,分春种和秋种,一般以春种为主,整个春种的生育期为115~125d,秋种110d左右。根据海南省产区特点,栽培上要求全苗、壮苗、早分枝、多分枝,从而促进花芽增生,为花多、花齐、针多打下基础,花生进入营养生长阶段,要防止徒长倒伏,开花后保护好叶片。
1选种
选择优良丰产的优质品种是关键的栽培技术之一,目前比较适合海南种植的优质丰产品种有汕油523、湛油12-1、粤油551等。这些品种属连续分枝和连续开花型,一般有二次侧枝,极少有第3次侧枝,主茎高度与第1对侧枝长度较接近;叶色多为浅绿、叶片较大;花期较短,开花结荚集中;成熟较一致,饱果率高,成熟后荚果不易脱落,收获省工。其生长在肥力高、促水性良好、疏松透气的轻质沙壤土上时,所结的荚果表面光洁,壳薄籽粒饱满,品质好、产量高,一般产量为3750~4500kg/hm2。
2选地
花生虽然适应性很强,能在各种不同的土壤上种植,但选地时宜选择交通方便,排灌系统良好的土壤,且以轻沙土壤为适宜,因为有一定肥力又较疏松的沙土壤,通气性、透水性良好,能保证果针顺利入土,为生产高产优质花生创造良好的条件。
3深耕
花生结荚一般在30cm的耕作层中,经多年种植花生的经验证明,深耕的同时结合施入优质腐熟的有机肥,能改善并增强土壤的透气性,有利于花生根系的生长,提高根系的吸水、吸肥能力,促进植株的生长发育,从而使花生获得较大的增产。
4整地、起畦、合理密植
种植花生要提前整地,因提前整地能使土壤有一段较长的时间沉实和晒白风化,以达到种植花生“上松下实”的整地要求,提早整地能保持土壤温度,有利于种子萌发和幼苗出土,还有利于增施有机肥和石灰等。在深耕改良土壤的基础上,宜进行精耕细作,三熟制水田地区,在前造作物收获后立即犁田、晒白,播种前,再进行二犁二耙,务求做到地平、地整、地细、地碎、地松和地润才播种,冬闲田及旱坡地也应提前在冬季整地,犁耙细碎平整,待春雨来时播种。花生田一般采用畦作,因畦作利于提高表土温度,降低地下水位,减少土壤冲刷利于中耕除草和培土,还有利于下针结荚和收获。畦作方式:畦宽1.5~1.8m,畦高12~18cm,畦面宜造成龟背形,株行距一般13cm×24cm,用种量187.5~225kg/hm2。全田要开好三级排灌沟。
5晒种
晒种也是种植花生不可缺少的一个技术环节,即在播种前要带壳晒种,晒种可加速种子的代谢活动,提高种子的渗透性,增强种子的吸水力,促进种子萌发从而提高出苗率。切记:晒种时间不宜过长,一般晒1d为宜。
6适期播种
6.1春种花生在1月下旬至2月下旬播种,此时土温高于气温,幼苗地下部生长快,根系发达,有利于地上部生长健壮;分枝早生快发,枝壮节密。适期播种能延长花生营养生长期,使植株积累较多养分,减缓叶片的衰落,提高叶片的光合速率,从而达到果多果饱。
6.2秋种花生应在立秋前后播种,此时播种能使植株早生封行,减轻花生中后期雨水对畦面的直接冲刷,减少水土流失,以利于花生下针结荚。7施肥
花生种植前,在犁地整地时施入混合沤熟肥(磷肥300kg/hm2和有机肥1.5万kg/hm2混合沤熟),并结合撒施石灰1125kg/hm2,草木灰1500kg/hm2。施入充足的有机肥能使花生前期早生快发,中前期保持叶片不易早衰,延长叶片光合作用时间,给植株创造更多的有机质,从而增加产量。第1次追肥:在主茎有5~6片真叶时施入,一般施尿素37.5kg/hm2,此时施肥能促使幼苗生长整齐、一致。第2次追肥:在初花期施入,一般施尿素75kg/hm2,此时施肥能使花生叶片青绿而厚,有利于花齐、针多。花生结荚后期,应在叶片上喷施云大-120,以提高叶片的活力,提高光合作用的效率。
8水分管理
8.1播种至出苗阶段以土壤最大持水量的60%~70%为宜。
8.2齐苗至开花阶段该期需水量不多,土壤水分以最大持水量的50%~60%较适宜。
8.3开花至结果阶段该期植株生长发育最为迅速,耗水量大,适宜土壤水分为最大持水量的60%~70%为宜,最大不宜超过80%。
8.4结荚至成熟阶段该期植株逐渐衰老,光合作用和蒸腾作用逐渐减弱,为促使荚果及时成熟,提高饱果率,以土壤最大持水量的50%~60%为宜。
9中耕除草与培土
中耕除草与培土是种植花生不可缺少的环节之一,第1次中耕应在2片子叶露出地面时进行,此时苗小茎嫩,中耕不宜过度深耕;第2次中耕应在第2对侧枝果针长出时进行,此时掘松土埋窝,培土迎针,为以后果针顺利入土结荚创造有利条件。
10病虫害防治
花生发生的主要虫害有大蟋蟀、金龟子、斜纹夜蛾、蚜虫、蓟马、卷叶虫等;病害有锈病、叶斑病、花生丛枝病等。
10.1虫害防治
10.1.1大蟋蟀和金龟子。在播种前施10%丙线磷颗粒15~60kg/hm2,以炒熟的花生搅拌适量好年冬诱杀成虫。
10.1.2斜纹夜蛾。在斜纹夜蛾3龄前用8%锐劲特或48%乐斯本进行喷雾。
10.1.3蚜虫和蓟马。应及时用10%吡虫啉1500倍进行喷杀。
10.1.4卷叶虫。可选用8%锐劲特1500倍进行喷杀。
10.2病害防治
10.2.1锈病。用50%胶体硫150倍或可杀得2000倍进行防治。
10.2.2叶斑病。花生丛枝病为病毒性病害,一般为蚜虫带病毒进行传播,因此在防治时,应消灭田间的蚜虫,进行田园清洁,消除田园周围的杂草,田间发现病残株时应及时拔除,以免引起病毒传播,减少病害。
10.2.3花生丛枝病。选用抗(耐)病高产良种,适时播种,加强检查,及时拔除中心病株,及早喷药除虫控病。
11适期收获
适期收获是花生丰产优质的重要环节,收获期应根据花生的成熟特征、生育情况和气候条件来确定。采收果实前,一般的鉴定方法是在太阳落山时,花生的叶片不会闭合为成熟期,此时花生整个植株的生长力已减退,叶片的光合作用降低,植株的顶端已停止生长,上部叶片变黄,基部叶片已大量脱落,是采摘果实的时期。
参考文献
[1]王光平,陈景锋.秋花生种植技术[J].农技服务,2007,24(9):13.
[2]杜开恒,庄运光.春花生丰产栽培技术[J].农技服务,2007,24(2):13.
关键字:槲栎育苗造林技术槲栎,壳斗科(Fagaceae),栎属。长绿或落叶乔木,稀为灌木。槲栎广泛分布于我国温带至亚热带北部山地。北自辽宁南部,南至湖北省、安徽省,东起江苏省、河北省、山东省、西至陕西省、甘肃省东部都有分布。此外,内蒙古东部山地也有槲栎的分布,东北东部山地针阔叶混交林区中槲栎成零星分布,在长江以南各省的高山地带分布也很广,但数量较少。它的木材质地细,坚硬耐腐、耐磨、可供枕木、矿柱、农具,家具等用材。
(一)生态习性:
单叶,互生,具叶柄,全缘或有锯齿,稀为羽状分裂,叶脉羽状,托叶早落。花单性,雌雄同株或同序,无花瓣;雄花多为柔荑花序,稀头状花序,花萼杯状,深裂,稀为裂,裂片覆瓦状排列;雄蕊常与花萼裂片同数或为其倍数,花丝西长,花药2室,纵裂,退化雌蕊细小或缺;雌花单朵散生或朵簇生于具包片的花序轴或于花后增大的总苞内;花萼杯状,裂,与子房合生;子房下位,6室,每室2胚珠,仅有一个发育,花柱常与子房室同数宿存。坚果3个,稀为5个,聚生于1总苞(通称为壳斗)内,顶部具残存的花柱或增大的圆锥形突起,底部成熟时脱离或壳斗壁愈合,具整齐、近圆形的果脐,剥离后的愈合面具粗糙的果脐疤痕;总苞具小苞片,全包或包坚果的一部分,总苞上的小苞片呈鳞状,刺状、锥状或瘤状突起,螺旋状或轮状排列,分离或呈覆瓦状排列或愈合成同心环带;种子无胚乳,子叶平坦或波状或反覆折叠,坚果当年成熟,椭圆状卵形至卵形。长1.7-2.5cm。
(二)生长发育:
槲栎生长缓慢,寿命较长,高可达25米。槲栎高生长速生期始于10年左右,速生高峰期为10到60年,依林分的立地条件而异。在较适宜的条件下,速生期开始早,持续时间长。在山西太岳山,中条山、吕梁山槲栎高生长的速生期开始于10年以后,速生高峰期为10~35年,河南伏牛山区为10~60年,其中伏牛山南坡较北坡的速生期长20年。径生长的速生期开始于20年之后,速生高峰期为20~90年,其中太岳山,中条山、吕梁山区的槲栎胸径生长的速生期为30~40年,胸径的年生长量为0.3~0.5,最高达0.62cm,到50~100年是生长速度略有下降,连年生长量为0.2~0.3cm,103年生长的槲栎胸径为24~32cm,连年生长量仍达0.28cm。年均生长0.4cm,最高为0.6cm,到70~110年生时,胸径平均生长量有所下降,到仍在0.3~0.4cm,衰退迹象不明显。如100年生槲栎平均胸径31.5cm(其变化幅度在23.6~42.8)。材积生长的速生期一般开始于40年生左右,可延续到110~130年以上,伏牛山北坡的槲栎材积迅速生长期开始于50年生,。根据《山西森林》资料,太岳山,中条山、吕梁山的统计材料,其幼龄林,中龄林和成熟林每公顷的立木蓄积分别为:16~40m3,40~80m3,75~90m3
(三)采种技术:
选择20-50年生,树干通直,枝叶繁茂,无病虫害的健壮树木作采种母树。在优良的单株树下拾取或上树将种子打落后收集起来,但不能用石块等物撞击树干,击落种子。果实成熟时由绿变黄褐色,坚果有光泽,自行脱落。
采种后进行粒选,挑出病虫损害及颜色不正常的种子,可得优良种子90%以上。大量种子用水选法槲栎种子中常有橡实象鼻虫,从外表不易发现,浸入55度温水10分钟后即可全部杀死种内害虫。经杀虫处理后的种子摊在不受阳光直射的干燥地方晾干,每天翻动四,五次,以防种子发热生霉。晾干后即可贮藏或播种。
少量种子在晾干后混沙装在筐中,用草帘覆盖,放在通风阴凉的地方,不要被雨淋和受冻。种子很多时,要露天混沙湿藏,即在地势高燥,地下水位较低的地方挖坑,深70-80厘米,宽约1米,长度以种子数量多少而定,在坑底铺细纱厚约15厘米,沙上摊放种子5-8厘米厚,种子上再盖细沙3-6厘米厚。如此一层细沙一层种子交替摊放,直至距坑口10厘米左右,再覆土封盖,并略高于地面,在坑的四周挖30厘米深的排水沟,防止雨水浸入。为了通气,可在坑中每隔一米插一秫秸把,以防止种子发热生霉。
如在11-12月直播造林或育苗,即不需贮藏。
(四)土壤选择及整地:
槲栎喜光,稍耐阴,喜温暖潮湿的环境,较耐旱,喜酸性至中性土层深厚的土壤。在肥沃、湿度较大、排水良好、半阴坡、半阳坡及阳坡上生长良好,在土层瘠薄的向阳的陡坡,槲栎也可生长,主要在花岗岩,花岗片麻岩风化后发育成的棕壤及发育与砂岩上的山地棕壤上生长良好,而在褐色土上生长缓慢。
整地在平缓地用机械进行全面或带状整地,深30厘米左右。山地陡坡,山东多采用鱼鳞坑整地,坑的长径1米,短径60-70厘米。先请基,用大石块,心土或草皮筑牢埝边,表土放入坑中,拣尽石块和草根,松土深度30-50厘米,坑面外高里低。沿等高线横坡排列成行,上下交错成品字型,以利保持水土。
土层较厚,坡度在25度以下的坡地,采用水平阶梯整地,围山等高呈品字型排列,阶长2.5-3.5米,阶面宽0。8-1。5米,松土深度40厘米左右,上下间隔1-1。5米。
(五)育苗技术
选择地势高燥,平坦,有排灌条件的沙瓤土作圃地,深翻,整平,作床,并施足基肥。播种前将种子浸水1-2天,捞出后摊放在阴凉处,每天喷水至部分种子出芽时即可取出播种。混沙坑藏的种子直接取出播种。播种时在成林中挖取带菌土拌入栎实中或撒在播种沟中,覆土3-5厘米。春播在山东省为3月下旬到4月上旬;秋播在种子成熟后随采随播,在江、折一带为11-12月。土层深厚的山坡,梯田翻耕后,也可整平作畦育苗。
每亩播种量150-250公斤,每亩产苗量20000-30000株。出苗后,要及时中耕除草,灭虫,浇水施肥,间苗,达到苗全,苗旺。
(六)病虫害防治:
关键词:中间件分类技术平台发展趋势
计算机系统最初阶段多是单机系统,多个用户是通过联机终端来访问。随着网络的出现,产生了客户/服务器的计算服务模式,多个客户端可以共享数据库服务器和打印服务器等。随着计算机和网络技术的飞速发展,许多软件需要在不同厂家的硬件平台、网络协议异构环境下运行,应用的规模从局域网发展到广域网,应用范围面向三层和多层体系结构的分布式环境,在分布式环境中,无论是硬件平台还是软件平台都不可能做到统一,而大规模的应用软件通常要求在软硬件各不相同的分布式网络上运行。中间件产生以前,应用软件直接使用操作系统、网络协议和数据库等开发,开发者不得不直接面对许多复杂棘手的问题,如操作系统的多样性、繁杂的网络程序设计和管理、复杂多变的网络环境、数据分散处理带来的不一致性问题等等,这些与用户的业务没有直接关系,但又必须解决,耗费了大量的时间和精力,因此开发者迫切需要一种基于标准的、独立于计算机硬件以及操作系统的开发和运行环境,于是,中间件技术应运而生。
1中间件的概念
在众多关于中间件的定义中,比较普遍接受的是IDC表述:中间件是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源;中间件位于客户机/服务器的操作系统之上,管理计算资源和网络通信。IDC对中间件的定义表明,中间件是一类软件,而非一种软件;中间件是介于操作系统(包括底层通信协议)和各种分布式应用程序之间的一个软件层。总的作用是建立分布式软件模块之间互操作的机制,屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性,为处于自己上层的应用软件提供运行与开发环境,帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。在具体实现上,中间件是一个用应用程序接口定义的分布式软件管理框架,具有强大的通信能力和良好的可扩展性。中间件在分布式系统中的位置如图1所示。
2中间件的分类
随着计算机软件技术的发展,中间件技术也已日渐成熟,并且出现了不同层次、不同类型的中间件产品。按照IDC分类方法,中间件可分为以下6类:
2.1终端仿真/屏幕转换
用以实现客户机图形用户接口与已有的字符接口方式的服务器应用程序之间的互操作。
2.2数据访问中间件
适用于应用程序与数据源之间的互操作模型,客户端使用面向数据库的API,以提请直接访问和更新基于服务器的数据源,数据源可以是关系型、非关系型和对象型。这类中间件大都基于SQL语句,采用同步通讯方式。此类中间件使应用开发简单化,但如果透过广域网使用,则会带来严重的效率问题,因为在低速网上来回交互SQL语句会使通讯流量过大,同时对数据压缩、加密带来不便。
2.3远程过程调用中间件
RPC机制是早期开发分布式应用时经常采用的一种同步式的请求应答协议。通过这种协议,程序员编写客户方的应用,需要时可以调用位于远端服务器上的过程。RPC扩展了过程语言中的“功能调用/结果返回”的机制,使得它可以适用于一个远程环境。由于RPC机制是同步方式,因而在工作的时候,要求客户方和服务方均能正确工作才能很好地运行,有一方不能工作将导致RPC失败。在网络故障、机器故障存在的情况下,这一要求是很难保证的。另外,由于大多数RPC机制很难建立点到点的关系,因而也很难用在面向对象的编程当中。
2.4消息中间件
越来越多的分布式应用采用消息中间件来构建,通过消息中间件把应用扩展到不同的操作系统和不同的网络环境。基于消息的机制更多地适用于事件驱动的应用,当一个事件发生时,消息中间件通知服务方应该进行何种操作。其核心安装在需要进行消息传递的系统上,在它们之间建立逻辑通道,由消息中间件实现消息发送。消息中间件可以支持同步方式和异步方式,实际上是一种点到点的机制,因而可以很好的适用于面向对象的编程方式。中间件领域目前最热门的技术是异步的消息中间件,异步中间件技术比同步中间件技术具有更强的容错性,在系统故障时可以保证消息的正常传输。
2.5交易中间件
是专门针对联机交易处理系统而设计的,如银行业务系统、定票系统等。联机交易处理系统需要处理大量并发进程,处理并发涉及到操作系统、文件系统、编程语言、数据通讯、数据库系统、系统管理、应用软件,交易中间件就是一组程序模块,用以减少开发一个联机交易处理系统所需的编程量。
2.6对象中间件
传统的面向对象技术通过封装、继承及多态提供了良好的代码重用功能,但是这些对象只存在一个程序中,外面的世界并不知道它们的存在,也无法访问它们。面向对象的中间件就是要解决这些问题,面向对象的中间件提供一个标准的构件框架,能使不同厂家的软件通过不同的地址空间、网络和操作系统交互访问。该构件的具体实现、位置及所依附的操作系统对客户来说都是透明的。
3主流中间件技术平台
考察当前主流的分布计算技术平台,主要有OMG的CORBA,Sun的J2EE和MicrosoftDNA20000,它们都是支持服务器端中间件技术开发的平台,但都有其各自特点,将分别阐述如下:
3.1OMG的CORBA
公共对象请求体系结构(CORBA,CommonOb—jectRequestBrokerArchitecture)是对象管理组织(OMG)基于众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操作内容基础上制定的分布式应用程序框架的规范。
CORBA是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范,具有模型完整、先进,独立于系统平台和开发语言,被支持程度广泛的特点,已逐渐成为分布计算技术的标准。COBRA标准主要分为3个层次:对象请求、公共对象服务和公共设施。最底层是对象请求(ORB,ObjectRequestBroker),规定了分布对象的定义(接口)和语言映射,实现对象间的通讯和互操作,是分布对象系统中的“软总线”;在ORB之上定义了很多公共服务,可以提供诸如并发服务、名字服务、事务(交易)服务、安全服务等各种各样的服务;最上层的公共设施则定义了组件框架,提供可直接为业务对象使用的服务,规定业务对象有效协作所需的协定规则。CORBA的优点是大而全,互操作性和开放性非常好,缺点是庞大而复杂,并且技术和标准的更新相对较慢,在具体的应用中使用不是很多。
3.2Sun的J2EE
为了推动基于Java的服务器端应用开发,Sun在1999年底推出了Java2技术及相关的J2EE规范。
J2EE的目标是提供与平台无关的、可移植的、支持并发访问和安全的、完全基于Java的开发服务器端中间件的标准。J2EE简化了构件可伸缩的、基于构件服务器端应用的复杂度。在J2EE中,Sun给出了完整的基于Java语言开发面向企业分布应用的规范,其中在分布式互操作协议上,J2EE同时支持远程方法调用(RMI,Re—moteMethodlnvocation)和因特网对象请求间协议(IlOP,IntemetInter-ORBProtocal),在服务器端分布式应用的构造形式包括了JavaScrvlct、JSP(JavaServerPage)、EJB等多种形式,以支持不同的业务需求。
EJB是Sun推出的基于Java的服务器端构件规范J2EE的一部分,在J2EE推出之后得到了广泛的发展,已经成为应用服务器端的标准技术。SunEJB技术是在JavaBean本地构件基础上,发展的面向服务器端分布应用构件技术。它基于Java语言,提供了基于Java二进制字节代码的重用方式。EJB给出了系统的服务器端分布构件规范,这包括了构件、构件容器的接口规范以及构件打包、构件配置等的标准规范内容。EJB技术的推出,使得用Java基于构件方法开发服务器端分布式应用成为可能。从企业应用多层结构的角度,EJB是业务逻辑层的中间件技术,与JavaBeans不同,它提供了事务处理的能力,自从三层结构提出以后,中间层,也就是业务逻辑层,是处理事务的核心,从数据存储层分离,取代了存储层的大部分地位。从分布式计算的角度,EJB像CORBA一样,提供了分布式技术的基础,提供了对象之间的通讯手段。
从Internet技术应用的角度,EJB和Servlct,JSP一起成为新一代应用服务器的技术标准,EJB中的Bean可以分为会话Bean和实体Bean,前者维护会话,后者处理事务,现在Scrvlet负责与客户端通信,访问EJB,并把结果通过JSP产生页面传回客户端。
J2EE的优点是技术先进,架构优秀,真正的三层结构,用Java开发构件,能够做到“Writeonce,runany—where”,开发大型的应用优势明显,可以配置到包括Windows平台在内的任何服务器端环境中去。缺点是缺少一系列的接口支持,技术进入门槛高,开发起来的难度大。
3.3MicrosoftDNA2000
MicrosoftDNA2000(DistributedinterNetApplications)是Microsoft在推出Windows2000系列操作系统平台基础上,在扩展了分布计算模型以及改造BackOffice系列服务器端分布计算产品后的新的分布计算体系结构和规范。
在服务器端,DNA2000提供了ASP、COM、Cluster等的应用支持。目前,DNA2000在技术结构上有着巨大的优越性。一方面,由于Microsoft是操作系统平台厂商,因此DNA2000技术得到了底层操作系统平台的强大支持;另一方面,由于Microsoft的操作系统平台应用广泛,因此在实际应用中,DNA2000得到了众多应用开发商的采用和支持。
DNA2000融合了当今最先进的分布计算理论和思想,如事务处理、可伸缩性、异步消息队列、集群等内容。DNA使得开发可以基于Microsoft平台的服务器构件应用,其中,如数据库事务服务、异步通讯服务和安全服务等,都由底层的分布对象系统提供。
以Microsoft为首的DCOM/COM/COM+阵营,从DDE,OLE到ActiveX等,提供了中间件开发的基础,如VC,VB,Delphi等都支持DCOM,包括OLEDB在内新的数据库存取技术,随着Windows2000的,Microsoft的DCOM/COM/COM+技术,在DNA2000分布计算结构基础上,展现了一个全新的分布构件应用模型。首先,DCOM/COM/COM+的构件仍然采用普通的COM(ComponentObjectModel)模型。COM最初作为Microsoft桌面系统的构件技术,主要为本地的OLE应用服务,但是随着Mi-crosoft服务器操作系统NT和DCOM的,COM通过底层的远程支持使得构件技术延伸到了分布应用领域。DCOM/COM/COM+更将其扩充为面向服务器端分布应用的业务逻辑中间件。通过COM+的相关服务设施,如负载均衡、内存数据库、对象池、构件管理与配置等等,DCOM/COM/COM+将COM、DCOM、MTS的功能有机地统一在一起,形成了一个概念、功能强的构件应用体系结构。而且,DNA2000是单一厂家提供的分布对象构件模型,开发者使用的是同一厂家提供的系列开发工具,这比组合多家开发工具更有吸引力,不足是依赖于Mi-crosoft的操作系统平台,因而在其它开发系统平台如(Unix、Linux)上不能发挥作用。
4中间件技术的发展趋势
4.1网格技术
中间件技术当前所面临的重大挑战是要在互联网这个复杂的分布式系统中构建应用程序。许多计算机专家认为,将整个互联网的各种资源全部整合在一起,为用户提供统一的服务,是相当困难甚至难以实现的。当然,对于具体的应用领域,具体的网络区域,用中间件技术将其中的各种资源整合在一起还是相当有前景的。目前方兴未艾的网格(GRID)技术实质上即是一个基于互联网的中间件系统,可同时运用网络中所有的CPU、存储器、操作系统、应用软件等资源,用户通过PC、手机或PDA,可从互联网上获取来自全球的资源,互联网将变成一个虚拟的、强大的计算平台。网格的重要特征是对资源的共享和管理,包括:(1)计算资源。启动程序,监测、控制进程运行;对分配给进程的资源的管理机制;查询功能,确定硬、软件状态、相关负载信息和队列状态等。(2)存储资源。上载、下载文件;对分配给数据传输的资源(空间、磁盘带宽、网络带宽、CPU)的管理机制,确定可用空间、带宽使用率等相关负载信息。(3)网络资源。提供控制分配给网络传输的资源的管理机制;查询网络状态和负载的功能。(4)代码库。管理源码和目标码的机制。另外,网格系统还应包括:①网格特有事务所需要的通信和认证协议,通信协议允许资源之间交换数据,功能包括传输、寻径和名字服务。建立在通信协议之上的认证协议为确认用户和资源的身份提供加密安全机制。②管理一组相关联的资源集合,并负责资源集合之间的交互,包括:目录服务、合作分配资源任务调度服务、监控诊断服务、数据复制服务、支持网格的编程、软件发现服务、团体授权服务等。
4.2面向移动计算
移动计算问题可以具体展开为三个方面:①用户移动。无论用户处在什么位置,都能为其提供一致的工作环境,包括用户的配置信息和他所“订阅”的服务。②终端移动。使终端设备无论在任何接入点接入网络,都能正常工作,也就是说底层网络对终端设备是透明的。③服务移动。当前,越来越多的服务依赖于移动的资源,甚至服务本身就处在不断移动中,必须保证用户及其终端设备可以随时找到这些服务。据此,移动计算需要一个基础设施将合适的协议、机制、工具集成起来,提供上述三方面的功能。移动中间件正是这样一种基础软件。它随时对移动用户和终端进行跟踪和重定位,保证移动实体的相互通信,克服系统的异构性,并且为开放的网络环境提供安全性。随着网络带宽不断增大,人们对移动设备的服务质量问题的顾虑渐渐打消,而使用移动设备的方便性日益突出。人们要求各种服务都可以在移动的情况下(包括上述三种情况)获得。因而移动中间件具有十分广泛的发展前景。泛化计算(UbiquitousComputing)是移动计算的极至,指从大型机、PC、到PDA以至安装有处理器的各种各样的日常生活设备之间能够相互通信、协调工作。显然,在这个领域,中间件面临更为复杂的异构环境以及无线通信和动态配置的挑战。
4.3面向服务质量
传统的单一系统,如大型主机、容错系统等,依赖昂贵的配置与设计来实现高可用性,而高可用中间件主要是在软件层面利用系统的冗余部件(比如机群系统有大量这样的部件)为用户提供高可用功能。这有三个方面的优势:成本低、可扩展性好、更加灵活方便。为了保证数据的可靠性和一致性,还有必要在中间件中增加保证QOS的协议(在CORBA中已经有这样的协议)以实现数据的备份以及各种各样的容错功能。另外,还要保证此方法的响应时间尽可能的快(这里泛指用户响应时间以及切换时间等一切影响服务质量的时间)。随着网络技术的发展,越来越多的用户使用网络提供的服务,这就对服务质量提出了更高的要求,质量低劣的服务是没有市场的。高可用中间件、容错中间件在这一背景下将不断完善和发展。
4.4各种技术的发展对中间件技术产生的影响
关键字移动IP;多协议标签交换;转发等价类;邻居发现
1引言
未来的移动Internet是支持移动性管理和服务质量保证的网络,因此,移动性管理和服务质量保证机制需要结合起来考虑,才能够更好地为Internet用户提供各种各样的网络服务。目前的移动IP网络拥有许多支持移动性管理的新特性(如地址自动配置,邻居发现机制,动态归属地址发现机制),这些新特性使Internet的移动性得到了较好的发挥。但与其他网络一样,移动IP网络也面临着安全威胁,尽管已经采用了源路由技术,IPsec和AH(AuthenticationHeader:认证报头)技术,提高了移动数据传送过程中的安全性,但仍旧缺乏令人满意的QoS保证。MPLS是当前固定网络上提供服务质量保证的最好的技术。目前已经被推广为GMPLS,在下一代网络中将得到广泛的应用。MPLS是IP网络中非常有前途的一项技术,它以可扩展的方式将路由与交换技术的优势结合起来,大大提高了网络的性能,便于实施流量工程(TrafficEngineering)和服务质量保证。MPLS是一个主流的2.5层技术,移动IP是一个3层的重要技术,二者同为下一代移动Internet的重要协议,可以紧密有机地结合在一起,为未来IP网络上移动业务提供更好的服务质量保证。近年来,两种技术的融合已经在学术界和工业界得到了广泛的关注和认可,并取得了令人满意的成果。
2移动IP技术
移动IP技术的产生和发展,是技术和市场两方面推动的结果。移动IP技术是为了支持节点在IP网络中移动时的连接性而提出的,它实际上反映了移动通信和Internet技术的融合,体现着IP技术向无线通信领域的拓展。具体的说,就是当移动节点(MN:MobileNode)在网络中移动时,总是用移动节点的归属地址来标识,不因为所访问的外地网络不同而有所改变。
目前,无线通信领域的两种主流技术包括:①以3GPP和3GPP2为核心的蜂窝移动通信技术;②以IEEE802系列无线接入技术为主导的无线个域、局域、城域和广域网络技术。这两大技术的融合,引导着无线通信技术在目前和未来一段时期的潮流。
2.1移动IP技术的特点
移动IP技术使得移动节点(MN)在离开其归属网络时仍能保持与Internet的连接,这是因为移动节点在Internet上的连接点发生改变时,移动IP技术总是通过固定的归属地址来识别每个节点,移动节点离开归属网络时向其归属链路上的归属发送其当前位置的信息,归属截获发送到该移动节点的数据包并用隧道将数据包转发到移动节点当前的位置。这一过程对于IP层以上的所有网络层次是完全透明的,只是改变数据包的选路,不影响TCP/IP协议栈的其他部分。
移动IP技术在制定之初就考虑到要解决移动性问题,因此,它的许多基本理论就是为解决移动性问题而提出的,这就使得移动IP网络具有很多适应节点移动的新特征。主要表现在以下方面:
⑴地址自动配置:移动IP有足够的全球网络地址,而且实现了一种称为无状态地址自动配置的机制,任意节点可以根据当前所在链路的网络前缀以及自己的网络接口信息(主要是切入点的链路层地址)自动生成一个唯一的全球IP地址。这种地址自动配置机制使得移动节点可以很容易地得到转交地址,不需要人为参与,提高了节点在不同网络间的切换效率。
⑵邻居发现:邻居发现机制规定,路由器应该定期广播发送其前缀消息,移动节点根据这些前缀消息能够快速地判断自己是否发生了移动,若发生了移动则通过地址自动配置机制得到转交地址;邻居发现机制还定义了宣告(ProxyAdvertisement)的概念,使得归属(HA:HomeAgent)可以通过发送邻居宣告消息截获发送到MN归属地址的数据包,并通过隧道将这些数据包转发到MN的转交地址。
⑶黑洞检测:移动IP网络中的移动检测机制提供了MN和它的当前路由器之间的双向可到达的确认机制,即MN可以随时知道当前路由器是否继续可达,同时路由器也可以知道节点是否继续可达。如果MN检测到当前路由器不再可用,它就会去请求另一台路由器。
⑷路由报头:移动IP网络中定义了路由报头,报头中指定了数据包在从源节点到目的节点的过程中应该经过的节点的地址。大多数发送到MN的数据包都要使用路由报头,数据包的目的地址是MN的转交地址,并且包含一个路由报头,路由报头的下一跳就是这个MN的归属地址。
⑸动态归属地址发现机制:移动IP网络定义了一种称为任播(Anycast)的地址,它也是一个地址组,地址组中的所有的机器都会收到发往这个任播地址的数据包,但是只会有一台机器对这个数据包做出响应。MN链路上所有的路由器都配置为任播地址,MN把归属地址发现请求消息发到这个任播地址,所有的归属都收到了这条消息,但是有且仅有一个归属响应这条消息。
⑹透明性的实现:节点的移动对MN和CN上的应用程序是透明的。对于对端节点(CN:CorrespondNode)来说,MN发送数据包时使用归属地址选项,可以使其不必知道MN的转交地址;对于移动节点MN上的应用程序来说,CN发送数据包时采用路由报头,仍旧可以继续使用已启动的应用程序而不必知道MN的转交地址。
2.2移动IP技术的缺陷
尽管移动IP网络有很多的优点,在未来移动网络中占有非常重要的地位,但是它也有自身的不足之处。主要表现在切换性能不尽人意、数据包传输速率较低和低QoS保证的安全性通信。
⑴节点在移动IP网络中的切换性能无法满足Internet用户的需要。当移动节点从一个网络进入到另一个网络的时候就要发生切换。整个切换过程需要依次经过链路层切换、移动检测、配置转交地址以及对该转交地址的唯一性检测、发送绑定更新消息并注册新的转交地址等阶段,在新的连接建立前,通信对端发往移动节点的数据包被家乡截获,然后通过隧道转发到移动节点。这种切换机制延迟较大,有大量的数据包丢失,不能满足实时业务的需求,切容易被中间人攻击。
⑵数据包在移动IP网络中的传输延迟较大。路由器采用的是非连续的逐跳转发机制,对于接收到的每一个数据包都要对IP分组头部进行解封,根据其中存储的目的地IP地址,并利用特定的算法获得下一跳的地址,从而决定用哪个出口将数据包传出。因此,使得数据包在网络中的传输延迟相对较大。
⑶移动IP网络中的节点缺乏有效的身份验证,面临严重的安全威胁。针对移动IP网络的典型网络攻击主要是拒绝服务攻击(DoS)。恶意主机通过向服务器发送大量数据包,使得服务器忙于处理这些无用的数据包而不能正常响应有用的信息。或者是直接对网络中相互通信的两个节点进行干扰,采取重定向的方法使合法的用户无法获得所需要的服务。
3MPLS技术
3.1MPLS的网络结构
MPLS起源于IPoverATM的思想,是分组交换网中通用的标签交换协议,是一种结合了二层交换与三层路由的具有良好可扩展性与广泛兼容性的转发技术。当分组进入MPLS域时,在入口处被分配了定长的标签,而分组在MPLS域内转发时只使用标签信息即可,无需再在每个节点处进行路由表查询等操作。在理想的情况下,只要在入口处根据分组所归属的FEC(转发等价类)分配一次标签,则在整个MPLS域内转发时只需要根据标签转发表进行简单快速的标签交换。图1MPLS网络结构示意图
3.2MPLS网络中重要的技术原理
(1)路由协议:路由协议(如RIP,OSPF)是一种机制,是网络中的每台设备都知道将一个分组送向其目的地时,决定从哪个出口可以把分组传送到下一跳。路由器使用路由协议构建路由表,当它们接收到一个分组而必须进行转发判决时,路由器用分组中的目的地IP地址作为索引(Index)查寻路由表,再利用特定算法获得下一跳的地址。路由表的构造和它们在转发时的查寻基本上是两个相互独立的操作。
(2)转发部件:转发部件执行分组转发功能。它使用转发表、分组所携带的IP地址等信息以及一系列的本地操作来进行转发判决。在传统路由器中,最长匹配算法将分组中的目的地址与转发表中的条项进行对比,直到获得一个最优的匹配。更为重要的是,从源到目的地的沿路节点都要重复这一操作。在一个标志交换路由器中,(最佳匹配)标志交换算法使用分组的标志和基于标志的转发表来为分组获取一个新的标志及输出端口。
(3)路由转发表:路由转发表包含若干条项,提供信息给转发部件,执行其交换功能。转发表必须将每个分组与一个条项(传统条项为目的地址)相关联起来,为分组的下一跳路由提供指引。
(4)转发等价类:转发等价类(FEC)定义了这样一类分组,从转发的行为来看,它们都具有相同的属性。一种FEC是一组单目广播分组,其目的地地址均与一个IP地址前缀相匹配。另一种FEC是分组的源及目的地地址都相同的一类分组。FEC可在不同的级别上进行定义。
(5)标签:标签的长度固定且无结构标识,可在转发进程中使用。标签通过一种绑定操作与一个FEC关联起来。标签的格式如图2所示。
正常情况下,对于一个单一的数据链路来说,标签仅具有本地意义,不具有全局意义。在某种事件驱动下,标签与FEC进行绑定,这种事件可分为以下两种类型:①数据驱动绑定:在数据流开始产生时进行绑定。标签绑定仅在需要时建立,在转发表中只存在很少的几个条项。标签被分配给不同的IP数据流。②拓扑驱动绑定:在控制平面激活时建立绑定,与数据流的产生无关。标签绑定可能与路由的更新或RSVP消息的接收有关。拓扑驱动绑定较数据驱动绑定更易于扩展,因此,在MPLS中较多采用拓扑驱动绑定。
(6)标签交换转发部件:在MPLS骨干网络边缘,边界标签交换路由器(LSR:LabelSwitchroute)对进来的无标签分组(正常情况下)按其IP头部进归类划分(Classification)及转发判决,这样IP分组在边界LSR被加上相应的标签,并被传送到目的地地址的下一跳。
在后续的交换过程中,由LSR所产生的固定长度的标签替代IP分组头部,大大简化了以后的节点处理操作。后续节点使用这个标签进行转发判决。一般情况下,标签的值在每个LSR中交换后才改变,这就是标签转发。
如果分组从MPLS的骨干网络中出来,出口边界LSR发现它们的转发方向是一个无标签的接口,就简单地移除分组中的标签。这种基于标签转发的技术,其最重要的优势在于多种交换类型只需要唯一一种转发算法,可以用硬件来实现,以达到非常高的转发速率。
(7)标签交换控制部件:标签由标签交换路径(LSP:
LabelSwitchedPath)的上游LSR节点来附加至分组中,下游LSR收到标签分组后进行判决处理,这由标签交换的控制部件来完成。它使用标签转发表中条项的内容作为引导。
标签交换控制部件除了基本的转发表的建立和维护外,还负责以一种连续的方式在LSR之间进行路由的分布以及进行将这些信息生成为转发表的操作。标签交换控制部件包括所有的传统路由协议(如OSPF、BGP、PIM等等)。这些路由协议为LSR提供了FEC与下一跳地址的映射。
(8)标签转发:标签转发表中条项的内容最少应能提供输出的端口信息和下一个新的标签,当然也可以包含更多的信息。例如,它可以为被交换的分组产生一种输出队列原则。输入分组必须在转发表中有唯一的条项与之对应。
每一个分配的标签必须与转发表中的一个条项相关联起来。这种绑定可以在本地LSR执行也可以在远端LSR执行。目前的MPLS版本使用下游绑定,这种情况下,本地关联的标签用作进入分组标签,而远端关联标签则用作输出标签。另一种方式为上游绑定,与下游绑定相反,也是一种可行的方法。在MPLS技术中,转发表又称为标签转发信息库(LFIB),LFIB的每一个条目中包括输入标签、输出标签、输入接口和输出端口MAC地址,由输入标签对条项进行检索查找。另外,LFIB既可以存在于一个标签交换路由器上也可以存在于一个接口上。
(9)标签交换路由器:MPLS的设备按其在MPLS路由网络中所处的位置可分为边界标签交换路由器和中间标签交换路由器。边界LSR除对分组的标签进行附加或移除外,还负责对流量进行分类。标签的分配除了基于目的地IP地址外还有很多其他因素。边界LSR判定流量是否为一个长持续流,采取管理政策和访问控制,并在可能的情况下将普通业务流汇聚成较大的数据流。这些都是在IP网络与MPLS的边界处所要具有的功能,因此边界LSR的能力将会是整个标签交换环境能否成功的关键环节。对于服务提供者而言,这也是一个管理和控制点。
MPLS技术是将第二层的交换与第三层的路由结合起来的一种L2\L3集成数据传输技术。它具有很高的可扩展性,将业务分类与FEC映射在网络的边缘进行,而在核心网络部分只进行简洁快速的标签交换。FEC的映射规则可以基于路由信息,即目的网络的前缀,也可以基于其他信息,如QoS信息等,这样使得MPLS能够非常灵活地支持QoS保证机制。
在核心网络中进行的标签交换操作,因为使用了定长的标签,便于高速交换技术的优势,转发效率得到了极大的提高。MPLS因此而成为一种将ATM技术与IP技术融合的杰出代表。MPLS的交换过程独立于路由协议,它将路由和交换独立开来,使得路由和交换技术可以各自灵活发展,并及时将二者的先进之处结合起来。MPLS对底层网络技术透明,即可以用于支持多种协议的网络。因此它被视为下一代骨干网络的主流技术。MPLS的标签交换路径可以方
便地支持资源预留,因此可以有力地支持面向连接的数据传输,流量工程和QoS保证机制。MPLS可以用LDP、RSVP或者路由协议来进行标签的分发,而目前最主流的是RSVP。这主要是因为RSVP已经在网络上得到了广泛的应用。
4基于MPLS的移动IP技术原理
MPLS与移动IP技术结合有两个层次,第一个层次是在宏观移动性管理时,在HA和CN之间、HA与移动节点之间建立LSP,来进行数据包的传输。第二个层次是基于MPLS来提供微观移动性管理。
4.1基于MPLS的移动IP网络体系结构
移动IP技术与MPLS技术进行结合,如图3所示。图中不再有FA(外地)这个实体,隧道的终点一般是移动节点本身。此时,移动节点具有两个地址:一个是归属地址,一个是转交地址。MPLS骨干网可以用来构建大范围的移动IP网络。移动节点可以通过边缘标签交换路由器(LER)与其他任何固定节点或者移动节点进行通信。LER能够转发和封装IP数据包。带有标签的分组可以根据其标签信息,在已经建立好的带有QoS保证的LSP上进行传输。MPLS面向连接的特点能够改善移动节点上应用程序的服务质量。
4.2基于MPLS的移动IP绑定更新
在MPLS基础上,运用移动IP的绑定更新程序缓存了MN的归属地址与转交地址的绑定信息,并且在移动IP网络中,入口LER和出口LER之间可以直接建立LSP,完成MN与CN之间的分组转发。图4清晰地展示了这一过程。
当MN向CN发送数据包时,将源地址设置为当前的转交地址,同时在归属地址选项中填入其归属地址。MN发送一个带有QoS对象的绑定更新消息给CN,当入口LER收到该消息时,将发起标签请求消息来建立LSP。建立LSP后,数据包将不需要再进行逐跳的IP地址转发而直接采用标签交换。
图5和图6分别为MN发起数据传输和CN发起数据传输的流程图。在这两种情况下,都是由入口LER发起并建立LSP。
4.3基于MPLS的分级移动IP隧道
将分级的思想引入到基于MPLS的移动IP网络中,能改善网络的传输性能。相应的移动也位于分级的MPLS节点上。此时,MN进行移动时不需要向家乡(HA)进行注册,只需要向区域(LER/MAP)注册。
图7即为基于MPLS的分级移动IP网络的结构示意图。
MPLS固有的面向连接,可以建立具有QoS保证的LSP等能力,可以有效地提高业务流的服务质量。MPLS能够支持面向连接的应用。在MPLS网络上支持面向连接的应用非常容易实现,同时,LSP是一个虚连接,链路的带宽可以在多个LSP之间共享。LSP可以支持区分服务或者集成服务,并且,数据包的分类在MPLS域的边缘进行,网络核心只进行简单的、快速的标签交换。MPLS支持汇聚功能,通过为不同类别的业务设定DSCP和PHB,可以实现区分服务的功能。同时,在MPLS网络中支持VPN也很有前景。由于数据包的转发采用2.5层标签,在不同的VPN数据流之间能够提供较好的隔离,因此MPLS-VPN具有很好的安全性,同时带有QoS保证。这些优点都可以被移动IP网络很好地利用。
在MPLS网络中支持移动IP可以带来以下几方面的好处:①支持QoS保证;②支持平滑切换;③便于建立双向LSP;④在MN上不会有额外的信令,同时也不需要增加新的MPLS信令。目前,使用RSVP-TE携带标签分发消息,比采用LDP更为广泛。
4.4移动IP技术与MPLS技术相结合的优点
基于MPLS的移动IP技术可以有效地利用MPLS的技术特点,实现许多性能的改进。
⑴MPLS能够有效地支持路由优化,从而,更好地解决了移动IP网络中存在的三角路由问题。
⑵提高了数据包的传输性能,并提供了QoS保证。移动IP在MPLS机制下,无论是归属节点的处理时延还是整个传输过程的传输时延,都比传统移动IP网络中的时延小。
⑶基于MPLS的隧道机制,相比其他的隧道机制具有简洁高效的优势。MPLS架构下的移动IP技术集成了移动IP技术的高移动特性和MPLS技术的高速交换特性,使得这些技术在未来的核心网络中协调工作,并为MPLS提供移动性支持。
⑷基于MPLS的移动IP技术能够提高网络的安全性。各级均具有LER的功能,且工作在同一个MPLS域内。这种机制使得隧道技术中不再需要以IP-in-IP的方式传送数据包,取而代之的是通过LSP传送数据包的MPLS交换方式。整个传输过程都是在MPLS交换层进行,并且归属的处理过程也不涉及IP层的路由协议,从而提高了数据包的传输速率和移动IP的可扩展性,为网络的QoS提供了保障,并且网络的安全性能也得到了提高。
5结束语
本论文主要讲述了移动IP网络的特点以及其存在的一些不足之处,接着叙述了多协议标签交换(MPLS)的网络结构以及所采用的新技术,然后介绍了移动IP与MPLS相结合所产生的新网络体系结构,以及新网络体系结构下的移动IP绑定更新和隧道技术。在新网络体系结构中,数据转发采用MPLS标签转发,而不是基于IP头的转发。标签转发相比传统的IP头转发具有更高的速率,且标签头比IP头短,这就减少了传输延迟和对分组的处理开销,提高了网络的传输性能。另外,MPLS通过LSP传送数据包,整个传送过程都在MPLS层进行,并且归属的处理过程也不再涉及IP层的路由协议,这也提高了数据包的传输速率并支持了移动IP的可扩展性,为网络的QoS提供了保障,并且使网络的安全性能也得到了很大程度的提高。
MPLS和移动IP技术都是发展不久的新型网络技术,相应的标准和协议还不完善。目前,MPLS机制下的移动IP技术还不是很深入,大都处在实验阶段,并且相应的数学模型的建立也比较困难,还有许多问题需要深入讨论。
移动IP网络被认为是构建移动信息社会和未来Internet的重要基石,而MPLS为骨干网提供了具有快速转发能力的、QoS保障功能的和良好可扩展性的解决方案,因此,移动IP与MPLS的结合是适宜的,有着美好的前景的。IETF的SG13工作组正在抓紧进行MPLS支持移动IP的标准化制定工作,MPLS与移动IP的整合研究是MPLS研究的又一个热点。
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技术能力是一种存量,它是历史积累的结果。技术能力包含两方面的内容:一是有形的技术能力,表现为创新主体技术存量水平的增加。二是隐含的技术能力,表现为创新主体的成员所拥有的知识、技术技能以及组织经验等。就国家而言,常常表现为一国人力资本存量的多寡;就企业而言,具体表现为企业员工所拥有的技术技能以及组织经验。发展中国家通过国际技术贸易直接引进技术,能够提高本国两方面的技术能力,并最终影响到本国的技术创新能力。首先,通过国际技术贸易引进技术,无论引进的是成套生产设备等硬件,还是专利技术等软件,都直接提高了本国的技术存量水平,从而也提高了该国有形的技术能力。其次,通过国际技术贸易引进技术也能提高发展中国家隐含的技术能力,因为技术的引进常常伴随着发展中国家的企业员工对新技术的学习、掌握的过程。
二、国际技术贸易与发展中国家的创新诱导反应机制
国际技术贸易并非是一个单纯的技术或经济活动,在某种意义上说,它是一种融经济、技术、科学文化、甚至政治为一体的复杂过程。譬如说,国际零售业连锁经营企业通过特许经营的方式(属于技术贸易的范畴)进入中国市场,它首先要从国家有关部门获得市场准入的许可,这可能要涉及到政治问题;它要寻找合作伙伴,考虑投资的成本收益问题,这是经济方面的问题;国际零售业连锁经营企业内在固有具有的企业文化、经营文化会影响到众多的消费者的消费习惯,这是文化方面的问题;国际零售业连锁经营企业新颖有效的特许经营方式被众多的国内厂商所模仿,形成了遍及全国的连锁经营热潮,这是很重要的一种制度性创新。因此,国际技术贸易的影响是很复杂的,不仅仅是简单的技术引进而已,换句话说,国际技术贸易具有很强的“外部效应”。从发展中国家技术创新的角度而言,国际技术贸易的外部效应主要表现在它改变创新主体的内在意识,并改善创新主体内外部的制度环境,从而使得发展国家创新诱导的反应机制更加灵敏,最终改善发展中国家的创新机制和创新能力。
首先,国际技术贸易能够改变发展中国家创新意识缺乏的状况。很多发展中国家表现出一种维持传统和稳定为主调的社会意识结构,普遍缺乏创新意识。借用结构主义的观点,发展中国家的技术创新常常会陷入“累积因果关系”的恶性循环之中,也就是说技术创新在低水平上的停滞发展。而这种恶性循环是内在力量所无法克服的,这时候需要一种外在的推动力量,使其能够跳出这种恶性循环,而国际技术贸易可以看作是这样一种外在的力量,这种力量首先改变的是创新意识方面的问题。正像上述国际零售业连锁经营企业的例子一样,技术的引进带来了消费者消费习惯的新变化,先进的经营模式所具有的明显优势促使大量的模仿,最终导致整个行业经营模式的创新。显然,在这一过程当中,企业和个人都经历了一次思维方式的转变,从认识、接受到模仿,甚至在此基础上结合本地情况进行二次创新,这种普遍性的思维方式的转变意味着一个国家创新意识的兴起。这对发展中国家的创新机制形成和创新能力的提高都具有根本性的意义,因为只有具备创新意识的国家,政府才会对技术创新给予充分的重视,并为技术创新创造一个良好的外部条件和环境。
其次,国际技术贸易能够改善创新主体内外部的制度环境,促使发展中国家创新诱导反应机制的灵敏化。从引进技术的企业来说,为了充分利用引进的技术常常需要在企业的组织管理方面做出较大转变和创新,也就要改变企业内部的制度环境,比如说企业为了利用维护一套价值昂贵的生产线,需要新建立专门的技术部门,负责对其进行维修和改进,同时加强企业对员工的技术培训制度,这些制度性的转变和创新都有利于企业进一步的技术进步和技术创新。在国家层次,政府为了保证技术引进的顺利实施,需要建立专门的技术金融制度以确保技术引进的配套资金。而且在国际通行的知识产权保护观念下,发展中国家参与国际技术贸易需要建立起一整套专利制度和知识产权保护制度,否则,就难以从国际市场上引进技术,即使能够引进也需要付出更高的成本,因为缺乏知识产权的保护将损害技术出让方的利益。也就是说,国际技术贸易客观上提出了对发展国家改善技术创新制度环境的要求,而这种要求有利于发展中国家的创新主体更好地对创新的市场需求做出正确的反应,最终有助于改善发展中国家技术创新的机制,并提高其水平。
三、小结
国际贸易理论的发展已经越来越充分地肯定了技术创新对“比较优势”的积极意义,无论是静态的、还是动态的。就国际贸易的双方而言,国际贸易对各自的技术创新都或多或少地存在着影响,可能是积极的,也可能是消极的。辨证地看,如果能就国际贸易与技术创新的关系作一长期分析的话,两者之间显然不仅具有一种互动效应,同时具有一种长期增长效应。因为新增长理论、新贸易理论,加上对当今世界经济的整体增长而言,不仅需要各国独立的技术创新,同时为了节约稀缺的世界经济资源,需要各国尽可能地分享这种具有“公共产品”性质的技术创新,而国际贸易正好能实现这种意图。对广大的发展中国家而言,在处理国际贸易与技术创新的关系问
题上,不仅需要做客观的长期和短期经济分析,同时也要充分地考虑到制度的、文化的、政治上的成本和收益。
参考文献:
[1]刘仁平.技术创新对国际贸易的影响研究[J].商业经济与管理.2006年6