生物制药技术的发展现状及未来趋势

第一篇：生物制药技术的发展现状及未来趋势

生物制药技术的发展现状及未来趋势 哈药集团制药总厂103车间 雷中良 张晓红

论文摘要：生物技术药物(biotech drugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集生物学、医学、药学的先进技术为一体，以组合化学、药学基因（功能抗原学、生物信息学等高技术为依托，以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。现在，世界生物制药技术的产业化已进入投资收获期，生物技术药品已应用和渗透到医药、保健食品和日化产品等各个领域，尤其在新药研究、开发、生产和改造传统制药工业中得到日益广泛的应用，生物制药产业已成为最活跃、进展最快的产业之一。关 键 词：生物制药技术 现状 分类 趋势

有些学者认为，20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位，而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。无论这种说法是否得到普遍的认同，生物技术是当今高技术中发展最快的领域似乎是不争的事实。科学家预测，生命科学到2015年会取得革命性进展。这些进展可以帮助人类解决很多目前无法医治的疾病的治疗问题，彻底消除营养不良，改善食品的生产方式，消除各种污染，延长人类寿命，提高生命质量，为社会安全和刑侦提供新的手段。有些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。产生新的有机生命的研究也会取得进展。

一、生物制药现状

目前生物制药主要集中在以下几个方向： 肿瘤 在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早年在期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。免费论文66 wen.com网 神经退化性疾病 老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。

美国每年有中风患者60万，死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。自身免疫性疾病 许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。冠心病 美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1 170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。

二、生物技术药物的分类

第一代重组药物是一级结构与天然产物完全一致的药物，第二代生物技术药物是应用蛋白质工程技术制造的自然界不存在的新的重组药物。自1982年第一个重组药物——人胰岛素上市以来，第二代生物技术药物正在取代第一代多肽、蛋白质类替代治疗剂。

1、重组蛋白质和重组多肽药物：即利用DNA重组技术，将重组对象的基因插入载体，拼接后转入新的宿主细胞，构建成工程菌（或细胞），实现遗传物质的重新组合，并使目的基因在工程菌内进行复制和表达，最后将表达的目的产物纯化并做成制剂，得到重组多肽、蛋白质类药物。如细胞因子类药物：白介素、干扰素等；抗细胞因子药物：如CD4可溶性受体等；重组溶栓药物：如重组链激酶，人源化单克隆抗体制剂，重组疫苗和菌苗制剂。

2、重组DNA药物：基因治疗是指向靶细胞或组织中引入外源基因DNA或RNA片断，以纠正或补偿基因的缺陷；关闭或抑制异常表达的基因；刺激产生相应的抗体，从而达到治疗和预防疾病的目的。重组DNA药物主要用于基因治疗，包括寡核苷酸药物，反义核苷酸等；基因药物：腺病毒-IL-2，腺相关病毒-凝血Ⅸ因子等；DNA疫苗：治疗乙型肝炎、艾滋病的核酸疫苗等。

3、其他生物技术药物：如微生态制剂，另外还有利用生物技术生产的血液代用品、肿瘤疫苗等等。

三、生物制药展望

自从人类基因组计划完成以耒，结构基因组，功能基因组，蛋白质组等研究计划相继起动。这为生物技术的发展注入了强大的活力。各国对此十分重视，并把生物技术产业的发展作为国家经济发展中新的增长点之一。

生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向，例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。

除了遗传学之外，生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力，使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势，对感染形成新的攻势。

除了解决传统的细菌和病毒问题之外，人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如，正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因，将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况，而且对于解决全球性非法毒品贸易问题具有重大影响。各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。

到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。

药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发，即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用。

总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。

第二篇：数控机床技术发展现状及趋势

数控机床技术发展现状及趋势

赵 学 明

（广东工业大学，广东 广州 510006）

摘要：现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广泛应用数控机床。随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。随着科学技术的发展，世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。当今数控机床正在不断采用最新成果，朝着高速化、超精度化、多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。

关键字：数控机床、技术、现状、发展趋势

引言

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。1 数控机床的简单介绍

车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。数控系统是由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界上最大的三家厂商是：日本法拉克、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西

班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。从目前来看，我们国家机床业最薄弱的环节就在数控系统。国内的数控系统刚刚才开始，产业化、质量、技术水平一般，故障率比较高，质量精度一般。因此，高档次的数控系统全都是依赖进口，每年国家需要在此方面花费大量的外汇。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装数控系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国数控机床的机遇与挑战

近6年来我国数控机床产量一直处于持续地以年均增长超过30％快速发展，据初步统计2004年数控机床的产量为51860台，同比年增长40.8％，数控机床的消费量约70000余台，同比年增长约30％。数控机床需求的旺盛也促进了2004年内新建的三资和民营机床厂以及数控机床品种的明显增加。但是，另一方面进口的数控机床数量也在逐年同步增加，而且进口数控机床的消费额的增长趋势更快。2004年数控机床的进口数量同比年增长30％，而进口消费额的增长却达52％，从而导致国产数控机床在国内市场消费额中的所占比例已不足30％。之所以出现这一现象，其主要原因在于国内市场对技术和附加值高的高效精密数控机床和高性能大重型数控机床需求增长，要依靠进口解决。大量的高档数控机床的进口，主要由于以下三个领域发展的需求：高新技术和国防工业领域；重大基础装备制造领域。国民经济支柱产业领域等。因此，对于高速超精密数控机床，国内还是欠缺的，主要依赖进口。

但是最近几年国家也加大了对数控机床研发的大力支持。科技部将为数控机床专项研发投入2亿元，主要围绕数控设备支撑技术和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工设备。第一个建立在企业的数控机床国家重点实验室已经进入审批阶段。科技部还将组织重大专项研究，在关键功能部件等配套技术和产品研发上取得核心技术。国家的政策支持，产业扶持，这是数控机床业的春天，将会促进我国数控机床朝向世界顶级技术迈进。3 数控机床技术发展的趋势高速度与超精度化

速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。高速度、超精度加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会(CIRP)

将其确定为21世纪的中心研究方向之一。特别是在超高速切削、超精密加工技术的实施中，对机床各坐标轴位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，这两项技术指标又是相互制约的，也就是说要求位移速度越高，定位精度就越难提高。

目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为l微米时，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率为0.1um时，在24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12m/min。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10um 提高到5um，精密级加工中心则从3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0．01um)。2 高可靠性

随着数控机床网络化应用的发展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在l6小时内连续正常工作，无故障率在P(t)>99％以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为l0：1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333．3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于l0万小时。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。多功能化

在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此数控机床实现了一机多能，以最大限度地提高设备利用率。另外前台加工、后台编辑的前后台功能，充分提高其工作效率和机床利用率。数控机床还具有更高的通讯功能，现代数控机床除具有通信口，DNC功能外，还具有网络功能。多轴化

随着5轴联动数控系统和编程软件的普及，5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点，由于在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，因此，5轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。

数控机床的网络化，主要指机床通过所配装的数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控机床一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。

随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。机械制造企业在普遍采用CAD/CAM的基础上，越加广泛地使用数控加工设备。数控应用软件日趋丰富和具有“人性化”。虚拟设计、虚拟制造等高端技术也越来越多地为工程技术人员所追求。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代机床发展的重要趋势。在数字制造的目标下，通过流程再造和信息化改造，ERP等一批先进企业管理软件已经脱颖而出，为企业创造出更高的经济效益。柔性化、智能化

数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为目标；注重加强单元技术的开拓、完善；CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展；数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展；网络系统向开放、集成和智能化方向发展。

智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。智能加工是一种基于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是要在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量的智能化，如自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面等；智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修等。世界上正在进行研究的智能化切削加工系统很多，其中日本智能化数控装置研究会针对钻削的智能加工方案具有代表性。

21世纪的金切机床必须把环保和节能放在重要位置，即要实现切削加工工艺的绿色化。目前这一绿色加工工艺主要集中在不使用切削液上，这主要是因为切削液既污染环境和危害工人健康，又增加资源和能源的消耗。干切削一般是在大气氛围中进行，但也包括在特殊气体氛围中(氮气中、冷风中或采用干式静电冷却技术)不使用切削液进行的切削。不过，对于某些加工方式和工件组合，完全不使用切削液的干切削目前尚难与实际应用，故又出现了使用极微量润滑(MQL)的准干切削。对于面向多种加工方法/工件组合的加工中心之类的机床来说，主要是采用准干切削，通常是让极微量的切削油与压缩空气的混合物经由机床主轴与工具内的中空通道喷向切削区。在各类金切机床中，采用干切削最多的是滚齿机。结束语

总之，数控(NC)机床技术已成为制造技术的发展基础。数控机床技术的进步和发展为现代制造业的发展提供了良好的条件，促使制造业向着高效、优质以及人性化的方向发展。为了满足制造技术不断发展的需要，NC机床将朝着智能化、网络化、集成化、数字化的方向发展。今后，随着计算技术、测试技术、微电子技术、计算机技术、材料和机械结构等方面的研究和科技的进步，也必将面临着新的挑战。可以预见，随着数控机床技术的发展和数控机床的广泛应用 制造业将迎来一次足以撼动传统制造业模式的深刻革命。

参考文献：

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国家机械工业局，2000．

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版社，2003.[4] 王侃夫．数控机床控制技术与系统[M],北京：机械工业出版社，2002．

[5] 黄金秋．基于开放式结构的高性能系统的研制[J]．制造技术与机床，1998(8)

[6] 曹凤．微机数控技术及其应用[M]．成都：电子科技大学出版社，2000．

第三篇：光纤通信技术发展的现状及趋势

光纤通信技术发展的现状及趋势

年级：大一

学号：***

姓名：傅天一

专业：计科

指导老师：

二零一四年五月

摘要：由于光纤通信具有损耗低、传榆频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速,文章概述光纤通信技术的发展现状,并展望其发展趋势。

关键词：光纤通信技术;趋势;光纤到户;全光网络

一、前 言

1966年,美籍华人高锟(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)发表论文,预见了低损耗的光纤能够用于通信,敲开了光纤通信的大门,引起了人们的重视。1970年,美国康宁公司首次研制成功损耗为20dB/km的光纤,光纤通信时代由此开始。光纤通信是以很高频率(1014Hz数量级)的光波作为载波、以光纤作为传输介质的通信。由于光纤通信具有损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。光纤通信系统的传输容量从

1980年到2000年增加了近1万倍,传输速度在过去的10年中大约提高了10倍。

二、光纤通信技术的发展现状

为了适应网络发展和传输流量提高的需求,传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究,实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究,实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前,以日本为代表的发达国家,在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统,对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面,光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成,为下一代宽带信息网络,尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。

(一)复用技术

光传输系统中,要提高光纤带宽的利用率,必须依靠多信道系统。常用的复用方式有:时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中,WDM技术比较成熟,它能几十倍上百倍地提高传输容量。

(二)宽带放大器技术

掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键,它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄,约有35nm(1530~1565nm),这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有:(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA),它可实现75nm的放大带宽;(2)碲化物光纤放大器,它可实现76nm的放大带宽;(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来,可放大带宽约80nm;(4)拉曼光纤放大器(RFA),它可在任何波长处提供增益,将拉曼放大器与EDFA结合起来,可放大带宽大于100nm。

(三)色散补偿技术

对高速信道来说,在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码,限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说,色散限制仅仅为50km。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。

(四)孤子WDM传输技术

超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中,使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显着增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合,凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势,继而向高速、宽带、长距离方向发展。

(五)光纤接入技术

随着通信业务量的增加,业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务,而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络,用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求,只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开,核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了,它可与多种技术相结合,例如ATM、SDH、以太网等,分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题,APON发展基本上停滞不前,甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用,APON将用于实现FITH方案。GPON对

电路交换性的业务支持最有优势,又可充分利用现有的SDH,但是技术比较复杂,成本偏高。EPON继承了以太网的优势,成本相对较低,但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网,所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的,并且原有的以太网只限于局域网,而且MAC技术是点对点的连接,在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可扩展到城域网,甚至广域网,EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。

三、光纤通信技术的发展趋势

对光纤通信而言,超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标,光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。

(一)光纤到户

现在移动通信发展速度惊人,因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求陆能相对占优的固定终端,希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代,光纤到户的成本大大降低,不久可降到与DSL和HFC网相当,这使FITH的实用化成为可能。据报道,1997年日本NTT公司就开始发展FTTH,2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中,FTTH的安装数量增加了200%以上。在我国,光纤到户也是势在必行,光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展,预计2012年前后,我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设高潮。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点,伴随着相应技术的成熟与实用化,成本降低到能承受的水平时,FTTH的大趋势是不可阻挡的。

(二)全光网络

传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍用电器件,限制了目前通信网干线总容量的提高,因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性,并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术,它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段,但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。

四、结 语

光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。在国内各研发机构、科研院所、大学的科研人员的共同努力下,我国已研制开发了一些具有自主知识产权的光通信高技术产品,取得了一批重要的研究与应用成果。这些研究工作和突出成果为O-TIME(光时代)计划的实施奠定了坚实的基础,有望在“十一五”期间取得更多的成果,为我国的信息基础设施建设做出贡献。

第四篇：浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势

浅谈5G移动通信技术发展现状及未来趋势

刘远石

（通信工程 1312402-11）

摘要：随着现代社会的快速发展，现代科学技术的发展也日新月异，而通信技术方面的技术变革，更是站在当今发展最快的技术变革行列的前茅。4G移动网络是我国当前正大力推广的移动通信技术，现已发展的十分成熟，而5G移动网络则是面向2020年的第五代移动通信技术。很多国家自2013年起就开始研究5G移动网络，目前我国5G移动网络正处于探索阶段。文章根据我国5G移动网络应用现状，对5G移动网络的发展趋势进行了分析与预测。关键词：5G、移动通信、发展现状、未来趋势 1、5G发展现状及应用前景

随着社会经济以及科学技术的不断发展，移动通信技术也有突飞猛进饿进步和发展。从2G到3G，再到当前的4G，短短几年移动通信技术有质的飞跃。不同类型的通信技术具有各自的发展阶段和技术特点。接下来的通信技术朝什么方向发展，有什么创新技术，这些都是人们对移动通信技术发展的期望和关注点。5G通信技术是接下来发展的趋向，也将成为新一代的的移动通信系统。每一代网络的出现与应用都是对移动网络技术进步的充分肯定与证明。为进一步促进移动网络技术发展，加快新一代5G移动网络的来临，有需要对5G移动网络应用现状与发展趋势进行关注与分析。5G是未来十年的发展方向，在2020年以后将成为第五代的移动通信系统。根据以往的移动通信技术发展的规律分析，5G应具有着超高的频谱利用率及利用能效，在传输速率和资源的利用效率方面，将比现今的4G技术有一个高度和质的提升，在其无线信号的[1]覆盖性能、传输时效、通信安全及用户体验方面也将会有明显的提高和进步。5G移动通信技术和其他无线移动技术有着深入的联系和结合，形成了新一代的全面性的通信网络。满足未来十年互联网移动通信网速的1000倍要求。未来5G移动通信还须很强的灵活性，可实现自动化和智能化的网络调整。移动互联网技术的发展为5G移动通信提供了动力基础。移动互联网将成为未来各种技术的基础性平台。当前的移动通信技术和无线技术将成为5G通信系统的基础，但有着更高的通信传输质量和系统效率的要求。未来5G技术的发展方向将在三个方面得到提升：（1）无线传输效率；（2）通信系统的智能化和系统吞吐率；（3）无线通信频率资源。当前科学信息技术处于新的发展和变革时期，5G技术的发展将有这样的特点：一，更加注重用户的体验，提高和改善通信网络的传输速率、吞吐效率及3D等下能力，将成为5G性能的重要指标；二，完善和健全网络，实现多点、多面、多用户多无线，提高系统性能；三，5G技术将实现无处不在的无线信号覆盖，优化系统的设计目标；四，充分利用高频段频谱资源，实现5G的普遍广泛应用；五，可灵活化的配置5G移动无线通信网络，相关通信运营商科根据实时的流量动态调整网络资源，降低成本和消耗。

5G移动通信技术，已经成为移动通信领域的全球性研究热点。随着科学技术的深入发展，5G移动通信系统的关键支撑技术会得以明确，在未来几年，该技术会进入实质性的发展阶段，即标准化的研究与制定阶段。同时，5G移动通信系统的容量也会大大提升，其途径主要是进一步提高频谱效率、变革网络结构、开发并利用新的频谱资源等。2013年初，欧盟等国家的第7框架计划中启动了关于5G的研发项目，共有29个参加方，我国的华为公司也参与其中。随着该项目的启动，各种5G移动通信技术的研发组织应运而生，如韩国成立的5G技术论坛，中国成立的IMT-2020(5G)推进组等。目前，世界各个国家正积极的就5G移动通信技术的应用需求、关键技术指标、使能技术、候选频段、发展愿景等各个方面进行全面的研讨，以期在2015年召开世界无线电大会时达成共识，在2016年后积极启动关于5G移动通信技术的相关行业标准进程。

移动互联网的快速发展是推动5G移动通信技术发展的主要动力，移动互联网技术是各种新兴业务的基础平台，目前现有的固定互联网络的各种服务业务将通过无线网络的方式提供给用户，后台服务及云计算的广泛应用势必会对5G移动通信技术系统提出较高的要求，尤其是在系统容量要求与传输质量要求上。5G移动通信技术的发展目标主要定位在要密切衔接其他各种无线移动通信技术上，为快速发展的网络通信技术提供全方位和基础性的业务服务。就世界各国的初步估计，包括5G移动通信技术在内的无线移动网络，其在网络业务能力上的提升势必会在三个维度上同步进行：第一，引进先进的[2]无线传输技术之后，网络资源的利用率将在4G移动通信技术的基础上提高至少10倍以上；第二，新的体系结构（如高密集型的小区结构等）的引入，智能化能力在深度上的扩展，有望推进整个无线网络系统的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更为先进的频率资源，比如可见光、毫米波、高频段等，使得未来的无线移动通信资源较4G时代扩展4倍左右。为了提升5G移动通信技术的业务支撑能力，其在网络技术方面和无线传输技术方面势必会有新的突破。在网络技术方面，将采用更智能、更灵活的组网结构和网络架构，比如采用控制与转发相互分离的软件来定义网络架构、异构超密集的部署等。在无线传输技术方面，将会着重于提升频谱资源利用效率和挖掘频谱资源使用潜能，比如多天线技术、编码调制技术、多址接入技术等等。

5G移动通信技术的发展，在移动通信技术领域掀起了新一轮的竞争热潮，加快5G技术的研发应用，力求在5G通信领域的商业竞争中脱颖而出，已成为各国信息领域发展的重要任务。5G移动通信技术，必将会得到空前的发展，并给社会的进步带来前所未有的推动力。

2、5G移动通信的核心技术

2.1 非正交多址接入技术

非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的基本思想是在发送端采用非正交发送，主动引入干扰信息，在接收端通过串行干扰删除（SIC）接收机实现正确解调。NOMA的子信道传输依然采用正交频分复用（OFDM）技术，子信道之间是正交的，互不干扰，但是一个子信道上不再只分配给一个用户，而是多个用户共享。同一子信道上不同用户之间是非正交传输，这样就会产生用户间干扰问题，这也就是在接收端要采用SIC技术进行多用户检测的目的。

2.2 高频段传输技术

移动通信传统工作频段主要集中在3GHz以下，这使得频谱资源十分拥挤，而在高频段(如毫米波、厘米波频段)可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。[3]高频段在移动通信中的应用是未来的发展趋势，业界对此高度关注。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。射频器件、系统设计等方面的问题也有待进一步研究和解决。

2.3 超密集组网技术

超密集网络能够改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，并且对业务进行分流，具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来，面向高频段大带宽，将采用更加密集的网络方案，部署小区/扇区将高达100个以上。与此同时，愈发密集的网络部署也使得网络拓扑更加复杂，小区间干扰已经成为制约系统容量增长的主要因素，极大地降低了网络能效。干扰消除、小区快速发现、密集小区间协作、基于终端能力提升的移动性增强方案等，都是目前密集网络方面的研究热点。

2.4 大规模 MIMO（multiple input multiple output）技术

现有4G网络的 8 端口多用户MIMO不能满足频谱效率和能量效率的数量级提升需求，而大规模 MIMO系统可以显著提高频谱效率和能量效率。大规模MIMO 技术是MIMO技术的扩展和延伸，其基本特征是在基站侧配置大规模的天线阵列(从几十至几千)，其中基站天线的数量比每个信令资源的设备数量大得多，利用空分多址原理，同时服务多个用户.此外，大规模 MIMO系统中，使用简单的线性预编码和检测方法，噪声和快速衰落对系统的影响将逐渐消失，因此小区内干扰也得到了降低.这些优势使得大规模 MIMO系统成为5G 的一大潜在关键技术。

3、对5G的看法

目前，5G标准正处于技术研究和评估的阶段。2016年，产业界将进一步遴选出5G采用的技术，进行单一技术的仿真与验证，开展系统性的仿真工作及原理验证工作。同时，5G在网络架构上也将产生深刻变化，SDN/NFV技术的引入，将使5G网络能够更灵活、更智能地适合应用需求。5G是基于第四代移动通信的演进，其未来的发展方向必定以“人的体验”为中心，在终端、无线、业务、网络等领域进行融合以及创新。同时，5G在用户感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。5G网未来将会结合蜂窝网和局域网的优点，形成一个更加智能、友好的环境。

4、总结

根据移动通信发展规律和本文对5G移动网络发展趋势分析来看，5G移动网络预计将在2020年正式实现商用，以满足未来移动通信用户和移动互联网业务飞速增长的高需求。虽然我国关于5G移动网络的研究尚处于起步阶段，但随着研究力度与深度的逐渐加大，今后几年时间里我国5G移动网络研究工作将进入技术研究的关键时期，从而为5G移动网络的形成打下坚实基础。参考文献

[1]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学，2014(5)[2]唐兴.移动通信技术的历史和发展趋势[J].江西通信科技，2010（2）

[3]孔令兵.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].通信电源技术，2015,04：124-125.

第五篇：药型罩材料技术发展现状及趋势

药型罩材料技术发展现状和趋势

破 甲技 术 作为攻击装甲目标的一种重要手段，近几十年来在我国进行了系统的研究。在破甲战斗部方面:对起爆源、调整器、辅药柱、隔板、主药柱、药型罩等各个环节，都进行了详细研究。在破甲机理方面:对药型罩的压垮、射流的形成、侵彻过程的研究，均比较深人。在破甲弹对目标的侵彻方面:对炸高的影响、着靶姿态、引信瞬发度、破甲深度的动静差等也都进行了研究。此外，在测试手段、计算技术、模拟技术等方面都进行了大量研究工作。随着装甲技术的不断更新，对破甲技术的要求也越来越高。空心装药战斗部与各种制导技术的结合使之成为目前最具威力的反装甲武器，近年来随着子母弹、末敏弹以及末制导炮弹等各种制导武器的发展，更加拓宽了空心装药战斗部的应用前景。作为空心装药战斗部的关键部件之一的药型罩，其研究也相应地得到了加强，并取得很多进展。药型 罩 有 两大基本类型，即角度小于700的锥形药型罩和角度大于120“的盘形或球缺形药型罩。当炸药引爆之后，锥形罩内表面形成轴向射流，而外表面材料朝与射流相反的方向形成一个大的柞体。射流头部速度超过10 km/s。采用这种药型罩的战斗部，适宜攻击厚装甲目标。当炸 药 引 爆之后，盘形或球缺形药型罩向前翻转，形成弹丸。人们称这种弹为爆炸成形弹(EFP).它们的应变速率和应变比锥形罩的低得多，但破孔较大。因此，爆炸成形弹适宜攻击较薄的装甲目标，例如坦克的顶装甲及舰船等。1 空心装药破甲弹锥形罩技术

年 代以 来，国外在铜药型罩的基础上，研究了铝、钨、镍等单金属及钨合金、徕合金、超塑合金和非晶态合金等锥形罩罩材。对这些罩材的研究涉及材料的化学成分、静态和动态力学性能、显微结构等内容，涉及到电铸、单晶和其它一些新制造方法在内的先进制造工艺。研究的目的是获得具有高密度、稳定、延性好、速度高和抗旋等特点的高质量射流，以便有效侵彻现代复合装甲。为了进一步提高破甲威力，反现代反应装甲和复合装甲，国外还研究了多级和新结构药型罩。1.1 单金属药型罩

研究 和 实 践证明，材料的塑性、密度和声速与侵彻性能直接相关。塑性好的材料易于加工成形，可形成侵彻性能较好的长射流。而射流的长度与侵彻深度成正比关系。此外，总侵彻深度还同射流密度与靶密度之比的平方根成正比关系，因而罩材的密度越高，侵彻深度将越深。材料的声速越高，射流的伸长速度越快，有利于射流侵彻装甲。因此，材料的塑性、密度和声速是选择药型罩材料不可缺少的参考指标。1.1.1 铜

纯铜 是 锥 形罩普遍采用的材料。其原因是，纯铜具有优良的综合性能，即塑性好，密度和声速较高，最终获得延性射流。国内外的研究人员详尽地研究了铜药型罩的影响因素，研究了不同显微结构、不同再结晶温度对铜药型罩射流特性的影响，研究了材料杂质及晶粒尺寸和结构对药型罩射流性能的影响。除了传统的制造工艺外，还研究了多种制造工艺，如电铸药型罩、单晶铜药型罩技术。1.1.2 钨

钨具 有 高 声速和高密度，是一种药型罩侯选材料。虽然钨材在室温条件下非常脆，但是，钨罩可获得延性良好的射流。目前，钨罩由于射流破断性能不稳定，而限制了实际应用。国外对钨罩射流的脆性破断性能进行了研究，得出钨罩射流的脆性破断性能可能与高温脆性有关。1.1.3 镍 镍与 铜 相 比，都是塑性优良的材料，密度相伺，声速却较高。镍罩形成射流的头部速度为11400m/s，比铜罩形成射流的速度大约高巧%。因此，镍是一种良好的药型罩侯选材料。目前，美国的海尔法导弹串联战斗部的主装药已采用电铸镍药型罩。法国、德国均试验了镍药型罩，研究了晶粒尺寸与射流延性的关系以及晶粒尺寸的影响因素。1.2 合金药型罩

近几 年 来，国内外都在积极寻求更高性能的药型罩新材料。其中一条途径就是研制高性能合金药型罩，包括W一CU,Re一Cu,Ni 合金以及超塑合金等。1.2.1 钨合金

W 一C u合 金因具有高密度，用作药型罩可改善射流对均质钢靶的侵彻性能。但W与Cu不能互相溶解，难以用常规工艺制造，所以其发展相当缓慢。日本采用粉末冶金技术成功地制造了W一Cu合金。1.2.2 镍合金

199 2 年，瑞典粉末技术公司提出了一种高密度、高延性镍基单相合金材。据称，该药型罩的侵彻性能远远高于纯铜药型罩。1.2.3 超塑合金

法国 研 究 了具有超塑性细晶Zn一Al,C u 一Zn合金药型罩可产生理想射流，但是由于这些材料的射流对靶板强度敏感而缺乏实用性。合金 药 型 罩的缺点就是合金密度不均匀，射流性能不稳定。需要解决的问题是精密制粉和精密粉末冶金技术，目标是使材料微区密度均匀，没有缺陷，并且可获得高致密度。

1.3 新结构药型罩

随着 反 应 装甲的出现，串联战斗部应运而生。它的基本原理是:用前边一个小破甲战斗部引爆反应装甲，为后面的主破甲战斗部扫清通道，避免了反应装甲盒爆炸后产生的爆轰波和破片对主射流的干扰。无论美国或者西欧研制的新一代反坦克破甲弹，都考虑了串联战斗部方案。实践证明，国外配置成功的串联战斗部，破甲威力远远大于配置单一药型罩的普通破甲弹。对药型罩结构的改进，可以提高或改变装药质量与药型罩质量的比值，借此控制射流速度，使侵彻性能得到提高。2 爆炸成形弹丸(EFP)技术

爆炸 成 形 弹丸(EFP)是反坦克弹药的一个新支。它的爆炸成形类似于破甲弹射流的形成，不同之处是药型罩为大锥角，因而在压垮过程中药型罩要翻转，最终形成一个弹丸。同时该弹对装甲目标的侵彻又类似于穿甲弹。因此,它是把破甲和穿甲联系于一体的一种新型弹丸。爆炸 成 形 弹丸(EFP)与普通破甲弹相比，具有以下特点:①对炸高不敏感;②反应装甲对其干扰小;③侵彻后效大。由于 爆 炸 成形弹丸(EFP)是从顶部攻击坦克要害部位，顶部攻击面积大，弹丸的攻击效果又不受炸高的限制，特别是爆炸成形弹丸(EFP)能够有效攻击披挂了反应装甲的坦克，而且后效又大，所以是一个应用前景广泛的新弹种。它与制导武器结合是对付直升机、坦克及其它装甲车辆顶部防护的有力武器。爆炸 成 形 弹丸(EFP)是末敏弹的关键部件之一。美国1972年就完成了末敏弹的概念研究，1985年已经突破了末敏弹的技术关键。继美国之后，德国、法国和瑞典等国也都开展了末敏弹的研究。我国从70年代即开展了末敏弹的可行性研究，同时开始了关键技术的攻关，其中爆炸成形弹丸(EFP)战斗部是关键技术之一。影 响爆 炸 成形的主要因素有:炸药性能、药型罩材料和锥角。关于药型罩材料:钨合金密度高、强度高，侵彻效果好，但由于其脆性和不易成型，应用难度较大。国外目前广泛采用钮罩，但其成本高，我国尚未进行试验。目前试验大部分采用紫铜。2.1 单金属药型罩材料

爆炸 成 形 弹丸(EFP)的罩材目前主要是软钢或紫铜。研究表明，罩材特性如强度和密度对形成爆炸成形弹丸(EFP)有着重要影响。如果罩材强度、塑性差，则跟不上变形速度，在变形过程中罩体会破碎。因此，为形成弹丸，减小变形过程中的质量损失，必须选择韧性、塑性较好的材料，尤其要考虑材料的动态特性。目前正在研究的韧性较好的重金属有Ta,U.2.1.1 延性铁

延性 铁 的 塑性类似于铜，是爆炸成形弹丸(EFP)用药型罩广泛使用的材料之一。2.1.2 铜

纯铜 是 爆 炸成形弹用药型罩普遍采用的材料。其原因是纯铜塑性很好，密度较高。2.2 新结构药型罩

多级 球 缺 形药型罩英国 亨 廷 有限公司研究一种爆炸成形弹，其中有两个口部朝向完全相反的球缺形药型罩。这两个球缺形药型罩口部与战斗部飞行方向垂直。当战斗部飞越目标时，爆炸成形弹丸(EFP)对目标实施攻击。德 国应 用 研究公司研究了串联重金属双球缺药 型罩。战斗部中的装药爆炸后，双球缺形药型罩生 成一前一后在同一弹道上飞行的两个弹丸。前一弹 丸可用于攻击反应装甲，后一弹丸用于破坏主装甲。法 国军 械 部研究了一种带有变壁厚紧贴双球缺 形药型罩的战斗部。在装 药 量 给定的条件下，双药型罩产生的爆炸 成形弹丸质量要比单药型罩的大，而且在弹道上的 速度降低较小，终点弹道效果也较好。

就侵 彻 特 性而言，爆炸成形弹丸(EFP)很难与 现代的动能弹和优化破甲弹的高速射流相比。然 而，它在这两类侵彻装甲弹药中占有重要的地位。一方面，爆炸成形弹丸(EFP)不需要象动能弹那样 直接向目标发射和具有很高的速度;另一方面与成 形装药弹头相比，爆炸成形弹丸(EFP)不要求直接 接触被侵彻靶而发生作用，而且因为爆炸成形弹质 量较大，所以在侵彻之后它具有比破甲弹更高的二 次效应。

随着 先 进 的爆炸成形弹和现代传感技术的发 展，利用爆炸成形弹自动对付装甲车辆新系统的研 究将会不断发展和加强。3 总结

随着 材 料 科学技术的发展，破甲弹用药型罩材 料与技术研究取得了一系列重大进展。除传统的铜 药型罩材料外，又逐步研究了多种金属材料。破甲 弹各部分与最终形成的射流或弹丸各部分之间存在 着对应关系，对这种对应关系认识的逐步加深，今后 会出现各种形式的药型罩。各种性能的材料和最佳 结构使药型罩既具有先进材料效应又具有先进结构 效应，从而大大提高了破甲弹的侵彻威力。