GSM-R技术及应用发展（范文）

第一篇：GSM-R技术及应用发展（范文）

GSM-R技术及应用发展

摘 要

铁路是我国国民经济的大动脉，铁路的运输能力直接影响着我国国民经济的发展。进入21世纪，随着铁路跨越式的发展，铁路通信系统也迎来了划时代的转变，近年来随着运输量的日益增长，使得列车重量加大，列车编组加长。

GSM-R技术是基于成熟、通用的公共移动无线通信系统GSM平台之上，专门为满足铁路应用而开发的数字式移动无线通信技术。在铁路通信中，它能够提供定制的附加功能，如优先级和强插功能、话音组呼及广播功能、位置寻址及功能寻址和安全数据通信等，是一种经济高效的综合数字移动通信系统。铁路无线全球通信系统GSM-R的建设和使用，表明中国铁路正不断吸取国外铁路的先进经验和成果，努力提升自身的经济技术结构和规模水平，加快发展步伐，争取在较短时间内运输能力满足国民经济和社会发展的需要，主要技术装备达到或接

近国际先进水平。

Abstract Railway is the main artery of China's national economy, the railway transport capacity of a direct impact on the development of our national economy.In the 21st century, with the railway by leaps and bounds in the development of railway communication systems have also ushered in an epoch-making changes in recent years with the growing traffic, making the train to increase the weight of the train

formation length.GSM-R is based on mature technology, the general public mobile radio communication system GSM platform, specifically for the railway to meet the application and development of the digital mobile wireless communication technology.In the railway communication, it can be customized to provide additional features such as priority functions Interpolation and strong, the group calls and voice broadcasting capabilities, addressing the location and function of addressing security and data communications, is a cost-effective integrated digital System for Mobile Communications.Railway global wireless communication system GSM-R and use of the building, indicating China Railway is abroad, and continuing to draw on the advanced experience of the railway and the results of efforts to upgrade its economic structure and technological level of the scale, speed up the pace of development in the relatively short period of time for transport capacity National Economic and Social Development to meet the needs of major technical equipment to reach or approach advanced international standards.? 目录 1 绪论...1 2 GSM-R系统的介绍...2 2.1 GSM－R系统组成...3 2.2 GSM-R工作频率...3 2.3 GSM-R系统结构与覆盖...4 2.4 GSM-R功能特点...4 2.5 GSM-R网络优化策略...5 3 GSM-R技术在我国铁路通信中的应用...5 GSM-R技术的发展方向...6 总结...8 参考文献...10

? 1 绪论

新中国成立初期，铁路长途通信一直采用的是以架空明线和电缆为传输媒质的载波通信设备，电话交换大量发展步进制自动交换机及人工长途台，在专用通信方面，全路调度、各站、养路等通信系统改造为铁路支流脉冲选叫方式。进入70年代，随着国外铁路开始应用光纤技术，我国铁路光缆、数字通信也随之进入研究阶段，进入 80年代中后期，数字光纤通信已经在多条线上试用成功；90年代数字光纤通信已经在铁路通信中被广泛使用，这一时期除光缆建设迅速发展以外，其他数字通信建设也得到了相应的发展。在交换方面大量采用程控交换设备，90年代末全路长途交换网基本形成，在数据交换方面根据铁路运输管理信息系统（TMIS）、客票预定和发售信息系统及铁路其他信息业务的需要，建设了铁路第一个分组交换数据网，在专用通信方面由于光数字分插设备的应用，区段通信电缆数大幅度增加，铁路无线通信系统使用的单信道模拟制式无线通信设备主要是为满足话音通信设计的，主要使用 450M频段，共 58对频点，固定分配给了无线列调、站调、公安等无线系统使用，各个部门间不能相互共享，造成频率资源的极大浪费，无线通信系统采用频点（信道）固定分配的方式，信道长期指配给某一系统（通常按专业划分）用户使用，当一个信道遇忙时，其它用户只能等待，往往造成该信道上的用户争抢或者出现阻塞，通信质量得不到保证。而信道空闲时，别的系统用户也并不能利用该信道进行通信。这无疑是对频率资源的一种浪费，也制约了用户数量的进一步发展。铁路无线通信系统枢纽地区干扰严重不具备网络能力，移动终端对讲距离受限，邻站交界区易发生业务中断，各个无线通信系统分散，不能联合组网，使得各系统之间用户无法进行联络，无线、有线调度网基本独立，无法形成有机融合的整体。无线列调系统是开放系统，并未做任何鉴权加密处理，对用户无需进行身份识别，只要无线终端用户频点和调制方式与无线列调相同，便可以加入到无线列调系统内的通信。因此话音业务可以被接收或窃听，给行车安全带来极大的隐患。

随着我国铁路信息化建设的不断发展，铁路数据信息业务量的多样化和高速率，使得GSM-R系统在国内有着广阔的发展空间，GSM-R技术也正是顺应时代的发展，利用其固有的GSM-R网络特性，为铁路信息化和自动化发展奠定良好的基础，利用通信的手段实现铁路移动设施和固定设施的无缝连接，确保列车平稳高速、安全地运行。GSM-R系统的介绍

GSM-R（GSM for Railway）中文全称为铁路移动通信系统标准，和我国现在覆盖最大的GSM网络标准相仿，是中国首次从欧洲引进的移动通信铁路专用系统。随着GSM的技术日趋成熟，使用范围迅速扩大，造价逐渐下降，并且又由于在用户迅速扩展的情况下，集群移动通信解决方案所存在的问题日趋突出，欧洲的铁路移动通信系统最后定位于GSM的方式，也就是在GSM标准上加入了一些适合高速移动环境使用的要素，该项技术在GSM的发起地区欧洲得到了推崇，德国和法国、荷兰、瑞士等国家已在铁路沿线进行了GSM-R的放号。GSM-R是一种专门为铁路设计的专业无线数字通信系统，基于GSM系统技术平台，针对铁路通信列车调度、列车控制、支持高速列车等特点，为铁路运营提供定制的附加功能的一种经济高效的综合无线通信系统，并将铁路移动通信所具有的特色（群呼、组呼、优先级别、强插、强拆等功能）加进去，构成GSMR用于铁路的全球移动通信系统的解决方案。从集群通信的角度来看，GSM-R是一种数字式的集群系统，能提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修组通信等语音通信功能。GSM-R能满足列车运行速度为0-500km／小时的无线通信要求，安全性好。GSM-R可作为信号及列控系统的良好传输平台，正在试验中的ETCS欧洲列车控制系统（也称FZB）和另一种用于160公里以下的低成本的列车控制系统（FFB），都是将GSM-R作为传输平台。

2002年以来铁道部经过几年的论证、研究，决定借鉴欧洲先进国家铁路通信在GSM-R系统上成功经验，决定在国内选择GSM-R作为铁路专用移动通信系统，替代原有的模拟通信系统，支持铁路跨越式发展，首批试点线路为青藏线、大秦线和胶济线，并在实验成功的基础上逐步在全国各条铁路干线和新建城际客运专线上推广使用。

既有的GSM-R通信系统主要由BSS（基站子系统）、NSS（交换子系统）、OSS（管理子系统）三大部分组成，根据业务的需要，增加了智能业务和GPRS分组数据业务功能单元，我国目前在青藏、大秦、胶济线试用的GSM-R系统基本上可以满足铁路运输信息业务十大功能：机车同步操作控制系统的信息传输、列车控制系统的信息传输、调度通信、无线车次号信息、CTC调度命令的传送、列车尾部风压信息传送、机车综合监测信息传送（弓况、工况、轴温等）、客车运行安全监测系统（TCDS）信息传送、旅客移动信息服务系统的信息传送、大型编组场/车站综合移动信息服务系统的信息传送、区间移动通信与公务移动通信。中间站通信条件大为提高。调度等共线电话也推广采用了程控共线设备。

2.1 GSM－R系统组成GSM-R 系统由六个子系统组成：交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、运行与维护子系统（OMC）、通用分组无线业务子系统（GPRS）、终端子系统及移动智能网子系统（IN），并通过交换子系统（SSS）中的网关移动交换中心（GMSC）实现与其他通信网络的电路域业务的互联互通，通过通用分组无线业务系统（GPRS）中的网关GPRS业务支持节点（GGSN）实现与其他数据信息网络的分组域业务的互联互通。

GSM－R系统框图如下图，A接口往右是NSS系统，它包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR），组呼寄存器（GCR），操作维护中心（OMC），A接口往左Um接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。Um接口往左是移动台部分（MS），其中包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。? 图2-1 GSM－R系统框图

2.2 GSM-R工作频率GSM-R系统可以在876～960MHz整个频率范围内工作，但CEPT（欧洲邮政与电信会议）为欧洲国家的铁路通信系统指定了一个专用频带，也即UIC（国际铁路联盟）的GSM-R频带：移动站到基站（上行链路）为876～880MHz，基站到移动站（下行链路）为921～925MHz。GSM-R选择工作在900MHz频带有如下的理由：适合500km/h高速移动体的通信（最大多普勒频移为415Hz）；抗电气化铁道电火花干扰（电火花的频率多集中在400～800MHz）；典型覆盖距离约为5～10公里，对高速列车来说这是保证系统容量和服务质量的最小范围；更适于隧道内通信（相对450MHz和1800MHz频带）。

2.3 GSM-R系统结构与覆盖GSM-R可以构成既含有面状覆盖又含有链状覆盖的网络，既可用于地区性的覆盖也可用于全国性的覆盖。例如，沿铁路线采用链状覆盖，车站及枢纽地区采用面状覆盖。为了满足铁路对传输的高可靠性，链状覆盖一般采用双重冗余的重叠小区结构，每2个基站（BTS）重叠覆盖一个小区（cell）；面状覆盖采用多小区（或多扇区）蜂窝结构，每个基站（BTS）覆盖一个小区（cell），当然也可以采用重叠覆盖小区结构。

2.4 GSM-R功能特点GSM-R以GSM平台为基础，因此除了GSM所具有的越区切换、漫游等特性外，GSM-R还具有如下专有的特性： 功能寻址（Functional Addressing，FA）：便于固定（移动）用户拨号呼叫列车上移动用户的一种方式。

基于位置的寻址（Location Dependent Addressing，LDA）：便于列车上移动用户（如火车司机）呼叫固定用户（调度员）的一种方式。例如当火车司机呼叫固定用户（调度员）时，系统依据移动用户（火车司机）的当前位置（所在控制区/小区）对固定用户（调度员）进行寻址，自动地将呼叫转接到列车当前所在控制区的调度员。语音广播服务（Voice Broadcast Service，VBS）：VBS可用来在指定区域（可跨多个小区）内广播消息或发布紧急呼叫（一点对多点的呼叫，主呼者讲话而众多的被呼方只能收听）。区域的定义和选择可动态设定，从而具有极大的灵活性。语音组呼服务（Voice Group Call Service，VGCS）：移动或固定用户拨打组呼ID号，可与指定区域内的小组成员建立呼叫。该组内所有成员均可通过同一业务信道进行接听；该小组的成员也可通过按键讲话（PTT）方式发出通话请求，系统依据“先请求先服务”的原则建立一个上行链路来提供通话服务。

增强的多优级与强占权（Enhanced M ulti-Level Precedence and Pre-emption，eMLPP）：铁路紧急呼叫或列车自动控制等许多通信应用，都要求网络无论处于何种负载状况下均能迅速建立呼叫。如果在一个无线电小区发生拥塞（所有无线电频率和业务信道均被占用），eMLPP可立即切断低优先权的呼叫而优先建立高优先权的呼叫。列车控制系统（Train Control System，TCS）：是以GSM-R作为传输手段的列车自动防护/列车自动控制系统，甚至可以实现列车自动操作（驾驶）。

铁路维护通信：利用GSM-R建立铁路沿线维护人员的业务联络通信（新的路边电话和隧道电话）并能够根据维护人员的职能和所在的场所很快地确定他们的位置。

列车诊断：如果列车发生故障，诊断数据将通过GSM-R传输到下一个维修中心。使维修站能够及时为维修做好相关准备，因而大大缩短维修时间。

旅客服务：包括列车时刻信息、在线售票（订座）服务。基于列车自动控制和GSM-R的列车时刻信息服务，能够随时为旅客和乘客提供列车的动态位置和时刻信息；基于GSM-R连接的售票机可提供在线售票（订座）服务。

货运跟踪服务：利用一个带有GPS接收器的简单GSM模块，可指示该货车（集装箱）的精确位置，可实时掌握所运货物的确切位置，并可将这一数据发送给其客户。

我国GSM-R除了具备GSM-R现有的功能特性，还应有无线列调功能、按近连续式机车信号传输、区间移动人员通信，以及根据我国的铁路的地理位置进行合理的GSM-R系统区间的场强覆盖。

2.5 GSM-R网络优化策略GSM网络优化解决的主要问题有：信道拥塞率高、呼叫成功率低；越区切换失败率高，掉话严重；通话质量低、有串音；移动台占用话音信道后呼叫释放、出现振铃后无通话、移动台接通后单边通话；设备完好率较低；中继电路的配置与实际话务不相符、电路群的每线话务量差别较大等。

目前，铁路GSM-R网络建设基本还处于方案设计阶段，如何在GSM-R网络规划建设时就能减少这些问题出现的概率，为今后运营和服务打下良好的基础，这对于提高投资效率是很有意义的事情。GSM-R技术在我国铁路通信中的应用

（1）青藏铁路：我国在青藏铁路通信中采用了专用的GSM-R系统，解决了冻土地带信号传输问题，减少了维护工作量；创造性的采用双交换机、同站址双基站无线覆盖方式，使GSM-R网络达到了可靠性、有效性、可维护性、安全性等技术指标要求。

（2）大秦重载铁路：大秦线是重载运输专线，山区多、隧道多、曲线多。铁道部针对大秦线的技术难点，组织多方力量集中攻关，在GSM-R网络电路交换业务的基础上，自主研发了机车同步操控地面应用节点、车载通信单元和管理维护设备，为实现多种编程方式2万吨重载组合列车同步操控提供了可靠的网络条件；同时采用同站址双基站和基站交织两种无线覆盖方式混合组网，满足了不同地理环境的网络可靠性需求；在机车同步操控系统通信平台的基础上进行系统功能升级，自主研发了可控列尾主机和控制盒，从而节省了机车使用数量，提高了经济效益。

（3）胶济线提速工程：胶济线地处我国经济发达地区，是客货混运线路，运输非常繁忙，电磁环境复杂。围绕200KM/H干线铁路建设和发展的需要，铁道部组织多家单位积极开展GSM-R应用创新，协调移动运营商进行GSM电磁环境清理，克服了外界干扰，优化了GSM-R无线基站分布，创造了在繁忙干线运营GSM-R的新经验。（4）合宁客运专线：进入2008年，我国铁路GSM-R通信系统进入全面建设和使用阶段，安徽省内合宁高速客运专线铁路建设完工并投入运营，合宁客运专线全长166公里，其中客车运行期间为合肥站至南京站，同时组织部分跨线客车，货车运行期间为合肥东站至南京东站，因此合宁线GSM-R网络覆盖合肥、合肥东至南京、南京东站。合宁GSM-R系统设置基站子系统的基站控制器、编码器和速率适配单元、PCU设备，根据场强覆盖的需要在铁路沿线设置基站设备和弱区覆盖设备，动车组和机车配备机车综合通信设备，相关移动，工作人员配置手持终端。4 GSM-R技术的发展方向

我国GSM-R系统发展的现状与欧洲差异：

（1）欧洲国家网络规模小，欧洲国家网络规模小，而我国网络规模大，应采取全网统一规划、分布实施建网策略，因此，在建网前期，需要规定框架性的要求，指导全网的建设、发展与规划。

（2）欧洲各国 GSM-R核心网大多采用一家设备，智能网采用厂家内部私有协议。而我国 GSM-R核心网为多厂家组网环境，对于智能业务，需要统一规范业务的实现流程。

（3）欧洲应用范围小，移动通信业务简单，主要承载列车调度通信和列控信息传输业务。在我国，GSM-R网除了上述两项主要业务外，还需引入 GPRS系统，承载调度命令、车次号、调车监控信号等信息传送，此外，由于运输指挥作业方式不同，列车调度通信具体要求也有所不同。

（4）欧洲 GSM-R系统设备供货厂家有北电、西门子，在我国，除了上述两个厂家外，还有华为公司，需要解决3家设备之间互联互通问题，因此，需要制定接口技术要求和测试规范。

基于此上，我国铁路通信GSM-R技术发展有以下几个重点。（1）加强GSM-R理论研究

我国对GSM-R技术的研究始于上个世纪末，虽然我国GSM-R发展到今天，突破了很多难关，但仍有不少理论难点还未攻克。近年来，GSM-R网络中GPRS应用中取得了很多理论和实践突破。比如根据我国铁路实际情况，运输对通信业务需求量大，但频率资源紧张的实际情况，采用GPRS这种分组数据传输方式作为一些非安全数据信息的传输平台，以更好的利用频率资源，为铁路信息化建设提供传输平台。我国铁路已先于欧洲发展基于GSM-R的GPRS业务是一项开拓性的工作。（2）推动互联互通现场测试工作

我们在进行铁路通信GSM网络大规模建设时，为保护工程投资，应考虑解决GSM-R系统的开放性和不同厂家设备之间的互联互通问题。进行互联互通工作有利于GSM-R更好地服务于中国铁路，有利于设备供货市场形成良好竞争局面，保护工程投资，降低风险;有利于形成全程全网的解决方案，按照目标网进行网络规划和建设，最大限度发挥总体效益；有利于网络长远发展，对GSM-R技术在中国推广起到积极的推动作用。我国互联互通工作于2006年3月开始提上议事日程，测试工作分两个阶段，第一个阶段是在实验室环境下的测试，第二个阶段是现场测试。第一阶段的主要任务是进行电信业务的互联互通测试以及接口的一致性测试，保证各个厂家的主要网元之间能够实现互换。（3）改进信息传输安全平台的设计

GSM-R在铁路通信的应用中，从实用、安全、可靠的角度出发，今后需要不断改进铁路移动信息传输安全平台的设计方案，设计公用网与铁路专用网安全互联、移动设备与地面网络可靠互通的铁路移动信息传输安全平台。铁路移动信息传输安全平台应有完善的硬件系统和软件系统组成。平台硬件系统应该由内外网通信服务器、行车监控及业务系统设备为主的时实监控和传输设施组成，平台软件系统主要由外网传输处理子系统、内网传输处理子系统、管理监视子系统构成。将GPRS数据接人点部署在铁路局，每个铁路局设立统一的外网通信服务器，作为各个业务系统地面数据处理中心，承担所有应用系统车、地间和内、外网间的数据交换任务，使各应用系统中所有从GPRS下载的实时信息统一由铁路局外网通信服务器接收，再经网络安全传输平台进人铁路运输生产系统。（4）处理好GSM-R与3G的关系

GSM-R的基础GSM系统已经在全世界130多个国家和地区得到部署和应用，无论是网络设备、终端还是业务应用等等都已经非常成熟。GSM-R能够满足铁路应用对可靠性、可用性、可维护性和安全性的苛刻要求。目前3G规范中还未考虑铁路特色业务，其应用在我国也尚未开展。但是，GSM-R与固定通信网的发展是紧密关联的，与先进的网络技术是同步发展的，与3G移动通信有着良好的后向兼容性。如同GSM可以向WCDMA平滑演进一样，GSM-R也可以向WCDMA-R平滑演进。因此，我们在大力建设我国GSM-R网络的同时，应该积极探讨GSM-R网络向3G的演进方案，包括网络自身的演进、应用业务的演进以及各个应用接口的演进等等。（5）注意GSM-R的电磁环境

GSM-R干扰源主要分为系统内部干扰和系统外部干扰。系统内部干扰主要是由频率规划和小区规划不当等自身原因造成的同频、邻频干扰等。外部干扰又分为来自中国移动GSM网的干扰，CDMA基站下行链路对GSM-R上行链路的干扰，全频段或部分频段人为故意大信号堵塞干扰等。排除自身因素和人为因素，GSM-R的干扰主要来源于与其共享频率资源的中国移动GSM-R网络。在如此复杂的电磁环境中，应对GSM-R网络进行“无线空中管制”，为列车控制系统创造无“污染”的通信天空。采用何种方案来与中国移动等单位进行协调，从而保证GSM-R正常的无线通信环境，将是铁路面临的一个紧迫而重要的问题。

（6）尽快完善适合我国铁路应用的GSM-R技术规范体系

通过制定标准与规范，一方面为网络规划、建设和运维管理提供技术依据，确保网络完整、统一和安全可靠，提高服务质量、合理地利用频谱、码号等资源；另一方面，也为各厂家平等接入提供可循的技术依据，为网络设备质量认证和监督的提供依据。此外，通过参与标准研究工作，还可以有效地提高人才的业务素质，为我国 GSM-R健康发展打下坚实的技术基础。铁道部从2003年开始组织路内外科研院校及相关单位组织制定了一系列技术规范，对于大秦、青藏、胶济3条线GSM-R系统工程建设起到了很好的指导作用。但既有规范尚需进一步完善。此外，还需组织制定其他相关技术规范，建立健全适合我国铁路应用的 GSM-R技术规范体系，满足我国铁路发展的需要。总结铁路通信网是保证行车安全、提高运输效率的有力工具。介于GSM-R技术在铁路通信网中的应用现状及其未来的发展趋势，铁路通信网应该抓住当今通信技术的发展潮流和市场的需要，在保证铁路通信要求的前提下，既要符合中国铁路技术政策和有关行业的技术政策要求，也要密切结合我国实际需求，合理利用资源，做到技术先进、经济合理、安全适用、现实可行，从而参与同其他电信部门的竞争，为出行的旅客以及网络覆盖区域的用户提供高质量、方便、快捷、多元化的电信服务，进一步推动全国既有铁路通信系统的改造，全面加快铁路跨越式发展，实现运输生产力的大幅度提升，到 2020年基本实现中国铁路现代化，为国民经济的稳步增长打下坚实的基础。? 参考文献

[1] 钟章队，李旭，蒋文怡，铁路综合数字通信系统，中国铁道出版社，2003年 [2] 张友生，远程控制编程技术，电子工业出版社，2002年 [3] 廖敏，钟章队，高速铁路无线传输系统有效性分析，中国铁路，2000年 [4] 张宇威，TETRA与GSM-R技术应用分析，移动通信，2002（4）

[5] 蒋文怡，王虹英，GSM传输时延及其对GPS定位数据传输影响，移动通信，2001（1）

第二篇：编译技术的发展和应用

编译技术的发展和应用

据说第一个编译程序的出现是在20世纪50年代早期，很难讲出确切的时间，因为当初大量的实验和实现工作是由不同的小组独立完成的，多数早期的编译工作是将算术公式翻译成机器代码。用现在的标准来衡量，当时的编译程序能完成的工作十分初步，如只允许简单的单目运算，数据元素的命名方式有很多限制。然而它们奠定了对高级语言编译系统的研究和开发的基础。20世纪50年代中期出现了FORTRAN等一批高级语言，相应的一批编译系统开发成功。随着编译技术的发展和社会对编译程序需求的不断增长，20世纪50年代末有人开始研究编译程序的自动生成工具，提出并研制编译程序的编译程序。它的功能是以任一语言的词法规则、语法规则和语义解释出发，自动产生该语言的编译程序。目前很多自动生成工具已广泛使用，如词法分析程序的生成系统LEX，语法分析程序的生成系统YACC等。20世纪60年代起，不断有人使用自展技术来构造编译程序。自展的主要特征是用被编译的语言来书写该语言自身的编译程序。1971年，PASCAL的编译程序用自展技术生成后，其影响就越来越大。

随着并行技术和并行语言的发展，处理并行语言的并行编译技术，将串行程序转换成并行程序的自动并行编译技术也正在深入研究之中。另外嵌入式应用迅速增长的需求，推动了交叉编译技术的发展.还有系统芯片设计方法和关键EDA技术的研究，也带动了专用语言VHDL等及其编译技术的不断深化。

编译实现方式的发展

－手工

机器语言

汇编

系统程序设计语言

－自动构造工具lex yacc gcc

推动编译技术发展的因素

语言范型（计算模式）

计算机体系结构

语言范型

－命令式(imperative language)

－应用式(applicative)

－基于规则的（rule-based）

－面向对象的（object-oriented）

－并行计算(parallel computing)

体系结构

－万诺曼机体系结构

－并行体系结构

－嵌入系统

编译程序执行环境

－批处理

－交互环境

－嵌入系统环境

为了提高软件开发的效率和保证质量，人们除了要在软件工程中对软件开发过程所要遵循的规范化或标准化外，还尽量使用先进的软件开发技术和相应的软件工具，而大部分软件工具的开发，常常要用到编译技术和方法。实际上编译程序本身也是一种软件开发工具。为了提高编程效率，缩短调试时间，软件工作人员研制了不少对源程序处理的工具。这些工具的开发不同程度地用到编译技术和方法。下面仅是一些

例子。

1、语言的结构化编辑器 结构化编辑器是引导用户在语言的语法制导下编制程序，能自动地提供关键字和与其匹配的关键字，如if后必须有then，begin和end的配对，左右括号的配对等，这样可以减少语法上的错误，可加快对源程序的调试，提高效率和质量。

2、语言程序的调试工具 调试是软件开发过程中一个重要环节，结构化编辑器只能解决语法错误的问题，而对一个已通过编译的程序来说，需进一步了解的是程序执行的结果与编程人员的意图是否一致，程序的执行是否实现预计的算法和功能。这种对算法的错误或程序没能反应算法的功能等错误就需用调试器来协助解决。调试器的功能愈强，实现愈复杂，但它必须与语法分析、语义处理有紧密联系。

3、语言程序测试工具 语言程序的测试工具有两种：静态分析器和动态测试器

静态分析器是对源程序进行静态地分析。它对源程序进行语法分析并制定相应表格，检查变量定值与引用的关系。如某变量未被赋值就被引用，或定值后未被引用，或多余的源代码等一些编译程序的语法分析发现不了的错误。动态测试工具是在源程序的适当位置插入某些信息，并用测试用例记录(显示语句或函数)程序运行时的实际路径。将运行结果与期望的结果进行比较分析，帮助编程人员查找问题。这种测试工具在国内已有开发，如FORTRAN语言和C语言的测试工具。

4、高级语言之间的转换工具 由于计算机硬件的不断更新换代，更新更好的程序设计语言的推出为提高计算机的使用效率提供了良好条件，然而一些已有的非常成熟的软件如何在新机器新语言情况下使用呢?为了减少重新编制程序所耗费的人力和时间，就要解决如何把一种高级语言转换成另一种高级语言，乃至汇编语言转换成高级语言的问题。这种转换工作要对被转换的语言进行词法和语法分析，只不过生成的目标语言是另一种高级语言而已。这与实现一个完整的编译程序相比工作量要少些。在国内已研制出C，PASCAL，FORTRAN到Ada的翻译器和IBM 4700汇编到C的转换器，其效果很好。近年来,由于JAVA语言的发展,国内外也已研制出不少其他语言到JAVA的转换系统,如c到JAVA的转换系统,cobol到JAVA的转换系统等等。

编译实现方式的发展主要分一下五类：手工、机器语言、汇编、系统程序设计语言、自动构造工具lex yacc gcc。推动编译技术发展的因素主要包括:语言范型（计算模式）、计算机体系结构语言范型主要包括:命令式(imperative language)、应用式(applicative)、基于规则的（rule-based）、面向对象的（object-oriented）、并行计算(parallel computing)。

体系结构主要包括:万诺曼机体系结构、并行体系结构、嵌入系统。编译程序执行环境主要包括:批处理、交互环境、嵌入系统环境、并行编译技术、交叉编译。

编译程序在一个机器（宿主机）上运行，产生另一个机器（目标机）的汇编语言。嵌入式系统中的应用程序正是借助这样的编译程序生成。

目标处理器MIPSX是MIPS系列芯片的种，属于RISC体系结构，来源于斯坦福大学的MIPS计划。由于该系列CPU不是采用加州大学伯克利分校的RISC窗口技术而是采用消除流水线各级互锁的微处理器MIPS(MicroprocessorWithout Interlocking Pipeline Stage)技术，因此而得名。MIPS是将IBM公司对优化编译程序的研究和加州大学伯克利分校的大规模集成电路的思想结合起来的产品。

由于RISC指令集的简单和整齐，为了达到更好地利用计算机的性能，MIPS系列芯片中很好地应用了流水线策略。流水线是现代各类微处理器都采用的指令执 行技巧，即将若干条指令的取指、译码和执行过程部分重叠在流水线中同时执行。以前在CISC计算机中，由于指令多而复杂，处理每条指令的所需时间不固定，当后面指令需要前条指令的结果时，往往造成指令互锁，因此无法实现流水线。而斯坦福大学的MIPS计划就是在编译的过程中，利用编译程序优化处理器的流水 线以求提高处理器流水线的效率。由于采用了硬件连线控制来执行数目不多的简单指令，而且还能重组软件流水线，这样就减少了硬件复杂性。但是由于存在数据和指令转移的相关性，这会引起流水线的停顿，降低流水线整体的执行速率。为了调整这些相关性，又开发出了代码重组技术，其中一种是延迟转移(delayed branch)，另一种叫延迟装入，提升了性能。

MIPS公司的R系列就是在此基础上开发的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品被很多计算机公司采用生产各种工作站和计算机系统。R系 列遵循按比例提高性能设计技术，按不同工艺技术实现基本相同的体系结构，其适用范围从低端的嵌入式控制器、个人计算机到高端的超级小型机、服务器甚至大型 机和巨型机，而且系统软件和应用程序都是兼容的。MIPS公司在1986年推出82000处理器，1988年推出83000处理器，1991年推出第一款 64位商用微处理器84000。之后，又陆续推出88000(于1994年)、810000(于1996年)和812000(于1997年)等型号。1999年，MIPS公司发布MIPS 32和MIPS 64架构标准。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS 32 4Kc的新版本以及未来64位MIPS 64 20Kc处理器内核。

在整个R系列中82000/82010是最基础的原型;83000/83010是82000/82010的增强型产品;由于84000采用高 精度的CMOS工艺，因此其性能很高，用途很广;而86000/86010是ECL电路化的高速品种，但是由于86000/86010的功耗大，成本高，所以其应用受到很大限制。但是MIPSX并不属于以上提到的CPU中的任何一种，它是由20世纪80年代后期由美国国防部高级研究项目署(DARPA)资 助的一个项目的成果。因此，基于MIPSX的交叉编译工具链研究虽然现有的GNU交叉编译工具链对MIPS公司R系列芯片的支持很好，但还是缺乏对 MIPSX的有效支持，所以还是需要进行移植。进行移植工作前，必须首先了解MIPSX的体系结构。经过实验室前几届师兄的分析，我们得知MIPSX的体 系结构与MIPS公司R系列芯片中的82000最为接近，当然它们在很多地方还是存在着差别，比如具体指令集的不同，比如MIPSX没有浮点操 作;MIPSX指令的基本操作码只占5位;MIPSX在跳转指令中的延时槽有两条等。

简单讲，编译器就是将“一种语言（通常为高级语言）”翻译为“另一种语言（通常为低级语言）”的程序。一个现代编译器的主要工作流程：源代码(source code)→ 预处理器(preprocessor)→ 编译器(compiler)→ 目标代码(object code)→ 链接器(Linker)→ 可执行程序(executables)高级计算机语言便于人编写，阅读交流，维护。机器语言是计算机能直接解读、运行的。编译器将汇编或高级计算机语言源程序（Source program）作为输入，翻译成目标语言（Target language）机器代码的等价程序。源代码一般为高级语言(High-level language)，如Pascal、C、C++、Java、汉语编程等或汇编语言，而目标则是机器语言的目标代码（Object code），有时也称作机器代码（Machine code）。

对于C#、VB等高级语言而言，此时编译器完成的功能是把源码（SourceCode）编译成通用中间语言（MSIL/CIL）的字节码（ByteCode）。最后运行的时候通过通用语言运行库的转换，编程最终可以被CPU直接计算的机器码（NativeCode）。

在20世纪40年代，由于冯·诺伊曼在存储-程序

编译原理实验程序

计算机方面的先锋作用，编写一串代码或程序已成必要，这样计算机就可以执行所需的计算。开始时，这些程序都是用机器语言（machine language）编写的。机器语言就是表示机器实际操作的数字代码，例如：

C7 06 0000 0002 表示在IBM PC 上使用的Intel 8x86处理器将数字2移至地址0 0 0 0（16进制）的指令。

但编写这样的代码是十分费时和乏味的，这种代码形式很快就被汇编语言（assembly language）代替了。在汇编语言中，都是以符号形式给出指令和存储地址的。例如，汇编语言指令 MOV X,2 就与前面的机器指令等价（假设符号存储地址X是0 0 0 0）。汇编程序（assembler）将汇编语言的符号代码和存储地址翻译成与机器语言相对应的数字代码。

汇编语言大大提高了编程的速度和准确度，人们至今仍在使用着它，在编码需要极快的速度和极高的简洁程度时尤为如此。但是，汇编语言也有许多缺点：编写起来也不容易，阅读和理解很难；而且汇编语言的编写严格依赖于特定的机器，所以为一台计算机编写的代码在应用于另一台计算机时必须完全重写。

发展编程技术的下一个重要步骤就是以一个更类似于数学定义或自然语言的简洁形式来编写程序的操作，它应与任何机器都无关，而且也可由一个程序翻译为可执行的代码。例如，前面的汇编语言代码可以写成一个简洁的与机器无关的形式 x = 2。

在1954年至1957年期间，IBM的John Backus带领的一个研究小组对FORTRAN语言及其编译器的开发，使得上面的担忧不必要了。但是，由于当时处理中所涉及到的大多数程序设计语言的翻译并不为人所掌握，所以这个项目的成功也伴随着巨大的辛劳。几乎与此同时，人们也在开发着第一个编译器，Noam Chomsky开始了他的自然语言结构的研究。他的发现最终使得编译器结构异常简单，甚至还带有了一些自动化。Chomsky的研究导致了根据语言文法（grammar，指定其结构的规则）的难易程度以及识别它们所需的算法来为语言分类。正如现在所称的-与乔姆斯基分类结构（Chomsky hierarchy）一样-包括了文法的4个层次：0型、1型、2型和3型文法，且其中的每一个都是其前者的专门化。2型（或上下文无关文法（context-free grammar））被证明是程序设计语言中最有用的，而且今天它已代表着程序设计语言结构的标准方式。

分析问题（parsing problem，用于限定上下文无关语言的识别的有效算法）的研究是在20世纪60年代和70年代，它相当完善地解决了这一问题，现在它已是编译理论的一个标准部分。它们与乔姆斯基的3型文法相对应。对它们的研究与乔姆斯基的研究几乎同时开始，并且引出了表示程序设计语言的单词（或称为记号）的符号方式。人们接着又深化了生成有效的目标代码的方法，这就是最初的编译器，它们被一直使用至今。人们通常将其误称为优化技术（optimization technique），但因其从未真正地得到过被优化了的目标代码而仅仅改进了它的有效性，因此实际上应称作代码改进技术（code improvement technique）。

这些程序最初被称为编译程序-编译器，但更确切地应称为分析程序生成器（parser generator），这是因为它们仅仅能够自动处理编译的一部分。这些程序中最著名的是 Yacc（yet another compiler-compiler），它是由Steve Johnson在1975年为Unix系统编写的。

类似地，有穷自动机的研究也发展了另一种称为扫描程序生成器（scanner generator）的工具，Lex（与Yacc同时，由Mike Lesk为Unix系统开发的）是这其中的佼佼者。在20世纪70年代后期和80年代早期，大量的项目都关注于编译器其他部分的生成自动化，这其中就包括代码生成。这些尝试并未取得多少成功，这大概是因为操作太复杂而人们又对其不甚了解。

编译器设计最近的发展包括：首先，编译器包括了更为复杂的算法的应用程序，它用于推断或简化程序中的信息；这又与更为复杂的程序设计语言（可允许此类分析）的发展结合在一起。其中典型的有用于函数语言编译的Hindle y-Milner类型检查的统一算法。

其次，编译器已越来越成为基于窗口的交互开发环境（interactive development environment，IDE）的一部 分，它包括了编辑器、链接程序、调试程序以及项目管理程序。这样的IDE的标准并没有多少，但是已沿着这一方向对标准的窗口环境进行开发了。

编辑器（editor）：编译器通常接受由任何生成标准文件（例如ASCII文件）的编辑器编写的源程序。现在，编译器已与另一个编辑器和其他程序捆绑进一个交互的开发环境-IDE中。此时，尽管编辑器仍然生成标准文件，但会转向正被讨论的程序设计语言的格式或结构。这样的编辑器称为基于结构的（structure based），且它早已包括了编译器的某些操作；因此，程序员就会在程序的编写时而不是在编译时就得知错误了。从编辑器中也可调用编译器以及与它共用的程序，这样程序员无需离开编辑器就可执行程序。

编译原理是计算机专业的一门重要专业课，旨在介绍编译程序构造的一般原理和基本方法。内容包括语言和文法、词法分析、语法分析、语法制导翻译、中间代码生成、存储管理、代码优化和目标代码生成。编译原理是计算机专业设置的一门重要的专业课程。虽然只有少数人从事编译方面的工作，但是这门课在理论、技术、方法上都对学生提供了系统而有效的训练，有利于提高软件人员的素质和能力。目前各个大学使用的教材机械工业出版社、国防工业出版社出版的《编译原理》。

大学课程为什么要开设编译原理呢？这门课程关注的是编译器方面的产生原理和技术问题，似乎和计算机的基础领域不沾边，可是编译原理却一直作为大学本科的必修课程，同时也成为了研究生入学考试的必考内容。编译原理及技术从本质上来讲就是一个算法问题而已，当然由于这个问题十分复杂，其解决算法也相对复杂。我们学的数据结构与算法分析也是讲算法的，不过讲的基础算法，换句话说讲的是算法导论，而编译原理这门课程讲的就是比较专注解决一种的算法了。在20世纪50年代，编译器的编写一直被认为是十分困难的事情，第一Fortran的编译器据说花了18年的时间才完成。在人们尝试编写编译器的同时，诞生了许多跟编译相关的理论和技术，而这些理论和技术比一个实际的编译器本身价值更大。就犹如数学家们在解决著名的哥德巴赫猜想一样，虽然没有最终解决问题，但是其间诞生不少名著的相关数论。

推荐参考书

虽然编译理论发展到今天，已经有了比较成熟的部分，但是作为一个大学生来说，要自己写出一个像TurbocC,Java那样的编译器来说还是太难了。不仅写编译器困难，学习编译原理这门课程也比较困难。

第一本书的原名叫《CompilersPrinciples,Techniques,andTools》,另外一个响亮的名字就是龙书。原因是这本书的封面上有条红色的龙，也因为獗臼樵诒嘁朐?砘?嘴域确实?忻?所以很多国外的学者都直接取名为龙书。最近机械工业出版社已经出版了此书的中文版，名字就叫《编译原理》。该书出的比较早，大概是在85或86年编写完成的，作者之一还是著名的贝尔实验室的科学家。里面讲解的核心编译原理至今都没有变过，所以一直到今天，它的价值都非凡。这本书最大的特点就是一开始就通过一个实际的小例子，把编译原理的大致内容罗列出来，让很多编译原理的初学者很快心里有了个底,也知道为什么会有这些理论，怎么运用这些理论。而这一点是我感觉国内的教材缺乏的东西，所以国内的教材都不是写给愿意自学的读者，总之让人看了半天，却不知道里面的东西有什么用。

第二本书的原名叫《ModernCompilerDesign》,中文名字叫做《现代编译程序设计》。该书由人民邮电出版社所出。此书比较关注的是编译原理的实践，书中给出了不少的实际程序代码，还有很多实际的编译技术问题等等。此书另外一个特点就是其现代而字。在传统的编译原理教材中，你是不可能看到如同Java中的垃圾回收等算法的。因为Java这样的解释执行语言是在近几年才流行起来的东西。如果你想深入学习编译原理的理论知识，那么你肯定得看前面那本龙书，如果你想自己动手做一个先进的编译器，那么你得看这本《现代编译程序设计》。

第三本书就是很多国内的编译原理学者都推荐的那本《编译原理及实践》。或许是这本书引入国内比较早吧，我记得我是在高中就买了这本书，不过也是在前段时间才把整本书看完。此书作为入门教程也的确是个不错的选择。书中给出的编译原理讲解也相当细致，虽然不如前面的龙书那么深入，但是很多地方都是点到为止，作为大学本科教学已经是十分深入了。该书的特点就是注重实践，不过感觉还不如前面那本《现代编译程序设计》的实践味道更重。此书的重点还是在原理上的实践，而非前面那本那样的技术实践。《编译原理及实践》在讲解编译原理的各个部分的同时，也在逐步实践一个现代的编译器TinyC.等你把整本书看完，差不多自己也可以写一个TinyC了。作者还对Lex和Yacc这两个常用的编译相关的工具进行了很详细的说明，这一点也是很难在国内的教材中看到的。

推荐了这三本教材，都有英文版和中文版的。很多英文好的同学只喜欢看原版的书，不我的感觉是这三本书的翻译都很不错，没有必要特别去买英文版的。理解理论的实质比理解表面的文字更为重要。

编译原理的实质

几乎每本编译原理的教材都是分成词法分析，语法分析（LL算法，递归下降算法，LR算法），语义分析，运行时环境，中间代码，代码生成，代码优化这些部分。其实现在很多编译原理的教材都是按照85,86出版的那本龙书来安排教学内容的，所以那本龙书的内容格式几乎成了现在编译原理教材的定式，包括国内的教材也是如此。一般来说，大学里面的本科教学是不可能把上面的所有部分都认真讲完的，而是比较偏重于前面几个部分。像代码优化那部分东西，就像个无底洞一样，如果要认真讲，就是单独开一个学期的课也不可能讲得清楚。所以，一般对于本科生，对词法分析和语法分析掌握要求就相对要高一点了。

词法分析相对来说比较简单。可能是词法分析程序本身实现起来很简单吧，很多没有学过编译原理的人也同样可以写出各种各样的词法分析程序。不过编译原理在讲解词法分析的时候，重点把正则表达式和自动机原理加了进来，然后以一种十分标准的方式来讲解词法分析程序的产生。这样的做法道理很明显，就是要让词法分析从程序上升到理论的地步。

语法分析部分就比较麻烦一点了。现在一般有两种语法分析算法，LL自顶向下算法和LR自底向上算法。LL算法还好说，到了LR算法的时候，困难就来了。很多自学编译原理的都是遇到LR算法的理解成问题后就放弃了自学。其实这些东西都是只要大家理解就可以了，又不是像词法分析那样非得自己写出来才算真正的会。像LR算法的语法分析器，一般都是用工具Yacc来生成，实践中完全没有比较自己来实现。对于LL算法中特殊的递归下降算法，因为其实践十分简单，那么就应该要求每个学生都能自己写。当然，现在也有不少好的LL算法的语法分析器，不过要是换在非C平台，比如Java,Delphi,你不能运用YACC工具了，那么你就只有自己来写语法分析器。

等学到词法分析和语法分析时候，你可能会出现这样的疑问：词法分析和语法分析到底有什么？就从编译器的角度来讲，编译器需要把程序员写的源程序转换成一种方便处理的数据结构（抽象语法树或语法树）,那么这个转换的过程就是通过词法分析和语法分析的。其实词法分析并非一开始就被列入编译器的必备部分，只是我们为了简化语法分析的过程，就把词法分析这种繁琐的工作单独提取出来，就成了现在的词法分析部分。除了编译器部分，在其它地方，词法分析和语法分析也是有用的。比如我们在DOS,Unix,Linux下输入命令的时候，程序如何分析你输入的命令形式，这也是简单的应用。总之，这两部分的工作就是把不规则的文本信息转换成一种比较好分析好处理的数据结构。那么为什么编译原理的教程都最终把要分析的源分析转换成树这种数据结构呢？数据结构中有Stack,Line,List这么多数据结构，各自都有各自的特点。但是Tree这种结构有很强的递归性，也就是说我们可以把Tree的任何结点Node提取出来后，它依旧是一颗完整的Tree。这一点符合我们现在编译原理分析的形式语言，比如我们在函数里面使用函树，循环中使用循环，条件中使用条件等等，那么就可以很直观地表示在Tree这种数据结构上。同样，我们在执行形式语言的程序的时候也是如此的递归性。在编译原理后面的代码生成的部分，就会介绍一种堆栈式的中间代码，我们可以根据分析出来的抽象语法树，很容易，很机械地运用递归遍历抽象语法树就可以生成这种指令代码。而这种代码其实也被广泛运用在其它的解释型语言中。像现在流行的Java,.NET，其底层的字节码bytecode,可以说就是这中基于堆栈的指令代码的。

关于语义分析，语法制导翻译，类型检查等等部分，其实都是一种完善前面得到的抽象语法树的过程。比如说，我们写C语言程序的时候，都知道，如果把一个浮点数直接赋值给一个整数，就会出现类型不匹配，那么C语言的编译器是怎么知道的呢？就是通过这一步的类型检查。像C++语言这中支持多态函数的语言，这部分要处理的问题就更多更复杂了。大部编译原理的教材在这部分都是讲解一些比较好的处理策略而已。因为新的问题总是在发生，旧的办法不见得足够解决。

本来说，作为一个编译器，起作用的部分就是用户输入的源程序到最终的代码生成。但是在讲解最终代码生成的时候，又不得不讲解机器运行环境等内容。因为如果你不知道机器是怎么执行最终代码的，那么你当然无法知道如何生成合适的最终代码。这部分内容我自我感觉其意义甚至超过了编译原理本身。因为它会把一个计算机的程序的运行过程都通通排在你面前，你将来可能不会从事编译器的开发工作，但是只要是和计算机软件开发相关的领域,都会涉及到程序的执行过程。运行时环境的讲解会让你更清楚一个计算机程序是怎么存储，怎么装载，怎么执行的。关于部分的内容，我强烈建议大家看看龙书上的讲解，作者从最基本的存储组织，存储分配策略，非局部名字的访问，参数传递，符号表到动态存储分配(malloc,new)都作了十分详细的说明。这些东西都是我们编写平常程序的时候经常要做的事情，但是我们却少去探求其内部是如何完成。

关于中间代码生成，代码生成,代码优化部分的内容就实在不好说了。国内很多教材到了这部分都会很简单地走马观花讲过去，学生听了也只是作为了解，不知道如何运用。不过这部分内容的东西如果要认真讲，单独开一学期的课程都讲不完。在《编译原理及实践》的书上，对于这部分的讲解就恰到好处。作者主要讲解的还是一种以堆栈为基础的指令代码，十分通俗易懂，让人看了后，很容易模仿，自己下来后就可以写自己的代码生成。当然，对于其它代码生成技术，代码优化技术的讲解就十分简单了。如果要仔细研究代码生成技术，其实另外还有本叫做《AdvanceCompilerDesginandImplement》,那本书现在由机械工业出版社引进的，十分厚重，而且是英文原版。不过这本书我没有把它列为推荐书给大家，毕竟能把龙书的内容搞清楚，在中国已经就算很不错的高手了，到那个时候再看这本《AdvanceCompilerDesginandImplement》也不迟。代码优化部分在大学本科教学中还是一个不太重要的部分，就是算是实践过程中，相信大家也不太运用得到。毕竟，自己做的编译器能正确生成执行代码已经很不错了，还谈什么优化呢？

编译原理的课程毕竟还只是讲解原理的课程，不是专门的编译技术课程。这两门课程是有很大的区别的。编译技术更关注实际的编写编译器过程中运用到的技术，而原理的课

第一个编译程序的出现是在20世纪50年代早期，很难讲出确切的时间，因为当初大量的实验和实现工作是由不同的小组独立完成的，多数早期的编译工作是将算 术公式翻译成机器代码。用现在的标准来衡量，当时的编译程序能完成的工作十分初步，如只允许简单的单目运算，数据元素的命名方式有很多限制。然而它们奠定 了对高级语言编译系统的研究和开发的基础。20世纪50年代中期出现了FORTRAN等一批高级语言，相应的一批编译系统开发成功。随着编译技术的发展和 社会对编译程序需求的不断增长，20世纪50年代末有人开始研究编译程序的自动生成工具，提出并研制编译程序的编译程序。它的功能是以任一语言的词法规 则、语法规则和语义解释出发，自动产生该语言的编译程序。目前很多自动生成工具已广泛使用，如词法分析程序的生成系统LEX，语法分析程序的生成系统 YACC等。20世纪60年代起，不断有人使用自展技术来构造编译程序。自展的主要特征是用被编译的语言来书写该语言自身的编译程序。1971 年，PASCAL的编译程序用自展技术生成后，其影响就越来越大。

随着并行技术和并行语言的发展，处理并行语言的并行编译技术，将串行程序转换成并行程序的自动并行编译技术也正在深入研究之中。另外嵌入式应用迅速增 长的需求，推动了交叉编译技术的发展.还有系统芯片设计方法和关键EDA技术的研究，也带动了专用语言VHDL等及其编译技术的不断深化。我国编译器研发工作起步并不算晚，早在60年代初期，董韫美院士和杨芙清院士就分别在中科院和北大领导研究组开发编译器，那时面向的高级语言是ALGOL和FORTRAN，目标机是国产机。

在改革开放前，由于国家需要，中科院、国防科大、江南计算所、北大等单位一直在研制国产计算机，包括大型机和高性能计算机（如向量机、并行机），相应的也在研制高级语言编译器。中科院计算所以董韫美院士领导的研究组先后开发了119机、109机的类 ALGOL语言编译器BCY。国防科大开发了向量编译器和向量识别器。

70年代中科院计算所张兆庆教授研究组（以后称ACTGroup）开始在国产机上研制FORTRAN语言编译器，先后参与了众多的院级和国家级科研攻关项目，主持开发了013，757，KJ8920等国产大型机系统中的FORTRAN语言编译器，所研制的编译器支持了数百万行应用软件的运行。

90年代以来ACTGroup承担科学院重大项目，国家攻关项目，863项目，以及国际合作项目，先后开发了共享内存多处理机的并行识别器，分布式内存多处理机的并行识别器，SIMD芯片和VLIW芯片的并行优化C编译器。将编译技术与图形学结合，ACTGroup还推出了集成化、可视化的并行编程环境。ACTGroup在先进编译技术和并行编程环境方面的研究工作获国内外专家高度评价，国际著名学者评价此研究组居编译领域的世界先进行列。

第三篇：流媒体技术应用发展思索

一、概述:

进入90年代以来，Internet网络通讯技术的飞速发展，已对人类日常生活和工作方式产生了深刻的影响，同时也对传统的教育教学模式产生了极大的挑战。网上教学、网络课程的开发已成为教育技术界同仁讨论的中心论题和21世纪教育改革发展的新趋势。而当今世界，科学技术的迅猛发展，使得知识经济已见端倪，知识经济呼吁创新教育，要求我们变革传统的教育教学模式，发展学生的创新意识和创造性思维的能力，培养创新性人才。

二、流媒体技术促进现代远程教育

1、什么是流媒体:

流媒体(StreamingMedia)，指的是在网络中使用流式传输技术的连续时基媒体，即在因特网上以数据流的方式实时发布音、视频多媒体内容的媒体，音频、视频、动画或者其他形式的多媒体文件都属于流媒体之列。流媒体是在流媒体技术支持下，把连续的影像和声音信息经过压缩处理后放到网络服务器上，让浏览者一边下载一边观看、收听，而不需要等到整个多媒体文件下载完成就可以即时观看的多媒体文件。

2、流媒体技术在现代远程教育中扮演了什么角色

我国远程教育的目标和任务是，到2010年，基本形成多规格、多层次、多形式、多功能，具有中国特色的终身教育体系。随着社会发展，科学技数的引用，采用流媒体技术为主要实现方式的网络教育，作为远程教育的一种形式，被寄予厚望。

3、流媒体技术实现了网络教育的方式

目前，流媒体技术应用予网络教育上，表现为视频点播和视频直播两种主要方式。视频直播和点播的传播方式，使得传统意义上的课本式的教学方式转变为生动形象的影音模式，广播教学、语音教学、教学示范、消息发送、网络影院、远程管理、教学点播等模式通过互联网传播开来。

三、流媒体平台应用于网络教育的思考

网络教育在教育形式和传播方式上都是一个革命性的开始。但是新型的教育模式在技术应用上总是有其不可避免的应用弊端和欠缺。在网络教育过程中，往往凸现出来的是网络应用时的一些细节问题。

1、新时代情况下，网络教育规模化、产业化逐渐成为一种趋势，这使得网络教育的概念，不仅仅是在局域网内的网络化，而更多地是指通过internet网进行教育传播，而网络带宽成为制约网络教育的一个重要瓶颈。同时，昂贵的硬件设备对于绝大部分学校，学院来说都是非常重的负担。

2、通过互联网传播使得网络教育的学员更为广泛，然而同样带来了一些问题，也是互联网长期以来一直在考虑的问题——网络安全。针对网络教育来说，网络安全主要分为网络教育过程中发布信息的安全和网络教育平台自身的安全。与互联网上所有的信息传输一样，网络教育的完成也是通过流媒体平台与客户端机交互完成，在交互过程中，往往造成信息的外泄等等，也就出现了经常提到的盗链等，同时，也可以通过各种方式对流媒体平台进行攻击，造成流媒体平台瘫痪等。

3、教育的产业化，使得其在管理等方面更偏向于商业性，因此，网络教育流媒体平台在各个方面都需要运营性的规范化。

学员管理;教师管理;教学、影视内容管理;教学公告等等，而这些主要集中体现在流媒体平台的后台中，流媒体平台的后台管理直接关系到网络教育的运营效果。

以上问题综合了中国网络教育过程中，遇到的部分硬件和软件上的问题。发现问题就要解决问题。如何解决以上问题，是中国网络教育发展的一个重要的课题，四、网络教育流媒体平台经典案例分析:

湖南大学网络教学流媒体平台:

湖南大学是国内拥有千年历史的知名学府之一。2002年1月由湖南大学原现代教育技术中心与原成人教育学院合并组建成立的，在全国28个省、市、自治区设有校外学习中心(点)，共有远程教育学生八万多人。为了适应教育市场的发展，湖南大学对现有网络教育平台进行了改革，新的平台采用的是VIEWGOOD流媒体平台。

VIEWGOOD流媒体平台单机并发量达到了1000以上，这样使得湖南大学的教学平台在硬件投入上减少到了最低，平台采用VIWGOOD自主开发的Vconnect、KeyBuffer独创技术，广域网时延最短只有100ms。系统的稳定性和负载均衡性在行业产品中都遥遥领先。

(一)流媒体平台架构:

1、采集端:

课程的直播系统主要是进行教学现场的直播和现场活动的直播，直播信号通过WebLIVE视频直播模块采集系统编码压缩，通过局域网上传到中心机房，实时发布。采集同时，将直播的数字信号存储为AVI文件，上传到放置在视频点播服务器内，供客户端的学员进行事后的点播。

2、发布端:

各院系内部发部是通过组播实现，同一网段进行一路信号的组播。并上传一路至总部的总中心机房，不同院系的用户可以局域内观看。每个院系中心机房有自己内部的视频点播服务器，利用该系统各院系将所有的资料放置在网上，供客户端的学员进行点播。

(二)流媒体平台合理贴切的后台管理

湖南大学使用的VIEWGOOD流媒体服务平台支持Np、Sp/Cp、超级管理员、终端用户五种角色。每种角色均可提供多用户远程管理。

系统支持对会议、业务培训、活动、影视等内容划分级别，以及用户分级功能，系统限制只有当用户级别大于对应节目级别的时候，该用户才可以访问该级别的影片。如中层管理人员可以访问的权限和高级管理人员的访问权限，在系统中可以设定相应的区别。

节目级别可任意定制，级别数量不限，例如。可将节目设为“十个级别”进行管理。VIp用户可以看到所有级别的节目，而普通用户只能看到开放的级别的节目。

(三)方案硬件配置

点播服务器

◎硬件配置:HpTC2110:p42.4G、SCSIM18、100/1000网卡

发布服务器

◎硬件配置:HpTC2110:p42.4G、SCSIM18、100/1000网卡

采集工作站

◎硬件配置:p41.8GCpU、512M内存、声卡、10/100网卡、视频捕捉设备

Web服务器(自备)

(四)效果反馈:

湖南大学网络学院网络教学负责人表示，教育市场的竞争，在于教学机制和教学环境的竞争，学院拥有合理成熟的教学机制，也需要在教学环境上做好文章。通过良好的教学平台，逐步建立灵活开放、规范管理、注重质量的网络教育新模式，为实现高等教育大众化，构建终身教育体系做出贡献。

五、流媒体技术在教育行业应用的未来趋势

全球信息化是多媒体网络教学发展的必然趋势，如何构建网络环境下的教学模式与课程模式，对于我们来说是一个新的课题。知识经济的到来，对于21世纪的人才培养模式、教育模式提出新的挑战，发展创新教育，培养创新性人才是我们面临的又一个新的课题。置身于教育转型时期的我们该如何同时兼顾现代教育技术的变革和人才培养模式的改革呢?又该如何在网络课程设计中体现学生创造性思维能力的培养呢?这将是摆在我们面前的重要课题。

第四篇：膜分离技术的发展和应用

膜分离技术的发展和应用

膜分离技术受到世界各技术先进国家的高度重视,近30年来,美国、加拿大、日本和欧洲技术先进国家,一直把膜技术定位为高新技术,投入大量资金和人力,促进膜技术迅速发展,使用范围日益扩大。

膜分离技术的发展和应用,为许多行业,如纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化,电子工业、制药和生物工程、环境保护、食品、化工、纺织等工业,高质量地解决了分离、浓缩和纯化的问题,为循环经济、清洁生产提供依托技术。

膜分离技术简介

1.1 膜的定义

膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。

1.2 膜的种类

分离膜包括:反渗透膜(0.0001～0.005μm),纳滤膜(0.001～0.005μm)超滤膜(0.001～0.1μm)微滤膜(0.1～1μm)、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理,不同的设备,有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物,或无机材料,或液体制成,其结构可以是均质或非均质的,多孔或无孔的,固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm ,厚至几毫米。

不同的膜具有不同的微观结构和功能,需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题,也是各公司严格保密的核心技术。

1.3 膜分离技术的定义把上述的膜制成适合工业使用的构型,与驱动设备(压力泵、或电场、或加热器、或真空泵)、阀门、仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作,就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技术。膜技术的应用领域

2.1 供水

2.1.1 高质量饮用水供给

随着水体的污染和人民生活水平提高,人们越来越希望得到高质量的饮用水供给。采用活性炭吸附过滤和超滤结合制取高质量饮用水,设备投资少,制水成本低,是优质饮用水制备的经济有效方法,具有广阔的市场前景。

2.1.2 工业供水

自来水和地下水的水质不能满足许多化学工业、电子工业和纺织工业的要求,需要经过净化处理方可以使用,超滤膜技术是净化工业用水的重要技术之一。

2.1.3 医药用水

医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的,其工艺繁琐、能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除针剂热源和终端水热源,取得很好效果。

2.2 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化)在各工业生产过程中,往往有分离、浓缩、分级和纯化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、加热、冷冻、蒸馏、萃取和结晶等过程。这些方法表现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率低、操作繁琐等缺点,以超滤膜技术取代某种传统技术可以获得显著的经济效益。

2.2.1 膜技术在制药工业的应用

膜技术广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。如血液制备的分离、抗菌素和干扰素的纯化、蛋白质的分级和纯化、中草药剂的除菌和澄清等。发酵是生物制药的主流技术,从发酵液中提取药物,传统工艺是溶剂萃取或加热浓缩,反复使用有机溶剂和酸碱溶液,耗量大,流程长,废水处理任务重。特别是许多药物热敏性强,使传统工艺的实用性多受限制。国际先进的制药生产线,大量采用膜分离技术代替传统的分离、浓缩和纯化工艺。如以膜设备浓缩纯化抗生素、中药汤及中药针剂澄清等。

2.2.2 膜技术在食品领域工业的应用

利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离,再采用其它方法精制流程。其优点是:生产效率和产品质量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质,利用价值高,达到资源综合利用。酱油、醋的澄清、果汁澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业都采用了膜技术。

2.2.3 膜技术在各种工业生产中的应用

凡是涉及分子级的浓缩和分离的过程,都有膜技术应用的机会。汽车电泳漆的在线纯化采用超滤膜除去杂质,持续保证涂漆质量;燃料工业泳超滤膜技术分离和浓缩中间体。

2.3 在环境保护和水资源化的应用膜技术在废水处理、污染防治和水资源综合利用方面得到广泛应用。在许多情况下,不仅处理了废水,还能回收有用物质和能量。

2.3.1 各种含油废水及废油的处理

①采油回注水的处理:膜法可以除去在水中的乳化溶解油,提高注入水的质量。②含油废水的处理:许多工业生产和运输业都产生大量的含油废水,膜滤技术是达标排放最有效的方法。③废润滑油的纯化:用常规技术加膜分离,可得到很纯的润滑油,适用于汽车等废机油的处理。④机床切削油的纯化回收:膜法可除去废切削油中的细菌和杂质,处理后回用。⑤废食用油的纯化处理技术:食用油在连续高温下产生致癌物质,用膜法可将这部分除去。⑥食用菜籽油的纯化:菜籽油中含有15 %～48 %高含炭量的芥子酸。用膜法可除去,达到标准(芥子酸<5 %)。

2.3.2 废水的处理及回用

①膜生物反应器处理生活污水回用中水,其占地面积小,设备投资低,处理水质好。②印刷显影废水的处理及回用,采用膜技术处理可以达标排放,也可回收。③电镀废水可采用膜技术处理,水回用,污染物回槽利用。④印染废水采用膜分离可除去有色染料,得到的水回用。牛仔布印染废水可回收靛蓝燃料。⑤造纸废水用膜可将废水中的木质素、色素等分离出来,净化水可排放或回用。

2.3.3 水的淡化技术

①海水淡化技术:应用最新的膜蒸馏技术,最适合和船用发动机热交换器连用,利用废热生产淡水,适合于中、小型渔船远航捕捞使用。②咸水淡化技术:将天然咸水用膜淡化到应用水质标准。

2.4 气体分离、浓缩技术及其应用①氧化浓缩:可用膜装置制成安全、简便的医疗和理疗设备,也可用于炼钢吹氧或助燃等工业生产,富氧浓度35 %～80 %。②氮气浓缩:氮气可用于食品保存、汽车存储、飞机加油、防爆及化学工业,膜设备的氮可浓缩至90 %～98 %。

③二氧化碳、二氧化硫、氢气的分离:当二氧化碳、二氧化硫、氢气分别和其它气体混和在一起时,可用膜将它们分离出来,满足工业的需要。④氢气的分离和浓缩:在化工产品制造时,往往排出大量氢气,可用膜法将氢气分离出来。

2.5 其它

①膜法保鲜剂:在水果、蛋类外部侵涂一层膜可达保鲜目的。保鲜后,存放期长,外观色泽好。②制造维生素E的膜法分离技术:用膜可以

从黄豆油中提取VE的混合物,其抽提剂可循环使用。

膜分离技术的国内发展动态

中国的膜技术从60年代中期起步研究,长时间在实验室内和中试规模徘徊。从“七五”计划开始,国家科委把膜技术列为国家重大科研项目加以支持,膜技术取得较大进展,特别是改革开放的国策促进了广泛的国际交流,膜技术在国民经济发展中的重要性日益增大,国内膜工业产值也逐渐增加。

近10年来,中国的膜技术的总体水平有了很大的进展,但与国际技术先进国家的差距仍然很大。问题主要表现在:生产现代化、产业化程度低,原料不规范,工艺参数未严格控制,产品质量不稳定;膜的品种少,应用范围小。尤其应用的工艺设计、系统成套能力、膜组件水平、相关机电产品等方面,尚未达到国际先进水平,远不能满足国内市场需求,膜技术存在着很大的发展空间。

首先,我们要加强研发能力,推动膜技术产业的发展,依靠科技进步,提高产品质量,降低成本,增加品种,扩大应用面。

再者,通过招商引资,引进技术,消化吸收,提高膜技术应用的工艺设计、系统成套能力,膜制备和膜组件水平,膜品种及相关机电产品等方面达到国际先进水平。

第五篇：帧中继技术的发展及应用

帧中继技术的发展及应用(上)

江苏电信管理局 薛兴华

随着电信网数字化程度的迅速增大和计算机网络业务的不断普及,专用通信网的传输速率明显提高,数据通信量迅速增大,如电子数据交换(EDI)、文件传送、传真和计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM),以及个人计算机网络的普及应用,产生了以一种无法预见的传输方式传送大量高速数据的市场需求。传输容量的易变性使得低成本、高效率传输成为一场挑战。虽然公用电信网线路和交换电路在质量上已有了重大进步,数字通信链路得到广泛使用。但目前使用的X.25分组交换网业务仍存在传输速率、网络时延、响应时间和吞吐量等均不能适应局域网(LAN)远程互联需要的问题,这时帧中继应运而生。帧中继是一个为突发数据应用而设计的新兴的网络访问协议。它主要有4个重要特征:高传输速率、低网络延迟、高连通性、高效带宽利用,帧中继专门针对于采用面向包的技术进行数据传输的网络。它经过特别设计以解决可变长度的突发数据和不可预见信息的问题。

一、帧中继技术的发展

近几年,帧中继在个人计算机应用中取得惊人的发展,导致了一场脱离分级终端——主机计算的变革。实际上,主机变成数据库服务器,它不仅对笨拙的终端设备进行数据存取,而且也针对PC机和工作站进行数据存取。局域网将这些台式PC机互连起来。但是互联处于不同地域的局域网通常要用到广域服务。首先,用户希望通过广域服务互联局域网,同时仍能保留在纯局域网环境下享有的同样的性能和灵活性。其次,广域网的带宽要比局域网带宽昂贵得多。广域网的线路细而长,也就是说,它们信道中的信息比局域网要少,而且由于更长的延时,从而限制的吞吐量。

另一种趋势是:数据传输流量动态的改变。各类新兴数据业务的应用,从大型文档的传送到图形图像应用都是造成这种变化的原因。单就图像应用而言,医生们现在使用图像来传送X光和CAT扫描、保险代理商用它来发送保险申请、而银行则用它减少各类单据,每一项应用都使得对患者、保险订户和银行客户准确而及时地交换重要信息成为可能。这类应用以不可预见方式传送高速、高带宽的突发信息,同时也不允许通过广域网链路时有过多的延时。要能按需要提高容量带宽,设计帧中继就是专门满足这类需求的网络接口。

帧中继是一种简化的X.25协议。它舍去了协议的分组层,采用物理层和链路层两级结构。尽管在网络中它们与数据通信的特点有许多共同之处,协议是一套控制各设备之间信息传送的约定的格式和规程。它们是组建通信线路和确保数据接收与数据发送一致的规则。

作为一个协议,帧中继不仅能建立联接(呼叫)方式,而且能通过这些联接进行数据传送。呼叫的建立存在于OSI模型的第三层(网络层),但是一旦联接建立,工作的主要部分——数据传输便开始了。这时,便展示了不同的协议的用途。从此在帧中继中只使用部分数据链路层(第二层)和全部的物理层(第一层),数据的传输比使用更复杂的协议效率高得多。

帧中继是依靠端到端的协议执行重新发送和差错恢复功能的,因此在网络网点处不需要进行处理操作,因而整个网络没有延时,所有正确的帧在通过网络接口时处理得非常迅速。坏帧则被直接丢弃,然后由端系统重新发送这些帧。这种能力使得在帧中继网点的数据通过速度更快,允许提供更高的数据容量和更大的信道速率,而不必增加设备成本或规模。

象X.25一样,帧中继是面向包的网络访问协议,适用于突发数据的应用。面向包的技术在今天的网络中起着重要作用。一个时分多路复用器(TDM)将带宽分为时隙,并将一个时隙分配给输入复用器的每个信道。因此,如果一个信道需要64kB/s的带宽,这段带宽甚至在信道上没有信息传送时仍能被进行地址分配并保持稳定。其他信道不能使用未用的带宽。这意味着带宽的大部分经常被闲置不用,也意味着如果数据信息需求发生变化时没有办法分配更多带宽给单个信道并改变响应时间。

相反,面向包的协议提供一种灵活的带宽分配方法:根据需要对不同的信息而进行带宽分配,而不是通过固定的信道分配。这类协议将数据连同辅助信息一起组成若干独立的数据包或帧,而不是永久地放弃带宽。这使得从几个不同信息源传输来的信息流逻辑上复用单一的入网接口。带宽一旦可用,数据包就能通过接口进行传送。

帧中继能够适用任意一种网络,但它最适用于基于包的网络产品,这是因为帧中继加快了涌入广域网数据的不规则突发的进程。在一个电路交换T/E网络中,带宽被分给固定的信道配置;另一方面,在一个基于包的T/E网络中、带宽按需分配,使得它更适合突发传输的应用。总之,帧中继指的是通过数字网接口传送“帧”或信息块的技术,该数据网接口采用为每一帧分配的连接编号来区分单个连接。在网络的边界,这个编号可区分信息源和终端目标。路由选择是由网络在端的基础上加以控制的,但是并不执行链路到链路的纠错和重发。相反,在网络的每一端由更高层的协议保证数据的完整性。实际上,帧中继允许数据信息沿网络“高速公路”快速传输,以最少的处理通过交换网点,目前它以高达2MB/s的速度传输,以减少吞吐延时并支持数据。(未完待续)

帧中继技术的发展及应用(下)

江苏电信管理局 薛兴华

二、帧中继技术应用

1.帧中继和信元中继

新兴的宽带网络是从时分交换传输发展而来的。它是针对种种被称作快速包交换、信元中继和ATM(异步传输模式)这类方法的。这些都是基于包的协议、意味着信息是以小型数据包形式传输的。实际上,帧中继和信元中继都属于快速包技术,它们互不排斥。信元中继标准支持声音、数据、图像及视频,它是新兴的宽带ISDN(综合业务数字网)服务的核心。由于帧中继和信元中继都是基于包的协议,两者都是按需合理分配带宽,不同之处在于帧中继是一种只针对数据流量的网络访问协议,而信元中继是通过一个高速广域主干网为传输数据、声音和图像信息流而设计的一种交换方式。它们使用现有设备的标准接口,信息流通过广域网的传送效率是最高的,特别是在帧中继接口处开始的动态带宽分配是通过信元中继网络进行的。帧中继数据也能够利

用信元中继主干网络的逻辑连通性和路径选择特性。信元中继能使中间节点的处理过程减至最少,因此它是低成本高效率的。

2.帧中继和X.25

帧中继和X.25在网络上各自发挥着至关重要的作用。因为帧中继和信元中继两者都是面向包的网络访问协议,而且都是基于虚拟电路的。虚拟电路是介于两个端点之间的逻辑连接而不是物理连接,借助虚拟电路我们能通过任意的物理路径建立起多个逻辑连接。

网络技术发展到现在,已能够使X.25的用户把帧中继的优点应用到他们所使用的X.25上。目前,凭借当今高质量、高速度的数据传输设备,硬件自身便可以完成更多的处理过程。帧中继为主干网络提供快速高效的访问,而目前的X.25产品能为异步协议提供端对端的差错恢复功能,为各类非标准的专用协议提供协议转换,同时也能提供大量有自动控制的管理业务,例如帐单统计结果的收集。

目前,X.25设备的安装配置甚为庞大,这些网络现在就能够从帧中继受益。例如:假定有一个在偏远地区使用X.25设备的机构,它通过帧中继接口把这些设备集中到一个专用主干网络中使用。X.25设备充当低成本、高性能的子程序进入点,并在低速模拟电路末端修正误差;而后帧中继为进入主干的X.25馈线上的所有数据提供高速访问。因此,通过减少对交换机和子网络的依赖,帧中继可以减缓当前数据网络的折旧、并能在混和语音/数据网络上提供更大的数据吞吐量。因此,不必改变网络的所有配置,就能获得更好的网络性能。

3.帧中继和电路交换构成网络的另一种形式——电路交换,作为数据访问协议的作用,在使用高速电路访问公用网络的地方特别适用,这种高速电路采用时间分割多路复用(TDM)标准(例如T1/D4或E1/GT·704)。电路交换器允许每条话音和数据信道的一定数量的带宽连接到网络上,这表明帧中继接口能够有效地处理与其分得的带宽数目一样多的数据流突发。帧中继应用时,有一半带宽分配给专用的话音和电路数据信道,而另一半带宽转而分配给帧中继虚拟电路的一个独立信道组。这样就有几点好处:首先,帧中继可利用的突发带宽比独立数据信道所提供的带宽多;其次,帧中继电路的数据信息流可被交换且与纯电路数据流无关,这样就使得数据在电路发生故障时可以改道传输。因此,依据现行电路的配置、数据将不得不花费更多排队等候时间,所以利用这种方法会产生更多延时。此外,同时使用两种不同交换技术会在中间接点处产生更多的延时,到达节点的数据流必然会利用电路交换技术进行多路传输,通过帧中继部件进行交换,然后再重新进行多路复用。

4.帧中继和局域网互连

使用帧中继连接局域网有很多好处。帧中继接口标准的发展是减少局域网互联费用的关键。80年代初,开始应用包交换技术时,世界上各大公司的局域网数量很少,社会上对在广域网和局域网之间传输大量突发数据的技术需求不强烈。不久,人们便开始把分布式处理技术视为提高生产率的手段。于是世界各大公司内各部门间的局域网

数目暴增,迫切需要将这许多的局域网有效地互联起来。这样就产生了帧中继。帧中继在广域网上为局域网桥和路由器提供高性能的单线接口,而最终获得更先进的功能项目。

在典型的局域网互联应用中,局域网桥和路由器是通过在互联的局域网设备之间连接一些租用线电路的方法工作的。尽管这样在局域网之间实现了连接,但是增加了基本线路和硬件的费用,否则应使用更低速的电路以降低这些费用。这样网络的帧中继接口能为局域网提供更高速的互联,而且单线访问减少了线路费用和硬件费用。

5.帧中继和ISDN

综合业务数字网(ISDN)是一种全数字网络,它采用单独的一套接口标准,并允许用户使用一系列当前专用的通信服务,其目的是提供全球范围内的端对端的数字连接。ISDN接口是为支持承载能力,和信令信息而设计的。目前,只有使用电路交换和低速包这类混和技术的窄带服务能够实现,可提供高达2MB/s的速率。今后还可以利用基于快速包的高速宽带ISDN服务。

帧中继能通过ISDN服务来传输数据,ISDN服务能以64kB/s、384kB/s和1536kB/s速率提供电路交换连接。事实上,帧中继与ISDN可以兼容和互补。

三、帧中继网络的用户接入

1.用户—网络接口及接入规程

帧中继业务是通过用户设备和网络之间的标准接口来提供的,该接口称为用户-网络接口。

在用户-网络接口用户一侧是帧中继接入设备,用于将本地用户设备接入帧中继网。帧中继接入设备可以是LAN设备(例如网桥、路由器或网关)、前端处理机、集中器及传统的PAD等。

在用户-网络接口网络一侧是帧中继网络设备,用于帧中继接口与骨干网之间的连接。帧中继网络设备可以是电路交换,也可以是帧交换或信元交换。

CCITT(ITU-T)、ANSI和帧中继论坛各自制订了其有关用户—网络接口的标准,如下表所示。用户接入帧中继网时,应符合其中一种标准。表 帧中继UNI的相关标准

ITU-T将其各个标准中有关帧中继UNI接口的部分综合,并加以适当增补,形成建议X.36——“通过专用电路提供帧中继数据传输业务的公用帧中继网使用的数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的接口。”

2.用户接入电路及速率

目前,大部分用户采用直通用户电路接入帧中继网,也有些用户通过电话交换电路或ISDN交换电路接入。其方式有:

(1)二线(或四线)带调制解调传输线方式,支持的用户速率由线路长度、调制解调器型号决定。适用于速率较低(如9600B/s、14.4kB/s、19.2kB/s)、距帧中继网络设备较近的用户。

(2)基带传输方式,用户速率通常为16kB/s、32kB或64kB/s。这种基带传输设备中还

可具有TDM复用功能,为多个用户入网提供连接,复用时需留出部分容量供网络管理控制使用。

(3)为节约用户接入线路,可采用基带传输加TDM复用传输方式。这是在基带传输的基础上(如64kB/s基带)加上TDM复用为多个用户入网的传输方式。

(4)2B+D速率线路终接(LT)单元传输方式,可为多个用户提供入网。

(5)PCM数字线路传输方式。该方式可连到用户的光缆与其他业务合用,占一路2048kB/s接入公用帧中继网。

目前,国际上有些网络运营公司也以拨号接入帧中继网的方式提供通过电话网交换电路。这种方式需要在网络设备中加入特殊的处理模块,技术较为复杂,在当前只提供PVC业务的情况下应用减少。将来提供SVC业务后,使用这种电路接入方式的用户将有所增加。国外帧中继网络公司允许用户接入速率一般最低为1200B/s,最高为2MB/s,某些生产厂商已能提供E3(34368kB/s)的接口。由于帧中继业务自身的特点,目前大部分用户的接入速率都在56kB/s～2MB/s范围内。随着业务发展帧中继作为ATM的接入网,用户接入速率将大大提高。

3.用户接入方式

用户接入帧中继网的主要形式有如下几种:

(1)局域网(LAN)接入

LAN用户一般通过路由器或网桥接入帧中继网,其路由器或网桥具有标准的UNI接口规程。当LAN的服务器具有标准的UNI接口规程时,LAN用户可以通过服务器接入帧中继网。LAN用户也可通过其他帧中继接入设备(如集中器、PAD、规程转换器等)接入。

(2)计算机接入

这里计算机的概念既指一般的PC机,也包括大型主机。大部分计算机是通过帧中继接入设备,将非标准的接口规程转换为标准的接口规程后,接入帧中继网的。例如,若干台PC机通过一个PAD接入,主机通过其前端处理机接入。如果计算机自身具有标准的UNI规程,也可作为帧中继终端直接接入帧中继网。

(3)用户帧中继交换机接入公用帧中继网

用户专用的帧中继网接入公用帧中继网时,将专用网中的一台交换机作为公用帧中继网的用户,以标准的UNI规程接入。

用户接入帧中继网,由于具体应用及用户设备、接入设备、传输线路等的不同,用户采用的接入电路、速率,特别是接入方式是多种多样的,和其他业务(如分组交换、语音)混合使用时更是如此。实际接入时,用户可从自身业务需要、业务特点、价格、现有设备等多方面考虑,选择经济合理的接入方式、速率、CTR等。