第一篇：光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢

年級：大一

學(xué)號：***

姓名：傅天一

專業(yè)：計科

指導(dǎo)老師：

二零一四年五月

摘要：由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點,備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù);趨勢;光纖到戶;全光網(wǎng)絡(luò)

一、前 言

1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文,預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級)的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點,備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從

1980年到2000年增加了近1萬倍,傳輸速度在過去的10年中大約提高了10倍。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國家,在光纖傳輸方面實現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實驗系統(tǒng),對超長距離的傳輸已達(dá)到4000km無電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計劃(ONTC)、多波長光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項目的相繼啟動、實施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(一)復(fù)用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補(bǔ)償技術(shù)

對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應(yīng)用,APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對

電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢,又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復(fù)雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢,成本相對較低,但對TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點對點的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴(kuò)展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢

對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo),光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實用化成為可能。據(jù)報道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預(yù)計2012年前后,我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)高潮?？梢哉f光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,FTTH的大趨勢是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點代替電節(jié)點,節(jié)點之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。

四、結(jié) 語

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺,在未來信息社會中將起到重要作用。在國內(nèi)各研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下,我國已研制開發(fā)了一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品,取得了一批重要的研究與應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時代)計劃的實施奠定了堅實的基礎(chǔ),有望在“十一五”期間取得更多的成果,為我國的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

第二篇：數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

趙 學(xué) 明

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

摘要：現(xiàn)在世界上很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在不斷采用最新成果，朝著高速化、超精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。

關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床、技術(shù)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢

引言

從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機(jī)床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。1 數(shù)控機(jī)床的簡單介紹

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界上最大的三家廠商是：日本法拉克、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西

班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。從目前來看，我們國家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就在數(shù)控系統(tǒng)。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛才開始，產(chǎn)業(yè)化、質(zhì)量、技術(shù)水平一般，故障率比較高，質(zhì)量精度一般。因此，高檔次的數(shù)控系統(tǒng)全都是依賴進(jìn)口，每年國家需要在此方面花費大量的外匯。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國數(shù)控機(jī)床的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近6年來我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量一直處于持續(xù)地以年均增長超過30％快速發(fā)展，據(jù)初步統(tǒng)計2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺，同比年增長40.8％，數(shù)控機(jī)床的消費量約70000余臺，同比年增長約30％。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的消費額的增長趨勢更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長30％，而進(jìn)口消費額的增長卻達(dá)52％，從而導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場消費額中的所占比例已不足30％。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國內(nèi)市場對技術(shù)和附加值高的高效精密數(shù)控機(jī)床和高性能大重型數(shù)控機(jī)床需求增長，要依靠進(jìn)口解決。大量的高檔數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口，主要由于以下三個領(lǐng)域發(fā)展的需求：高新技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域；重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域。國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。因此，對于高速超精密數(shù)控機(jī)床，國內(nèi)還是欠缺的，主要依賴進(jìn)口。

但是最近幾年國家也加大了對數(shù)控機(jī)床研發(fā)的大力支持?？萍疾繉閿?shù)控機(jī)床專項研發(fā)投入2億元，主要圍繞數(shù)控設(shè)備支撐技術(shù)和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工設(shè)備。第一個建立在企業(yè)的數(shù)控機(jī)床國家重點實驗室已經(jīng)進(jìn)入審批階段。科技部還將組織重大專項研究，在關(guān)鍵功能部件等配套技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)上取得核心技術(shù)。國家的政策支持，產(chǎn)業(yè)扶持，這是數(shù)控機(jī)床業(yè)的春天，將會促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床朝向世界頂級技術(shù)邁進(jìn)。3 數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢高速度與超精度化

速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)

將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實施中，對機(jī)床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高。

目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為l微米時，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1um時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um 提高到5um，精密級加工中心則從3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(0．01um)。2 高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在l6小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)>99％以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為l0：1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333．3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于l0萬小時。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。多功能化

在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)了一機(jī)多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。另外前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，充分提高其工作效率和機(jī)床利用率。數(shù)控機(jī)床還具有更高的通訊功能，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床除具有通信口，DNC功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)功能。多軸化

隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點，由于在加工自由曲面時，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此，5軸聯(lián)動機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點。

數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。

隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。柔性化、智能化

數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。

21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮氣中、冷風(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過，對于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)。結(jié)束語

總之，數(shù)控(NC)機(jī)床技術(shù)已成為制造技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，NC機(jī)床將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。今后，隨著計算技術(shù)、測試技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的研究和科技的進(jìn)步，也必將面臨著新的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用 制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。

參考文獻(xiàn)：

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第三篇：藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

破 甲技 術(shù) 作為攻擊裝甲目標(biāo)的一種重要手段，近幾十年來在我國進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在破甲戰(zhàn)斗部方面:對起爆源、調(diào)整器、輔藥柱、隔板、主藥柱、藥型罩等各個環(huán)節(jié)，都進(jìn)行了詳細(xì)研究。在破甲機(jī)理方面:對藥型罩的壓垮、射流的形成、侵徹過程的研究，均比較深人。在破甲彈對目標(biāo)的侵徹方面:對炸高的影響、著靶姿態(tài)、引信瞬發(fā)度、破甲深度的動靜差等也都進(jìn)行了研究。此外，在測試手段、計算技術(shù)、模擬技術(shù)等方面都進(jìn)行了大量研究工作。隨著裝甲技術(shù)的不斷更新，對破甲技術(shù)的要求也越來越高?？招难b藥戰(zhàn)斗部與各種制導(dǎo)技術(shù)的結(jié)合使之成為目前最具威力的反裝甲武器，近年來隨著子母彈、末敏彈以及末制導(dǎo)炮彈等各種制導(dǎo)武器的發(fā)展，更加拓寬了空心裝藥戰(zhàn)斗部的應(yīng)用前景。作為空心裝藥戰(zhàn)斗部的關(guān)鍵部件之一的藥型罩，其研究也相應(yīng)地得到了加強(qiáng)，并取得很多進(jìn)展。藥型 罩 有 兩大基本類型，即角度小于700的錐形藥型罩和角度大于120“的盤形或球缺形藥型罩。當(dāng)炸藥引爆之后，錐形罩內(nèi)表面形成軸向射流，而外表面材料朝與射流相反的方向形成一個大的柞體。射流頭部速度超過10 km/s。采用這種藥型罩的戰(zhàn)斗部，適宜攻擊厚裝甲目標(biāo)。當(dāng)炸 藥 引 爆之后，盤形或球缺形藥型罩向前翻轉(zhuǎn)，形成彈丸。人們稱這種彈為爆炸成形彈(EFP).它們的應(yīng)變速率和應(yīng)變比錐形罩的低得多，但破孔較大。因此，爆炸成形彈適宜攻擊較薄的裝甲目標(biāo)，例如坦克的頂裝甲及艦船等。1 空心裝藥破甲彈錐形罩技術(shù)

年 代以 來，國外在銅藥型罩的基礎(chǔ)上，研究了鋁、鎢、鎳等單金屬及鎢合金、徠合金、超塑合金和非晶態(tài)合金等錐形罩罩材。對這些罩材的研究涉及材料的化學(xué)成分、靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，涉及到電鑄、單晶和其它一些新制造方法在內(nèi)的先進(jìn)制造工藝。研究的目的是獲得具有高密度、穩(wěn)定、延性好、速度高和抗旋等特點的高質(zhì)量射流，以便有效侵徹現(xiàn)代復(fù)合裝甲。為了進(jìn)一步提高破甲威力，反現(xiàn)代反應(yīng)裝甲和復(fù)合裝甲，國外還研究了多級和新結(jié)構(gòu)藥型罩。1.1 單金屬藥型罩

研究 和 實 踐證明，材料的塑性、密度和聲速與侵徹性能直接相關(guān)。塑性好的材料易于加工成形，可形成侵徹性能較好的長射流。而射流的長度與侵徹深度成正比關(guān)系。此外，總侵徹深度還同射流密度與靶密度之比的平方根成正比關(guān)系，因而罩材的密度越高，侵徹深度將越深。材料的聲速越高，射流的伸長速度越快，有利于射流侵徹裝甲。因此，材料的塑性、密度和聲速是選擇藥型罩材料不可缺少的參考指標(biāo)。1.1.1 銅

純銅 是 錐 形罩普遍采用的材料。其原因是，純銅具有優(yōu)良的綜合性能，即塑性好，密度和聲速較高，最終獲得延性射流。國內(nèi)外的研究人員詳盡地研究了銅藥型罩的影響因素，研究了不同顯微結(jié)構(gòu)、不同再結(jié)晶溫度對銅藥型罩射流特性的影響，研究了材料雜質(zhì)及晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)對藥型罩射流性能的影響。除了傳統(tǒng)的制造工藝外，還研究了多種制造工藝，如電鑄藥型罩、單晶銅藥型罩技術(shù)。1.1.2 鎢

鎢具 有 高 聲速和高密度，是一種藥型罩侯選材料。雖然鎢材在室溫條件下非常脆，但是，鎢罩可獲得延性良好的射流。目前，鎢罩由于射流破斷性能不穩(wěn)定，而限制了實際應(yīng)用。國外對鎢罩射流的脆性破斷性能進(jìn)行了研究，得出鎢罩射流的脆性破斷性能可能與高溫脆性有關(guān)。1.1.3 鎳 鎳與 銅 相 比，都是塑性優(yōu)良的材料，密度相伺，聲速卻較高。鎳罩形成射流的頭部速度為11400m/s，比銅罩形成射流的速度大約高巧%。因此，鎳是一種良好的藥型罩侯選材料。目前，美國的海爾法導(dǎo)彈串聯(lián)戰(zhàn)斗部的主裝藥已采用電鑄鎳藥型罩。法國、德國均試驗了鎳藥型罩，研究了晶粒尺寸與射流延性的關(guān)系以及晶粒尺寸的影響因素。1.2 合金藥型罩

近幾 年 來，國內(nèi)外都在積極尋求更高性能的藥型罩新材料。其中一條途徑就是研制高性能合金藥型罩，包括W一CU,Re一Cu,Ni 合金以及超塑合金等。1.2.1 鎢合金

W 一C u合 金因具有高密度，用作藥型罩可改善射流對均質(zhì)鋼靶的侵徹性能。但W與Cu不能互相溶解，難以用常規(guī)工藝制造，所以其發(fā)展相當(dāng)緩慢。日本采用粉末冶金技術(shù)成功地制造了W一Cu合金。1.2.2 鎳合金

199 2 年，瑞典粉末技術(shù)公司提出了一種高密度、高延性鎳基單相合金材。據(jù)稱，該藥型罩的侵徹性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銅藥型罩。1.2.3 超塑合金

法國 研 究 了具有超塑性細(xì)晶Zn一Al,C u 一Zn合金藥型罩可產(chǎn)生理想射流，但是由于這些材料的射流對靶板強(qiáng)度敏感而缺乏實用性。合金 藥 型 罩的缺點就是合金密度不均勻，射流性能不穩(wěn)定。需要解決的問題是精密制粉和精密粉末冶金技術(shù)，目標(biāo)是使材料微區(qū)密度均勻，沒有缺陷，并且可獲得高致密度。

1.3 新結(jié)構(gòu)藥型罩

隨著 反 應(yīng) 裝甲的出現(xiàn)，串聯(lián)戰(zhàn)斗部應(yīng)運而生。它的基本原理是:用前邊一個小破甲戰(zhàn)斗部引爆反應(yīng)裝甲，為后面的主破甲戰(zhàn)斗部掃清通道，避免了反應(yīng)裝甲盒爆炸后產(chǎn)生的爆轟波和破片對主射流的干擾。無論美國或者西歐研制的新一代反坦克破甲彈，都考慮了串聯(lián)戰(zhàn)斗部方案。實踐證明，國外配置成功的串聯(lián)戰(zhàn)斗部，破甲威力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配置單一藥型罩的普通破甲彈。對藥型罩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可以提高或改變裝藥質(zhì)量與藥型罩質(zhì)量的比值，借此控制射流速度，使侵徹性能得到提高。2 爆炸成形彈丸(EFP)技術(shù)

爆炸 成 形 彈丸(EFP)是反坦克彈藥的一個新支。它的爆炸成形類似于破甲彈射流的形成，不同之處是藥型罩為大錐角，因而在壓垮過程中藥型罩要翻轉(zhuǎn)，最終形成一個彈丸。同時該彈對裝甲目標(biāo)的侵徹又類似于穿甲彈。因此,它是把破甲和穿甲聯(lián)系于一體的一種新型彈丸。爆炸 成 形 彈丸(EFP)與普通破甲彈相比，具有以下特點:①對炸高不敏感;②反應(yīng)裝甲對其干擾小;③侵徹后效大。由于 爆 炸 成形彈丸(EFP)是從頂部攻擊坦克要害部位，頂部攻擊面積大，彈丸的攻擊效果又不受炸高的限制，特別是爆炸成形彈丸(EFP)能夠有效攻擊披掛了反應(yīng)裝甲的坦克，而且后效又大，所以是一個應(yīng)用前景廣泛的新彈種。它與制導(dǎo)武器結(jié)合是對付直升機(jī)、坦克及其它裝甲車輛頂部防護(hù)的有力武器。爆炸 成 形 彈丸(EFP)是末敏彈的關(guān)鍵部件之一。美國1972年就完成了末敏彈的概念研究，1985年已經(jīng)突破了末敏彈的技術(shù)關(guān)鍵。繼美國之后，德國、法國和瑞典等國也都開展了末敏彈的研究。我國從70年代即開展了末敏彈的可行性研究，同時開始了關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，其中爆炸成形彈丸(EFP)戰(zhàn)斗部是關(guān)鍵技術(shù)之一。影 響爆 炸 成形的主要因素有:炸藥性能、藥型罩材料和錐角。關(guān)于藥型罩材料:鎢合金密度高、強(qiáng)度高，侵徹效果好，但由于其脆性和不易成型，應(yīng)用難度較大。國外目前廣泛采用鈕罩，但其成本高，我國尚未進(jìn)行試驗。目前試驗大部分采用紫銅。2.1 單金屬藥型罩材料

爆炸 成 形 彈丸(EFP)的罩材目前主要是軟鋼或紫銅。研究表明，罩材特性如強(qiáng)度和密度對形成爆炸成形彈丸(EFP)有著重要影響。如果罩材強(qiáng)度、塑性差，則跟不上變形速度，在變形過程中罩體會破碎。因此，為形成彈丸，減小變形過程中的質(zhì)量損失，必須選擇韌性、塑性較好的材料，尤其要考慮材料的動態(tài)特性。目前正在研究的韌性較好的重金屬有Ta,U.2.1.1 延性鐵

延性 鐵 的 塑性類似于銅，是爆炸成形彈丸(EFP)用藥型罩廣泛使用的材料之一。2.1.2 銅

純銅 是 爆 炸成形彈用藥型罩普遍采用的材料。其原因是純銅塑性很好，密度較高。2.2 新結(jié)構(gòu)藥型罩

多級 球 缺 形藥型罩英國 亨 廷 有限公司研究一種爆炸成形彈，其中有兩個口部朝向完全相反的球缺形藥型罩。這兩個球缺形藥型罩口部與戰(zhàn)斗部飛行方向垂直。當(dāng)戰(zhàn)斗部飛越目標(biāo)時，爆炸成形彈丸(EFP)對目標(biāo)實施攻擊。德 國應(yīng) 用 研究公司研究了串聯(lián)重金屬雙球缺藥 型罩。戰(zhàn)斗部中的裝藥爆炸后，雙球缺形藥型罩生 成一前一后在同一彈道上飛行的兩個彈丸。前一彈 丸可用于攻擊反應(yīng)裝甲，后一彈丸用于破壞主裝甲。法 國軍 械 部研究了一種帶有變壁厚緊貼雙球缺 形藥型罩的戰(zhàn)斗部。在裝 藥 量 給定的條件下，雙藥型罩產(chǎn)生的爆炸 成形彈丸質(zhì)量要比單藥型罩的大，而且在彈道上的 速度降低較小，終點彈道效果也較好。

就侵 徹 特 性而言，爆炸成形彈丸(EFP)很難與 現(xiàn)代的動能彈和優(yōu)化破甲彈的高速射流相比。然 而，它在這兩類侵徹裝甲彈藥中占有重要的地位。一方面，爆炸成形彈丸(EFP)不需要象動能彈那樣 直接向目標(biāo)發(fā)射和具有很高的速度;另一方面與成 形裝藥彈頭相比，爆炸成形彈丸(EFP)不要求直接 接觸被侵徹靶而發(fā)生作用，而且因為爆炸成形彈質(zhì) 量較大，所以在侵徹之后它具有比破甲彈更高的二 次效應(yīng)。

隨著 先 進(jìn) 的爆炸成形彈和現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā) 展，利用爆炸成形彈自動對付裝甲車輛新系統(tǒng)的研 究將會不斷發(fā)展和加強(qiáng)。3 總結(jié)

隨著 材 料 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，破甲彈用藥型罩材 料與技術(shù)研究取得了一系列重大進(jìn)展。除傳統(tǒng)的銅 藥型罩材料外，又逐步研究了多種金屬材料。破甲 彈各部分與最終形成的射流或彈丸各部分之間存在 著對應(yīng)關(guān)系，對這種對應(yīng)關(guān)系認(rèn)識的逐步加深，今后 會出現(xiàn)各種形式的藥型罩。各種性能的材料和最佳 結(jié)構(gòu)使藥型罩既具有先進(jìn)材料效應(yīng)又具有先進(jìn)結(jié)構(gòu) 效應(yīng)，從而大大提高了破甲彈的侵徹威力。

第四篇：淺談5G移動通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

淺談5G移動通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢

劉遠(yuǎn)石

（通信工程 1312402-11）

摘要：隨著現(xiàn)代社會的快速發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，而通信技術(shù)方面的技術(shù)變革，更是站在當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)變革行列的前茅。4G移動網(wǎng)絡(luò)是我國當(dāng)前正大力推廣的移動通信技術(shù)，現(xiàn)已發(fā)展的十分成熟，而5G移動網(wǎng)絡(luò)則是面向2020年的第五代移動通信技術(shù)。很多國家自2013年起就開始研究5G移動網(wǎng)絡(luò)，目前我國5G移動網(wǎng)絡(luò)正處于探索階段。文章根據(jù)我國5G移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀，對5G移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析與預(yù)測。關(guān)鍵詞：5G、移動通信、發(fā)展現(xiàn)狀、未來趨勢 1、5G發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

隨著社會經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動通信技術(shù)也有突飛猛進(jìn)餓進(jìn)步和發(fā)展。從2G到3G，再到當(dāng)前的4G，短短幾年移動通信技術(shù)有質(zhì)的飛躍。不同類型的通信技術(shù)具有各自的發(fā)展階段和技術(shù)特點。接下來的通信技術(shù)朝什么方向發(fā)展，有什么創(chuàng)新技術(shù)，這些都是人們對移動通信技術(shù)發(fā)展的期望和關(guān)注點。5G通信技術(shù)是接下來發(fā)展的趨向，也將成為新一代的的移動通信系統(tǒng)。每一代網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與應(yīng)用都是對移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步的充分肯定與證明。為進(jìn)一步促進(jìn)移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，加快新一代5G移動網(wǎng)絡(luò)的來臨，有需要對5G移動網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行關(guān)注與分析。5G是未來十年的發(fā)展方向，在2020年以后將成為第五代的移動通信系統(tǒng)。根據(jù)以往的移動通信技術(shù)發(fā)展的規(guī)律分析，5G應(yīng)具有著超高的頻譜利用率及利用能效，在傳輸速率和資源的利用效率方面，將比現(xiàn)今的4G技術(shù)有一個高度和質(zhì)的提升，在其無線信號的[1]覆蓋性能、傳輸時效、通信安全及用戶體驗方面也將會有明顯的提高和進(jìn)步。5G移動通信技術(shù)和其他無線移動技術(shù)有著深入的聯(lián)系和結(jié)合，形成了新一代的全面性的通信網(wǎng)絡(luò)。滿足未來十年互聯(lián)網(wǎng)移動通信網(wǎng)速的1000倍要求。未來5G移動通信還須很強(qiáng)的靈活性，可實現(xiàn)自動化和智能化的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為5G移動通信提供了動力基礎(chǔ)。移動互聯(lián)網(wǎng)將成為未來各種技術(shù)的基礎(chǔ)性平臺。當(dāng)前的移動通信技術(shù)和無線技術(shù)將成為5G通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但有著更高的通信傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)效率的要求。未來5G技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒃谌齻€方面得到提升：（1）無線傳輸效率；（2）通信系統(tǒng)的智能化和系統(tǒng)吞吐率；（3）無線通信頻率資源。當(dāng)前科學(xué)信息技術(shù)處于新的發(fā)展和變革時期，5G技術(shù)的發(fā)展將有這樣的特點：一，更加注重用戶的體驗，提高和改善通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、吞吐效率及3D等下能力，將成為5G性能的重要指標(biāo)；二，完善和健全網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)多點、多面、多用戶多無線，提高系統(tǒng)性能；三，5G技術(shù)將實現(xiàn)無處不在的無線信號覆蓋，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)；四，充分利用高頻段頻譜資源，實現(xiàn)5G的普遍廣泛應(yīng)用；五，可靈活化的配置5G移動無線通信網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)通信運營商科根據(jù)實時的流量動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，降低成本和消耗。

5G移動通信技術(shù)，已經(jīng)成為移動通信領(lǐng)域的全球性研究熱點。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，5G移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)會得以明確，在未來幾年，該技術(shù)會進(jìn)入實質(zhì)性的發(fā)展階段，即標(biāo)準(zhǔn)化的研究與制定階段。同時，5G移動通信系統(tǒng)的容量也會大大提升，其途徑主要是進(jìn)一步提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開發(fā)并利用新的頻譜資源等。2013年初，歐盟等國家的第7框架計劃中啟動了關(guān)于5G的研發(fā)項目，共有29個參加方，我國的華為公司也參與其中。隨著該項目的啟動，各種5G移動通信技術(shù)的研發(fā)組織應(yīng)運而生，如韓國成立的5G技術(shù)論壇，中國成立的IMT-2020(5G)推進(jìn)組等。目前，世界各個國家正積極的就5G移動通信技術(shù)的應(yīng)用需求、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、使能技術(shù)、候選頻段、發(fā)展愿景等各個方面進(jìn)行全面的研討，以期在2015年召開世界無線電大會時達(dá)成共識，在2016年后積極啟動關(guān)于5G移動通信技術(shù)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。

移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是推動5G移動通信技術(shù)發(fā)展的主要動力，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是各種新興業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺，目前現(xiàn)有的固定互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)業(yè)務(wù)將通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式提供給用戶，后臺服務(wù)及云計算的廣泛應(yīng)用勢必會對5G移動通信技術(shù)系統(tǒng)提出較高的要求，尤其是在系統(tǒng)容量要求與傳輸質(zhì)量要求上。5G移動通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)主要定位在要密切銜接其他各種無線移動通信技術(shù)上，為快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供全方位和基礎(chǔ)性的業(yè)務(wù)服務(wù)。就世界各國的初步估計，包括5G移動通信技術(shù)在內(nèi)的無線移動網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力上的提升勢必會在三個維度上同步進(jìn)行：第一，引進(jìn)先進(jìn)的[2]無線傳輸技術(shù)之后，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率將在4G移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提高至少10倍以上；第二，新的體系結(jié)構(gòu)（如高密集型的小區(qū)結(jié)構(gòu)等）的引入，智能化能力在深度上的擴(kuò)展，有望推進(jìn)整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更為先進(jìn)的頻率資源，比如可見光、毫米波、高頻段等，使得未來的無線移動通信資源較4G時代擴(kuò)展4倍左右。為了提升5G移動通信技術(shù)的業(yè)務(wù)支撐能力，其在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面和無線傳輸技術(shù)方面勢必會有新的突破。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，將采用更智能、更靈活的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，比如采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)相互分離的軟件來定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、異構(gòu)超密集的部署等。在無線傳輸技術(shù)方面，將會著重于提升頻譜資源利用效率和挖掘頻譜資源使用潛能，比如多天線技術(shù)、編碼調(diào)制技術(shù)、多址接入技術(shù)等等。

5G移動通信技術(shù)的發(fā)展，在移動通信技術(shù)領(lǐng)域掀起了新一輪的競爭熱潮，加快5G技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，力求在5G通信領(lǐng)域的商業(yè)競爭中脫穎而出，已成為各國信息領(lǐng)域發(fā)展的重要任務(wù)。5G移動通信技術(shù)，必將會得到空前的發(fā)展，并給社會的進(jìn)步帶來前所未有的推動力。

2、5G移動通信的核心技術(shù)

2.1 非正交多址接入技術(shù)

非正交多址技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的基本思想是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，主動引入干擾信息，在接收端通過串行干擾刪除（SIC）接收機(jī)實現(xiàn)正確解調(diào)。NOMA的子信道傳輸依然采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，子信道之間是正交的，互不干擾，但是一個子信道上不再只分配給一個用戶，而是多個用戶共享。同一子信道上不同用戶之間是非正交傳輸，這樣就會產(chǎn)生用戶間干擾問題，這也就是在接收端要采用SIC技術(shù)進(jìn)行多用戶檢測的目的。

2.2 高頻段傳輸技術(shù)

移動通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段(如毫米波、厘米波頻段)可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。[3]高頻段在移動通信中的應(yīng)用是未來的發(fā)展趨勢，業(yè)界對此高度關(guān)注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動通信的主要優(yōu)點，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計等方面的問題也有待進(jìn)一步研究和解決。

2.3 超密集組網(wǎng)技術(shù)

超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個以上。與此同時，愈發(fā)密集的網(wǎng)絡(luò)部署也使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜，小區(qū)間干擾已經(jīng)成為制約系統(tǒng)容量增長的主要因素，極大地降低了網(wǎng)絡(luò)能效。干擾消除、小區(qū)快速發(fā)現(xiàn)、密集小區(qū)間協(xié)作、基于終端能力提升的移動性增強(qiáng)方案等，都是目前密集網(wǎng)絡(luò)方面的研究熱點。

2.4 大規(guī)模 MIMO（multiple input multiple output）技術(shù)

現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的 8 端口多用戶MIMO不能滿足頻譜效率和能量效率的數(shù)量級提升需求，而大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)可以顯著提高頻譜效率和能量效率。大規(guī)模MIMO 技術(shù)是MIMO技術(shù)的擴(kuò)展和延伸，其基本特征是在基站側(cè)配置大規(guī)模的天線陣列(從幾十至幾千)，其中基站天線的數(shù)量比每個信令資源的設(shè)備數(shù)量大得多，利用空分多址原理，同時服務(wù)多個用戶.此外，大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)中，使用簡單的線性預(yù)編碼和檢測方法，噪聲和快速衰落對系統(tǒng)的影響將逐漸消失，因此小區(qū)內(nèi)干擾也得到了降低.這些優(yōu)勢使得大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)成為5G 的一大潛在關(guān)鍵技術(shù)。

3、對5G的看法

目前，5G標(biāo)準(zhǔn)正處于技術(shù)研究和評估的階段。2016年，產(chǎn)業(yè)界將進(jìn)一步遴選出5G采用的技術(shù)，進(jìn)行單一技術(shù)的仿真與驗證，開展系統(tǒng)性的仿真工作及原理驗證工作。同時，5G在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上也將產(chǎn)生深刻變化，SDN/NFV技術(shù)的引入，將使5G網(wǎng)絡(luò)能夠更靈活、更智能地適合應(yīng)用需求。5G是基于第四代移動通信的演進(jìn)，其未來的發(fā)展方向必定以“人的體驗”為中心，在終端、無線、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域進(jìn)行融合以及創(chuàng)新。同時，5G在用戶感知、獲取、參與和控制信息的能力上帶來革命性的影響。5G網(wǎng)未來將會結(jié)合蜂窩網(wǎng)和局域網(wǎng)的優(yōu)點，形成一個更加智能、友好的環(huán)境。

4、總結(jié)

根據(jù)移動通信發(fā)展規(guī)律和本文對5G移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢分析來看，5G移動網(wǎng)絡(luò)預(yù)計將在2020年正式實現(xiàn)商用，以滿足未來移動通信用戶和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)飛速增長的高需求。雖然我國關(guān)于5G移動網(wǎng)絡(luò)的研究尚處于起步階段，但隨著研究力度與深度的逐漸加大，今后幾年時間里我國5G移動網(wǎng)絡(luò)研究工作將進(jìn)入技術(shù)研究的關(guān)鍵時期，從而為5G移動網(wǎng)絡(luò)的形成打下堅實基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)

[1]尤肖虎.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].中國科學(xué)，2014(5)[2]唐興.移動通信技術(shù)的歷史和發(fā)展趨勢[J].江西通信科技，2010（2）

[3]孔令兵.5G移動通信發(fā)展趨勢與若干關(guān)鍵技術(shù)[J].通信電源技術(shù)，2015,04：124-125.

第五篇：光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程、特點及現(xiàn)狀

學(xué)號： 20085044013 本科學(xué)年論文

學(xué)

院

物理電子工程學(xué)院

專

業(yè)

電子科學(xué)與技術(shù)

年

級

2008級

姓

名

王震

論文題目

光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程、特點及現(xiàn)狀

指導(dǎo)教師

張新偉

職稱

講師

成績

2012年1月10日

目 錄

摘 要.......................................................1 Abstract................................................................1 緒 論.......................................................1 1光纖通信發(fā)展歷程..........................................1 1.1 世界光纖通信發(fā)展史.....................................1 1.2 中國光纖通信發(fā)展史.....................................2 2 光纖通信技術(shù)的特點........................................3 2.1 頻帶極寬，通信容量大...................................3 2.2 損耗低，中繼距離長.....................................3 2.3 抗電磁干擾能力強(qiáng).......................................3 2.4 無串音干擾，保密性好...................................3 3 不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)....................................3 3.1 SDH系統(tǒng)...............................................3 3.2 不斷增加的信道容量.....................................3 3.3 光纖傳輸距離...........................................4 3.4 向城域網(wǎng)發(fā)展...........................................4 3.5 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢.................4 4 結(jié)束語....................................................4 參考文獻(xiàn)....................................................4

光纖通信技術(shù)發(fā)展歷程、特點及現(xiàn)狀

摘 要：光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。光纖通信是以其傳輸頻帶寬、通信容量大、中繼距離長、損耗低特點，并具有抗電磁干擾能力強(qiáng)，保密性好的優(yōu)勢，光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中，還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中，進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制，而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。光纖通信技術(shù)正朝著超大容量、超長距離傳輸和交換、全光網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：光纖通信；發(fā)展歷程；特點；發(fā)展現(xiàn)狀

緒論

光纖通信技術(shù)已成為現(xiàn)代通信的主要通信方式，在現(xiàn)代信息網(wǎng)中起著非常重要的作用，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，光電子技術(shù)將起到越來越重要的作用。光電子技術(shù)將繼微電子技術(shù)之后再次推動人類科學(xué)技術(shù)的革命。有專家預(yù)測，21世紀(jì)將是“光子世紀(jì)”，十年內(nèi)，光子產(chǎn)業(yè)可能會全面取代傳統(tǒng)電子工業(yè)，成為本世紀(jì)最大的產(chǎn)業(yè)。光纖通信又進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期，而這一次發(fā)展將涉及信息產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，其范圍更廣，技術(shù)更新，難度更大，動力更強(qiáng)，無疑將對21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會進(jìn)步產(chǎn)生巨大影響。光纖通信發(fā)展歷程

1.1 世界光纖通信發(fā)展史

光纖的發(fā)明，引起了通信技術(shù)的一場革命，是構(gòu)成21世紀(jì)即將到來的信息社會的一大要素。

1966年出生在中國上海的英籍華人高錕，發(fā)表論文《光頻介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，提出用石英玻璃纖維（光纖）傳送光信號來進(jìn)行通信，可實現(xiàn)長距離、大容量通信。于1970年損失為20db/km的光纖研制出來了。據(jù)說康寧公司花費3000萬美元，得到30米光纖樣品，認(rèn)為非常值得。這一突破，引起整個通信界的震動，世界發(fā)達(dá)國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年，美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路，速率為45Mb/s，采用的是多模光纖，光源用的是發(fā)光管LED，波長是0.85微米的紅外光。在上世紀(jì)70年代末，大容量的單模光纖和長壽命的半導(dǎo)體激光器研制成功。光纖通信系統(tǒng)開始顯示出長距離、大容量無比的優(yōu)越性。

按理論計算：就光纖通信常用波長1.3微米和1.55微米波長窗口的容量至少有25000GHz。自然會想到采用多波長的波分復(fù)用技術(shù)WDM。1996年WDM技術(shù)取得突破，貝爾實驗室發(fā)展了WDM技術(shù)，美國MCI公司在1997年開通了商用的WDM線路。光纖通信系統(tǒng)的速率從單波長的2.5Gb/s和10Gb/s爆炸性地發(fā)展到多波長的Tb/s(1Tb/s=1000Gb/s)傳輸。當(dāng)今實驗室光系統(tǒng)速率已達(dá)10Tb/s，幾乎是用之不盡的，所以它的前景輝煌。1.2 中國光纖通信發(fā)展史

1973年，世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學(xué)研究院（當(dāng)時是武漢郵電學(xué)院）就開始研究光纖通信。由于武漢郵電科學(xué)研究院采用了石英光纖、半導(dǎo)體激光器和編碼制式通信機(jī)正確的技術(shù)路線，使我國在發(fā)展光纖通信技術(shù)上少走了不少彎路，從而使我國光纖通信在高新技術(shù)中與發(fā)達(dá)國家有較小的差距。

我國研究開發(fā)光纖通信正處于十年**時期，處于封閉狀態(tài)。國外技術(shù)基本無法借鑒，純屬自己摸索，一切都要自己搞，包括光纖、光電子器件和光纖通信系統(tǒng)。就研制光纖來說，原料提純、熔煉車床、拉絲機(jī)，還包括光纖的測試儀表和接續(xù)工具也全都要自己開發(fā)，困難極大。武漢郵電科學(xué)研究院，考慮到保證光纖通信最終能為經(jīng)濟(jì)建設(shè)所用，開展了全面研究，除研制光纖外，還開展光電子器件和光纖通信系統(tǒng)的研制，使我國至今具有了完整的光纖通信產(chǎn)業(yè)。

1978年改革開放后，光纖通信的研發(fā)工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研制出光纖通信試驗系統(tǒng)。1982年郵電部重點科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實用化工程，要求一切是商用產(chǎn)品而不是試驗品，要符合國際CCITT標(biāo)準(zhǔn)，要由設(shè)計院設(shè)計、工人施工，而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進(jìn)入實用階段。

在20世紀(jì)80年代中期，數(shù)字光纖通信的速率已達(dá)到144Mb/s，可傳送1980路電話，超過同軸電纜載波。于是，光纖通信作為主流被大量采用，在傳輸干線上全面取代電纜。經(jīng)過國家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計劃，中國已建成“八縱八橫”干線網(wǎng)，連通全國各省區(qū)市?，F(xiàn)在，中國已敷設(shè)光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經(jīng)委的安排下，1999年中國生產(chǎn)的8×2.5Gb/s WDM系統(tǒng)首次在青島至大連開通，隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/s WDM光纖通信系統(tǒng)開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開通，是至今世界容量最大的實用線路。

中國已建立了一定規(guī)模的光纖通信產(chǎn)業(yè)。中國生產(chǎn)的光纖光纜、半導(dǎo)體光電子器件和光纖通信系統(tǒng)能供國內(nèi)建設(shè)，并有少量出口。光纖通信技術(shù)的特點

2.1 頻帶極寬，通信容量大

光纖的傳輸帶寬比銅線或電纜大得多。對于單波長光纖通信系統(tǒng)，由于終端設(shè)備的限制往往發(fā)揮不出帶寬大的優(yōu)勢。因此需要技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘?，密集波分?fù)用技術(shù)就能解決這個問題。2.2 損耗低，中繼距離長

目前，商品石英光纖和其它傳輸介質(zhì)相比的損耗是最低的；如果將來使用非石英極低損耗傳輸介質(zhì)，理論上傳輸?shù)膿p耗還可以降到更低的水平。這就表明通過光纖通信系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)的施工成本，帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。2.3 抗電磁干擾能力強(qiáng)

石英有很強(qiáng)的抗腐蝕性，而且絕緣性好。而且它還有一個重要的特性就是抗電磁干擾的能力很強(qiáng)，它不受外部環(huán)境的影響，也不受人為架設(shè)的電纜等干擾。這一點對于在強(qiáng)電領(lǐng)域的通訊應(yīng)用特別有用，而且在軍事上也大有用處。2.4 無串音干擾，保密性好

在電波傳輸?shù)倪^程中，電磁波的傳播容易泄露，保密性差。而光波在光纖中傳播，不會發(fā)生串?dāng)_的現(xiàn)象，保密性強(qiáng)。除以上特點之外，還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè)；光纖的原材料資源豐富，成本低；溫度穩(wěn)定性好、壽命長。正是因為光纖的這些優(yōu)點，光纖的應(yīng)用范圍越來越廣。不斷發(fā)展的光纖通信技術(shù)

3.1 SDH系統(tǒng)

光通信從一開始就是為傳送基于電路交換的信息的，所以客戶信號一般是TDM的連續(xù)碼流，如PDH、SDH等。伴隨著科技的進(jìn)步，特別是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，傳輸數(shù)據(jù)也越來越大。分組信號與連續(xù)碼流的特點完全不同，它具有不確定性，因此傳送這種信號，是光通信技術(shù)需要解決的難題。而且兩種傳送設(shè)備也是有很大區(qū)別的。3.2 不斷增加的信道容量 光通信系統(tǒng)能從PDH發(fā)展到SDH，從155Mb/s發(fā)展到l0Gb/s，近來，40GB/s已實現(xiàn)商品化。專家們在研究更大容量的，如160Gb/s(單波道)系統(tǒng)已經(jīng)試驗成功，目前還在為其制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。此外，科學(xué)家還在研究系統(tǒng)容量更大的通訊技術(shù)。3.3 光纖傳輸距離

從宏觀上說，光纖的傳輸距離是越遠(yuǎn)越好，因此研究光纖的研究人員們，一直在這方面努力。在光纖放大器投入使用后，不斷有對光纖傳輸距離的突破，為增大無再生中繼距離創(chuàng)造了條件。3.4 向城域網(wǎng)發(fā)展

光傳輸目前正從骨干網(wǎng)向城域網(wǎng)發(fā)展，光傳輸逐漸靠近業(yè)務(wù)節(jié)點。而人們通常認(rèn)為光傳輸作為一種傳輸信息的手段還不適應(yīng)城域網(wǎng)。作為業(yè)務(wù)節(jié)點，既接近用戶，又能保證信息的安全傳輸，而用戶還希望光傳輸能帶來更多的便利服務(wù)。3.5 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求與下一代全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢

近年來，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)發(fā)展迅速，IP業(yè)務(wù)也隨之火爆。研究表明，隨著IP業(yè)的迅速發(fā)展，通信業(yè)將面臨“洗牌”，并孕育著新技術(shù)的出現(xiàn)。隨著軟件控制的進(jìn)一步開發(fā)和發(fā)展，現(xiàn)代的光通信正逐步向智能化發(fā)展，它能靈活的讓營運者自由的管理光傳輸。而且還會有更多的相關(guān)應(yīng)用應(yīng)運而生，為人們的使用帶來更多的方便。

綜上所述，以高速光傳輸技術(shù)、寬帶光接入技術(shù)、節(jié)點光交換技術(shù)、智能光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，并面向IP互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的光波技術(shù)是目前光纖傳輸?shù)难芯繜狳c，而在以后，科學(xué)家還會繼續(xù)對這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)。從未來的應(yīng)用來看，光網(wǎng)絡(luò)將向著服務(wù)多元化和資源配置的方向發(fā)展，為了滿足客戶的需求，光纖通信的發(fā)展不僅要突破距離的限制，更要向智能化邁進(jìn)。結(jié)束語

現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大，但還有許多應(yīng)用能力在閑置，今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長，一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力，推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此，光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下，一定不斷會有新的發(fā)展。

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