導語：如何才能寫好一篇容錯技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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當系統內部有故障存在時，通過容錯技術消除故障的影響，使系統最終仍能給出正確的結果。按照時間劃分，故障可分為以下三種：永久性故障、間歇性故障和偶然性故障。永久故障是永遠持續下去直至修復為止的故障。對硬件來說，永久性故障意味著不可逆的物理變異。對軟件來說，這類故障也就是一個不可以自動恢復的錯誤狀態。間歇性故障是短暫的，但卻是斷續的，它既有偶然性，又有不定期的重復性。如一個處于臨界狀態的電路輸出時好時壞，而一個虛焊點就會引起這樣的故障。偶然性故障出現是短暫的，且可能是非重復性的。常常由于環境的變換、電源方面的干擾、元器件性能的波動、軟件的隨機變換、電磁干擾等因素而引起。這樣的故障有可能僅出現一次，或很長時間出現一次，但卻可能造成數據錯誤，甚至系統癱瘓。

針對不同故障應采取不同的容錯方法。容錯技術能自動適時地檢測并診斷出系統的故障，然后采取對故障的控制或處理的對策略。按照系統的失效響應階段，可以把各種容錯技術分成三種：故障檢查、靜態冗余、動態冗余。故障檢測并不提供對故障的容忍，而是發生故障時給出一個警告。故障檢測廣泛應用于微型機和小型機之類的小系統中，其中一些已體現了簡單的聯機檢測機理。嚴格地說，故障檢測不是容錯，它盡管檢測了故障，但是不能容忍這些故障，不給出故障警告。動態冗余用于糾錯碼存儲器或具有固定配置(即線路器件之間的邏輯連接保持不變)的多數表決冗余計算機之類的系統中。

根據不同情況，一個容錯系統可經歷以下階段：(1)故障檢測：大多數失效最終導致產生邏輯故障。有許多方法可用來檢測邏輯故障，如奇偶校驗、一致性校驗和協議違章都可以用來檢測故障。故障檢測技術有兩個主要的類別，即脫機檢測和聯機檢測，在脫機檢測情況下，進行檢測時設備不能進行有用的工作；聯機檢測提供了實時檢測能力，因為聯機檢測與有用的工作同時執行。聯機檢測技術包括奇偶校驗和冗余校驗；(2)故障限制：當故障出現時，希望限制其影響范圍。故障限制是把故障效應的傳播限制到一個區域內，從而防止污染其他區域；(3)故障屏蔽：故障屏蔽技術把失效效應掩蓋了起來，從某種意義上說，是冗余信息戰勝了錯誤信息，多數表決冗余設計就屬于故障屏蔽；(4)重試：在許多場合，對一個操作系統的第二次試驗可能是成功的，對不引起物理破壞的瞬間故障尤其如此；(5)診斷：對故障檢測技術沒有提供有關故障位置、性質的信息進行診斷；(6)重組：當檢測出一個故障并判明是永久性故障時，重組系統的器件替換失效的器件或把失效的器件與系統的其他部分隔離開來，也可使用冗余系統，確保系統能力不降低；(7)恢復：經檢測和重組后，必須消除錯誤效應。通常，系統會回到故障檢測前處理過程的某一點，并從這一點重新開始操作。這種恢復形式通常要后備文件、校驗點和應用記錄方法；(8)重啟動：如果一個錯誤破壞的信息太多，或者系統沒有設計恢復功能，那么恢復就不可能實現。僅當系統未受任何破壞時，才能進行“熱”重啟，并從故障檢測點恢復所有的操作。“熱”重啟相當于系統需要完全重新加載；(9)修復：即把診斷為故障的器件還原下來，修復也可以是聯機進行的或者脫機進行的；(10)重構：對元件進行物理替換之后，把修復的模塊重新加入到該系統中去。對聯機修復來說，實現重構不中斷系統的工作。

隨著計算機硬件和網路的快速發展，容錯計算機的系統開銷逐漸降低，且糾錯速度快。而軟件方法實現的容錯，對硬件不會提過高的要求。同時系統靈活，資源利用比較合理。更正檢測、診斷將會采取人工智能的處理途徑，以專家系統的各種智能工具來支持故障檢測和診斷。利用專家的知識，借助推理機構，迅速而準確地提供診斷結果。系統的動態重構、故障恢復功能及神經元芯片等將被用到容錯技術中來，都將在智能化的支持下得以實現。同時對電路內部的自檢、自重構研究，可以解決電路本身及子系統的可靠性問題，將會出現容錯的VLS1芯片及可直接支持系統容錯設計的可容錯設計芯片，為系統設計者提供一個具有透明性的容錯設計元器件。進入到芯片內部的容錯技術的研究將成為容錯研究的一大分支。

隨著網路時代的到來，對于一個成功的電子商務系統來說，必須響應在線客戶的需求并遵守服務的那個協議(SLA)，同時保護客戶的隱私及電子商務系統安全正常運營。對于客戶要求的響應程度及安全保護措施是一個基于Internet的電子商務系統成功的必要條件，容錯服務器就成為網絡時代電子商務運營商首要選擇。未來的智能化家庭都將擁有一個家庭數據中心，可提供全天候的服務，包括家庭安全、防盜和防煤氣泄漏以及各種家用電器的控制，這個家庭數據中心也只有采用容錯計算機才能擔當。今后容錯技術將同時在軟件和硬件上得到發展，將會出現初級的容錯軟件的設計方法，應用軟件方面的容錯設計將會產生一些實用的工具，同時產生一個通用操作系統和硬件相結合的容錯方法，走軟硬結合的道路。系統容錯設計將在分布式系統、CSCW等方面出現新的容錯設計方法。

[摘要]隨著計算機技術的發展，容錯技術和容錯計算機將成為新的研究發展方向。本文介紹了容錯技術的基本原理及內容，介紹了容錯系統的經歷階段和實現容錯功能的關鍵技術，總結了計算機容錯技術的現階段的應用情況。

[關鍵詞]容錯技術可靠性容錯功能

參考文獻：

[1]胡謀.計算機容錯技術[M].北京：中國鐵道出版社.

[2]楊孝宗.容錯計算技術的提出和發展[J].電子和信息化.

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一、基于微信公眾號創業的優點

高達6億用戶群體的微信平臺，對傳統營銷行業帶來顛覆性的影響。相比其他宣傳渠道，微信公眾號創業具有以下優勢。（1）傳播有效性高。不同于博客、微博等社交平臺，微信是從熟人朋友中發展起來的社交平臺，其最初的傳播模式是一種熟人傳播。這樣一種基于信任的小眾傳播發展起來的用戶群，具有極高的信賴度和有效性，是傳統媒介無法做到的。2016年，微信進入2􀆰0時代，微信社交關系從熟人社交逐漸演變為半熟人社交，通過微信這一平成“六度人脈”銷售網絡的建設不再是天方夜譚，而是實實在在每天都在發生的事實。［1］一對多的公眾號傳播模式，直接將消息推送到手機，達到率和被觀看率幾乎是100％。（2）便捷的商家用戶溝通渠道。微信公眾號的推送與用戶留言這一功能，讓商家可以隨時隨地提供信息和服務，根據用戶需求調整銷售模式。微信公眾號的推出開放了微信對外接口，實現了第三方平臺的接入，讓微信公眾號營運者可以根據需要設置實現了微信會員卡、微信商城、微信團購等營銷功能。同時商家可以通過大數據分析，了解用戶活躍度、用戶消費特點，調整銷售策略，貼近用戶需求。［2］（3）成本低門檻容錯率高。微信創業最大的特點在于其“草根性”。申請微信公眾號手續非常簡單———有效身份證件與一個未綁定微信的電子郵箱，任何懷揣創業夢想的人都能在這一平臺上開設自己的公眾號。早期公眾號的運營，幾乎不需要創業者的資金成本，這樣幾乎“無門檻”的準入形式和低成本的運營模式，容錯率極高，非常適合早期創業的大學生團隊。

二、基于微信公眾號的大學生創業實踐探索

（1）做好公眾平臺的精準定位。大學生微信公眾號創業，首先做好平臺的精準定位。公眾號是準備面向本校“精耕細”做好推廣工作，還是面向整個大學生群體實施“廣撒網”策略，都值得創業者認真思量。公眾號的名稱和頭像要符合自己的微信定位，能夠直接體現定位，簡介一定要清晰明了，同時能夠吸引粉絲關注。公眾號的推送內容一定要突出自己的優勢，才能在眾多的公眾號推送中脫穎而出。（2）公眾號服務內容貼近大學生生活。豐富多彩的咨詢、實用便捷的服務是吸引大學生關注的最好方法。大學生創業公眾號若能抓住學生的需求提供服務，將極大提高創業成功率。大學生創業者可以立足在校生群體需求，通過便捷的網絡服務，提供訂餐、購物、查詢等功能，滿足用戶群體需求。最常見的大學生微信平臺服務功能有：校內便捷服務（校內失物招領、課表查詢、校內通知等）、公交線路查詢等服務。［3］以筆者所在高校為例，五個大三學生敏銳抓住學校畢業生論文修改苦不堪言，畢業生論文打印供不應求的市場需求，創建畢業生論文服務公眾號，面向本校畢業生提供論文格式修改工作和論文打印工作，因其緊貼學生需求、價格低廉、送貨上門等服務，通過微信裂變式傳播，讓這小小的創業團隊在2017年畢業季掙到創業的第一桶金。（3）做好線上線下推廣工作。首先做好線上推廣工作。除了利用朋友圈熟人鏈接推廣外，還可以通過學校相關網站、貼吧、論壇等發帖推廣，班級QQ群也是一個很好的推廣方式。除了線上推廣工作外，線下活動推廣的效果也不可小覷。例如與校園社團合作，幫忙校內社團招募通知、社團勤工助學宣傳、社團活動推廣等，做到社團推廣與公眾號推廣雙贏。線下推廣活動還可以考慮通過有獎活動的方式，例如掃碼抽水果，關注就送棒棒糖等方式，促使學生參與活動提高公眾號的粉絲數。（4）微信平臺與等級培訓掛鉤。大學生對各類技術等級證書培訓的需求也是一個巨大的市場。大學生創業團隊若能與校外優質培訓機構合作，為學生提供實用的培訓考試攻略，為培訓機構提供廣告推廣業務，將是一條營銷新途徑。

三、結語

大學生對微信的使用度與依賴度極大，大學生微信公眾號創業具有天然的受眾優勢，加之微信公眾號創業起點低，商家用戶互動較好，利用熟人和半熟人社交圈傳播的有效度較高等特點，做好大學生微信公眾號創業，推動大學生創業工作，具有重要意義。

作者:繆經緯 張永 單位:無錫科技職業學院

參考文獻：

［1］石明翰．基于校園微信公眾平臺的大學生創業實踐［J］．科教導刊，2015（10）：170－171．

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關鍵詞：LNG ESD 保護方案

一、概述

LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然氣的英文縮寫。天然氣是在氣田中自然開采出來的可燃氣體，主要成分由甲烷組成。LNG是通過在常壓下氣態的天然氣冷卻至-162℃，使之凝結成液體。天然氣液化后可以大大節約儲運空間，而且具有熱值大、性能高等特點。LNG是一種清潔、高效的能源。由于進口LNG有助于能源消費國實現能源供應多元化、保障能源安全，而出口LNG有助于天然氣生產國有效開發天然氣資源、增加外匯收入、促進國民經濟發展，因而LNG貿易正成為全球能源市場的新熱點。迄今為止，在天然氣液化領域中成熟的液化工藝主要有以下三種：階式制冷循環工藝、混合制冷循環工藝和膨脹機制冷循環工藝。本裝置采用帶預冷的氮膨脹制冷天然氣液化流程，包括原料氣預處理、脫碳、脫硫脫汞、脫水、冷箱、制冷壓縮機、氮壓機、預冷系統、制氮系統、導熱油爐等工藝單元。

本論文主要針對ESD技術在LNG裝置中的應用做簡單的論述。

二、ESD技術的簡介

ESD緊急停車系統是對石油化工中的生產裝置可能發生的危險或不采取措施將繼續惡化的狀態進行響應和保護，使生產裝置進入一個預定義的安全停車工況，從而使危險降低到可以接受的最低程度，以保證人員、設備、生產和裝置或工廠周邊社區的安全。當生產裝置出現異常情況時，安全聯鎖裝置能繼續運行，但自動轉入另一種運行模式。

三、ESD技術在本裝置中的應用

在裝置發生緊急狀況時ESD 緊急停車系統開啟，用于隔離和關斷LNG或其它設備，并關閉那些如果繼續運行可能維持或增加災情、危險性的設備。以確保裝置的人員安全、設備安全、環境安全，ESD系統的安全性和整體性符合以下原則：

單個組件故障不給整個系統造成損失。

單個組件故障不給整個系統造成直接風險或系統跳閘。

單個組件故障不造成整個系統完全癱瘓。

LNG裝置屬易燃易爆、高危險、連續生產的重要化工裝置，必須配置先進的、高可靠的設備，ESD 系統采用冗余容錯自診斷技術，整個系統及部件是故障安全型，ESD系統采用先進的、可靠的軟件及硬件，保證工廠及裝置有效、可靠的運行，防止發生人員傷害、環境污染以及經濟損失，ESD系統符合IEC61508 SIL3、DIN V19250 TUV AK6 標準，ESD 系統及各類卡件、系統軟件的安全等級取得IEC61508 SIL3或TUV AK6 級認證，ESD 系統控制器（CPU）、I/O設備和網絡通訊部件應為二重冗余、容錯或三重冗余結構。

本裝置中LNG工廠緊急停車系統（以下簡稱ESD）的設計和制造遵循了IEC61508/61511，設計上采用西門子PLC完成對全裝置的緊急停車安全聯鎖。控制器采用三重化（TMR）及以上技術進行冗余配置，不得采用備用形式，制造商應采用主流系統，不得采用擴展性能差的小系統。ESD系統設計滿足SIL3的安全等級要求，并有TUV認證。某一冗余部件或冗余套件失效的情況，或者在單CPU運行的情況下，仍能滿足SIL3的安全等級要求，并有TUV認證。采用TUV認證的冗余和容錯的通訊系統，控制器與I/O卡件之間通訊1：1冗余。I/O卡件滿足SIL3安全級別且1：1冗余，I/O卡件帶電磁隔離或光電隔離且通道間相互隔離，所有I/O卡件均能帶電插拔，而不影響系統的正常運行。本項目中控制單元與I/O卡件安裝在同一機柜內，電纜從機柜下部引入，經柜內電纜槽板敷設。ESD系統設置了冗余的RS485 MODBUS通訊接口。本系統有順序事件記錄功能和過程歷史報告，報警及停機事件的記錄有毫秒級的時間標記，并按事件發生時間記錄。本系統接受2路UPS電源供電。系統遵循故障安全型設計原則，在出現停電等嚴重事故時，能夠保證生產設備和過程的安全。

四、ESD系統在本裝置中的主要聯鎖保護方案

1.LNG 裝置天然氣門站入口切斷閥、LNG 裝置入口切斷閥聯鎖切斷，用于切斷門站及LNG 裝置原料氣。

2.LNG 儲罐入口及出口閥聯鎖切斷，LNG 儲罐出口裝車泵聯鎖停泵。

3.BOG 壓縮機安全聯鎖停機。

4.空壓機、空氣預冷機組安全聯鎖停機。

5.冷箱出口閥聯鎖切斷。

6.原料氣壓縮機安全聯鎖停機。

觸發以上聯鎖及停車的條件有以下幾點：

①LNG 儲罐液位高高報警。

②人工確認工廠有火警發生或發生火災。

③人工確認工廠有可燃氣體大量泄漏 （一般性可燃氣體檢測器檢測的氣體泄漏經報警工作站報警，采取人工措施處理）。

④原料氣壓縮機同時停機。

⑤循環氮氣壓縮機同時停機。

本項目共設置1面ESD機柜，1個工程師站（操作站），通過冗余的通訊方式接在各控制器的通訊接口上，用于控制器的組態、除錯、修改、測試、軟件裝載及維護等。工程師站（操作站）具備打印組態數據和圖形的能力，具有順序事件記錄功能。配置一個輔助操作臺，設置報警燈屏及相應的操作開關和按鈕。

五、結論

以上內容是我對采用帶預冷氮膨脹制冷液化流程的LNG工廠的緊急停車系統ESD的設計方案，希望能為進行相關設計的工程人員以及設計方案提供有益的幫助。

參考文獻

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摘  要  論文中首先對web集群系統運用markov模型描述了其可用性，從理論上建立了集群高可用模型。然后，著重針對web集群系統中區分服務對不同請求采取不同的服務質量，對可用度的指標要求也不相同的情況，提出了一種基于概率的實時容錯調度算法。     關鍵詞  web集群，可用度，容錯調度，算法   1 引言     由于internet中信息的數量呈指數級增長，其中的主要信息是web信息，因此，基于單一系統映像的web服務器集群系統是滿足當前應用的有效方法。該方法把若干性能較低的服務器用局域網連成一個性能較高的整體，即web服務器集群[1],系統結構如圖1所示，前端分發器依據一定的原則將客戶請求分發給后臺服務器，后臺服務器執行客戶請求后返回給客戶，使其從客戶端看來就如同一臺服務器。 圖1 web集群系統模型圖     高可用性是web集群系統提出的三大目標（高性能、高可用、易擴展）之一，它起初主要是利用系統中后臺服務的冗余來達到系統的高可用性，但是隨著研究的深入和基于內容的前端分發器的發展，并不要求后臺服務是同一的，這就增加了系統的靈活性，提高了處理機的利用率，同時允許系統進行動態配置，如負載均衡調度等，這也給系統可用性設計與調度提供了更多的要求。但值得指出的是：一直少有對系統可用度的研究，特別是利用數學模型建模來進行定性與定量分析的實時容錯調度算法研究。現有的可用度研究大多只針對冗余服務的可用性,而對它們的性能考慮得不夠全面[2,3]。 本文的研究工作主要在于：首先對web集群系統運用markov模型描述了其可用性，從理論上建立了集群高可用模型。然后，著重針對web集群系統中區分服務對不同請求采取不同的服務質量，對可用度的指標要求也不相同的情況，提出了一種基于概率的實時容錯調度算法，算法采用了請求的主從備份技術。通過延遲從備份請求重新轉發時間，來為可能因處理機故障而執行失敗的主請求實現容錯功能，并通過對無錯時停止重發來提高處理機的利用率和系統對任務的接收率,實驗結果證實了算法的有效性。 2  web集群可用度數學模型與分析     當構成系統各部件的壽命分布和故障后的修理時間分布均為指數分布時，只要適當定義系統的狀態，這樣的系統總可以用馬爾可夫過程來描述。     如果一個離散馬爾可夫過程的狀態轉換只限于相鄰狀態之間，則稱此過程為一個生滅過程[4]。對于生滅過程，可用自然數來表示可能的狀態，而處于狀態n的一個過程在下個時刻只能轉換到狀態n-1或狀態n+1。     生滅過程處于狀態n的穩態概率pn如下：       (1)     式中，p0為系統處于狀態0的穩態概率。再根據      (2)     可以得到系統處于每個狀態的穩態概率[5]。     針對集群系統，可以做如下模型假定：①故障和修復的到達時刻都是指數分布的,分別為λn和μn；②對每個節點在時刻(t,t+dt)發生故障的條件概率是ldt；③對每個節點在時刻(t,t+dt)完成修理的條件概率是mdt；④同時出現兩個或更多個節點故障或修理的概率是零；⑤每個節點的故障或修理的事件與所有其它事件無關。這樣就可以建立集群系統的可用度模型。集群系統由n個節點組成，其狀態n的穩態概率pn 就是集群高可用系統中所有節點都出現故障，即整個系統不可用的概率，而a=(1- pn)即為集群系統的可用度。             (3)     求解(2)、(3)式得：     這樣，集群系統處于狀態n的穩態概率pn為：             (4)     由此得到集群系統的可用度為               (5)     對式(5),隨著節點數的增加，系統的可用度迅速增加。假定平均修復時間為0.5小時。計算可得，在有4個結點的集群系統中，即使每個結點的故障率高達0.1次/小時，集群系統的可用度已經達到99.9%。那么已知系統所需的可用度為an，很容易得到所需服務器臺數為：   n=         (6) 3 基于概率的實時容錯調度 3.1 實時容錯調度算法的基本思想     隨著電子商務等關鍵業務的發展，要求任務的執行可用度很高，而且往往都有嚴格的時間約束,若由于處理機的故障導致某些任務不能完成，或不能在其限定的時間之前完成，就可能造成重大損失[1,6]。因此需要在web集群系統中提供一定的實時容錯調度能力以提高整個系統的可用性。 文獻[7]、[8]提出在不同處理機上調度任務的多個版本來運行，以此達到容錯的目的。 但是，同樣任務的多個版本，運行時具有同樣的請求，系統利用率只有1/n。文獻[9]提出了一種回收的方法，提高了系統效率。     系統的請求集可定義為γ={ti|i=1,2,…}。ti可以用一個四元組(gi，si，di，pi)來表示。其中，gi表示請求到達系統的時間；si表示請求被調度開始執行的時間；di表示請求必須執行完成的時間，即deadline；pi表示請求的執行時間；采用的故障模型同第2節[5]，另外，在對請求進行容錯調度的同時，系統要能及時通過“心跳”診斷并報告處理機故障[10]。由于處理機之間通信所需時間與請求的執行時間相比非常短，因此可忽略處理機之間消息的傳遞時間[7,8]。     基于概率的實時容錯調度算法基本思想如下：對任一動態到達系統的非周期性任務ti，我們將首先置入主請求隊列qp，同時將此請求復制一份到從請求隊列qb，主請求記為pti,，從請求(或稱為后備請求)記為bti，確定它的區分

服務等級k，以區分服務的等級確定從備份請求的延遲時間和重發的概率，以這二個參數標記從備份請求隊列bti，如果在tri重發時間前收到pti成功執行的報告，則取消bti，否則按標記重發tri，這就是無錯時停止重發以提高系統的性能。 假設pti與bti被調度的時間段分別記為slot(pti)與slot(bti)，那么實時容錯調度算法如圖2所示。 3.2  實時容錯調度算法 算法：實時容錯調度算法 1、   當一個新請求ti到達系統后，先將pti置入主請求調度隊列，通過復制獲得從備份請求bti，置入從請求隊列。確定四元組中的三個元素{ gi，di，pi }和區分服務等級ki。 2、   在前端分發器中調度pti。 ① 主請求隊列中的pti根據負載均衡原則調度到調度表中允許的可用服務器，調度開始執行時間為si。 ② 依據區分服務等級確定延遲時間區間范圍：delayti=[si,di-pi]； ③ 依據區分服務等級確定重發的時間sbti和概率pbti，sbti=（1-ξ）* delayti, pbti=k*ξ； //ξ為區分服務所對應的級別，在(0～1)之間，k為常數； ④ 以(pbti，sbti ，di，pi)標記從備份請求bti； 3、   以bti的調度參數調度bti執行，調度滿足如下原則：server(pti)!= server(btj),如果server(pti)= server(ptj)且server(bti) = server(btj)，那么slot(bti)∩slot(btj)=φ,其中,i≠j；    // server(ptj)表示處理請求ptj的服務器； 4、對從請求任務在調度前收到pti正常執行結束的消息,則取消從備份隊列中的bti請求。 圖2 實時容錯調度算法 4  分析與仿真實驗結果    通過對第2節的分析，我們很容易得到在不同系統參數下，web集群系統服務器臺數與可用度的關系，如圖3所示。

    圖3 不同參數下，系統可用度與服務器臺數的關系     對于容錯調度算法，spare processor方法[9]是采用一個或多個處理機作為備份，若系統出現故障時，則把故障機上的任務全部轉移到備份處理機上運行，采用重新執行的方式來恢復。而若在系統沒出現故障時,備份處理機一直處于空閑狀態。      實時容錯調度算法中主要考慮系統可用度的提高與系統接納率，我們考慮在第2節故障模型下，采用容錯調度算法后，可用度與系統利用率的關系如圖4所示，可用度越高，系統利用率則越低。 圖4 可用度與系統利用率關系圖     圖5表示與其它算法[9]在不同負載率情況下拒絕率的對比，從而說明本研究中所提出的實時容錯調度算法能提高系統的接收率。

圖5 不同負載下系統拒絕率對比圖 5  結論    服務器冗余是提高系統可用度的基礎，但同時降低了系統性能。論文主要從集群系統可用度的數學建模和容錯調度二個方面分析了提高可用度的措施，實驗結果表明算法很好地支持了系統的可用性，對于集群與分布式系統的高可用性分析與容錯調度有較好的指導作用。 參考文獻 1 v. cardellini, e. casalicchio, m. colajanni, p.s. yu. the state of the art in locally distributed web-server systems. acm computing surveys, 2002, 34(2): 1-49. 2 錢方，賈焰等. 提高冗余服務性能的動態容錯算法. 軟件學報，2001，12(6): 928-935. 3 周幼英，李福超等.關于調度算法與web集群性能的分析. 計算機研究與發展，2003,40(3): 483-492. 4 p.r. parthasarathy ,r.b. lenin on the exact transient solution of finite birth and death processes with specific quadratic rates. math. scientist, 1997, 22:  92-105. 5 高文，祝明發. 基于生滅過程的機群系統高可用性分析與設計. 微電子學與計算機，2001，18(4): 47-49. 6 鄭在賓，金海等. 有tcp連接容錯功能的網絡負載平衡調度系統. 華中科技大學學報，2003,31(2): 17-19. 7 ying feng,son sang h. scheduling hard real-time tasks with tolerance of multiple processor failures. microprocessing and mcroprogramming, 1994,40: 193～206. 8 piestman a l. a fault-tolerant scheduling problem. ieee trans on software engineering, 1988, (12): 1089-1095. 9 sylvain lauzac, rami melhem. adding fault-tolerance to p-fair real-time scheduling. in: workshop on embedded fault-tolerant systems 1998，34-37. 10 曾碧卿，陳志剛. 服務器集群系統研究. 計算機應用研究，2004，21(3)：186-187，196

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論文摘要:當現代社會逐漸變為具有高度的相互依賴的巨大網絡時，我們所生活的世界無法不變成一個被計算機網絡緊密聯結起來的世界。計算機網絡從技術角度來說，是作為一種布局，將經有關聯但相距遙遠的事物通過通信線路連接起來，但是對網絡的思考決不是傳統的二維平面思維甚至三維的球面思維所能達到的。因此，計算機網絡的可靠性便成為一項關鍵的技術指標。本文在介紹了網絡可靠性的概況后，詳細闡述了計算機網絡可靠性優化的技術分析。

在信息時代，網絡的生命在于其安全性和可靠性。計算機網絡最重要的方面是它向用戶所提供的信息服務及其所擁有的信息資源，網絡連接在給用戶帶來方便的同時，也給網絡入侵者帶來了方便。因此，未來的計算機網絡應該具有很高的安全性和可靠性，可以抵御高智商的網絡入侵者，使用戶更加可靠、更加方便地擁有大量各式各樣的個性化客戶服務。

一、計算機可靠性模型研究

計算機網絡可靠性作為一門系統工程科學，經過5 0多年的發展，己經形成了較為完整和健全的體系。我們對計算機網絡可靠性定義為：計算機網絡在規定的條件下，規定的時間內，網絡保持連通和滿足通信要求的能力，稱之為計算機網絡可靠性。它反映了計算機網絡拓撲結構支持計算機網絡正常運行的能力。

計算機網絡可靠性問題可以模型化為圖的可靠性問題。計算機網絡模型采用概率圖G(V，E)來表示，其中結點集合v表示計算機網絡的用戶終端，主機或服務器等，邊集合E表示計算機網絡的鏈路。計算機網絡模型的概率圖，是對圖的各邊以及結點的正常運行狀態賦予一定的概率值以后所得到的圖。圖的可靠性問題包含兩個方面的內容:一是分析問題，即計算一個給定圖的可靠度;二是設計問題，即在給定所有元素后，設計具有最大可靠度的圖。圖的可靠度不方便求解時，可先求其失效度(可靠度+失效度=1)，然后再求其可靠度。圖的結點和鏈路失效模型可分為鏈路失效模型、結點失效模型、結點和鏈路混合失效模型等三種類型，其中“結點和鏈路混合失效模型”最為常用。

二、計算機網絡可靠性的設計原則

在計算機網絡設計和建設的工程實踐中，科研人員總結了不少具體的設計經驗和原則，對計算機網絡可靠性的優化設計起到了較好的規范和指導作用。在構建計算機網絡時應遵循以下幾點原則：

遵循國際標準，采用開放式的計算機網絡體系結構，從而能支持異構系統和異種設備的有效互連，具有較強的擴展與升級能力。

先進性與成熟性、實用性、通用性相結合，選擇先進而成熟的計算機網絡技術，選擇實用和通用的計算機網絡拓撲結構。計算機網絡要具有較強的互聯能力，能夠支持多種通信協議。計算機網絡的安全性、可靠性要高，具有較強的冗余能力和容錯能力。計算機網絡的可管理性要強，應選擇先進的網絡管理軟件和支持SNMP及CMIP的網絡設備。應選擇較好的計算機網絡鏈路的介質，保證主干網具有足夠的帶寬，使整個網絡具有較快的響應速度。充分利用現有的計算機網絡資源，合理地調配現有的硬件設施、網絡布線、已經成熟的網絡操作系統軟件和網絡應用軟件。計算機網絡可靠性設計的性價比應盡可能高。

三、計算機網絡可靠性主要優化設計方法分析

提高計算機網絡相關部件的可靠性與附加相應的冗余部件是改善計算機網絡可靠性的兩條主要途徑。在滿足計算機網絡預期功能的前提下，采用冗余技術(增大備用鏈路條數)一方面可以提高計算機網絡的局域片斷的可靠性；另一方面也提高了計算機網絡的建設成本。由于每條計算機網絡鏈路均有可靠性和成本，故計算機網絡中的鏈路的數目越少，相應地，計算機網絡的可靠性就越高。下面我們從以下幾方面來加以論述：

(一)計算機網絡的容錯性設計策略

計算機網絡容錯性設計的一般指導原則為：并行主干，雙網絡中心。計算機網絡容錯性設計的具體設計方案的原則，可以參照以下幾點：

采用并行計算機網絡以及冗余計算機網絡中心的方法，將每個用戶終端和服務器同時連到兩個計算機網絡中心上。

數據鏈路、路由器在廣域網范圍內的互聯。計算機網絡中的邊界網絡至網絡中心采用多數據鏈路、多路由的連接方式，這樣可以保證任一數據鏈路的故障并不影響局部網絡用戶的正常使用。

轉貼于

計算機網絡設計時，應采用具有模塊化結構、熱插熱撥功能的網絡設備。這不僅可以擁有靈活的組網方式，而且在不切斷電源的情況下能及時更換故障模塊，以提高計算機網絡系統長時間連續工作的能力，從而可以大大提高整個計算機網絡系統的容錯能力。

網絡服務器應采用新技術，如采用雙機熱備份、雙機鏡像和容錯存儲等技術來增強服務器的容錯性、可靠性。

在進行網絡管理軟件容錯設計時，應采用多處理器和特別設計的具有容錯功能的網絡操作系統來實現，提供以檢查點為基本的故障恢復機能。

（二）計算機網絡的雙網絡冗余設計策略

計算機網絡的雙網絡冗余性設計是在單一計算機網絡的基礎上再增加一種備用網絡，形成雙網絡結構，以計算機網絡的冗余來實現計算機網絡的容錯。在計算機網絡的雙網絡結構中，各個網絡結點之間通過雙網絡相連。當某個結點需要向其它結點傳送消息時，能夠通過雙網絡中的一個網絡發送過去在正常情況下，雙網絡可同時傳送數據，也可以采用主備用的方式來作為計算機網絡系統的備份。當由于某些原因所造成一個網絡斷開后，另一個計算機網絡能夠迅速替代出錯網絡的工作，這樣保證了數據的可靠傳輸，從而在計算機網絡的物理硬件設施上保證了計算機網絡整體的可靠性。

（三）采用多層網絡結構體系

計算機網絡的多層網絡結構能夠最有效地利用網絡第3層的業務功能，例如網絡業務量的分段、負載分擔、故障恢復、減少因配置不當或故障設備引起的一般網絡問題。另外，計算機網絡的多層網絡結構也能夠對網絡的故障進行很好的隔離并可以支持所有常用的網絡協議。計算機網絡的多層模式讓計算機網絡的移植變得更為簡單易行，因為它保留了基于路由器和集線器的網絡尋址方案，對以往的計算機網絡有很好的兼容性。計算機網絡的多層網絡結構包含三個層次結構：

接入層:計算機網絡的接入層是最終用戶被許可接入計算機網絡的起點。接入層能夠通過過濾或訪問控制列表提供對用戶流量的進一步控制。在局域網絡環境中，接入層主要側重于通過低成本，高端口密度的設備提供服務功能，接入層的主要功能如下:為最終網絡用戶提供計算機網絡的接入端口；為計算機網絡提供交換的帶寬；提供計算機網絡的第二層服務，如基于接口或Mac地址的Vlan成員資格和數據流過濾。

分布層:計算機網絡的分布層是計算機網絡接入層和核心層之間的分界點。分布層也幫助定義和區分計算機網絡的核心層。該分層提供了邊界定義，并在該處對潛在的費力的數據包操作進行預處理。在局域網環境中，分布層執行最多的功能有:V L A N的聚合；部門級或工作組在計算機網絡中的接入；廣播域網或多點廣播域網在計算機網絡中的聯網方式的確定；

（四）核心層

計算機核心層是計算機網絡的主干部分。核心層的主要功能是盡可能快速地交換數據。計算機網絡的這個分層結構不應該被牽扯到費力的數據包操作或者任何減慢數據交換的處理。在劃分計算機網絡邏輯功能時，應該避免在核心層中使用像訪問控制列表和數據包過濾這類的功能。對于計算機網絡的層次結構而言，核心層主要負責以下的工作:提供交換區塊之間的連接；提供到其他區塊(如服務器區塊)的訪問；盡可能快地交換數據幀或者數據包。

縱觀未來計算機網絡的發展，人們對待網絡的要求將越來越高。他們希望創造一個“點擊到一切”的世界，盡管這個簡單的想法讓它成為現實并不是一件很容易的事情，但是一旦認識到計算機網絡美好的發展前景，憑借人類的智慧，我們有理由相信我們的世界將由此得到它前所未有的自由。

參考文獻

[1]葉明鳳，計算機網絡可靠性的研究，電腦開發與應用，2001

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然而，資金、人才只是培育原始創新成果不可或缺的必要條件。橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳。不同的環境會塑造出不同的人，進而產生不同的社會效應。

中國需要“喬布斯”。可中國是否具備“喬布斯”成長的環境？是否形成了讓科研人員都樂意開展原始創新的土壤、水分和空氣？這些才是創新問題的關鍵所在。黨的十提出實施創新驅動發展戰略，把科技創新擺在國家發展全局的核心位置。創新驅動發展，積極推進原始創新，已成為上至中央下至地方的共識。

全國政協委員、九三學社中央委員會副主席馬大龍曾表示：“現在中國的原始創新星星點點，還沒有形成氣候。衡量原始創新的標準也不清楚。有些所謂的創新成果，本質上還是跟蹤或者集成創新、引進吸收再創新的結果。”

顯然，中國目前還缺乏鼓勵原始創新的氣候。北京生命科學研究所所長王曉東在不久前中國科協組織的一次演講中介紹，過去10年，他們在建立創新型科學研究所方面作了一點嘗試。他們探索的核心問題就是，中國如何培養在理論和技術方面能夠引領世界的科學家？中國科學家如何能在中國土地上做出影響人類生活的科學發現和技術發明？

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論文開題報告格式及如何寫論文開題報告 在研究生教育的整個過程中,學位論文質量的高低是衡量研究生培養質量的重要標志。而論文質量的高低,很大程度上取決于論文開題報告做的細致程度。論文開題報告做的細致,前期雖然花費的時間較多,但寫起論文來就很順手,能夠做到胸有成竹,從而保證論文在規定的時間保質保量地完成;但如果不重視論文開題報告,視論文開題報告為走過場,寫起論文來就會沒有目標,沒有方向,沒有思路,可能就要多走彎路,也很難保證畢業論文的質量。

一、論文開題報告的意義

碩士論文開題報告是研究生在完成文獻調研后寫成的關于學位論文選題與如何實施的論述性報告。論文開題報告既是文獻調研的聚焦點,又是學位論文研究工作展開的散射點,對研究工作起到定位作用。

寫論文開題報告的目的,是要請老師及專家們幫忙判斷一下所研究的選題有沒有價值,研究方法是否奏效,論證邏輯有沒有明顯缺陷。因此論文開題報告就要圍繞研究的主要內容,擬解決的主要問題(或闡述的主要觀點),研究步驟、方法及措施為主要內容。但筆者在工作實踐中發現有很多學生往往在論文開題報告中花費大量筆墨敘述別人的研究成果,談到自己的研究方法時,往往寥寥數語一筆帶過。這樣,不便于評審老師指導。

二、如何寫論文開題報告

(一)論文開題報告的前提通過理論思維選擇課題

在工作實踐中,發現碩士研究生論文開題報告中存在的普遍問題是選題不合適。有的提出的問題太過平庸,有的選題范圍太大,研究內容太多、太寬泛,提出的問題不切合碩士生的實際,實踐操作起來難度較大。如有的學生提出的論文題目:新型中性鎳催化劑的研究及其催化合成聚乙烯、聚丙烯的研究,此選題有意義,有創新,作者的研究思路也比較正確,但論文選題范圍太大,研究內容對于一個碩士生來說明顯偏多,無法按時完成。因此應重新確定研究內容,注重項目的可操作性。

那么如何選擇研究問題呢?這里要強調的是通過理論思維來發現研究問題。

理論是由一系列前設和術語構造的邏輯體系,特定領域的理論有其特定的概念、范疇和研究范式,只有在相同的概念、視角和范式下,理論才能夠對話。只有通過對話,理論才能夠發展。碩博論文要想創造新理論很難,多數是在既有理論的基礎上加以發展。

其次,選擇問題是一個剝皮的過程,理論問題總是深深地隱藏在復雜的現實背后,而發現理論問題,則需要運用理論思維的能力。這就需要我們不斷鍛煉和提高自己的理論思維能力,需要在日常的學習中,不斷總結和分析以往的研究者大體是從哪些視角來分析和研究問題,運用了哪些理論工具和方法,通過學習和總結來不斷提高自己的理論思維能力,從而選擇具有學術理論價值和應用價值,并與國家經濟建設及導師承擔的科學研究項目緊密結合的研究問題。

(二)做好文獻綜述,為論文開題報告打好基礎

在研究生論文開題報告會上,出現的普遍問題是對文獻的研讀不夠,對研究背景的了解不夠深入,對研究方向上國內外的具體進展情況了解不夠全面、詳細,資料引用的針對性、可比性不強。有很多學生沒有完全搞清論文開題報告與文獻綜述的區別,他們的論文開題報告有很多僅僅是對前人工作的敘述,而對自己的工作介紹甚少。

文獻綜述的基本內容包括:國內外現狀;研究方向;進展情況;存在問題;參考依據。這是對學術觀點和理論方法的整理。同時,文獻綜述還是評論性的,因此要帶著作者本人批判的眼光來歸納和評論文獻,而不僅僅是相關領域學術研究的堆砌。

要想寫好論文開題報告,必須認真研讀文獻,對所研究的課題有個初步的了解,知道別人都做了哪些工作,哪些方面可以作為自己研究的切入點,因此,文獻調研的深入和全面程度,會相當程度地影響論文開題報告的質量,是學生充分發揮主觀能動性的客觀基礎。

(三)論文開題報告的格式及寫作技巧

1.論文開題報告格式

一個清晰的選題,往往已經隱含著論文的基本結論。對現有文獻的缺點的評論,也基本暗含著改進的方向。論文開題報告就是要把這些暗含的結論、論證結論的邏輯推理,清楚地展現出來。論文開題報告的寫作步驟:課題選擇課題綜述論題選擇論文開題報告。論文開題報告的基本內容主要包括:選題的意義;研究的主要內容;擬解決的主要問題(闡述的主要觀點);研究(工作)步驟、方法及措施;畢業論文(設計)提綱;主要參考文獻。為了寫好論文開題報告,江蘇工業學院研究生部專門出臺了詳細的規定,規定論文開題報告的一般內容包括:

(1)論文開題報告課題來源、開題依據和背景情況,課題研究目的以及理論意義和實際應用價值。

(2)論文開題報告文獻綜述。在閱讀規定文獻量(不少于50篇,其中外文文獻占40%以上)的基礎上,著重闡述該研究課題國內外的研究現狀及發展動態,同時介紹查閱文獻的范圍以及查閱方式、手段。

(3)論文開題報告主要研究內容。包括學術構思、研究方法、關鍵技術、技術路線、實施方案、可行性分析、研究中可能遇到的難點、解決的方法和措施以及預期目標。

(4)論文開題報告擬采用的實驗手段,所需科研和實驗條件,估計課題工作量和所需經費,研究工作進度計劃。

(5)論文開題報告主要參考文獻,列出至少10篇所查閱參考的文獻。

2.論文開題報告的寫作技巧

(1)提出問題注意層次

選題是撰寫學術論文的第一步,選題是否妥當,直接關系到論文的質量,甚至關系到論文的成功與否。不同于政策研究報告,學術文章聚焦理論層面、解決理論問題。有的學生的選題不具有新穎性,內容沒有創新,僅僅是對前人工作的總結,或是對前人工作的重復。在選題時要堅持先進性、科學性、實用性及可行性的原則。在提出問題時,要以內行看得懂的術語和明確的邏輯來表述。選題來源包括:1、與自己實際工作或科研工作相關的、較為熟悉的問題;2、自己從事的專業某問題發展迅速,需要綜合評價;3、從掌握的大量文獻中選擇反映本學科的新理論、新技術或新動向的題目。

所選題目不宜過大,越具體越容易收集資料,從某一個側面入手,容易深入。

(2)瞄準主流文獻,隨時整理

文獻資料是撰寫好學術論文的基礎,文獻越多,就越好寫,選擇文獻時應選擇本學科的核心期刊、經典著作等,要注意所選文獻的代表性、可靠性及科學性;選擇文獻應先看近期的(近3~5年),后看遠期的,廣泛閱讀資料,有必要時還應找到有關文獻所引用的原文閱讀,在閱讀時,注意做好讀書卡片或讀書筆記。

整理資料時,要注意按照問題來組織文獻資料,寫文獻綜述時不是將看過的資料都羅列和陳述出來,而是要按照一定的思路將其提煉出來。只有這樣,才能寫出好的文獻綜述,也才能寫出好的論文開題報告,進而為寫出好的論文打下基礎。

(3)研究目標具體而不死板

一般論文開題報告都要求明確學位論文的研究目標,但筆者認為,研究目標不宜規定得太死板,這是因為,即使條件一定,目標是偏高還是偏低,往往難于準確判斷,研究工作本身,涉及求知因素,各個實驗室條件不同,具體研究時條件也不同。學位論文選題和研究目標體現了研究工作的價值特征。

三、論文開題報告的質量保證

為了保證碩士研究生的培養質量,提高論文質量,就必須對論文開題報告進行評價。論文開題報告會由3~5位相關學科的專家對論文開題報告進行評議,與企業合作的重大科研項目可以聘請1~2位相應企業的具有高級職稱的專家參加,不同學科的論文開題報告的側重點不同。江蘇工業學院研究生部規定學生必須進行論文開題報告,并規定了統一的格式,設計了專門的論文開題報告評審表,論文開題報告會上研究生應對課題進行詳細匯報,并對專家提問做出必要的解釋和說明。論文開題報告的成績考核以合格、不合格記。評審小組成員最后簽名并給出學生是否合格的評審意見,并以百分制打出具體的分數。論文開題報告成績不合格者,不得進入課題研究。

為了提高論文質量,研究生必須首先從思想上重視論文開題報告,在平時的學習中注意積累,從各個方面提高能力,尤其要注意培養通過理論思維發現研究問題的能力。論文開題報告是研究工作的開始,良好的開端為優秀的學位論文奠定了堅實的基礎。

2017年研究生論文開題報告范文 論文名稱：基于BP神經網絡的技術創新預測與評估模型及其應用研究

一、課題來源：單位自擬課題或省政府下達的研究課題

選題依據：技術創新預測和評估是企業技術創新決策的前提和依據。通過技術創新預測和評估, 可以使企業對未來的技術發展水平及其變化趨勢有正確的把握, 從而為企業的技術創新決策提供科學的依據, 以減少技術創新決策過程中的主觀性和盲目性。只有在正確把握技術創新發展方向的前提下, 企業的技術創新工作才能沿著正確方向開展,企業產品的市場競爭力才能得到不斷加強。在市場競爭日趨激烈的現代商業中, 企業的技術創新決定著企業生存和發展、前途與命運, 為了確保技術創新工作的正確性,企業對技術創新的預測和評估提出了更高的要求。

二、本課題國內外研究現狀及發展趨勢

現有的技術創新預測方法可分為趨勢外推法、相關分析法和專家預測法三大類。

(1) 趨勢外推法。指利用過去和現在的技術、經濟信息, 分析技術發展趨勢和規律, 在分析判斷這些趨勢和規律將繼續的前提下, 將過去和現在的趨勢向未來推演。生長曲線法是趨勢外推法中的一種應用較為廣泛的技術創新預測方法,美國生物學家和人口統計學家Raymond Pearl提出的Pearl曲線(數學模型為: Y=L∕[1+A?exp(-Bt)] )及英國數學家和統計學家Gompertz提出的Gompertz曲線(數學模型為: Y=Lexp(-Bt))皆屬于生長曲線, 其預測值Y為技術性能指標, t為時間自變量, L、A、B皆為常數。Ridenour模型也屬于生長曲線預測法, 但它假定新技術的成長速度與熟悉該項技術的人數成正比, 主要適用于新技術、新產品的擴散預測。

(2)相關分析法。利用一系列條件、參數、因果關系數據和其他信息, 建立預測對象與影響因素的因果關系模型, 預測技術的發展變化。相關分析法認為, 一種技術性能的改進或其應用的擴展是和其他一些已知因素高度相關的, 這樣, 通過已知因素的分析就可以對該項技術進行預測。相關分析法主要有以下幾種: 導前-滯后相關分析、技術進步與經驗積累的相關分析、技術信息與人員數等因素的相關分析及目標與手段的相關分析等方法。

(3)專家預測法。以專家意見作為信息來源, 通過系統的調查、征詢專家的意見, 分析和整理出預測結果。專家預測法主要有: 專家個人判斷法、專家會議法、頭腦風暴法及德爾菲法等, 其中, 德爾菲法吸收了前幾種專家預測法的長處, 避免了其缺點, 被認為是技術預測中最有效的專家預測法。

趨勢外推法的預測數據只能為縱向數據, 在進行產品技術創新預測時, 只能利用過去的產品技術性能這一個指標來預測它的隨時間的發展趨勢, 并不涉及影響產品技術創新的科技、經濟、產業、市場、社會及政策等多方面因素。在現代商業經濟中, 對于產品技術發展的預測不能簡單地歸結為產品過去技術性能指標按時間的進展來類推, 而應系統綜合地考慮現代商業中其他因素對企業產品技術創新的深刻影響。相關分析法盡管可同時按橫向數據和縱向數據來進行預測, 但由于它是利用過去的歷史數據中的某些影響產品技術創新的因素求出的具體的回歸預測式, 而所得到的回歸預測模型往往只能考慮少數幾種主要影響因素, 略去了許多未考慮的因素, 所以, 所建模型對實際問題的表達能力也不夠準確, 預測結果與實際的符合程度也有較大偏差。專家預測法是一種定性預測方法,依靠的是預測者的知識和經驗, 往往帶有主觀性, 難以滿足企業對技術創新預測準確度的要求。以上這些技術創新預測技術和方法為企業技術創新工作的開展做出了很大的貢獻, 為企業技術創新的預測提供了科學的方法論, 但在新的經濟和市場環境下, 技術創新預測的方法和技術應有新的豐富和發展, 以克服自身的不足, 更進一步適應時展的需要, 為企業的技術創新工作的開展和企業的生存與發展提供先進的基礎理論和技術方法。

目前,在我國企業技術創新評估中, 一般只考慮如下四個方面的因素: (1) 技術的先進性、可行性、連續性; (2) 經濟效果; (3) 社會效果; (4) 風險性, 在對此四方面內容逐個分析后, 再作綜合評估。在綜合評估中所用的方法主要有: Delphi法(專家法)、AHP法(層次分析法)、模糊評估法、決策樹法、戰略方法及各種圖例法等, 但技術創新的評估是一個非常復雜的系統, 其中存在著廣泛的非線性、時變性和不確定性, 同時, 還涉及技術、經濟、管理、社會等諸多復雜因素,目前所使用的原理和方法, 難以滿足企業對技術創新評估科學性的要求。關于技術創新評估的研究, 在我國的歷史還不長, 無論是指標體系還是評估方法, 均處于研究之中, 我們認為目前在企業技術創新評估方面應做的工作是: (1) 建立一套符合我國實際情況的技術創新評估指標體系; (2) 建立一種適應于多因素、非線性和不確定性的綜合評估方法。

這種情況下, 神經網絡技術就有其特有的優勢, 以其并行分布、自組織、自適應、自學習和容錯性等優良性能, 可以較好地適應技術創新預測和評估這類多因素、不確定性和非線性問題, 它能克服上述各方法的不足。本項目以BP神經網絡作為基于多因素的技術創新預測和評估模型構建的基礎, BP神經網絡由輸入層、隱含層和輸出層構成, 各層的神經元數目不同, 由正向傳播和反向傳播組成, 在進行產品技術創新預測和評估時, 從輸入層輸入影響產品技術創新預測值和評估值的n個因素信息, 經隱含層處理后傳入輸出層, 其輸出值Y即為產品技術創新技術性能指標的預測值或產品技術創新的評估值。這種n個因素指標的設置, 考慮了概括性和動態性, 力求全面、客觀地反映影響產品技術創新發展的主要因素和導致產品個體差異的主要因素, 盡管是黑匣子式的預測和評估, 但事實證明它自身的強大學習能力可將需考慮的多種因素的數據進行融合, 輸出一個經非線性變換后較為精確的預測值和評估值。

據文獻查閱, 雖然在技術創新預測和評估的現有原理和方法的改進和完善方面有一定的研究,如文獻[08]、[09]、[11]等, 但尚未發現將神經網絡應用于技術創新預測與評估方面的研究, 在當前產品的市場壽命周期不斷縮短、要求企業不斷推出新產品的經濟條件下, 以神經網絡為基礎來建立產品技術創新預測與評估模型, 是對技術創新定量預測和評估方法的有益補充和完善。

三、論文預期成果的理論意義和應用價值

本項目研究的理論意義表現在: (1) 探索新的技術創新預測和評估技術, 豐富和完善技術創新預測和評估方法體系; (2) 將神經網絡技術引入技術創新的預測和評估, 有利于推動技術創新預測和評估方法的發展。

本項目研究的應用價值體現在: (1) 提供一種基于多因素的技術創新定量預測技術, 有利于提高預測的正確性; (2)提供一種基于BP神經網絡的綜合評估方法, 有利于提高評估的科學性; (3) 為企業的技術創新預測和評估工作提供新的方法論和實用技術。

四、課題研究的主要內容

研究目標：

以BP神經網絡模型為基礎研究基于多因素的技術創新預測和評估模型, 并建立科學的預測和評估指標體系及設計相應的模型計算方法, 結合企業的具體實際, 對指標和模型體系進行實證分析, 使研究具有一定的理論水平和實用價值。

研究內容：

1、影響企業技術創新預測和評佑的相關指標體系確定及其量化和規范化。從企業的宏觀環境和微觀環境兩個方面入手, 密切結合電子商務和知識經濟對企業技術創新的影響, 系統綜合地分析影響產品技術創新的各相關因素, 建立科學的企業技術創新預測和評估指標體系, 并研究其量化和規范化的原則及方法。

2、影響技術創新預測和評估各相關指標的相對權重確定。影響技術創新發展和變化各相關因素在輸入預測和評估模型時, 需要一組決定其相對重要性的初始權重, 權重的確定需要基本的原則作支持。

3、基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型研究。 根據技術創新預測的特點, 以BP神經網絡為基礎, 構建基于多因素的技術創新預測和評估模型。

4、基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型計算方法設計。根據基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型的基本特點, 設計其相應的計算方法。

5、基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型學習樣本設計。根據相關的歷史資料, 構建基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型的學習樣本, 對預測和評估模型進行自學習和訓練, 使模型適合實際情況。

6、基于BP神經網絡的技術創新預測和評估技術的實證研究。以一般企業的技術創新預測與評估工作為背景, 對基于BP神經網絡的技術創新預測和評估技術進行實證研究。

創新點：

1、建立一套基于電子商務和知識經濟的技術創新預測和評估指標體系。目前,在技術創新的預測和評估指標體系方面, 一種是采用傳統的指標體系, 另一種是采用國外先進國家的指標體系, 如何結合我國實際當前經濟形勢, 參考國外先進發達國家的研究工作, 建立一套適合于我國企業技術創新預測和評估指標體系, 此為本研究要做的首要工作, 這是一項創新。

2、研究基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型及其計算方法。神經網絡技術具有并行分布處理、自學習、自組織、自適應和容錯性等優良性能, 能較好地處理基于多因素、非線性和不確定性預測和評估的現實問題, 本項目首次將神經網絡技術引入企業的技術創新預測和評估, 這也是一項創新。

五、課題研究的基本方法、技術路線的可行性論證

1、重視系統分析。以系統科學的思想為指導來分析影響企業技術創新發展和變化的宏觀因素和微觀因素, 并研究影響因素間的內在聯系, 確定其相互之間的重要度, 探討其量化和規范化的方法, 將國外先進國家的研究成果與我國具體實際相結合, 建立我國企業技術創新預測和評估的指標體系。

2、重視案例研究。從國內外技術創新預測與決策成功和失敗的案例中, 發現問題、分析問題, 歸納和總結出具有共性的東西, 探索技術創新預測與宏觀因素與微觀因素之間的內在關系。

3、采用先簡單后復雜的研究方法。對基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型的研究, 先從某一行業出發, 定義模型的基本輸入因素, 然后, 逐步擴展, 逐步增加模型的復雜度。

4、理論和實踐相結合。將研究工作與具體企業的技術創新實際相結合, 進行實證研究, 在實踐中豐富和完善, 研究出具有科學性和實用性的成果。

六、開展研究已具備的條件、可能遇到的困難與問題及解決措施

本人長期從事市場營銷和技術創新方面的研究工作, 編寫出版了《現代市場營銷學》和《現代企業管理學》等有關著作, 發表了企業技術創新與營銷管理創新、企業技術創新與營銷組織創新及企業技術創新與營銷觀念創新等與技術創新相關的學術研究論文, 對企業技術創新的預測和評估有一定的理論基礎, 也從事過企業產品技術創新方面的策劃和研究工作, 具有一定的實踐經驗, 與許多企業有密切的合作關系, 同時, 對神經網絡技術也進行過專門的學習和研究, 所以, 本項目研究的理論基礎、技術基礎及實驗場所已基本具備, 能順利完成本課題的研究, 取得預期的研究成果。

七、論文研究的進展計劃

2003.07-2003.09：完成論文開題。

2003.09-2003.11：影響企業技術創新發展的指標體系研究及其量化和規范化。

2003.11-2015.01：基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型的構建。

2015.01-2015.03：基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型計算方法研究。

2015.03-2015.04：基于BP神經網絡的技術創新預測和評估模型體系的實證研究。

2015.04-2015.06：完成論文寫作、修改定稿，準備答辯。

主要參考文獻：

[01] 傅家驥、仝允桓等. 技術創新學. 北京: 清華大學出版社 1998

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[06] 趙中奇、王浣塵、潘德惠. 隨機控制的極大值原理及其在投資決策中的應用. 控制與決策. 2002/6

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關鍵詞：六旋翼飛行器;容錯控制;多冗余度;MAV

1 引言

近幾年，由于小型旋翼飛行器擁有體積小、結構緊湊、可垂直起降、飛行控制算法比較完善的特點，被廣泛的使用在娛樂、航拍、偵查、預警等民用和警用領域[1-2]。在這些應用領域中，以四旋翼飛行器為多。四旋翼飛行器以四個電機作為動力，具有成本低廉、結構簡單、開源控制算法多等優點。但是四旋翼飛行器載重低，滯空時間太短，容錯性不強[1-2]。一旦電機在空中出現部分動力喪失甚至全部動力喪失，四旋翼飛行器非常難以控制，極易從空中墜落，損壞機體和昂貴的機載設備。

相較于四旋翼飛行器，六旋翼飛行器的優點非常的明顯。六旋翼飛行器多了兩個電機，升力提升50%，但機身自重提升不超過15%。最重要的是通過各個電機的調整，能夠達到容錯控制，使六旋翼飛行器電機卡死或堵轉情況下，不僅能安全的降落，還能正常的懸停和推進。文獻[3]提出當某個電機卡死或堵轉的情況時關閉對角電機的方法達到容錯功能，但是會使總升力降低三分之一，負載能力大大下降。文獻[4]介紹了一種基于滑模和控制分配方法的六旋翼飛行器容錯控制方案，但是缺點在于系統的狀態軌跡會在滑模面兩側來回穿越，會產生高頻顫動，使得操控難度提高。文獻[5]設計一款具有反饋功能的電子調速器，根據反饋信息調整姿態，缺點是提高了系統的復雜程度并提升了成本。本文提出的方法使總升力僅下降六分之一，并且不用新型電子調速器也不會產生高頻震動，很好的解決了電機卡死和堵轉狀態下的六旋翼飛行器容錯控制問題。

2 六旋翼飛行器的數學模型

小型六旋翼飛行器飛行速度慢，飛行高度低，機身較小，槳葉形變極小，參考文獻[7]為了更好建立飛行器數學模做了一定簡化，為了更準確的表達對其做進一步的描述。

（1）飛行器整體視為剛體，忽略機體彈性形變;

（2）飛行器外形中心對稱且軸對稱，質量分布均勻，抗扭剛度較小，外部重力場分布均勻，重心、質心、剛心三點重合;

（3）電機線性良好;

（4）飛行器槳葉不產生形變，攻角不因機身的略微顫抖而改變。

2.1 六旋翼飛行器正常狀態下結構特點和運動模型

六旋翼飛行器機體空間結構如圖1所示，六個機臂圍著中心點對稱排列，任意兩個相鄰機臂之間夾角60°，每個機臂末端垂直安放電機。

電機1、3、5逆時針旋轉，電機2、4、6順時針旋轉，這樣的組合方式是為了對角抵消扭矩進而消除自旋。朝x軸正方向飛行時電機1減速，電機4加速;朝y軸正方向移動時電機2、3減速，電機5、6加速;朝z軸正方向移動時，所有電機都加速。

對六旋翼飛行器正常飛行進行受力分析，受到四種力的作用，分別為：①重力，方向垂直于地平面指向地心;②六個槳葉提供的升力，與重力反方向;③六個槳葉運動時產生的扭矩，轉向時方向沿旋轉方向的切線方向，其他狀態時合力為零;④空氣阻力，可忽略。

力②和力③來自于槳葉轉動。旋翼產生的升力與反扭矩都與旋翼的轉速平方成正比，且比例系數均為常數，可表示為：

（1）

其中是升力的系數，是反扭矩的系數，表示旋翼的轉速。則總升力F和總反扭矩T可表示為：

（2）

（3）

為了保證飛行器的總升力冗余，按照工程慣例，整機重量G不得超過總升力F的80%。

2.2 一個電機損壞情況下飛行器的結構特點和運動模型

假設電機1發生故障，六旋翼飛行器結構如下圖所示：

此時總升力F和總反扭矩T為

（4）

（5）

上式中負號表示順時針方向。對比（3）式和（5）式可發現，當飛行器正常飛行的時候，電機1、3、5產生的扭矩分別被電機2、4、6的扭矩抵消。當一個電機出現故障不工作的時候，扭矩不等于零，飛行器就會自旋，無法正常的控制飛行器的轉向、懸停和側飛，控制起降比較困難。

3 容錯控制算法

飛行器自旋的根本是因為扭矩不等于零，如果要讓飛行器在一個電機損壞的情況下仍然正常飛行，則需要有另外的力抵消扭矩。可以讓飛行器和水平面產生一個夾角，重力沿機平面的分量抵消扭矩，如下圖所示：

為了更方便的說明，對六旋翼飛行器采取了簡化，只保留了故障旋翼和其對角旋翼。γ表示機平面和水平面的夾角。T1表示扭矩，大小等于反扭矩，方向沿機體平面向上。損壞狀態產生自旋時，扭矩會使處于左端的機臂旋轉到右端，再旋轉到左端，不停重復。當機平面和水平面產生夾角后，左端位于低位的電機若要旋轉到右端高位，則需要克服重力G的分量Gx，當T1=Gx且F=Gy時，處于平衡狀態，飛行器不再自旋。則有

（6）

（4）（5）（6）三式聯立，則有

（7）

六旋翼飛行器在飛行過程中，機體坐標系會與地球磁場坐標系存在夾角，分別記為偏航角ψ，俯仰角，滾轉角θ。根據歐拉定理，經過三個歐拉角轉動之后，地球磁場坐標系W下的一個矢量

rW=（xW，yW，zW）

與其對應的機體坐標系 下的矢量

rB=（xB，yB，zB）

之間的關系可以表示為

（8）

上式可以簡寫為，其中稱為坐標系W到坐標系B的變換矩陣。

當出現故障時，飛行器機體故障坐標系的x'軸和z'軸會與飛行器無故障坐標系x軸和z軸分別出現角度為γ的夾角，則故障矩陣，其中

（9）

故障狀態坐標系先經過三次歐拉變換到對應的正常狀態坐標系，再經過三次歐拉變換到地球磁場坐標系。

根據文獻[8]要對故障狀態下的六旋翼飛行器正常的操控，除了需要故障狀態坐標系之外，還需要旋翼和機體坐標系相對位置有關放入力到力矩的影射系數。按照圖片1的結構，經過計算得到1號電機故障狀態下推力、滾轉角、俯仰角、偏航角的映射系數矩陣。

電機1故障映射矩陣為

（10）

同樣的方法可以得到2至6號電機故障狀態下推力、滾轉角、俯仰角、偏航角的映射系數矩陣。限于篇幅，不再一一列出。

4 算法驗證

為了驗證算法的可靠性、實用性和穩定性，購買了某可編程的小型六旋翼飛行器，并植入新算法進行驗證。此小型六旋翼飛行器配合上位機可以實時觀測六個電機的輸出，對不同的輸出值進行比較。

輪流模擬1至6號電機故障進行算法驗證，選取正常狀態飛行俯拍圖和仰拍圖與模擬1號電機故障飛行俯拍圖和仰拍圖進行對比。

比較圖5和圖6。圖5中各個電機運行正常，各個螺旋槳轉速很快（按照電機規格轉速大約為3-4萬轉/min），相機無法拍出清晰的槳葉。在圖6中左側俯拍圖右下角的紅色槳靜止不動，右側仰拍圖右上角的紅色槳靜止不動。

5 小結

本文提出了一種六旋翼飛行器容錯控制算法，考慮到仿真并不完全適用于工程領域，又對算法進行了實物驗證，驗證結果良好。此種容錯控制算法在之前僅做一次坐標系變換的基礎上再做一次左邊系變換，共計六次歐拉變換，使六旋翼飛行器在一個電機完全喪失動力的條件下仍然能夠正常的起降、懸停、推進。算法可以有效的保護六旋翼飛行器機體和昂貴的機載設備，減輕發生飛行故障后的經濟損失，有很高的實用性。

參考文獻：

[1]楊成順，楊忠等.四旋翼飛行器的分散式容錯控制[J].應用科學學報，2013，31（03）：321-330.

[2]宮勛，王麗.四旋翼飛行器的容錯姿態穩定控制[J].電光與控制，2014，21（07）：14-18.

[3]花寅.六旋翼無人直升機控制技術研究[D].南京：南京理工大學， 2013：27-28.

[4]陳陽，梁j等.基于滑模與控制分配的六旋翼飛行器容錯控制[J].電光與控制，2014，21（05）：24-28.

[5]陳陽，王世勇等.六旋翼飛行器容錯飛行控制[EB/OL].北京：中國科技論文在線 [2013-09-18].http：///releasepaper/content/201309-277.

[6]宮勛，王麗.四旋翼飛行器的容錯姿態穩定控制[J].電光與控制，2014，21（07）：14-18.

[7]楊成順，楊忠等.新型六旋翼飛行器的軌跡跟蹤控制[J].系統工程與電子技術，2012，34（10）：2098-2015.

篇9

一、 都市頻道新聞制作網改造前的硬盤陣列情況

    都市頻道新聞制作網是一個FC+以太網的雙網結構，其中有卡工作站7臺，無卡工作站10臺。其中兩臺有卡工作站在離服務器300米以外的機房（通過光纖級聯實現連接），單環的JBOD硬盤陣列，一個16口的VIEXL FC交換機，2個帶2個千兆模塊接口的24口CISCO交換機。系統圖如下所示。

1、硬盤陣列安全性考慮

    硬盤陣列存儲了新聞制作網絡系統中所有的素材和成品節目內容，一旦陣列出現問題，輕則導致系統無法使用，嚴重時會導致存儲內容丟失，不但會使制作者浪費大量的時間、人力、物力，還會給工作造成很大的被動局面。所以說硬盤陣列是新聞制作網絡系統中最重要的部分，它的安全性有多大是一個新聞制作網絡是否能夠正常運做的一個重要指標。

    目前比較常用的硬盤陣列容錯技術是RAID。由于介紹RAID技術的文章較多，在本文中只對其中幾種常用形式進行簡單介紹。

    RAID是由美國加州大學伯克利分校的DA Patterson教授提出的。RAID是Redundant Array of Inexpensive Disks的縮寫，簡稱為"磁盤陣列"。可以把RAID理解成一種使用磁盤驅動器的排列組合方式，構成邏輯上的一個磁盤驅動器。RAID的具體實現可以靠硬件，譬如磁盤陣列柜；也可以靠軟件，Windows NT操作系統就提供軟件RAID功能。

RAID 0：

    這是最簡單的RAID模式，其工作原理如圖2所示。它沒有數據冗余功能，所以不適于數據穩定性敏感的應用。在各個單一RAID形式中它提供了最快的性能，也是造價最低的--只要兩塊硬盤、一個RAID控制器，不需要額外存儲設備就可以了。不會因為要在硬盤上存儲同樣的數據而浪費空間。RAID0因為其相對低廉的造價和明顯的性能提升在主流市場上已經流行起來。其實RAID 0（又稱為延展技術）是通過RAID控制器把多個硬盤當成一個容量更大、速度更快的硬盤來使用，所以最后要說明的是任何一個硬盤出問題都可能造成整個陣列的數據丟失。

RAID 1：

    RAID 1其實就是鏡像技術的實現，其工作原理如圖3所示。簡單工作原理就是把相同的數據備份存放在兩個驅動器，當一個驅動器出現故障，另一個仍然可以維持系統的正常運轉。當然恢復故障驅動器也是非常簡單的，只要把數據完好的備份拷貝到正常的硬盤上就可以了。數據冗余換來的是數據的安全。不過RAID 1對于系統的性能提高很小。它的相對低廉的價格和易用的特點使它已經成為RAID控制器的主流之一。

RAID 3：

    利用專門奇偶校驗實現的延展技術，其工作原理如圖4所示。換句話說，就是應用延展技術將數據分布到陣列的各個驅動器上，同時用專門的驅動器存儲用于校驗的冗余信息。這種形式的優點就是既通過延展技術提高了性能，又利用專門奇偶校驗驅動器容納冗余信息，以保證數據的安全。一般至少需要3塊硬盤：兩塊用于延展，一塊做為專門奇偶校驗驅動器。不過雖然利用延展技術提高的性能，可以因為奇偶校驗在寫入數據時又抵消了一部分性能--因為校驗信息同時也需要寫入校驗驅動器。因為需要進行大量的計算，所以需要硬件RAID控制器，軟件RAID幾乎沒有什么實際意義。RAID 3因為延展容量小，所以適于經常處理大文件的應用。

RAID 5：

    RAID 5使用延展技術和分布式奇偶校驗來實現。它主要針對專門奇偶校驗驅動器所帶來的瓶頸而產生的解決方案。利用分布式奇偶校驗運算法則，把數據和校驗數據寫在所有的驅動器中。本技術的要旨在于相對于塊數據產生校驗塊（parity blocks）同時存儲于陣列當中--解決了專么校驗驅動器所帶來的瓶頸問題。不過，校驗信息是在寫入過程中計算出來的，所以對于寫入性能仍有影響。當一個硬盤驅動器出現故障，可以從其它的驅動器之中的數據塊分離出校驗信息從而恢復數據。由于分布式校驗本身屬性，恢復數據會比其它的形式復雜。RAID 5也可以通過更改延展容量的大小來滿足不同應用的需要，另外還需要硬件RAID控制器。RAID 5是目前最流行的RAID應用形式，因為它綜合最好的性能、冗余能力、存儲能力為一體。當然價格也是不菲的。

RAID 0+1：

    復合使用RAID 0是為了提高磁盤性能，使用RAID 1為了提高容錯性能。假設有8塊硬盤，將它們4個一組分成兩個陣列--稱為基陣列，每個基陣列用RAID 0模式連接。然后就有了兩個延展模式的基陣列。然后將這兩個基陣列用RAID 1模式連接--也就是讓其中一個基陣列作為另一個的鏡像。如果一個延展模式的基陣列中的硬盤出現故障了，那么這個延展陣列也將全部癱瘓。不過另一個延展陣列仍然可以維持系統工作，并且可以利用其來恢復數據。

    為了確定到底使用哪一種RAID方式來做容錯處理，我們對其中幾種RAID方式應用于SCSI硬盤陣列和FC硬盤陣列做了實際測試，測試方式及結果如下：

的有效存儲容量只有總硬盤物理容量的一半，而且在實際測試中其讀寫速度和穩定性都不太理想。RAID3方式損失的存儲容量是總硬盤物理容量的1/N（N為系統總硬盤數量），讀寫速度和穩定性較好。RAID5方式損失的存儲容量與存儲數據量的多少成正比，其讀寫速度和穩定性最好。如果單從這些來看，無疑應選擇使用RAID5方式，但RAID5控制器價格遠遠高于RAID3控制器（EDI RAID3雙控制器硬盤塔價格約為120000元人民幣，而EDI RAID5雙控制器硬盤塔價格約為200000元人民幣），從性價比的角度考慮，無需為增加10%的性能而多付出50%的代價。同時，我們還考慮到了RAID控制器的備份問題，采用了雙RAID控制器，這樣，即使有一個控制器出現問題，另一個控制器就會自動接管所有工作，保證系統的安全運行。綜上所述，我們在系統改造方案中選用了RAID3雙控制器容錯方式。

2、硬盤容量的考慮

    系統原有FC硬盤陣列有12塊36G的硬盤，總容量為432G，可存儲25個小時的節目內容（壓縮比為4：1）；本地SCSI硬盤陣列為4塊18G的硬盤，容量為72G，存儲高質量素材對應的低質量（壓縮比為30：1）素材。擴容后的FC RAID3硬盤陣列有12塊73G的硬盤，總容量為730G，存儲41個小時的節目內容；本地SCSI年個硬盤陣列為6塊36G的硬盤，做RAID3容錯，容量為180G，存儲高質量素材對應的低質量素材。

3、FC硬盤陣列做過RAID后，對新聞網服務器CPU資源占用的考慮

    FC硬盤陣列做過RAID后，對服務器CPU資源占用很小。因為這種情況下，服務器把整個RAID當成一個邏輯盤進行處理，數據如何在硬盤中分布是由RAID控制器進行處理；而在帶區集方式中，需要由操作系統處理數據在硬盤陣列中的分布，增加了操作系統的負擔。所以采用RAID方式，使服務器和工作站的負擔更輕，減少了它們因系統資源不足而引起死機的機率，從而使系統也更加安全和穩定。

4、硬盤陣列的應急考慮

    正因為我們采用了具有容錯功能的RAID3技術和雙RAID控制器，所以無論是陣列中任何一塊硬盤失效還是一個控制器失效，其容錯功能都能支持網絡系統繼續使用，直至更換失效部件，恢復原有工作狀態。

三、 系統安裝及測試

    在上述方案的具體實施中，要考慮到不能妨礙新聞節目的正常制作和播出，其工作步驟如下：

1、 將網絡上所有需要使用的片頭、宣傳片、字幕模版文件下載進行備份。

2、 將網絡上所有未編輯完成的節目、素材及未播出的節目下載進行備份。

3、 待當日播出的節目制作完成后，提前將第二天一早播出的節目制作出來，以防不測。

4、 關閉所有工作站和服務器及網絡設備。

5、 更換FC硬盤陣列和SCSI硬盤陣列。使用服務器現有系統備份硬盤作為系統硬盤重新配置系統。重新安裝網絡管理軟件。重新注冊用戶帳號和分配用戶空間。對所有工作站進行系統調整。

6、 將備份的字幕模版文件恢復，重新上載各類節目素材。

7、 使用工作站模擬實際工作狀態進行系統性能測試。

    另外，在系統升級過程中，如果出現任何無法及時解決的問題，我們都可以將原來的系統盤、FC硬盤陣列和SCSI硬盤陣列恢復到系統中去，將系統恢復到原有的狀態，不會影響正常的節目制作。

篇10

關鍵詞：小區；無線寬帶接入；WLAN；WIMAX；LMDS

近些年來，寬帶網絡建設進行的如火如荼，寬帶應用也隨之越來越多，尤其小區用戶對寬帶網絡的需求越來越強烈，各種小區寬帶接入手段也就應運而生。目前小區寬帶接入手段主要是以xDSL、以太網、光纖接入、HFC等有線接入為主。但是隨著擁有筆記本電腦以及智能手機的個人用戶越來越多，人們在期待享受寬帶網絡帶來便利的同時，對可移動性的要求也越來越高，顯然傳統有線寬帶接入手段不能滿足人們這方面的需求。而無線寬帶接入技術正好彌補有線寬帶接入的不足。無線寬帶接入技術與傳統的有線寬帶技術相比具有安裝簡單、易擴展、易管理，以及當網絡覆蓋的范圍內用戶數量增加時，只需再部署幾個無線接入點AP，而不需進行重新布線，因此建網周期短、成本低等特點。小區無線寬帶接入可謂有著良好的發展前景。目前適合于實現小區無線接入技術主要有WLAN、WIMAX及LMDS等。

接下來，本文將介紹WLAN、WIMAX及LMDS三種技術在小區寬帶接入網中的應用，并分析它們適用的場合。

1 WLAN技術在小區寬帶接入中的應用

1.1 WLAN簡介

無線局域網絡（Wireless Local Area Networks； WLAN）是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻（Radio Frequency； RF）的技術，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線（Coaxial）所構成的局域網絡，使得無線局域網絡能利用簡單的存取架構讓用戶透過它，達到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。目前無線局域網標準主要有IEEE802.11系列、HiperLAN標準及HomeRF等。WLAN因其組網靈活、安裝便捷、易于進行網絡規劃和調整及易于擴展等特點，在無線寬帶接入領域得到了廣泛應用。

1.2 WLAN在小區寬帶接入中的應用

1.2.1單AP接入

一般來說室內依托于大樓內敷設，供電條件好及用戶集中，實現無線覆蓋相對于容易。室內無線覆蓋工程通常采用單AP （Access Point，無線訪問節點、會話點或存取橋接器）接入的方法。而小區室外環境場景差異較大，且需要的覆蓋范圍較廣，單AP 接入時，為了能夠擴大覆蓋半徑，經常采用較大發射功率的AP 連接天線方式。現在移動終端一般僅支持802.11b/g/n協議， 根據國家無線電管理局的相關規定：天線發射功率不大于27dBm。 一般單AP接入的信號覆蓋半徑最大可至300m。如果超過300m且覆蓋范圍不大的，并且周邊樓宇已具備無線室內信號覆蓋并功率有冗余的，可對冗余信號進行耦合以擴大覆蓋范圍。具備這樣條件的場景主要有：大樓門廳、商場外的開放區等。

1.2.2 Mesh方式接入

當室外目標范圍較廣，且不具備對冗余信號耦合的條件時，可以考慮采Mesh接入方式。所謂的Mesh故名思意是一種網狀網，其網絡結構如下圖所示。用戶終端通過網關節點接入骨干網，各路由節點不僅為本地用戶提供接入服務，還負責為其它路由節點轉發分組，通過相鄰的其他用戶節點，以多跳方式實現到骨干網的連接。 新用戶可以通過它周圍的其他用戶節點很方便地接人到網絡中。網絡中可有多個網關節點，數據包可根據鏈路條件接入骨干網。

這種接入方式具有快速部署和易于安裝、網絡的健壯性強、帶寬高且能夠實現非視距接入等優點，因此在室外小區覆蓋中有著廣泛的應用前景。但是目前Mesh方式接入沒有統一的標準，不同廠商之間的產品兼容性不好，這是阻礙其發展的主要障礙。

1. 3總結

WLAN技術因其組網靈活、安裝方便成本低、易于擴展、終端支持率高且使用頻段免費等特點，非常適合于將移動終端接入到網絡中，作為有線接入的一種延伸。但因其覆蓋范圍有限、安全性不高，因此不適合于小區覆蓋范圍大，對安全性要求比較高的場合。建議小區比較小的物業公司建立無線接入網時使用。

2 WIMAX及LMDS在小區無線寬帶接入中的應用

2.1 WIMAX簡介

WiMAX技術是基于IEEE802.16和ETSI HiperMan標準體系的寬帶無線接入技術。技術的核心是OFDM/OFDMA，最大貢獻是引入了對非視距和移動性的支持、提供更高的頻譜利用率，以實現無線接入的寬帶化。WIMAX技術的信號覆蓋范圍可達三十英里，這種技術可以在50公里以內的范圍以非常快的速度進行數據通信。在安全性方面，WIMAX通過在MAC層中定義一個保密子層來提供安全保障，是一種非常理想的城域網解決方案。

2.2 LMDS簡介

本地多點分配業務（LMDS）是一種提供點對多點通信的固定式寬帶無線接入技術，其工作頻率在20 GHz以上。LMDS系統可以采用的調制方式為移相鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK 等）和正交幅度調制QAM（包括4-QAM）。目前可以提供16QAM、64QAM 等大大提高頻道利用率的調制技術。在數據編碼方面，LMDS 采用了一些數字圖像的編碼方式和糾錯方式，有利于提高頻率資源的利用率和系統的容錯能力。可在3～5 km范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，組網靈活方便、使用成本低，支持ATM、TCP/IP、MPEG2等標準，是一種非常有前途的寬帶固定無線接入解決方案。

2.3 WIMAX及LMDS在小區無線寬帶接入中的應用

WIMAX及LMDS技術因其覆蓋范圍廣，安全性高、業務容量大，在小區無線寬帶接入中主要是和WLAN相結合，構成WLAN+WIMAX和WLAN+LMDS無線寬帶接入解決方案。其中WLAN技術主要負責將移動終端接入到網絡，而WIMAX和LMDS主要作為接入點和網關節點間的無線傳輸技術。由于二者使用的頻段受限，設備昂貴，因此比較適合于規模較大的小區，由電信運營商組建的無線寬帶接入網絡。

參考文獻

[1] 劉潔.周勝源. 淺談幾種寬帶接入技術優劣. 科技視界[期刊論文]， 2012年第5期

[2] 殷蕓 . 小區WLAN無線接入方案. 建設維護[期刊論文]，2009年1期