通信前沿｜通信前沿技術(shù)匯總

  一、固定通信網(wǎng)絡(luò)

  (一)、SDN( Software Defined Network)：

  一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其技術(shù)OpenFlow通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，使網(wǎng)絡(luò)作為管道變得更加智能。SDN本身就是一種創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不是一種具體技術(shù)和協(xié)議，而是一種新架構(gòu)。

  特征：控制/處理分離，軟硬分離，網(wǎng)元虛擬化，網(wǎng)絡(luò)可編程。

  技術(shù)：SDN/NFV、Open Stack。

  優(yōu)點(diǎn)：

  集中控制-集在絡(luò)資源全局視圖、全局調(diào)配和優(yōu)化;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中運(yùn)維和管控。

  開放編程接口-應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)無縫集成、用戶可編程、加快新業(yè)務(wù)上線 網(wǎng)絡(luò)虛擬化-屏蔽底層差異，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)用的透明化。邏輯網(wǎng)可隨業(yè)務(wù)需要配置、遷移，并支持多租戶共享和按需定制。

  (二)、光通信：

  1、硅光子：

  由于光和電采用分立方式，光子與電子技術(shù)遵循各自的發(fā)展路線，目前光通信系統(tǒng)在功耗、成本、集成度方面遇到提升瓶頸。硅光子技術(shù)利用CMOS微電子工藝實(shí)現(xiàn)光子器件的集成制備，該技術(shù)結(jié)合了CMOS技術(shù)的超大規(guī)模邏輯、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、功耗的優(yōu)勢。是一種能夠解決長技術(shù)演進(jìn)與成本矛盾的顛覆性技術(shù)。目前多項(xiàng)硅光子關(guān)鍵技術(shù)已被相繼突破，預(yù)計(jì)在三年內(nèi)將開始商用。

  2、>100G:

  100G光傳輸難以滿足未來視頻、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求。現(xiàn)網(wǎng)平滑升級超100G光收發(fā)單元可成倍提升系統(tǒng)容量，具有較高性價(jià)比和可行性。超100G將繼承并發(fā)揚(yáng)100G光傳輸設(shè)計(jì)思想，在保持傳輸距離不變的同時(shí)提升光纖頻譜資源的利用率和頻譜效率，引入先進(jìn)的調(diào)制編碼和光電集成技術(shù)進(jìn)一步降低單位比特成本。目前業(yè)界積極開展現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)超100G商用進(jìn)程，預(yù)計(jì)會在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)率先展開應(yīng)用。

  3、多維復(fù)用和相干技術(shù)：

  互聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用層出不窮，需要更大帶寬支撐井噴式增長的數(shù)據(jù)需求，政企大客戶、社區(qū)用戶將需要獨(dú)享波長入戶，以及部分場景下會有長距離高帶寬低時(shí)延接入需求。光通信技術(shù)中的復(fù)用維度包括時(shí)分、波分、頻分、碼分、模分等。目前40G PON是采用了時(shí)分和波分兩維復(fù)用，這也是100G PON的可行方式之一。業(yè)界將探索上述更多維度的組合，為用戶提供更大的帶寬。此外，在接收端采用相干接收方式，可在一根光纖承載超過1000個(gè)波長，每波長1G/10G，無源傳輸距離達(dá)到100km，實(shí)現(xiàn)T比特接入。為用戶提供更大帶寬、更低時(shí)延的接入服務(wù)，為運(yùn)營商提供高效和低運(yùn)維成本的網(wǎng)絡(luò)。40G TWDM-PON將在五年內(nèi)啟動商用之旅，更多維復(fù)用和相干技術(shù)也是研究熱點(diǎn)。

  4、IP與光網(wǎng)絡(luò)深度融合：

  當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)采用多層多域網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)，設(shè)備種類繁多，海量數(shù)據(jù)的分組處理能力呈指數(shù)級別提高，同時(shí)對超大容量路由運(yùn)算能力提出越來越高的要求,導(dǎo)致機(jī)房空間緊張、能耗高、效率低。IP與光網(wǎng)絡(luò)的融合是解決問題的有效方式之一。 IP與光網(wǎng)絡(luò)融合可以通過統(tǒng)一交換內(nèi)核技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，具有分組/ODUk/VC集中交換功能，從而減少網(wǎng)絡(luò)層次、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資、降低維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集約化。通過提高單槽位線卡轉(zhuǎn)發(fā)能力和采用多框集群技術(shù)，可以大幅提升單節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)能力;通過多核處理器、分布式軟件架構(gòu)、模塊化管理等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)千萬級別路由表管理。涵蓋骨干、匯聚和接入網(wǎng)絡(luò)的IP與光融合，具有千萬級別路由表項(xiàng)的超大容量路由器，提供全網(wǎng)端到端解決方案，運(yùn)營商已經(jīng)展開了試點(diǎn)。

  5、基于CDC-F特性光交叉構(gòu)建下一代光網(wǎng)絡(luò)：

  當(dāng)前隨著100G技術(shù)的規(guī)模部署，超100G技術(shù)的蓬勃發(fā)展，WDM/OTN系統(tǒng)的傳輸容量提升較快，光層的靈活調(diào)度和高效處理成為了光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)重要需求。隨著WSS光模塊集成度的進(jìn)一步提升，采用WSS光模塊構(gòu)建的具備CDC-F(Colorless, Directionless, Contentionless, FlexGrid)特性的光交叉組網(wǎng)技術(shù)在超大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用時(shí)，因同時(shí)擁有超大交換容量、波長及業(yè)務(wù)靈活調(diào)度、低功耗、低時(shí)延等關(guān)鍵特性，易于構(gòu)建靈活、高效的光網(wǎng)絡(luò)。具備CDC-F特性的光交叉技術(shù)越來越受到全球運(yùn)營商的重視，目前已有運(yùn)營商率先部署，預(yù)計(jì)近期將會展開更大范圍的試點(diǎn)和商用。

  6、中短距離城域高速傳輸直調(diào)直檢技術(shù)：

  伴隨著大數(shù)據(jù)和云技術(shù)的蓬勃發(fā)展，短到芯片片上和片間、長到機(jī)柜間和數(shù)據(jù)中心間的大規(guī)模數(shù)據(jù)交換處理，都渴望高速、穩(wěn)定、可靠的互聯(lián)，常規(guī)電纜連接將無法應(yīng)對。目前看來，芯片間和板間的解決方案可以利用硅基光電集成來有效實(shí)現(xiàn)光互聯(lián)。機(jī)房間互聯(lián)、機(jī)架間互聯(lián)、機(jī)框間互聯(lián)、機(jī)盤間互聯(lián)可以利用光電轉(zhuǎn)換和光傳輸技術(shù)取代傳統(tǒng)的電纜，主要解決方案包括硅基的光電集成、高速VCSEL和直調(diào)DFB等。其中硅基光電集成方案具有CMOS工藝兼容，集成度高，成本低的優(yōu)勢。未來幾年，光互聯(lián)技術(shù)將在芯片內(nèi)部、芯片間、板間、機(jī)柜間、機(jī)房間普及應(yīng)用。

  7、綠色通信，光通信技術(shù)：

  隨著人們信息消費(fèi)的不斷增加，需要光通信提供的帶寬越來越大，消耗的能源越來越多。在能源日趨緊張，如何實(shí)現(xiàn)綠色通信成為業(yè)界努力的主要方向之一。為了實(shí)現(xiàn)綠色通信，一些新的技術(shù)正在或?qū)⒅饾u被采用，如新能源、高集成度芯片、高效率電源模塊、智能風(fēng)扇、液體制冷、智能流量聚合、硬件休眠、新型材料等技術(shù)。 通過上述技術(shù)的逐步引入和持續(xù)優(yōu)化，光通信設(shè)備的每比特能耗將逐漸降低，與環(huán)境更為和諧。

  二、移動通信網(wǎng)絡(luò)

  (一)、5G 1、5G演進(jìn)

  5G將滲透到未來社會的各個(gè)領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建的信息生態(tài)系統(tǒng)。5G將使信息突破時(shí)空限制，提供的交互體驗(yàn)，為用戶帶來身臨其境的信息盛宴;5G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。5G將為用戶提供光纖般的接入速率，“零”時(shí)延的使用體驗(yàn)，千億設(shè)備的連接能力，超高流量密度、超高連接數(shù)密度和超高移動性等多場景的一致服務(wù)，業(yè)務(wù)及用戶感知的智能優(yōu)化，同時(shí)將為網(wǎng)絡(luò)帶來超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低，*終實(shí)現(xiàn)“信息隨心至，萬物觸手及”的總體愿景。

  5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1～1Gbps的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時(shí)延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時(shí)500Km以上的移動性和數(shù)十Gbps的峰值速率。其中，用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度和時(shí)延為5G*基本的三個(gè)性能指標(biāo)。同時(shí)，5G還需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的效率，相比4G，頻譜效率提升5～15倍，能效和成本效率提升百倍以上。性能需求和效率需求共同定義了5G的關(guān)鍵能力，猶如一株綻放的鮮花。紅花綠葉，相輔相成，花瓣了5G的六大性能指標(biāo)，體現(xiàn)了5G滿足未來多樣化業(yè)務(wù)與場景需求的能力，其中花瓣頂點(diǎn)是相應(yīng)指標(biāo)的值;綠葉是三個(gè)效率指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)5G可持續(xù)發(fā)展的基本保障。

  2、5G關(guān)鍵技術(shù)展望

  5G將從頻譜效率的提升，通信頻帶的擴(kuò)展，新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這三個(gè)維度來提升系統(tǒng)能力，實(shí)現(xiàn)性能需求和效率需求。全球各大5G推進(jìn)組也在積極開展相關(guān)研究工作，三個(gè)維度的關(guān)鍵技術(shù)線*停留在實(shí)驗(yàn)室層面，尚待討論。

  >頻譜效率

  (1)大規(guī)模陣列天線

  大規(guī)模陣列天線(Massive MIMO)已經(jīng)被公認(rèn)為5G的關(guān)鍵技術(shù)之一，它采用有源天線陣列技術(shù)，將現(xiàn)有的2D天線陣列拓展成為3D天線陣列，形成極精確的用戶級超窄波束，將能量定向投放到用戶位置，可以改善網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力，降低無線網(wǎng)絡(luò)能耗，特別是在中高頻段組網(wǎng)的情況下尤為明顯。目前，基站側(cè)可支持的協(xié)作天線數(shù)量將達(dá)到128根。

  在城市CBD辦公區(qū)，會場等熱點(diǎn)地區(qū)，用戶數(shù)量較多且分布密集，大規(guī)模陣列天線技術(shù)可以在水平面和垂直面均可實(shí)現(xiàn)波束賦形。多個(gè)用戶級波束在空間上三維賦型，可避免相互之間的干擾，提升系統(tǒng)級容量。

  大規(guī)模陣列天線技術(shù)也受到了業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注，中國移動和華為在Massive MIMO技術(shù)上的合作研究已超過兩年時(shí)間，與2014年9月份完成了全球TD-LTEMassive MIMO多天線預(yù)商用產(chǎn)品演示，這既是對5G先進(jìn)技術(shù)的驗(yàn)證，也可幫助中國移動提升TD-LTE中高頻組網(wǎng)的覆蓋水平和系統(tǒng)容量。雙方將會繼續(xù)緊密合作，推進(jìn)大規(guī)模陣列天線的成熟與商用。

  (2)全雙工技術(shù)

  全雙工技術(shù)是指在相同的頻譜上，通信的收發(fā)雙方同時(shí)發(fā)射和接收信號。相對與傳統(tǒng)的FDD，TDD半雙工模式，全雙工技術(shù)突破了頻譜資源使用限制，使系統(tǒng)可用頻譜資源提升1倍，是未來有可能改變移動通信傳統(tǒng)工作模式的性技術(shù)方向。全雙工技術(shù)需要具備極高的干擾消除能力以消除來自發(fā)送天線的自干擾信號，華為、中國移動研究院聯(lián)合北京大學(xué)等科研單位共同致力于全雙工技術(shù)的開發(fā)，現(xiàn)已成功實(shí)現(xiàn)500m點(diǎn)對點(diǎn)全雙工通信。目前，將全雙工技術(shù)應(yīng)用于多天線系統(tǒng)以及全雙工組網(wǎng)是全雙工技術(shù)在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用需要重要點(diǎn)研究的問題。傳統(tǒng)的蜂窩通信系統(tǒng)的組網(wǎng)方式是以基站為中心實(shí)現(xiàn)小區(qū)覆蓋，而基站及中繼站無法移動，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在靈活度上有一定的限制。隨著無線多媒體業(yè)務(wù)不斷增多，傳統(tǒng)的以基站為中心的業(yè)務(wù)提供方式已無法滿足海量用戶在不同環(huán)境下的業(yè)務(wù)需求。

  (3)D2D(Device to Device)通信

  D2D技術(shù)無需借助基站的幫助就能夠?qū)崿F(xiàn)通信終端之間的直接通信，拓展網(wǎng)絡(luò)連接和接入方式。由于短距離直接通信，信道質(zhì)量高，D2D能夠?qū)崿F(xiàn)較高的數(shù)據(jù)速率、較低的時(shí)延和較低的功耗;通過分布的終端，能夠改善覆蓋，實(shí)現(xiàn)頻譜資源的高效利用，支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和連接方法，提升鏈路靈活性和網(wǎng)絡(luò)可靠性。目前，D2D采用廣播、組播和單播技術(shù)方案，未來將發(fā)展其增強(qiáng)技術(shù)，包括基于D2D的中繼技術(shù)、多天線技術(shù)和聯(lián)合編碼技術(shù)等。移動通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這段頻譜資源十分擁擠，潛力已經(jīng)開發(fā)殆盡。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(shí)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。IMT-2020計(jì)劃開發(fā)6G以下的頻段供5G使用，隨著射頻技術(shù)趨于成熟，再逐步開發(fā)6G以上的高頻段。

  >頻段擴(kuò)展

  目前，監(jiān)測中心目前正在積極開展高頻段需求研究以及潛在候選頻段的遴選工作。高頻段資源雖然目前較為豐富，但是仍需要進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，從而使寶貴的頻譜資源得到配置。

  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。高頻通信存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點(diǎn)?？紤]到未來的5G網(wǎng)絡(luò)是高密度性網(wǎng)絡(luò)，覆蓋面積*小的微小區(qū)和熱點(diǎn)*需達(dá)到50米以下的覆蓋范圍。高頻段頻譜資源用于微小區(qū)的小型化高增益天線和設(shè)備中，可實(shí)現(xiàn)很高的通信速率。

  >網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

  隨著各種智能終端的普及，數(shù)據(jù)流量將出現(xiàn)井噴式的增長。未來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主要分布在室內(nèi)和熱點(diǎn)地區(qū)，這使得超密集網(wǎng)絡(luò)成為實(shí)現(xiàn)未來5G的1000倍流量需求的主要手段之一。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。5G通信系統(tǒng)將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署更多小小區(qū)來滿足局部熱點(diǎn)地區(qū)的大容量需求，同時(shí)可以起到為宏站和微站分流的效果。

  在無線接入技術(shù)上，5G可能采用C-RAN(Cloud-Radio Access Network)接入網(wǎng)架構(gòu)。C-RAN的基本思想是通過充分利用低成本高速光傳輸網(wǎng)絡(luò)，直接在遠(yuǎn)端天線和集中化的中心節(jié)點(diǎn)間傳送無線信號，以構(gòu)建覆蓋上百個(gè)基站服務(wù)區(qū)域，甚至上百平方公里的無線接入系統(tǒng)。C-RAN架構(gòu)適于采用協(xié)同技術(shù)，能夠減小干擾，降低功耗，提升頻譜效率，同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)動態(tài)使用的智能化組網(wǎng)，集中處理有利于降低成本，便于維護(hù)，減少運(yùn)營支出。各種新型高速無線局域網(wǎng)接入點(diǎn)和蜂窩小基站共同構(gòu)成立體的超密集的組網(wǎng)方式，形成一張超級帶寬能力網(wǎng)絡(luò)。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。干擾協(xié)調(diào)與管理、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(diǎn)。

  (二)、Wi-Fi與LTE融合

  Wi-Fi的優(yōu)勢在于，它是在未授權(quán)的頻譜上運(yùn)行的，任何人都可以部署Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，而且能夠支持人們能想到的幾乎所有智能手持設(shè)備或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。Wi-Fi*適合的是大容量、高密度且低移動性的室內(nèi)應(yīng)用。另一方面，蜂窩技術(shù)具備無處不在的室外覆蓋、無縫的移動等優(yōu)點(diǎn)，更完美支持語音和流媒體等實(shí)時(shí)應(yīng)用。兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合將為整個(gè)行業(yè)帶來巨大的希望。

  各行各業(yè)不斷嘗試Wi-Fi/蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合，隨著各個(gè)技術(shù)的不斷推進(jìn)，了解這些不同方法之間的區(qū)別非常重要，其實(shí)答案并沒有正確或錯(cuò)誤之分，只是選擇不同而已(具體取決于用戶的參考架構(gòu)),預(yù)計(jì)在2020年前，Wi-Fi 和LTE小蜂窩基站技術(shù)仍將繼續(xù)融合，帶來始終保持連接的使用體驗(yàn)。LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP都是融合這兩大無線技術(shù)的選擇，市場會決定*終在什么時(shí)間采用什么方法。

  三、云計(jì)算、大數(shù)據(jù) (一)、云計(jì)算：

  云計(jì)算(Cloud Computing)是由分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行處理(ParallelComputing)、網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)發(fā)展來的，其*基本的概念，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。透過這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型。 云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用了許多技術(shù)，其中以編程模型、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、虛擬化技術(shù)、云計(jì)算平臺管理技術(shù)*為關(guān)鍵。

  1、編程模型

  MapReduce是Google開發(fā)的java、Python、C++編程模型，它是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務(wù)調(diào)度模型，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集(大于1TB)的并行運(yùn)算。嚴(yán)格的編程模型使云計(jì)算環(huán)境下的編程十分簡單。MapReduce模式的思想是將要執(zhí)行的問題分解成Map(映射)和Reduce(化簡)的方式，先通過Map程序?qū)?shù)據(jù)切割成不相關(guān)的區(qū)塊，分配(調(diào)度)給大量計(jì)算機(jī)處理，達(dá)到分布式運(yùn)算的效果，再通過Reduce程序?qū)⒔Y(jié)果匯整輸出。

  2、海量數(shù)據(jù)分布存儲技術(shù)

  云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成，同時(shí)為大量用戶服務(wù)，因此云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲的方式存儲數(shù)據(jù)，用冗余存儲的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)中**使用的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是Google的GFS和Hadoop團(tuán)隊(duì)開發(fā)的GFS的開源實(shí)現(xiàn)HDFS。GFS即Google文件系統(tǒng)(Google File System)，是一個(gè)可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng)，用于大型的、分布式的、對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問的應(yīng)用。GFS的設(shè)計(jì)思想不同于傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)，是針對大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和Google應(yīng)用特性而設(shè)計(jì)的。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上，但可以提供容錯(cuò)功能。它可以給大量的用戶提供總體性能較高的服務(wù)。 一個(gè)GFS集群由一個(gè)主服務(wù)器(master)和大量的塊服務(wù)器(chunkserver)構(gòu)成，并被許多客戶(Client)訪問。主服務(wù)器存儲文件系統(tǒng)所以的元數(shù)據(jù)，包括名字空間、訪問控制信息、從文件到塊的映射以及塊的當(dāng)前位置。它也控制系統(tǒng)范圍的活動，如塊租約(lease)管理，孤兒塊的垃圾收集，塊服務(wù)器間的塊遷移。主服務(wù)器定期通過HeartBeat消息與每一個(gè)塊服務(wù)器通信，給塊服務(wù)器傳遞指令并收集它的狀態(tài)。GFS中的文件被切分為64MB的塊并以冗余存儲，每份數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中保存3個(gè)以上備份。 客戶與主服務(wù)器的交換只限于對元數(shù)據(jù)的操作，所有數(shù)據(jù)方面的通信都直接和塊服務(wù)器聯(lián)系，這**提高了系統(tǒng)的效率，防止主服務(wù)器負(fù)載過重。

  3、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)

  云計(jì)算需要對分布的、海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效的管理大量的數(shù)據(jù)。云計(jì)算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT(BigTable)數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團(tuán)隊(duì)開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。

  BT是建立在GFS,Scheduler, Lock Service和MapReduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫，與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，它把所有數(shù)據(jù)都作為對象來處理，形成一個(gè)巨大的表格，用來分布存儲大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。 Google的很多項(xiàng)目使用BT來存儲數(shù)據(jù)，包括網(wǎng)頁查詢，Google earth和Google金融。這些應(yīng)用程序?qū)T的要求各不相同：數(shù)據(jù)大小(從URL到網(wǎng)頁到衛(wèi)星圖象)不同，反應(yīng)速度不同(從后端的大批處理到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù))。對于不同的要求，BT都成功的提供了靈活高效的服務(wù)。

  4、虛擬化技術(shù)

  通過虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離，它包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模式，也包括將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)根據(jù)對象可分成存儲虛擬化、計(jì)算虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化等，計(jì)算虛擬化又分為系統(tǒng)級虛擬化、應(yīng)用級虛擬化和桌面虛擬化。

  5、云計(jì)算平臺管理技術(shù)

  云計(jì)算資源規(guī)模龐大，服務(wù)器數(shù)量眾多并分布在不同的地點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)行著數(shù)百種應(yīng)用，如何有效的管理這些服務(wù)器，保證整個(gè)系統(tǒng)提供不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰(zhàn)。 云計(jì)算系統(tǒng)的平臺管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作，方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開通，快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障，通過自動化、智能化的手段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營。

  (二)、大數(shù)據(jù)：

  “大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)一般包括：大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲及管理、大數(shù)據(jù)分析及挖掘、大數(shù)據(jù)展現(xiàn)和應(yīng)用(大數(shù)據(jù)檢索、大數(shù)據(jù)可視化、大數(shù)據(jù)應(yīng)用、大數(shù)據(jù)安全等)。

  1、Hadoop

  是開源大數(shù)據(jù)項(xiàng)目的總稱，是一個(gè)由Apache基金會所開發(fā)的分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)，主要是由HDFS和MapReduce組成，HDFS為海量的數(shù)據(jù)提供了存儲，則MapReduce為海量的數(shù)據(jù)提供了計(jì)算。 MapReduce是處理大量半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)**的編程模型。編程模型是一種處理并結(jié)構(gòu)化特定問題的方式。例如，在一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，使用一種**語言執(zhí)行查詢，如SQL。告訴語言想要的結(jié)果，并將它提交給系統(tǒng)來計(jì)算出如何產(chǎn)生計(jì)算。還可以用更傳統(tǒng)的語言(C++，Java)，一步步地來解決問題。這是兩種不同的編程模型，MapReduce就是另外一種。

  四、物聯(lián)網(wǎng)

  (一)、工業(yè)以太網(wǎng)：

  工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)從*初的計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)CCS到集散控制系統(tǒng)DCS，發(fā)展到現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。近年來，以太網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了大量基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，隨著無線技術(shù)的發(fā)展，基于無線的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的研究也已開展。

  現(xiàn)場總線：**應(yīng)用于連接現(xiàn)場設(shè)備，如控制器、傳感器與執(zhí)行器等，采用全數(shù)字通信，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約線纜?，F(xiàn)場總線是綜合運(yùn)用微處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和自動控制技術(shù)的產(chǎn)物，他在現(xiàn)場控制設(shè)備和測量儀器中嵌入微處理器，使他們具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信的能力，構(gòu)成能**承擔(dān)某些控制、通信任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

  工業(yè)以太網(wǎng)：隨著應(yīng)用需求的提高，現(xiàn)場總線的高成本、低速率、難于選擇以及難于互連、互通、互操作等問題逐漸顯露。以太網(wǎng)具有傳輸速度高、易于安裝和兼容性好等優(yōu)勢，因此基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)是發(fā)展的趨勢,將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域 ,構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。

  工業(yè)無線網(wǎng)：無線通信技術(shù)逐漸進(jìn)入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，為工業(yè)控制帶來了諸如降低安裝復(fù)雜度以及減少線纜等好處，同時(shí)其配置靈活，使用方便。目前，無線通信在工業(yè)自動化領(lǐng)域的研究主要有以下幾類：無線總線 RFiel dbus、無線傳感器與執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò) WSAN、基于 I EEE 802.11 的無線局域網(wǎng)WL AN以及基于I EEE 802 . 15的無線個(gè)域網(wǎng) WPAN 等。

  (二)、車聯(lián)網(wǎng)：

  1、ADAS:

  先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng)(Advanced Driver Assistant System)，簡稱ADAS，是利用安裝于車上的各式各樣的傳感器，在**時(shí)間收集車內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)， 進(jìn)行靜、動態(tài)物體的辨識、偵測與追蹤等技術(shù)上的處理，從而能夠讓駕駛者在*快的時(shí)間察覺可能發(fā)生的危險(xiǎn)， 以引起注意和提高安全性的主動安全技術(shù)。ADAS 采用的傳感器主要有攝像頭、雷達(dá)、激光和超聲波等，可以探測光、熱、壓力或其它用于監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量，通常位于車輛的前后保險(xiǎn)杠、側(cè)視鏡、駕駛桿內(nèi)部或者擋風(fēng)玻璃上。早期的ADAS 技術(shù)主要以被動式報(bào)警為主，當(dāng)車輛檢測到潛在危險(xiǎn)時(shí)，會發(fā)出警報(bào)提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對于**的ADAS技術(shù)來說，主動式干預(yù)也很常見。

  ADAS的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是處理器和傳感器，雖然ADAS應(yīng)用系統(tǒng)越來越復(fù)雜，但隨著器件性能升高成本降低，ADAS的應(yīng)用正在從豪華**汽車向中低檔汽車中普及。例如，自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)監(jiān)測、車道偏離警告、夜視、車道保持輔助和碰撞警告系統(tǒng)，具有自動轉(zhuǎn)向和制動干預(yù)功能的主動ADAS系統(tǒng)也已開始在更廣闊的市場上得以應(yīng)用。

  2、自動駕駛：

  無人駕駛汽車通過環(huán)境感知模塊來辨別自身周圍的環(huán)境信息，為其行為決策提供信息支持。汽車配備了立體多功能攝像頭、車載雷達(dá)、超聲波傳感器。通過攝像機(jī)和雷達(dá)探測信息的疊加，可以獲得周圍路況信息，包括車輛精確位置，速度，障礙物形狀和體積。2014年5月谷歌發(fā)布無人汽車，軟件和傳感裝置取代了方向盤、油門、剎車燈傳統(tǒng)汽車配置。奔馳公司的Intelligent Drive2013年9月發(fā)布，順利完成了長達(dá)100公里的無人駕駛試驗(yàn)之旅，成功實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)及跨城之間的無人駕駛。特斯拉于2014年10月發(fā)布其P85D四驅(qū)智能駕駛版車型，增設(shè)的雷達(dá)和攝像頭可以識別行人和路標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動泊車、高速公路自動駕駛，堵車自動跟隨等功能。2014年07月24日，百度啟動“百度無人駕駛汽車”研發(fā)計(jì)劃。中國汽車行業(yè)在智能汽車領(lǐng)域起步較晚，包括一汽、吉利等在內(nèi)的自主品牌車企均表示要大力研發(fā)智能汽車，積極備戰(zhàn)智能汽車市場爭霸賽。