2023年第06期-《电子技术应用》杂志

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2023年第06期

刊出日期：2023-06-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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综述与评论

空基网络定向天线对准与跟踪技术综述

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223480

作者：田娟，蔡爱华，翁丽娜

作者单位：（中国电子科技集团公司电子科学研究院，北京 100041）

摘要：为了满足宽频带、大容量、远距离和多成员等未来通信需求，定向天线逐渐广泛地投入应用。由于定向天线只在某些特定方向上收发电磁波，相比于全向天线其隐蔽性和抗干扰性强，增加了辐射功率的有效利用率，因此能扩大通信距离，更好地适应多节点的复杂环境。但同时该特性也使得“定向天线对准”成为了研究热点，尤其是为了缓解通信频段变高后传播损耗带来的影响，定向天线波束收窄，导致对准难度进一步加剧；而空基环境中通信双方高速运动，如何保持实时跟踪也成为关键问题。因此针对空-空应用场景，综述定向天线对准及跟踪过程中指向求解、角度测量和波束跟踪等方法，并讨论分析了各方法的优缺点；总结出以轨迹预测为辅助，基于坐标-信号联合跟踪控制方案的系统架构，说明了定向天线对准及跟踪技术的潜在挑战和未来的发展方向。

关键词：
空-空

定向天线对准

动态跟踪

角度测量

运动预测

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纹理特征提取方法综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223659

作者：袁艳鹏，汪宇玲

作者单位：（东华理工大学信息工程学院，江西南昌 330000）

摘要：图像纹理特征提取是图像纹理分类与分割的基础，广泛应用于医学图像、遥感图像等领域。对近期的主流纹理特征提取方法以及融合方法进行了分析与总结，并探讨了纹理特征提取方法未来的研究方向。首先详细介绍了12个主流的公开纹理数据集的特点及其适用场景；接着总结了近几年出现的一些纹理特征提取方法，并根据特征融合方式从多个角度对纹理特征融合方法进行了分类介绍；最后总结了纹理特征提取存在的难点和挑战，并对未来的纹理特征提取方法研究方向进行思考和讨论。

关键词：
纹理特征提取

纹理特征融合

纹理数据集

深度学习

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人工智能

基于动态图卷积的点云补全网络

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223446

作者：季建杰1，刘杰2，邵剑飞1，张建华3

作者单位：（1.昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650504；2.云南警官学院，云南昆明 650223； 3.云南中勘测绘工程有限公司，云南昆明 650034）

摘要：大多数传统的深度学习点云补全学习方法仅仅使用了全局特征而忽略了局部特征，为了更好地提取和使用点云的局部特征，提出了一个基于深度学习的端到端点云补全网络。在点云补全网络（PCN）的基础上，编码部分引入针对局部特征改进的动态图卷积（DGCNN），使用多个不同维度的边卷积提取较为丰富的局部特征，并按照距离弱化远点的特征；然后用深度残差网络连接的思想优化网络结构以实现多尺度特征的融合，并加入平均池化弥补全局池化造成的信息损失；在解码部分引入折叠网络（FoldingNet），使输出的点云更加完整。实验结果表明，该点云补全网络相对PCN等点云补全网络有部分提升，验证了新方法的有效性。

关键词：
图像处理

三维点云

卷积神经网络

形状补全

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基于单页语义特征的垃圾网页检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223376

作者：陈木生1，2，高斐1，吴俊华1

作者单位：（1.江西理工大学软件工程学院，江西南昌 330013；2.南昌市虚拟数字工程与文化传播重点实验室，江西南昌 330013）

摘要：为解决垃圾网页检测中特征提取难度高、计算量大的问题，提出一种仅基于当前网页的HTML脚本提取语义特征的方法。首先使用深度优先搜索和动态规划相结合的记忆化搜索算法对域名进行单词切割，采用隐含狄利克雷分布提取主题词，基于Word2Vec词向量和词移距离计算3个单页语义相似度特征；然后将单页语义相似度特征融合单页统计特征，使用随机森林等分类算法构建分类模型进行垃圾网页检测。实验结果表明，基于单页内容提取语义特征融合单页统计特征进行分类的AUC值达到88.0%，比对照方法提高4%左右。

关键词：
垃圾网页检测

特征提取

记忆化搜索

隐含狄利克雷分布

词向量

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基于OpenMV的共享单车规范停车检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223463

作者：杨智涵1，于安宁1，邓鹭2，原森浩1，高兴华1

作者单位：（1.重庆科技学院智能技术与工程学院，重庆 401331；2.重庆邮电大学经济管理学院，重庆 400065）

摘要：为了解决城市中共享单车乱停乱放的问题，提出了一种基于OpenMV的共享单车规范停车系统。系统主要由OpenMV开发板、BC20通信定位模块以及OneNET云服务器等组成。其中OpenMV完成对停车状态的检测与识别，借助BC20内置的网络模块与OneNET云服务器进行数据交互，并将检测结果反馈至小程序客户端，从而实现对共享单车的停车检测和控制。系统通过大量的测试，实验结果表明系统运行稳定，识别准确率为94.1%，可以实现共享单车的规范停车自动检测，具有良好的市场应用前景与价值。

关键词：
共享单车

规范停车

OpenMV

BC20

OneNET

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微电子技术

基于木马特征风险敏感的硬件木马检测方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223339

作者：李林源，徐金甫，严迎建，刘燕江

作者单位：（信息工程大学信息安全重点实验室，河南郑州 450000）

摘要：针对现有硬件木马检测方法中存在的木马检出率偏低问题，提出一种基于木马特征风险敏感的门级硬件木马检测方法。通过分析木马电路的结构特征和信号特征，构建11维硬件木马特征向量；提出了基于Borderline-SMOTE的硬件木马特征扩展算法，有效扩充了训练数据集中的木马样本信息；基于PSO智能寻优算法优化SVM模型参数，建立了木马特征风险敏感分类模型。该方法基于Trust-Hub木马库中的17个基准电路展开实验验证，其中16个基准电路的平均真阳率（TPR）达到100%，平均真阴率（TNR）高达99.04%，与现有的其他检测方法相比，大幅提升了硬件木马检出率。

关键词：
硬件木马检测

风险敏感

PSO

SVM分类模型

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测控技术与仪器仪表

基于USB2.0总线的NAND Flash检测及控制方法

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223577

作者：申晓敏，钱礼华，杜剑英，党峰，刘保炜

作者单位：（中国兵器工业试验测试研究院，陕西华阴 714200）

摘要：在高速大容量存储装置设计中多采用NAND Flash存储器，针对目前采用串口检测坏块、实现数据读写的方法存在检测速度慢、等待时间长等缺点，提出了基于USB2.0总线的NAND Flash检测与控制方法。利用FPGA逻辑控制功能和高速USB接口芯片设计通信和控制电路，并通过上位机软件实现对Flash的命令、操作控制，由用户通过PC应用程序完成对NAND Flash的读写、擦除检测及坏块标定。经实验应用验证，该方法检测、读写速度快，使用灵活，能准确、有效实现数据的快速读写、擦除及坏块标定，可广泛应用于存储测试装置的设计研制中。

关键词：
USB总线

Flash存储器

FPGA

检测

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基于改进模糊PID位置随动系统控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223566

作者：谢观灵，邵李焕，郑长风

作者单位：（杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所，浙江杭州 310018）

摘要：针对直流有刷电机在使用传统模糊PID控制器进行位置随动控制时，由于负载转矩变化导致系统跟随性能下降以及负载转矩未知的问题，提出了基于负载观测器的改进模糊PID控制器代替传统模糊PID控制器，在传统模糊控制结构的基础上增加负载观测器，实时观测系统负载转矩，并利用负载转矩实时调节系统控制器参数，提升了系统在负载转矩突变时的位置跟随能力。仿真结果表明：负载观测器能实时、准确地观测负载转矩，改进模糊PID控制器对负载扰动有较强的抑制能力，并有效减小了系统的调节时间和稳态误差。

关键词：
直流有刷电机

位置随动系统

模糊PID

负载观测器

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电感参数可视化测量方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.233846

作者：熊磊1，蔡光跃1，2

作者单位：（1.上海电子信息职业技术学院通信与信息工程学院，上海 201411；2.上海泮奂电子科技有限公司，上海 200090）

摘要：电感器有很多参数，其中最重要的两个参数决定了电感器的性能：电感值和饱和电流。既有的电感参数测量方法要么能比较精确地测量电感值，要么能用其他辅助手段测量饱和电流，但都不能同时测量电感值和饱和电流。结合数字存储示波器特殊的单次触发和图形显示技术，设计简易的电阻电感串联测量电路，根据电感值的测量定义，测量出电感两端的电压值以及取样电阻的电流变动值，从而计算出电感值。数字存储示波器显示测量曲线的拐点，即可求出电感饱和电流。通过实验验证，此方法能得到精确的电感值，同时能得到直观的饱和电流值。方法原理简单，设计合理，易于操作，是在实验室缺少LCR测试仪的情况下一个经济有效的电感参数测量方法。

关键词：
数字存储示波器

电感

饱和电流

可视化测量

单次触发

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通信与网络

基于超宽带系统的双卡尔曼滤波定位算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.233797

作者：刘倩芸，林敏，刘灏，于泽，郑立寅

作者单位：（上海大学通信与信息工程学院，上海 200444）

摘要：针对室内复杂通信环境中对于移动目标的循迹需求，设计了一种削弱非视距误差的双卡尔曼滤波器，将经典卡尔曼滤波器与扩展卡尔曼滤波器进行级联，并引入一种根据残差分区调整卡尔曼滤波器协方差的区分误差方式，用于自适应调整经典卡尔曼滤波器的滤波增益，从而达到平滑观测值的作用，最终在扩展卡尔曼滤波后输出待测移动目标的位置信息，实现了移动目标的实时定位。在MATLAB上对该设计思路进行了仿真，在匀速运动模型下与现有的几种算法进行了精度的比较，所提出的双卡尔曼滤波器在仿真上能达到较高的循迹精度，均方根误差在视距情况下达到3 cm以内，非视距情况下达到10 cm以内。

关键词：
超宽带

卡尔曼滤波器

室内定位

非视距误差

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基于队列行驶的车联网安全通信研究

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223642

作者：邱哲贤，王晓炜

作者单位：（上海海事大学信息工程学院，上海 201306）

摘要：基于队列的驾驶模式能够有效提高道路的通行能力和能源效率，在此基础上，研究了基于队列的车辆网络在有窃听者存在下的无线连接性能，推导出队列内、队列外和整个网络的安全连通概率，以分别描述单个队列、两个队列和所有队列组成的网络。仿真结果表明，影响连接性能的系统参数包括传输范围、窃听者数量和车辆密度，且存在最优车辆密度使安全连接性能达到最佳。

关键词：
车辆网络

队列

物理层安全

安全连接

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计算机技术与应用

基于改进Canny算子的打火机抓取点定位

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223235

作者：裴庄，俞洋

作者单位：（江苏理工学院电气信息工程学院，江苏常州 213001）

摘要：在工业上，轮廓信息提取有利于后期工件的定位精度，轮廓信息提取的效果直接影响模板匹配的准确度。打火机机壳为透明工件，传统Canny算子难以准确提取轮廓信息，且存在模糊边缘、梯度信息较少、人为设置双阈值适用性低等问题。针对实际工业应用及传统算法问题，改进传统算子。采用自适应中值滤波代替高斯滤波，增加Sobel算子45o、135o方向模板，线性插值进行非极大值抑制，采用最大类间差方法迭代计算双阈值。将改进算子应用工件定位中，实验结果表明，改进算法可以较好地提取打火机轮廓信息抑制伪边缘，并可提高匹配定位精度。

关键词：
Canny

线性插值

自适应中值滤波

最大类间方差

模板匹配

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显著性视觉的毫米波分区域检测算法

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223199

作者：王鹤澎，睢明聪，张珂绅，叶学义

作者单位：（杭州电子科技大学通信工程学院，浙江杭州 310018）

摘要：针对毫米波图像中人体不同部位呈现不同的结构特性、隐匿物品与人体灰度差异小、检测困难的问题，提出了一种显著性视觉的毫米波分区域检测算法。该算法在双边滤波后，结合大津法（OTSU）和形态学运算完成预处理以获得人体区域，再根据人体特征进行区域划分，分区域采用对称判定策略判断目标是否存在，最后显著性增强并通过K-means聚类分割算法分割出隐匿物品完成检测。实验数据表明，所提算法与典型的主动式毫米波图像检测算法相比，检出率提高了8.28%，误报率减少了1.58%，有更好的检测性能。

关键词：
隐匿物品

分区域

显著性

聚类分割

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工业互联网平台之云化工业软件功能视图研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223201

作者：倪廓阔，肖彦，陶炜，李清敏

作者单位：（国家工业信息安全发展研究中心，北京 100040）

摘要：工业互联网平台正由单项赋能向综合赋能转变，工业软件的云化和平台化发展给企业数字化转型带来新工具。通过分析工业互联网平台云化工业软件技术、功能特点，提出体现云化工业软件逻辑架构与优势特点的功能视图，帮助工业企业遴选、考察与业务需求相适应的软件功能，推动工业企业数字化转型，为促进软件服务商产品规划提供了相应参考。

关键词：
工业互联网平台

云化工业软件

功能视图

数字化转型

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分布式元数据系统的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223662

作者：郭志超1，张丛旭1，刘晓鹏1，刘瑞2，焦冬冬1

作者单位：（1.华北计算机系统工程研究所，北京 100083；2.中国人民解放军航天工程大学士官学校，北京 102299）

摘要：随着企业业务发展以及业务数据的不断积累，数据类型参差不齐，海量数据越来越难以处理。元数据系统作为提升数据质量和数据分析的平台应运而生。元数据现已成为数据仓库以及商业智能的核心，各个厂商针对元数据系统提出了自己的解决方案。现有解决方案目前对业务数据的更新操作支持不足。针对当前元数据系统面临的随着业务数据的增加，元数据系统快速扩展支持不够，造成数据无法及时处理，以及针对元数据修改无法同步更新到业务数据中，导致元数据和业务数据不同步的问题，提出一种分布式元数据解决方案，支持系统横向扩展，同时支持通过元数据操作，反向控制业务数据。通过元数据操作，支持业务生成。

关键词：
元数据系统

分布式系统

多数据源接入

应用生成

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一种结合TF-IDF和Simhash的科技项目文本相似性度量方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223379

作者：孙北宁1，2，吕维新3，曾俊4，肖衡4

作者单位：（1.云南电网有限责任公司科数部，云南昆明 650011；2.西南林业大学大数据与智能工程学院，云南昆明 650224； 3.云南电网有限责任公司昆明供电局，云南昆明 650011；4.云南云电同方科技有限公司，云南昆明 650214）

摘要：为了提高科技项目文本相似性度量的准确性和性能，将TF-IDF和Simhash相结合，提出了一种新的科技项目文本相似性度量方法。首先，该方法对科技项目文本进行预处理得到词项集合，再使用TF-IDF计算词项集合中每个词项的权重值，并选取具有较高权重值的重要词项；其次，使用Simhash把重要词项映射为固定长度的二进制串，并求和得到文本的Simhash签名；最后，使用汉明距离计算两个Simhash签名间的相似性。实验结果表明，所提方法在查准率、召回率和F度量值方面优于传统的Simhash算法和TF-IDF方法。

关键词：
科技项目文本

文本相似度

TF-IDF

Simhash算法

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嵌入式技术

基于FPGA的远程实验系统硬件平台的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223534

作者：韩德强，郑鑫鹏，杨皓琪，杨淇善

作者单位：（北京工业大学信息学部，北京 100124）

摘要：实验教学作为实践育人体系的重要组成部分，是培养学生创新能力和实践能力的重要手段。针对当前计算机类硬件实验教学存在的实验平台体积庞大、实验地点固定且实验室共享化程度低的问题，提出了基于FPGA的远程实验系统硬件平台的设计。硬件平台使用FPGA搭建了底层结构，实现了FPGA的远程配置功能，支持丰富的实验内容。实验结果表明，该硬件平台支持实验程序的远程下载与远程调试。在教学中使用该硬件平台可以提供与线下体验相似的远程实验课程。

关键词：
远程实验

FPGA

硬件平台

数字电路

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电路与系统

基于FPGA的运动目标实时检测系统设计

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223421

作者：冯天桥，毛征宇，彭向前

作者单位：（湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭 411201）

摘要：目标检测是智能安防领域中的重要研究内容，为满足安防检测系统的小型化和高实时性的使用需求，设计了一种基于FPGA （Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的运动目标实时检测系统，采用CMOS摄像头采集视频图像，DDR3 SDRAM作为视频图像帧的缓存介质，结合FPGA器件的可并行处理特点，采用流水线技术对帧间差分检测算法进行模块化处理，检测结果通过以太网传输至上位机，实现了图像采集和运动目标检测及显示。实验测试结果表明，该系统能够快速准确地检测出运动目标，稳定性高，实时性好。

关键词：
运动目标检测

帧间差分

流水线技术

实时传输

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风洞自由飞多路数据采集与传输系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223347

作者：赵梓懿，伍春，明宏柯

作者单位：（西南科技大学，四川绵阳 621000）

摘要：传统风洞自由飞实验通过缩比模型来研究气动参数，随着采集器种类与数量的增加，机载设备结构设计与数据传输控制难度日趋增大。针对这一现状，设计一套基于FPGA逻辑控制与时序驱动的多路数据采集与传输系统。系统采用机载端、地面端、上位机端三端结构，分工明确。机载端采用小型化双层结构化设计来采集舵机角度信号、风向标志信号、IMU惯性测量单元信号、航空姿态信号，地面端负责数据的整合与分发，上位机端进行数据监视与系统控制。经过测试，该系统采集精度达±0.07%FS，数据传输时延低于2.42 ms，符合预期目标。

关键词：
自由飞

数据采集

小型化

FPGA

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雷达与导航

一种弹载设备快速软件在线升级设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223342

作者：姜艳娜，许彦章，李媛媛，陈道锦，李伯达

作者单位：（上海无线电设备研究所，上海 201109）

摘要：针对弹载设备在装弹条件下内部软件数量多、规模大、升级时间长且分散到多个模块、拆装困难等问题，提出了一种基于1553B总线结合SRIO高速串口的远程软件在线升级方法，描述其系统组成和工作原理，给出远程在线升级方法和实现的具体流程。该方法有效解决了全弹状态弹载复杂单机软件的高可靠性、高吞吐速率的在线升级需求和软件维护，实际应用中具有灵活性、可靠性和高数据率等优点。

关键词：
复杂单机

1553B总线

SRIO总线

远程在线升级

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一种基于FPGA的多路高速雷达数据存储技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223427

作者：林建华，沈秀风，田春雨

作者单位：（中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡 214000）

摘要：为了解决先进雷达数据存储应用领域的带宽高、通道多、容量大、集成度高等难题，提出了一种基于FPGA的多通道数据源的NVMe固态盘存储阵列技术。存储单元设计成标准模块集成于雷达系统；以FPGA为核心芯片，采用双组内存同时并行读写数据以及双通道PCIe Gen3独立处理数据的方法，设计了复杂的逻辑功能模块，实现了大数据流的传输和处理，提高了存储带宽。该技术已经实际应用于工业环境下的雷达，经反复测试表明，单个存储单元能同时存储16路数据源，存储容量达24 TB，存储带宽达7 GB/s，可满足系统存储性能。

关键词：
雷达

FPGA

多通道数据

PCIe

NVMe固态盘

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PKS体系创新及应用

基于PKS体系的终端性能场景验证方法研究

DOI： 10.16157/j.issn.0258-7998.223386

作者：李亮1，2，3，姜冰1，2，3，方鲁杰1，2，3，陈茹萍1，2，李逸凡1，2，徐志亮1，2，3，袁泉1，2，3

作者单位：（1.中电（海南）联合创新研究院有限公司，海南澄迈 571924； 2.海南省PK体系关键技术研究重点实验室，海南澄迈 571924；3.中软信息系统工程有限公司，北京 102209）

摘要：近年来计算机硬件软件体系国产化发展迅速，中国电子主导构建的通用技术架构和生态体系Phytium Kylin Security （PKS）也越来越成熟。目前关于终端性能场景验证方法的研究大多基于非国产化体系设备，缺少针对性，很难完全发掘出国产计算机硬件软件体系的问题。提出了一种基于PKS体系的终端性能场景验证方法研究，并对国内常见的国产设备进行了终端性能场景验证方法的对比测试，实验结果显示提出的基于PKS体系的终端性能场景验证方法研究对于国产化设备可以进行更加针对、深入的测试，同时满足了国内终端性能场景验证的需求，实现了国产设备系统化自主检验。

关键词：
国产化

PKS

性能验证

自主检验

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基于光通信技术的园区网络技术探索与解决方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223369

作者：林茂，罗向征，袁懿

作者单位：（迈普通信技术股份有限公司，四川成都610094）

摘要：随着通信技术的发展和智慧园区类需求的不断增加，传统园区网络也面临着带宽不足、组网僵化、物联网接入困难等重大挑战。产业界内近几年通过在园区网络引入PON、WDM等网络技术，或改进优化现有以太网技术，以应对面临的问题和挑战。通过综述产业界代表性组网方案，分析技术原理、特点和组网优劣势，以园区网场景为索引分别进行适应性判别和总结，以达到技术先进性的对比和判断。通过对比可以更为深入理解现有技术的不足和新型技术的优劣势，以期在未来组网建设时作为方案选型参考。

关键词：
园区网络

全光以太网

PON

极简以太网

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一种智能网卡新型架构研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223368

作者：罗向征，刘宝琴，李建国，卢祖友

作者单位：（迈普通信技术股份有限公司，四川成都610094）

摘要：作为云数据中心核心业务卸载及加速处理的关键部件，智能网卡对于数据中心网络、存储业务处理效率提升具有特殊意义。数据中心业务需求复杂多变，缺乏成熟商用芯片支持，智能网卡设计难以在受限空间内满足业务卸载灵活性、高性能、成本经济性等多重要求。设计一种分离架构方案，将智能网卡通信接口功能与业务卸载处理功能进行物理解耦，突破网卡物理空间限制，复用业务卸载处理硬件资源，改善成本经济性，是实现智能网卡工程化和大规模部署的有效途径。关键词：智能网卡,虚拟化输入输出,弹性裸金属服务,块服务卸载引擎

关键词：
智能网卡

虚拟化输入输出

弹性裸金属服务

块服务卸载引擎

查看(12990) pdf(280)

PKS体系生态建设的“5S”模式及其实践

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.223373

作者：吴凡毅1，2，3，王江2，3，张丹2，3，李建2，3，王昊2，3，郑世普2，3，李锁在2，3

作者单位：（1.中国电子信息产业集团有限公司，广东深圳 518057；2.中电（海南）联合创新研究院有限公司，海南澄迈 571924； 3.海南省PK体系关键技术研究重点实验室，海南澄迈 571924）

摘要： PKS体系是我国自主计算体系的代表。为了实现PKS体系高质量发展，亟需系统推进PKS体系生态（简称PKS生态）建设。以中电（海南）联合创新研究院有限公司的工作实际为基础，分析了PKS生态建设的重要意义，创新性地提出了一种“5S”模式，旨在从发展战略、组织体系、工程服务、资源共享和品牌推广五个维度共同推进PKS生态建设。该模式已经在公司内部得到了推广和应用，并取得了一定的成效，对今后开展相关工作具有一定的参考价值和指导意义。