范文一:毕业设计(论文)-基于思科设备的HSRP应用
成都理工大学工程技术学院毕业论文
基于思科设备的HSRP应用
作者姓名:
专业名称:电子信息科学与技术
指导教师:
基于思科设备的HSRP应用
摘要
本文对热备份路由协议(HSRP)进行了详细说明。此协议的目的在于使主机看上去只使用了一个路由器,并且即使在它当前所使用的首跳路由器失败的情况下仍能够保持路由的连通性。此协议中所涉及到的多路由器都映射为一个虚拟的路由器。本协议保证同时有且只有一个路由器在代表虚拟路由器进行包的发送。而终端则是把数据包发向该虚拟路由器。
这个转发包的路由器被称为活跃路由器。如果这个活跃路由器在某个时候由于某种原因而无法工作的话,则那个备份的路由器将被选择来代替原来的活跃路由器。本协议为活跃路由器和备份路由器的定义提供了一种机制。在协议所设计到的路由器上使用 IP地址,如果这个活路由器失效的话则那个备份路由器马上代替活路由器工作而不会在对主机的连通性上产生大的中断,另外本文还对EIGRP,TCP/IP,以及互联网基础进行了讨论。
关键词 :HSRP 活跃路由器 备份路由器 负载均衡
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基于思科设备的HSRP应用
Abstract
This thesis has illustrated the HSRP in details. The purpose of the HSRP is : although it seems only one router being used on the host, the routing still keep connection even when the head jump router used at present is not available. The routers involved in HSRP are all reflected to a virtual one. The HSRP pledges that only one router represents the virtual one to send the data packet while the terminal sends the data packet to the virtual router.
The router who transfers the packet is called active router. Once the active router can not work due to same reasons, the alternate one will be chosen to instead of it. So this thesis provides a mechanism to define active router and alternate router. If Using IP address on the router designed by the HSRP, we can realize the effects that the alternate router can work at once when the active one is invalid and no large break will happen to the host’s connection. Besides, in this thesis, we also talk about EIGRP,TCP/IP and
the Internet basis.
Keyword: HSRP , Active router, Backup router, Load equalization
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基于思科设备的HSRP应用
目录
摘要 ....................................................................................................... I Abstract............................................................................................... II 目录 ..................................................................................................... III 前言 ....................................................................................................... 1 1 HSRP 技术应用概述 ........................................................................ 2
1. 1 选题背景及研究意义 ............................................................ 2
1. 2 原理与方法简介.................................................................... 3
1. 2. 1 HSRP特征 .................................................................... 3
1. 2. 2 HSRP 备用组包括的实体 ............................................ 3
1. 2. 3 HSRP 状态 ................................................................... 4 2 互联网相关技术简介....................................................................... 6
2. 1 网际互联基础 ....................................................................... 6
2.1.1 参考模型OSI ................................................................... 7
2. 2 TCP/IP协议简介 ................................................................. 10
2.2.1 TCP/IP协议和DOD模型 .............................................. 14
2.2.2 IP地址 ............................................................................ 15
2. 3 相关技术介绍 ..................................................................... 15
2.3.1 HSRP的负载均衡 .......................................................... 15
2.3.2 IP路由冗余 .................................................................... 16 3 方案设计与实现 ............................................................................ 17
3. 1 技术路线 ............................................................................. 17
3.1.1 HSRP协议的作用及原理............................................... 17
3.1.2 试验组建连接图 ............................................................. 19
3.1.3 实验设计工具介绍 ......................................................... 20
3.1.4 开发环境 ........................................................................ 20
3. 2 试验设计难点 ..................................................................... 21
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基于思科设备的HSRP应用
3.2.1 HSRP的端口跟踪track技术 ......................................... 21
3.2.2 负载均衡(EIGRP) ..................................................... 21
3.2.3 HSRP的抢占 .................................................................. 22
3.2.4 HSRP的组定时器 .......................................................... 23
3. 3 总体设计 ............................................................................. 23
3.3.1 HSRP协议中路由器的状态及状态转换 ....................... 23
3.3.2 HSRP协议的配置基本流程 ........................................... 24
3. 4 详细设计及配置.................................................................. 25
3.4.1 思科路由器命令简介 ..................................................... 25
3.4.2 路由器R1的命令配置 ................................................... 26
3.4.3 路由器R2的命令配置 ................................................... 27 总结 ..................................................................................................... 33 致 谢 ............................................................................................... 34 参考文献.............................................................................................. 35
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基于思科设备的HSRP应用
前言
HSRP:热备份路由器协议(HSRP:Hot Standby Router Protocol)
热备份路由器协议(HSRP)的设计目标是支持在特定情况下 IP 流量失败后转移不会引起数据的混乱、并允许主机使用单路由器,以及即使在实际第一跳路由器使用失败的情形下仍能维护路由器间的连通性。换句话说,当源主机不能动态的知道第一跳路由器的 IP 地址时,HSRP 协议仍然能够保护第一跳路由器不出故障,也就是保持通讯的不中断。该协议中含有多种路由器,对应一个虚拟路由器。HSRP 协议只支持一个路由器代表虚拟路由器实现数据包转发过程。终端主机将它们各自的数据包转发到该虚拟路由器上。
负责转发数据包的路由器称之为主动路由器(Active Router)。一旦主动路由器出现故障,HSRP协议 将激活备份路由器(Standby Routers)取代主动路由器。HSRP 协议提供了一种决定使用主动路由器还是备份路由器的机制,并指定一个虚拟的 IP 地址作为网络系统的缺省网关地址。如果主动路由器出现故障,备份路由器(Standby Routers)承接主动路由器的所有任务,并且不会导致主机连通中断现象。
HSRP 是运行在 UDP协议上的,采用端口号是1985。路由器转发协议数据包的源地址使用的是实际的 IP 地址,而并是非虚拟地址,正是基于这一点,HSRP 路由器间才能相互识别。
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基于思科设备的HSRP应用
1 HSRP 技术应用概述 1. 1 选题背景及研究意义
我们知道,21 世纪的一些重要特征就是数字化,网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。要实现信息化就必须依靠完善的网络,因为网络可以非常迅速的传递信息,因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络对社会生活得很多方面以及对社会经济的发展已经产生了不可估量的影响。
自上个世纪 90 年代以后,以因特网(Internet)为代表的计算机网络得到了飞速的发展,已经从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络,并以成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。不少人认为现在已经是因特网的时代,这是因为因特网正在改变着我们生活和工作的各个方面,它已经给很多国家(尤其是因特网的发源地美国)带来了巨大的好处,并加速了全球信息革命的进程。可以毫不夸大的说,因特网是人类自印刷术发明以来在通讯方面最大的变革。现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。
随着 Internet 的日益普及,人们对网络的依赖性也越来越强。这同时对网络的稳定性提出了更高的要求,人们自然想到了基于设备的备份结构,就像在服务器中为提高数据的安全性而采用双硬盘结构一样。路由器是整个网络的核心和心脏,其最广泛用途是把距离较远的两个局域网通过广域网连接起来,在广域网连接中线路、连接接口都是最不可靠的因素。如果路由器发生致命性的故障,将导致本地网络的瘫痪,如果是骨干路由器,影响的范围将更大,所造成的损失也是难以估计的。因此,对路由器采用热备份是提高网络可靠性的必然选择。在一个路由器完全不能工作的情况下,它的全部功能便被系统中的另一个备份路由器完全接管,直至出现问题的路由器恢复正常,这就是热备份路由协议(HSRP) 。
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1. 2 原理与方法简介
一般来说,路由器是建立局域网与广域网连接的桥梁。对于某些企业或组织的某些关键业务数据的网络传输,要求网络设备高度的可靠性,而且需要维护方便。路由器的备份技术有多种。这里介绍一种路由器自身的备份技术及线路备份技术。路由器自身的备份技术是为了解决路由器由于自身硬件(如内存、CPU) 或软件IOS 的某种故障或局域网端口的故障,以及连接局域设备的端口或线路的故障所导致的网络瘫痪的问题。路由器的备份要求至少有一台与正在工作的主路由器功能相同的路由器,在主路由器瘫痪的情况下,以某种方式代替主路由器,为局域网用户提供路由服务。
1. 2. 1 HSRP特征
实现 HSRP 的条件是系统中有多台路由器,它们组成一个“热备份组”,这个组形成一个虚拟路由器。在任意时刻,一个组内只有一个路由器是活动的,并由它来转发数据包,如果活动路由器发生了故障,将选择一个备份路由器来替代活动路由器,但是在本网络内的主机看来,虚拟路由器没有改变。所以主机仍然保持连接,没有受到故障的影响,这样就较好地解决了路由器切换的问题。
HSRP 是一种非常流行的默认网关冗余协议,被广泛用于 Cisco 的多层交换网络中。HSRP 就是其中一种 Cisco 的专用协议,它通过在冗余网关之间共享协议和 MAC 地址,提供了不间断的 IP 路径冗余。该协议由在两台路由器之间共享的虚拟 MAC 地址和虚拟 IP 地址以及一个通过多播协议对 LAN 接口和串行接口进行监控的进程组成。 HSRP 协议支持将多台路由器用作备用默认网关。
1. 2. 2 HSRP 备用组包括的实体
HSRP 备用组包括以下实体:
一台活跃路由器——活跃路由器对前往虚拟 IP 地址的通讯流进行转发。
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一台备用路由器——备用路由器在活跃路由器出现故障时接管其工作。活跃路由器出现故障后,备用路由器将成为活跃路由器,并开始转发前往虚拟 IP 地址的通讯流。
一台虚拟路由器——虚拟路由器,顾名思义,并非真正的路由器,而是这样的一个概念 — 在主机看来,整个 HSRP 组就是一台虚拟路由器,如图所示,在这个图中,与交换机相连的主机将数据包发送给虚拟路由器,而数据包转发工作是由活跃路由器完成的。
图1.1 备用组实体
其它 HSRP 成员路由器——这些路由器既不是活跃路由器,也不是备用路由器,但是被配置成参与到 HSRP 组中。它们监控活跃路由器和备用路由器,并在活跃路由器和备用路由器都发生故障时成为活跃路由器或者备用路由器。
1. 2. 3 HSRP 状态
HSRP 定义了配置了 HSRP 的路由器可能出于的 6 种状态。路
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由器处于这 6 种状态之一时,将执行相应的操作。
初始状态——所有路由器一开始都将处于初始状态。这是 HSRP 的起始状态,它表明 HSRP 还没有全面运转。在修改配置或接口启动后,将进入这种状态。
学习状态——在这种状态下,路由器还不知道虚拟 IP 的地址,也没有看到活跃路由器发送 HELLO 消息,而是在等待活跃路由器发送 HELLO 消息。
监听状态——路由器知道了虚拟 IP 地址,但还未获悉活跃路由器和备用路由器。路由器监听这些路由器发送的 HELLO 消息,并持续配置的保持时间。在 HSRP 组中,除活跃路由器和备用路由器之外,其它路由器也处于这种状态。处于监听状态的路由器将一直保持这种状态,直到不能监听到活跃路由器或者备用路由器发送的 HSRP HELLO 消息为止。然后,所有处于监听状态的路由器都将参与备用路由器和活跃路由器的选举。
发言 (speak) 状态——处于发言状态的 HSRP 路由器定期的发送 HELLO 消息,并积极的参与活跃路由器或者备用路由器的选举,除非成为活跃路由器或者备用路由器,否则路由器将保持这种发言状态。
备用状态——在备用状态下, HSRP 路由器为下一任活跃路由器的候选者,并且定期的发送 HELLO 消息。 HSRP 组中至少有一台备用路由器。
活跃状态——在活跃状态下,路由器对发送给 HSRP 组的虚拟 MAC 地址和 IP 地址的数据包进行转发。除此之外,活跃路由器还定期的发送 HELLO消息。
并非所有的 HSRP 路由器都能经历上述的所有状态。例如,既不是备用路由器也不是活跃路由器的路由器便不能进入备用状态和活跃状态。
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2 互联网相关技术简介
2. 1 网际互联基础
起源于美国的因特网现已发展成世界上最大的国际性计算机互联网。
我们先给出关于网络、互联网、以及因特网的一些最基本的概念。
网络(network)由若干的结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。网络中结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。一般的,有三台计算机通过三条链路连接到一个集线器上,就构成了一个简单的网络。在很多情况下,我们可以用一朵云来表示一个网络。网络和网络还可以通过路由器互联起来,这样就构成了一个覆盖范围更大的网络,即互联网。因此互联网就是“网络的网络”(network of networks)。
因特网(Internet)是世界上最大的互联网络。习惯上,大家把连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。网络把去多计算机连接在一起,而因特网则把许多网络连接在一起。然而,网络互连并不是把计算机仅仅简单地在物理上连接起来,因为这样做并不能达到计算机之间能够互相交换信息的目的。我们还必须在计算机上安装许多使计算机能够交换信息的软件才行。因此,当我们谈到互联网络的时候,就隐含的表示在这些计算机上已经安装了适当的软件,因而计算机之间可以通过网络交换信息。
因特网的拓扑结构虽然非常复杂,并且在地理上覆盖了全球,但从工作方式上看,可以划分成以下两大块:
(1) 边缘部分——由所有连接在因特网上的主机组成,这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
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(2) 核心部分——由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
2.1.1 参考模型OSI
当网络刚开始出现时,典型情况下,只能在同一制造商的计算机产品之间进行通信。为了解决这一问题,在 20 世纪 70 年代后期,
ISO)创建了开放系国际标准化组织(Organization for Stanardization,
统互连(Open Systems Interconnection,OSI)参考模型,从而打破了这一壁垒。OSI模型的创建是为了帮助供应商根据协议来构建可互操作的网络设备和软件,以便不同供应商的网络能够互相协同工作。正如世界和平一样,它可能永远都不会完全实现,但是它仍然是一个伟大的目标。
OSI 模型是为网络而构建的最基本的层次结构模型。它描述了数据和网络信息怎样从一台计算机的应用程序,经过网络介质,传送到另一台计算机的应用程序。在 OSI 参考模型中,是采用分层的方法来实现的。
参考模型是一种概念上的蓝图,它描述了通信是怎样进行的。它解决了实现有效通信所需要的所有过程,并将这些过程划分为逻辑上的组,称为层。当一个通信系统以这种方式进行设计时,就称为是分层的体系结构。
OSI模型是层次化的,任何分层的模型都有同样的好处和优势。所有模型,尤其是 OSI 模型的主要意图,是允许不同供应商的网络产品能够实现互操作。尽管 OSI 模型不是物理意义上的模型,但是它提供了一系列的指南,应用程序开发者可以利用这些指南来创建并实现在网络中运行的应用程序,它也为创建并实现联网标准、设备和网际互联方案提供了一个框架。
OSI 模型有 7 个不同的层,分为两个组。上面 3 层定义了终端
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基于思科设备的HSRP应用 系统中的应用程序将如何彼此进行通信。下面 4 层定义了怎样进行端
到端的数据传输。
图2.1 OSI 模型
如图,OSI 参考模型有 7 层:
应用层(第 7 层,Application layer)
表示层(第 6 层,Presentation layer)
会话层(第 5 层,Session layer)
传输层(第 4 层,Transport layer)
网络层(第 3 层,Network layer)
数据链路层(第 2 层,Data Link layer)
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物理层(第 1 层,Physical layer)
下面我们来简单的讨论下各层的功能:
应用层—— OSI 模型的应用层是用户与计算机进行实际通信的地方。只是当马上就要访问网络的时候,才会实际上用到这一层。应用层还负责识别并建立想要通信的计算机一方的可用性,并决定想要的通信是否存在足够的资源。
表示层——表示层因它的用途而得名,它为应用层提供数据,并负责数据转换和代码的格式化。OSI 模型的协议标准定义了标准的数据将如何被格式化。像数据的压缩、解压缩、加密和解密这些任务就与表示层有关。表示层的一些标准还包含了多媒体操作。
会话层——会话层负责建立、管理和终止表示层实体之间的会话连接,这一层也在设备或节点之间提供会话控制。它在系统之间协调通信过程,并提供 3 种不同的方式来组织它们之间的通信:单工、半双工、全双工。总之,会话层基本上用来使不同的应用程序的数据与其他应用程序的数据保持隔离。
传输层——传输层将数据分段并重组为数据流。传输层所提供的服务用于对来自上层应用程序的数据进行分段和重组,并将它们组合为同样的数据流形式。它们提供端到端的数据传输服务,并且可以在互联网络的发送方主机和目的方主机之间建立逻辑连接。
网络层——网络层负责设备的寻址,跟踪网络中设备的位置,并决定传送数据的最佳路径,这意味着网络层必须在位于不同地区的互联设备之间传送数据流。路由器就工作在网络层,并在互联的网络中提供路由选择服务。
数据链路层——数据链路层提供数据的物理传输,并处理出错通知、网络拓扑和流量控制。这意味着在使用硬件地址的LAN中数据链路层将保证信息被传送到正确的设备上去,并将来自网络层的信息转化成比特流的形式,以便物理层进行传输。
物理层——物理层的功能有两个:发送和接受比特流。物理层指定了在端系统之间,用于激活、维护及断开物理链路所需的电气、机
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械、规程和功能的要求。
IP 路由简介
IP 路由是使用路由器从一个网路到另一个网络传送数据包的过程。在讨论之前,必须先了解下主动路由协议和被动路由协议之间的不同。主动路由协议是路由器在互联网络上动态的寻找所有网络,并确保所有路由器都拥有相同路由表的协议。主动路由协议基本上就是决定数据包通过互联网络最优路径的协议。一旦所有的路由器都了解了所有的网络,这时,被动路由协议便可以用来发送用户数据通过互联网络。被动路由协议被分派到接口上并决定数据包的传送方式。
一旦通过使用路由器将 WAN 网络和 LAN 网络连接成一个互联网络,接下来需要做的就是为此互联网络上的所有主机配置逻辑网络地址(如 IP 地址),这样,这些主机就可以通过互联网络进行相互通信了。
路由这个术语用来说明将数据包从一台设备通过网络发往另一台处在不同网络上的设备。路由器并不关心这些主机,它们只关心网络和通向每个网络的最佳路径。目的主机的逻辑网络地址是用来保证数据包可以通过路由网络到达目的网络,接着,主机的硬件地址用来将数据包从路由器投递到目的主机。
2. 2 TCP/IP协议简介
TCP/IP的通讯协议
这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构,为讨论与互联网有关的安全问题打下基础。TCP/IP协议组之所以流行,部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议之上。确切地说,TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议,UDP(User Datagram Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)协议和其他一些协议的协议组。
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TCP/IP整体构架概述
TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:
应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。
传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。
互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。
网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。
TCP/IP中的协议
以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能,都是如何工作的:
1( IP
网际协议IP是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议。
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IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层——TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。
高层的TCP和UDP服务在接收数据包时,通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说,IP地址形成了许多服务的认证基础,这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项,叫作IP source routing,可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说,使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的,而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的,说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么,许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。
2. TCP
如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。
TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。
面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。
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基于思科设备的HSRP应用
3.UDP
UDP与TCP位于同一层,但对于数据包的顺序错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网落时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。 欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。
4.ICMP
ICMP与IP位于同一层,它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径,而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外,如果路径不可用了,ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。
5. TCP和UDP的端口结构
TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系,例如,一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态,等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息,服务进程读出信息并发出响应,客户程序读出响应并向用户报告。因而,这个连接是双工的,可以用来进行读写。
两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢,TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认:
源IP地址 发送包的IP地址。
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基于思科设备的HSRP应用
目的IP地址 接收包的IP地址。
源端口 源系统上的连接的端口。
目的端口 目的系统上的连接的端口。
2.2.1 TCP/IP协议和DOD模型
传输控制协议/因特网协议组是由美国国防部(DOD)所创建的,主要用来确保数据的完整性及在毁灭性战争中维持通信。
DOD 模型基本上是 OSI 模型的一个浓缩版本,它只有 4 个层次,而不是 7 个,它们是:
过程/应用层
主机到主机层
因特网层
网络接入层
在 DOD 模型的过程/应用层中包含了大量的协议,它集成了各种应用和功能来生成一个可以和 OSI 模型中 3 个高层(应用层、表示层和会话层)相对应的集合。
主机到主机层的功能类似于 OSI 模型中传输层的功能,它所定义的协议为应用程序提供了在传输层面的服务。它保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。
因特网层对应于 OSI 模型的网络层,它所包含的协议涉及数据包在整个网络上的逻辑传输,它注重通过赋予主机一个 IP 地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。
在 DOD 模型的底部是网络接入层,它负责监视数据在主机和网
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络之间的交换。它等价于 OSI 模型中的数据链路层和物理层,网络接入层检查硬件地址并定义数据的物理传输协议。
2.2.2 IP地址
在任何有关 TCP/IP 的讨论中,一个最为重要的主题就是 IP 地址。 IP 地址是 IP 网络上每台计算机的数字标符。它指明了在此网络上摸个设备的位置。 IP 地址是一个软件地址,而不是硬件地址,后者是被硬编码烧录到网卡(NIC)中的,并且主要用于在本地网络上定位主机。 IP 寻址允许在某个网络上的主机与另一个不同网络上的主机进行通信,并在此过程中无需考虑这两台主机所在的具体局域网的类型差异。
2. 3 相关技术介绍
2.3.1 HSRP的负载均衡
为了方便负载均衡,同一台路由器可以是同一个网段或者 VLAN 中多个 HSRP 备用组的成员。配置多个备用组可进一步提高冗余性,在网络中均衡负载,提高冗余路由器的使用率。路由器在为一个 HSRP 组转发通信流的同时,可以在另一个 HSRP 组中处于备用或者监听状态。每个备用组都模拟一台虚拟路由器。在 VLAN 或接口上,最多可以有 255 个设备组。
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基于思科设备的HSRP应用
2.3.2 IP路由冗余
虚拟路由器冗余协议
(VRRP:Virtual Router Redundancy Protocol)
虚拟路由器冗余协议(VRRP)是一种选择协议,它可以把一个虚拟路由器的责任动态分配到局域网上的 VRRP 路由器中的一台。控制虚拟路由器 IP 地址的 VRRP 路由器称为主路由器,它负责转发数据包到这些虚拟 IP 地址。一旦主路由器不可用,这种选择过程就提供了动态的故障转移机制,这就允许虚拟路由器的 IP 地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器。使用 VRRP 的好处是有更高的默认路径的可用性而无需在每个终端主机上配置动态路由或路由发现协议。 VRRP 包封装在 IP 包中发送。
使用 VRRP ,可以通过手动或 DHCP 设定一个虚拟 IP 地址作为默认路由器。虚拟 IP 地址在路由器间共享,其中一个指定为主路由器而其它的则为备份路由器。如果主路由器不可用,这个虚拟 IP 地址就会映射到一个备份路由器的 IP 地址(这个备份路由器就成为了主路由器)。 VRRP 也可用于负载均衡。 VRRP 是 IPv4 和 IPv6 的一部分。
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基于思科设备的HSRP应用
3 方案设计与实现
3. 1 技术路线
3.1.1 HSRP协议的作用及原理
HSRP 的用途:
HSRP 用于广播或多播局域网上的路由器热备份,并适于静态的路由配置,实际上 HSRP 正是解决设备不能动态适应路由改变的问题。
HSRP 主要用途:
1、主机设置缺省网关 假设主机 A 是局域网中一台需要访问远程数据的服务器,要求远程访问能力可靠。由于主机 A 中静态设置缺省网关,一旦想更换网关,必须在主机中重新配置。 通过使用 HSRP,主机中设置虚拟路由器为缺省网关,具体由虚拟路由器中的哪台路由器完成网关的实际工作,主机并不关心,这就为应用提供了较好的可靠性和灵活性。
2、设置静态
路由可以通过配置静态缺省路由指向虚拟路由器来实现另外一种备份。
HSRP 工作原理:
当采用 HSRP, 用户看到的是一台虚拟路由器,该虚拟路由器有自己的虚拟 IP 地址和虚拟 MAC 地址,该虚拟路由器是由一组路由器组成的,这组路由器称为备份组。备份组内由一台活动路由器、一
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基于思科设备的HSRP应用
台备份路由器,以及群众路由器构成。一般情况下,一旦活动路由器坏掉,该备份路由器成为活动路由器,然后备份组内选举组内的另一台路由器为备份路由器。 组内路由器通过接受来自活动路由器的周期性 Hello 报文来判断活动路由器是否工作正常。如果组内备份路由器 R 在一定时间间隔未收到活动路由器 Hello 报文,就认为活动路由器坏掉了,优先级高的备份路由器最终成为活动路由器。备份路由器也是通过类似过程产生的。这样总能保证备份组中有一台活动路由器,一台备份路由器。
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基于思科设备的HSRP应用
3.1.2 试验组建连接图
图3.1 备注:此图便是我们所要实现要做实验的网络拓扑图
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基于思科设备的HSRP应用
3.1.3 实验设计工具介绍
关于Dynamips,刚接触的朋友也许会觉得很神秘,这到底是什么样的一款模拟器,在这么短的时间内,可以吸引全世界CISCOER的眼球? 还记得上个世纪末,风靡全球的街机游戏么?比如KO 97以及到现在的EZ2 DANCER,3DDX么.现在我们只要借助专用的模拟器运行镜象文件后都可以直接在普通PC上都可以模拟出来玩!和真实效果一模一样! 其实Dynamips也是这样的原理。而在此之前,也许你习惯了BOSON,RouterSIM之类的模拟器,使用中会多有抱怨,BUG太多,实验做不全面,没办法DEBUG等等,所有的这些,在Dynamips出现之后都迎刃而解。因为Dynamips是直接运行IOS来模拟CISCO ROUTER,而BOSON只是模拟IOS CLI,二者之间的差别不用说我们也明白了吧!通过和本地网卡桥接,Dynamips还可以直接和外网进行通信.通过加载NM-16ESW模块还可以做交换的部分实验喔.! 很神奇吧!
Dynamips无疑是所有确苦于没有设备或支付不起高昂的实验室租用费用的CISCO FANS的福音! 在这里,我们向它的作者Chris致以最崇高的敬意!
3.1.4 开发环境
操 作 系统:Microsoft Windows XP
开发模拟器:dynamipsGUI小凡模拟器
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3. 2 试验设计难点
3.2.1 HSRP的端口跟踪track技术
如果所监测的端口出现故障,则也可以进行路由器的切换。如果主路由器上有多条线路被跟踪,则当一条线路出现故障时,就会切换到备份路由器上,即使其他都线路正常工作,直到主路由器该线路正常工作,才能重新切换回来。接口跟踪使得能够根据 HSRP 组路由器的接口是否可用,来自动调整该路由器的优先级。当被跟踪的接口不可用时,路由器的HSRP优先级将降低。HSRP跟踪特性确保当HSRP活跃路由器的重要入站接口不可用时,该路由器不再是活跃路由器。
3.2.2 负载均衡(EIGRP)
增强 IGRP(EIGRP)是一个无类的、增强的距离矢量协议,同内部网关路由选择协议(IGRP)一样,它是有一个 Cisco 专用协议,并且其应用范围在内部网关协议之上。基本上,这就是为什么它被称为增强 IGRP 的原因了。如同 IGRP, EIGRP 也使用了自制系统的概念来描述相邻路由器的集合,集合中的路由器使用相同的路由选择协议并且共享相同的路由选择信息。但与 IGRP 不同的是,EIGRP 在它的路由更新中包含了子网掩码。就像我们所了解的一样,子网掩码信息的通告使我们在设计网络时可以使用可变长子网掩码(VLSM)及汇总。
是 Cisco 的私有路由协议,它综合了距离矢量和链路状态2者的优点,它的特点包括:
1.快速收敛:链路状态包(Link-State Packet,LSP)的转发是不依靠路由计算的,所以大型网络可以较为快速的进行收敛。它只宣告链路和链路状态,而不宣告路由,所以即使链路发生了变化,不会引起该链路的路由被宣告。但是链路状态路由协议使用的是Dijkstra算法,该算法比较复杂,并且较占CPU和内存资源和其他路由协议单独计算路由
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相比,链路状态路由协议采用种扩散计算,通过多个路由器并行的记性路由计算,这样就可以在无环路产生的情况下快速的收敛。
2.减少带宽占用:EIGRP不作周期性的更新,它只在路由的路径和度发生变化以后做部分更新。当路径信息改变以后,DUAL只发送那条路由信息改变了的更新,而不是发送整个路由表。和更新传输到一个区域内的所有路由器上的链路状态路由协议相比,DUAL只发送更新给需要该更新信息的路由器。 在WAN低速链路上,EIGRP可能会占用大量带宽,默认只占用链路带宽50%,之后发布的IOS允许使用命令ip bandwidth-percent eigrp来修改这一默认值。
3.支持多种网络层协议:EIGRP通过使用“协议相关模块”protocol-dependentmodule 4.无缝连接数据链路层协议和拓扑结构:EIGRP不要求对OSI参考模型的层2协议做特别是配置。不像OSPF,OSPF对不同的层2协议要做不同配置,比如以太网和帧中继。总之,EIGRP能够有效的工作在LAN和WAN中,而且EIGRP保证网络不会产生环路(loop-free),而且配置起来很简单;支持VLSM,它使用多播和单播,不使用广播,这样做节约了带宽。 3.2.3 HSRP的抢占 HSRP的抢占Preempt技术 HRSP技术能够保证优先级高的路由器失效恢复后总能处于活动状态。活动路由器失效后,优先级最高的备用路由器处于活动状态,如果没有使用preempt技术,则当活动路由器恢复后,只能处于备用状态,先前的备用服务器代替其角色处于活动状态,直到下一次选举发生。 当活跃路由器出现故障或者不再参与服务时,备用路由器将自动承担活跃路由器的角色。原来的优先级更高的路由器恢复后,新的活跃路由器仍将承担转发路由器的角色。 - 22 - 基于思科设备的HSRP应用 可对原来的活跃路由器进行配置,使得从优先级更低的路由器那里夺回转发路由器的职位。这种功能对于确保尽可能让同一台路由器承担活跃路由器角色很有用。 3.2.4 HSRP的组定时器 对于启用 HSRP 的路由器,它通过发送 Hello 消息来指出自己运行正常,并且有能力担当毁约路由器或者备用路由器的角色。Hello 消息中包含路由器的优先级以及 Hello 间隔和保持时间。Hello 间隔指出了该路由器两次发送 Hello 消息之间的时间间隔,而保持时间指出了在多长时间内当前的 Hello 消息是有效的。备用定时器包括一个 msec 参数,指出了快速切换时间。如果活跃路由器发送一条 Hello 消息,收到消息的路由器将认为它在保持时间内是有效的。 3. 3 总体设计 3.3.1 HSRP协议中路由器的状态及状态转换 在热备份组中,每个路由器运行着一个简单的状态机,通过当前的状态和事件的触发而转换成不同的状态,其中包括以下状态: (1) 初始状态:HSRP 启动时的状态,HSRP 还没有运行,一 般是在改变配置或端口刚刚启动时进入该状态。 (2) 学习状态:在该状态下,路由器还没有决定虚拟 IP 地址, 也没有看到认证的,来自活动路由器的 Hello 报文。路由器仍 在等待活动路由器发来的 Hello 报文。 (3) 监听状态:路由器已经得到了虚拟 IP 地址,但是它既不 是活动路由器也不是备份路由器。他一直监听从活动路由器和 备份路由器发来的 Hello 报文。 (4) 说话状态:在该状态下,路由器定期发送 Hello 报文, - 23 - 基于思科设备的HSRP应用 并且积极参加活动路由器或备份路由器的竞选。 (5) 等待状态:处于该状态的路由器是下一个候选的活动路由 器,它定时发送Hello 报文。 (6) 活动状态:处于活动状态的路由器承担转发数据包的任 务,这些数据包是以该组的虚拟 MAC 地址向外发送的。他定 时发出 Hello 报文。 另外,每个虚拟路由器都由 3 个计时器,即活动计时器、等待计时器和呼叫计时器。状态的变化都是由事件引起的,不同的事件作用于不同的状态在就会产生不同的动作,如启动计时器、发送报文等。 HSRP 协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了 HSRP 协议的路由器成为的主动路由器。如果一个路由器的优先级设置的比所有其它路由器的优先级高,则该路由器成为主动路由器,路由器的缺省优先级是 100 ,所以如果设置一个路由器的优先级高于 100 则该路由器成为活动路由器。通过设置了 HSRP 协议的路由器之间广播 HSRP 优先级。HSRP 协议选出当前的活动路由器,但在预先设定的一段时间内活动路由器不能发送 Hello 消息时,优先级最高的备份路由器变为活动路由器,路由器之间的包传输对网络上所有主机来说是透明的。 3.3.2 HSRP协议的配置基本流程 HSRP 基本配置步骤如下: (1) 在端口配置模式下,设置端口 IP 地址。 (2) 在端口配置模式下,启用 HSRP 功能,并设置虚拟IP地址。相同组号的路由器属于同一个 HSRP 组,所有属于同一个 HSRP 组的路由器的虚拟地址必须一致。 (3) 在端口配置状态下设置 HSRP 抢占,该设置允许该 HSRP 组中权值高的路由器成为主路由器。路由器都应该设置此项,以便每台路由器都可以成为其他路由器的备份路由器。如果不设置,即使该路 - 24 - 基于思科设备的HSRP应用 由器权值再高,也不会成为主路由器。 (4) 设置路由器的 HSRP 权值。 (5) 设置 HSRP 组路由器身份验证字符串。 (6) 设置 HSRP 切换时间。 (7) 端口跟踪设置。 3. 4 详细设计及配置 3.4.1 思科路由器命令简介 用户模式----特权模式,使用命令"enable" 特权模式----全局配置模式,使用命令"config t" 全局配置模式----接口模式,使用命令"interface+接口类型+接口号" show running config 显示所有的配置 shut down 关闭接口 no shutdown 打开接口 ip add + ip地址 配置IP地址 speed 100 传输速率 100Mbps duplex full 全双工 exit 跳出 end 跳到特权模式 - 25 - 基于思科设备的HSRP应用 图 3.2 实验组建图 3.4.2 路由器R1的命令配置 R1配置: 给端口(F0/0和F1/0)设置IP地址: R1#conf t //进入全局模式// R1(config)#int f0/0 //进行f0/0的配置// R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 //配置IP地址// R1(config-if)#no shutdown //开启f0/0端口// R1(config-if)#speed 100 //传输速率为100// R1(config-if)#duplex full //全双工模式// - 26 - 基于思科设备的HSRP应用 R1(config-if)#exit //退出全局模式// R1(config)#int f1/0 R1(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.0 R1(config-if)#no shutdown R1(config-if)#speed 100 R1(config-if)#duplex full R1(config-if)#end 配置HSRP,优先级,占先权 R1#conf t R1(config)#int f0/0 R1(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.100 //给端口加入热备份组1,指定虚拟IP192.168.1.100// R1(config-if)#standby 1 priority 200 //设置HSRP优先级为200// R1(config-if)#standby 1 preempt //设置HSRP占先权// R1(config-if)#end 3.4.3 路由器R2的命令配置 R2配置: 给端口(F0/0和F1/0)设置IP地址: R2#conf t R2(config)#int f0/0 - 27 - 基于思科设备的HSRP应用 R2(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#speed 100 R2(config-if)#duplex full R2(config-if)#exit R2(config)#int f1/0 R2(config-if)#ip address 172.16.1.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#speed 100 R2(config-if)#duplex full R2(config-if)#end R2#conf t R2(config)#int f0/0 R2(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.00 //给端口加入热备份组1,指定虚拟IP// R2(config-if)#standby 1 priority 150 //设置HSRP优先级为200// R2(config-if)#end - 28 - 基于思科设备的HSRP应用 在R1上查看HSRP R1#show standby brief //查看路由器上配置// P indicates configured to preempt. | Interface Grp Prio P State Active Standby Virtual IP Fa0/0 17 200 P Active local 172.16.1.253 172.16.1.200 可以看到在热备份组1中,R1路由器的端口优先级为200,当前活跃 的路由器是R1自己,备份的路由器是R2(192.168.1.2),虚拟IP地 址为192.168.1.100 R1#show standby //查看路由器上热备份状况// FastEthernet0/0 - Group 1 State is Active 2 state changes, last state change 00:09:28 Virtual IP address is 172.16.1.200 Active virtual MAC address is 0000.0c07.ac11 Local virtual MAC address is 0000.0c07.ac11 (v1 default) Hello time 3 sec, hold time 10 sec Next hello sent in 1.704 secs Preemption enabled Active router is local Standby router is 192.168.1.2, priority 150 (expires in 8.236 sec) Priority 200 (configured 200) - 29 - 基于思科设备的HSRP应用 IP redundancy name is "hsrp-Fa0/0-1" (default) 可以看到除了show standby brief能看到的信息外,还有虚拟路由器的MAC地址为0000.0c07.ac01,Hello时间(HelloTime)为3秒,保持时间(HoldTime)为10秒,并且R1路由器配置了占先权。 接下来我们在路由器另一个接口配置另一个热备份组,使2台路由器实现负载均衡 R1配置: R1#conf t R1(config)#int f1/0 R1(config-if)#standby 2 ip 172.16.1.100 R1(config-if)#standby 2 priority 150 R1(config-if)#end R2配置: R2#conf t R2(config)#int f1/0 R2(config-if)#standby 2 ip 172.16.1.100 //给端口加入热备份组2,指定虚拟IP地址// R2(config-if)#standby 2 priority 200 //设置HSRP优先级为200// R2(config-if)#standby 27preempt //设置HSRP占先权// R2(config-if)#end - 30 - 基于思科设备的HSRP应用 在R2上查看HSRP R2#show standby brief P indicates configured to preempt. | Interface Grp Prio P State Active Standby Virtual IP Fa0/0 17 150 Standby 172.16.1.2 local 172.16.1.100 Fa1/0 27 200 P Active local 192.168.1.2 192.168.1.100 可以看到在热备份组27中,R2路由器的端口优先级为200,当前活跃 的路由器是R2自己,备份的路由器是R1(192.168.1.2),虚拟IP地 址为192.168.1.100 R2#show standby f1/0 //查看路由器上接口f0/0上的热备状况// FastEthernet1/0 - Group 2 State is Active 1 state change, last state change 00:04:03 Virtual IP address is 172.16.1.100 Active virtual MAC address is 0000.0c07.ac02 Local virtual MAC address is 0000.0c07.ac02 (v1 default) Hello time 3 sec, hold time 10 sec Next hello sent in 2.232 secs Preemption enabled - 31 - 基于思科设备的HSRP应用 Active router is local Standby router is 192.168.1.254, priority 150 (expires in 7.504 sec) Priority 200 (configured 200) IP redundancy name is "hsrp-Fa1/0-2" (default) 可以看到除了show standby brief能看到的信息外,在热备份组2中,还有虚拟路由器的MAC地址为0000.0c07.ac02,Hello时间(HelloTime)为3秒,保持时间(HoldTime)为10秒,并且R2路由器在热备份组2中配置了占先权。 客户机的配置: PC1: IP:192.168.1.3 GW:192.168.1.100 //网关// PC2: IP:172.16.1.3 GW:172.16.1.100 //网关// 测试:在pc1上来ping 172.16.1.3 这个地址 PC1#ping 172.16.1.3 Type escape sequence to abort. Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 192.168.1.1, timeout is 2 seconds: !!!!! //~~~表示可以通信// - 32 - 基于思科设备的HSRP应用 总结 这里我们做了2个热备份组,在R1的F0/0和R2的F0/0中我们做了热备份组1,并且在热备份组1中,活跃的路由器是R1,因为我们配置了R1在热备份组1中的优先级为200,这样在PC1与PC2通信时,真正转发数据的是R1路由器。 我们又在R1的F1/0和R2的F1/0中我们做了热备份组2,并且在热备份组2中,活跃的路由器是R2,因为我们配置了R2在热备份组2中的优先级为200,这样PC2与PC1进行通信时,真正转发数据的是R2路由器。 这样,我们在热备份组1中活跃的路由器是R1,而在热备份组2中活跃的路由器是R2,所以我们也实现了路由器R1和R2的负载均衡。 - 33 - 基于思科设备的HSRP应用 致 谢 首先感谢我的指导老师黄静老师,她在我的毕业设计过程中提出了指导性的方案和架构,并指引我阅读相关的资料和书籍,使我在不太熟悉的领域中仍能迅速掌握新兴的技术。 其次,我要感谢我在成都互联神州培训CCNP的刘老师,他在我学习思科技术的过程中给与了我很大的帮助和许多指导性的建议,并给予了我很多关怀和指导,在此对他表达我真诚的谢意。 还要感谢答辩组对本毕业设计的考核,如果可以得到老师们的认可将对我的学习和工作给予极大的鼓励。你们客观的评价和建议我将牢记在心,在今后的发展中扬长避短,更加努力的严格要求自己。 - 34 - 基于思科设备的HSRP应用 参考文献 [1] Todd Lammle(美)著.程代伟, 徐宏, 池亚平等译.薛荣华审校. CCNA 学习指南[M] .电子工业出版,2008.2. [2] Balaji Sivasubramanian(美) 著.刘大伟, 张芳, 译.CCNP学习指南——组建Cisco多层交换网络[M]人民邮电出版社,2007.11 [3] 谢希仁 著,计算机网络(第五版)[M].电子工业出版社,2008.1. [4] Diane Teare, Catherine Paquet(美)著.陈宇 ,袁国忠 译.CCNP学习指南——组建可扩展的Cisco互联网络[M].人民邮电出版社,2007.10. - 35 - 基于思科设备的HSRP应用 - 36 - 题 目(3号黑体加粗) 摘要(4号宋体加粗) 摘要是以提供文献内容梗概为目的,不加评论和补充解释,简明、确切地记述文献重要内容的短文。其基本要素包括研究目的、方法、结果和结论。具体地讲就是研究工作的主要对象和范围,采用的手段和方法,得出的结果和重要的结论,有时也包括具有情报价值的其它重要的信息。摘要应具有独立性和自明性,并且拥有与文献同等量的主要信息,即不阅读全文,就能获得必要的信息。摘要不容赘言, 故需逐字推敲。内容必须完整、具体、使人一目了然。英文摘要虽以中文摘要为基础, 但要考虑到不能阅读中文的读者的需求, 实质性的内容不能遗漏。(小4号宋体) 关键词(4号宋体加粗) 一般3—5个。中文关键词放在中文摘要的下面,外文关键词放在外文摘要的下面。关键词之间用分号分开。(小4号宋体) 1、 引言(4号宋体加粗) (1)说明本研究的起因、背景及相关领域简要历史回顾(前人做了哪些工作? 哪些尚未解决? 目前进展到何种程度?) 。(2)预期结果或本研究意义。(小4号宋体) 2、设计内容和要求(4号宋体加粗) 3、方案的论证和选择(4号宋体加粗) 对每个单元电路和关键元件提出不同的方案,然后进行分析和论证,最后选择较经济的方案来实现自己的设计目的。(小4号宋体) 4、系统框图(4号宋体加粗) 在word 中画,××××设计的系统框图如图1所示。说明不同模块的作用和相互之间的关系。(小4号宋体) 5、硬件系统的设计(4号宋体加粗) 画出完整的单元电路原理图并说明其工作原理(小4号宋体)。 6、软件系统的设计(4号宋体加粗) 简单的说明其算法并画出流程图(小4号宋体)。 7、测试结果(4号宋体加粗) 客观的说明作品的测试结果。(小4号宋体) 8、结论(4号宋体加粗) 根据测试结果分析作品的优点和不足,提出以后改进的目标(小4号宋体)。 9、参考文献(4号宋体加粗) 参考文献尽量是前沿的文章,要在文章中注明引用的地方,注意格式(小4号宋体)。 [1]冯忠良.结构化与定向化教学心理学原理[M].北京:北京师范大学出版社,1998. [2]高曙明. 自动特征识别技术综述[J ]. 计算机学报,1998,21(3):281-288. 10、致谢(4号宋体加粗) 课程设计报告 课程名称: 设计题目: 系 别: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导老师: 设计时间: 河南质量工程职业学院 河南质量工程职业学院 《机械基础》课程设计任务书 目 录 一、电动机选择…………………………………………………3 二、计算总传动比及分配各级的传动比………………………4 三、运动参数及动力参数计算…………………………………6 四、传动零件的设计计算………………………………………7 五、轴的设计计算………………………………………………10 六、滚动轴承的选择及校核计算………………………………12 七、键联接的选择及校核计算…………………………………13 八、箱体设计……………………………………………………14 九 总结 ……………………………………………………16 十 参考文献…………………………………………………17 一、电动机选择 1、电动机类型的选择: Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择: (1)传动装置的总功率: η 总 =η 带 ×η 3轴承×η 齿轮 ×η 联轴器 ×η 滚筒 =0.96×0.983×0.97×0.99×0.96 =0.83 (2)电机所需的工作功率: P工作=FV/(1000η 总 ) =2500×1.7/(1000×0.83) =5.12KW 3、确定电动机转速: 计算滚筒工作转速: n筒=60×1000V/πD =60×1000×1.7/π×300 =108.2r/min 按手册P7表1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~6。取V带传动比I’1=2~4,则总传动比理时范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒 n筒=(6~24)×108.2=649.4~2597.4r/min 符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。 根据容量和转速,由有关 手册查出有三种适用的电动机型号:因此有三种传 支比方案:由《机械设计手册》查得。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,可见第3方案比较适合,则选n=1000r/min 。 4、确定电动机型号 根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y13M2-6 。 其主要性能:额定功率:5.5KW,满载转速960r/min, 二、计算总传动比及分配各级的传动比 1、总传动比:i总=n电动/n筒=960/108.2=8.87 2、分配各级伟动比 (1) 据指导书P7表1,取齿轮i带=2.3(V带传动比I’1=2~4合理) (2) ∵i总=i齿轮×i带 ∴i齿轮=i总/i带=8.87/2.3=3.86 三、运动参数及动力参数计算 1、计算各轴转速(r/min) nI=n电机=960r/min nII=nI/i带=960/2.3=417.39(r/min) nIII=nII/i齿轮=417.39/3.86=108.13(r/min) 2、 计算各轴的功率(KW) PI=P工作×ηPII=PI×ηPIII=PII×η 3、 计算各轴扭矩(N·mm) T工作=9550×5.12/960=50.93 TI= T工作×η 带带 =5.12×0.96=4.92KW 齿轮 轴承 ×η×η =4.92×0.98×0.97=4.67KW =4.67×0.97×0.99=4.48KW 轴承联轴器 ×i带=50.93×2.3×0.96=112.6N·m 轴承 TII= TI×i齿轮×η×η 齿轮 =112.6×3.86×0.98×0.97=412.45N·m TIII=TII×η 轴承 ×η 联轴器 =412.45×0.97×0.99=395.67N· 四、传动零件的设计计算 1.确定计算功率PC 由课本表8-7得:kA=1.1 PC=KAP=1.1×5.5=6.05KW 2.选择V带的带型 根据PC、n1由课本图8-10得:选用A型 3. 确定带轮的基准直径dd并验算带速v。 1)初选小带轮的基准直径dd1由课本表8-6和表8-8,取小带轮的基准直径dd1=100mm。 2)验算带速v。按课本式(8-13)验算带的速度 v=πdd1n1/(60×1000) =π×100×1000/(60×1000)=5.24m/s 在5-30m/s范围内,带速合适。 3)计算大齿轮的基准直径。根据课本式(8-15a),计算大带轮的基准直径dd2 dd2=i带·dd1=2.3×100=230mm 由课本表8-8,圆整为dd2=250mm 4.确定带长和中心矩 1)根据课本式(8-20),初定中心距a0=500mm 2)由课本式(8-22)计算带所需的基准长度 Ld0≈2a0+π(d d1+dd2)/2+(dd2-dd1) 2/(4a0) =2×500+3.14×(100+250)/2+(250-100)2/(4×500)≈1561mm 选带的基准长度Ld=1400mm 实际中心距a。 a≈a0+(Ld- Ld0)/2=500+(1400-1561)/2=425mm 5.验算小带轮上的包角α1 α01=180-(d0d2-dd1)/a×57.3 =1800-(250-100)/427×57.30 =1520>900(适用) 1. 确定带的根数z 1)计算单根V带的额定功率pr。 由dd1=100mm和n1=1000r/min根据课本表8-4a得 P0=0.988KW 根据n1=960r/min,i带=3.4和A型带,查课本表(5-6)得△P0=0.118KW 根据课本表8-5得Ka=0.91 根据课本表8-2得KL=0.99 由课本P83式(5-12)得 Pr=(P0+△P0)×Ka×KL=(0.988+0.118)×0.91×0.99=0.996kw 2)计算V带的根数z。 z=PCa/Pr=6.05/0.996=6.07 圆整为7根 7.计算单根V带的初压力的最小值(F0)min 由课本表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m,由式(5-18)单根V带的初拉力: (F0)min =500(2.5- Ka)PCa /zvKa +qV2 =[500×(2.5-0.91)×6.05/(0.91×7×5.24)+0.1×5.242]N =147N 应使带的实际初拉力F0>(F0)min。 8.计算压轴力Fp 压轴力的最小值为 (Fp)min=2z(F0)min sin(α1/2) =2×7×147×sin(146°/2)=1968N 2.齿轮传动设计计算 1选定齿轮材料及精度等级及齿数 1)机器为一般工作机器,速度不高,故选用7级精度(GB 10095-88)。 2)材料选择。由表课本表10-1选择小齿轮和大齿轮材料为45钢(调质)硬度为280HBS。 3)选小齿轮齿数 z1=24,大齿轮齿数z2=24×3.86=92.64,取93。 2按齿面接触疲劳强度设计 由设计计算公式(10-9a) d1≥2.32(KT1(u+1)ZE2/φdu[σH]2)1/3 (1)确定公式内的各计算数值 1)试选载荷系数Kt=1.3 2)计算小齿轮传递的转矩 T1=9.55×106×P1/n1 =95.5×106×4.92/342.86=137041N·mm 1) 选定载荷系数,因原动机为电动机,载荷不太平稳,工作是有中等 冲击,齿轮两轴之间对称分布,从表6-5 中查的载荷系数K=1.6 4)选择齿宽系数,因为齿轮为软齿面,以及齿轮在两轴承之间为对称分布,从表6-6 中查取齿宽系数φd=1 5)选择材料的弹性系数,因为两轮均为优质碳素钢,查表6-7 从表6-8 6-10标准齿轮相对应力集中系数 3)由课本表6-6选取齿款系数φd=1 4)由课本表6-7查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa1/2 5)由课本6-13按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σ打齿轮的接触疲劳强度极限σ Hlim 2 Hlim 1 =600MPa; =550MPa; 6)由课本式6-5计算应力循环次数NL NL1=60n1jLh=60×342.86×1×(16×300×10) =9.874×108 N88 L2=NL1/i=9.874×10/3.86=2.558×10 7)由图课本6-13取接触疲劳寿命系数KHN1=0.96 KHN2=0.98 8)计算解除疲劳许用应力。 取失效概率为1%,安全系数S=1.0 [σH]1= KHN1σ Hlim1 /S=0.96×600/1.0Mpa =576Mpa [σH]2= KHN2σ Hlim2 /S=0.98×550/1.0Mpa =539Mpa (2)计算 1)试算小齿轮分度圆直径dd1,代入[σH]较小的值 d2d1≥2.32(KT1(u+1)ZE/φdu[σH]2)1/3 =2.32×[1.3×1.37×105×(3+1)×189.82/(3.86×5392)] 1/3 =71.266mm 2)计算圆周速度v。 v=πdd1n1/(60×1000)=3.14×71.266×342.86/(60×1000)=1.28m/s 3)计算齿宽b。 b=φdd1=1×71.266mm=71.266mm 4)计算齿宽与齿高之比b/h。 模数:m=d1/Z1=71.266/24=2.969mm 齿高:h=2.25m=2.25×2.969=6.68mm b/h=10.67 5)计算载荷系数。 根据v=1.28m/s,7级精度,由课本图6-5查得动载荷系数Kv=1.07; 直齿轮,KHa=KFa=1: 由课本表6-5查得KA=1 由课本表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承非对称布置时,KHβ=1.316 由b/h=10.67,KHβ=1.316查课本表6-5得KFβ=1.28:故载荷系数 K=KA×KV×KHa×KFβ=1×1.07×1×1.316=1.408 6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径, d1= d1t(K/Kt) 1/3=71.266 ×(1.408/1.3) 1/3=73.187mm 7)计算模数m:m=dd1/z1=73.187/24=3.05mm 3.按齿根弯曲强度设计 由课本式(6-15)得弯曲强度的设计公式 m≥[2KT1YFaYSa/(φdz12σF)] 1/3 (1) 确定公式内的各计算数值 1)由课本图6-15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限σ弯曲疲劳强度极限σ FE2 FE1 =500MPa;大齿轮的 =380MPa 2)由课本图6-13取弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.85 KFN2=0.88 3)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由课本式(10-12)得 [σF]1= KFN1σ[σF]2= KFN2σ FE1 /S=0.85×500/1.4=303.57MPa /S=0.88×380/1.4=238.86MPa FE2 4)计算载荷系数K K=KA×KV×KFa×KFβ=1×1.07×1×1.28=1.37 5)取齿形系数。 由课本表6-10查得 YFa1=2.65 YFa2=2.226 6)查取应力校正系数 由课本表6-10查得 YSa1=1.58 YSa2=1.764 7)计算大、小齿轮的YFa YSa/[σF] YFa1 YSa1/[σF]1=2.65×1.58/303.57=0.01379 YFa2 YSa2/[σF]2=2.226×1.764/238.86=0.01644 大齿轮的数值大。 8)设计计算 m≥[2×1.37×1.37×105×0.01644 /(1×242)] 1/3 =2.2mm 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数m的大小重腰取决于弯曲强度的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数2.2并就近圆整为标准值m=2.5mm,按接触强度的的分度圆直径d1=73.187,算出小齿轮的齿数z1=d1/m=73.187/2.5=30 大齿轮的齿数z2=3.86×30=116 这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费。 4.几何尺寸计算 (1)计算分度圆直径 d1= z1m=30×2.5=75mm d2= z1m=116×2.5=290mm (2)计算中心距 a=(d1+ d2)/2=(75+290)/2=183mm (3)计算齿轮宽度 b=φd d1=1×75=75mm取B2=75mm ,B1=80mm 六、轴的设计计算 输出轴的设计计算 1、两轴输出轴上的功率P、转数n和转矩T PII输=4.67×0.98=4.58kw n2=n1/i=417.39/3.86=108.13r/min T2=397656N·mm PI输=4.92×0.98=4.82 kw n1=417.39 r/min T1=100871 N·mm 2、求作用在齿轮上的力 因已知低速大齿轮的分度圆直径为d2=355mm Ft2=2T2/d2=2×397656/355=2011N Fr2= Ft2tan20°=2011×0.3642=825N 因已知低速大齿轮的分度圆直径为d1=84mm Ft1=2T1/d1=2×100871/84=2401N Fr1=Ft1tan20°=2401×0.3642=729N 4、初步确定轴的最小直径 先按课本式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取的材料为45钢,调制处理。根据课本表15-3,取A0=112,于是得 dmin2= A0(PII输/ n2)1/3=112×(4.58/108.13)1/3=39.04mm dmin1= A0(P1输/ n1)1/3=112×(4.82/417.39)1/3=25.32mm 5、联轴器的选择 为了使所选输出轴的最小直径与联轴器的孔相适应,故选联轴器的型号。 联轴器的计算转矩Tca=KAT2,查课本表14-1,考虑到转矩变化很小,故取KA=1.3,则 Tca= KAT2=1.3×397656=516952.8 N·mm 按照计算转矩Tca应小于联轴器工程转矩条件,查《机械设计手册》,选用HL3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为630000 N·mm。联轴器的孔径d1=38mm,半联轴器长度L=82mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=58mm。 6、轴承的选择 初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用,故选用深沟球轴承。参照工作要求,由轴承产品目录中初步取0基本轴隙组、标准京都记得深沟球轴承213,其尺寸d×D×T=65mm×120mm×23mm。 7、轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。由课本表6-1查得平键截面b×h=20mm×12mm,键槽用键槽铣刀加工,长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮毂与轴配合为H7/n6;同样,半联轴器与轴的连接,选用平键为12mm×8mm×50mm,半联轴器与轴的配合为H7/k6. 8、确定轴上圆角尺寸 参考课本表15-2,取轴端倒角为2×45°。 9、求轴上的载荷 1轴 弯矩合成 应力校核轴的强度 进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据课本式(15-5)及上图的数据,以及轴单向旋转,扭矩切应力为脉动循环变应力,取α=0.6,轴的计算应力 σ ca1 =[M12+(αT1)2] 1/2/W=[81263.382+(0.6×100871)2] 1/2/(1×843) =0.29MPa σ ca2 =[M12+(αT2)2] 1/2/W=[76462.382+(0.6×397656)2] 1/2/33656.9 =6.28 MPa前已选定轴的材料为45钢,调制处理,由课本表15-1查得[σ-1]=60MPa。因此σ ca1 <σ ca2 <[σ-1],故安全。 七、滚动轴承的选择及校核计算 根据根据条件,轴承预计寿命 16×360×10=576000小时 1、计算输入轴承 (1)已知nI=417.39r/min nII=108.13r/min (2)计算当量载荷P1、P2 取f P=1.5 PI=fPxFr1=1.5×(1×1039)=1558.5N PII=fPxFr2=1.5×(1×977.5)=1466.25 N (3)轴承寿命计算 ∵深沟球轴承ε=3 Lh=106C3/(60nP3) L636h1=10C3/(60nP1)=10×[44.8×106] 3/[60×320×(1.5×1558.5) 3] =3.67×1014h>57600h L6 3h2=10C3/(60nP362)=10×[44.8×106]/[60×70.8×(1.5×1466.25) 3] =1.99×1015h>57600h ∴预期寿命足够 八、键联接的选择及校核计算 由课本式(6-1) σ3p=2T×10/(kld) 确定上式中各系数 TI=100.871N·m TII=397.656N·m k1=0.5h1=0.5×12mm=6mm k2=0.5h2=0.5×8mm=4mm l1=L1-b1=63mm-12mm=51mm l2=L2-b2=50mm-12mm=38mm d1=70mm d2=38mm σp1=2TI×103/(k1l1d1)=2×74.22×103/(6×51×70) =6.93MPa σp2=2TII×103/(k2l2d2)=2×315.51×103/(4×38×38) =109.24 MPa 由课本表6-2[σp]=100-120 所以σp1≤[σp] σp2≤[σp] 满足要求 九箱体的设计 1.箱体的毛坯、材料及热处理 (1)箱体的毛坯:选用铸造毛坯或焊接毛坯,应根据具体条件进行全面分析决定。铸造容易铸造出结构复杂的箱体毛坯,焊接箱体允许有薄壁和大平面,而铸造却较困难实现薄壁和大平面。 焊接箱体一般比铸造箱体轻,铸造箱体的热影响变形小,吸振能力较强,也容易获得较好的结构刚度。 (2)箱体的材料和热处理 箱体的常用材料有: 铸铁 多数箱体的材料为铸铁,铸铁流动性好,收缩较小,容易获得形状和结构复杂的箱体。铸铁的阻尼作用强,动态刚性和机加工性能好,价格适度。加入合金元素还可以提高耐磨性。具体牌号查阅有关手册。 铸造铝合金 用于要求减小质量且载荷不太大的箱体。多数可通过热处理进行强化,有足够的强度和较好的塑性。 钢材 铸钢有一定的强度,良好的塑性和韧性,较好的导热性和焊接性,机加工性能也较好,但铸造时容易氧化与热裂。箱体也可用低碳钢板和型钢焊接而成。 箱体的热处理: 铸造或箱体毛坯中的剩余应力使箱体产生变形,为了保证箱体加工后精度的稳定性,对箱体毛坯或粗加工后要用热处理方法消除剩余应力,减少变形。常用的热处理措施有以下三类: A)热时效。铸件在500~600°C下退火,可以大幅度地降低或消除铸造箱体中的剩余应力。 B)热冲击时效。将铸件快速加热,利用其产生的热应力与铸造剩余应力叠加,使原有剩余应力松弛。 C) 自然时效。自然时效和振动时效可以提高铸件的松弛刚性,使铸件的尺寸精度稳定。 2.箱体结构参数的选择 (1) 壁厚 铸铁、铸钢和其它材料箱体的壁厚可以从表21-2中选取,表中N用下式计算: N=(2L+B+H)/3000 (mm) 式中L-铸件长度(mm),L、B、H中,L为最大值; B-铸件宽度(mm); H-铸件高度(mm); 表21-2 铸造箱体的壁厚 仪器仪表铸造外壳的最小壁厚参考表21-3选取 十 总结 通过这次课程设计让我了解到了v型带的传动过程,但是最后的成品却不一定与设计时完全一样,因为,再实际生产设计中存在着各种各样的条件制约。而且,在现实设计中存在着各种各样的误差。所以,在设计时应考虑全面,根据生产实际,从中找出最适合的设计方案。 通过这次学习,让我对v型带的传动有了一定的了解,所以说,应当进行实际操作与理论的结合,对自己的重要性。 十一参考文献 [1]隋冬杰,刘晓菡,王傲胜,机械基础.上海:上海同济大学出版社. [2] 孔凌嘉,王晓力,机械设计. 北京:北京理工大学出版社,1988. [3] 余长庚,卢玉明,机械设计基础. 北京:高等教育出版社,1984. [4] 岳优兰,马文锁,机械设计基础. 开封:河南大学出版社,2000. [5]卜炎.机械传动装置设计手册. 北京:机械工业出版社,1989. [6]黄鹤汀.机械制造技术..北京:机械工业出版社.1997.12 [7]成大先.机械设计手册(第五版).北京:化学工业出版社,2008.04 河南质量职业学院机电工程系 课程设计综合成绩评定表 教研室主任签名: 魏 波 2010 年 12月 10 日 通信专业的毕业设计 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 绪论 1 第二章 PCM脉冲编码 2 21 模拟信号的抽样及频谱分析 2 com 信号的采样 2 com 抽样定理 3 com 采样信号的频谱分析 4 22 量化 4 com 量化的定义 4 com 量化的分类 5 com A律13折线量化特性曲线 11 23 PCM编码 12 com 编码的定义 12 com 码型的选择 13 com ,,M脉冲编码的原理 13 第三章 ΔM调制 14 31 增量调制原理 14 32 ?M的性能 16 33增量调制的实现 17 第四章 PCM与ΔM的MATLAB实现 18 41 PCM抽样的MATLAB实现 18 42 PCM量化的MATLAB实现 20 com PCM均匀量化的MATLAB实现 20 com PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 21 43 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 22 44ΔM的MATLAB实现 22 第五章 总结 25 参考文献 26 致 谢 27 附 录 28 摘 要 脉冲编码调制是将模拟信号变换成二进制信号的常用方法于20世纪40年代在通信技术中就已经实现了这种编码技术增量调制可以看成是一种最简单的DPCM当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时此DPCM系统就成为增量调制系统增量调制ΔM是一个微分脉冲码调制的简化形式它具有结构简单高效率的编码误码性能特点 本论文结合PCM与ΔM的抽样量化编码原理利用MATLAB软件编程和绘图功能完成了对脉冲编码调制PCM系统与增量调制系统ΔM的建模与仿真分析论文中主要讲述了对脉冲编码调制PCM与增量调制ΔM系统原理进行建模与仿真分析分别为采样量化和编码原理的建模仿真同时仿真分析了采样与欠采样的波形差异均匀量化与A律13折线非均匀量化的量化性能及其差异通过对脉冲编码调制PCM与增量调制系统ΔM系统原理的仿真分析对PCM原理与ΔM原理及性能有了更深刻的认识验证了数字传输技术的优越性 关键词脉冲编码调制 增量调制 均匀量化 非均匀量化 MATLAB仿真 Abstract Pulse code modulation converting analogue signal into a binary signal method In the 1940s in communications have realized this coding technique Delta modulation can be regarded as one of the most simple DPCM when DPCM system quantizer quantizing level to 2 the DPCM system become delta modulation system Delta modulation ΔM is a differential pulse code modulation of a simplified form it has a simple structure high efficiency coding error resilient performance characteristics In this design combination the simulink emulatation function and the S- functions spread function of MATLAB software have completed the systematic emulatation and modeling for pulse code modulation PCM and Delta modulation In this designdivide into 3 parts mainly emulate to build mould and emulate analysis for the principle of pulse code modulation PCM and Delta modulation systematic They are modeling and emulatation of sampling quantizing and encoding At the same time emulate to analyse the waveform of sampling and owe sampling the quantizing error of uniform quantizing and nonuniform quantizing Through this design the designer has a more profound understanding of PCM and ΔM principles and performance and validation of digital transmission technology superority Keywords Pulse coding modulation PCM uniform quantitative non-uniform quantitative MATLAB simulation Delta modulation 第一章 绪论 数字通信作为一种新型的通信手段早在20世纪30年代就已经提出在1937年英国人里费comes提出了脉冲编码调制PCM方式从此揭开了近代数字传输的序幕 增量调制简称ΔM或增量脉码调制方式DM它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化的方法1946年由法国工程师De Loraine提出目的在于简化模拟信号的数字化方法主要在军事通信和卫星通信中广泛使用有时也作为高速大规模集成电路中的AD转换器使用脉冲编码调制PCM与增量调制ΔM是现代语音通信中数字化的重要编码方式脉冲编码调制是将模拟信号变换成二进制信号的常用方法于20世纪40年代在通信技术中就已经实现了这种编码技术由于当时是从信号调制的观点研究这种技术的所以称为脉码调制目前它不仅用于通信领域还广泛应用于计算机遥控遥测数字仪表广播电视等领域 PCM即脉冲编码调制在通信系统中完成将语音信号数字化功能PCM的实现主要包括三个步骤完成抽样量化编码分别完成时间上离散幅度上离散及量化信号的二进制表示根据CCITT的建议为改善小信号量化性能采用压扩非均匀量化有两种建议方式分别为A律和μ律方式我国采用了A律方式由于A律压缩实现复杂常使用 13 折线法编码采用非均匀量化PCM编码 PCM系统的优点是抗干扰性强失真小传输特性稳定远距离再生中继时噪声不累积而且可以采用有效编码纠错编码和保密编码来提高通信系统的有效性可靠性和保密性另外由于PCM可以把各种消息声音图像数据等等都变换成数字信号进行传输因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理故它能较好地适应信息化社会对通信 的要求ΔM即增量调制可以看成是一种最简单的DPCM当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时此DPCM系统就称为增量调制系统 PCM的缺点是传输带宽宽系统较复杂但是随着数字技术的飞跃发展这些缺点也不重要因此PCM是一种极有发展前途的通信方式 增量调制的基本原理是于1946年提出的它是一种最简单的差值脉冲编码早期的语言增量调制编码器是由分立元件组成的随着模拟集成电路技术的发展70年代末出现了音节压扩增量调制集成单片80年代出现了瞬时压扩集成单片单片内包括了开关电容滤波器与开关电容积分器集成度不断提高使增量调制的编码器的体积减小功耗降低对模拟信号采样并用每个样值与它的预测值的差值对周期脉冲序列进行调制简称墹M或DM已调脉冲序列以脉冲的有无来表征差值的正负号也就是差值只编成一位二进制码 ΔM增量调制技术是在脉码调制技术接近成熟的基础上作为模拟信号数字化的另一种调制方式而提出来的这种调制方式为模拟信号变成二进制数码提供一种简单的编译码技术ΔM增量调制是模拟信号数字化的一种方式目前性能比较好又比较容易实现的一种形式是数字检测音节压扩总和增量调制在数字通信系统中已开始采用 增量调制尽管有前面所述的不少优点但它也有两个不足一个是一般量化噪声问题另一个是过载噪声问题两者可统一称为量化噪声 本论文为实现基于脉冲编码调制PCM与增量调制ΔM的波形编码仿真下文为具体介绍 第二章 PCM脉冲编码 PCM的实现主要包括三个步骤完成抽样量化编码分别完成时间上离散幅度 上离散及量化信号的二进制编码表示根据CCITT的建议为改善小信号量化性能采用压扩非均匀量化有两种方式分别为A律和μ律方式我国采用了A律方式由于A律压缩实现复杂常使用 13 折线法编码采用非均匀量化PCM编码下文为具体介绍 21 模拟信号的抽样及频谱分析 com 信号的采样 离散时间信号通常是由连续时间信号经周期采样得到的完成采样功能的器件称为采样器图2-1所示为采样器的示意图图中 表示模拟信号 表示采样信号T为采样周期n 012一般可以把采样器视为一个每隔T秒闭合一次的电子开关S在理想情况下开关闭合时间τ满足τ T实际采样过程可视为脉冲调幅过程 为调制信号被调脉冲载波 是周期为T脉宽为τ的周期脉冲串当τ?0时的理想采样情况是实际采样的一种科学的本质的抽象同时可使数学推导得到简化下面主要讨论理想采样 图2-1 采样器示意图及波形图 com 抽样定理 抽样也称取样采样是把时间连续的模拟信号变换为时间离散信号的过程抽样定理是指一个频带限制在0 内的时间连续信号 如果以T?12 秒的间隔对它进行等间隔抽样则 将被所得到的抽样值完全确定这意味着若 的频谱在某一角频率 上为零则 中的全部信息完全包含在其间隔不大于12 秒的均匀抽样序列里换句话说在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次根据抽样脉冲的特性抽样分为理想抽样自然抽样亦称曲顶取样瞬时抽样亦称平顶抽样根据被 抽样信号的性质抽样又分为低通抽样和带通抽样虽然抽样种类很多但是抽样是模拟信号数字化及时分多路的理论基础 我们考察一个频带限制在 0 赫的信号 假定将信号 和周期性冲击函数 相乘如图2-2所示乘积函数便是均匀间隔为T秒的冲激序列这些冲激的强度等于相应瞬时上的 值它表示对函数 的抽样我们用 表示此已抽样的函数即有 上述关系如图2-2所示 图2-2 抽样示意图 com 采样信号的频谱分析 频谱分析使用快速傅里叶变换FFT对应的命令即 fft 简单使用方法为 其中b即是采样数据N为fft数据采样个数一般不指定N时 N默认为512即简化为 Y即为FFT变换后得到的结果与b的元素数相等为复数以频率为横坐标Y数组每个元素的幅值为纵坐标画图即得数据b的幅频特性以频率为横坐标Y数组每个元素的角度为纵坐标画图即得数据b的相频特性 对于现实中的情况采样频率 一般都是由采样仪器决定的即 为一个给定的常数另一方面为了获得一定精度的频谱对频率分辨率F有一个人为的规定一般要求F 001即采样时间 100秒由采样时间 和采样频率 即可决定采样数据量即采样总点数 这就从理论上对采样时间 和采样总点数N提出了要求以保证频谱分析的精准度 22 量化 com 量化的定义 模拟信号进行抽样以后其抽样值还是随信号幅度连续变化的即抽样值 可以取无穷多个可能值如果用N个二进制数值信号来代表该样值的大小以便利用数字传输系统来传输该样值的信息那么N个二进制信号只能同 个电平样值相对应而不能同无穷多个电平值相对应这样一来抽样值必须被划分成M个离散电平此电平被称作量化电平或者说采用量化抽样值的方法才能够利用数字传输系统来实现抽样值信息的传输 利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化抽样是把一个时间连续信号变换成时间离散的信号而量化则是将取值连续的抽样变换成取值离散的抽样 通常量化器的输入是随机模拟信号可以用适当速率对此随机信号m t 进行抽样并按照预先规定将抽样值 变换成M个电平 之一可以得到 若 -1? 量化器的输出是一个数字序列信号 com 量化的分类 1按照量化级的划分方式分有均匀量化和非均匀量化 均匀量化把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化在均匀量化中每个量化区间的量化电平在各区间的中点其量化间隔ΔV取决于输入信号的变化范围和量化电平数当信号的变化范围和量化电平数确定后量化间隔也被确定 上述均匀量化的主要缺点是无论抽样值的大小如何量化噪声的均方根都固定不变因此当信号较小时则信号量化噪声功率比也就很小这样对于弱信号时的信号量噪比就很难达到给定的要求通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围可见均匀量化是的信号动态范围将受到较大的限制为了克服这 一个缺点实际中往往采用非均匀量化 非均匀量化非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的对于信号取值小的区间其量化间隔也小反之量化间隔就大它与均匀量化相比有两个突出的优点首先当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度时非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比其次非均匀量化时量化噪声功率的均方根基本上与信号抽样值成比例因此量化噪声对大小信号的影响大致相同即改善了小信号时的信号量噪比 常见的非均匀量化有A律和μ率等它们的区别在于量化曲线不同 μ压缩律 所谓μ压缩律就是压缩器的压缩特性具有如下关系的压缩律 式中y为归一化的压缩器输出电压x为归一化的压缩器输入电压μ为压扩参数表示压缩的程度 由于上式表示的是一个近似对数关系因此这种特性也称为近似对数压扩律其压缩特性曲线如图2-3所示由图2-3可知当μ 0时压缩特性是通过原点的一条直线故没有压缩效果当μ值增大时压缩作用明显对改善小信号的性能也有利一般当μ 100时压缩器的效果就比较理想了另外需指出μ律压缩特性曲线是以原点奇对称的图中只画出了正向部分 图2-3 μ压缩律特性 A压缩律 所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律 其中A为压缩系数y为归一化的压缩器输出电压x为归一化的压缩器输入电压图2-3画出了A为某一取值的归一化压缩特性A律压缩特性是以原点奇对称的为了简便图中只给出了正半轴部分 图2-4 A压缩律特性 图2-4中x和y都在-1和1之间取量化级数为N 在y方向上从-1到1被均匀划分为N个量化级 则量化间隔为 当N很大时在每一量化级中压缩特性曲线可看作是直线因此有 式中xi为第i个量化级间隔的中间值 因此 为了使量化信噪比不随信号x变化也就是说在小信号时的量化信噪比不因x的减小而变小即应使各量化级间隔与x成线性关系即 则式2-1可写成 即 其中k为比例常数 当量化级数很大时可以将它看成连续曲线因而式 2-2 成为线性微分方程 解此微分方程 其中c为常数为了满足归一化要求当x 1时y 1代入式 2-3 可得 故所得结果为 即 如果压缩特性满足上式就可获得理想的压缩效果其量化信噪比和信号幅度无关满足上式的曲线如图2-5所示由于其没有通过坐标原点所以还需要对它作一定的修改 图2- 5 理想压缩特性曲线 A律压缩特性就是对式 2-4 修改后的函数在上图中通过原点作理想压缩特性曲线的切线oc将occd作为实际的压缩特性修改以后必须用两个不同的方程来描述这段曲线以切点c为分界点 线段oc的方程 设切点c的坐标为 x1y1 斜率为 则由式 2-4 可得 所以线段oc的方程为 所以当x 时 1k时有 因此有 所以切点坐标为 exp[- k-1 ]1k 令 则 将它代入式 2-5 就可得到以切点c为边界的 段的方程为 因cd段的方程满足式 24 所以由该式可得 由以上分析可见经过修改以后的理想压缩特性与图2-5中所示的曲线近似 而式 2-6 式 27 -和式 2-4 完全一样 13折线实际中A压缩律通常采用13折线来近似13折线法如图2-6所示图 中先把 轴的[01]区间分为8个不均匀段 图2-6 13折线示意图 其具体分法如下 将区间[01]一分为二其中点为12取区间[121]作为第八段 将剩下的区间[012]再一分为二其中点为14取区间[1412]作为第七段 将剩下的区间[014]再一分为二其中点为18取区间[1814]作为第六段 将剩下的区间[018]再一分为二其中点为116取区间[11618]作为第五段 将剩下的区间[0116]再一分为二其中点为132取区间[132116]作为第四段 将剩下的区间[0132]再一分为二其中点为164取区间[164132]作为第三段 将剩下的区间[0164]再一分为二其中点为1128取区间[1128164]作为第二段 最后剩下的区间[01128]作为第一段然后将y轴的[01]区间均匀地分成八段从第一段到第八段非别为[018] 1828] 2838] 3848] 4858] 5868] 6878] 781] 分别与x轴的八段一一对应采用上述的方法就可以作出由八段直线构成的一条折线该折线和A压缩律近似图2-6中的八段线段的斜率分别为表2-1所示 表2-1 各段落的斜率 段落 1 2 3 4 5 6 7 8 斜率 16 16 8 4 2 1 12 14 从表2-1中可以看出除一二段外其他各段折线的斜率都不相同图2-6中只画出了第一象限的压缩特性第三象限的压缩特性的形状与第一象限的压缩特性的形状相同且它们以原点为奇对称所以负方向也有八段直线总共有16个线段但由于正向一二两段和负向一二两段的斜率相同所以这四段实际上为一条直线因此正负双向的折线总共由13条直线段构成这就是13折线的由来 从A律压缩特性中可以看出取A 876主要基于下述两个原因 使压缩特性曲线在原点附近的斜率为16 当用13折线逼近时 的八段量化分界点近似为12n n 0127 从表2-1可以看出当要求满足x 12n时相应有y 1-n8代入式中有 因此有 将上式代入式 74-16 就可以得到对应A 944时的压缩特性 此压缩特性如果用13折线逼近除了第一段落起始点外其余各段落的分界点的xy都应满足式 2-8 在13折线中第一段落起始点要求的xy都应该为零而若按照式 2-8 计算时当x 0时y?-?而当y 0x 128因此需要对式 2-8 的压缩特性曲线作适当的修正我们可以在原点和点 12718 之间用一段直线代替原来的曲线这段直线的斜率是18?127 16 为了找到一个能够表示修正后的整个压缩特性曲线的方程将式 2-8 变成 从上式中可以看出它满足x 0时y 0x 1时y 1虽然式 2-9 在其他点上会有误差但x在区间 11281]内1255x都能和原来的256x比较接近所以在绝大部分范围内的压缩特性仍和A律压缩特性非常接近只有在x?0的小信号部分和A律压缩特性有些差别 若在式 2-9 中令μ 255则式 2-9 可写成 式 2-10 的压缩特性与μ律压缩特性完全一致 2按照量化的维数分量化分为标量量化和矢量量化标量量化是一维的量化一个幅度对应一个量化结果而矢量量化是二维甚至多维的量化两个或两个以上的幅度决定一个量化结果 以二维情况为例两个幅度决定了平面上的一点而这个平面事先按照概率已经划分为N个小区域每个区域对应着一个输出结果码数codebook由输入确定的那一点落在了哪个区域内矢量量化器就会输出那个区域对应的码字codeword矢量量化的好处是引入了多个决定输出的因素并且使用了概率的方法一般会比标 量量化效率更高 com A律13折线量化特性曲线 13折线压缩特性又可以看做A律的近似A律的表示式是一条平滑的曲线用电子线路很难准确地实现现在由于数字电路技术的发展这种特性很容易用数字电路来近似实现13折线特性就是近似于A律的特性如图2-7所示程序见第4章 图2-7 A律13折线量化特性曲线 23 PCM编码 com 编码的定义 量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值且信号正负幅度分布的对称性使正负样值的个数相等正负向的量化级对称分布若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列并对应地依次赋予一个十进制数字代码例如赋予样值0的十进制数字代码为0在码前以,,号为前缀来区分样值的正负则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流即十进制数字信号简单高效的数据系统是二进制码系统因此应将十进制数字代码变换成二进制编码根据十进制数字代码的总个数可以确定所需二进制编码的位数即字长这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码 话音PCM的抽样频率为8kHz每个量化样值对应一个8位二进制码故话音数字编码信号的速率为8bits×8kHz,64kbs量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小量化级数增多即样值个数增多就要求更长的二进制编码因此量化噪声随二进制编码的位数增多而减小即随数字编码信号的速率提高而减小自然界中的声音非常复杂波形极其复杂通常我们采用的是脉冲编码调制编码即PCM编 码PCM通过抽样量化编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码 com 码型的选择 常用的二进制码型有自然二进制码和折叠二进制码两种 折叠码优点只需对单极性信号进行再增加最高位来表示信号的极性小信号的抗噪性能强大信号的抗噪性能弱 com ,,M脉冲编码的原理 若信源输出的是模拟信号如电话机传送的话音信号摄像机输出的图像信号等要使其在数字信道中传输必须在发送端将模拟信号转换成数字信号即进行AD变换在接收端则要进行DA对语音信号最典型的数字编码就是脉冲编码调制 PCM 所谓脉冲编码调制就是将模拟信号的抽样量化值转换成二进制码组的过程图2-8给出了脉冲编码调制的一个示意图 图2-8 脉冲编码调制示意图 假设模拟信号 的求值范围为[-4V4V]将其抽样值按8个量化级进行均匀量化其量化间隔为1s因此各个量化区间的端点依次为-4-3-2-101234V8个量化级的电平分别为-35-25-15-050515com PCM系统的原理方框图如图2-9所示图中输入的模拟信号 经抽样量化编码后变换成数字信号经信道传送到接收端的译码器由译码器还原出抽样值再经低通滤波器滤出模拟信号 其中量化与编码的组合通常称为AD变换器而译码与低通滤波的组合称为DA变换 图2-9 PCM通信系统方框图 第三章 ΔM调制 ΔM即增量调制可以看成是一种最简单的DPCM当DPCM系统中量化器的量化电平数取为2时此DPCM系统就称为增量调制系统 31 增量调制原理 增量调制?M是DPCM的简化形式是一种特殊的脉冲编码调制即是1比特量化的差值脉冲编码调制将信号瞬时采样值与前一个时刻的采样量化值之差进行量化并对差值的符号进行编码而不是对差值的大小编码因此量化只限于正和负两个电平1比特传输一个样值 ΔM增量调制或称增量编码是将连续变化的模拟信号变成二进制数码的一种调制方法它是用一位二进制数码来表示信号在此时刻的值对于前一个取样时刻的值是增大还是减小增大发1码减小发0码在增量调制中数码1和0只表示信号相对于前一时刻是增大还是减小不代表信号的绝对值接收端译码每收到一个1码译码器的输出相对于前一时刻的值上升一个量阶每收到一个0码译码器的输出相对于前一时刻的值下降一个量阶当收到连1码时表示每隔一个取样时间连续上升一个量阶即表示信号的连续增长当收到连0码时表示每隔一个取样时间连续下降一个量阶即表示信号的连续下降这就是增量编码和译码的规则增量编码与译码通常也称为增量调制与解调 只要把DPCM方案中的量化器改为2电平1bit 量化将预测器改为一阶预测器则DPCM系统就构成?M系统图为?M的原理图图3-1为?M的实现框图图描述了各信号的波形由波形图可见在?M发端在定时脉冲 作用下凡上升一个台阶就量化为1凡降低一个台阶就量化为0在?M收端译码也十分简单见1就增加一个?见0就减少一个?经过与发端一样的积分器得到逼近 的阶梯波 经低通滤 波器后输出 图3-1 ?M原理图 图3-2 ?M实现框图 增量调制的过程是将欲传输的模拟信号 输入到减法器然后与本地译码器的输出相减最后得到差值信号 脉冲调制器中有一个采样判决器在时钟脉冲的控制下对差值信号 进行正负极性判决当 0时脉冲调制器输出一个正脉冲即1码当 0时脉冲调制器输出一个负脉冲即0码这样就形成了二进制?M序列脉冲调制器的输出分成两路一路送回到本地译码器积分器进行译码译码输出与下一个时刻的 相减产生差值信号另一路输出通过信道送到接收端在接收端通过积分器译码和低通滤波器滤波恢复出模拟信号 增量调制的解调过程是通过积分器实现的在解调器中积分器只要收到一个1"码元就使其输出上升一个电压增量?每收到一个 0码元就使其输出下降一个电压增量?当连续输入时波形就近似跟随了 的变化从而实现了译码然后再通过低通滤波器的平滑滤波就能很好地恢复 32 ?M的性能 ?M调制编码译码很简单但其缺点是可能出现过载失真在正常情况下?M的量化误差 不会超过 ? ?表示量化电压单位值而在过载情况下量化误差会大大增加应当避免发生过载不过载的条件是 若 则?M不产生过载的条件是 是?M编码时相邻取样点的时间间隔由 于过载而限制了输入信号的动态范围或者限制了输入信号的最高频率而且?M得数码率不可能进一步降低 图3-3 ?M信号的波形 在不过载的条件下假设量化噪声e t 在[-??]均匀分布则可求得?M的量化噪声 若 为接收端低通滤波器带宽f为信号 的频率 则?M系统的最大量化信噪比为 33增量调制的实现 增量调制每时刻只输出1bit的编码该比特不是表示采样值的大小而是表示采样时刻波形的变化趋势?M发端电路图3-4所示 图3-4 ?M发端 由此可以得出增量调制相当于DPCM的一种特例它的量化器为2电平1bit量化而预测器是一阶预测器 ?M收端的原理图如图3-5所示 图3-5 ?M收端 ?M收端系统结构简单由一个积分器和一个低通滤波器构成其中积分器用来根据收到的脉冲信号还原出逼近原始信号的阶梯波而低通滤波器能滤除阶梯 波上的高频分量 第四章 PCM与ΔM的MATLAB实现 41 PCM抽样的MATLAB实现 PCM抽样的MATLAB程序设计按如下步骤进行 1确定输入的模拟信号为 2根据输入的模拟信号确定抽样频率对输入信号进行抽样并将正常抽样和会产生失真的抽样进行对比对抽样定理加以验证 3编写程序画出满足采样定理和不满足的时频域图形 PCM抽样的MATLAB实现源程序见附录程序1 PCM抽样仿真结果如图4-3所示 图4-1 PCM模拟输入信号波形及频谱 图4-2 PCM正常抽样时信号的波形及频谱 图4-3 PCM抽样失真时信号的波形及频谱 根据仿真的波形图和输出地量化编码值可以得到以下结论 当抽样频率大于或等于输入连续信号的频率2倍时就可以无失真恢复原始信号当不满足上述条件时就会出现频率混叠失真不能恢复原始信号 均匀量化输出波形图清晰地显示处均匀量化的特征每个量阶都是均匀分布的每个间隔都是相等的由于量化级数是64所以从图中看到的结果不是那么明显和输入波形相比几乎没什么变化 42 PCM量化的MATLAB实现 com PCM均匀量化的MATLAB实现 PCM均匀量化的MATLAB程序设计按如下步骤进行 1确定输入模拟信号为 2根据均匀量化的原理均匀量化的算法程序 3绘制并比较模拟输入信号与量化输出的波形 PCM抽样的MATLAB实现源程序见附录程序2 仿真结果为图4-4所示 图4-4 PCM均匀量化波形 由图4-4所示量化输出电平和量化前信号的抽样值一般不同即量化输出电 平有误差这个误差常称为量化噪声并用信号功率与量化噪声之比衡量此误差对 于信号影响的大小对于给定的信号最大幅度量化电平数越多量化噪声越小信号 量噪比越高 com PCM A律非均匀量化的MATLAB实现 PCM A律非均匀量化的MATLAB程序设计按如下步骤进行 1确定输入模拟信号 2根据非均匀量化的原理确定A律非均匀量化的算法程序 3绘制并比较模拟输入信号与量化输出的波形 PCM抽样的MATLAB实现源程序见附录程序3 仿真结果如图4-5所示 图4-5 A律量化波形 将A律非均匀量化的结果和A律13折线近似量化进行比较两者压缩特性很接近13折线输出的码组序列也符合要求 43 PCM A律13折线编码的MATLAB实现 PCM均匀量化的MATLAB程序设计按如下步骤进行 1确定输入模拟信号 2根据给均匀量化的原理确定非均匀量化的算法程序 3将上述编码的十进制数转化成8位二进制数 PCM抽样的MATLAB实现源程序见附录程序4 44ΔM的MATLAB实现 设输入信号为 x t sin2π50t05sin2π150t 增量调制的采样间隔为1ms量化阶距δ 04单位延迟器初始值为0建立仿真模型并求出前20个采样点使客商的编码输出序列以及解码样值波形 根据增量调制原理图建立数学关系编程中采用循环结构来模拟仿真采样时刻向前推进并建立前后采样时刻样值的关系 实现源程序见附录程序5 程序执行结果如图4-6所示从图中原信号和解码结果对比看在输入信号变化平缓的部分编码器输出10交替码相应的解码结果以正负阶距交替变化形成颗粒噪声称空载失真在输入信号变化过快的部分解码信号因不能跟踪上信号的变化而引起斜率过载失真量化阶距越小则空载失真就越小但是容易发生过载失真反之量化阶距增大则斜率过载失真减小但空载失真增大 图4-6增量调制编码解码波形仿真结果 波形解析 第一个图形是原信号及离散样值平滑曲线为原信号空心圆为离散样值 第二个图形是编码输出二进制序列的波形 第三个图形解码结果和信号波形对比 00040006为空载失真部分 00090012为过载失真部分 观察图4-6可以发现阶梯曲线调制曲线的最大上升和下降斜率是一个定值只要增量σ和时间间隔Δt给定它们就不变那么如果原始模拟信号的变化率超过调制曲线的最大斜率则调制曲线就跟不上原始信号的变化从而造成误差我们把这种因调制曲线跟不上原始信号变化的现象叫做过载现象由此产生的波形失真或者信号误差叫做过载噪声 另外由于增量调制是利用调制曲线和原始信号的差值进行编码也就是利用增量进行量化因此在调制曲线和原始信号之间存在误差这种误差称为一般量化误差或一般量化噪声两种噪声示意图如图4-7所示 图4-7 两种量化噪声示意图 仔细分析两种噪声波形我们发现两种噪声的大小与阶梯波的抽样间隔Δt和增量σ有关我们定义K为阶梯波一个台阶的斜率 式中 是抽样频率该斜率被称为最大跟踪斜率当信号斜率大于跟踪斜率时称为过载条件此时就会出现过载现象当信号斜率等于跟踪斜率时称为临界条件当信号斜率小于跟踪斜率时称为不过载条件 可见通过增大量化台阶增量σ进而提高阶梯波形的最大跟踪斜率就可以减 小过载噪声而降低σ则可减小一般量化噪声显然通过改变量化台阶进行降噪出现了矛盾因此σ值必须两头兼顾适当选取不过利用增大抽样频率即减小抽样时间间隔Δt却可以左右逢源既能减小过载噪声又可降低一般量化噪声因此实际应用中ΔM系统的抽样频率要比PCM系统高得多一般在两倍以上对于话音信号典型值为16kHz和32kHz?M与PCM都是用二进制代码去表示模拟信号的编码方式但是在PCM中代码表示样值本身的大小所需码位数较多从而导致编译码设备复杂而在?M中它只用一位编码表示相邻样值的相对大小从而反映出抽样时刻波形的变化趋势与样值本身的大小无关 第五章 总结 通过本次毕业设计我较系统地掌握有关PCM脉冲编码调制跟ΔM增量调制的设计思想和设计方法主要对MATLAB的仿真方法开发环境等有了一定的了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习掌握了用程序对信号进行分析的基本方法并画出波形图以前对PCM跟ΔM编码的方法只是在理论上经过这次毕业设计加深了对PCM跟ΔM编码的基本原理理解并对其在实际中的应用有了一定了解通过这次课设我认识到在以后的学习中不仅要有刻苦钻研的精神还要有创新精神对自己感兴趣的一定要用心去学 而在本次毕业设计在刚开始时由于对MATLAB的应用不太熟觉得做起来有些棘手当发现可以用软件仿真来实现PCM跟ΔM的编码过程后我便去查阅了相关书籍进一步熟悉了MATLAB编程方法和PCM跟ΔM的MATLAB实现原理这是我最终顺利完成PCM跟ΔM系统设计的前提随着设计的完成我也逐渐掌握了PCM跟ΔM编码的工作原理及PCM跟ΔM系统的工作过程通过应用软件仿真来实现各种通信系统的设计进一步地可以完成硬件上的实现以增强动手能力和学业技能 总体来说这次毕业设计使我受益匪浅在摸索该如何设计PCM跟ΔM系统使之实现所需功能的过程中不仅体验到了动手的乐趣而且培养了我的设计思维增加了实际操作能力在让我体会到设计艰辛的同时更让我体会到了成功的喜悦今后我要更加严格要求自己主动寻找通信专业方面进行软件仿真及硬件设计的机会通过实践逐步提升自己的专业技术水平为今后发展奠定坚实的基础 参考文献 樊昌信曹丽娜《通信原理》[M]国防工业出版社2010年 郭仕剑等《MATLAB7x数字信号处理》[M]人民邮电出版社2006年 陶然张惠云王越《多抽样率数字信号处理理论及其应用》〔M〕清华大学出版社 2007年 陈怀琛吴大正高西全《MATLAB及在电子信息课程中的应用》〔M〕电子工业出版 社2011年 胡广书《现代信号处理教程》〔M〕清华大学出版社2004年 致 谢 经过半年的忙碌和工作本次毕业设计已经接近尾声作为一个本科生的毕业设计由于经验的匮乏难免有许多考虑不周全的地方如果没有老师的督促指导以及一起工作的同学们的支持想要完成这个设计是难以想象的 在这里首先要感谢我的老师张少蔚张老师平日里工作繁多但在我做毕业设计的每个阶段从外出实习到查阅资料设计草案的确定和修改中期检查后期详细设计等各个过程中都给予了我悉心的指导张老师细心地纠正论文中的错误张老师的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样并将积极影响我今后的学习和工作 然后还要感谢大学四年来所有的老师为我们打下通信专业知识的基础同时还要感谢所有的同学们正是因为有了你们的支持和鼓励此次毕业设计才会顺利完成 最后感谢电气学院和我的母校山东轻工业学院四年来对我的大力栽培还有培养我长大含辛茹苦的父母养育之恩无以回报你们永远健康快乐是我最大的心 愿 附 录 程序1 function sample t0 10 定义时间长度 ts 0001 fs 1ts t [-t02tst02] 定义时间序列 df 05 定义频率分辨率 x sin 200t m x 200teps w t0 2ts 1 确定t 0的点 m w 1 修正t 0点的信号值 m mm [Mmndfy] fft_seq mtsdf 傅立叶变换 M Mfs f [0dfydfylength mn -dfy]-fs2 定义频率序列 figure 1 subplot 211 plot tm xlabel 时间 ylabel 幅值 title 原始信号 fh 2002piHz 的波形 axis [-015015015] subplot 212 plot fabs fftshift M xlabel 频率 ylabel 幅值 axis [-5005000003] title 原始信号的频谱 t0 10 信号持续的时间 ts1 0005 满足抽样条件的抽样间隔 fs1 1ts1 t1 [-t02ts1t02] 定义满足抽样条件的时间序列 x1 sin 200t1 m1 x1 200t1eps w1 t0 2ts1 1 m1 w1 1 修正t 0时的信号值 m1 m1m1 定义信号 [M1mn1df1] fft_seq m1ts1df 对满抽样条件的信号进行傅立叶变换 M1 M1fs1N1 [M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1M1] f1 [-7df1length mn1 df16df1length mn1 -df1]-fs12 figure 2 subplot 211 stem t1m1 xlabel 时间 ylabel 幅值 title 抽样正常 fs 200Hz 时的信号波形 axis [-01501501] subplot 212 plot f1abs fftshift N1 xlabel 频率 ylabel 幅值 axis [-5005000005] title 抽样正常时的信号频谱 axis [-500500-001003] t0 10 信号持续的时间 ts2 001 不满足抽样条件的抽样间隔 fs2 1ts2 t2 [-t02ts2t02] 定义不满足抽样条件的时间序列 x2 sin 200t2 m2 x2 200t2eps w2 t0 2ts2 1 m2 w2 1 修正t 0时的信号值 m2 m2m2 定义信号 [M2mn2df2] fft_seq m2ts2df 对不满足抽样条件的信号进行傅立叶变换 M2 M2fs2N2 [M2M2M2M2M2M2M2M2M2M2M2M2M2] f2 [-7df2length mn2 df26df2length mn2 -df2]-fs22 figure 3 subplot 211 stem t2m2 xlabel 时间 ylabel 幅值 title 抽样失真 fs 100Hz 时的信号波形 axis [-01501501] subplot 212 plot f2abs fftshift N2 xlabel 频率 ylabel 幅值 axis [-5005000002] title 抽样失真时的信号频谱 axis [-5005000005002] function [Mmdf] fft_seq mtsdf fs 1ts if nargin 2 n1 0 else n1 fsdf end n2 length m n 2 nextpow2 n1 nextpow2 n2 M fft mn m [mzeros 1n-n2 ]df fsn 程序2 function average t [00014pi] y sin t w jylh y164 subplot 211 plot ty xlabel 时间 ylabel 幅度 axis [04pi-1111] title 原始信号 subplot 212 plot tw xlabel 时间 ylabel 幅度 axis [04pi-1111] title 均匀量化后的信号 function h jylh fVL n length f t 2VL p zeros 1L1 for i 1L1p i -V i-1 tend for i 1n if f i Vh i Vend if f i -Vh i -Vend flag 0 for j 2L21 if flag 0 if f i p j h i p j-1 flag 1 end end end for j L22L1 if flag 0 if f i p j h i p j flag 1 end end end end nq V2 3L2 程序3 function a_quantize t 000000012500005 y sin 8000pit figure subplot 211 plot ty axis [0 00005 -12 12] xlabel 时间 ylabel 幅度 title 原始信号 z a_pcm y876 subplot 212 plot tz axis [0 00005 -12 12] xlabel 时间 ylabel 幅度 title A律量化后的信号 function y a_pcm xa t 1a for i 1length x if x i 0 if x i t y i ax i 1log a else y i 1log ax i 1log a end else if x i -t y i - a-x i 1log a else y i - 1log a-x i 1log a end end end 程序4 function a_13code t 00000025000025 y sin 8000pit z line13 y c pcmcode z function y line13 x x x x z sign x x abs x for i 1length x if x i 0 x i 164 y i 16x i else if x i 164 x i 132 y i 8x i 18 else if x i 132 x i 116 y i 4x i 28 else if x i 116 x i 18 y i 2x i 38 else if x i 18 x i 14 y i x i 48 else if x i 14 x i 12 y i 12x i 58 else if x i 12 x i 1 y i 14x i 68 end end end end end end end end y zy function f pcmcode y f zeros length y 8 z sign y y y128 y fix y y abs y for i 1length y if y i 128 y i 127999 end end for i 1length y for j 6-10 f i8-j fix y i 2j y i mod y i 2j end end for i 1length y if z i 1 f i1 0 else f i1 1 end end 程序运行结果 a_13code y Columns 1 through 7 0 05878 09511 09511 05878 00000 -05878 Columns 8 through 11 -09511 -09511 -05878 -00000 z Columns 1 through 7 0 09045 10000 10000 09045 00000 -09045 Columns 8 through 11 -10000 -10000 -09045 -00000 c 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 程序5 Ts 1e-3 t 0Ts20Ts x sin 2pi50t 05sin 2pi150t delta 04 D 1length t 0 for k 1length t e k x k -D k e_q k delta 2 e k 0 -1 D k1 e_q k D k codeout k e_q k 0 end subplot 311 plot tx-o axis [0 20Ts-2 2] hold on subplot 312 stairs tcodeout axis [0 20Ts-2 2] Dr 1length t 0 for k 1length t eq k delta 2codeout k -1 xr k eq k Dr k Dr k1 xr k end subplot 313 stairs txr hold on subplot 313 plot tx 南京化工职业技术学院毕业论文 南京化工职业技术学院 毕业设计 设计题目:探析酒店引入“六常管理法”的好处 作者姓名: 管颖 所在系部: 经济管理系 班级名称:旅游管理1021班 指导老师: 史老师 2013年04月 南京化工职业技术学院毕业论文 【内容摘要】本文以南京新纪元大酒店为例,分析了星级酒店运营过程中经常遇到的问题, 阐述了酒店实施六常法的必要性,并就此提出了酒店实施六常管理法的方案,以解决酒店存在的问题,从而取得良好的管理效果。 【关键词】六常法概念 星级酒店 解决措施 第 1 页 共 2 页 南京化工职业技术学院毕业论文 目 录 一、引言.................................................4 二、六常法简介...........................................4 (一)六常具体概念.......................................4 (二)酒店“六常法”的产生............................. 4(三)酒店“六常法”的实质...............................4 (四)六常工作守则.......................................4 三、实施“六常管理法”的意义............................ 5 四、酒店六常管理中常见的问题及分析.......................5 (一)酒店环境问题.......................................5(二)员工问题...........................................6 (三)管理问题...........................................6五、问题所带来的不良影响.................................7 六、具体的解决措施.......................................7七、酒店实施六常法取得的效果.............................8八、参考文献.............................................9 九、致谢.................................................10 第 2 页 共 3 页 南京化工职业技术学院毕业论文 探析酒店引入“六常管理法”的好处 ——以南京新纪元大酒店为例 一(引言 南京新纪元大酒店是一座设计新颖,设施一流的现代化涉外酒店,邻近南京中心——新口。酒店拥有高中档客房各类客房,所有房间均配备宽带上网,风格各异的餐厅,带来不同的美食新体验,更有享有“东南佳味”之誉的淮扬菜。酒店还拥有不同规格会议室8间以及完善的康乐设施,是一座集住宿,餐饮,娱乐,购物,会议于一体的综合性酒店。 二(什么是六常法 (一)“六常法”的具体概念 六常法”是在通常所说的“五常法(常分类、常整理、常清洁、常维护、常规范)”的基础上加入“常教育”的内容构成的。即形成:“常分类、常整理、常清洁、常维护、常规范、常教育”,这六个管理方法。下面稍作介绍一下: 1、分类:就是把工作环境中必要和非必要的物品区分开来,这一步是节约空间的技术。 2、整顿:就是把必要的物品进行分类,根据使用频率确定放置的方法及位置,这一项是节约时间的技术。保证任何人都在30秒内可取出及放回所需物品。 3、常清洁:经常进行打扫,以保持清洁。 4、常规范:建立起规范化和制度化的标准,确保人人有责,这一项是该方法成败的关键。 5、常自律:养成良好的工作习惯,全面提高员工素质,彻底改变每个工作人员的精神面貌,这是五常法追求的最高境界。 6、常教育:通过经常不断的教育,加强员工的自律性,使全员养成良好的“六常”习惯。 (二)(酒店 “六常法”的产生 第 3 页 共 4 页 南京化工职业技术学院毕业论文 著名的酒店管理专家、“酒店六常法”创始人—邵德春教授将“五常法”引入酒店管理过程,在操作过程中通过修改,并加入了大量酒店管理方面的专业知识,比如:将酒店原来的程序化、规范化文件资料、绿色饭店很多节能降耗的做法等非常实用、但很难执行的东西用“傻瓜式管理模式”的概念,这是他多年通过研究中外酒店管理区别所得到的结论,另外,他揉进了多年来从事宾馆和餐饮管理顾问的经验,与时俱进,加入“常教育”的理念,从而创造了一套中国人自己的“酒店六常法” 即:常分类、常整理、常清洁、常维护、常规范、常教育。随着我国酒店管理的不断创新,“酒店六常法”就越来越完善。 (三)酒店六常法”的实质: 是一套衡量酒店管理好坏的标准; 是一整套达到这些标准的方法和步骤; 是一种管理哲学。 (1)卓越:不再是口号,而具体地成为量化的数学:温度、时间、每万元营收的能耗费、每间客房的物耗费、检查报表、30秒、最低、最高存量等等; (2)以事实为依据进行科学决策,不说:我认为,我想??而要用数学报表说明问题; (3)全民参与:以前认为,质量是有关部门的事,最多是业务部门的事,而“酒店六常法”强调质量和全员有关,不分前台、后台。必须人人参与 4)傻瓜式管理理念:定质、定量、定标准,严格执行; ( (5)始终以客户为向导:“酒店六常法”将过去以结果为向导的管理方式转变为以过程为导向的管理方式。“酒店六常法”认为:有好的过程,就一定会有好的结果 (四).六常工作守则 a.工作常组织 b. 工作常整顿 c.环境常整洁 d.事物常规范 e.工作常自律 f.刻刻常教育 三(实施“六常管理法”的意义 “六常法”强调质量意识,从细节着手,注重现场管理,这将对于提高服务 第 4 页 共 5 页 南京化工职业技术学院毕业论文 质量和工作效率,务实管理基础起到积极的促进作用,通过实施“六常法”,将会极大的改善集团的卫生情况,消除不安全隐患,通过全员参与,养成良好的六常习惯,加强员工的自律性;有利于创造和维持优美的工作环境,构建和谐的工作秩序,进一步创新管理机制,建立集团持续改进的企业文化打造酒店的品牌,有效提升企业形象以及市场竞争力。另外,“六常法“的实施,可以加快集团的规模化,品牌化发展的步伐,为实现集团升五星的工作目标奠定基础。总之,”六常法“是一种创新的酒店管理实战模式,实施“六常法”是集团规范现代管理的重要一步。 四(酒店六常管理中常见的问题及分析 (一)酒店环境问题及解决措施 问题1: 在南京新纪元大酒店会看到这样的情况,地板又湿又滑,经常会出现打破菜盘,摔伤员工的事情,不仅要救治员工,赔偿菜盘,给员工放假修养,既对员工健康受损,也不利于酒店的正常经营。原本酒店的人力资源就存在不足。 问题2:酒店的环境卫生不是很好,到了夏天会有苍蝇,老鼠,蟑螂滋生,下水道,厨房等地更是高发地。重点要提升工作环境卫生,只要手摸过去地方都没有灰尘,不管是摸得到地方还是摸不到地方都要做好卫生,摸不到地方拿梯子清洁。确保厨房不在有积水,员工不再滑倒,厨房地板有员工影子,可以当镜子照。确保食品卫生,如汤里有异物而被顾客投诉,卫生局检查不合格等现状不存在。以前厨房不敢让顾客进入,其实更多是卫生和食品有很多见不得人地方,所以才不允许顾客进入,不是找借口说厨房有什么机密。就好比丑媳妇不敢见公婆一样,迟早要见公婆的。所以厨房不敢对外见顾客,我想以后迟早要公开见顾客的。现在都已经有很多餐饮企业把厨房布置很漂亮,对外见顾客,公开展见厨房,成为企业吸引顾客放心用餐的方法。这也是迟早的事情,以后餐饮经营中厨房公开是必然趋势。 问题3:酒店的物品是随意摆放的,员工经常因为找不到需要的物品导致工作效率低下。试想如果员工在上班的8小时中要花一个多小时来寻找自己所需要的东西,这样的工作效率能提高吗, 问题4:卫生间印象点,一个企业文化做的如何,从卫生间一个点可以看出一 第 5 页 共 6 页 南京化工职业技术学院毕业论文 些眉目,肯德基卫生间在中国设计就比较人性化,卫生间设有小孩洗手池及烘手机,而且洗手池和洗手液也有小孩专用的,小孩就很喜欢去肯德基。因此,服务一定要突出人性化,要随着客人的脚步前进,不要一味的坐井观天。 (二)员工问题 1.酒店对员工的态度(外因):酒店对人员的分配经常是不定性的,例如,很多员工明明先在做着分配给自己的工作,却总是突然的临时被叫去做其他的事情,这样的话就会让员工感觉事情总是做不完,这样就会消极员工的工作积极性。就会导致出现这样的一种局面;领导在不在的表现完全不一样,感觉每天能准时下班就是一件最幸福的事情。而且新纪元酒店似乎是认为员工是万能的,什么事只要能不花钱就让员工做,会不会,能不能,适合不适合,完全不考虑,这让员工与领导之间的心理距离直接拉大,领导就在想着如何能赚更多的员工的利润,员工就在想怎样能拖,怎样少工作,你说这能做好一个酒店吗, 2.员工的心态(自身因素):员工行为要清醒,清醒做事习惯,而非迷糊做事,因为清醒做事可以提高效率,举一个例子“曾经有两个员工一个叫小李一位叫小王,经理让小李去外面看一下有没有水果卖,小李出去后,几分钟回来,向经理汇报说,外面有为老农在卖苹果,经理又问,苹果一斤多少钱,小李回应说,不好意思我只遥远看有位老农在卖苹果,我没有过去问,要不我再去问一下,于是出去后几分钟又回来,向经理汇报说,他一斤卖3元,经理又问,如果买多有没有便宜点,小李又说,不好意思我没有和他讨价,我以为你要买很少,所以就没有必要和他讨价还价,那如果你买多我再去问一下。问完后又回来向经理汇报,人家买10斤可以优惠2.8元。你要买几斤我去买。经理又问,那他有多少苹果,小李又说,不好意思,这我又没有问,你要买那么多吗,那我再去问。经理说不用。于是就叫小王过来,同样向小王说了一句:你帮我到外面看一下有没有卖水果的,小王出去后几分钟回来,向经理汇报说:经理外面有一位老农在卖苹果,一斤卖3元,买10斤2.8元,如果全部买的话他可以卖2.5元给我们。他现在那里有80斤,总共价格我谈好优惠后价格是200元,我拿了一个样品你看一下,质量还不错,他还说如果不够他家里还有一片果园可以长期供应给我们,我也留了他的电话,现在他还在外面等着,如果要谈我马上让他进来和你谈。”这就是小李和小王清醒做事和迷糊做事的区别 第 6 页 共 7 页 南京化工职业技术学院毕业论文 (三)(管理问题 1,管理“表里不一” (1)管理“表里不一”:员工和管理者犯的最大错误之一就是“表里不一”:写的和放的不一样,说的和做的不一样。冰箱门上写着“熟柜”,但里面生的、熟的都有。 思考:如何避免这种情况出现,应如何监督, (2)对厨房设备的保养:很多时候,我们强调买设备要买好的,但在使用过程中却不注意维护保养。例(员工对设备的清洁保养能力差,由于疏于管理,本该使用10年、15年的酒店设备短短三、五年就报废了。如:冰柜的散热器因为被污垢堵住了,无法正常散热,制冷效果不好,往往出现这种情况,厨师就向厂家工程部反映,如果工程人员不负责,不到现场检查,或检查不细致,试过制冷效果不好就报废了,这样是严重的浪费。) (3)对服务人员的要求有标准没有方法:在日常的管理中,管理人员对服务人员只有要求与标准,却没有具体的方法,比如,要服务员必须做到餐厅里的所需物品齐全、摆放整齐,却没有具体的摆放标准与位置~ 五( 问题所带来的不良影响、 1酒店的员工大量流失带来的不良影响: (1)员工的流失会给酒店带来成本的损失,酒店从招聘到工作都必须有成本的投入,酒店员工的流失等于让酒店遭到双倍的成本的损失 (2)员工的流失会影响酒店的服务质量。酒店在决定离开而尚未离开的时候,对待手头的工作都不会像以前那么认真负责,甚至会带有报复情绪而故意搞砸,使酒店的服务水平大打折扣,此外员工离开新员工来之前,老员工不得不帮忙去兼任辞职者的工作而自身疲惫不堪,这也间接的影响酒店的服务质量。 (3)员工的流失可能使酒店业务受损。酒店员工的流失,是最大的经济损失,是最强竞争力的丧失。因为,酒店员工特别是中高层管理人员的流失,有可能带走酒店的商业机密。因此,这种流失的不仅是人力资源,更重要的是消减了自身竞争力,而且人才损失的“多米诺骨牌”效应更会使酒店人心涣散。 (4)员工的流失会极大地影响酒店的品牌。对于部分员工的流失极有可能对其他在岗人员的情绪及工作态度产生负面的影响。一般情况下,在酒店内部,员 第 7 页 共 8 页 南京化工职业技术学院毕业论文 工的流动常被理解成对酒店现状的不满,必将引起不必要的揣测和人心的浮动;而在酒店外部,也会对自身信誉带来不良的负面影响,这些都会极大地影响酒店的品牌形象。 2.厨房凌乱邋遢,会经常出现打破菜盘,摔伤员工的事情,不但要救治员工,办理工伤,还造成物料的损坏, 3(由于缺乏计划性而采购过量,导致出现原材料,食品过期变质等问题。 4.在日常的工作中,物品随意摆放,以致经常找不到需要的东西上,造成工作效率低下。 六(针对问题的解决措施 1.针对酒店内部问题的解决措施: (1)新纪元大酒店实施了责任到人制度,当班人员,必须负责自己责任区的安全,出现问题及时解决,千万不准拖。一旦出现问题,责任到人,当班人员,领班,服务区的人员一并考核,虽然一开始大家都觉得酒店的制度变得严苛了,但是长久的实施下去后,大家都发现这种情况发生的概率变小了,员工的安全都得到了保护,没有规矩不成方圆,我想这也是为什么现在“六常法”被广泛的认同的原因之一吧 。 (2) 针对酒店的“四害”问题,新纪元大酒店在学习了六常法之后实施了具体的措施,酒店明文规定,酒店管理人员随时检查,如果发现有一只苍蝇就处罚责任服务员五元钱,当然如果责任服务员在自己的区域中保证没有苍蝇的出现,酒店也做出了一些奖励措施,在值班期间内杜绝苍蝇的出现,酒店将人责任服务员十元钱一天,当然这个方法也不会让酒店赔钱,因为一般情况下罚的多奖 励的少,酒店采用了这个方法后,人为的减少了苍蝇等四害的猖獗。光靠人为的灭杀是不够的 ,酒店也定期的进行系统的灭杀,整顿这些高发地,将高发地责任到人,由专人负责,这就是从源头解决了四害的频发率。 (3) 解决措施:学习了六常法后,我们酒店进行了大整顿,由老总坐镇指挥,带员工加班加点,把不用的仓库改为包间,把办公室集中在同一区域,把常用的物品留下,把不常用的物品退回仓库,在仓库把不常用的物品都分门别类的贴上了标签,并得到定点、定位的摆放:仓库整洁有序。 2.针对人员问题的解决措施: 第 8 页 共 9 页 南京化工职业技术学院毕业论文 六常法学习过后,酒店对员工进行思想意识的教育,让员工从被动工作变为主动,积极为自己工作,酒店也在改善对于员工的待遇,责任到人,早完成早下班,大大的提高了工作效率,我想这是不论老板还是员工,顾客都喜闻乐见的吧 七(酒店实施六常法取得的效果 1(节约 酒店管理知识员工时间成本,提高工作效率。平时,由于物品随意摆放,员工需要花费大量时间寻找自己所需的东西上,工作效率低下,实施“六常”管理,由于物品分类存放,同时有标记,有存量,员工可以很快在井然有序的货架上找到所需物品,大大节约了时间成本,提高工作效率。 2.降低库存量,减少物品积压现象 在日常工作中,经常出现这样一种情况,有时为了找一样东西要翻大半个仓库,有的东西明在账簿上有但就是找不到,等到不用的时候又出来了,以至于物品重复申购,且物品无最低存量的限制,申购无限制,所以,造成物品的闲置,资金的积压,很不利于财务管理。 建议:仓库从分类,整理开始,不用的东西,该处理的处理,该卖的卖,物品分门别类存放,做到没一件物品有家,有名,有存量。 3(提高管理层次 如果客人进入一间酒店,看到什么都是井井有条,有规举,感觉就不同,就会觉得酒店的管理到位,从而树立信心。 第 9 页 共 10 页 南京化工职业技术学院毕业论文 参考文献 [1]邵德春.《酒店职业经理人管理实务》[M].北京:北京时代光华公司出版 , 2011.9 [2]邵德春.《酒店六常管理》[M]. 北京:北京大学出版社,2012.6 [3]邵德春.《工作是一种态度》[M].厦门:鹭江出版社出版,2008.11 第 10 页 共 11 页 南京化工职业技术学院毕业论文 致谢 三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将付梓之际,思绪万千,心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人,我的老师。我不是您最出色的学生,而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间,耳濡目染,潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的爸爸妈妈,焉得谖草,言树之背,养育之恩,无以回报,你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚谢意~ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学,以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。 第 11 页 共 12 页 南京化工职业技术学院毕业论文 下面红色字体是赠送的精美网络散文欣赏,不需要的朋友可以下载后编辑删除~~谢谢~~~ 一 一条猎狗将兔子赶出了窝,一直追赶他,追了很久仍没有捉到。牧羊看到此种情景,讥笑猎狗说?你们两个之间小的反而跑得快得多。?猎狗回答说:?你不知道我们两个的跑是完全不同的~我仅仅为了一顿饭而跑,他却是为了性命而跑呀~ 目标 二 这话被猎人听到了,猎人想:猎狗说的对啊,那我要想得到更多的猎物,得想个好法子.于是,猎人又买来几条猎狗,凡是能够在打猎中捉到兔子的,就可以得到几根骨头,捉不到的就没有饭吃.这一招果然有用,猎狗们纷纷去努力追兔子,因为谁都不愿意看着别人有骨头吃,自已没的吃.就这样过了一段时间,问题又出现了.大兔子非常难捉到,小兔子好捉.但捉到大兔子得到的奖赏和捉到小兔子得到的骨头差不多,猎狗们善于观察发现了这个窍门,专门去捉小兔子.慢慢的,大家都发现了这个窍门.猎人对猎狗说:最近你们捉的兔子越来越小了,为什么?猎狗们说:反正没有什么大的区别,为什么费那么大的劲去捉那些大的呢? 动力 三 猎人经过思考后,决定不将分得骨头的数量与是否捉到兔子挂钩,而是采用每过一段时间, 第 12 页 共 13 页 南京化工职业技术学院毕业论文 就统计一次猎狗捉到兔子的总重量.按照重量来评价猎狗,决定一段时间内的待遇.于是猎狗们捉到兔子的数量和重量都增加了.猎人很开心.但是过了一段时间,猎人发现,猎狗们捉兔子的数量又少了,而且越有经验的猎狗,捉兔子的数量下降的就越利害.于是猎人又去问猎狗.猎狗说?我们把最好的时间都奉献给了您,主人,但是我们随着时间的推移会老,当我们捉不到兔子的时候,您还会给我们骨头吃吗?? 四 猎人做了论功行赏的决定.分析与汇总了所有猎狗捉到兔子的数量与重量,规定如果捉到的兔子超过了一定的数量后,即使捉不到兔子,每顿饭也可以得到一定数量的骨头.猎狗们都很高兴,大家都努力去达到猎人规定的数量.一段时间过后,终于有一些猎狗达到了猎人规定的数量.这时,其中有一只猎狗说:我们这么努力,只得到几根骨头,而我们捉的猎物远远超过了这几根骨头.我们为什么不能给自己捉兔子呢??于是,有些猎狗离开了猎人,自己捉兔子去了骨头与肉兼而有之…… 五 猎人意识到猎狗正在流失,并且那些流失的猎狗像野狗一般和自己的猎狗抢兔子。情况变得越来越糟,猎人不得已引诱了一条野狗,问他到底野狗比猎狗强在那里。野狗说:“猎狗吃的是骨头,吐出来的是肉啊~”,接着又道:“也不是所有的野狗都顿顿有肉吃,大部分最后骨头都没的舔~不然也不至于被你诱惑。”于是猎人进行了改革,使得每条猎狗除基本骨头外,可获得其所猎兔肉总量的n,而且随着服务时间加长,贡献变大,该比例还可递增,并有权分享猎人总兔肉的m。就这样,猎狗们与猎人一起努力,将野狗们逼得叫苦连天,纷纷强烈要求重归猎狗队伍。 只有永远的利益,没有永远的朋友 日子一天一天地过去,冬天到了,兔子越来越少,猎人们的收成也一天不如一天。而那些服务时间长的老猎狗们老得不能捉到兔子,但仍然在无忧无虑地享受着那些他们自以为是应得的大份食物。终于有一天猎人再也不能忍受,把他们扫地出门,因为猎人更需要身强力壮的猎狗…… 一提到等字,首先就能想到等车等人,等的过程中就觉得时间和蜗牛一般在向前移动,焦虑,烦躁,一遍遍张望倒数,脚下的那块地恨不能踩个洞出来。这时候何不稍微平复一下心情,换个角度看周围的云卷云舒,花开花落。 就如在这个季节,我等待一场秋雨的来临。你可以在深夜偷偷来袭,清晨一睁眼看见湿漉漉的地面,万紫千红的雨伞,车子疾驰而过溅起的水花,这些给我带来的是何等的意外惊喜。你可以在某个午后,舞动一片片飘落的黄叶,撩起街边女人的裙装,赶着路人的脚步匆匆忙忙来了。一抬头,灰色的天空就是成熟稳重的男人的脸庞,不苟言笑,严厉中却有几分温暖。你可以在黄昏我下班的时候飘飘洒洒,没有雨伞也不用沮丧,任你蜻蜓点水式地亲吻我的发丝额头鼻尖嘴唇,不紧不慢往回走,这样的场景在我的梦里出现过好多次。等待一场秋雨的来临,也好比等待一个人的出现。不要去责怪怨恨,也不要为难自己。既然决定用等待这种独有的方式碰碰运气,就要有破釜沉舟的决心。来或者不来,我就一直在那里,惊喜了双眸或者失落了时光,都写在心底。 第 13 页 共 14 页 南京化工职业技术学院毕业论文 学会了等待,孤独不再是孤独。以为在无人的街道我会频频回首,或者努力抬头看昏黄的路灯打着疲倦的盹儿,强硬地收回泪水。恰恰相反,我却丝毫没有表现出无助和恐慌,头发向后甩一甩,高跟鞋踩的噔噔作响,突然间我还哼起几句歌词。这多情而迷人的夜色是特意为我安排的吗,我在心里笑了。如果习惯了有人听你唠叨陪你解闷,你笑他乐你哭他愁的日子,一定要把这个人的全部心意捧在手心,点点滴滴拼凑成诗篇,等你们老了,选择某个风和日丽的午后,拿出这些诗稿晾晒。即使现在你在天涯他在海角,心心相通的奇妙就是只可意会不可言传。享受孤独带来的沉淀,夜不再黑路不再长思念不再苦涩。 我选择了等待,义无反顾。我享受着孤独,走过春夏秋冬,每个季节陪我一起惊艳。 有一次,在我参加的一个晚会上,主持人问一个小男孩:你长大以后要做什么样的人,孩子看看我们这些企业家,然后说:做企业家。在场的人忽地笑着鼓起了掌。我也拍了拍手,但听着并不舒服。我想,这孩子对于企业究竟知道多少呢,他是不是因为当着我们的面才说要当企业家的呢,他是不是受了大人的影响,以为企业家风光,都是有钱的人,才要当企业家的呢, 这一切当然都是一个谜。但不管怎样,作为一个人的人生志向,我以为当什么并不重要;不管是谁,最重要的是从小要立志做一个努力的人。 我小的时候也曾有人问过同样的问题,我的回答不外乎当教师、解放军和科学家之类。时光一晃流走了二十多年,当年的孩子,如今已是四十出头的大人。但仔细想一想,当年我在大人们跟前表白过的志向,实际一个也没有实现。我身边的其他人差不多也是如此。有的想当教师,后来却成了个体户;想当解放军的,有人竟做了囚犯。我上大学时有两个同窗好友,他们现在都是我国电子行业里才华出众的人,一个成长为“康佳”集团的老总,一个领导着TCL集团。我们三个不期而然地成为中国彩电骨干企业的经营者,可是当年大学毕业时,无论有多大的想像力,我们也不敢想十几年后会成现在的样子。一切都是我们在奋斗中见机行事,一步一步努力得来的。与其说我们是有理想的人,不如说我们是一直在努力的人。 并非我们不重视理想,而是因为树雄心壮志易,为理想努力难,人生自古就如此。有谁会想到,十多年前的今天,我曾是一个在街头彷徨,为生存犯愁的人,当时的我,一无所有,前途渺茫,真不知路在何处。然而,我却没有灰心失望,回想起来,支撑着我走过这段坎坷岁月的正是我的意志品格。当许多人以为我已不行、该不行了的时候,我仍做着从地上爬起来的努力,我坚信人生就像马拉多纳踢球,往往是在快要倒下去的时候“进球”获得生机的。事实也正是如此,就在“山重水复疑无路”的时候,香港一家企业倒闭给了我东山再起的机会,使我能够与掌握世界最新技术的英国科技人员合作,开发技术先进的彩色电视机,从此一举走出困境。 有人说,“努力”与“拥有”是人生一左一右的两道风景。但我以为,人生最美最不能逊色的风景应该是努力。努力是人生的一种精神状态,是对生命的一种赤子之情。努力是拥有之母,拥有是努力之子。一心努力可谓条条大路通罗马,只想获取可谓道路逼仄,天地窄小。 第 14 页 共 15 页 南京化工职业技术学院毕业论文 所以,与其规定自己一定要成为一个什么样的人物,获得什么东西,不如磨练自己做一个努力的人。志向再高,没有努力,志向终难坚守;没有远大目标,因为努力,终会找到奋斗的方向。做一个努力的人,可以说是人生最切实际的目标,是人生最大的境界。 许多人因为给自己定的目标太高太功利,因为难以成功而变得灰头土脸,最终灰心失望。究其原因,往往就是因为太关注拥有,而忽略做一个努力的人。对于今天的孩子们,如果只关注他们将来该做个什么样的人物,不把意志品质作为一个做人的目标提出来,最终我们只能培养出狭隘、自私、脆弱和境界不高的人。遗憾的是,我们在这方面做得并不尽如人意。 我一直在思忖:要不要给父亲打个电话,要不要呢, 父亲一定是不在家的。他这时也许正站在5楼或者8楼的脚手架上奋力扔上了又一块砖,擦一擦汗的工夫,就被人拼命地吆喝。十几年了,人也上了50,不知道他,还受不受得了。 但父亲是心甘情愿又志得意满的,至少他每次与我说话都在努力表达这样的意思。而我,越发地不安。 我今年22岁了,父亲52。我4岁时母亲改嫁他乡,父亲和我磕磕绊绊地活着。多少年了,数也数不清楚,那些漫长的日子怎么可以用一个数字说过来呢? 父亲的智商比一般人要低一点,生活简单得像几条纵横的网格。很早的时候,别人扔掉一架破木车,他捡回来,敲敲打打,然后拖着上路了,沿途把别人扔下的酒瓶废铁等破东西捡上车拖回家。时间久了,乡邻们也把不要了的东西放到他车上。我整天埋在那一堆破烂里翻翻拣拣,穷人的孩子,六七岁就当了家。 冬天来的时候,我放钱的纸盒子已经有了沉甸甸的满足。这年过年,我们吃了鱼和肉。一个8岁的女孩子,把年夜饭看了又看,从心底里微笑着叮嘱自己记住那一刻庞大的快乐,所以,一直到现在,十多年过去了,也忘不了当时满满的幸福。 父亲种的瓜菜都新鲜水嫩,我们两个人吃得很少,我就把大部分放到父亲的小推车上。乡里乡亲的嫂子大娘谁要就从上面拿走,回去包顿饺子或者做顿汤面,也不说谢,偶尔记得,差他们的孩子送一碗给我,我笑笑地接着,也不说谢。 吃百家饭穿百家衣,我沉默着、绚烂着,也成长着。每天最好的时光便是我踩在小凳上弯腰炒菜,父亲坐在灶前烧火,不时惊慌地去扶一下我脚下的小凳,见很安全了,就呵呵笑起来。现在去想那段日子,总是首先忆起灶间的那片阳光,10岁左右的阳光,竟然是天长地久的样子。 这样的日子持续了多少年我已经不记得了。我用纸盒子里的钱交学费,买作业本,也偶尔买点肉做给父亲吃,是恬然的安静感觉。这样的日子让人有种惯性的依赖,像一只鸟的飞翔,没有转弯和阻隔。 突然的一天,父亲拖着坏了很多处的车子从废品站回来,脸上青一块紫一块的,透着强烈的委屈和惶惑。钱被镇上的小混混抢了,父亲被打了。我安慰了他半天,最后还是忍不住哭了。 第 15 页 共 16 页 南京化工职业技术学院毕业论文 这是第一次,然后是,接二连三。父亲越来越惶惑不安,吃饭越来越少,睡觉也很不安稳,经常半夜起来对着窗户呆呆地坐几个时辰。话也不说了,更不笑,脸上眼睁睁地消瘦下来,眼神是不安的游移。我不知道该怎么办。我知道他往日细缓如流水的生活突然碰上了巨岩,他缓不过神来,难受得紧。 那天,父亲去废品站很晚了还没回来。外面一片漆黑,心里一阵阵发毛的我跑出去沿路找。嗓子喊破了,像一面破锣,震得自己心里脑里嗡嗡的,却并没传出多大响声。夜里的村野风吹草惊,自己的脚步声和喊声总会引来一片陌生的声音。我毛骨悚然。最终在一个大水湾边看到父亲的车子,没有人。我立刻就大哭起来,感觉整个人都化成了水在不断地往外流,直到整个人都空了。 猛然听到一阵急促水声的时候,我吓了一跳,哭声被硬生生截断在喉咙里。我望着声音的来处,好久才看清楚有一个人从水里走过来,越来越近,像从水里长出来的一样,水被擦出一片哗哗声,有沉重的呼吸声,近了,又近了——是父亲,是父亲~ 父亲跑过来喘着气抱住我,急急地问:“我得活着跟你做伴,对不对,” 我使劲地点头,呜咽不已。父亲立刻笑了,像发现了真理似地说:“怎么样我也不能死,我得活着跟你做伴。”说完就不理不顾地牵着我回家了。 一路上他莫名的兴奋对比着我的泪水。那一年我13岁,父亲43。这是我生命中最铭心刻骨的一段回忆。 父亲最终也没有去把那架车子捡回来。他不再去镇上了,就在四周围转,谁家田里有草就帮忙拔,有什么活就帮忙干。只是每天都乐呵呵的。再后来,父亲跟着村里的一个民工小组去赶零工。他只扔砖头,从房底扔到房上,要恰恰扔到瓦匠手上,要快,要一时不停。他的胳膊红肿了起来,每天回来我就用热毛巾给他敷,但不很管用,后来学习家务一忙起来,也便放弃了。有时候夜里醒来听到父亲睡梦中沉沉的呻吟,心就一抖一抖地疼,泪流了一脸也不敢哭出声来。父亲很卖力气,对工钱也没有概念,给多少是多少,好在别人不太忍心欺他。 生活再一次进入正轨,我可以不用踩小凳子炒菜了,干活也利落了许多,不再需要父亲烧火了。他便转移了目标,每天我写作业的时候就抚一抚我的英汉大词典,咕哝几句“小闺女不简单,能看这么大的外国书”,脸上是羡慕和骄傲。我对他笑一笑,他就很欢喜地走了。父亲显然对自己过的日子心满意足,眉眼间都活络了许多。 高中我没住校,仍然延续着这种生活,但是日子一天天逼近高考,我开始发慌。 我试探着问他:“我要到很远的地方念书了,你怎么办呢,” “有多远?是不是有**那么远?”他瞪大眼睛,脸上有我看不出来的表情。我局促地点了下头。他竟然很高兴:“闺女能到**那里去了,不简单,我,我在家里等你回来。”表情甚是雀跃。我不想把话题往深里引了,怕他难受,说:“你要干活呢。”他说:“好,干活。” 就这样我半头半尾、模糊不清地完成了离别的可能,却没有想到在上路之前的晚上,父亲变 第 16 页 共 17 页 南京化工职业技术学院毕业论文 了卦,死活要送我去上学。他说,太远了就走丢了,说得切切真情,我没有办法说不,就这样拖拖拉拉出了门。 半天的汽车,一天一夜的火车。父亲一直兴奋着,他从来没见过这么多的人、这么大的车。下车之后更不得了,他被那么高的楼晃得头晕,自始至终只说一句话,“神仙一样的咧,” 我始终小心谨慎地买票、转车、照看行李包裹、照看父亲,心里竟有种不可思议的平静,感觉竟像我在送父亲上学。 到了学校天就黑了下来,招待所父亲不住,说,他在哪里都睡得着,可不能过神仙一样的生活呢。宿舍要关大门了,我被父亲塞进去。一夜无眠,一大早就在门里等着开门,而父亲,等在门外。拉开门的一刹,我看到他满身的泥灰,脸上也黑漆漆的,正朝门里紧张地张望,生怕我进了那扇门他就再也见不到了似的。我赶紧迎出去,问他怎么弄成了这个样子。 他说,没什么事呀,就是夜里冷了,看不见东西就随手扯了块布裹在身上。天哪,那一定是前面楼施工扔下的水泥袋子,上面是没倒干净的灰粉。已经是9月的天气了,一定冷得难当。我看着一脸是笑的父亲,深吸了一口气,仍是说不出话来。 学校招生处还没有上班。我揣着户口本在偌大的校园里转,满是四处无依、漂泊不定的感觉,心里很不踏实。但想到毕竟以后4年都要在这里生活了,总有点殷殷的期望。而父亲没有,一切对他来说是那么生疏,而生疏使他更显局促。在三四千里以外的异地,他听不懂别人说话,别人也听不懂他。他打心底里恐慌,一着急,就脱口而出:“我回家吧,我想回去了。” 我拗不过他,只好送他去车站。这一年我19岁,带着年轻的梦想和莫名的迷惘进入了城市;父亲49,在城市的一角作惊鸿一瞥,然后带着满心的喜悦,穿着又脏又破的衣服离开了。“转身成背影了,话,怎么说呢?”无语凝咽。 这是我跟父亲惟一的一次离别,一别至今。 为了赚取自己的学费,我每个假期都不得不留在这座城市打工。转眼,便是4年了。父亲在家望眼欲穿。我只在过节的时候把电话打到邻居家去,父亲跑来接,每次接的时候都是喜悦的,却不知道说什么好,就絮絮叨叨说谁家又给了他什么吃,谁家又盖房子他去帮工。我在这一头捂住话筒抽泣,然后调整声音要求他晚上给自己做点好吃的。他会答应了回去做,很认真。我羡慕父亲可以用如此简单的方式表达他的珍惜,而我总是忍不住汹涌又愚笨地欲盖弥彰。 今天,父亲的小闺女长大了,她已经学会穿着职业装在城市的人流中匆忙行走。一个月后,领到第一笔工资的我,就可以回家看父亲了。 我们曾约定过,要一辈子陪伴的。 第 17 页 共 18 页 转载请注明出处范文大全网 » 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