山东省科技发展计划项目可行性研究报告

济南市历下区科技发展计划项目可行性研究报告项目名称：UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用领域：电子信息起止时间：2006年1月1日-2007年12月31日山东省科学技术厅填报日期：2006年5月25日一、立项的背景和意义1、技术来源本项目属于电子信息领域，为国家、山东省“十一五”科技指南重点支持领域中嵌入式系统技术、通用型应用平台部分。

本项目采用产学研合作方式进行技术攻关研究与开发，拥有自主知识产权。

我国的信息化建设是由各行业、各部门、各单位自发搞起来的，在建设初期缺乏整体规划，过去投入大量资金建立起的系统，由于系统平台不同、应用结构和实现方式不同、格式不兼容，导致数据资源无法共享，跨部门的业务处理难以实现，使很多系统实际上成为“信息孤岛”。

例如，电力系统中的监测和控制，民航数据通信处理、环境监测数据采集和控制，气象信息采集与分析，地震设备监测与报警，水利设施运行状态监测和控制，高速公路/智能信号交通联合控制等，都呈现跨区域、分布式、大范围，多种通信接入、接口众多，标准繁杂等特点，且新旧设备并存的现象非常普遍。

由于信息技术更新换代快，如何利用遗留系统及其数据资源，实现与现有系统的衔接也成为一大问题。

上个世纪90年代，现在网络技术有无线、有线通信多种方式。

无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术，呈现出如火如荼的发展态势。

由于目前主要的无线数据通信网络是CDMA网和GPRS网，而这两个网络互相独立，不宜互相传输数据，给用户造成了很大的不便。

而对于数据接收方来说，必须同时拥有这两个网络的数据接收设备，也给用户造成了资金浪费。

而且传统的有线PSTN电话网络、DDN网络的各种设备需要有效集成，基于互联网的数据传输，集成TCP/IP和UDP协议等也需要集成。

同时还有大量分布式数字量、I/O量、模拟量需要采集和处理。

但目前经检索查新，目前没一个方便实用的数据通信产品解决这些问题。

造成一方面由于资源无法共享导致系统重复建设、重复投资,另一方面造成信息环境混乱、数据不一致等问题，浪费大量的人力物力。

上述问题已经严重影响了当前信息化的继续深入，使信息化的成效大打折扣。

特别是随着信息化的发展，所有系统将实现网络互联互通、应用有机集成和数据充分共享。

因此，无论是解决信息孤岛问题，还是继续深入推进信息化应用，都要求研制出一种能够实现各种通信方式的互通的中间件产品，即新一代通信网关。

目前，电力、民航、环保、地震等行业的信息部门都提出了明确的需求，《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》项目能够连接不同网络的软件和硬件，可以将使用不同的格式、通信协议或结构的两个或多个系统连接起来。

该系统利用嵌入式网关作为无线网络到TCP/IP网络无线网络之间的协议转换关口。

可广泛用于电力系统中的监测和联合控制，环境监测数据采集和控制，气象信息采集汇总和分析，地震设备监测和报警，水利设施运行状态监测和控制，高速公路/智能信号交通联合控制等领域，且可应用于工业智能型网络的组建。

具有十分广阔的应用前景。

2、研发形式《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》的开发，采取产、学、研合作的方式与与山东大学、北京航天航空大学为技术依托联合方式进行。

公司与山东大学信息科学与工程学院、山东大学现代通信技术研究所、山东大学信息与通信系统实现重点实验室、北京航空航天大学民航数据通信与新航行系统部级重点实验室校企联合，形成了独有的技术整体性、产业互补性，以适应当前产品研究的多学科、跨领域、快速性的要求，保证产品技术上保持领先。

因此该项目的技术创新，产品开发方面具有较大的优势。

3、对国家及我市经济和社会发展的意义作用。

目前，我们在民航总局、国家和山东省地震局、国家和山东省环保局、山东省交警/交通/高速公路、山东电力、胜利油田等部门已经进行了大量的调研和论证分析。

认为《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》项目实现有无线、互联网多种通信方式的联接，可以将使用不同的格式、通信协议或结构的系统互联，充分实现数据有机集成和信息充分共享。

可以有效解决数据传输的共性问题。

真正做到：(1)在不同行业、不同应用系统之间架起了数据通信的桥梁通过通信网关实现资源共享，可有效解决过去信息化过程中形成的信息孤岛问题。

该系统提供了多种通信接口，兼容多种通信协议，因此很容易实现各系统之间的互联互通。

通信网络为各种应用提供了基础性的平台，为构建综合网络系统提供保障。

(2)真正实现跨区域的分布式数据事务处理，数据交换网络的核心平台目前信息化常局限在某一部门，系统之间很难实现协作业务，该系统为跨部门跨组织的事务处理平台，本项目可以真正实现一站式数据信息服务。

(3)实现大量、异构数据的实时同步更新处理本项目为建立数据中心提供了保障，数据处理在智能控制领域起着非常重要的作用，采用数据软交换技术，也是下一代数据通信软硬件系统的核心。

总之，本项目在电力系统中的监测和控制，民航数据通信处理、环境监测数据采集和控制，气象信息采集与分析，地震设备监测与报警，水利设施运行状态监测和控制，高速公路/智能信号交通联合控制多个领域将起到重要的作用，实时保障各种数据的传输畅通、高效率运行。

研制《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》数据通信网关的意义在于：(1) 数据通信网关在两个不同的应用系统之间架起了桥梁，可以实现数据资源的充分共享，通过数据网关可有效解决过去信息化过程中形成的信息孤岛问题。

(2) 数据网关是当前信息化继续深入应用，实现跨部门跨组织的事务处理的有力平台。

一方面，会形成数亿元的市场空间，带来几千万的直接经济效益。

另一方面，由于解决了一次仪表数据的实时传输，对气象、环境、地震方面有效进行监控和预警，对航空、交通、电力、油田的可靠运行有明显的社会效益。

二、国内外现状和发展趋势1、国内外基本情况及发展趋势目前我国通信技术水平刚起步，缺乏兼有数据采集功能和远程控制的网关设备。

下一代网络是一种开放的网络体系架构，在该网络之上可以同时提供数据和多媒体业务。

以软交换为核心、下一代网络将是一种融合的网络，不仅能够实现传统的电信网络、计算机网络的融合，也将实现固定和移动网络的融合。

现行的各种设备和网络将作为边缘网络并通过网关技术进行接入，从而实现数据和信息的融合。

网关设备是网络通信之间通讯的桥梁，在数据之间提供通路，并且将不同的通信协议进行协议转换。

网关设备一般分为三类。

（1）协议网关：协议网关在使用不同协议的网络区域间进行协议转换。

转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2, 3层之间。

（2）应用网关：应用网关在使用不同数据格式间进行数据转换。

典型的应用网关接收一种格式的输入，将之转换后以新的格式发送。

（3）其他网关：包括很多种类型，例如用于网络安全的安全网关等。

但上述网关设备功能普遍局限在两种网络之间的互联上，没有提供更多的网络联接和访问接口。

《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》采用嵌入式网关技术实现新一代集群稀疏分布式网关应用。

既消除了各种移动设备对接入网络的麻烦，也适应了各种通信设备终端连线网络的需求。

网关平台采用高效的进程组织结构提高网关吞吐率，采用层次化，模块化设计思想和柔性机制提高网关灵活性。

网关与数据传输系统之间采用无线通信方式传输数据，避免了总线式测试系统需要布线等缺点。

数据通信网关是基于统一标准开发的数据传输的中间件，用于实现跨平台、跨组织的异构系统之间的数据接收、数据处理、和数据转换、数据传输等功能。

《UNIWAY嵌入式无线通信网关协同设计及应用》采用的嵌入式技术与发展状况：嵌入式系统可以说是专用的微型计算机系统。

通常嵌入式处系统包含一个微处理器和相应的操作系统。

纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段:（1）无操作系统阶段；（2）简单操作系统阶段；（3）实时操作系统阶段（系统操作系统的实时性得到了很大改善，己经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。

此时的嵌入式操作系统己经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面(GUI)等功能，并提供了大量的应用程序接口(API)，从而使得应用软件的开发变得更加简单。

实时采集控制是我们要研究的问题）(4)面向Internet阶段（Everything ov IP是我们通信网关要研究的问题。

）典型的嵌入式操作系统与uCOS、Linux、WinCE、VxWorks等，各自有不同特点。

我们设计网络和通信应用主要考虑实时性、可靠性、开放性，选择以嵌入式Linux和VxWorks为主的操作系统。

（1）嵌入式Linux操作系统具有开放性的特点，支持多用户、多任务模式，具有良好的用户界面，更重要的是，完善的内置网络使Linux在网络功能方面优于其他操作系统。

（2）VxWorks 是美国 Wind River System 公司推出的一个实时操作系统。

WRS是一个专门从事实时操作系统开发与生产的软件公司，该公司在实时操作系统领域被世界公认为是最具有领导作用的公司。

VxWorks 是一个运行在目标机上的高性能、可裁减的嵌入式实时操作系统。

它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。

在美国的 F-16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，1997年4月在火星表面登陆的火星探路者上也使用了VxWorks。

2、申请承担单位目前研发应用情况公司为山东省高新技术企业，自成立以来，相继推出了多项符合时代需求，市场容量充分，前景广阔的行业应用方案和产品，具有自主知识产权。

承担过多项省部级和地市级科研和技术攻关课题，开发过多种软、硬件产品，其中包括嵌入式通信终端（实际应用）、GPS通信终端（实际应用）、嵌入式EOS终端（通过市科技局成果鉴定）、分布式工作流平台（山东省科技进步二等奖获奖项目），而且在市场方面取得很好的业绩。

获得山东省科技进步二等奖1项、三等奖1项、山东省计算机优秀成果二等奖1项，济南市科技进步三等奖2项、济南市历下区科技进步一等奖等多项奖励。

项目合作单位山东大学信息科学与工程学院集教学、科研、科技成果转化于一体，以人才培养和学科建设为中心，积极开展对外交流与合作，服务地方经济建设。

学院拥有各种大型精密仪器价值约1100万元，目前承担各种研究课题30余项，每年在国内外重要学术期刊及IEEE所属重要国际会议上发表论文200余篇，每年获得各种奖励几十余项。

学院下设电子工程系、通信工程系、光学工程系，并有现代通信技术研究所、电子自动化研究所、计算机与网络技术研究所、微波技术研究所、信号处理与计算机视觉研究所、图像处理与模式识别技术研究所、红外遥感技术研究所、信息光学研究所、光通讯技术研究所、光电技术研究所。