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无线通信论文范文1
(1)卫星接入技术。这种通信接入技术被广泛应用于房地产、金融以及教育领域,主要是由于其技术可以有效地实现高速度的互联网连接以及高速度的数据包发放。同时还由于此种接入技术的实施方法比较稳定,所以在各个领域被广泛应用。
(2)红外光通信接入。这种通信接入技术由于其传输速率相对比较高,它的速度频率大约在3MB/s-621MB/s之间,这样就可以有效的促进数据之间的高速度传播。同时此技术的传输距离可以高达100米左右,并且以红外光为主要的工作波段,这样既不需要对其进行频率波段的申请,也不会影响其他通信系统的运行情况。
(3)微波宽带接入技术。这种技术适应的频率段主要是在28GHz的周围,并且采用的是蜂窝方式的网络布局,这样就可以有效地降低因为传输距离比较长而造成的损失和能源消耗。同时还可以有效地减少无线通信发射的功率,由此可知,这种通信接入技术比较应用于双向数据和图像传输。
2无线通信技术在电力系统的应用
2.1无线通信技术在电力输配电系统中的应用
在电力系统中,有关状态信息的搜集和控制命令的发送主要是将输变电无线与光纤集成通信系统放置在网络通信层;变电站的中心站主要是通过电力特种光缆与部署在输电线路杆塔上的远端单元进行相互的连接,其中中心站还可以通过链式自组网的模式来有效地实现它们之间的通信,并且可以通过利用输变电中心站设备和远端单元有效连接的无线与光纤集成通信系统,这样就可以实现底层终端信息的汇总和采集。此外,还可以利用远距离传输的方式将信息进行汇集到输变电系统主站中。在电力系统中运用输变电的时候,可以有效地采用分布式中心站与链式组网两者相互相结合的方式,这样就可以更加充分地利用输电线路光缆资源,从而就可以有效地实现光纤与无线组合网络之间的通信。由于在电力系统中应用配用电的时候,它需求不同,这样就需要促使系统具备智能化的链路传输能力,并且系统还需要具备流量实时监测技术,从而就可以有效地实现系统性能的动态感知。除此之外,在对系统进行实际的监控和测量的时候,要对流量控制技术进行具体的分析和研究,从而才能使链路传输能够有效地适应网络系统的变化。在配用电应用的过程中,需要很大的终端数量,同时由于基站系统承受的压力比较大。所以系统在运行的过程中就需要具备海量终端,并且还要有一定的接入能力。除此之外,在利用调度算法对基站系统进行运算中还需要对终端用户进行数据传输的监测。
2.2无线通信技术电力系统内部管理中的应用
在发电企业,内部管理工作是非常重要的,首先无线通信技术可以有效地实现远距离延伸,其中有一些管理人员在异地出差,这样就不能连接电厂设备的实际情况,他们可以通过利用SIM卡和GPRS网络掌握电厂大型设备,例如:高压变频器等的运行参数,这样就可以方便电厂内部的管理,也有效地解决了距离远的问题,同时也为电厂节约了资源和成本。然后电厂设备如果在运行的过程中,发生了以外的事故,可以起到应急的作用,保证电厂通信网络正常的运行。可以实现小范围的覆盖,对于电厂、变电站等区域,应该考虑采用无线通信系统进行语音网、数据网的无线覆盖,在业务流量需要不是特别大的地方应用这种方式,这样就减少了电厂线路的布局,从而也方便管理人员对电厂内部进行管理。
2.3无线通信技术在电力通信系统中的应用
无线通信网络的研究对象在电力系统中的发电、送电、变电、用电等等一切与电相关的信息和环节,而无线通信技术就是对这些环节的整合,从而保证发电行业的自动化发电和电力生产、输送都更加安全经济。同时无线通信技术可以采用高压骨干网架进行远距离、大容量以及低损耗输送,这样就促进了电力系统的可持续发展。除此之外还可以有效地实现不同单位、机构以及装置的实时监测。
2.4无线通信系统在电力终端系统中的应用
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舰载无线通信设备通用测试诊断专家系统体系结构。被测无线通信设备通过射频检测线缆连通系统中的接口模块后,测试诊断管理模块依据系统提供的来自专家数据库的典型故障特征程序集所需的待测信息项,通过射频矩阵切换单元控制接口电路,选通测试诊断模块中的虚拟测试仪表,采集被测设备当前状态的信息数据,并将测试结果传输到测试诊断管理模块,与专家数据库提供的典型故障特征进行比对和逻辑推理,根据特征相似度锁定故障类型或故障范围,从而实现对故障进行诊断和定位的功能。逻辑推理方法是专家系统设计的关键,该系统的逻辑推理采用基于规则的精确推理和模糊推理相结合的方法设计。基于规则的精确推理主要是把专家数据库中与无线通信设备性能指标和故障案例有关的专家知识进行形式化描述,形成系统规则数据库,运用相关算法进行故障诊断和推理。基于模糊的推理规则是根据对关键信号参数的测试,推测计算出故障隶属度数值。首先通过研究被诊断设备,确定故障征兆和故障原因,并对其采用适当的方法进行模糊化和反模糊化处理,即确定隶属函数的表示形式;其次是根据事前的归纳和搜索或通过该领域的专家,总结出故障征兆和故障原因之间的逻辑关系,并建立模糊规则库;最后是采用模糊推理方法建立模糊推理机,以完成根据故障征兆进行模糊诊断推理的全过程。
2系统硬件设计
专家系统硬件包括嵌入式控制核心模块、测量切换矩阵模块、标准接口模块、总线控制模块、数控电源和电源管理模块、人机界面模块,以及由测试仪器设备构成的测量模块和连接被测无线通信设备的通用射频测试电缆等组成。嵌入式控制核心模块是系统的主控单元,以ARMMICRO2440A核心板为基础,嵌入了WINCE操作系统,并基于LabView开发了系统主控软件,实现对整个系统的控制与管理。测量切换矩阵模块以TMS320F28335数字信号处理器为核心,通过GPIB/VIX总线控制各种虚拟测试仪器,对采集到的信号数据进行运算和解析,并将解析后的数据上传给主控单元进行对比分析。标准接口模块提供LAN、USB、串行、GPIB、VXI等多种接口,通过切换矩阵来控制其中的射频同轴开关、可调衰减器、功率探测器和滤波放大器等接口电路。测量模块包含综合测试仪、矢量分析仪、频谱分析仪等测试仪表,用于采集所需的信号数据。总线控制模块通过RS232和1394接口实现主控单元对系统各部件的控制。数控电源和电源管理模块对系统供电进行智能化控制和管理。人机界面模块通过LCD屏实现专家对系统的操作和人机交互。
3系统软件设计
系统软件设计运用VC/VC++高级语言和NI公司的LabView,开发了故障测试诊断程序集、故障诊断专家知识库与设备信息数据库,以及仪器驱动程序集等软件系统。
3.1故障测试诊断程序集
测试诊断程序集软件由设备整机测试软件和单板测试诊断软件组成。整机测试程序根据诊断数据库提供的信息以树型方式显示功能检测项,当用户选择测试项后,系统依据测试诊断数据库中定义的测试流程完成测试并将测量结果和诊断数据库中的有关数据相比较,从而确定待测设备是否存在故障。单板诊断程序内部包括单板的各种信息注册表,该表将单板具有的所有特征信息组织在一起,可以直观显示单板中各元器件的型号参数等信息,在故障诊断过程中能以文字和图像突出显示的方式指导操作人员进行测试探头或夹具的定位,并能对故障诊断结论中的失效元件在实物图像上闪烁显示,使测试操作生动直观,诊断结果一目了然。
3.2故障诊断专家知识库与设备信息数据库
故障诊断专家知识库包括与整个诊断软件运行相关的专家诊断数据信息(如通信设备故障判别准则信息、检测参数指标、失效判据信息、检测部位-失效类型-失效判据-检测方法逻辑对照信息、故障预测结果、故障预测报告、历史维护记录、系统预设信息、代码信息等),全面反映通信设备及各板件的累计使用情况、历次维修情况、当前健康状况、损伤残留及待查隐患、任务能力评估以及预定的维修安排等,用来支持推理机根据检测数据对通信系统、子系统和设备板卡当前检测状况的变化做出正确的认定。设备信息数据库包括实时数据库和关系数据库,实时数据库用来装载来自接口适配器的实时检测数据,关系数据库用来装载通信装备整机及单板的型号、厂家、出厂日期、性能指标等基本属性信息表。
3.3仪器驱动程序
VXI总线即插即用(VPP,VXIplug&play)仪器驱动程序规范规定了仪器驱动程序开发者编写驱动程序的规范与要求,侧重于仪器的互操作性,可使得多个厂家仪器驱动程序共同使用,增强了系统级的开放性、兼容性和互换性。VPP规范提出了两个基本机构模型,第一个模型是仪器驱动程序的外部接口模型,它表示仪器驱动程序如何与外部软件系统接口,外部接口模型包括函数体、交互式开发接口、程序开发接口、VISAI/O接口和子程序接口,第二个模型是内部设计模型,它定义了仪器驱动程序函数体的内部结构,使用一些部件函数共同实现完整的测试和测量操作。
4主要技术指标
1)测试频率范围:1~500MHz。2)测试功能:频谱分析、频率/功率测量、信号激励、时域波形分析、基本电参量测量、音频信号分析、通信误码测试。3)测试速率:不小于50Mb/s。4)系统支持:VXI、PXI和LXI总线技术。5)系统软件:LabView、VisualC++。6)支持通信接口类型:GPIB接口、标准并口、RS232串口、LAN口、1394接口。7)电源及功耗:AC220V±10%、功耗不小于2kW。8)环境适应性:工作温度:-10~50℃,存储温度:-25~70℃。
5主要功能
5.1自治测试功能
系统提供序列化自动测试功能。以收信机为例,待测设备加电后,即可通过数据采集模块采集必要的数据,如电压、阻抗、频率甚至波形信号等,经过信号分析模块通过对测量的各种数据进行分析和处理完成对整机的诊断,如果整机诊断结果显示有故障,故障诊断模块会该将故障定位到某个板件,并在显示设备中显示相关结果,指导下一步的单板检测操作。单板检测需要将设备中板件卸下,插入系统的接口模块,通过宽带可控信号源模块产生板件检测所需要的电源、高频信号、逻辑信号等相关工作数据,并传送给板件,在故障诊断模块的控制下进行故障的分析诊断,可将故障定位到某级电路,甚至元器件,并通过显示设备显示测试诊断结果。
5.2故障诊断功能
系统通过不断的采集被测试设备的信息获得检测信号,通过信号处理得到设备特征信息,并与故障诊断专家知识库中的设备允许参数进行对比和一系列逻辑推理,快速找到最终故障或最有可能的故障位置,然后由用户来证实并形成诊断决策,最后建立维修方案并对设备进行维护和维修。
6结语
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本系统主要由STC89C52、飞思卡尔系列单片机K60、GSM通信模块、传感检测模块机电机控制模块等部分组成。控制部分本设计中采用双CPU的设计方案,分别用飞思卡尔公司的kinetis系列单片机K60和STC89C5C单片机。K60单片机主要用来采集传感器数据和控制舵机。STC89C52单片机主要是用来控制GSM发送短信息以及驱动步进电机STC89C52RC是一款高性能、低损耗的8位可编程微控制器,512字节的RAM、8K字节FLASH、32位双向IO口、全双工串行口、3个16位定时器/计数器,基友EEPROM及看门狗功能。同时,具有在线编程的功能,可是让使用者方便调试程序的可行性。ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。在正常使用是P0口需要接上拉电阻,这时候P0口为准双向IO口。STC89C52RC的P3口比较特殊,它既可以当做通用IO口来使用也可以采用其第二功能来使用。K60单片机是一款高速、高性能、低损耗的微控制器,该单片机是飞思卡尔公司推出Kinetis系列微处理器的一种,该系列微处理器是以ARMCORTEXM4为核心的32位微处理器。Kinetis系列微处理器基思卡尔公司先进的闪存技术(TFS)和先进的Flex存储功能,可以达到超过1000万次的擦写,该系列单片机具有非常强大的数据处理能力、该单片机拥有众多的引脚,并且很多引脚都具有复用引脚,可以通过配置寄存器来实现相应的功能,大致可以分为通用IO口(GPIO)模块、定时器模块、异步串行通信模块、模拟量(A)和数字量(D)相互转换模块、SPI模块、I2C模块、CAN等模块。图2为K60单片机及接口电路。通信模块GSM模块是集射频信号和基带信号于一体的通信传输模块,特别适合远距离数据传输、该模块符合标准通信传输协议、通过AT指令可以实现短信传输、拨打电话等服务。本系统采用TC35模块来实现收发短信,以此来实现终端的控制,达到智能控制的目的本系统中TC35模块通过串口与单片机连接,其接口电路如图2所示。TC35模块的TXD、RXD通过RS23与STC89C52RC单片机的RXD、TXD连接,以此来实现通过单片机来控制短息收发来达到远程控制和报警的目的。GSM模块与单片机连接,进行串口通信,GSM模块的TXD、RXD分别与单片机的RXD、TXD相连,并且经过电平转换,电平转换有MAX232进行。在GSM模块与单片机连接时要等待一段时间,GSM模块注册完成后,单片机才能通过程序来控制GSM模块发送短信,在通信时要注意波特率要一致,否者通信不正常,GSM模块不能正常发送短信。执行部分检测部分主要由MQ-2烟雾传感器、MQ-7一氧化碳传感器、火焰传感器、雨滴传感器、温度湿度传感器、ULN2003步进电机驱动芯片、红外传感器、MOC3041光耦、BTA16可控硅等组成。电源系统本设计采用LM2940来做5V稳压,由于K60单片机供电电源为3.3V,所以系统设计中还要有3.3V电源,设计中采用了AMS1117稳压芯片,电路见图3所示。
2软件设计
当电源上电后,程序开始初始化,各个模块开始测量数值,单片机开始读取各个模块采集回来的值,并通过液晶显示回来,比较各个模块采集值与阀值的大小,当超过阀值时,通过GSM短信报警。其程序流程图如图4所示。
3总结
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4G无线通信网络的优势在于能满足不同网络之间的无缝互联,这个基于全IP网络的体系结构组成了它的核心网,主要包括承载机制、网络维护管理、网络资源控制、应用服务4大元素。相较于3G网络,其中蜂窝网络、电路交换分别被全IP核心网、分组交换所取代和升级,以保障4G网络在高速移动的环境中移动工作站依然可提供2-100Mbit/s的数据传输速率。如下是4G无线通信网络体系结构,一种基于分组交换架构的全IP网络。
24G无线通信系统的网络安全威胁
2.1移动终端的安全威胁
①由于移动终端使用的是不同类型的操作系统,这些移动操作系统具有诸多公开漏洞,因而造成了移动终端的不安全性;
②因移动终端对于那些基于无线网络的电子商务、电子邮件等应用的支持性越来越普遍,这些无线应用的程序漏洞、安全隐患、病毒感染渠道等加大了无线终端的安全威胁;
③伴随病毒种类的不断增加,传统防病毒软件体积也越来越大,而移动终端有限的计算能力、存储能力、电池容量会逐渐无法适应和满足;
④因缺乏完整性、机密性、完善性的保护验证机制和访问控制机制,移动终端硬件平台中的各个模块、内部各个通行接口极易遭到攻击者的篡改、窃听信息、非法访问、信息窃取等。
2.2无线网络的安全威胁
①因无线网络的融合、共存特点,用户能够任意在不同系统之间漫游与切换,加大了无线网络移动性管理的安全威胁;
②4G网络必须与异构非IP网络相连接,且需有可靠的QoS提供,若无法满足这些条件则会存在安全隐患;
③无线网络由安全机图14G无线通信网络体系结构制、协议与体系构成,不同的无线网络具有差异性,在网络融合中会有安全威胁,且无线网络结构的不同也易造成容错性。
2.3无线业务的安全威胁
①随着基于电子商务的无线应用及增值业务的推陈出新,提出了更加高级的安全需求,但现有的安全机制却难以满足;
②因缺少完善的安全交易凭证,无线业务的利益冲突会越来越多;
③由于一次无线移动业务中会涉及多个网络运营商、业务提供商的服务,利益争端更为复杂,业务安全威胁更高。
34G无线通信系统的网络安全防护措施
3.1移动终端的安全防护措施
①在物理硬件的安全防护方面,为削弱物理接口的被攻击性,需要提升集成度,增加电流与电压检测电路,提高启动、检验与存储等方面的完善性;②在操作系统方面,需选用可靠性强的操作系统,并加固操作系统,使系统能够满足混合式访问控制、远程验证、域隔离控制等的安全操作。
3.2无线接入网的安全防护措施
①高可靠性载体是移动终端与无线接入网建立连接的第一道关卡,以数字证书等载体构建双向身份认证机制;
②采用相关技术措施(如物理地址过滤、端口访问控制等)设置无线接入网的细粒度访问控制策略;
③为防止非可信移动终端接入无线接入网络,需运用无线接入网自身安全策略来实现可信移动终端的安全接入功能,或是借助相关辅助安全设备来实现安全接入;
④根据业务需求,移动终端在与无线接入网进行传输过程中需建设加密传输通道,以自主设置数据传输方式来实现安全传输,或是开设专用网络来实现物理、逻辑隔离;
⑤满足无线接入网的安全数据过滤功能,发挥该功能对无线接入网资源在内部系统或核心网中的安全性,防止非法数据的侵入;
⑥为针对性、有效性分析和记录移动终端的行为规律、异常操作,以保障无线接入网的可靠性与高效性,需要结合移动终端的访问行为、无线接入设备的运作情况来构建统一的监控和审计系统。
4结语
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IETF最初制定的是sip会话的初始协议,可以用于多方面的通信。Sip是在应用层控制的协议并且它的基础是文本,是独立于底层传输协议的。并且,Sip的用途包括:建立、修改和终止IP网上的双方或多方的通话。这些会话的种类有很多,有多媒体会议、电话呼叫、或者是多媒体会议。Sip压缩技术支持语音通话,可以不用手动输入那么麻烦,并且它还可以定位使用者的位置,以便于能够更快的找到使用者。Sip协议的特点是简单、易于扩展、能够很快实现,这些特点被人发掘并且越来越得到人们的重视,所以现在一些科研人员开始研发一些能够支持和使用Sip压缩技术的多媒体客户端。这一项技术如果研发成功的话,它会成为第三网络和3G多媒体的重要协议。
2Sip压缩技术在无线通信中的应用
随着时代的快速发展,人们越来越多的使用无线通信技术,这也就促使了研发Sip压缩技术的步伐,使得Sip压缩技术在无线通信上有了很大的应用。
2.1Sip压缩
Sip是收集在Sip中出现的字符串,并且对这些字符串进行编码。但是,每个Sip消息的空间中也存在着URI,URI占据了Sip消息中的一些字节空间,这些字节空间有URI的求法,URI中的From和To的字节,还有隐藏在Contact字段中的URI字节。所以,在建立会话的过程中如果出现形成SIPURI的联系人列表是UA和Proxy之间成立的这种情况的话,那么在建立会话的过程中会对联系人列表中的URI字节进行维护和编码,因此,在对每个联系人消息进行编码时可以使Sip信息的头部大小降低。所以,在客户端和服务器之间创建和维护联系人列表是Sip压缩的关键。Sip压缩的前提就是必须对Sip协议进行一定的扩展,在Sip信息的头部可以增加一些区域,用来对终端支持Sip压缩或者是对方使用Sip压缩进行一系列的说明。在满足Sip中要求的基本机制和特定信令压缩参数的要求之下可以支持Sip的压缩,并且可以对Sip信息进行压缩和解压。Sip传输的端口是5060端口,当使用Sip压缩是端口依旧是5060端口,而且这两者会分得很清楚,不会混淆。未压缩消息字节的高位全为1,所以,要判断字节是压缩消息还是原始消息的方法是一个支持Sip压缩的终端是否可以接收到高5位的消息。如果高5位的值全为1,这是原始消息,这就把这些消息直接交给应用层进行应用;如果高5位的值不全为1这就是压缩消息,就要把这些消息转给消息的解压发生器进行解压。
2.2Sip扩展
Sip扩展的目的是能够使Sip压缩技术更好的实现,可以让用户随意选择。现在,有两种方法可以提高Sip整体压缩的效率:(1)动态压缩:通过自己本身已经压缩过的信息来压缩现在正要压缩的信息,这样做的好处是可以节省字节空间。但是,如果要使用自己本身已经发送过的信息,就必须经过压缩处理器的处理。因为如果信息是在可靠的传输层传送,这就能够保证信息的质量,但是如果不是在可靠的传输层,这就不能够保证信息的准确性。(2)共享压缩:通过在压缩的过程中使用自己本省已经接收到的信息来压缩自己要发送的信息。这种的压缩方式在请求的模式中能够获得很好的压缩效果。通过考察Sip协议,可以发现每个用户一般会产生很多相同的信息,这就意味着Sip压缩技术在工作的时候压缩信息的重复度相当高,而且信息冗余度相当高。通常的解决办法是,如果建立一种含有某些重复性词语的字典,这样就会很好地提高压缩处理器的效率。所以说,在Sip的扩展操作中也应用了可以让用户自定义的字典,这样来使Sip压缩效率提高。
3结语
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机车在运行过程中产生的记录数据必须全部下载下来并转存到地面运行数据库中,在这一过程中运行数据一般采用大容量数据存储设备或者其他数据传输方式来传输,这种数据传输方式不仅需要借助大容量的数据存储设备,同时也必须经历数据传输的人工送存阶段,不仅增加了数据信息的传输复杂性,而且让数据的传输存储活动面临着一定的操作风险,不利于数据信息的规范化管理,在数据信息传输的这种形势下,采用无线通信技术能够实现机车与地面信息管理中心之间的无线通信,可以简化数据管理的工作过程,并提高数据通信的稳定性和可靠性。
二、硬件配置
1、数转电台。
RF-418数转电台是无线通信领域的一种新型产品,其在提高了自身通信技术水平和通信质量的前提下,实现了与单片机之间的无线通信,在运行中可以提供RF测试、双向通信测试、一般数据传送、自动调频数据传送等四种工作模式。这四种模式之间的切换简单方便,在保证其自身高可操作性的同时也提供了多样化的数据传输形式,最大限度的满足了机车和地面数据中心之间的通信需求。
2、数转电台与车载微机的接口。
无线通信技术在单片机通信系统中的应用,存在的最大问题就是数转电台与车载微机的对接问题,在单片机通信系统运行过程中,要保证数转电台与车载微机之间对接的准确性和数据传输的稳定性。车载微机系统采用的处理器是DALLAS公司研发的DS80C320处理器,其在运行中能够提供两个全双工串行口,两个数据指针、13个中断源。通过处理器自身强大的数据处理能力,可以结合数转电台和车载微机所处的不同的实际运行状况,对其对接的方式进行选择,保证数转电台车载微机系统在对接活动中最大限度的接口连接安全和数据传输安全,减轻了单片机控制接口的负担,同时提高了单片机通信系统运行的可靠性。
三、通信软件设计
1、通信格式。
车载微机向地面通信系统发送请求信号主形式为ABBAIDSUMNFF、其中数据帧一共包含有6个字节,前两个字节(ABBA)表示起始位置,第三个字(ID)表示该趟列车的车载微机的编码号,第四字节(SUM)为通信活动中的标注字节,第五字节(N)表示在本次通信活动中从起始字节到结束字节的字节数,是为了防止在通信中信息丢失而设置的,第六字节(FF)表示通信内容结束。无线通信技术在单片机通信系统中的应用,对通信模式最大的创新就是实现了信息通信的数字化。单片机通信系统在我国的应用广泛的存在着运行中一对多的运行模式,一般大型机务段都拥有数百台机车。因为铁路运输自身的特性,大量的机车回段的时间都不确定,机车在完成运输任务返回机务段时,应该首先与地面信息系统取得联系,这种联系由机车首先发出通信请求,在得到地面信息系统的回应后,与地面信息系统建立通信连接并完成数据信息的转发。当车载微机连续三次申请通信都得不到回复或者回复信息不正确的时候,车辆管理人员应该保留该车次的数据信息,并与维护人员联系进行车载微机的修理。
2、程序流程。