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0 引言
近年来,短消息业务得到了飞速发展,但是由于采用“存储转发(store-forward)”机制,其应用受到了一定的限制。USSD(Unstructured Supplementary Service Data,非结构化补充数据业务)是在GSM短消息系统基础上开发的数据交互技术,采用面向连接、提供透明通道的交互式会话方式,具有比短消息服务更高的传输速率和更强的交互性。USSD的诸多优点使其成为了一种能够适应大多数普通移动用户大部分日常需求的有效客户服务接入方式。
1.1 网络结构
如图1所示,USSD业务中心可以通过USSD网关为手机用户提供使用梦网业务、访问sP资源的接入手段。USSD业务网关是外部服务提供商(SP)与移动网内USSD中心之间的中介实体,其中,USSD网关与SP交互采用了USSD接口协议。通过USSD服务,手机用户可以使用SP提供的手机支付、股票信息、交通信息(航班时刻、火车时刻、公交行车路线查询等)、话费查询、车主服务(交通违章通知、车牌年检通知、驾驶证年审通知等)、考试成绩查询(中考、高考等)和游戏等服务。
1.2 USSD应用接口协议原理
USSD接口协议与HTTP(Hyper Text Transfer Protocol),FFP(File Transfer Protocol),SMTP(Simple Message Transfer Protocol)等协议一样同处于TCP/IP网络模型的应用层。USSD服务在TCP层必须有惟一对应的端口号,以保证TCP层向应用层的正确提交。协议采用的长连接方式,是指SP与USSDC以C/S方式建立TCP连接,用于双方信息的相互提交。TCP/IP连接建立后,由Client端(SP)发起建立应用层连接,然后进行数据传输。当信道上没有数据传输时,客户端应发送链路检测包以维持此连接,服务端如果在一定时间内未收到客户端的数据则断开此连接。
2 USSD接口协议的分析和设计
对于处于应用层的这样一个协议,为了减少程序编写的复杂性,采用了分层的方式来组织,如图2所示,每一层都建立在下层之上,目的都是向它的上一层提供一定的服务,而把如何实现这一服务的细节对上一层屏蔽。从移动运营商USSD服务器送来的信息,经过USSD层,USSD扩展层的解析和处理,最后交给USSD应用逻辑层;从USSD应用逻辑层发出的内容,经过USSD扩展层和USSD层的处理和封装,最后由移动运营商的USSD服务器发送到用户手机。
接入网的概念是由传统的用户线发展起来的。近年来,由于电话业务的发展、新业务种类的增多、对线路带宽要求的提高以及各种新兴技术(特别是光纤通信技术)的发展,使得传统的用户线的概念逐渐发展成为接入网的概念。前几年,国际电信联盟(ITU)正式定义了用户接入网。引入接入网后,现有的电信网将减少端局数量,简化中继网的复杂程度,有利于中继网的管理。
接入网所覆盖的范围可以由三类接口来界定,如图1所示。接口的标准化、综合性直接影响到接入网的建设成本及接入网能承载的业务能力,为此,ITU-T综合考虑各种需要,终于通过了关于接入网和本地交换机之间标准化的V5.1和V5.2接口的建议[1,2]。
V5接口是一种在接入网中适用范围广、标准化程度高的新型开放的数字接口,对于设备的开发应用、多种业务的发展和网络的更新起着重要的作用。V5接口的标准化代表了重要的网络演进方向,影响深远。其意义在于交换机通过此接口可以支持多种类型的用户接入,而且V5接口的开放性意味着交换机和接入网的技术和业务演进完全独立开来。接入网的发展可以不受交换机的限制,使得接入网市场完全开放。
一、V5接口协议结构
窄带V5接口包括V5.1和V5.2接口。V5.1接口由1条2048Kb/s链路构成,通过时隙传递公共控制信号,支持模拟电话接入,基于64Kb/s的综合业务数字网基本接入(2B+D)和用于半永久连接的、不加带外信令信息的其他模拟接入和数字接入。这些接入类型都具有指配的承载通路分配,即用户端口与V5.1接口内承载通路有固定的对应关系。V5.2接口按需要可以由1~16个2048Kb/s链路构成,除支持V5.1接口的业务外,还支持ISDN PRI(30B+D)接入,其基于呼叫的时隙分配使得V5.2接口具有集中功能。V5.1接口是V5.2接口的子集,V5.1接口应当能够升级到V5.2接口。
V5接口协议由3层组成,接入网侧和本地交换机侧呈不对称布置,层与层之间的信息传递采用原语实现,而同层子层间的信息传递则采用映射。
V5接口物理层由1~16条2048Kb/s的链路构成,电气和物理特性符合G.703建议,帧结构符合G.704/G.706建议。每帧由32个时隙组成,其中:时隙TS0用作帧定位和CRC-4规程;时隙TS15、TS16和TS31可以用作通信通路(C通路),运载信令信息和控制信息,通过指配来分配;其余时隙可用作承载通路。
V5接口的数据链路层仅对于C通路而言。第二层协议(LAPV5)规范以建议Q.921中规定的LAPD协议和规程为基础,允许将不同的信息流灵活地复用到C通路上去。第二层协议分为两个子层:封装功能子层(LAPV5-EF)和数据链路子层(LAPV5-DL)。此外,第二层功能中还应包括帧中继功能(AN-FR)。
V5接口的第三层协议簇包括PSTN协议、控制协议、链路控制协议、BCC协议和保护协议(后三种协议为V5.2接口特有)。PSTN协议负责处理与PSTN业务有关的信令;控制协议负责用户端口状态指示与控制,协调两侧在网管控制下的数据指配;链路控制协议负责协调和控制AN、LE两侧的链路阻塞、链路解除阻塞和链路标识功能;BCC协议用来把一特定2048Kb/s链路上的承载通路基于呼叫分配给用户端口;保护协议提供V5.2接口在出现故障时通信路径切换的保护功能。
如图2所示,当第三层协议有信令信息需要发送时,通过数据链路子层(LAPV5-DL),请求封装功能子层(LAPV5-EF),用给定的封装功能地址传送数据链路子层端到端数据。
二、V5接口的实现
笔者曾参与IDS2000综合数字通信系统(接入网侧)V5.2接口的开放研制工作。IDS2000综合数字通信系统是电力自动化研究院为了满足电力通信网发展的需要而开发的一种综合接入设备。该设备具备V5接口,使得IDS2000系统可以很方便地通过开放接口和大型交换设备互连,取代了原先接入大型交换设备时所用的音频Z接口或专用接口。
V5接口协议分3层结构。物理层和数据链路层部分功能由硬件实现,这在超大规模集成电路飞速发展的今天,难度已不是太大。Mitel公司生产的大规模E1接口芯片MT9075就是一种很合适的芯片[3]。MT9075是一种单E1接口,综合了成帧器和LIU。重要特性包括数据链路接入、告警、中断、环回和诊断,并内嵌了两个HDLC控制器(MT8952),特别适用在V5接口(封装功能子层功能和HDLC协议类似)。
V5接口的第三层协议包含内容较多,由软件实现。本文主要结合嵌入式系统编程来介绍V5接口的第三层软件结构,对于协议细节的实现不多赘述。
1.实时多任务操作系统[4]
目前,嵌入式应用领域的一个发展倾向是采用实时多任务操作系统RTOS(Real Time Operating System)。RTOS的广泛使用与应用的复杂化有关。过去1个单片机应用程序所控制的外设和履行的任务不多,采取1个主循环和几个顺序调用的子程序模块即可满足要求;但现在1个嵌入式控制系统可能要同时控制/监视很多外设,要求实时响应,有很多处理任务,各个任务之间有很多信息传递,如果仍采用原来的方法,存在两个问题:一是中断可能得不到及时响应,处理时间过长;二是系统任务多,要考虑的各种可能也多,各种资源若调度不当就会造成死锁,降低软件可靠性,程序编写任务量成指数增加。正是这种情况的出现,推动着RTOS的应用迅速发展。
对于V5接口,系统软件工作量相当大,包括5个核心协议功能的处理,须管理很多定时器,有很多用户端口需要监视,并且要求实时处理,若采用传统的软件编程方法,很难实现。在IDS2000系统中,笔者采用VRTX实时多任务操作系统[5]作为开发平台,大大减轻了软件的工作量,而采用面向对象的编程方法和事件驱动的消息机制,使得协议程序具有高可靠性、可控、可观测、易于维护和管理。
2.V5接口软件框图
如图3所示,V5接口软件主要包括:
(1) 数据链路层模块(仅包括数据链路子层功能,封装功能子层由硬件板完成);
(2) PSTN协议处理模块;
(3) 控制协议处理模块(包括用户端口状态机、指配控制状态机、公共控制状态机);
(4) 链路控制协议处理模块(包括链路控制状态机、链路控制L3状态机);
(5) BCC协议处理模块;
(6) 保护协议模块;
(7) V5接口AN侧系统管理模块;
(8) V5接口AN侧资源管理模块;
(9) 定时器管理模块;
(10) 消息处理模块;
(11) 用户端口模块;
(12) 10ms定时中断。
上述模块中,模块1~7完成V5接口协议的核心功能。其中,数据链路层模块对模块2~7所产生的消息进行处理,交由V5硬件接口板完成封装功能,再发送给LE侧实体;PSTN协议处理模块主要功能是建立用户端口状态和LE侧国内协议实体之间的联系;控制协议模块用于表示用户端口状态指示与控制,还和系统启动、重新启动、指配有关;V5接口AN侧系统管理模块是协议功能正常实现的重要部分,在AN和LE中,不同的FSM之间或第二层协议实体之间没有直接的通信,而是通过系统管理来协调V5接口各个协议实体之间的操作。另外,系统管理负责从AN或LE的各种功能模块中接收和处理有关状态和故障的信息。系统管理还是维护台或网管系统与V5接口之间的桥梁,它负责接收维护命令,并对V5接口执行相应的操作,随时向上层网管报告系统的运行状况。
模块8~12完成V5接口协议的辅助功能。其中用户端口模块负责用户端口状态扫描与控制,直接与硬件端口联系;AN侧资源管理模块配合BCC协议处理模块完成V5接口中BCC协议功能;消息处理模块是为了减轻操作系统的负担设立的,它负责协同操作系统管理各模块的消息队列;定时器管理模块负责产生、管理系统中所需要的定时器,当定时器溢出时,发送消息至相应模块;10ms定时中断程序负责调度系统中需周期性运行的任务,采用“信号量”(semaphores)的通信机制完成。
3.有限状态机
在上述程序模块中,存在大量的有限状态机(FSM),如控制协议中的用户端口FSM、公共控制FSM、BCC协议中的承载通路连接FSM等。有限状态机是描述通信协议过程的一般方式,是一种面向对象的描述方法,与具体实现程序无关。有限状态机具有有限状态集,在任意给定的时刻,必有惟一确定的状态,在某状态下必须依赖于外部输入的特定消息触发,才能引起状态转移或执行某种任务。
有限状态机对于系统其他软件而言相当于一个“黑匣子”。它可以接收有限的消息组,也可以发送特定的消息组,但其内部结构不为系统其他部分所知。它的功能完全由它接收和发送消息顺序所决定。
有限状态机的这种描述方式很适合用面向对象的方法实现。在传统的实现方法中,状态变量和状态表可以在状态机模块外被访问,易于遭到破坏。面向对象的实现方法提供了一种更加结构化和更加直观的FSM实现方法,更利于“数据隐藏”,而且这些优点随着FSM规模的增大越发明显。我们只须要定义一个FSM基类,利用封装、继承和多态性的特点,就很容易从先前定义的基类中派生出所需要的FSM,大大减少了软件的工作量,软件也易于维护。
4.定时器的实现机制
定时器对于正确实现通信协议功能有着很重要的作用。V5接口协议中存在大量的定时器,当话务量较大时,可能有数百个定时器同时运行。定时器的设计是正确完成V5接口协议功能的一个重要部分。
本系统中由定时器管理进程负责管理V5接口中所有的定时器。由于各种定时器所要求的精度各不相同,所选择时间的长度对各定时器进行监视和计数累计是问题的关键:时间间隔太小,影响系统运行效率;时间间隔太长,影响定时器的精度。为了解决这个问题,系统中设定了三种不同分辨率的定时器:10ms、100ms和1s(分辨率指计数时间间隔)。
若某应用进程须要使用定时器,首先要向定时器管理进程发送一消息,消息中应包含申请定时器的分辨率、预置计数值、溢出后应发送的消息等信息。定时器管理进程收到该消息后,根据定时器的分辨率将其放到合适的定时队列中,启动定时。若定时器计数为零,则表示该定时器溢出,定时器管理进程应向相应的应用进程发送溢出消息,同时应释放该定时器。应用进程若主动要求放弃一定时器,则应向定时器管理进程发送一释放定时器消息。消息中应包含所申请定时器的标号、分辨率以及溢出目标进程、目标对象等。定时器管理进程接收到此消息后,在合适的定时器队列中寻找到该定时器后,将其释放。 定时器管理进程管理其他各应用进程所申请的定时器。在定时器管理进程中,有三个链表分别用于存放这3种不同分辨率的定时器。
定时器管理进程完成以下一些基本功能:
(1)管理10ms、100ms和1s三种定时器链表。
(2)当10ms定时间隔到,应遍历10ms定时器链表,完成对链表中各定时器的计数处理。若有定时器溢出,则向相应的进程发送溢出消息,并从定时器链表中释放该定时器。同样,当100ms或1s的定时间隔到时,也应对100ms或1s定时器链表作相同处理。
(3)处理从其他进程接收到的消息。当收到从其他进程发送的申请定时器的消息时,应在相应分辨率的定时器链表中插入所申请的定时器;在接收到从其他进程来的释放定时器的消息后,应寻找到该定时器,并将其释放。
5.编写可重入函数
V5接口中有大量的函数需要编写。和传统的编程环境不同,本系统中,V5接口软件运行在多任务环境上,函数的可重入性(reentrancy)显得很重要。
所谓可重入函数是指一个可以被多个任务调用的过程,任务在调用时不必担心数据是否会出错。在编写函数时应尽量只使用局部变量,对于要使用的全局变量需要加以保护(如采用关中断、信号量等措施),这样构成的函数一定是可重入的;而编译器是否具有可重入的库,与它所服务的操作系统有关,如DOS下的Borland C和Microsoft C/C++等就没有可重入函数库,这是因为DOS是一个单用户、单任务的操作系统。
为了确保每一个调用函数的任务控制自己私有变量,在一个可重入的C函数中,将这样的变量申明为局部变量,C编译器将这样的变量存放在调用栈上或寄存器里。在VRTX操作系统下编写可重入的函数,须要遵循以下原则:
(1)将所有局部变量申明为auto或寄存器(register)类型;
(2)尽量不要使用static或extern变量,不可避免使用全局变量时,需加以保护;
(3)用VRTX库函数sc_gblock分配大的数据结构。
中图分类号:TN712-34
文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2011)09-0069-04
Design and Implementation of Protocol Converter for Multiple Interfaces and E1
YU Fa-hong1, LIU Wan2, WANG Zhan-feng2
(1. College of Electronic Technology, PLA Information Engineering University, Zhengzhou 450000, China;
2. Northern Institute of Information Technology, Beijing 100072, China)
Abstract: Since the communication bandwidth is widened increasingly, a design of protocol converter based on FPGA and MPC875 for multiple interfaces and E1 is proposed to solve the problem that the low-speed devices can not be connected to high-speed E1 lines. The hardware functional block diagram and the selection method of major components are provided. The dispatching method of multi-interface data, empty timeslot disposal strategy, FPGA structure design and software design flow are elaborated. Through the realization of protocol conversion for RS 232, RS 449, V.35 and E1, this design is proved to be feasible.
Keywords: multi-interface; E1; protocol convertion; FPGA
0 引 言
随着计算机技术与通信技术的持续发展,人们对高带宽需求不断增加,接入DDN(Digital Data Network)网、帧中继网等高速通信网的应用也越来越普遍[1]。E1是我国电信传输网一次群使用的传输标准,速率是2.048 Mb/s。实现多路接口与E1协议的相互转换,将可以把多种设备同时连接至高速的E1线路。本文基于FPGA(Field Programmable Gate Array)、嵌入式微处理器设计了一个多路接口与E1的协议转换器,实现RS 232,RS 449,V.35等接口数据在E1线路上的高速传输。
1 系统原理
1.1 系统描述
多路接口与E1协议转换示意图如图1所示。在发送端,将多路接口数据按照一定顺序合并成一路符合E1协议的数据在E1信道上进行传输,在接收端,将接收到的E1信号再按发送端顺序分成多路接口数据。
图1 多路接口与E1协议转换示意图
1.2 多路接口数据映射到E1帧的方法
E1是一种典型的时分复用结构,一个E1时分复用帧划分为32个相等的时隙,编号为CH0~CH31,其中时隙CH0用作帧同步用,时隙CH16用来传送信令。其余的时隙用来传送有效数据[2]。
通过将不同的接口数据插入不同的数据时隙,把多路接口数据编成一个E1数据帧,实现多路接口与E1的协议转换[3]。
将多路接口数据映射到E1时隙中,需要根据每路接口的速率进行时隙分配,也就是将E1的一个或多个时隙分配给一路接口使用,分配的时隙速率不小于接口速率(每个时隙的速率相当于64 Kb/s),DTE(Data Terminal Equipment)与DCE(Data Communications Equipment)设备端时隙分配设置必须一致。由于协议转换器没有自适应接口速率的功能,因此时隙的分配通过一个软件界面由使用者完成。
为了实现对时隙的分配,设置30个4位的时隙分配寄存器。CPU根据使用者的时隙分配设置,生成30个数据时隙地址并写入对应时隙分配寄存器。数据时隙地址表示的是该数据时隙传送的是哪个接口的数据。在发送端,根据该地址从相应接口读取数据插入对应时隙;在接收端,根据该地址将相应时隙数据送往对应接口。表1为数据时隙地址与接口对应关系表,空闲表示该时隙空置没有使用。
系统将E1时隙分配给多路接口使用,当有时隙没有被分配时,就会产生空时隙。在本设计中,系统可支配的最小单位是E1时隙,也就是说,系统可以将一个数据时隙分配给一路接口使用,也可以将多个数据时隙分配给一路接口使用,当一路接口数据不能完全填满一个或多个时隙时,将会产生半空时隙。比如一个100 Kb/s的接口,占用两个时隙,将会产生28 Kb/s的空时隙[4]。
对于没有使用的空闲时隙,系统可以根据时隙分配寄存器的值识别空闲时隙。在发送端,默认发送全“1”数据,在接收端,抛弃该无用数据;对于一路接口数据不能完全填满一个或多个数据时隙产生的半空时隙,采取循环发空包的方法来填充半空时隙,空包格式固定为“00001111”。在接收端,检测到这样的空包数据,丢弃不用。
下面主要实现V.35,RS 449,RS 232三路接口与E1协议转换的设计[5-6]。通过三路接口与E1协议转换的实现,验证多路接口同时与E1协议转换的可行性。
1.3 系统硬件原理框图与模块功能描述
系统硬件原理框图如图2所示,主要由接口芯片、FPGA、CPLD、微处理器构成。
图2 系统硬件结构原理图
LTC1546/LTC1544:多功能接口芯片LTC1546,LTC1544,二者结合,构成全功能的多协议接口界面,支持RS 232,RS 449,EIA530,EIA530-A,V.35,V.36,X.21协议,协议的选择可完全由软件进行。
MPC875:飞思卡尔MPC875嵌入式CPU,基于POWERPC架构,主频高达133 MHz,8 KB指令cache,8 KB数据cache,总线频率最高可达80 MHz。
EP3C25F324C8: Altera公司的CycloneⅢ系列FPGA,性价比高,资源丰富。
EPM7256AETC144-7:Altera公司MAX7000AE系列CPLD,支持多种接口电平。由于LTC1546,LTC1544接口电平为5 V,FPGA不支持这样的接口电压,这里使用CPLD作接口电路。
XRT82D20:RXAR公司的E1线路接口芯片,支持单路E1,具有HDB3编码、时钟恢复、线路驱动等功能,75 Ω或者120 Ω阻抗匹配。
keyboard:4×4键盘,用来接收时隙分配设置输入。
LED:LED指示灯,共30个,用来指示30个数据时隙的使用情况:当LED灯点亮时,表示该时隙已经使用;LED灯不亮,表示该时隙为空闲。
2 关键模块设计
2.1 与CPU通信FPGA端硬件电路设计[7]
当FPGA与CPU通信时,由于CPU总线特殊的时序关系,FPGA端须做相应的处理才能保证读写数据的稳定性。图3为MPC875读数据总线时序图。其中:CS为片选信号,OE为读信号,A[0:31]为地址信号,D[0:31]为数据信号。图4为MPC875写数据总线时序图,WE为写信号,其余信号与读总线相同。
图3 MPC875读数据总线时序图
当CPU读取FPGA中数据时,先给出地址信号,然后使能片选CS、读信号OE,这时如果数据总线上有数据,CPU读入数据。但MPC875总线频率高达80 MHz,为了CPU能稳定的读取到数据,这里将片选信号与读信号相“与”,然后扩宽3倍得到总线可用信号,在总线可用信号有效期间,数据总线上总有数据,这样,可以保证CPU能稳定的读到数据。
图4 MPC875写数据总线时序图
当CPU写入数据时,CPU先给出地址信号,然后给出片选及写信号,在写信号有效期间,CPU稳定的给出数据。因此,在片选及写信号有效时,锁存数据总线上的数据即可。
2.2 CPLD硬件接口电路设计
CPLD主要完成V.35,RS 449,RS 232数据收发;keyboard,LED控制;FIFO读写等功能。功能框图如图5所示。
图5 CPLD程序功能框图
CPU通过CPLD对接口芯片进行模式选择。V.35,RS 449为同步平衡接口,常用接口速率为N×64 Kb/s(N=1~32)。时钟、数据信号为两线平衡传输,控制信号为不平衡传输。发送数据时,将与之对应的时钟一并输出。在接收数据时,用接口时钟采样数据。
RS 232为不平衡传输。帧格式固定为:1位开始位、8位数据位、结束位。结束位有三种:1位、1.5位、2位。开始位固定为“0”,停止位固定为“1”。通信双方在开始通信前必须约定好串行传输的参数(传输速度、帧格式)。在发送端,首先通过分频产生需要的串行波特率,然后按照帧格式以约定好的速率发送。在接收端,使用8倍于波特率的时钟对接收到的信号进行过采样,经过滤波后如果为低电平信号,即认为是开始位,然后按照约定好的速率接收数据。
在接收数据时,FIFO读写模块将串行接收数据变成8位并行,同时,将与接收数据同步的时钟8分频,用此时钟将8位并行数据写入与该接口对应的FIFO;在发送数据时,将发送时钟8分频,用此时钟从与该接口对应的FIFO读取数据,同时将8位并行数据串行输出。
keyboard为4×4扫描式矩阵键盘,具有16个键。由硬件程序自动扫描键盘,输入数据触发中断,CPU读取数据。LED输出由CPU写入相应的显示寄存器,然后硬件程序将相关信号输出点亮LED。
2.3 FPGA硬件电路设计[8-9]
FPGA主要根据时隙的分配设置,在时钟系统的管理控制下,完成E1的编解帧功能。功能框图如图6所示。
图6 FPGA程序功能框图
CPU根据设置向时隙分配寄存器写入相应的数据。在发送数据时,E1编解帧模块根据时隙分配设置,从相应的FIFO读取数据,写入该时隙。对于没有使用的空时隙,按照空时隙处理办法填入无效数据。发送时钟为FPGA外接的2.048 MHz时钟。由于XRT82D20为数据差分输入,因此将编解帧模块输出的数据TPOS进行反向得到TNEG,平衡输出。TCLK为发送时钟[10]。
在接收时,XRT82D20数据差分输入RPOS,RNEG,将两个信号相减得到输入数据信号,RCLK为时钟输入。在输入时钟的控制下,E1编解帧模块将数据解帧。同时,根据时隙分配设置,将各个时隙的数据送入不同的接口FIFO。
3 软件主程序流程图
MPC875主要完成接口芯片初始化设置、时隙分配设置输入、状态显示等功能。软件主程序流程图如图7所示。
上电以后,CPU进行初始化设置。延迟1 ms进行内存地址分配:每个自定义寄存器及I/O均分配一个内存地址,CPU操作时读写相应地址即可;接着进行LTC1546/LTC1544模式选择,将三组接口分别配置为V.35,RS 449,RS 232;然后查询时隙分配设置输入,如果已经输入时隙分配设置,则读取时隙设置数据,否则,等待时隙设置输入;协议转换器初始化设置完毕,每隔100 ms进行一次线路运行状态告警显示。
图7 软件设计主流程图
4 协议转换器测试
4.1 测试平台搭建
测试平台由JDSU ANT-5 SDH接入测试仪,协议转换器,示意图如图8所示。JDSU ANT-5手持型SDH/PDH传输分析仪,内置所有必要的接口:从T1 Bantam、E1平衡与E1非平衡,到STM-16/OC48光接口;测试速率从1.544 Mb/s~2.5 Gb/s;大屏幕、简单图形化界面、中文菜单,易于使用。
图8 协议转换器测试平台示意图
首先进行时隙分配设置,将1到15时隙分配给V.35接口,17到30时隙分配给RS 449接口,31时隙分配给RS 232接口。由JDSU ANT-5 SDH接入测试仪发出的2 MHz信号,进入协议转换器,然后分别将V.35,RS 449,RS 232接口环回,再将输出的E1信号接入测试仪,在测试仪中测试环回信号的各种特性。
4.2 测试结果
依照上述测试平台进行协议转换器功能测试,测试结果显示,误码率为0,说明协议转换器功能正常。JDSU ANT-5 SDH接入测试仪测试截图如图9所示。其中BER为误码率。
图9 SDH接入测试仪测试结果截图
5 结 语
本文提出了一种多路接口与E1的协议转换设计方法,并具体介绍了时隙分配及调度、空时隙处理等技术难点。通过实现V.35,RS 449,RS 232三路接口与E1的协议转换,证明该方案是可行的。另外,本设计具有良好的扩展性,可以方便的根据具体应用添加或去除接口,也可以在本设计的基础上进行二次开发,完成更多的功能。
参考文献
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随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展,DSP技术也正以极快的速度被应用到科技和国民经济的各信领域。在很多工程开发设计中,由于要求实现单片DSP与单片DSP、多片DSP芯片以及及其它处理芯片之间的通信,因此,怎样更高效、更便捷的实现这些通信,已成为广大DSP应用者首先要解决的一个问题。
本文根据笔者在工程应用和调试方面用TI的DSP TMS320C5402与NEC的μPD780308单片机进行通信的经验,介绍并讨论了将TMS320C5402 DSP的多通道缓冲串行口McBSP(Multi-channel Buffered Serial Port)配置为SPI模式(即时钟停止模式),从而实现DSP与其它单片处理器之间的通信设计方法同时给出了实现方法的部分程序代码。
2 多通道缓冲串行口McBSP
多通道缓冲串行口McBSP的功能是提供器件内外数据的串行交换。同以前的串口相比,McBSP串口具有相当大的灵活性。表1给出了有关TMS320C5402的McBSP管脚说明。其中串口接收、发送时钟和同步帧信号既可由外部设备提供,又可由内部时钟发生器提供,从而大大的提高了通信的灵活性。
表1 TMS320C5402的有关McBSP管脚说明
管脚说明说 明DR数据输入端DX数据输出端CLKR接收数据位时钟CLKX发送数据位时钟FSR接收数据帧时钟FSX发送数据帧时钟CLKS外部提供的采样率发生器时钟源3 SPI协议中的McBSP时钟停止模式
SPI协议是以主从方式工作的,这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备,其接口包括以下四种信号:
(1)串行数据输入(也称为主进从出,或MISO);
(2)串行数据输出(也称为主出从进,或MOSI);
(3)串行移位时钟(也称为SCK);
(4)从使能信号(也称为SS)。
图1为设备的SPI接口示意图。该接口在工作时,主设备通过提供移位时钟和从使能信号来控制信息的流动。从使能信号是一个可选的高低电平,它可以激活从设备(在没有时钟提供的情况下)的串行输入和输出。在没有专门的从使能信号的情况下,主从设备之间的通信则由移位时钟的有无来决定,在这种连接方式下,从设备必须自始至终保持激活状态,而且从设备只能是一个,不能为多个。
TMS320C5402提供的时钟停止模式可用于SPI协议通信,当McBSP被配置为时钟停止模式时,发送器和接收器在内部是同步的,即可将发送数据帧时钟(FSX)用作从使能(即SS),而将发送数据位时钟(CLKX)用作SPI协议中SCK。由于收数据位时钟(CLKR)和接收数据帧时钟(FSR)在内部与FSX和CLKX是相连的,因此,该管脚不能用于SPI模式。
当McBSP被配置为一个主设备时,传送输出信号(BDX)被用作SPI协议的MOSI信号,而接收输入信号(BDR)则被用作MISO信号。图2所示为McBSP用作主设备时的SPI接口示意图。
同样地,当McBSP被配置为一个从设备时,BDX被用作MISO信号,BDR则被用作MOSI信号。图3为McBSP用作从设备的SPI接口示意图。
当TMS320C5402的McBSP被用于时钟停止模式时,寄存器SPCR1的CLKSTP位域和引脚配置寄存器的CLKXP位的配置如表2所列。
表2 时钟停止模式配置
CLKSTPCLKXP说 明
0XX不可用时钟停止模式。时钟被激活用于非SPI模式100时钟开始于上升沿(无延迟)110时钟开始于上升沿(有延迟)101时钟开始于下降沿(无延迟)111时钟开始于下降沿(有延迟)4 其它有关寄存器的配置
为了更好地掌握和了解McBSP作为SPI设备时的有关寄存器配置,现以McBSP作为SPI从设备来介绍有关McBSP的其它有关寄存器的配置,若McBSP做为SPI主设备,则相关配置正好相反。当McBSP作为SPI从设备时,主设备外部产生主时钟。CLKX引脚和FSX引脚必须被设置为输入。由于CLKX引脚和CLKR信号在内部相连接,因而传送和接收回路均由外部主时钟计时(CLKX)。同时,由于FSX引脚和FSR信号也已在内部连接,因此,CLKR引脚和FSR引脚不再需要外部信号的连接。
尽管CLKX信号由主设备外部产生且与McBSP同步,但是,McBSP的采样率发生器仍然必须正确启动SPI从设备,同时,采样率发生器还应被设置为最大速率(CPU时钟速率的一半)。另外,内部采样率时钟常被用来同步McBSP逻辑和外部主时钟以及从使能信号。每次传送时,McBSP一般在从使能信号的上升沿进行FSX输入。也就是说,在每次传送的开始,主设备必须维护使能信号,而在每次传送完成后,则必须消除从使能信号。在两次传送之间,从使能信号不能一直保持为高电平。对正确的SPI从设备而言,McBSP的数据延迟参数必须设置为0,在这种运行模式中,设置值为1或2没有定义。配置McBSP为从设备所需的寄存器位值如表3所列。
表3 SPI操作模式下的寄存器位值表
位 域值功能描述寄存器CLKXM0配置BCLKX引脚为输入PCRCLKSM1由CPU时钟产生的采样率时钟SRGR2CLKGDV1为采样率时钟选择2的划分因素SRGR1FSXM0配置BFSX引脚为输入PCRFSGM0对每个包传送,BFSX信号被激活SRGR2FSXP1配置BFSX引脚为活动低电平PCRXDATDLY0为SPI从设备运行,必须为0XCR2RDATDLY0为SPI从设备运行,必须为0RCR25 程序设计
下面是有关TMS320C5402器件的McBSP各个控制寄存器的配置,该配置程序笔者在实践中已经过测试,并已成功运用在了某工程设计中。
Void McBSP1_Config(void)
{
offlset=0x0000;
SPCR11=0x1800; ;配置串口时钟停止模式CLKSTP=10
offlset=0x0001;
SPCR21=0x0222;
offlset=0x0005;
SRGR11=0x00FA;
offlset=0x0007;
SRGR21=0xa00F;
offlset=0x0002;
RCR11=0x0040; ;接收一帧含一字,一字含16位
offlset=0x0003;
RCR21=0x0044; 接收数据无延迟RDATDLY=00
offlset=0x0004;
XCR11=0x0040; ;发送一帧含一字,一字含16位
offlset=0x0005;
XCR21=0x0044; ;发送数据无延迟XDATDLY=00
offlset=0x000E;
PCR1=0x000; ;发送时钟由外部时钟驱动,CLKX为输入脚CLKX=0,发送时钟极性CLKXP=0,发送帧同步极性FSXP=1
offlset=0x0008;
MCR11=0x0001;
offlset=0x0009;
MCR21=0x0001;
offlset=0x000C;
XCERA1=0x0003;
offlset=0x0001;
SPCR21=0x0262;
offlset=0x0001;
SPCR21=0x0263;
offlset=0x0000;
SPCR11=0x1801; ;接收器有效
offlset=0x0001;
SPCR21=0x02e3; ;发送器有效
Return;
在我们承担的《基于MCU的积木式数据传输实验平台的研究》项目中,要实现一些以MCU为核心的具有不同功能的模块电路——积木块,这些积木块通过各种不同的接口,可以像搭积木一样组合实现各种不同形式的数据传输。
在积木块内部或积木块之间进行串行通信,就得根据具体的需要,事先确定好串行通信接口协议。为方便项目的开发和应用,我们尽量使用标准化的接口协议,如UART,I2C,SPI等。下面笔者就简单介绍MCU应用开发中常用的串行通信接口协议,并结合各接口协议在本项目中的应用进行比较分析和选择。
1. 常用的串行通信协议
(1)UART总线协议
UART的全称是“Universal Asynchronous Receiver/Transmitter”,意为“通用异步收发传输器”,是一种异步收发传输器,是电脑硬件的一部分,广泛应用于MCU应用开发中。UART可以将数据在串行通信与并行通信间进行传输转换,即在MCU内部以字符为单位进行并行处理,而在线路上逐个比特串行传输。UART可用于全双工点对点通信,一条线接收(RX),另一条线发送(TX)。
通常MCU的UART接口不能直接和DTE(Data Terminal Equipment,数据终端设备)设备对接,需要通过电平转换芯片将UART接口的TTL电平转换成RS232C、RS485或RS422的接口电平,然后才能和具有对应接口的DTE设备对接。
由Motorola公司推出的串行通信接口SCI(Serial Communication Interface)是一种UART接口。
(2)I2C总线协议
I2C的全称是“Inter-Integrated Circuit”(在中国一般读作“I方C”,也可写作“IIC”),意为“内部整合电路”,是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接MCU及其设备。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。每个连接到I2C总线的器件都可以通过唯一的地址和一直存在的简单的主机/从机关系软件设定地址,主机可以作为主机发送器或主机接收器。I2C使用多主从架构,如果两个或更多主机同时初始化,数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏。AVR序列单片机内部集成TWI(Two-wire Serial Interface)总线,是对I2C总线的继承和发展,可以看做一类。
(3)SPI总线协议
SPI的全称是“Serial Peripheral Interface”,意为“串行外设接口”,是Motorola公司首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI接口主要应用在EEPROM、FLASH、实时时钟、AD转换器上,还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。
在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻址操作,且为全双工通信,显得简单高效。在多个从器件的系统中,每个从器件需要独立的使能信号。
(4)USART总线协议
USART全称是“Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter”,意为“通用同步/异步收发传输器”,是一个高度灵活的串行通信设备。USART相对UART来说是在异步通信的基础上还有同步的功能,USART能够提供主动时钟。USART可以配置成UART或SPI模式,AVR USART对AVR UART完全兼容。
(5)1-wire总线协议
1-Wire协议是美国Maxim/Dallas公司开发的一种单线总线协议,简称“单总线”。系统由一台主机和若干台从机通过一条线连接而成,主机由此完成对从机的寻址、控制、数据传输甚至供电(当然一条功能线之外还有地线,如需由主机供电,还要有电源线)。1-Wire协议采用单根信号线,既传输时钟,又传输数据,而且数据传输是双向的。它具有节省I/O口线资源,结构简单,成本低廉,便于总线扩展和维护等诸多优点。
1-Wire协议适用于单个主机系统,控制一个或多个从机设备。当只有一个从机位于总线上时,系统可按照单节点系统操作,而当多个从机位于总线上时,则系统按照多节点系统操作。
主机一般由MCU组成,从机由Maxim/Dallas提供的1-Wire器件构成,每个1-Wire器件内嵌唯一的地址码,以实现主机对不同从机的寻址。主机可通过各种方式联入计算机系统。作为一种单主机多从机的总线系统,在一条1-Wire总线上可挂接的从器件数量几乎不受限制。
(6)USB总线协议
USB全称是“Universal Serial Bus”,意为“通用串行总线”,是1994年底由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom等七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。USB具有传输速度快(USB1.1是12Mbps,USB2.0是480Mbps,USB3.0是5 Gbps),使用方便,支持热插拔,连接灵活,独立供电等优点。因为USB已经替代并行和串行接口,成为PC的标配,所以MCU与PC之间的连接越来越多地采用USB接口,一般是通过USB转UART电路,将MCU的UART与PC的USB连接起来。
(7)SDIO总线协议
SDIO的全称是“Secure Digital Input and Output”,意为安全数字输入输出,是SD型的扩展接口。SDIO除了可以接SD卡外,还可以接支持SDIO接口的设备,插口的用途不止是插存储卡。支持SDIO接口的PDA、笔记本电脑等都可以连接像GPS接收器、WiFi或蓝牙适配器、调制解调器、局域网适配器、条形码读取器、FM无线电、电视接收器、射频身份认证读取器或者数码相机等采用SD标准接口的设备。
SDIO协议可以支持三种操作模式:SPI、SD一线,SD四线(接口通过寄存器来配置)。SPI速度较低,一线或者四线需要寄存器来选择,高速模式下需要四线支持。
(8)CAN总线协议
CAN的全称为“Controller Area Network”,意为控制器局域网,是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。
CAN总线是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。
(9)GPIO总线协议
GPIO的全称为“General-Purpose Input/Output ports”,意为“通用IO口”,即可以根据使用者的需要将某个接口引脚设置成输入、输出或其他特殊功能。GPIO的功能类似8051的P0~P3。GPIO是一种非常重要的I/O接口,具有使用灵活、可配置性好、硬件代价小等优点。
(10)RJ45 以太网接口协议
10/100 Base-T RJ45接口是常用的以太网接口,支持10兆和100兆自适应的网络连接速度,常见的RJ45接口有两类:用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE类型,还有用于交换机等的DCE类型。RJ45接口通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。
RJ45是各种不同接头的一种类型(例如:RJ11也是接头的一种类型,不过它是电话上用的);RJ45头根据线的排序不同分为两种:一种是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕,另一种是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。因此使用RJ45接头的线也有两种即:直通线、交叉线。
MCU控制板集成或外扩网卡模块后,就能直接接入到计算机网络。
2.各接口协议的比较和选择
(1)本项目中串口通信应用分析
第一,在本项目的应用中,串口通信分为以下三种。
①积木块内部即MCU与器件间的串口通信
对于积木块内部的串口通信,可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO和GPIO等。
②积木块之间的串口通信
对于积木块之间的串口通信,可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、SDIO、CAN、GPIO和RJ45等。
③积木块和上位机PC之间串口通信
对于积木块和上位机PC之间串口通信,可选用的接口协议有UART、USB和GPIO等。
第二,在本项目的应用中,串口通信按照拓扑结构可以分为以下三种。
①点对点通信。可选用的接口协议有UART、I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO、CAN、GPIO和RJ45等。
②一主多从通信。可选用的接口协议有I2C、SPI、USART、1-wire、SDIO、CAN和GPIO等。
③多主从通信。可选用的接口协议有I2C、CAN和GPIO等。
(2)本项目中串口通信接口协议的选择
在实现各种功能的积木块时,遵循一条最基本的原则:兼顾积木块实现的通用性和复杂性。即有选择地将某几个功能做到一个积木块上,既减少积木块的复杂性,又增强它的通用性。这样根据需要做出几种通用的积木块,加上相应的器件就能实现相应的某项功能。
具体实现一个积木块还得选择通用性较好的MCU和选定功能的相关器件,这二者是相互影响的。比如器件的接口是SPI的,MCU就应该有相应的SPI接口。反过来,先选定MCU,选择器件时就要注意选择MCU具有的接口类型。
实践证明,通用性好的积木块至少应该具有UART、I2C、SPI和一定数量的GPIO接口。另外,为方便和上位机PC通信,最好有USB接口。
其余接口的实现有三种方式:
①在一些专用的积木块上实现
②在通用性积木块上通过GPIO配置实现
③通过接口转换积木块来实现
总之,在选择串口通信接口协议时,以满足积木块基本功能为目的,适配MCU或器件的接口类型。
参考文献:
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[3]赵宏,王小牛,任学惠.嵌入式系统应用教程.北京:人民邮电出版社,2010.
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河北省高等学校科学技术研究项目资助/Supported by science and technology research projects of colleges and universities in Hebei province 编号:Z2010316)
引导。我想借一些实验性的探讨与诸位分享这些观念。
先简单介绍几个在开放建筑领域已经建立且运用成功的重要观念。
首先是“辖制原则”(principle of Dominance),这是哈布瑞肯教授(John Habraken)在三十多年前提出
的观念。一个构造物,实体的或非实体的,包含一定的构成元素,其中的元素甲之变动会牵动元素乙,而反之不
然,则元素甲属于上一层级,元素乙属于下一层级;若元素乙之变动也同样会牵动元素甲,则二者皆属于同一层
级。这个原则可以印证在自然的构造物,甚至社会关系的构造上。依据这个原则,可以发现人造环境中存在着许
多有趣的“环境层级”现象,且因文化而变异。例如日本的传统民居中几乎没有“家具”这个层级,而其“隔间”
则如同家具,可以携带并重新装置。
其次,由于环境层级呈现交错连续的包含关系(指空间)及依附关系(指实体),因此,属于上一层级的可
视为“结构体”,而下一层级的便是“填充体”。结构与填充是相对的观念,例如“隔间”对建筑物而言是填充体,
对家具而言则是结构体。身为结构体,具有辖制能力,相对而言较不易变动。身为填充体,虽然受到辖制,但也
相对而言较易变动,因此享有较多的自由。
第三,一个好的结构体应该能容纳许多不同的内容。如何增广多样的填充物,则需要特殊的结构体设计方法。
第一代的开放建筑研究,例如荷兰的SAR组织,在这方面已做出了重要的贡献。另一方面,一个好的填充体系统
应该有相当的弹性应变能力来符合使用需求的变化,这正是“长效建筑”的具体意义。
近半世纪以来,开放建筑在这个课题上已取得了相当可观的成果,但一些新生的挑战也逐渐浮出。在此我提
出一些新的课题,并以一些实验性的例子做为初步的响应。虽然例子多是针对建筑物的室内与家具层级,但所运
用的观念则是普遍的。
课题一:开放界面。接口是连接双方的中间体统称,虽然可以指实物与虚体,但在此只讨论实体的接头(Joint)。
“开放”有两个涵意需要说明。其一是依附在“开放产业化”(open industrialization)的目标上,就是尽量减
少特定且特殊化的设计。俗句“一个萝卜一个坑”式的设计,由于过于“针对”性,不易产业化与市场化,如同“手
工艺”,属于封闭型的产品。另一个含义就是可逆性:界面的两方可合亦可分。在此,我要提出的是一个新的挑战:
即构造物在变动与重组的过程中尽量减少接头本身以及接头双方构件的损耗与破坏。如果因为变动造成大量的损
坏,便称不上弹性,而是暴力,更造成废弃污染,当然也无法支撑“长效”的价值。就此课题我举两个例子。
其一是由我指导的开放接口的理论研究[2] 。就室内一般的门、窗、隔间墙、结构墙、结构柱等现行施作法,
进行了接头的开放性能评量(图1)。总体而言,现行施作是不开放的,不能达到长效的目的,也十分不“环保”。
这个研究指出了构造上的一些新挑战。几乎需要通盘检讨现行的构造思维,并且需要长期的研究努力。
另一个例子是以竹子构造为对象所发明的一种新接头,使其能符合竹子衔接的不同方向、不同数量、不同粗细,
而且在拆解时不破坏竹子本身。竹子只是个试探的对象,重点在于了解开放接头在设计上的挑战及其复杂性(图2)。
课题二:涵通系统。相对于特定与特殊而言,“涵通”(Generic)意味着概括、普及与通用。如果一个实
体构造系统称得上是涵通的话,它应该可以非耗损性地拆解与重组。例如,中国传统的木构造建筑及某些家具都
具有相当高程度的涵通性。进而言之,一个更高级的涵通构造系统应不但能拆解重组,还能组合成新的形式,甚
至可以做出另一种物体。另外, “系统”的概念一般是指有限的元素与元素之间有限的构成关系,它的价值常被
误解成只是为了“大量而一致”的生产效率。然而系统最值得深究的却应当是具有“以少量生产多样”的创造能力。
一致与多样并非鱼与熊掌,在一个好的系统中,是可兼得的。
先介绍一个具有这种涵通效能的家具系统[4] (图3)。这个实验是发明一组构件(有限元素)与接头(有限关系),
使其能做桌子,也能做椅子,还能做柜子,甚至能做出多样的桌子、椅子与柜子。同时这个系统也要有“开放性”,
能与市场上的其他系统配合,创造更多的式样。最后,它还要“友善”,就是用简单的工具与少量的人力便能完成。
另一个要介绍的实验是一般住宅的外墙系统[5] (图4)。外墙是十分重要的填充体,很多时候当内部隔间变
动时,外墙必须相对地应变,否则恐怕连一半的功效都达不到。由于外墙是内外的接口,因此得面对较复杂的处
境,如何适用于几乎无穷多的外墙尺寸是最关键的挑战。如同其他“开放”且“友善”的系统一样,它的元素必
须是少量的,同时在拆解、重组、变化时容易施作,而且无损耗。这个实验中的系统目前仅适用于直交形式的外墙。
研究的结果是以40cm及70cm为基本模数,可生产出9种面板单元,其组合可以符合所有以10cm为单位的外墙
规模。另外设计一组具微调能力的10cm外框,来收纳小于10cm的零碎尺寸。这样的系统几乎可以应付无穷多
的外墙尺寸,当然,外墙填充体与建筑结构体之间的开放接头还需要进一步的双向式构造研究。
课题三:活性系统(live system)。“活性”是个新生的观念,一方面是指系统中的构件可以是任意的形体
与尺寸;另一个用意是将一个构造物视为一次构件间的“偶遇”,缘起则结合,缘灭则各自分散,而且是好聚好散。
系统中的每个构件与接头又还原成自主的独立元素,等待参与另一次的构造机缘。活性系统的实验缘起于一次我
个人关于“非开放建筑困境” 的体验。如同许多购屋者(无论新屋或旧屋)的处境一样,由于原有空间的形式与
材质皆不满足新主人的需要,不得已而进行摧毁性的整建。经过无奈而残暴的拆解过程后,我只保留了前屋主的
许多大小尺寸皆不同的木质抽屉,准备再利用,因此,所面临的技术性挑战是如何设计一个结构体来涵容许多不
同的填充体(抽屉)。这是典型的开放设计问题,而其方法早在四十年前即已发展了。这次,我自找麻烦地又加
了两项要求使得这些柜子是个“活物”:其一,结构体的元素必须维持涵通的性质;其二,开放接头。我与学生
们实验的结果是以木片与横杆作为垂直支撑与水平支撑的涵通元素,开放接头则是C 形铁夹与钢索,柜子的结构
体是个开放的接口系统,整合了各种不同尺寸的抽屉(图5)。
另一个例子是有关活性系统中的整合接口,并非结构体,而是填充元素[6] 。这个小实验是发明一组“木砖”,
其尺寸能配合既有的红砖与水泥砖,做出各种组合构造(图6)。
虽然所介绍的只是些尝试性的构想,却紧扣着开放建筑的核心,也发掘出一些潜藏的观念与新的课题。另外
值得一提的是这些实验的共通特点,就是所有的设计都没有特定的对象物,因而进入了“后设”设计(meta-design)
的方法论探讨,或许今后可以来分享这方面的研究成果。
最后,我的自我叮咛是:虽然人类的文明曾经创造了许多优美动人且有效的人造物品及人造物体系,而在过
去的半个世纪,开放建筑揭示了接近革命性的主题――如果我们希望能迈向更有智慧的人造环境,我们几乎必须
“重想”建筑。
参考文献
[1] Habraken, N. John. The Structure of the Ordinary. MIT Press. Cambridge, 1998.
[2] 林丽珠. 开放式接口之建筑构造理论. 台立成功大学博士论文,台南,2002.
[3] 黄伟城. 开放构造之接口设计. 台立成功大学硕士论文,台南,2005.
“无论是传统的欧美市场,还是诸如巴西等新兴市场,只有产品满足在这些相关市场上的法律法规,才有进入这些市场的可能。这也正是SGS能为中国厂商提供服务的地方。”胡建森对本刊记者如是说。
朝阳产业仍存隐忧
据了解,2013年上半年,我国共向216个国家和地区出口了医疗器械。从出口区域看,亚洲是上半年我国医疗器械最大出口市场,出口额为29.48亿美元,同比增长12.18%,所占比重为32.71%;欧洲为第二大市场,出口额为24.16亿美元,同比增长6.7%,所占比重为26.81%;北美洲排第三位,出口额为23.61亿美元,同比增长10.53%,所占比重为26.2%。三大洲所占比重达中国出口总量的85.72%。
“从地区分布来看,2013年上半年,我国医疗器械出口前十省市是广东、江苏、上海、浙江、福建、北京、湖北、辽宁、山东和江西,出口额合计82.21亿美元,比重达到91.24%。广东出口的主要产品有体重计、监护仪、彩超、医用导管和血压计等。江苏出口的主要产品有医用导管、助听器、药棉、纱布、绷带、彩超和注射器。上海出口的主要产品有X光检查造影剂、医用导管、CT、彩超和监护仪等。”胡建森对记者介绍说。
尽管我国医疗器械出口正呈现蒸蒸日上的态势,但是其出口机构仍不是完全合理。“尽管我国的医疗器械产品在创新和迈向高端化方面具有良好的发展态势,但是就目前而言,中国出口的医疗器械从整体上还是以低附加值产品为主。”胡建森说,“尽管经过多年的努力,中国的医疗器械从出口在国际市场上已经占有相当大的份额,但是劳动密集型的中低端产品还是占据了很大一部分比例。”
在胡建森看来,中国出口的一次性医疗耗材、医用敷料和按摩器具等产品虽然质量上佳,但是其出口的主要竞争力还是来源于价格优势。“因此,我国政府应该继续加大对医疗器械出口的扶持力度,在鼓励企业积极走出去的同时,更要推动企业创新的研发力度,加大产品的升级,扩大资本密集型和技术密集型产品的出口。”胡建森建议道。
事实上,在世界经济未来走势不明朗、人民币汇率变化、人工和原材料成本上涨,以及部分外资企业工厂向劳动力成本较低的东盟、印度等国家或地区转移的环境下,我国医疗器械进出口贸易的发展将面临更多考验。下半年,预计我国医疗器械进出口贸易在复杂多变的环境下将稳定健康的发展。这必然要求我国医疗企业产品出口摆脱单纯依靠劳动密集型产品出口的现状,将越来越多的资金和高端技术应用于研发制造。
胡建森告诉记者,在企业谋求转型升级的道路上,克服国外的市场准入壁垒已经成为迫在眉睫要解决的问题。“不仅在北美和欧盟等传统市场,即使是对于巴西等新兴市场,只有解决了这些市场准入问题,企业才能一步一个脚印地在这些市场上不断拓展。”胡建森说。
打破国外市场准入壁垒
作为医疗企业行业的资深专家,胡建森对于各国市场准入壁垒颇为稔熟。他指出,如果产品要进入欧盟市场,就必须满足欧盟的医疗器械指令(MDD)指令。不仅如此,“从2014年的7月22号开始,欧盟对带电医疗器械强制执行RoHS2.0的指令,对限用物质提出了严格的要求,”胡建森说,“因此,这类医疗产品出口欧盟,必须至少 满足这两个指令。”
事实上,由于医疗产品材质、用途的复杂性,对于产品的限制也可谓多种多样。“例如,如果产品是用于抽血后诊断的医疗产品的话,就需要满足欧盟的IVD指令,也就种体外诊断医疗器械指令。”胡建森说。
对于中国医疗器械产品目前的现状,胡建森不无遗憾地说,目前我国一些企业的法律意识还是相对比较薄弱的,对于国外法律法规缺乏了解,甚至抱有侥幸心理。比如,有些医疗器械产品是介于家用电器和医疗产品之间的边缘化产品,这类产品从用途上属于医疗产品,然而又和家电非常类似,对于这类产品,不仅需要做测试,也需要做审核,“有些企业贪图方便只做测试而没有通过相关审核, 没有拿到公告机构颁发的CE证证,一旦被欧盟的监管机构查出,就会使中国的厂商蒙受巨大的损失。”胡建森说,“这说明中国有些的企业的法律法规意识仍然淡薄,有待于进一步提高。”
对于中国医疗器械产品出口的另外一个较大的市场——美国市场,胡建森告诉记者:“如果产品要出口到美国市场,就要受到美国食品药品管验局(FDA)的监督,因而需要美国FDA注证。”
在胡建森看来,一方面,不仅产品出口到传统的欧美市场需要面对进入壁垒的问题,企业在开拓新兴市场的时候同样需要克服市场目的地国家的准入壁垒。另一方面,积极开发新兴市场,也可以避免出口单一市场所带来的市场风险。
“在新兴市场中,巴西是表现比较突出的国家,中国出口巴西的医疗器械产品非常多。”胡建森说,“企业如果要进入巴西的话,就必须要获取巴西INMETRO的认证。除此之外,医疗器械产品进入巴西,还要得到巴西卫生部(ANVISA)的注册。只有这些注册了以后,相关产品才能进入巴西市场。”
借助第三方机构全球网络
面对现状,对于出口企业来说,扫除各个国家出口的市场准入壁垒,已经成为企业开拓海外市场的必由之路,而SGS正可以为企业解决这方面的难题。胡建森说:“SGS拥有完备的全球性网络,在欧盟、北美、巴西,日本、韩国等国家和地区都有SGS的一些分支机构,都具有当地的相关资质的发证资格,我们正可以利用这个网络提供一站式的服务,使客户的产品快速进入全球市场,这就是我们希望能够给中国的企业提供的帮助。”
在认证领域,据胡建森介绍,SGS是拥有四个欧盟公告机构,这四个机构均具备发医疗设备的CE证书的资格,其中一个是做得最多的,市场上也见得非常多的是CE0120这个公告号为0120公告机构。
“此外,我们还提供ISO的认证服务。企业的发展要符合医疗器械体系的认证,ISO13485就是这样的一个认证体系,它是专门针对医疗器械质量管理体系的认证。”胡建森告知记者。
近两年,国家促进企业转型、促进进出口平衡的政策与措施密集出台,从长远看,这些政策、措施是有利的,也是必要的。但“用药”可能猛了些。建议国家在外贸政策调控方面注意以下几点:
(一)在近一两年内,除非迫不得己,不出台导致出口企业成本费用普遍、大幅度上升的重大政策、措施;
(二)对必须出台的调控政策、措施,尽可能采用“渐进”方式;
(三)关注政策的叠加效应和累积效应。尽量避免影响出口企业成本上升的多项政策措施短期内密集出台或某项政策措施频繁调整;
(四)对调控政策、措施及时进行跟踪,并加以完善,尽可能避免“误伤”企业。
二、加大税收政策支持力度 (一)尽快扩大消费型增值税实施范围。实施消费型增值税制度,有利于提高企业技术革新的积极性,改变目前我国出口产品中含有增值税的状况,提升我国出口产品的国际竞争力。建议国家尽快将“两高一资”型以外的出口企业作为扩大试行消费型增值税的行业。
(二)进一步完善出口退税政策。一是继续适当调高一部分劳动密集型产品特别是高附加值劳动密集型产品的出口退税税率。近期国家回调了部分纺织、服装的出口退税率,得到了普遍的认同。建议适当调高其他劳动密集型产品的退税率,提高鼓励出口的机械、电子等产品的退税率,对纺织、服装产品的出口退税率亦可再适当提高1~2个百分点。二是对去年大面积下调退税的政策,根据近一年来运行的实际情况和企业的反馈,对一些“误伤”企业的环节加以调整。三是修改新成立的生产型出口企业在出口一年后才退还前一年内应退税款的规定。
(三)对中小出口企业实行减税政策。在近一两年内,对“两高一资”以外的中小出口企业在现行税率基础上减半征收企业所得税;对实行核定征收所得税的企业下调应税所得率;对亏损或微利出口企业,减征或停征城镇土地使用税、房产税等地方税收。
(四)对进出口企业从各级财政获得的专项扶持促进资金免征企业所得税。将企业从财政获得的各种专项资金作为纳税收入征收企业所得税,实质上削弱了财政支持的力度和效果。建议商务部与财政部、国家税务总局协调,至少在近两年内对财政支持外贸企业的各种专项资金免征企业所得税。
三、进一步加大财政支持力度
加大财政对外贸出口的支持力度,应着眼于两个方面。从长远看,是支持企业加快转型升级,从当前看,是帮助企业渡过难关。从支持方式看,一方面要加大对企业的直接支持;另一方面要对有关部门、单位为外贸企业提供特定服务的活动加大支持力度,而这些特定的服务或有助于出口企业直接或间接降低成本,或有助于出口企业加快转型升级的步伐,增强消化高成本的能力。
(一)进一步拓展支持内容。在保留或适当调整现有财政扶持政策的基础上,增设专项资金或在有关专项资金中增加支持内容:
1.设立公平贸易活动支持资金,用于对参与公平贸易活动的企业发生的相关费用给予补贴。
2.设立应对国外技术性贸易措施的专项资金,以降低企业应对国外技术性贸易措施的成本。该项资金主要用于:对科研机构、行业内的龙头企业开展具有普遍应用价值的技术攻关费用给予补助;对一些出口重点行业、重点地区为应对技术性贸易措施而设立的检验检测机构的开办费用、设备购置费用给予补贴;对部分检验检测费用水平较高的检验检测项目给予适当补助;对制订具有实际应用、推广价值的国家标准、行业标准的项目给予支持;对采用国际标准生产出口产品的企业给予鼓励。
3.支持外经贸公共信息化建设。对各级商务主管部门、有关行业协会(商会),建设外经贸公共信息平台给予支持,使出口企业能够通过外经贸公共信息平台及时了解国家相关的政策、措施,了解国内外市场信息,了解国际贸易动态,提升应对政策环境、国际贸易环境变化的能力,减少相关支出。
4.支持各级外经贸主管部门牵头开展各类政策宣传、业务培训。在近两年内,可采用由地(市)、县两级商务主管部门牵头,与各涉外业务部门协调,围绕转型升级等方面统一组织涉外经济政策的宣传、讲解,开展各类业务培训。所有培训类活动一律免收培训费用,所需培训费用由本级财政安排专项资金。
5.支持电子商务的发展。运用电子商务开展国际贸易可以有效地减少中间环节,简化贸易流程,降低商务成本。国家对全国性、地区性、行业性的电子商务平台的建设给予资金支持。鼓励企业采取不同模式积极开展电子商务,取消中小企业国际市场开拓资金对企业通过互联网开展国际市场宣传的项目不予支持的规定,对企业通过第三方电子商务平台开展国际市场拓展的活动给予支持。
6.支持中小出口企业多渠道、多方式筹集资金,降低融资成本。各级政府设立支持中小出口企业融资的专项资金,可分别用于:对地方为解决中小企业融资成立的担保基金、应急互助基金等提供铺底资金;对中小出口企业通过担保公司提供担保取得贷款的担保费用给予补贴;对中小出口企业从小额贷款公司、村镇银行、互质的基金等非银行渠道取得的贷款给予适当的利息补贴;对企业开展贸易融资的费用给予一定的补贴。
7.设立劳动密集型企业社会保障补贴资金。为做到既保护劳动者合法权益又适当缓解劳动密集型企业劳动力成本上升的压力,可考虑在近期内对符合一定标准的高度劳动密集型企业为职工缴纳社会保障费用的支出给予适当补贴,以鼓励企业在目前的困难时期保持员工队伍的基本稳定,缓解社会就业压力。
8.支持涉外监管部门开展贸易便利化建设。海关、商检等涉及外贸出口的监管部门的工作方式、手段,直接影响出口企业的成本费用和通关效率。如最近国家检验检疫部门决定对进出口货物实行直通放行,此项措施每年可为出口行业节约成本200亿元左右。在新形势下,口岸查验单位亟待加快改革、转变监管方式、创新监管手段、提高办事效率,为外贸出口提供更便利、更经济的环境。对于口岸查验部门为提高贸易便利化程度而实施的改革,财政应给予资金支持。
(二)加大中小企业国际市场开拓资金的支持力度。中小企业国际市场开拓资金是目前扶持内容最为广泛、受益企业最多的财政扶持政策,但该项资金的总量及对单个项目支持的标准偏低。建议较大幅度地追加2008年资金总规模,在安排2009年支持计划时也应保持一定的增幅;同时调高到新兴市场参加展览、各类认证、开展国际市场宣传推介等项目的支持比例或限额。三是提高支持的时效性。通过下放审批权限、缩短相关部门操作时间等措施,彻底改变目前操作周期过长的状况。
四、减、免、停收涉及外贸出口的相关费用
最大限度地减少出口企业在出口过程中的各种费用支出,对处于高成本重压下的出口企业无疑是雪中送炭。
(一)对亏损或微利的劳动密集型企业及其他各类中小出口企业,地方政府可考虑在两年内减征或免征地方性基金、费用。
(二)商务、海关、商检、外管等部门涉及出口企业的行政事业性收费,除体现国家宏观调控政策和对企业违法违规处罚的收费外,在两年内一律暂停收取,由此给这些部门非税收入带来的影响,由各级财政部门通过调整其部门预算收入指标加以解决。
事实上,早在去年9月份,易迅就已与可口可乐开展过浅层次的合作。当时,易迅曾联合可口可乐推出了下单就送可口可乐圣诞礼花瓶的活动,并取得了很好的口碑。
记者了解到,正是基于上述良好的关系,本次双方才决定将合作上升到战略层面,共同投入资源打造这次持续90天的“午后畅爽秒杀大奖”的活动。
很多童鞋因为不了解韩国的口语和书面语的区别,经常会把一些口语化的词汇、表达用在写作中,使得作文被扣分。
接下来,我们就来看看童鞋们常常在写作时混淆的那些词汇吧~
一、거VS것
이거, 그거, 저거等都是用于口语中的,在topik写作中不要出现。
那么在写作时想表达“这个”、“那个”的时候用什么呢?
拿出本本记好了,要用이것, 그것, 저것。
二、뭔VS무슨
疑问代词“什么”,在口语中多用“뭔”,而在书面语中则用“무슨”。
三、하고、이랑/랑VS와/과
“和”的口语表达多用하고、이랑/랑,听起来亲切自然;
然而在书面语中千万不要这样用,应该使用와/과。
四、해요体VS基本阶
제가 학교에 갔어요.(口语表达,我去过了学校)
(내가)학교에 갔다.(书面语中不用해요体,而是用基本阶)
五、습니다等敬语VS基本阶
由于写文章的时候面对的是读者,无法推断对方的年纪,因此不需要用敬语终结词尾,直接用基本阶即可。
六、말고VS아니라
表达“不是而是”的概念时,口语中用“말고”,书面语用“아니라”
마실 거 말고 다른 것 없어?除了喝的以外还有别的吗?
그 신문은 일간이 아니라 주간이다.这份报纸不是日报,而是周报
七、진짜/너무/무지하게/엄청等不用在书面语中
在口语中,经常会使用表示程度很深的副词:진짜/무지하게/엄청等。
而在书面语中基本不用这些词,书面语中一般用매우 몹시,무척。
八、글쎄不用于书面语
口语中表示不确定、不清楚的时候常用“글쎄”,但这个词不用在书面语中,要牢记。
九、그러니까/그래서不用于书面语
那么有人问了,书面语表示因此应该用谁呢?
韩语菌告诉大家,用그러므로来替代上面两个。
十、요새VS최근
“最近”对应的口语表达是“요새”,书面语表达是“최근”
十一、근데VS그런데
表示转折的时候,口语用근데,书面语用그런데
十二、아까/방금VS조금 전에
表示“刚刚”、“刚才”这一含义时,口语中多用아까/방금,书面语中多用조금 전에
十三、다VS전부/모두
表示“都”这一含义时,口语中经常使用다,而书面语中则使用전부/모두
十四、맞다VS옳다
表达“对”、“正确”的概念时,书面语中多用옳다,虽然说맞다偶尔也会出现在书面语中,但是正式程度不如옳다。
十五、얘기VS이야기
表达“故事”、“聊天”概念时,口语中用얘기,到了写作时应换成이야기。
十六、길래VS기에
口语中经常用길래表原因,对应的在书面语中应该换成기에
十七、겠 VSㄹ/을 것이다
在书面语中表示推测的时候经常用ㄹ/을 것이다,而不是겠。
十八、고치다VS수리하다
“修理”这个词,口语中经常用고치다,书面语中经常用수리하다
我修了电视机。
내가 텔레비전을 고쳤어요.(口语)
내가 텔레비전을 수리했다.(书面语)
十九、얼굴VS안면
“脸”这个词在口语和书面语的表达也不同,大家没有想到吧?
너 얼굴이 왜 그래?(口语)你的脸怎么了
손으로 안면을 문지르다.(书面语)用手揉了揉脸
二十、에게VS한테
表示“向着”、“对着”的助词에게、한테也分口语和书面语,前者多用于书面语,后者多用于口语。
一、人口结构对产业结构调整的正向影响。
1. 劳动适龄人口比重增加,劳动力供给较为充足。
劳动力是人类生产活动的主导因素,其供给状况不仅决定着产业结构转型升级的现实可行性,且从就业需求和劳动力成本比较优势层面影响着产业结构转型升级的方向。第六次人口普查数据显示,2010 年南京15~64 岁人口为650.72 万人,占全市常住人口比重高达81.29%,比20 年前增加了近10 个百分点。同时,从年龄构成指数来看,虽然南京的老年抚养比有所增加,但是由于少儿抚养比显著下降,因此总抚养比也出现较大幅度下降,从10 年前的31.44%下降到2010 年的23.01%。这说明,南京劳动适龄人口相对较多,负担相对较轻,能够更多地参与产业经济活动,从而为产业发展提供相对充足的劳动力供给。近年来,南京从业人数稳步增长便是最好的例证。南京仍然比较丰厚的“人口红利”,将在一段时期内保障南京经济的持续稳定增长,为产业结构调整创造宽松的宏观经济环境,以增量的产业发展平滑存量的产业结构调整引起的利益冲突。
2. 人口空间分布集聚,优化产业集群环境。
南京人口空间分布对产业经济活动的影响可以从两个层面来考量:①从人口的城乡分布来看,南京人口城市化水平已非常高,2010 年城镇人口比重已经高达77.9%,这种城乡人口分布格局将进一步强化原有的产业分工,即农业集中在郊区、郊县,服务业集中在城区,2010 年南京5 个郊区、2 个郊县合计贡献了99.47%的农业增加值、40.78%的第三产业增加值,近60%的第三产业增加值集中在城区。②从人口的区县分布来看,在区县的总体产业定位既定的条件下,人口分布越集中的区县相应的产业集聚优势也越明显,例如,主城区的总体产业定位是以第三产业为主,玄武区、白下区、鼓楼区作为主城区中人口最多的三个区,也是第三产业最发达的三个区,2010 年三个区的第三产业增加值均超过300 亿元,三个区的第三产业增加值合计占全市的比重达44.06%;郊区的总体产业定位是以工业为主,2010 年南京五个郊区的第二产业增加值均超过100 亿元,除了雨花台区其他四个区第二产业增加值占地区生产总值的比重均超过50%,五个郊区第二产业增加值合计占全市的比重高达72.20%。另外,某些产业经济活动在规划空间布局时也必须考虑人口的空间布局问题,例如,商业活动须布局在人口密集区域,而化工产业须远离人口聚居区域。南京新街口、山西路等重要商圈主要集中鼓楼区、白下区、玄武区等人口密集区,而化工产业正在向远离城区的江北化工园区调整迁移,都反映了人口空间布局对于产业经济活动的影响。
二、南京人口发展对产业结构调整的负向影响。
1. 人口形势的复杂变化,使产业结构调整面临艰难抉择。
产业结构调整需要顺应特定阶段的人口形势,尽量吸纳更多人口就业、更好地满足人口的物质文化需求。但是,南京人口发展形势复杂多变,不同情况、不同问题所要求的产业结构调整方向并不尽一致,有的甚至相互冲突,致使产业结构调整在方向选择上有些无所适从。例如,通常情况下,劳动人口增加要求大力发展劳动密集型产业,而人口老龄化要更多地扶持劳动替代性技术创新、大力发展资本和技术密集型产业。但是当前,南京劳动人口增加与老年人口增加并存,一方面劳动年龄人口比重超过80%,应该大力发展劳动密集型产业,以便吸纳更多就业,发挥劳动力优势,另一方面老年人口所占比重高达9.20%,超过老龄社会的国际标准线(65 岁及以上人口所占比重超过7%),应大力发展资本和技术密集型产业,以便弥补劳动力不足问题,这种相互冲突的情况使得南京产业结构调整的重点方向难以取舍。另外,人口发展是一个持续变化的过程,在不同阶段所呈现的特征也会发生相应变化,这也会增加产业结构调整的难度,很可能在某一阶段合理的产业结构在下一阶段就变得不合理了。例如,当前劳动年龄人口比重很大,应大力发展劳动密集型产业,但是由于新生儿比例下降、老龄化趋势彰显,20~30 年之后劳动年龄人口比重将会大幅下降,老龄人口比重将大幅上升,届时将不得不放弃劳动密集型产业。
2. 人口自然结构的新变化,使产业结构调整面临劳动力供给和产品服务需求双重波动的风险。
南京人口规模的增加和劳动年龄人口的增加可为产业结构调整提供广阔的市场需求空间和充裕的劳动力供给,但是这两种有利条件并不是一成不变的,南京人口自然结构呈现的一些新特点可能会消弥这两种有利条件,甚至可能使产业结构调整面临风险。从人口年龄结构来看,虽然当前劳动年龄人口比重很大,但是由于新生人口比重下降,2010 年0~14 岁人口比重仅为9.51%,不到1990 年的一半,同时老龄人口比重呈增加趋势,大大超过老龄社会的国际标准线,这意味着南京劳动力供给状况可能在不久的将来发生重大反转,产业结构调整将面临由劳动力供给充裕转向劳动力供给不足的风险。而且,劳动年龄人口增多引致的劳动力供给增加,将导致就业需求增加,使部分传统的劳动密集型产业继续获得生存空间,产业结构调整的行为动力减弱,进而延缓整个产业结构优化升级的进程。同时,由于不同年龄段人口的需求内容和消费习惯存在很大差异,通常情况下老龄人口较为关注健康产品和服务,对于新产品的兴趣不大,这将可能使产品创新的市场需求缩减,从而制约创新导向的产业结构调整。另外,0~14 岁人口既是日常消费的重点群体,也是人力资本投资的重点群体,其需求内容除了一般的消耗性消费品之外,还包括大量的发展性消费品,但是这一年龄段人口的减少,加上偏重消耗性消费品的老龄人口的增多,将使得消耗性消费品在社会总消费品中所占比重偏大,而发展性消费品所占比重偏低。显然,发展性消费品比消耗性消费品更合乎产业结构调整的方向,而其比重降低势必对产业结构调整产生不利影响。从人口的性别结构来看,虽然南京性别结构有所优化,男女性别比有所回落,但是由于女性需要照顾家庭、适应的职业面较窄等原因,女性人口的相对增多,将对劳动力供给产生负面影响,并在一定程度上减少劳动力供给,从而对产业结构调整产生不利影响。
三、南京产业结构调整对人口结构的影响。
产业结构调整不仅会对人口规模和人口质量产生双向影响,而且会对人口结构产生深刻影响,只是由于人口结构属于适应性指标,产业结构调整对于人口结构的影响并不能简单地划分为正向影响和负向影响。因此,我们主要依据南京人口结构的变化特征,剖析在出现这些变化特征过程中产业结构调整可能扮演的角色或者产生的作用。
1. 产业结构调整对人口性别结构的影响。
人口性别结构属于人口结构的一种自然属性,通常在自然规律调节下,人口性别比例会相对稳定,性别比例不会超出正常值范围。不过,南京市的人口性别结构却差强人意,2010 年总人口性别比为107.31,明显高于全国和全省平均水平。
南京人口性别比偏高,源于产业结构调整的因素主要在于:
其一,所占比重较大的重化工业更适合男性,这些产业新增加的就业岗位通常要求男性多一些;其二,以高新技术产业为发展重点,增加了对专业技术人员的需求,而专业技术人员特别是研发人员中男性明显多于女性;其三,重点发展教育产业促进了高等教育事业的发展,南京高校数量和在校生人数均位居全国前列,而南京高校多数偏重理工科,男生明显高于女生,由于南京高校在校生人数达70.61 万,这部分常住人口性别比例的过分失衡,至少在统计意义上对全市常住人口性别比例失衡产生了重要作用。
但是,南京人口性别比例失衡状态也有所改善,2010 年的男女比例较2000 年的110.21 有了明显下降。在这种改善过程中,产业结构调整也产生了一些积极影响:一是逐渐以知识和技术密集型产业替代劳动密集型产业,加快技术创新步伐,降低了产业结构的整体劳动强度,某些重点行业在就业岗位上的性别歧视有所弱化,从而提高了女性人口的就业概率;二是大力发展第三产业,增强了女性的就业优势,从而扩大了女性就业人口比重;三是产业结构调整不仅改善了女性的就业状态,提高了女性的社会地位,而且完善了社会的养老服务体系,对人们养儿防老的传统观念产生了一定的影响,这两方面的力量在一定程度上平抑了人们对于男孩的非理性需求,对于改善新生人口的性别比例产生了重要影响。
2. 产业结构调整对人口年龄结构的影响。
人口年龄结构也是人口结构的一种自然属性,主要受出生率、死亡率、平均预期寿命的影响。由于出生率、死亡率双双下降,加上平均预期寿命的延长,南京人口年龄结构出现如下变化:0~14 岁人口比重为9.51%,较2000 年下降了5.94 个百分点;15~64 岁人口比重为81.29%,较2000 年上升了5.16 个百分点;65 岁及以上人口为736051 人,占9.20%,较2000 年上升了0.78 个百分点。南京人口年龄结构出现这种变化,源于产业结构调整的影响主要在于:①产业结构调整促进了南京经济的持续稳定发展,创造了丰富的物质产品和优质的服务,改善了人口的生存条件,提高了人口的平均寿命;②对劳动密集型产业的扶持发展,创造了更多的就业岗位,吸引了大量外来就业人口,增加了劳动年龄人口比重;③大力发展高新技术产业和现代服务业,提高了对人口人力资本的要求,增加了从业人员的工作压力,也提高了生育行为的直接成本和机会成本,降低了出生率;④大力发展教育服务业和房地产业,提高了人口再生产的成本,会产生降低人口出生率的作用;⑤医药制造业和医疗保健服务业的繁荣发展,提高了疾病应对能力,降低了人口的死亡率。
3. 产业结构调整对人口空间结构的影响。
人口空间分布结构是人口在经济、政治、文化、社会、地理等诸多因素的综合作用下所形成的空间分布状态,包括人口的城乡分布结构和人口达到区域分布结构。从人口的城乡分布结构来看,南京人口大多数分布在城市,2010 年城镇人口比重已达到77.9%,较高的城市化水平使得南京人口加速向市区聚集,85%以上的户籍人口以及近90%的常住人口集中在市区。南京人口向城市聚集源于产业结构调整的原因在于:其一,主要分布在乡村的农业比重持续下降,压缩了农村人口的就业空间,大量农村人口流向城市寻求新的就业机会;其二,主要集中在城市里的服务业比重持续上升,提高了城市就业概率,不仅会引致就业人口自身向城市聚集,而且会引致非就业人口向城市聚集。
从人口的空间分布结构来看,南京城区常住人口比重下降到41.95%,而郊区常住人口比重增加到47.57%。对此,产业结构调整的可能影响在于:第一,房地产业的繁荣发展,特别是房地产价格的持续高涨,致使城区生活成本提高,限制了人口流入;第二,产业布局调整使大量产业向各类开发区和园区集中,而这些园区又主要集中在郊区,从而使得郊区的就业机会增多,吸引人口流入;第三,交通运输产业的发展,降低了郊区人口的通勤成本,引致人口向郊区流动;第四,高等教育向地处郊区的大学城集中,带动了郊区生活配套设施的改善,增加了郊区服务业就业机会,引致人口向郊区流动。
四、南京人口结构与产业结构协调互动的对策思路。
1. 优化人口干预引导机制,促进人口结构持续优化。
(1) 走出数据指标陷阱,从新生人口和流动人口两个角度优化性别结构。性别结构属于人口的自然结构,是特定时期人口性别比例的客观状态,就人口总体而言,优化人口性别结构的根本着力点在于维持新生人口的性别平衡。我国由于受养儿防老、重男轻女等传统思想的影响,人口性别结构因为受到人为干预而长期处于失衡状态,最新的人口普查数据显示我国男女性别比为105.20,而新生人口的性别比为118.08。对于南京这样一个特定的行政区域而言,除了新生人口的性别比例之外,流动人口的性别构成也会直接影响常住人口的性别结构,2010年南京人口性别比为107.31,较2000 年下降了2.9,但仍显著高于全国平均水平。然而,对于南京人口性别比的这一数据应做理性分析,避免落入数据陷阱。南京性别结构失衡的力量源于多个方面,除了常规的新生人口性别比例失衡之外,外来务工人员以男性居多、占常住人口近十分之一的在校大学生以男生居多,都是导致人口性别结构的重要原因。同时,人口性别比的相对下降也并不能说明人口性别结构的绝对优化,因为新生人口和外来人口性别失衡的状态被老龄人口男少女多的特征所抵消了一部分,因而这种总体数据上的人口性别结构优化对于婚姻、生育困境的求解并无多大益处。因此,必须走出数据指标陷阱,按照分组均衡的思路,重点从新生人口和流动人口两个角度优化性别结构。一方面,要完善社会养老服务体系,打破就业的性别歧视,引导确立“生男生女都一样”的生育观念,优化新生人口的性别结构;另一方面,要健全流动人口的社会保障,改善外来务工人员的生活待遇,使其整个家庭充分融入城市,优化外来人口的性别结构。
(2) 摒弃劳动力优势陷阱,积极应对人口老龄化,审慎优化人口年龄结构。人口年龄结构也属于人口的自然结构特征,其特定状态是人口自然演进的产物,对于人口总体而言,除了靠新生人口的自然稀释和人口死亡的自然调整外,基本上并无引导干预的余地。从我国总体人口年龄结构来看,少儿人口比重下降、劳动年龄人口比重增势趋缓、老龄人口快速上升的总体态势短期内很难改变。但是对南京这样特定的行政区域而言,则可借助人口流动而从统计数据上改变人口年龄结构,南京当前处于劳动年龄人口比重显著高于全省平均水平而人口老龄化程度低于全省平均水平的状态,实质主要是流动人口调节冲击的结果。南京高达81.29%的劳动年龄人口比重可能会让部分人感到欣喜,因为这说明人口红利依然丰厚,而9.51%的少儿人口比重和9.20%老龄人口比重又可能会让部分人感到忧虑,因为少子化和老龄化均将减少劳动力供给。实际上,在优化人口年龄结构的过程中,必须持一种审慎的态度,扬弃劳动力优势陷阱,不要单纯从劳动力供给层面认识当前的人口年龄结构。一方面,要调整人口生育政策,引导新生人口的有序增长,逐渐稀释人口年龄结构失衡的状态;另一方面,要以积极的态度认识和应对人口老龄化,注重老龄人口的人力资源开发,提高老龄人口的自我供养能力,将人口年龄结构失衡的冲击降低到最少限度。
(3) 抛开就业歧视和偏见,全力推进就业公平,合理优化人口就业结构。人口就业结构属于人口的社会结构,是人口在不同地区、不同行业的就业活动所形成的结构状态,主要涉及部分开展就业活动的人口。按照产业演化的一般规律以及被奉为圭臬的“配第- 克拉克定理”,就业人口将在三次产业间梯度转移。当前南京就业人口的三次产业结构已经呈现“三、二、一”特征,总体上合乎产业经济规模和定理,但是仍然存在进一步优化调整的空间,特别是第三产业就业比重还应进一步提高。同时,在就业领域的歧视和偏见普遍存在,就业市场的竞争并不充分,导致就业岗位的冷热差别严重分化,局部劳动力短缺和群体性就业难题并存,结构性失业广泛存在,不仅容易增加产业结构调整的难度,而且容易引发诸多社会问题。因此,必须引导人们树立正确的就业观念,逐渐改变对一些苦重岗位和服务岗位的偏见,平抑不同行业之间的待遇差异,引导就业人口按照产业经济布局而合理流动。同时,加强劳动力市场建设,营造公平竞争的就业环境,使不同层次的人力资本价值都能够得到公平体现,不同层次的就业岗位都能找到合适的人选,使人口就业结构能够按照效率导向不断优化。
(4) 扎实推进城乡一体化,提升城市化的质量,切实优化人口城乡结构。人口城乡结构也是人口的一种社会结构,反映了人口在城市和乡村的分布状态。在城乡人口自由流动的背景下,人口的城乡结构将达到一种相对稳定的均衡状态,按照新古典增长理论的观点,其比例大小将取决于城乡经济社会活动的边际效率。人口城乡结构本质上并无优劣之分,但是对于长期实行城乡分割的二元体制的我国而言,城市人口比重的上升往往被视为经济社会发展的一种成果,因而总体倾向于将提高城市人口比重视为一种优化方向,并且通常以此为评判城市化的标准。南京作为长三角的中心城市,人口城市化进程相对较快,2010 年城镇人口比重高达77.9%,“十二五”时期还将超过80%,但这并不能说明人口城乡结构已经趋于合理。事实上,恰恰相反,在人口高速向城市集聚的过程中,产生了大量问题,例如,新进入城市的人口仅仅在空间或户籍上实现了城市化,就业层次和生活模式远没有完成城市化;巨大的城乡差距引致了城乡人口分布的畸形演化,对城市经济和乡村经济都产生了严重危害。因此,要切实优化人口城乡结构,一方面,要扎实推进城乡一体化进程,全面缩小农村与城市的差距,通过城市与乡村的一体化发展来引导人口在城市与乡村合理分布;另一方面,要转变城市化发展模式,淡化对户籍身份导向的人口城市化指标的追求,注重提升城市化的内涵,使外来人口可以真正融入城市生活,防止刚刚趋好的人口城乡结构出现逆向变化。
2. 优化产业扶持升级机制,促进产业结构持续优化。
(1) 实施创新驱动战略,引领产业升级发展。
一是要将“创新驱动战略”作为经济社会发展的核心战略,系统完善实施创新驱动战略的综合保障体系,加强区域创新体系建设,加快建设创新型城市,积极培育创新型企业,使创新成为区域发展的核心动力。二是要加快培育发展战略性新兴产业和现代生产业,加强对传统产业的升级改造,夯实人口适度发展的产业基础。三是要以建设苏南自主创新示范区为契机,着力打造实施创新驱动战略的典型示范区域,从而带动整体创新驱动发展。四是要健全创新驱动战略的评价反馈机制,适时发现实施创新驱动战略过程中的问题,及时做出修正和完善。
(2) 培育特色产业集群,提高就业吸纳能力。
一是要强化集群发展理念,充分认识产业集群在提升产业竞争优势和就业吸纳能力等方面的多重优势,以集群发展理念指导产业结构调整战略和产业发展规划,将培育集群作为政策制度创新和产业结构优化调整的落脚点。二是要全面培育特色产业集群,既要加快培育高新技术产业集群和现代服务产业集群,又要持续扶持劳动密集型产业集群,打造特色化产业集群体系。三是要加强各类开发园区的整合规划,强化园区的集群优势,建设一批优势显著、特殊鲜明的产业集群示范区。四是要系统优化产业集群的资金来源结构,合理平衡内资和外资在特色产业集群中的比例结构,既要利用一切资源发展产业集群,又要注意保障产业安全。五是要以区域自主创新体系建设为依托,完善产学研企合作机制,扎实推进产业集群创新,为产业集群发展注入持续动力。
(3) 扶持老幼服务产业,优化产品和服务供给。
一是要合理确定老幼服务产业的定位,将其同一般意义上的生活业区分开来,理性认识老幼服务产业对于人口适度发展的特殊重要意义。二是要积极引导产业细分,重视老幼服务市场,构建涵盖衣物、食品、住房、交通、教育、医疗等各类相关内容的完备的老幼服务业产业体系,使各项老幼服务均能得到充足的供给。三是要激励各种社会力量积极参与老幼服务产业发展,营造政府引领、市场主导、自我供给三个层次相互配合、相互协调的老幼服务产业发展格局。四是要加强对老幼服务产业的监管,确保老幼产品和服务供给的质量安全,同时,合理实施对老幼服务产业的垄断管制,维护老幼服务产业的产业安全,保障少儿人口和老龄人口能够获得充足的安全的产品和服务。五是要加强老幼服务产业创新,扩大个性化产品和服务的供给,满足老幼人口复杂多变的个性化需求。
【参考文献】
[1] 蒋昭侠。 产业结构问题研究[M].中国经济出版社,2004.
[2] 宋泓明。 中国产业结构高级化分析[M].中国社会科学出版社,2004.