時間：2022-11-10 00:27:47
序論：在您撰寫測量技能論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
作者：張茵濤 單位：大西鐵路客運專線有限責任公司
控制測量系統(tǒng)配置
測量儀器和設備CPIII控制網(wǎng)測量采用的儀器應與所使用的數(shù)據(jù)采集軟件相配套，目前采用的測量儀器主要有徠卡TCA2003、天寶TrimbleS8、索佳NET05等。一個測量作業(yè)組的配置如下。（表略）一個CPIII控制網(wǎng)測量作業(yè)組的平面、高程控制測量設備配置費，廠家報價為69萬元左右。一條線安排2個測量作業(yè)組，儀器設備配置費為140萬元左右。(4)一個測量作業(yè)組配1輛8座越野汽車，2個測量作業(yè)組需要2輛，租或買。人員配備開展CPIII控制網(wǎng)測量工作，一個測站的觀測點數(shù)多達12～14個，為安全起見，一個測量作業(yè)組需要配備8個人。其中測站1人、測點棱鏡6人、測量數(shù)據(jù)處理技術人員1人。目前，國內正處于高速鐵路工程建設期，新建鐵路客運專線數(shù)量多，陸續(xù)進入軌道鋪設階段，可以說CPIII控制網(wǎng)測量的市場需求是比較大的。鐵建函［2008］80號文規(guī)定，由施工單位進行CPIII控制網(wǎng)測量和復測工作。目前掌握CPIII測量技術的施工單位還比較少，各設計單位的測量單價高達3萬元/km以上(鐵道部批復施工單位的測量價格為1．33萬元/km)，迫使較多的施工單位購置儀器設備和CPIII數(shù)據(jù)處理軟件，施工單位將逐漸成為CPIII控制網(wǎng)測量的主力。因此，將來承擔CPIII控制網(wǎng)測量的單位會越來越多，市場競爭無疑會越來越激烈，CPIII控制網(wǎng)測量價格會越來越低。CPIII控制網(wǎng)測量以CPI、CPII控制網(wǎng)為基準，CPI、CPII控制網(wǎng)的成果資料已經(jīng)移交給施工單位。施工單位可以自己測量，也可以委托其他測量單位，CPIII控制網(wǎng)測量市場將成為一個開放的市場。路內外的測量單位都可參與CPIII控制網(wǎng)測量工作，市場競爭越來越呈現(xiàn)多樣化、復雜化。
費用與風險分析
配置一個測量作業(yè)組，CPIII控制網(wǎng)測量單價按1．33萬元/km計算，合計費用為106．4萬元。以外業(yè)勘察標準計算的控制網(wǎng)測量成本費如下。(1)測量標志埋設費，包括測量標志加工費和人工費，參照目前市場標準測算，負責標志埋設的費用為5000元/km，80km費用為40萬元。(2)人員食宿費、租車費、交通費、辦公費等。食宿費:(20+50)×8×150=8．4萬元;租車費:650×150=9．75萬元;交通費:500×2×8×4=3．2萬元;辦公用房(伙房):100×150×2=3．0萬元;通信費:100×150=1．5萬元;過路費:2萬元;以上費用合計27．85萬元。(3)差旅費:50×8×150=6．0萬元。(4)人員工資獎金:3000×8×5=12．0萬元。經(jīng)測算，CPIII控制網(wǎng)測量一個標段的成本費約85．85萬元，毛盈利在20．55萬元左右(不包含儀器設備折舊費)。費用分析按鐵道部制定的鐵路客運專線CPIII控制網(wǎng)測量單價為基準，針對上述成本測算結果進行分析，CPIII控制網(wǎng)測量的盈利為20%左右。如果考慮儀器設備折舊費以及其他影響因素(如天氣影響、施工干擾、測量返工等)增加的費用，可以說CPIII控制網(wǎng)測量的盈利是很低的。按照鐵道部［2008］466號文規(guī)定，CPIII控制網(wǎng)測量還包括CPI、CPII控制網(wǎng)的復測與CPII控制網(wǎng)的加密(一般由施工單位完成CPI、CPII控制網(wǎng)的復測和加密工作)。如按鐵建函［2007］116號文規(guī)定，參照財政部和國家測繪局共同頒布的《測繪生產(chǎn)成本費用定額》，以復測實物工作量:CPI控制網(wǎng)點40個，CPII控制網(wǎng)點80個，水準基點40個來計算，復測費用在幾十萬元，如果加上CPII控制網(wǎng)的加密，其成本費用還要增加一部分。因此，按照鐵道部［2008］466號文的規(guī)定計算成本費，承擔CPIII控制網(wǎng)測量基本沒有盈利。風險分析CPIII控制網(wǎng)測量是一項測量精度要求很高的測量工作，測量過程中可能會與施工單位的正常施工產(chǎn)生沖突，需要施工單位的大力配合。由于現(xiàn)場環(huán)境復雜，施工干擾和外界影響大，測量返工率會很高。開始測量工作前，應對現(xiàn)場可能遇到的各種影響因素進行分析，提出可采取的預防措施，并全程配備有實踐經(jīng)驗的測量技術人員。測量過程中，還可能存在CPⅢ控制網(wǎng)觀測棱鏡組件安裝精度、標志加工精度和標志埋設穩(wěn)定性等問題，使觀測結果達不到測量精度要求，即產(chǎn)生質量風險。CPIII控制網(wǎng)測量結果直接與軌道鋪設對接，一旦滿足不了軌道鋪設精度要求，或竣工驗收后用軌檢小車檢測到不合格，都將會造成比較嚴重的后果。所以，CPIII控制網(wǎng)測量精度達不到要求，責任重大。另外，CPIII控制網(wǎng)測量與施工進度密切相關，測量工作不連續(xù)，全線不能一次完成，測量間隔期長短對成本影響很大，所以不能按正常程序預測工期和測算成本。有時會造成測量隊伍長期困陷在工地，進度得不到保障，存在工期風險。如測量隊伍多次進場，會增大測量成本，存在效益風險。
關鍵詞:網(wǎng)絡性能測量技術性能指標分析與研究
1.引言
隨著Internet技術和網(wǎng)絡業(yè)務的飛速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡資源的需求空前增長，網(wǎng)絡也變得越來越復雜。不斷增加的網(wǎng)絡用戶和應用，導致網(wǎng)絡負擔沉重，網(wǎng)絡設備超負荷運轉，從而引起網(wǎng)絡性能下降。這就需要對網(wǎng)絡的性能指標進行提取與分析，對網(wǎng)絡性能進行改善和提高。因此網(wǎng)絡性能測量便應運而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡瓶頸,優(yōu)化網(wǎng)絡配置,并進一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中可能存在的潛在危險，更加有效地進行網(wǎng)絡性能管理，提供網(wǎng)絡服務質量的驗證和控制，對服務提供商的服務質量指標進行量化、比較和驗證，是網(wǎng)絡性能測量的主要目的。
2.網(wǎng)絡性能測量的概念
2.1網(wǎng)絡性能的概念
網(wǎng)絡性能可以采用以下方式定義[1]:網(wǎng)絡性能是對一系列對于運營商有意義的，并可用于系統(tǒng)設計、配置、操作和維護的參數(shù)進行測量所得到的結果。可見，網(wǎng)絡性能是與終端性能以及用戶的操作無關的，是網(wǎng)絡本身特性的體現(xiàn)，可以由一系列的性能參數(shù)來測量和描述。
2.2網(wǎng)絡性能參數(shù)的概念
對網(wǎng)絡性能進行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡性能參數(shù)。IETF和ITU-T都各自定義了一套性能參數(shù)，并且還在不斷的補充和修訂之中。
2.2.1性能參數(shù)的制定原則
網(wǎng)絡性能參數(shù)的制定必須遵循如下幾個原則：
1)性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的；
2)性能參數(shù)的測量方法對于同一參數(shù)必須具有可重復性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測量結果應該相同；
3)性能參數(shù)必須具有公平性，即對同種網(wǎng)絡的測量結果不應有差異而對不同網(wǎng)絡的測量結果則應出現(xiàn)差異；
4)性能參數(shù)必須有助于用戶和運營商了解他們所使用或提供的IP網(wǎng)絡性能；
5)性能參數(shù)必須排除人為因素；
2.2.2ITU-T定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)
ITU-T對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義[2]包括：
1)IP包傳輸延遲(PacketTransferDelay,IPTD)
2)IP包時延變化(IPPacketDelayVariation,IPDV)
3)IP包誤差率(IPPacketErrorRateIPER)
4)IP包丟失率(IPPacketLassRate,IPLR)
5)虛假IP包率(SpuriousIPPacketRate)
6)流量參數(shù)(Flowrelatedparameters)
7)業(yè)務可用性(IPServiceAvailability)
2.2.3IETF定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)
IETF將性能參數(shù)[3]稱為“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作組來負責網(wǎng)絡性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。IETF對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義包括：
1)IP連接性
2)IP包傳送時延
3)IP包丟失率
4)IP包時延變化
5)流量參數(shù)
2.3網(wǎng)絡性能結構模型
從空間的角度來看，網(wǎng)絡整體性能可以分為兩種結構：立體結構模型和水平結構模型。
2.3.1立體結構模型
IP網(wǎng)絡就其協(xié)議棧來說是一個層次化的網(wǎng)絡，因此，對IP網(wǎng)絡性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進行?？梢砸訧P層的性能為基礎，來研究IP層不同性能與上層不同應用性能之間的映射關系。
2.3.2水平結構模型
對于網(wǎng)絡的性能，用戶主要關心的是端到端的性能，因此從用戶的角度來看，可以利用水平結構模型來對IP網(wǎng)絡的端到端性能進行分析。
3.網(wǎng)絡性能測量的方法
網(wǎng)絡性能測量涉及到許多內容，如采用主動方式還是被動方式進行測量；發(fā)送測量包的類型；發(fā)送與截取測量包的采樣方式；所采用的測量體系結構是集中式還是分布式等等。
3.1測量包
網(wǎng)絡性能測量中，影響測量結果的一個重要因素就是測量數(shù)據(jù)包的類型。
3.1.1P類型包
類型P是對IP包類型的一種通用的聲明。只要一個性能參數(shù)的值取決于對測量中采用的包的類型，那么參數(shù)的名稱一定要包含一個具體的類型聲明。
3.1.2標準形式的測量包
在定義一個網(wǎng)絡性能參數(shù)時，應默認測量中使用的是標準類型的包。比如可以定義一個IP連通性度量為：“IP某字段為0的標準形式的P類型IP連通性”。在實際測量中，很多情況下包長會影響絕大多數(shù)性能參數(shù)的測量結果，包長的變化對于不同目的的測量來說影響也會不一樣。3.2主動測量與被動測量方式
最常見的IP網(wǎng)絡性能測量方法有兩類:主動測量和被動測量。這兩種方法的作用和特點不同，可以相互作為補充。
3.2.1主動測量
主動測量是在選定的測量點上利用測量工具有目的地主動產(chǎn)生測量流量，注入網(wǎng)絡，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)流的傳送情況來分析網(wǎng)絡的性能。主動測量的優(yōu)點是對測量過程的可控性比較高，靈活、機動，易于進行端到端的性能測量；缺點是注入的測量流量會改變網(wǎng)絡本身的運行情況，使得測量的結果與實際情況存在一定的偏差，而且測量流量還會增加網(wǎng)絡負擔。主動測量在性能參數(shù)的測量中應用十分廣泛，目前大多數(shù)測量系統(tǒng)都涉及到主動測量。
要對一個網(wǎng)絡進行主動測量，需要一個測量系統(tǒng)，這種主動測量系統(tǒng)一般包括以下四個部分:測量節(jié)點（探針）、中心服務器、中心數(shù)據(jù)庫和分析服務器。有中心服務器對測量節(jié)點進行控制，由測量節(jié)點執(zhí)行測量任務，測量數(shù)據(jù)由中心數(shù)據(jù)庫保存，數(shù)據(jù)分析則由分析服務器完成。
3.2.2被動測量
被動測量是指在鏈路或設備(如路由器，交換機等)上利用測量設備對網(wǎng)絡進行監(jiān)測，而不需要產(chǎn)生多余流量的測量方法。被動測量的優(yōu)點在于理論上它不產(chǎn)生多余流量，不會增加網(wǎng)絡負擔；其缺點在于被動測量基本上是基于對單個設備的監(jiān)測，很難對網(wǎng)絡端到端的性能進行分析，并且可能實時采集的數(shù)據(jù)量過大，另外還存在用戶數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問題。
被動測量非常適合用來進行流量測量。
3.2.3主動測量與被動測量的結合
主動測量與被動測量各有其優(yōu)、缺點，而且對于不同的性能參數(shù)來說，主動測量和被動測量也都有其各自的用途。因此，將主動測量與被動測量相結合將會給網(wǎng)絡性能測量帶來新的發(fā)展。
3.3測量中的抽樣
3.3.1抽樣概念
抽樣，也叫采樣，抽樣的特性是由抽樣過程所服從的分布函數(shù)所決定的。研究抽樣，主要就是研究其分布函數(shù)。對于主動測量，其抽樣是指發(fā)送測量數(shù)據(jù)包的過程；對于被動測量來說，抽樣則是指從業(yè)務流量中采集測量數(shù)據(jù)的過程。
3.3.2抽樣方法
依據(jù)抽樣時間間隔所服從的分布，抽樣方法可分為很多種，目前比較常用的抽樣方法是周期抽樣、隨機附加抽樣和泊松抽樣[4]。周期抽樣是一種最簡單的抽樣方式，每隔固定時間產(chǎn)生一次抽樣。因為簡單，所以應用的很多。但它存在以下一些缺點:測量容易具有周期性、具有很強的可預測性、會使被測網(wǎng)絡陷入一種同步狀態(tài)。隨機附加抽樣的抽樣間隔的產(chǎn)生是相互獨立的，并服從某種分布函數(shù)，這種抽樣方法的優(yōu)劣取決于分布函數(shù)：當時間間隔以概率1取某個常數(shù)，那么該抽樣就退化為周期抽樣。隨機附加抽樣的主要優(yōu)點在于其抽樣間隔是隨機產(chǎn)生的，因此可以避免對網(wǎng)絡產(chǎn)生同步效應，它的主要缺點是由于抽樣不是以固定間隔進行，從而導致頻域分析復雜化。
在RFC2330中，推薦泊松抽樣，它的時間間隔符合泊松分布，它的優(yōu)點是：能夠實現(xiàn)對測量結果的無偏估計、測量結果不可預測、不會產(chǎn)生同步現(xiàn)象。但是，由于指數(shù)函數(shù)是無界的，因此泊松抽樣有可能產(chǎn)生很長的抽樣間隔，因此，實際應用中可以限定一個最大間隔值，以加速抽樣過程的收斂。
4.性能指標的測量與分析
4.1連接性
連接性[5]也稱可用性、連通性或者可達性，嚴格說應該是網(wǎng)絡的基本能力或屬性，不能稱為性能，但ITU-T建議可以用一些方法進行定量的測量。目前還提出了連通率的概念，根據(jù)連通率的分布狀況建立擬合模型。
4.2延遲
延遲的定義是[6]：IP包穿越一個或多個網(wǎng)段所經(jīng)歷的時間。延遲由固定延遲和可變延遲兩部分組成[7][8]。固定延遲基本不變，由傳播延遲和傳輸延遲構成；可變延遲由中間路由器處理延遲和排隊等待延遲兩部分構成。對于單向延遲測量要求時鐘嚴格同步，這在實際的測量中很難做到，許多測量方案都采用往返延遲，以避開時鐘同步問題。
往返延遲的測量方法是：入口路由器將測量包打上時戳后，發(fā)送到出口路由器。出口路由器一接收到測量包便打上時戳，隨后立即使該數(shù)據(jù)包原路返回。入口路由器接收到返回的數(shù)據(jù)包之后就可以評估路徑的端到端時延。4.3丟包率
丟包率的定義是[9]：丟失的IP包與所有的IP包的比值。許多因素會導致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄，例如數(shù)據(jù)包的大小以及數(shù)據(jù)發(fā)送時鏈路的擁塞狀況等。
為了評估網(wǎng)絡的丟包率，一般采用直接發(fā)送測量包來進行測量。對丟包率進行準確的評估與預測則需要一定的數(shù)學模型。目前評估網(wǎng)絡丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等[10]。貝努利模型是基于獨立同分布的，即假定每個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄的概率是不相關的，因此它比較簡單但預測的準確度以及可靠性都不太理想。但是，由于先進先出的排隊方式的采用，使得包丟失之間有很強的相關性，即在傳輸過程中，包被丟失受上一個包丟失的影響相當大。假定用隨機變量Xi代表包的丟失事件，Xi=0表示包丟失，而Xi=1表
示包未丟失。則第i個包丟失的概率為P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的組合情況。當N=2時，該Markov鏈退化為著名的Gilbert模型。隱馬爾可夫模型是對馬爾可夫模型的改進。
MayaYajnik等人所作的172小時的測量試驗[11]結果表明，在不同的數(shù)據(jù)采樣間隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三種不同的丟包率分析模型進行分析得到的結果完全不同，在不同的估計精確度的要求下實驗結果也各有不同。因此，目前需要能夠精確描述丟包率的數(shù)學模型。
4.4帶寬
帶寬一般分為瓶頸帶寬和可用帶寬。瓶頸帶寬是指當一條路徑（通路）中沒有其它背景流量時，網(wǎng)絡能夠提供的最大的吞吐量。對瓶頸帶寬的測量一般采用包對(packetpair)技術，但是由于交叉流量的存在會出現(xiàn)“時間壓縮”或“時間延伸”現(xiàn)象，從而會引起瓶頸帶寬的高估或低估。另外，還有包列等其它測量技術。
可用帶寬是指在網(wǎng)絡路徑（通路）存在背景流量的情況下，能夠提供給某個業(yè)務的最大吞吐量。因為背景流量的出現(xiàn)與否及其占用的帶寬都是隨機的，所以可用帶寬的測量比較困難。一般采用根據(jù)單向延遲變化情況可用帶寬進行逼近。其基本思想是：當以大于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲會呈現(xiàn)增大趨勢，而以小于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲不會變化。所以，發(fā)送端可以根據(jù)上一次發(fā)送測量包時單向延遲的變化情況動態(tài)調整此次發(fā)送測量包的速率，直到單向延遲不再發(fā)生增大趨勢為止，然后用最近兩次發(fā)送測量包速率的平均值來估計可用帶寬
瓶頸帶寬反映了路徑的靜態(tài)特征，而可用帶寬真正反映了在某一段時間內鏈路的實際通信能力，所以可用帶寬的測量具有更重要的意義。
4.5流量參數(shù)
ITU-T提出兩種流量參數(shù)作為參考：一種是以一段時間間隔內在測量點上觀測到的所有傳輸成功的IP包數(shù)量除以時間間隔，即包吞吐量；另一種是基于字節(jié)吞吐量：用傳輸成功的IP包中總字節(jié)數(shù)除以時間間隔。
Internet業(yè)務量的高突發(fā)性以及網(wǎng)絡的異構性，使得網(wǎng)絡呈現(xiàn)復雜的非線性，建立流量模型越發(fā)變得重要。早期的網(wǎng)絡流量模型，是經(jīng)典流量模型，也即借鑒PSTN的流量模型，用poisson模型描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的流量,以及后來的分組火車模型，Markov模型等等。隨著網(wǎng)絡流量子相似性的發(fā)現(xiàn)，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少進展和得到了廣泛的應用,譬如分形布朗運動模型和分形高斯噪聲模型以及小波理論分析等等。高速網(wǎng)絡技術的發(fā)展使得對巨大的網(wǎng)絡流量進行直接測量幾乎不可能，同時，大量的流量日志也使流量分析變得相當困難。為了解決這一問題，近幾年，流量抽樣測量研究已成為高速網(wǎng)絡流量測量的研究重點。
5．網(wǎng)絡性能測量的展望
網(wǎng)絡性能測量中還有許多關鍵技術值得研究。例如：單向測量中的時鐘同步問題；主動測量與被動測量的抽樣算法研究；多種測量工具之間的協(xié)同工作；網(wǎng)絡測量體系結構的搭建；性能指標的量化問題；性能指標的模型化分析[12]～[16]；對網(wǎng)絡未來狀況進行趨勢預測；對海量測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘或者利用已有的模型(Petri網(wǎng)、自相似性、排隊論)研究其自相似性特征[17]~[19]；測量與分析結果的可視化，以及由測量所引起的安全性問題等等都是目前和今后所要研究的重要內容。隨著網(wǎng)絡性能相關理論、測量方法、分析模型研究的逐漸深入、各種測量工具的不斷出現(xiàn)以及大型測量項目的不斷開展，人們對網(wǎng)絡的認識會越來越深刻，從而不斷地推動網(wǎng)絡技術向前發(fā)展。6．結束語：
本文對目前網(wǎng)絡性能測量技術的主要方面進行了介紹和分析并對未來網(wǎng)絡性能測量的研究重點進行了展望。
參考文獻
[1]ITU-T建議1.350
[2]ITU-T，建議Y1540
[3]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents6
[4]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents11
[5]IETF,RFC2678,"IPPMMetricsMeasuringConnectivity"
[5]IETF,RFC2679,"AOne-wayDelayMetricforIPPM"
[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"
[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"
PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建
[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"
[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework
ModelforPacketLossMetricsBasedonLossRunlengths"
[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal
DependenceinPacketLoss",DepartmentofComputerScienceUniversityofMassachusettsAmherst,MA01003
USA
[11]JacobsonV,"PathcharATooltoInferCharacteristicsofInternetPaths."
[12]LOPRESTIF,DUFFIELDNG,HOROWITZJ,etal.“Multicast-basedInferenceofNetworkInternet-Delay
Distributions”.UniversityofMassachusetts,Amherst,ComputerScience,TechnicalReportUM-CS-1999-055,
1999.
[13]DUFFIELDNG,LOPRESTIF.“Multicastinferenceofpacketdelayvarianceatinteriornetworklinks”.
IEEEINFOCOM2000[C].TelAvivIsrael,2000.
[14]HUANGL,SEZAKIK.“End-to-endInternetDelayDynamics”.IEICETechnicalReportofCQWG,May
2000.
[15]OHSAKIH,MURATAM,MIYAHARAH,“Modelingend-to-endpacketdelaydynamicsoftheInternet”
usingsystemidentification[A].InternationalTeletrafficCongress17[C].SalvadordaBahia,Brazil,2001.
[16]SueB.Moon,"MeasurementandAnalysisofEnd-to-EndDelayandLossinTheInternet"
[17]J.-C.Bolot.“End-to-endpacketdelayandlossbehaviorintheInternet”.InProceedingsofACMSIGCOMM,
SanFrancisco,August1993.
[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.
關鍵詞:網(wǎng)絡性能測量技術性能指標分析與研究
1.引言
隨著Internet技術和網(wǎng)絡業(yè)務的飛速發(fā)展，用戶對網(wǎng)絡資源的需求空前增長，網(wǎng)絡也變得越來越復雜。不斷增加的網(wǎng)絡用戶和應用，導致網(wǎng)絡負擔沉重，網(wǎng)絡設備超負荷運轉，從而引起網(wǎng)絡性能下降。這就需要對網(wǎng)絡的性能指標進行提取與分析，對網(wǎng)絡性能進行改善和提高。因此網(wǎng)絡性能測量便應運而生。發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡瓶頸,優(yōu)化網(wǎng)絡配置,并進一步發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中可能存在的潛在危險，更加有效地進行網(wǎng)絡性能管理，提供網(wǎng)絡服務質量的驗證和控制，對服務提供商的服務質量指標進行量化、比較和驗證，是網(wǎng)絡性能測量的主要目的。
2.網(wǎng)絡性能測量的概念
2.1網(wǎng)絡性能的概念
網(wǎng)絡性能可以采用以下方式定義[1]:網(wǎng)絡性能是對一系列對于運營商有意義的，并可用于系統(tǒng)設計、配置、操作和維護的參數(shù)進行測量所得到的結果?？梢?，網(wǎng)絡性能是與終端性能以及用戶的操作無關的，是網(wǎng)絡本身特性的體現(xiàn)，可以由一系列的性能參數(shù)來測量和描述。
2.2網(wǎng)絡性能參數(shù)的概念
對網(wǎng)絡性能進行度量和描述的工具就是網(wǎng)絡性能參數(shù)。IETF和ITU-T都各自定義了一套性能參數(shù)，并且還在不斷的補充和修訂之中。
2.2.1性能參數(shù)的制定原則
網(wǎng)絡性能參數(shù)的制定必須遵循如下幾個原則：
1)性能參數(shù)必須是具體的和有明確定義的；
2)性能參數(shù)的測量方法對于同一參數(shù)必須具有可重復性，即在相同條件下多次使用該方法所獲得的測量結果應該相同；
3)性能參數(shù)必須具有公平性，即對同種網(wǎng)絡的測量結果不應有差異而對不同網(wǎng)絡的測量結果則應出現(xiàn)差異；
4)性能參數(shù)必須有助于用戶和運營商了解他們所使用或提供的IP網(wǎng)絡性能；
5)性能參數(shù)必須排除人為因素；
2.2.2ITU-T定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)
ITU-T對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義[2]包括：
1)IP包傳輸延遲(PacketTransferDelay,IPTD)
2)IP包時延變化(IPPacketDelayVariation,IPDV)
3)IP包誤差率(IPPacketErrorRateIPER)
4)IP包丟失率(IPPacketLassRate,IPLR)
5)虛假IP包率(SpuriousIPPacketRate)
6)流量參數(shù)(Flowrelatedparameters)
7)業(yè)務可用性(IPServiceAvailability)
2.2.3IETF定義的IP網(wǎng)絡性能參數(shù)
IETF將性能參數(shù)[3]稱為“度量(Metric)。由IPPM(IPPerformanceMetrics)工作組來負責網(wǎng)絡性能方面的研究及性能參數(shù)的制定。IETF對IP網(wǎng)絡性能參數(shù)的定義包括：
1)IP連接性
2)IP包傳送時延
3)IP包丟失率
4)IP包時延變化
5)流量參數(shù)
2.3網(wǎng)絡性能結構模型
從空間的角度來看，網(wǎng)絡整體性能可以分為兩種結構：立體結構模型和水平結構模型。
2.3.1立體結構模型
IP網(wǎng)絡就其協(xié)議棧來說是一個層次化的網(wǎng)絡，因此，對IP網(wǎng)絡性能的研究也可以按照一種自上而下的方法進行。可以以IP層的性能為基礎，來研究IP層不同性能與上層不同應用性能之間的映射關系。
2.3.2水平結構模型
對于網(wǎng)絡的性能，用戶主要關心的是端到端的性能，因此從用戶的角度來看，可以利用水平結構模型來對IP網(wǎng)絡的端到端性能進行分析。
3.網(wǎng)絡性能測量的方法
網(wǎng)絡性能測量涉及到許多內容，如采用主動方式還是被動方式進行測量；發(fā)送測量包的類型；發(fā)送與截取測量包的采樣方式；所采用的測量體系結構是集中式還是分布式等等。
3.1測量包
網(wǎng)絡性能測量中，影響測量結果的一個重要因素就是測量數(shù)據(jù)包的類型。
3.1.1P類型包
類型P是對IP包類型的一種通用的聲明。只要一個性能參數(shù)的值取決于對測量中采用的包的類型，那么參數(shù)的名稱一定要包含一個具體的類型聲明。
3.1.2標準形式的測量包
在定義一個網(wǎng)絡性能參數(shù)時，應默認測量中使用的是標準類型的包。比如可以定義一個IP連通性度量為：“IP某字段為0的標準形式的P類型IP連通性”。在實際測量中，很多情況下包長會影響絕大多數(shù)性能參數(shù)的測量結果，包長的變化對于不同目的的測量來說影響也會不一樣。3.2主動測量與被動測量方式
最常見的IP網(wǎng)絡性能測量方法有兩類:主動測量和被動測量。這兩種方法的作用和特點不同，可以相互作為補充。
3.2.1主動測量
主動測量是在選定的測量點上利用測量工具有目的地主動產(chǎn)生測量流量，注入網(wǎng)絡，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)流的傳送情況來分析網(wǎng)絡的性能。主動測量的優(yōu)點是對測量過程的可控性比較高，靈活、機動，易于進行端到端的性能測量；缺點是注入的測量流量會改變網(wǎng)絡本身的運行情況，使得測量的結果與實際情況存在一定的偏差，而且測量流量還會增加網(wǎng)絡負擔。主動測量在性能參數(shù)的測量中應用十分廣泛，目前大多數(shù)測量系統(tǒng)都涉及到主動測量。
要對一個網(wǎng)絡進行主動測量，需要一個測量系統(tǒng)，這種主動測量系統(tǒng)一般包括以下四個部分:測量節(jié)點（探針）、中心服務器、中心數(shù)據(jù)庫和分析服務器。有中心服務器對測量節(jié)點進行控制，由測量節(jié)點執(zhí)行測量任務，測量數(shù)據(jù)由中心數(shù)據(jù)庫保存，數(shù)據(jù)分析則由分析服務器完成。
3.2.2被動測量
被動測量是指在鏈路或設備(如路由器，交換機等)上利用測量設備對網(wǎng)絡進行監(jiān)測，而不需要產(chǎn)生多余流量的測量方法。被動測量的優(yōu)點在于理論上它不產(chǎn)生多余流量，不會增加網(wǎng)絡負擔；其缺點在于被動測量基本上是基于對單個設備的監(jiān)測，很難對網(wǎng)絡端到端的性能進行分析，并且可能實時采集的數(shù)據(jù)量過大，另外還存在用戶數(shù)據(jù)泄漏等安全性和隱私問題。
被動測量非常適合用來進行流量測量。
3.2.3主動測量與被動測量的結合
主動測量與被動測量各有其優(yōu)、缺點，而且對于不同的性能參數(shù)來說，主動測量和被動測量也都有其各自的用途。因此，將主動測量與被動測量相結合將會給網(wǎng)絡性能測量帶來新的發(fā)展。
3.3測量中的抽樣
3.3.1抽樣概念
抽樣，也叫采樣，抽樣的特性是由抽樣過程所服從的分布函數(shù)所決定的。研究抽樣，主要就是研究其分布函數(shù)。對于主動測量，其抽樣是指發(fā)送測量數(shù)據(jù)包的過程；對于被動測量來說，抽樣則是指從業(yè)務流量中采集測量數(shù)據(jù)的過程。
3.3.2抽樣方法
依據(jù)抽樣時間間隔所服從的分布，抽樣方法可分為很多種，目前比較常用的抽樣方法是周期抽樣、隨機附加抽樣和泊松抽樣[4]。周期抽樣是一種最簡單的抽樣方式，每隔固定時間產(chǎn)生一次抽樣。因為簡單，所以應用的很多。但它存在以下一些缺點:測量容易具有周期性、具有很強的可預測性、會使被測網(wǎng)絡陷入一種同步狀態(tài)。隨機附加抽樣的抽樣間隔的產(chǎn)生是相互獨立的，并服從某種分布函數(shù)，這種抽樣方法的優(yōu)劣取決于分布函數(shù)：當時間間隔以概率1取某個常數(shù)，那么該抽樣就退化為周期抽樣。隨機附加抽樣的主要優(yōu)點在于其抽樣間隔是隨機產(chǎn)生的，因此可以避免對網(wǎng)絡產(chǎn)生同步效應，它的主要缺點是由于抽樣不是以固定間隔進行，從而導致頻域分析復雜化。
在RFC2330中，推薦泊松抽樣，它的時間間隔符合泊松分布，它的優(yōu)點是：能夠實現(xiàn)對測量結果的無偏估計、測量結果不可預測、不會產(chǎn)生同步現(xiàn)象。但是，由于指數(shù)函數(shù)是無界的，因此泊松抽樣有可能產(chǎn)生很長的抽樣間隔，因此，實際應用中可以限定一個最大間隔值，以加速抽樣過程的收斂。
4.性能指標的測量與分析
4.1連接性
連接性[5]也稱可用性、連通性或者可達性，嚴格說應該是網(wǎng)絡的基本能力或屬性，不能稱為性能，但ITU-T建議可以用一些方法進行定量的測量。目前還提出了連通率的概念，根據(jù)連通率的分布狀況建立擬合模型。
4.2延遲
延遲的定義是[6]：IP包穿越一個或多個網(wǎng)段所經(jīng)歷的時間。延遲由固定延遲和可變延遲兩部分組成[7][8]。固定延遲基本不變，由傳播延遲和傳輸延遲構成；可變延遲由中間路由器處理延遲和排隊等待延遲兩部分構成。對于單向延遲測量要求時鐘嚴格同步，這在實際的測量中很難做到，許多測量方案都采用往返延遲，以避開時鐘同步問題。
往返延遲的測量方法是：入口路由器將測量包打上時戳后，發(fā)送到出口路由器。出口路由器一接收到測量包便打上時戳，隨后立即使該數(shù)據(jù)包原路返回。入口路由器接收到返回的數(shù)據(jù)包之后就可以評估路徑的端到端時延。4.3丟包率
丟包率的定義是[9]：丟失的IP包與所有的IP包的比值。許多因素會導致數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄，例如數(shù)據(jù)包的大小以及數(shù)據(jù)發(fā)送時鏈路的擁塞狀況等。
為了評估網(wǎng)絡的丟包率，一般采用直接發(fā)送測量包來進行測量。對丟包率進行準確的評估與預測則需要一定的數(shù)學模型。目前評估網(wǎng)絡丟包率的模型主要有貝努利模型、馬爾可夫模型和隱馬爾可夫模型等等[10]。貝努利模型是基于獨立同分布的，即假定每個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡上傳輸時被丟棄的概率是不相關的，因此它比較簡單但預測的準確度以及可靠性都不太理想。但是，由于先進先出的排隊方式的采用，使得包丟失之間有很強的相關性，即在傳輸過程中，包被丟失受上一個包丟失的影響相當大。假定用隨機變量Xi代表包的丟失事件，Xi=0表示包丟失，而Xi=1表
示包未丟失。則第i個包丟失的概率為P[Xi|Xi-1,Xi-2,…Xi-n],Xi-1,Xi-2,...Xi-n取所有的組合情況。當N=2時，該Markov鏈退化為著名的Gilbert模型。隱馬爾可夫模型是對馬爾可夫模型的改進。
MayaYajnik等人所作的172小時的測量試驗[11]結果表明，在不同的數(shù)據(jù)采樣間隔下（20ms,40ms,80ms,160ms）采用三種不同的丟包率分析模型進行分析得到的結果完全不同，在不同的估計精確度的要求下實驗結果也各有不同。因此，目前需要能夠精確描述丟包率的數(shù)學模型。
4.4帶寬
帶寬一般分為瓶頸帶寬和可用帶寬。瓶頸帶寬是指當一條路徑（通路）中沒有其它背景流量時，網(wǎng)絡能夠提供的最大的吞吐量。對瓶頸帶寬的測量一般采用包對(packetpair)技術，但是由于交叉流量的存在會出現(xiàn)“時間壓縮”或“時間延伸”現(xiàn)象，從而會引起瓶頸帶寬的高估或低估。另外，還有包列等其它測量技術。
可用帶寬是指在網(wǎng)絡路徑（通路）存在背景流量的情況下，能夠提供給某個業(yè)務的最大吞吐量。因為背景流量的出現(xiàn)與否及其占用的帶寬都是隨機的，所以可用帶寬的測量比較困難。一般采用根據(jù)單向延遲變化情況可用帶寬進行逼近。其基本思想是：當以大于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲會呈現(xiàn)增大趨勢，而以小于可用帶寬的速率發(fā)送測量包時，單向延遲不會變化。所以，發(fā)送端可以根據(jù)上一次發(fā)送測量包時單向延遲的變化情況動態(tài)調整此次發(fā)送測量包的速率，直到單向延遲不再發(fā)生增大趨勢為止，然后用最近兩次發(fā)送測量包速率的平均值來估計可用帶寬
瓶頸帶寬反映了路徑的靜態(tài)特征，而可用帶寬真正反映了在某一段時間內鏈路的實際通信能力，所以可用帶寬的測量具有更重要的意義。
4.5流量參數(shù)
ITU-T提出兩種流量參數(shù)作為參考：一種是以一段時間間隔內在測量點上觀測到的所有傳輸成功的IP包數(shù)量除以時間間隔，即包吞吐量；另一種是基于字節(jié)吞吐量：用傳輸成功的IP包中總字節(jié)數(shù)除以時間間隔。
Internet業(yè)務量的高突發(fā)性以及網(wǎng)絡的異構性，使得網(wǎng)絡呈現(xiàn)復雜的非線性，建立流量模型越發(fā)變得重要。早期的網(wǎng)絡流量模型，是經(jīng)典流量模型，也即借鑒PSTN的流量模型，用poisson模型描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的流量,以及后來的分組火車模型，Markov模型等等。隨著網(wǎng)絡流量子相似性的發(fā)現(xiàn)，基于自相似模型的流量建模研究也取得了不少進展和得到了廣泛的應用,譬如分形布朗運動模型和分形高斯噪聲模型以及小波理論分析等等。高速網(wǎng)絡技術的發(fā)展使得對巨大的網(wǎng)絡流量進行直接測量幾乎不可能，同時，大量的流量日志也使流量分析變得相當困難。為了解決這一問題，近幾年，流量抽樣測量研究已成為高速網(wǎng)絡流量測量的研究重點。
5．網(wǎng)絡性能測量的展望
網(wǎng)絡性能測量中還有許多關鍵技術值得研究。例如：單向測量中的時鐘同步問題；主動測量與被動測量的抽樣算法研究；多種測量工具之間的協(xié)同工作；網(wǎng)絡測量體系結構的搭建；性能指標的量化問題；性能指標的模型化分析[12]～[16]；對網(wǎng)絡未來狀況進行趨勢預測；對海量測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘或者利用已有的模型(Petri網(wǎng)、自相似性、排隊論)研究其自相似性特征[17]~[19]；測量與分析結果的可視化，以及由測量所引起的安全性問題等等都是目前和今后所要研究的重要內容。隨著網(wǎng)絡性能相關理論、測量方法、分析模型研究的逐漸深入、各種測量工具的不斷出現(xiàn)以及大型測量項目的不斷開展，人們對網(wǎng)絡的認識會越來越深刻，從而不斷地推動網(wǎng)絡技術向前發(fā)展。6．結束語：
本文對目前網(wǎng)絡性能測量技術的主要方面進行了介紹和分析并對未來網(wǎng)絡性能測量的研究重點進行了展望。
參考文獻
[1]ITU-T建議1.350
[2]ITU-T，建議Y1540
[3]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents6
[4]IETF,RFC2330,"FrameworkforIPPerformanceMetrics"TableofContents11
[5]IETF,RFC2678,"IPPMMetricsMeasuringConnectivity"
[5]IETF,RFC2679,"AOne-wayDelayMetricforIPPM"
[6]IETF,RFC2681,"ARound-tripDelayMetricforIPPM"
[7]IETF.RFC3393,"IPPacketDelayVariationMetricforIPPM"
PDF文件使用"pdfFactoryPro"試用版本創(chuàng)建
[8]IETF,RFC2680,"AOne-wayPacketLossMetricforIPPM"
[9]H.SanneckandG.CarleGMDFokus,Kaiserin-Augusta-Allee31,D-10589Berlin,Germany,"AFramework
ModelforPacketLossMetricsBasedonLossRunlengths"
[10]MayaYajnik,SueMoon,JimKuroseandDonTowsley,"MeasurementandModellingoftheTemporal
DependenceinPacketLoss",DepartmentofComputerScienceUniversityofMassachusettsAmherst,MA01003
USA
[11]JacobsonV,"PathcharATooltoInferCharacteristicsofInternetPaths."
[12]LOPRESTIF,DUFFIELDNG,HOROWITZJ,etal.“Multicast-basedInferenceofNetworkInternet-Delay
Distributions”.UniversityofMassachusetts,Amherst,ComputerScience,TechnicalReportUM-CS-1999-055,
1999.
[13]DUFFIELDNG,LOPRESTIF.“Multicastinferenceofpacketdelayvarianceatinteriornetworklinks”.
IEEEINFOCOM2000[C].TelAvivIsrael,2000.
[14]HUANGL,SEZAKIK.“End-to-endInternetDelayDynamics”.IEICETechnicalReportofCQWG,May
2000.
[15]OHSAKIH,MURATAM,MIYAHARAH,“Modelingend-to-endpacketdelaydynamicsoftheInternet”
usingsystemidentification[A].InternationalTeletrafficCongress17[C].SalvadordaBahia,Brazil,2001.
[16]SueB.Moon,"MeasurementandAnalysisofEnd-to-EndDelayandLossinTheInternet"
[17]J.-C.Bolot.“End-to-endpacketdelayandlossbehaviorintheInternet”.InProceedingsofACMSIGCOMM,
SanFrancisco,August1993.
[18]V.Paxson,“MeasurementsandAnalysisofEnd-to-EndInternetDynamics”,Ph.D.dissertation,1997.
【關鍵詞】電能質量；管理；問題；對策；
中圖分類號：O213.1
一、電能質量的概念
電能質量是在電力系統(tǒng)運行當中產(chǎn)生的，電力系統(tǒng)的運行效率決定著電能質量的優(yōu)劣。保持電力系統(tǒng)運行的安全性和可靠性是提高電能質量的有效方式。電能質量就是指供電的有效性。隨著社會的不斷發(fā)展，對電能質量的解釋也有很多。從不同的角度看待電能質量的問題也會得出不同的電能質量的概念。電力用戶認為電能質量就是供電的好壞，不出現(xiàn)停電的現(xiàn)象就說明了電能質量比較好。從電力設備的制造廠商來說，電能質量就是，設備能否滿足供電的需求。滿足的話就說明設備的供電質量好[1]。從社會發(fā)展的角度看，對電能質量的不同認識也受到社會經(jīng)濟水平的制約，電力系統(tǒng)的發(fā)展程度決定了電能質量的優(yōu)劣?，F(xiàn)階段我們普遍采用的電能質量的定義是供電設備在為用戶提供穩(wěn)定的電能過程中，設備的運行穩(wěn)定性。這個定義也是現(xiàn)在比較常用，主要是通過對設備故障的測試來檢驗供電的質量問題。該定義清楚明了，但是也有其局限性，需要有關部門進一步對其進行研究。
二、電能質量管理存在的主要問題
隨著電網(wǎng)智能化改造的不斷深入以及新技術的應用，我國的電網(wǎng)結構日益完善，電網(wǎng)性能不斷優(yōu)化，已經(jīng)能滿足電網(wǎng)用戶的基本需求。但是，在電能質量管理方面還存在不足，據(jù)統(tǒng)計，由于電能質量管理的問題導致的電能質量不達標的比例超過了60%。電能質量管理存在的主要問題有：（1）未建立起及時的變電站母線電壓自動化調控機制。母線調控不及時是造成電壓越限的主要原因。（2）小水電上網(wǎng)管理制度缺失。小水電的不規(guī)范上網(wǎng)會導致變電站35KV和10KV母線電壓越限。（3）電網(wǎng)配置不合理。例如近幾年城鎮(zhèn)化發(fā)展較快，原先的郊區(qū)已經(jīng)迅速發(fā)展成為城市新中心，但電網(wǎng)供電設施跟不上，導致線路供電半徑過大，直接影響了供電的可靠性和穩(wěn)定性[2]。（4）電網(wǎng)基層管理水平低下。有數(shù)據(jù)表明，縣級或縣級以下電壓越限的時長遠遠大于上級母公司。（5）電網(wǎng)污染治理缺乏。電網(wǎng)本身存在大量的非線性負荷、沖擊負荷以及不平衡負荷接入系統(tǒng)等，對電能質量形成嚴重威脅，而現(xiàn)階段對這些污染的治理還未得到充分重視。
三、產(chǎn)生的電能質量問題的原因
電能質量的優(yōu)劣受到經(jīng)濟發(fā)展水平以及電力系統(tǒng)發(fā)展水平的制約，先進的電力系統(tǒng)以及科學化的技術水平才能為電能質量提供有效的保障。因此，近些年來我國特別重視對電力系統(tǒng)技術的研究，使用先進的科學手段來提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。我國現(xiàn)階段對電能質量的研究也更加廣泛，很多專業(yè)的人士和部門都參與到了研究的課題中。經(jīng)過專業(yè)的研究我們得出了產(chǎn)生電能質量問題的原因：
（1）電力企業(yè)為了提高其經(jīng)濟效益，以及供電的自動化水平，注重對先進電子技術的使用，但是這些技術設備和電能質量存在一定的不適應性。如果計算機的計算值出現(xiàn)了偏差，那么在自動化系統(tǒng)的運行中，就很容易降低電能的質量，工作人員也沒有辦法及時對問題進行處理，因為電力系統(tǒng)的自動化，在實際的操作過程中，存在技術應用的難題[3]。
（2）現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的供電結構發(fā)生了很大的改變，電氣設備的大功率、大負荷造成了供電的不穩(wěn)定性。因為這些大功率用電器的使用，使得電能在供應的過程中不能保持一個合理的速度，過大的電流會損害或者產(chǎn)生對電力系統(tǒng)的過度消耗，從而也降低了電能的質量。
（3）市場競爭的加劇，導致了各個電力企業(yè)為了爭取更多的市場份額，在電力系統(tǒng)的管理上出現(xiàn)了一定的分歧。為了提高用戶的滿意度，很多電力企業(yè)都實行的開放性的電力管理模式，用戶也可以對供電進行簡單的控制，所以這就造成了電力系統(tǒng)的混亂，用戶在使用的過程中，很容易出現(xiàn)一些錯誤，影響了供電的穩(wěn)定性和安全性，從而降低了電能的質量。
四、電能質量問題的分析方法
通過一定的方法對電能質量進行分析，是保障電能質量以及提升電能質量監(jiān)測、控制以及管理水平的前提?，F(xiàn)階段運用到的電能質量分析方法主要有：
（1）時域仿真法。這是現(xiàn)階段電能質量問題分析采用的主要方法，它是利用各種時域仿真程序例如EMTP、EMTDC以及NETOMAC等對電能質量問題中的暫態(tài)現(xiàn)象進行分析。這種分析方法的缺點是在進行仿真計算之前要預先知道暫態(tài)過程的頻率覆蓋范圍，同時在模仿開關的過程中存在數(shù)值失真的現(xiàn)象[4]。
（2）頻域分析法。這是電能質量中諧波問題分析的常用方法，有頻率掃描、諧波潮流計算以及混合諧波潮流計算，后者由于可以對非線性負載控制系統(tǒng)進行精細的動態(tài)特性描述，建模簡單，在近些年運用較多。其缺點是計算量大，耗時較長。
（3）基于變換的方法。主要包括了Fourier變換法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、二次變換法、小波變換法以及Prony分析法等。
五、電能質量問題的控制
（1）要重視電能質量分析以及控制領域的基礎性工作。例如研究并建立起電能質量的評價體系、積極研究并創(chuàng)新電能質量分析的方法、技術和理論。
（2）積極推廣以DSP為基礎的實時數(shù)字數(shù)字信號處理技術。該技術通過程序對電能質量進行控制，調試簡單，易于實現(xiàn)并網(wǎng)運行和智能化控制，對系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性以及靈活性提升具有重要意義，在控制領域得到越來越廣泛的應用。
（3）要深入研究并創(chuàng)新電能質量的檢測技術?，F(xiàn)有的檢測設備雖然符合持續(xù)性以及穩(wěn)定性指標，但對于快速捕捉、更高的采樣速率以及有效的分析和自動識別系統(tǒng)要求還有一定的差距，需要加大研究力度，發(fā)展新的檢測技術[5]。
（4）采取積極措施，加強電能質量管理。電能質量的好壞直接影響到用戶的滿意度，通過加強電能質量管理，促進電能質量，也是控制和解決電能質量問題的關鍵所在。
（5）電能質量的監(jiān)測。一是要建立嚴格的監(jiān)測制度，例如連續(xù)監(jiān)測、定時巡回監(jiān)測和專項監(jiān)測；二是要鼓勵檢測技術的創(chuàng)新研發(fā)，因應電網(wǎng)發(fā)展需要開發(fā)可靠、有效的監(jiān)測技術和設備；三是要積極利用先進的計算機網(wǎng)絡技術，加快發(fā)展監(jiān)測技術的網(wǎng)絡化、智能化，確保監(jiān)測結果的及時、準確。
六、結語
電力是現(xiàn)代社會正常運行的動力，電能質量問題關系到千家萬戶，電能質量問題的解決既需要依靠技術手段，也需要規(guī)范化的制度管理，兩者缺一不可。電能質量管理是電網(wǎng)管理的重要內容，必須要按照電能質量管理標準，建立起嚴格的管理體系，將電能質量管理從被動轉為主動、從松散管理走向制度化管理，從應對問題轉為預防問題。
【參考文獻】
[1]劉劍. 海上平臺電能質量問題及其改善措施[J]. 廣東化工，2013，（14）.
[2]何世恩，程開嘉，陳其龍. 電能質量治理若干問題的討論 工程師與制造商伙伴們的觀點[J]. 電氣應用，2013，（13）.
[3]陳鵬，魯藏. 電能質量及主要問題分析[J]. 科技創(chuàng)新與應用，2013，（17）.
1．1外觀及結構
移動電源結構一般由電壓轉換電路、可充電電芯或電芯組、外殼組成。其中電壓轉換電路分為充電電路、升壓電路、管理控制IC以及保護電路。充電電路用以保證輸入端能以恒流和恒壓的方式為電芯充電。升壓電路的作用是將電芯電壓提升到輸出端額定電壓。管理控制IC起到電量監(jiān)控和開關控制的作用。保護電路用以提供過充電、過放電等保護作用。電芯根據(jù)電解質材料不同大致分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類。外殼的主要作用包括機械防護、散熱和阻燃等。各組件應當以適當?shù)姆绞竭B線、支撐并固定。使用人員可接觸區(qū)應當有適當保護，以保證不會產(chǎn)生機械危險。
1．2電性能輸出
電壓為移動電源最基本的參數(shù)，電壓過高、過低都會對被充電設備造成一定程度上的損害。測量時移動電源應在達到充電飽和狀態(tài)30min后，空載情況下使用功率計測量其輸出電壓。測量的輸出電壓值與額定電壓容差為±5%［2］。常溫放電性能是移動電源最為重要的參數(shù)，此參數(shù)標志著移動電源的實際輸出容量。移動電源應在23±2℃環(huán)境溫度下，以額定輸入電壓和電流進行充電，直至飽和狀態(tài)。靜置30min后，以額定輸出電流進行放電，直至移動電源放電輸出終止，記錄放電時間［3］。輸出容量等于放電電流乘以放電時間。測量的移動電源輸出容量應不低于其額定容量。轉換效率測量時使用直流電源模擬電芯接入電路板輸入端，直流電源輸出電壓調至電芯組標稱電壓。電路板輸出端連接電子負載，調節(jié)電子負載使得電路板輸出為額定輸出。儀表連接示意圖見下圖1。電流表和電壓表測量得到輸出端Iout和Uout、輸63入端Iin和Uin可以通過公式η=Uout·IoutUin·Iin(1)計算得到轉換效率，轉換效率應不小于85%。
1．3安全性
移動電源的安全性包括:過充電保護、過放電保護、短路保護、發(fā)熱和防火等［4］。1)過充電保護。測量移動電源過充電保護時，移動電源在充電飽和狀態(tài)下，使用直流源輸入，持續(xù)加載充電12h，設置直流源輸出電壓為移動電源額定輸入電壓的1．2倍，輸出電流為移動電源額定輸入電流。整個過程中移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。2)過放電保護。移動電源放電至輸出終止狀態(tài)下，測量其過放電保護性能。在輸出端接30Ω負載，持續(xù)加載放電24h。整個過程中移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。3)短路保護。短路保護為防止使用中正負極短路時提供的保護。測量時使移動電源在充電飽和狀態(tài)下，將輸出端正負兩極，使用0．1Ω電阻短路24h。整個過程中移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。4)發(fā)熱。移動電源在工作狀態(tài)時，不應對使用人員造成熱危險。測量其發(fā)熱溫度應在正常負載條件下工作直至溫度穩(wěn)定，使用數(shù)據(jù)采集器和熱電偶測量移動電源外殼溫度值。接觸溫度限值是塑料外殼為95℃，金屬外殼為70℃，玻璃、瓷料和釉料為80℃。測量溫度應低于各使用材料的發(fā)熱限值［5］。5)防火。移動電源外殼應當使用V-1級材料進行阻燃防火保護。試驗樣品選用移動電源外殼，試驗火焰頂端與樣品相接觸，施加燃燒30s，然后移開火焰停燒60s，然后不管樣品是否還在燃燒，再在同一部位重復燒30s。合格判據(jù)為在試驗期間，當試驗火焰第二次施加后，樣品延續(xù)燃燒不得超過1min，而且樣品不得完全燒盡。
1．4環(huán)境適應性
移動電源環(huán)境適應性包括:高溫放電、低溫放電、溫度循環(huán)、恒定濕熱、振動、自由跌落、重物沖擊和機械沖擊［6］。高溫放電測量中，移動電源在充電飽和后，放入55±2℃的溫度試驗箱中恒溫放置2h，最后以額定輸出電流進行放電，直至移動電源放電輸出終止，記錄放電時間，計算輸出容量，其容量應不低于額定容量。低溫放電測量中，移動電源在充電飽和后，放入－10±2℃的溫度試驗箱中恒溫放置2h，最后以額定輸出電流進行放電，直至移動電源放電輸出終止，記錄放電時間，計算輸出容量，其容量應不低于額定容量。溫度循環(huán)測量中，移動電源在充電飽和后，放入溫度為75±2℃的溫度試驗箱中，保持6h后，將溫度試驗箱溫度設置為－40±2℃，并保持6h，溫度轉換時間不大于30min，上述過程循環(huán)10次，如圖2所示。溫度循環(huán)試驗結束后，取出在環(huán)境溫度23±2℃的條件下擱置2h，以額定輸出電流進行放電，直至移動電源放電輸出終止，記錄放電時間，計算輸出容量，其容量應不低于額定容量。圖2溫度循環(huán)示意圖恒定濕熱測量中，移動電源在充電飽和后，放入溫度為40±2℃，相對濕度為90%—95%的溫度試驗箱中擱置48h后，再取出在環(huán)境溫度23±2℃的條件下擱置2h，以額定輸出電流進行放電，直至移動電源放電輸出終止，記錄放電時間，計算輸出容量，其容量應不低于額定容量。振動測量中，移動電源在充電飽和后，將其安裝在振動臺臺面上，按以下所述振動頻率和振幅對振動臺進行設置，X，Y，Z3個方向每個方向從10—55Hz循環(huán)掃頻，持續(xù)時間為3h，掃頻速率為1oct/min。頻率在10—30Hz范圍內時，位移幅值為0．38mm，頻率在30—55Hz范圍內時，位移幅值為0．19mm。振動結束后，移動電源應不泄露,不破裂，不起火，不爆炸。結果位置跌落到水平表面試驗臺上，跌落高度為1000±10mm，試驗次數(shù)為3次。水平表面試驗臺應當是由至少13mm厚的硬木安裝在兩層膠合板上組成，每一層膠合板的厚度為19—20mm，然后放在一水泥基座上或等效的無彈性的地面上。跌落試驗結束后，移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。重物沖擊測量中，移動電源放置于平面，并將一個Φ15．8±0．2mm的鋼柱置于電池中心，鋼柱的縱軸平行于平面，讓質量9．1±0．1kg的重物從610±25mm高度自由落到中心上方的鋼柱上，樣品縱軸要平行于平面，垂直于鋼柱縱軸，試驗次數(shù)為1次。重物沖擊試驗全過程中，移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。機械沖擊測量技術中，移動電源在充電飽和后，采用鋼性固定的方法固定在沖擊試驗臺上。在3個相互垂直的方向上各承受一次沖擊。沖擊在最初的3ms內，最小平均加速度為735m/s2，峰值加速度應在1225m/s2和1715m/s2之間，脈沖持續(xù)時間為6±1ms。機械沖擊試驗結束后，移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。
1．5電磁兼容性
移動電源應滿足靜電放電抗擾度［2］要求。使用靜電放電模擬器施加干擾信號，嚴酷等級為接觸放電±4kV，空氣放電±8kV。靜電放電抗擾度試驗全過程，移動電源應不泄露，不破裂，不起火，不爆炸。
2總結
通常我們所說的建筑節(jié)能，最先決的條件是能夠保證建筑的使用功能不下降，然后使建筑中的能源得到更充分的利用，既提高其利用效率，進而達到降低能源消耗的目的。本文對目前常用的建筑保溫材料進行了簡單的介紹，結合了以上標準以及實際工作中的經(jīng)驗與大家探討一下保溫材料檢測中常見問題和檢測的要點。
常用建筑節(jié)能材料
一般建筑節(jié)能保溫材料的收縮率較小、導熱系數(shù)小、熱阻性大并且還要有一定的力學性能。下面分類對常用的建筑節(jié)能保溫材料進行概述。
常用的建筑節(jié)能墻材：全國都在不斷的推進禁實工作，既用節(jié)能環(huán)保的新型墻材代替實心粘土磚。粉煤灰磚、礦渣磚、煤矸石磚是由工業(yè)的廢物回收利用制成，來源豐富，價格低廉，并且他們的強度高，承重能力強，隔熱保溫性能優(yōu)異，不禁成為了優(yōu)越的保溫材料，還未環(huán)保事業(yè)做出了很大的貢獻，因此粉煤灰磚、礦渣磚、煤矸石磚成為了現(xiàn)今國內炙手可熱的墻體材料。
混凝土小型空心砌塊、混凝土多孔磚、混凝土空心磚中間是空的或者有很多空隙，因此具備了隔熱保溫的性能，這種磚加工簡單方便，生產(chǎn)工藝成熟，砌筑簡單，因此成為了主要的建筑砌塊，晉升為國內的主要墻體材料。
聚苯乙烯泡沫板：聚苯乙烯泡沫塑料板的主要原料是聚苯乙烯樹脂，是經(jīng)發(fā)泡劑發(fā)泡而制成的，這種材料的內部具有無數(shù)封閉微孔。這種板材可以應用于建筑墻體，屋面的保溫，車輛、冷庫、空調、船舶的保溫隔熱，地板采暖，復合板保溫，裝潢雕刻等，使用溫度低于75攝氏度。聚苯板具有良好的保溫效果，但板材在施工中與主體連接主要是以點固定，板間拼接、黏結不穩(wěn)固，不適應外形較復雜建筑物的保溫，施工工藝較復雜、綜合成本高。
硬質聚氨酯泡沫塑料：它的主要原料是異氰酸酯和多元醇，加工工程中可添加各種助劑，達到防水保溫的效果。聚氨酯保溫復合板是由兩層防水彩色涂層鋼板或其它金屬作面板，中間注入阻燃型聚氨酯硬質泡沫復合而成，是當今世界公認的最佳隔熱保溫材料。由聚氨酯的結構和測試結構知聚氨酯泡沫塑料具有較高的承載能力，自重輕，導熱性能低，閉孔豐富，有保溫的性能同時兼具防水性能，可用大型工業(yè)廠房、展覽館、倉庫、冷庫、凈化車間、體育館等建筑的墻體和屋面。
保溫砂漿：保溫砂漿的主體材料是水泥、膨脹珍珠巖，輔料是纖維素等外加劑，兩者復合而成的保溫材料。生產(chǎn)工藝簡單，原料來源豐富，材料的成本低，加水攪拌后粘聚性優(yōu)良，利于施工。經(jīng)過保溫砂漿處理后的墻面房屋在夏季還有降溫的作用，由保溫砂漿的房屋比不經(jīng)過處理的墻面房屋室溫低2到3攝氏度，這能節(jié)約空調的能耗，并且縮短了空調的開放時間，是一種十分理想的保溫隔熱材料。
聚苯顆粒保溫漿料：聚苯顆粒保溫漿料的組成部分是聚苯顆粒和保溫膠粉料，漿料是按照兩者的配比調制而成的。聚苯顆?？梢允枪I(yè)生產(chǎn)品也可以是打碎的廢舊聚苯保溫板顆粒，這防止了白色污染，起到了環(huán)保的作用。
建筑節(jié)能保溫材料的質量檢測
1. 保溫材料的式樣制作
在進行保溫材料的測試時，我們要制作樣本，比如膠粘劑、抗裂砂漿、抹面膠漿等這類材料，要嚴格根據(jù)廠家的要求，按照產(chǎn)品說明書中規(guī)定的比例進行混合攪拌制備攪和物。加水少不利于凝結，影響式樣強度，加水多也會導致式樣強度下降。水泥砂漿要適當?shù)拇蛎?，如果表面光滑會使?jié){料的附著力下降。聚苯顆粒保溫漿料保溫性能和力學性能都與干密度密切相關。干密度試件尺寸：膠粉聚苯顆粒保溫漿料為 300mm×300mm×30mm、抗壓強度試件尺寸均為 100mm×100mm×100mm。
2. 導熱系數(shù)
評價保溫材料絕熱性能的主要技術依據(jù)就是導熱系數(shù)，依據(jù)國家標準《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定防護熱板法》GB10294- 88，大部分采用的是基于穩(wěn)態(tài)法的平板導熱系數(shù)測定儀測定材料的導熱系數(shù)。導熱系數(shù)的測定按 GB/T10294 或 GB/T10295規(guī)定進行，仲裁時執(zhí)行GB/T10294，試件厚度：EPS 板（25±1）mm、XPS 板（25±1）mm，溫差：EPS 板 15℃- 20℃、XPS 板 15℃- 25℃，平均溫度：EPS 板25℃±2℃、XPS 板 10℃±2℃和 25℃±2℃。節(jié)能保溫材料本身的孔隙率、孔隙特征、材質、含水率、表觀密度、試驗過程、試驗方法等都影響著測試樣品的導熱系數(shù)。由于保溫材料多為多孔材料，如果測試時含水率高，測試結果便是導熱系數(shù)偏大。因此保溫材料尤其是巖漿料養(yǎng)護后要放在烘箱中哄至恒重在進行檢測。測試時需要注意室溫、夾緊力，式樣厚度的一致性。
3. 網(wǎng)格布檢測
國家建筑工程行業(yè)標準《膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統(tǒng) 》JG149- 2003 中試樣按《增強材料機織物試驗方法》GB/T7689.5- 2001表1規(guī)定制備并測定初始斷裂強力F0和斷裂伸長值。將耐堿試驗用的試樣全部浸入23℃±2℃的 5%NaOH 水溶液中，試樣在加蓋封閉的容器中浸泡 28d；取出試樣，用自來水浸泡 5min 后，用流動的自來水浸泡5min，然后60℃±5℃恒溫烘箱內中烘 1h 后，在試驗環(huán)境中存放24h，測試試樣的耐堿斷裂強力。網(wǎng)格布和加強網(wǎng)格布應及時裁剪，裁剪時去除受損的地方，保證裁剪時紗線的垂直度。未防止紗線損壞，式樣不要折疊放置。上夾時保持網(wǎng)格豎直整齊，不能過緊。這樣可以避免式樣偏心受力，防止產(chǎn)生應力集中。
結束語
中圖分類號 G63 文獻標識碼 B 文章編號 0457-6241（2013）21-0062-06
隨著高中課程改革的逐步深入，我國許多地區(qū)的歷史考試，融入課程改革的新理念，設計了基于材料的歷史論文題（或稱材料論證寫作題）。該題型在測量內容上，強調的是歷史課程知識而不是教材知識；在考核目標上，立足歷史思維能力而不是史實的簡單記憶，希望以測量內容、目標與形式的變化來推動高中歷史課程改革的深化。但是，受各種條件的制約，一些題目的考查功能沒有得到充分發(fā)掘，命題從實踐經(jīng)驗到技術理論都需要進一步提升。本文希望通過探討國外先進地區(qū)的試題命制，借鑒命題思想方法，以期煥發(fā)我國歷史材料論文題的活力，使歷史測量題型不斷推陳出新。
美國AP（Advanced Placement）課程是大學前置課程，課程的主要對象是一些學有余力的高中學生，他們學習AP課程，并通過AP測試，AP測試的學分可以折抵大學課程的學分。AP世界歷史課程內容涵蓋各大洲，主要關注五個主題：人類與環(huán)境的相互影響；文化的發(fā)展與影響；國家的構建、擴張和沖突；經(jīng)濟系統(tǒng)的創(chuàng)建、發(fā)展與影響；社會結構的發(fā)展與演變。其試卷結構如表1：
從表格和相關資料看，美國AP歷史測試中論文寫作占有重要地位，其寫作題型之一的材料論文題更是頗具特色。論文題基本由情境和寫作設問兩大部分構成，試題情境可以是文字、圖表在內的各種與歷史有關的一手或二手資料，也可以是模擬性的視角描述，而論文設問規(guī)定了寫作的方向、范圍和要求，寫作的角度基本由情境與考查目標而定。一般地，歷史材料論文題的考查目標覆蓋記憶、理解、應用三個層次，重心則偏向于考生的歷史創(chuàng)造性思維。請看下面一道AP測試的世界歷史試題。①
例題：運用材料，分析19世紀80年代到20世紀30年代，日本和印度在棉紡織業(yè)工業(yè)化進程中的異同。請補充一條材料，并說明該材料對論述棉紡織業(yè)工業(yè)化這一論題的價值。
材料一：印度棉紗和棉布的產(chǎn)量
――來自英國殖民當局的數(shù)據(jù)
材料二：日本棉紗產(chǎn)量（包括手工和機器生產(chǎn)）
――來自日本內閣統(tǒng)計部門的數(shù)據(jù)
材料三：早上，天還沒有亮，我們就在亮著燈的工廠里上班直到晚上。下班后，我們幾乎沒有力氣站起來。晚上，我們工作到很晚，她們偶爾會給我們一個甘薯。然后，我們還得清洗，弄好頭發(fā)等等。那時候大概都11點了。即使在冬天，也沒有暖氣，為了取暖，我們不得不擠在一起睡覺。第一年我們是沒有工資的，第二年我的父母會拿到35日元，接下來會有50日元。
我上班不久，我的妹妹阿希也到這家工廠上班。我想她大概工作2年，就病倒在床。那時候工廠里大約有30個人生病。那些已經(jīng)確診為肺病的人立刻被遣送回家。每個人都害怕肺結核，沒有人靠近這樣的病人。阿希也被送回家了，很快就死了。她才13歲，她當時決心成為一個能拿100日元一年的工人，讓我們的媽媽高興。當她面色蒼白地離開工廠時，我永遠不能忘記她的眼睛。
――來自兩個女工對她們少女時代
在日本紡織廠工作的回憶，約1900年
材料四：一個工廠女工掙的錢常常比一個農民的全年收入都高。對于這些農村家庭來說，女孩是收入的重要來源。這一時期，貧窮的農民要把60%的收成上交給地主。因此，這些窮苦的農民只能把拌著野草的米飯當做食物。他們僅有的救濟就靠那些去工廠上班的女孩。
――來自一個日本僧人的敘述，約1900年
材料五：那些低廉的工人從哪里來？他們全都來自農村，來自于那些耕種自己的或者租種的土地但有剩余勞動力的家庭。他們來到城市，來到工業(yè)區(qū)成為工廠工人。農田上的收入提供家庭所需，維持父母兄弟姐妹的生計。那些受雇于工廠的人與家庭沒有多少聯(lián)系，他所要做的就是掙足夠的錢養(yǎng)活自己。那就是為什么工人的工資很低。這說明農業(yè)對我們國家商業(yè)和工業(yè)的發(fā)展是一支多么重要的力量。
――來自日本實業(yè)家鶴見俊輔，約1900年
材料六：在過去的幾十年里，由于機器生產(chǎn)的競爭，整個國家手工織布工業(yè)迅速下降。盡管許多人仍然穿著用手紡機織出的布做成的衣服，但很多手工織布者已經(jīng)丟棄了他們的手紡機。
當?shù)丶徔棙I(yè)把它們的存在、發(fā)展、成長歸因于那些有進取精神的本國銀行家和投資者，作為股東、投資者、金融家，他們向紡織業(yè)投入了大量的資本。
――來自印度經(jīng)濟學家拉達卡瑪?慕克吉
《印度經(jīng)濟學基礎》，1916年
材料七：女性紡織工人百分比
――來自論文“日本的工業(yè)化與婦女狀況”
1973年
材料八：日本日貿棉紡織廠圖片（圖片略）
――來自20世紀20年代的一部官方公司歷史
材料九：大部分棉紡織廠工人來自于小農、村莊的農業(yè)工人和失業(yè)的手紡織工。他們居住在租來的小屋里，一個工人通常會在一個工廠里工作不到兩年。工資很低，在過去的幾十年里沒有明顯改變。
――來自印度英國皇家勞工委員會的報告
加爾各答，1935年
材料十：印度紡織廠圖片（圖片略）
――來自紡織業(yè)主協(xié)會國際聯(lián)盟英國官員
阿爾諾?皮爾斯的關于“印度紡織業(yè)報告”
1935年
這道試題讓我們感受到AP歷史材料論文題所給的材料豐富，閱讀量非常大。例題中呈現(xiàn)了數(shù)據(jù)表格、圖片、回憶錄、調查報告等多種形式的材料，這些材料閱讀上并無太大障礙，但要把材料中的有效信息提取出來并合理地運用到論文寫作中，并非易事。此外，材料論文題考查的結論大都是開放的，考生很難從教材和提供的材料中找到現(xiàn)成的答案，這導致材料論文題“與普遍流行的材料解析題的設問不同，這種將材料解析與撰寫小文章結合起來的設計嘗試，有助于鼓勵學生自選角度來分析歷史，利于考查學生的綜合素質。”①
AP歷史考試的材料論文題，不僅有利于命題者抓住重點內容，考查學生的理解、應用能力，而且有利于評估題目的難度和區(qū)分度，彌補其他題型在考查功能上的不足。結合上述例題和相關資料，我們對歷史材料論文題的測量功能，可以得出以下五點認識：
1.考查知識學習的深度
從測量和教育理論上看，材料論文題考查歷史知識學習的深度，既是指兼顧命題評價的可操作性、史學方法及考生的思維開放與心理水平，提高考查記憶水平的效度；又是指考生建構知識的發(fā)散性思維和創(chuàng)造能力，考查較高層次的理解和應用能力，使題目的難度、區(qū)分度以及考生能力呈現(xiàn)收到良好的測評效果。從美國AP試題中，我們可以發(fā)現(xiàn)，材料論文題考查知識學習的深度主要表現(xiàn)在三個方面：一是所選取的材料豐富、來源廣泛，為考生對論題進行深入分析提供了有效平臺。二是所學知識和所給材料在答題中不僅是被引用、轉述、復述的對象，而是用來理解并說明問題的；考生要對一些材料要進行批判性的閱讀，關注材料所反映的問題、作者的觀點與立場，揭示材料是否存在“價值偏見”。也就是說，考生只有在客觀、深刻地理解材料的基礎上，方能為寫作奠定基礎。三是圍繞所給材料確定一個合適的論題，而不是漫天撒網(wǎng)的泛泛而談。寫作應該緊扣所確定的主題，充分挖掘材料中的有用信息，進行全方位、多視角、深層次的分析論證，從而達到對論述主題的深度理解和認識。正如建構主義所認為的那樣，當考生對當前學習內容所反映的事物的內在結構（如性質、規(guī)律）及該事物的外部結構（即與其它事物之間的內在聯(lián)系）達到較深刻的理解時，考生才能真正掌握學習材料的內涵，從而把握歷史知識的實質。
2.考查歷史認知的過程
傳統(tǒng)的歷史考試題型主要考查歷史知識的固定結論，學生自然也死記教材的結論。歷史材料論文題的考查要求則不同，它要求考生由淺入深地理解材料（獲取有效信息），提煉材料中所隱含的歷史主題，運用基本的闡釋、說明、反駁等史學方法作出較為完整的論證。這種考查要求再現(xiàn)了知識的認知過程，凸顯了“過程與方法”。為了引導考生展現(xiàn)歷史知識的認知過程，論文往往以某一線索或主題為線軸，形成材料背景，提供開放性的論題，要求考生觀點明確，史論結合地論證問題，并得出自己的個性理解和思考，其考查目標集中于考生對已學知識的理解、論證與再創(chuàng)造。在這一認知過程中，融入了探究性學習的思維，即：從已知信息中發(fā)現(xiàn)問題――擬定議題――提出解決問題的思路――在已有知識材料中收集查證――論述結論。該思維過程完整地再現(xiàn)了考生認知歷史的心路，展現(xiàn)了“過程與方法”考核特色。
3.測量凸顯人本的復雜思考
人本主義認為，學習過程“應是學生獲得相應學習方法、促進其健全人格形成的過程?！雹趶拿绹鳤P歷史題看，考生在作答時，提煉論題、組合材料、理解和運用材料中的觀點進行論證，展現(xiàn)了考生對試題的思考過程，這種思考過程以論文形式呈現(xiàn)，真實地再現(xiàn)了考生的思維品質，自然滲入了人本精神。美國AP測試歷史材料論文題，往往從人類物質文明、制度文明和精神文明等視角出發(fā)，選取有史學意義和教育價值的主題，挖掘人本主義的內涵，對歷史知識進行重新整合，試題蘊含的人本精神主要有：關注社會發(fā)展中的熱點及歷史學界爭論的話題，以命題反映熱點，讓考生分析爭論性“話題”，從不同的角度考察各種情況，倡導多角度、多視角論述問題，審視人本精神的價值，思考當時人們是如何去應對歷史難題的；命題還不斷引進新鮮的史學觀念，倡導考生“同情”地理解問題，關注普通大眾的感受和個體體驗，而不是高高在上地排斥生活。在這一過程中，試題設計者補充并挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的史學觀念，修正舊有的歷史觀念，重新審視“發(fā)展”的定義；此外，陶冶學生道德情操，養(yǎng)成以熱愛生命為核心的生活精神，對人類文明發(fā)展具有責任感和使命感，也是其命題創(chuàng)新追求之一。
4.測量注重學科思維能力的考量
AP歷史材料論文題注重歷史學科的思維測量，尤其是高層次的思維能力，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是試題提供的材料豐富，考查了考生多層次、多角度綜合分析歷史問題的能力。從上述試題材料來源看，有來自英國殖民者和日本官方的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，也有來自民間普通女工的真實回憶和日本僧人的所見所聞；有來自學者、經(jīng)濟學家的研究成果，也有實業(yè)家自身的見解；不僅如此，試題還要求考生額外補充一條材料，以充分論證主題。這些材料開闊了考生的視野，使考生洞察歷史人物在決策時所面臨的復雜環(huán)境，全面認識歷史事件產(chǎn)生的復雜背景和歷史事件中不同群體的真切感受。
二是從AP歷史材料論文題的寫作要求看，其測量目標歸納起來有三點：（1）正確理解和合理使用材料；（2）有效整合和分析材料；（3）依據(jù)材料進行合理的論證、評價和創(chuàng)作。這些考核目標體現(xiàn)了歷史學科的高層次思維能力測量。AP歷史材料論文題，在理解材料觀點的基礎上，既著力于求證思維的考查，對歷史教材知識和史學觀念、基本方法進行整合，然后分析、說明或駁斥一定材料下的某種歷史觀點；又不斷突破求證思維的框架，考查考生發(fā)散型思維，在相對開放的條件下，要求考生提出自己對歷史文明的個性理解。因此，材料論文題可以真實地展現(xiàn)考生甄別史料、理解和運用、分析和評價等高層次歷史思維能力。此外，歷史材料論文題要求考生領會與主題有關的文字、圖表等史料，以通順的文字、條理清晰的層次、合乎邏輯的結構，靈活運用歷史知識、史學觀念和歷史研究方法來評價、論證問題。這種呈現(xiàn)方式也是測量高層次思維能力的有效途徑之一，反映了考生的學科素養(yǎng)和水平。
5.測量關注評分規(guī)則的調控策略
材料論文題能否測量出考生的真實學業(yè)水平，除試題本身的影響外，評分標準也是一個關鍵因素，科學合理的評分標準可以客觀地考量出考生的思維能力水平，不僅如此，評分標準還直接影響到考試成績， 進而影響評價試題的難度、區(qū)分度、效度等各項測量指標。
美國AP歷史材料論文題的評分標準是基于歷史基本技能的核心要素評分，主要樣式參見表2：
從AP測試歷史科材料論文題試題結構和測量功能看，歷史材料論文題的評分標準，主要由論題、材料討論、材料理解、材料運用和語言組織等多方面要素構成，這些評分要素是考生需要展現(xiàn)的基本歷史技能。評分標準中有兩大類：基本分和附加分，以此來區(qū)分考生的歷史技能水平。透過AP測試，材料論文題的評分標準可以從論題、觀點、史實、結構、文字等方面去規(guī)劃，并分層次評價判分。結合表2信息，可以設計出如表3的評分構想。
從表3看，考生能夠利用試題提供材料以外的知識來完成論文寫作，算是其特長的發(fā)揮，應該判給附加分。上述評分量規(guī)的要素，是根據(jù)分析材料所必須考慮的歷史技能來設計的。這一評分方法的一個顯著特點是，沒有具體的知識點來呈現(xiàn)試題的答案，而是以寫作題需要的歷史技能作為評價的要素。這顯然與在評卷中經(jīng)常使用的采分點給分不同。論文題的評分基本理念，應該是沒有唯一的正確答案。因此，評卷教師可以根據(jù)特定的評分量規(guī)，彈性地評估考生的答題。
隨著學生主體性教育理念的凸顯，關于學生怎樣學習的研究取得了重大進展，圍繞怎樣運用測量評價盡可能多地抓住學生的學習表現(xiàn)，已成為當前國內外教育測量領域的研究熱點和難點問題。從國外歷史考試測量的經(jīng)驗看，我國歷史考試的論文題研制可結合下列三個方面進行理性思考：
1.測量目標切實可行，寫作設問注重開放
論文題測量目標的具體明確、易于操作，體現(xiàn)了評價目標的層次性和序列化原則。新課程提倡的三維目標落實到具體的試題研制中，究竟應該如何合理地、有層次地進行分解，為測量提供切實可行的指引，這是我國考試命題首要回答的問題。從國外經(jīng)驗看，測量目標的層次化可以用圖表來示意，具體內容見表4。
從表4信息看，歷史測量目標是依據(jù)課程目標而確定的，由課標而來的測量目標具有抽象的概念性和高度的概括性，必須進行定量性轉化表述，并界定具體行為，形成歷史筆試考查的可操作目標與要求。所以，清晰化的測量目標是歷史考試必備的。有了明確、清晰的測量目標，考生作為被測量對象，其價值的追求與實現(xiàn)，在很大程度上要依賴于試題的開發(fā)。一旦論文題以單一的、統(tǒng)一的價值標準去要求考生，考生就會“不合時宜”地順應要求。所以，論文題評價主要體現(xiàn)在測量價值觀的開放、試題內容的開放和答題過程的開放。當論文題營造出體現(xiàn)價值尊重的考查氛圍中時，考生才會樂于參與評價的過程，受益于考試評價的結果，進而不斷促進自己的進步。
2.命題路徑科學合理，價值訴求滲透對話
在論文題的研制中，設問的謀劃、問題的制定，并不是一項簡單的工作。國內外的經(jīng)驗表明，命題必須符合科學要求的基本程序和條件，建立在一定條件的材料之上，才有助于考生展現(xiàn)測量目標所要求的各項能力。材料論文題不僅要具備設計的具體條件，還要在考查價值上追求“理解與對話”，試題考查考生的知識與能力的同時，還要滲透對科學素養(yǎng)的考查，激發(fā)考生學習歷史的興趣，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度，形成正確的價值觀，促進“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”三維目標的實現(xiàn)。
由此，命題路徑與條件的邏輯關系形成了“命題指導思想”“歷史學科能力”與“歷史知識內容”的一個三維體系。這種邏輯關系中滲入了“理解與對話”?！懊}指導思想”是指對理論聯(lián)系實際的對話；“學科能力”是對高校選拔人才的理解；“知識內容”是對歷史在生產(chǎn)、生活等方面應用的反映。理解與對話的根本目的，是為了能夠更好地促進考生綜合表現(xiàn)的改進與發(fā)展?？忌鳛闇y量活動的主要利益相關者，可參與到試題解密后的評估中，對“理解”的表達與分享，是需要通過“答題”來實現(xiàn)的。論文題變革的過程，需要有“理解”的彰顯，以此作為研究的起點，測評主體、客體雙方的心理要求。
3.測量理論聯(lián)系實踐，技術創(chuàng)新海納百川
傳統(tǒng)的歷史試題認為只要行為目標規(guī)范化，情境創(chuàng)設得當，就可以通過設問操作來再現(xiàn)考生的能力。這樣的命題實踐往往會把考生看做是“給予”的對象，考查過程也就是一個靜態(tài)且線性的過程。但是，新課程改革下的考生成長歷程，是動態(tài)且非線性的，命題者應該能動地使測量過程動態(tài)化，不僅要關注考生的知識素養(yǎng)，隨著設問的深入，還要重視對考生公民素養(yǎng)、學習能力、表現(xiàn)能力等的診斷。對于國外新的測量理念和考查方式，要不斷地學習、引進，以促成當前國內測量研究的欣欣向榮景象。中國未來的歷史考試測量研究，理所應當對相關研究進行“何以可能、何以必須”等問題進行論證，對國外測量的研究邏輯應進行定位和思考。結合已有的命題經(jīng)驗與教訓，來自各方的有效反饋，改進試題研制的思路，及時尋找到行之有效的發(fā)展策略。
