時間:2023-09-04 16:41:56
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一、引言
計算機技術、網絡技術和多媒體技術的迅猛發展,為網絡教學的發展奠定了一個良好的基礎。在中職教學中,教學反饋是檢驗教學效果的重要一環,更是進行有效教學改革的關鍵依據,但是較大量的作業批改、檢測等工作量常常使教學反饋未能及時有效收集,從而使教學效果受到影響。為了及時收集教學反饋,借助數字教育服務提高教學質量和效果,把本體技術引入到網絡教學中,網絡測試是檢驗教學效果的有效手段,它的作用日益被重視,網絡測試能夠根據學生的個體情況、知識結構,有針對性地確定及調整教學策略,智能化自動監控和激勵學生的學習、豐富教學手段、提高教學水平。本文提出了一個在網絡教學中基于本體技術的網絡測試系統設計模型,并把此模型應用于課堂教學中的網絡測試,應用于開發在線考試系統等實踐中,實現網絡測試系統動態性和智能性需求,從而得到一個有效及時的教學效果評估。
二、本體的概念及其技術優點
(一)本體的概念。
本體(Ontology),源自哲學術語。在人工智能界,最早給出Ontology定義的是Neches等人,他們將Ontology定義為“給出構成相關領域詞匯的基本術語和關系,以及利用這些術語和關系構成的規定這些詞匯外延的規則的定義”。Neches認為:“本體定義了組成主題領域的詞匯表的基本術語及其關系,以及結合這些術語和關系來定義詞匯表外延的規則。”后來在信息系統、知識系統等領域,越來越多的人研究Ontology,并給出了許多不同的定義。其中最著名并被引用得最為廣泛的定義是由Gruber提出的,“本體是概念化的明確的規范說明”。
和這個定義類似的有N. Guarino and P. Giaretta (1995)“本體是概念化的明確的部分的說明/一種邏輯語言的模型”(“an ontology is an explicit, partial account of a conceptualization/ the intended models of a logical language.”)。W. N. Borst對該定義也進行了引申“本體是共享的概念模型的形式化的規范說明”。
由于信息技術中的本體論,將現實世界中的抽象概念中數學方法、信息技術方法進行了處理,使之可以應用計算機技術和信息技術進行高效的檢索、分類、處理、轉換和推導,因此,信息技術中的本體論方法,在人工智能、信息檢索與處理等方面被越來越廣泛地應用。
而網絡自動測試,涉及測試題目的自動生成、測試結果的正確性自動判斷和測試效果的自動分析,因此適合于用信息技術的本體論方法來實現自動組卷、自動判卷和自動測試結果分析。
(二)應用本體技術的優點。
本體技術具有以下優點:(1)對現實事物的精確描述。可以用數學方式和模型對一個現實概述進行形式化建模,用數學的精確方式描述其特性。(2)自動性。由于本體之間可以并行工作,所以多本體可以快速求解問題。(3)準確性。可以引入數學精確模型、離散數學模型描述確定性關系,或引入模糊數學等模型描述非確定性關系,從而量化地描述客觀事物及其相關規律。
上述特點,對客觀地、但又統計性地分析教學效果、學生對知識的掌握情況、教學活動的因果關系都可以綜合進行利用。
三、基于本體技術的網絡測試設計
在網絡課程中,構建一個理想的網絡測試系統,不僅給學生提供了一個網絡測試知識的平臺,同時也滿足了教師隨時組織學生進行網絡考試的需要,對提高教學效果有著重要和積極的作用。
(一)網絡測試系統的本體體系。
網絡測試系統相關的本體包括:學生、知識/信息、章節、試卷、教師。
每個本體,都包括:屬性集、事件集、規劃集、能力集,分別反映其在網絡測試系統中的工作模式。
屬性集(Beliefset):描述本體對世界的理解和認識,采用基于元組的關系模型來表示本體的信念。
事件(Event):事件是一種特殊的對象。
規劃(Plan):規劃定義了一組動作序列。
能力(Capability):能力封裝了信念、事件、規劃等功能性單元。描述了本體能夠訪問的屬性集、能夠感知和處理的事件以及對事件做出響應和處理、實現本體目標所需的規劃。
本體:一個本體實際上就是一個特殊的對象。它擁有一組能力、包含一組屬性集關系、擁有一組規劃、能夠對一組事件進行響應和處理。
(二)本體設計。
網絡測試系統中包括學生本體、教師本體、信息管理本體、決策本體、改卷本體五個本體,其中信息管理本體維護考生成績,試卷分析結果及考生、教師的注冊信息;學生本體可以發送測試請求給教師本體,也可以發送信息查詢請求給信息管理本體;教師本體響應和處理學生的測試請求及維護知識庫;決策本體響應和處理教師本體的出卷請求,將出好的試卷號返回給教師本體;改卷本體響應和處理教師本體的改卷要求,并將試卷成績發送給信息管理本體保存。
隨著全業務的運營,通信市場的競爭日益激烈,ODN網絡是開展高速數據、高清流媒體、綜合信息化等全業務運營的關鍵資源。如何建設一張合理的、具有前瞻性的ODN網絡是保證業務需要的基礎,各大運營商必須專注于網絡轉型,必須打造面向綜合業務的寬帶接入網以適應業務多樣化,提升企業在行業中的競爭力。本文重點分析基于PON技術的ODN網絡中的應用設計策略。在FTTH接入模式下,接入網規劃建設工作的重點從傳統以設備為主體,轉向以光纖/ODN為主體,設備節點的布局進一步簡化,網絡結構實現光纖化和無源化。接入光纜及ODN的規劃布局將直接決定FTTH的覆蓋規模、網絡能力和業務支撐能力。因此在規模推進光纖到戶,主要采用FTTH模式為主的接入網規劃建設工作中,接入光纜及ODN網絡的規劃重要性尤為突出。
一、通信網絡現狀存在的問題
由于前期受資金、技術等方面的限制,早期建設的ODN網絡存在諸多問題,所以目前的網絡還存在許多不合理之處。
1、網絡建設本身方面存在的問題:主要體現在網絡層次不清,部分局所出局光纜芯數較小且種類繁多,主干、配線節點沒有明確的定義,主干光節點覆蓋深度不夠,配線光節點數量太少,用戶接入比較隨意,各個節點覆蓋范圍相互交叉,存在不合理的迂回路由使轉接次數增多,導致綜合利用率不高,大幅增加建設成本以及建設難度,管道線路資源不足等等。
2、前端營銷方向與后端網絡建設方向往往不一致,導致的前后端矛盾。重點營銷的地方網絡沒有覆蓋,網絡覆蓋到位的地方又營銷不足,網絡建設的區域往往不是前方市場最急需的地方,造成前后端發展方向不匹配,往往造成營銷和建設上的南轅北轍,要解決此問題,需做到前后端有效協同,做到營銷區域與建設區域無縫匹配,前端營銷網格的劃分與后端ODN網絡規劃進行有效匹配。
上述存在的問題,充分證明了需要進行前后端結合的ODN規劃的必要性。
二、ODN網絡規劃原則
ODN網絡一般按主干層、配線層和引入層三層架構規劃和建設,遵循“分層、分區、適度超前”的原則,滿足全業務經營形勢下,公眾、政企客戶等業務的綜合承載需求。
ODN光纜網規劃需結合現有光纜網資源及市場需求,圍繞OLT局所分區域編制。城市區域ODN網絡需重點區分不同業務在ODN網絡上的需求差異。基于現有ODN網絡資源,完善調整城區ODN網絡架構,以期提升業務響應速度。
農村區域ODN網絡規劃需滿足鄉鎮及周邊自然村業務需求,提升市場差異競爭能力。
接入網格規劃調整原則:(1)接入網格之間無縫融合,共同覆蓋整個網絡;接入網格之間不存在交集,保障網格內資源的唯一歸屬。(2)封閉小區,可以結合小區周邊道路、街道,按照小區用戶規模定義成一個或多個接入網格。規模不大的小區可以定義成一個接入網格,規模大的小區也可劃分為多個接入網格。住宅小區的沿街客戶可納入住宅小區用戶內進行統一規劃。(3)沒有小區圍墻、市政道路等明顯地理邊界的開放小區(如城中村、城鄉結合部等)可按管道路由、電纜交接箱或光配線節點的覆蓋范圍劃分接入網格。(覆蓋半徑200-500米以內,或按能否由一個光配線箱覆蓋來判斷)。(4)商務樓宇,一般以商務樓宇的邊界作為接入網格范圍。(5)聚類專業市場可以參考住宅小區接入網格來定義;(6)開發園區,范圍廣,住宅用戶稀少,廠礦企業多,可以結合園區道路、現網資源覆蓋及光網絡規劃情況定義接入網格,單個接入網格的覆蓋半徑宜600-800米左右。
城區配線光節點設置原則:
1、小區:改造區域的光分路器宜分散設置,配線光節點設置根據小區規模確定。小區規模在200住戶以下時,不宜單獨設置配線光節點,光分路器分散設置在樓道。可從主干光節點或附近的配線光節點敷設12芯光纜,光纖到樓道;小區規模在200住戶以上時,宜設置光配線節點。一般按覆蓋1000-1600住戶設置一個光配節點,光纜覆蓋半徑200-500米較經濟。小區規模小于2000住戶時,宜設置一個光配線節點;住宅小區的沿街客戶可納入住宅小區用戶內進行統一規劃。
2、商務樓宇:新建商務樓宇原則上實現“100%光纜覆蓋”。用戶密集的商務樓宇(如專業寫字樓、星級酒店、或200用戶以上的獨立樓宇等)應設置光配線箱,并根據需要在不同樓層設置光分線箱。
3、園區范圍廣,住宅用戶稀少、廠礦企業多。一般可不設置配線光節點,客戶可直接通過主干光節點覆蓋。單個光節點的光纜覆蓋半徑宜600-800米較經濟,當發展到入駐企業較多的時候,可靈活向三層網絡過渡。
4、專業市場、商業區:一般是指從事商業零售、批發等聚類客戶的集中地。專業市場的配線光節點設置可參照住宅小區場景。
5、不規則樓宇分布:主要是指樓宇分布非上述典型場景,應結合區域內用戶、電纜路由、道路等情況設置配線光節點,一般配線光節點光纜覆蓋半徑不超過500米。
6、城區內的主光交節點原則上不設置光分路器,光分路器根據用戶密度、用戶規模等情況設置在配線節點及配線節點以下節點處。
主干光節點規劃原則:
OLT設置原則:綜合接入網實際及用戶分布情況,城區OLT局站覆蓋范圍需控制在通信路由長度2-4公里,最長不超過5公里范圍,收容現有固話用戶3萬戶左右,規劃期末接入FTTH用戶不少于1萬戶,出局主干纖芯不大于2000芯。對于用戶密度較低的區域(如城鄉結合部),OLT規劃容量最低不得低于1萬用戶,OLT局所機房面積原則上不得小于25平方米,可滿足2架以上的OLT設備及3架以上的OMDF設備的擴容。
三、ODN網絡規劃目標
城區網絡目標:
主城區原則上按主干層、配線層和引入層三層架構規劃和建設,完成現有城區范圍內的ODN網的調整,滿足全業務經營形勢下各類客戶的光纖接入需求。
主干節點對應的業務客戶類型:原則上主城區的主干光節點不直接下業務,但是在以下業務場景中主干光節點直接面對用戶:基站、獨門獨戶的政企用戶、校園網業務。
配線光節點對應的業務類型:小區家庭寬帶、聚集小微企業的商務樓宇、聚集類專業市場。
高校、集團客戶需要雙上聯到不同的主干節點,形成備份保護。
5、原則上基站定義為配線節點,需要形成環路雙上聯主干節點,如果上聯主干節點有困難或接入代價較大,允許靈活就近接入配線節點,但是該配線節點要歸屬不同的主干光交節點。基站覆蓋的是無線業務區域,所以并不劃分基站配線節點的覆蓋范圍,只需劃出主干節點覆蓋范圍的基站即可。
開發區網絡目標
1、開發區、工業園這類形態的區域,住宅用戶數量少,多是廠礦企業,單位用戶占地面積較大,用戶之間距離較遠,所以在這種場景中,建議采用二層ODN網絡,不設置配線節點,直接從主干節點敷設用戶光纜到各個廠區。
2、隨著開發區的實時發展,入駐企業的增多,可以將ODN二層網絡向三層網絡轉變,當一個光交節點出去的用戶光纜超過8條時,建議增加配線節點,將原來的8條用戶光纜歸并為一條配線光纜。
3、這類場景下還需要考慮職工宿舍的需求,根據職工宿舍的具體業態形式,考慮是否設置配線節點,如果每個廠區都有自己獨立的職工宿舍,可不考慮設置配線節點,若果整個工業園的職工宿舍是聚集在一處的,則需考慮設置配線節點,可按住宅考慮。廠區內基站也需成環進行雙上聯光交節點進行保護。
鄉鎮網絡目標:
1、OLT先期部署到位,在鄉鎮設置OLT節點;
2、鄉鎮一般政企用戶數量較少,單個小區家庭住宅用戶規模也相對較小,農村用戶分布稀疏,所以建議該種場景采用二級ODN網絡結構。
3、主光交節點盡量利用現有物理節點,通過對現有物理節點進行屬性定義,再逐步調整業務歸屬。
4、鄉鎮現有接入網點、光交都可定義為光交節點,部分條件好的基站機房可以作為光交節點。
四、結束語
在競爭日益激烈的通信市場中,不僅要求網絡具有覆蓋廣、容量大的需求,還要求網絡能與客戶端方便友好的匹配對接,這樣才能保證我們每一個客戶的通信暢通無阻。通過將前端客戶網格與后端網絡接入節點建立起對應關系,既保證了規劃的準確性,又方便了后期的建設及維護管理。
[分類號]G203
互聯網以其提供的方便、快捷的溝通手段成為當今人們充分開放、自由地發表意見及傳播信息的平臺,使人們不必再借助傳統的媒體發表觀點和言論,從而使信息的生產和交流變得越來越方便和簡單。在這種環境下,基于互聯網活動而直接產生的網絡原生數字資源得到迅速增長。正如美國哈佛大學教授John Pal―frey和瑞士圣加倫大學教授Urs Gasser在他們通過E―mail合著的Born Digital:Understanding the First C-ca―eratlon of Digital Natives一書中所說,Born Digital(數字原居民)開始出現,人類社會已經步入網絡原生時代。這些“數字原居民”(主要指生于80、90后的青少年網民)在學習、工作、生活習慣、行為方式等方面與互聯網有著密不可分的聯系,他們生活在互聯網中,同時也生產了大量的網絡原生數字資源。據CNNIC2008-2009中國互聯網研究報告統計:截止到2008年12月31日,中國的青少年網民達到1.67億人,占到全國網民的55.9%。可見,網絡原生時代已經開始悄悄來臨。網絡原生數字信息逐漸成為互聯網時代數字信息的主流,并為人類的學術科研、經驗分享、教育教學、文化傳播等做出重大的貢獻。本文對我國網絡原生數字資源研究現狀進行簡要述評,旨在引起學界對網絡原生數字資源理論研究的進一步關注。
1 數據統計、分析
1.1 宏觀方面
以CNKI為數據源,以“題名:原生數字”為檢索式,對檢索結果全文下載,剔除重復的和主題不合的論文,得到6篇學術論文。根據我國學界對原生數字資源的理解,這6篇學術論文所研究的對象存在兩種意義:一是具有原生態特征的傳統文獻數字化后的轉化型數字資源,這是對原生數字涵義的誤解;二是聯合國科教文組織(UNESCO)定義的除了數字形式再沒有其他載體形式的信息資源,這是目前國內外較權威的一種理解。根據這兩種理解,這6篇文章中有2篇文章的研究對象為轉化型數字資源,另外4篇研究對象為真正的原生數字資源(見表1)。
從某種意義上來說,到2006年,我國理論界才真正從宏觀層面來研究“原生數字資源”,其中常娥、袁曦臨的《網絡原生數字資源管理問題探析》一文專門以網絡原生數字資源為研究對象,對網絡原生數字資源管理中存在的問題以及網絡原生數字資源的評價、組織、長期保存進行了簡要闡述。
根據聯合國科教文組織對“Born Digital”(原生數字)的定義,國外在原生數字資源理解上不存在誤區,并且"Born Digital”這一術語來源于互聯網,從一開始就具有網絡原生數字資源的意思。以讀秀外文期刊知識庫為檢索源,以“題名=Born Digital”為檢索式進行檢索,剔除重復的和主題不合的論文得到3l篇以“Bom digital”為研究對象的外文學術論文。國外學者早在2000年就開始對“Born DiotM'’進行研究。由此可見,國外在“Born DigitM”宏觀研究方面比我們起步早,理論成果比國內多,但仍然還處于起步階段。
1.2 微觀方面
在“網絡原生數字資源”稱謂提出以前,國內已經有許多學者就網絡原生數字資源的某一具體內容進行大量的研究。目前,互聯網中常見的網絡原生數字資源包括博客(Blog)資源、網絡論壇(BBS)資源、播客(Podeast)資源、維基(WIKIS)資源等。現以博客資源、網絡論壇資源、播客資源和維基資源為例,同樣以CNKI為數據源,分別以檢索式為:題名=博客+或者Blog,題名=網絡論壇+或者BBS+或者電子公告板,題名=維基+或者WIKIS+或者維客,進行檢索,剔除重復的和主題不合的論文,如表2所示:
以時間為軸,以研究以上四項內容的學術論文為例,在CNKI中統計2002年至2008年的論文數量,可以發現,研究博客和播客的學術論文在2007年達到頂峰,網絡論壇和維基的研究論文在2007、2008年也已
近年來,國外網絡原生資源的微觀研究逐漸減少,已經轉向開發、應用的實踐階段。我國學者從微觀方面研究這些具體的網絡原生數字資源時,許多是研究和總結國外的實踐經驗,這對我國網絡原生數字資源建設具有借鑒意義;但是,國內的這些研究還缺乏對國外實踐成果的科學分析和系統歸納,難以形成統一的理論體系。
2 從不同的研究內容來分析
2.1 關于網絡原生數字資源的定義
國內有關網絡原生數字資源的研究目前多集中在博客、網絡論壇、BBS等某一具體的網絡原生數字資源的開發以及保存上,而系統研究整個網絡原生數寧資源的很少。所以,究竟何為網絡原生數字資源,目前還沒有統一的認識。
李寶強、孫建軍從數字資源產生的技術手段出發,把原生數字資源定義為:直接由文字處理軟件、CAD、數字攝像設備等數字信息系統產生的數字資源;常娥、袁曦臨從原生態的角度出發把網絡原生數字資源定義為:網上最初始的信息資源,指那些利用計算機和網絡創造、生成、存儲及傳播的數字資源,并且沒有經費支持,沒有固定的組織、機構或者商業公司加以管理,由網絡用戶自發創作的,原汁原味的信息資源。
我國對原生數字資源的定義強調原生數字資源的數字原創性,并沒有明確指出數字形式是其唯一的表現形式,因此不能很好地定義網絡原生數字資源,揭示其外延和內涵。筆者認為,要定義網絡原生數字資源,應把握好網絡原生數字資源的兩個本質特性:一是網絡原創性;二是數字形式唯一性。只有從這兩個特性出發才能較好地定義網絡原生數字資源的概念。
2.2 關于網絡原生數字資源規劃
在網絡原生數字資源規劃方面,馬海群、周麗霞認為應該從技術、經濟、法律、人文方面對網絡數字資源進行綜合性調控。孫建軍等人在分析PEST方法在數字信息資源戰略環境分析中的應用與改進后,構建了基于系統觀的國家數字信息資源戰略規劃模式,將數字信息資源戰略規劃過程分為戰略環境分析、戰略功能定位及戰略形成三個階段。李寶強和孫建軍在研究網絡數字資源建設時,把網絡數字資源分為轉換型網絡數字資源和網絡原生數字資源,認為根據網絡數字資源的不同類型和性質,對轉換型數字信息資源的配置宜采用政府調控模式,對網絡原生數字信息資源的配置宜采用市場驅動模式;在市場失靈的情況下,政府應當通過政策的制定與實施介入其中。
我國的網絡原生數字資源規劃研究仍然沿襲對網絡信息資源規劃的政策方法,主要側重于宏觀規劃的研究,強調國家應該從資源整合的角度進行統一規劃,分工協作,聯合進行網絡原生數字資源建設,而很大程度上忽視了微觀層面的規劃,也可以說是忽視了基礎規劃,使得宏觀規劃成了空中樓閣。因此微觀規劃方面的研究,即對每個信息服務機構的網絡原生數字資源規劃的研究,應該得到更多的重視和加強。
2.3 關于網絡原生數字資源的評價和采選
我國網絡原生數字資源評價和采選方面的研究主要集中在對網絡原生數字資源某一具體方面的研究。例如:栗久珍針對網絡論壇(BBS)中的情報收集,提出FAQ生成的方法,并依此概念模式研發出網絡論壇情報收集系統;邱均平等基于Page Rank算法提出Blog Rank算法,應用于對圖書館博客的搜索和評價;劉莉等提出基于RSS技術的博客采集系統的設計和實現方案;蔣凡等設計了BBS主題發現原型系統,通過計算詞語在回帖傳播鏈上的影響力,采用對有影響力詞語進行聚類的方法,發現BBS論壇中具有影響力的主題。只有常娥、袁曦臨專門針對整個網絡原生數字資源的評價和采選進行過研究。她們認為:首先按照網絡信息資源的內容對網站進行分級處理,收錄較高等級網站上的網絡原生數字資源,然后根據網絡原生數字資源的特點制定相應的評價指標。對網絡原生數字資源進行評價應考慮從其內部和外部特征人手,形成一套以定量評價為主、定性評價為輔的網絡原生數字資源評價指標體系。
我國的網絡原生數字資源評價和采選方面的研究,微觀研究多,宏觀研究少;個性化研究多,標準化研究少。雖然,微觀方面的具體研究可以對某一種網絡原生數字資源的評價和采選進行深入研究,其評價和采選系統易于實現,但是從宏觀方面來看,由于各種評價和采選方案標準不統一,一方面會造成微觀方面的研究成果應用范圍狹窄,難以推廣,不利于網絡原生數字資源的共建共享體系的構建;另一方面會使得網絡原生數字資源質量參差不齊,不利于開發利用。
2.4 關于網絡原生數字資源組織
我國學者專門針對某一具體的網絡原生數字資源提出過一些組織方法,特別是針對網絡博客資源。曹錦丹針對網絡Blog的原生數字資源提出Web2,O―Blog的他組織與自組織模式。陳志新對博客中的網絡原生數字資源的組織模式進行研究,討論文章時序組織、形式分類法、形式主題法以及關鍵詞聚類組織,提出博客數字資源的自我組織、博客網站的公共組織方法以及博客資源網絡分類目錄。常娥、袁曦臨則針對整個網絡原生數字資源的組織進行研究,認為原生數字資源種類多、范圍廣、數量大,應采用自動化的方式進行處理:首先,利用網絡蜘蛛程序,自動將經過嚴格評價和采選后鎖定的、穩定的、質量可靠的原生數字資源下載到本地服務器;然后,根據系統構建的分類體系進行自動分類,使資源序化;最后,將自動分類后的原生數字資源,按照系統確立的元數據字段進行自動標引入庫,形成原生數字資源數據庫。
由此可見,我國網絡原生數字資源組織方面的研究主要集中在微觀方面,特別是對博客資源的研究,已經較為成熟,如自組織和他組織,傳統組織方法在博客資源中的應用等,新技術在博客資源組織方面的應用,這些都對網絡原生數字資源組織理論研究和實踐發展起到推動作用。但是,一方面組織模式多樣,標準不統一,難以實現資源的集成整合和共享利用;另一方面過于依賴現代化科學技術,許多研究都是基于新技術在網絡原生數字資源組織中的應用,而忽視用戶需求。
2.5 關于網絡原生數字資源的長期保存
近年來,網絡數字資源保存經歷從基礎理論研究到個體實驗再到最佳實踐的發展過程,研討內容不斷拓展和深入,吸引越來越多的機構和學者關注;但專門針對網絡原生數字資源長期保存的研究卻寥寥可數。
常娥、袁曦臨提出原生數字資源的保存可以借鑒網絡數字資源的長期保存技術,如數據的更新、遷移和仿真等,但是除了利用網絡數字資源長期保存技術外,還有必要建立多個副本的分布式長期保存體系;劉釗、陳以敏、賀晶晶認為在生產網絡原生數字資源的時候,生產者應該從數字資源長期保存和人類長遠發展的角度,將生產過程中的所有原生數字信息都保存下來,讓使用者來決定哪些是有價值、哪些是沒有價值的。但是,這些研究都擺脫不了在網絡數字資源長期保存研究中形成的固有思想的影響,從某種程度上來講,只是網絡數字資源建設研究的擴展和延續。網絡原生數字資源的原創性決定其文化價值和歷史價值,其數字形式唯一性決定其存在形式的單一,因此在保存標準、保存期限、保存方法等方面都有別于一般的非原生網絡數字資源,在保存技術上也更加復雜和棘手。
3 兩個突出問題
3.1 沒有進行較系統化的理論研究
網絡原生數字資源是網絡信息系統、網絡生態系統中一種重要的信息資源,其研究應該在系統論的前提下把其內涵、規劃、評價、采選、組織、開發利用、長期保存等一系列問題結合起來,進行深入的系統化研究。
不管是從數據上分析還是從內容上分析,我國的網絡原生數字資源研究顯得過于散亂、單薄。從宏觀研究來看,明確以“原生數字資源”或“網絡原生數字資源”為研究對象的論文太少,還沒有較系統的研究網絡原生數字資源及其建設等情況,沒有將網絡原生數字資源研究內容的各個方面看成是系統中的有機整體;從微觀研究來看,以某一具體網絡原生數字資源為研究對象的研究論文雖然數量多,甚至出現繁榮跡象,但是卻沒有理論研究將其串聯和歸類系統化,還沒有任何理論研究將其囊括于“網絡原生數字資源”之下,只有量的突破,而沒有質的飛躍。
因此,有關網絡原生數字資源的研究不但研究范圍單一,沒有全面地對其各個方面進行探討、研究,而且大多數研究也只是淺嘗輒止,很難形成較深的理論體系。這也是我國目前網絡原生數字資源研究處于初級探索階段的重要表現。
1.引言
隨著GSM、WCDMA移動通信網絡的快速發展,軟交換大規模的投入使用,移動用戶數也在不斷增長,話務量日益增加,這些都使得網絡對MSC/MSC Server的容量合理配置及話務合理分配提出了更高的要求,如何進一步提高設備的資源利用率、減小單點故障對業務的影響,簡化網絡的運行與維護成為擺在運營商和通訊設備廠商面前的新問題。另一方面,網絡需要不斷的增加節點來滿足其發展,每次擴容都使運營商不得不重新規劃和分割網絡的位置區,越來越多的位置更新和切換對網絡資源是一種不小的開銷。于是簡化網絡的擴容越來越受到重視,合理分擔網絡中的話務也顯得越發重要,此外還要兼顧網絡資源和網絡安全,所有這些都成為運營商亟待解決的問題,因此MSC POOL技術應運而生。
MSC POOL解決方案是基于3GPPTS23.236規范開發的,旨在提高核心網控制網元的運行效率和安全可靠性。在3GPPTS23.236規范中,規定了核心網控制節點(MSC或MSC Server)以池組方式工作的機制,打破了原有的無線接入網控制節點(BSC或RNC)與核心網控制節點(MSC或MSC Server)之間一對一的分區固定連接關系,實現了靈活的一對多的冗余連接控制關系,由多個MSC或MSC Server以資源共享的池組方式協同工作,共同控制一個較大服務區域內的所有BSC和RNC,實現A接口和Iu接口控制層面的邏輯全連接。
3GPP在RS中開始支持A/Iu-Flex功能,引入了“區域池(Pool Area)”的概念,即核心網節點作為資源池,BSC/RNC可以支持一個RAN節點到多個CN節點的域內連接路由功能,允許BSC/RAN節點把信息在相應的CS域或PS域路由到不同的CN節點,從而使多個MSC或SGSN之間進行負荷分擔以進一步提高硬件的使用效率。在MSC POOL組網規劃中可將高話務區域和相鄰的低話務區域規劃成一個池區,將有頻繁人口流動的區域規劃成一個池區,比如城鎮和市郊規劃成一個池區,可適應現網中不同區域用戶數潮汐變化情況,合理配置網絡資源。
2.MSC POOL技術原理與組網方案
2.1 MSC POOL的概念
MSC POOL是一個MSC池,在池里的每個MSC覆蓋的范圍是一樣的。這也就意味著池里的每個MSC都和所有的BSC/RNC相連(見圖2-1),最多一個池里能包括32個MSC。
每個MSC的話務分布是由它們的處理能力決定的,BSC里會定義話務在MSC中分布的比例。當用戶漫游到MSC POOL的服務區域后,會根據話務分布比例選擇MSC POOL里的一個MSC。當用戶從POOL里的一個位置區移動到另一個位置區后,移動臺會將MSC的標識通知新的BSC/RNC,因此BSC/RNC會將位置更新請求路由到相同的MSC。也就是說,一旦用戶選擇POOL區域的MSC后,在POOL的服務區域漫游時,會一直登記在被選擇的MSC里,直到移出MSC POOL的服務區。當用戶移出POOL區域后,目標MSC仍然可以向用戶原來登記的MSC索要用戶信息,以減少和HLR的交互。
2.2 MSC POOL實現的前提
MSC POOL里的所有MSC與BSC都有邏輯上的連接。MSC POOL里的所有MSC對POOL內無線側的數據定義是一致的。MSC POOL里的所有MSC需要激活TMSI功能,并預先規劃好NRI值。TMSI是4字節長的臨時識別碼,是MSC在用戶登記時分配給手機終端的。手機終端在與MSC進行通信時,就使用被分配的TMSI替代IMSI,以避免IMSI在空中接口傳送。在MSC POOL里,TMSI的概念沒有改變,但結構發生了改變。
2.3 MSC POOL的優點
2.3.1 MSC負載降低
用戶在MSC POOL的服務區內漫游時,無需再進行正常的位置更新,降低了BSC/RNC、MSC和HLR的負荷;也無需再進行MSC間的切換,因此進一步降低了MSC的負荷,還減少了局間切換引起的掉話。據估計,負荷大約能降低6%~10%。
2.3.2 MSC負載均衡
BSC/RNC根據MSC的處理能力設定MSC登記用戶的比例,當用戶漫游到MSC POOL的服務區域,登記到某個MSC后,只要用戶具有該MSC下發給它的TMSI標識,就會一直登記在這個MSC上。這樣即使用戶早晚由市中心移到郊區,忙時話務仍能在POOL里的各MSC上均衡分布,從而最大限度地利用了各MSC。
2.3.3 MSC冗余保護
由于MSC POOL內的各MSC有相同的覆蓋區域,因此,在POOL內增加和刪除MSC非常簡單,且對正在進行的話務干擾很小。對傳統的網絡,當一個MSC宕掉后,除非用戶移動到另一個MSC覆蓋的服務區,否則網絡是無法為用戶提供服務的。在MSC POOL的網絡結構中,當一個MSC宕掉后,用戶撥打電話、發送短信或進行正常的位置更新后,就可以登記到POOL中其他的MSC上正常使用電話了。如果用戶一直未進行上述活動,經過一個周期性位置更新后,也會登記到POOL中其他的MSC上正常使用電話。
3.MSC池組改造的具體實施案例
下面以無錫聯通MSC池組工程改造為例,說明MSC POOL組網架構和具體實施過程。
3.1 MSC POOL組網方案
3.1.1 池組組成
池組由安裝在兩個物理地點的MSC Server組成,兩個Server同時與所有的無錫RNC、BSC相連。
3.1.2 組網方式
MSC POOL組網下,一個BSC/RNC到POOL內每個MSC Server上信令可達,MSC POOL中的每一個MSC Server共同服務于MSC POOL中的每個BSC/RNC。
3.1.3 NNSF節點選擇
采用BSC/RNCNNSF,BSC、RNC均具備MSC POOL技術規范所要求的功能,能夠提供節點選擇算法,根據負載平衡的原則配置POOL內各MSC節點的容量;BSC、RNC通過數據配置,必須與POOL內每個MSC Server設置鏈路連接。
3.1.4 網絡拓撲結構
無錫聯通MIP網絡拓撲結構改造后(見圖3-1),池組由2個MSC Server、3個MGW、7個BSC和7個RNC組成。3個MGW同時與2個MSC Server相連,所有的BSC、RNC的A接口電路、Iucs接口電路平均分配至2個MSC Server,這樣每臺MSC server均就能夠控制所有的MGW、BSC、RNC。
3.1.5 NRI設置
NRI設置原則如下,(見圖3-2):
(1)NRI長度統一為7位;
(2)POOL內同一MSC-S用戶容量過大時,可配置持多個NRI;
(3)POOL內不同MSC-S的NRI值不能相同;
(4)相鄰的不同POOL之間,NRI值不能重復。
NRI具體規劃方式(TMSI標識中23-17bit位)如下:
(1)23-21bit位:區分相鄰POOL的標識。
(2)覆蓋省際邊緣區域的POOL:
①23-22bit位由全國統一分配;
②21bit位省內自行分配,保證省際邊緣相鄰POOL的NRI不重。
(3)未覆蓋省際邊緣區域的POOL:
23-21bit位省內自行分配,保證未來省內相鄰POOL的NRI不重。
(4)20-17bit位:區分POOL內不同MSC-S的標識。
每個POOL最多有15-16個NRI(同一MSC-S可配置多個NRI)。
在TMSI結構中,除去PS/CS標識位、重啟位、NRI位等,其他bit用于標識用戶,對于廠家,由于剩余19個bit,每個NRI支持的用戶數僅為50萬用戶。因此在本次無錫聯通MIP實施過程中每個MSC均分配了3個NRI,NRI分配如下(見表3-1):
3.2 MIP割接(BSC/RNC入池)過程
3.2.1 割接步驟
(1)CP分邊,并激活分離側。
(2)在BSC中定義到新歸屬MSC的信令路由表。
在新歸屬MSC和MGW中定義BSC的M3UA路由,在SCCP中定義BSC的信令點,確認BSC/MSC的SCCP中SUBSYSTEMSTATE狀態為“ALLOWED”。
(3)在BSC的執行側裝載有關MIP的局數據,包括定義池組內各MSC對應的NRI長度和NRI值,此時到新歸屬MSC的狀態為“INACTIVE”。
(4)在BSC中調整到原歸屬MSC的A接口電路,重新定義到新歸屬MSC的A接口電路。
(5)在新歸屬MSC中定義和BSC相關的A接口話務數據,不解閉設備。
(6)24:00點在兩個MGW中通過裝載腳本文件的方式,對TDM電路進行不同VMGW之間的重新分配,在原歸屬MSC確認重分配電路已閉塞。
(7)檢查原歸屬MSC和BSC之間的話務,確保正常。(原歸屬MSC中只有部分電路可用,閉塞電路數應與重分配的電路數相等)。
(8)解閉新增MSC和BSC之間的話務電路(每個MGW解閉兩條),確保設備狀態正常。 (下轉第13頁)(上接第9頁)
(9)在新增MSC中,將BSC下的LAC數據由外部小區改為內部LAC。
(10)在新增MSC中,將BSC下的所有小區數據定義為內部小區。
(11)在BSC中修改到新增MSC的MODE為ACTIVE,此時新遷入該BSC的用戶將按照MIP中有關用戶分派的原則注冊到不同的MSC上去。
(12)新增MSC單通測試。在撥測前,務必確認手機登記在哪個MSC,以確保撥測的正確性。單通測試將通過監聽的方式來完成,每一個重分配的2M電路都需監聽。
(13)確認POOL功能正常后,CP并邊。
(14)在另外一個MSC中定義和BSC有直接切換的外部小區。
(15)刪除并重新定義到新增MSC信令路由及其他MIP功能參數。
(16)進行所有MSC全業務撥打測試和切換測試。
3.2.2 用戶重分配步驟
由于MSC中MIP的功能激活早于BSC中MIP的功能激活,所以在BSC入池以前,在該BSC覆蓋下登記在原歸屬MSC的用戶已分配了屬于該MSC NRI的TMSI,這樣的用戶,在BSC入池后,還是會登記在原歸屬MSC上,所以需要通過用戶重分配流程來讓這部分用戶均勻地登記到池組的每一個成員上,具體步驟為:
(1)在用戶遷移階段,為縮短用戶遷移的時間,在網絡信令負荷允許的情況下,適當縮短T3212的時長,根據網絡現狀,位置更新的定時器設為12分鐘。
(2)用命令RLTDC在BSC中啟動重選流程。
(3)檢查新歸屬MSC登記用戶數增加,原歸屬MSC登記用戶數減少。
(4)在經過至少兩次T3212周期(約40分鐘)后,或MSC登記用戶數基本不變后,在BSC中恢復到該MSC的狀態為ACTIVE,并恢復BSC T3212值,改為4個小時,減少位置更新消息對信令負荷的影響。
4.割接后的網絡評估
經過MIP割接前后的話務統計比較顯示,組成池組以后網絡指標有了明顯提升,主要表現在:
(1)兩個MSC的CPU利用率基本保持一致,CPU利用率的變化趨勢比割接前要平滑許多;
(2)POOL內部登記用戶數、開機用戶數保持穩定,由于在池組內無需進行位置更新,減少了波峰、波谷等現象;
(3)至各中繼局向話務量基本均衡,改善了原有Server間負荷均衡難的問題;
(4)局間切換數量明顯變少,減少了局間切換信令負荷,提高了網絡的性能;
(5)網絡接通率得到了一定程度的提升,原因主要是局間切換數量減少、HLR信令查詢數量減少、位置更新數量減少。
總之,本次MSC池組工程的實施極大的提升了無錫聯通移動核心網的網絡安全,對改善切換成功率、交換系統接通率等網絡關鍵指標也起到一定的促進作用。
5.結束語
MSC POOL技術為移動核心網的組網結構帶來了革命性的變化,各個MSC/MSS不再是相對獨立的網元,通過運用MSC POOL技術,將其結合成一個有機的整體,核心網資源在整個池內做到了共享,不僅提高了核心網的可靠性,也有效地提高了核心網絡資源的利用率。同時,由于MSC POOL技術有助于大大減少切換時所產生的信令消息,這也為解決2G/3G共核心網時面臨的頻繁系統切換問題找到了可行的解決方案。
在以語音業務為主的時代,通過大量的實踐與摸索,運營商逐漸構建了以語音質量(MOS標準)為核心目標,輔助以各種網絡關鍵性能指標的綜合規劃體系。當移動網絡進入數據時代時,已有的評價體系已經不適用。
“如何定義數據時代的網絡體驗?如何去構建并在具體的網絡中實踐這種以體驗為規劃目標的方法論?是運營商面臨的挑戰。”華為無線Marketing副總裁王宇峰在接受《通信產業報》(網)采訪時表示。
為此,華為《以視頻為中心的MBB網絡規劃方法論》白皮書。王宇峰告訴記者,白皮書介紹了視頻體驗評估vMOS標準,同時創新性的引入人因工程研究方法,給出了移動網絡下的視頻MOS基線。
更為重要的是,應對視頻業務能力規劃面臨的挑戰,白皮書提出了Video Coverage――以視頻體驗為核心的移動網絡規劃和建設方法論,助力運營商建立高清視頻無處不在的移動網絡。
視頻成基礎電信業務
面對OTT對語音業務的蠶食,運營商迫切需要一種“殺手級”的業務進行快速填充,享受數據流量的紅利。在此背景下,視頻成為他們的主攻方向。
一方面,用戶對視頻體驗的需要日益提升,運營商擁有無法比擬的帶寬和網絡優勢,相對OTT來說,可以為用戶提供更好的視頻體驗。
另一方面,OTT在視頻體驗和收費模式上的先天缺陷,導致其當前發展遭遇瓶頸,而運營商的優勢恰恰在于成熟的前向收費模式和用戶,通過整合OTT的內容優勢,同時在本地化內容及移動端的發力,運營商將重構內容價值鏈。
目前,全球主流運營商已經搶先布局視頻業務。今年7月,美國監管機構批準了AT&T收購電視服務運營商DirecTV的申請。豪擲485億美元巨資的收購,使得AT&T超過Comcast,一躍成為全美最大的有線電視運營商,尋找新的業務增長空間,彌補無線業務的后繼乏力。
AT&T董事長兼首席執行官蘭達爾?史蒂芬森認為這一收購使得他們能夠滿足消費者未來的娛樂偏好。“無論他們是想要通過移動設備觀看優秀節目以及他們喜歡的內容等傳統的電視服務,還是通過互聯網觀看任何視頻內容,我們都能滿足他們的需求。”
無獨有偶,去年AT&T宣布收購DiercTV不久之后,Verizon便與夢工廠及旗下的Awesomeness TV開展合作,推出視頻服務,同時,Verizon在今年5月并購AOL,打造全球數字媒體平臺及生態,意在移動視頻業務。
在歐洲和韓國市場,同樣如此。沃達豐集團重金投入進行視頻領域并購,先后將德國最大電視公司KDG及西班牙ONO收入囊中,瞄準全業務能力及視頻內容的獲取;西班牙電信集團則高調宣布將轉型成為一家媒體公司;LG U+采用主要套餐包加自營視頻內容捆綁,實現了視頻業務快速上市和盈利。
vMOS定義評價標準
不同于社交網絡、游戲等數據業務,視頻業務由于體驗嚴苛、流量高突發等特點,將對現有的移動網絡提出更大的挑戰。
王宇峰告訴記者,觀看一個清晰度為720p以上的高清視頻,初始緩沖時間不超過2秒,并且整個播放過程沒有卡頓,成為移動視頻用戶對網絡的基本需求。這就需要用戶帶寬是隨時隨地2.5Mbps,端到端網絡時延低于80ms。
此外,由于視頻業務具有流量高突發的特點,如果移動網絡設備性能不足,則容易造成丟包,導致吞吐量下降,就會出現視頻畫面卡頓,用戶體驗變差。
“因此,隨著超高清視頻甚至虛擬現實的出現,視頻將對移動網絡提出更高的要求。”王宇峰表示。
為此,在白皮書中,華為首先定義了視頻的評估標準,其次闡述了在這一標準之下移動網絡應該具備的特征。
王宇峰向記者表示:“華為認為應以用戶體驗為中心建立統一的視頻評估標準,來評價不同網絡、不同屏幕、不同場景應用下的視頻體驗的好壞。”
首先,視頻體驗是可定義的,華為使用視頻vMOS分值來描述視頻業務體驗的好壞。
其次視頻體驗是可衡量的,華為研究了對視頻體驗影響最關鍵的三個指標:視頻分辨率、初始緩沖時延和卡頓,通過對三個指標的測量可以對用戶體驗做出評估。
最后視頻體驗也是可管理的,基于柵格級可視化,華為對網絡的視頻能力進行規劃和優化,使網絡規劃匹配商業目標。
為了讓最終用戶更為直觀地了解視頻質量,華為還開發了一款用戶端的測量APP。王宇峰告訴記者,當用戶測出的MOS值大于4.0時,便是較為理想的視頻體驗。
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.229
1 引言
伴隨網絡信息技術的迅猛發展,傳統的基于Ethernet和TCP/IP的網絡因為其設計的松散性和簡單性的特征,使得其在Internet得到了規模化應用和快速發展,然而隨著Internet的應用日益深入和廣泛和使用規模的不斷擴大,Internet的結構和功能日趨復雜,傳統網絡與生俱來的缺陷逐漸呈現并且爆發起來。
傳統網絡架構設計的數據中心網絡中,由于傳統網絡的純分布式控制特點,管理者無法從全局角度指定數據包的整體路徑,只能通過包頭標識符的方式對數據包進行有限約束或優化。SDN(Software Define Network 軟件定義網絡)作為一種新的網絡架構概念,具有控制和轉發分離實現了邏輯集中控制、開放式編程接口,從而解決傳統網絡中的問題,為這些路徑控制不明確的問題提供了新的解決思路和方案。
本文的目的是通過在SDN新網絡架構下使用OpenFlow技術來研究低負載條件的數據中心網絡架構中的SDN實時路徑規劃問題。
2 基于SDN的實時路徑規劃的設計
2.1 網絡拓撲
采用對稱的Fat-Tree網絡模型來分析問題,對稱的Fat-Tree網絡模型簡便易行,胖樹架構下,網絡帶寬不收斂,胖樹網絡則更像是真實的樹,越到樹根,枝干越粗,即:從葉子到樹根,網絡帶寬不收斂,適合用來說明和解決問題。
2.2 系統設計思路
根據系統的功能性與非功能性需求分析,將本系統劃分為4大功能模塊:控制器交互模塊、人機交互模塊、路徑選擇模塊、流量分析模塊。
控制器交互模塊:控制器交互模塊分為三個子模塊:Topo信息獲取、Topo信息處理、轉發控制。
人機交互模塊:人機交互模塊可分為圖形界面設計、Topo顯示、用戶輸入、轉發路徑輸出共四個子模塊。
路徑選擇模塊:路徑選擇模塊是本系統的計算核心,實現對數據包轉發路徑的計算。本模塊可以劃分為最短路徑選擇、最優路徑選擇兩個子模塊。
流量分析模塊:流量分析模塊必須具備如下兩個核心功能:第一個是驗證轉發層是否在Ryu控制器的控制下按照路徑選擇模塊計算出的轉發路徑轉發數據包;第二個是監控整個Fat-Tree網絡Topo中的流量。
2.3 軟件體系結構
其中使用了跨平臺的B/S結構,實現了PC/Mobile的平臺兼容性,后臺使用Flask作為Web框架,利用Nginx來進行py文件的渲染。在Ryu/Ryu和Mininet的環境下搭建拓撲,并讀取數據,Application端的軟件完全采用面向對象的方式來實現,極大的提高了`活性和可擴展性,為軟件功能的擴充帶來了方便。
2.4 應用場景介紹和特性總結
通過平臺搭建和后臺編程,最終實現了基于SDN的實時路徑規劃,總結起來應用場景有如下兩個特征:
第一個是OpenFlow將控制功能從網絡設備中分離出來,在網絡設備上維護流表(flow table)結構,數據分組按照流表進行轉發,而流表的生成、維護、配置則由中央控制器集中管理,靈活性和擴展性更高,從而加速網絡部署周期。
第二個是可以通過中央控制器靈活地進行動態管理和配置,可在不影響傳統網絡正常流量的情況下,在現有的網絡中添加規則,降低了網絡復雜度。
綜上所述,本文提出的實時路徑規劃需要加入動態路徑規劃(DP)模塊的RYU控制器,DP模塊可以讀取整個網絡的流量分布,并且可以根據策略對交換機進行流表配置。為交換機設置具有帶寬控制的隊列,每個隊列可以設置經自己轉發的包的最大最小帶寬,以及對鏈路的占用時間。配置路徑選擇策略,控制器的DP模塊根據策略建立每個交換機的流表配置,并寫入交換機。
3 小結
本文分析和總結SDN相關的發展歷程,分析基于SDN的實時路徑規劃中的各個核心問題,基于SDN的數據中心網絡實現邏輯和控制分離,結合本文相關工作總結SDN有如下三個優點:1.集中高效的網絡管理和運維維護;2.靈活的組網和多路徑轉發;3.智能虛擬機部署和遷移,解決當前數據中心網絡集中自動化管理,多路徑轉發,綠色節能問題。
概而言之,SDN網絡能力是開放和虛擬化有效實現數據中心容量提升,虛擬機智能部署和遷移,大規模虛擬租戶需求,目前SDN技術還不成熟,多控制器控制機制的研究也將是下一個重要研究領域。
參考文獻:
[1]范偉.軟件定義網絡及應用[J].成都:中國電子科技集團,2013.
[2]羅正華.可編程的網絡――軟件定義網絡[D].成都:成都大學,2013.
A Teacher Guided E-learning Pattern in Modern Distance Edu-cation//CHEN Yixiong, GAO Min
Abstract In most e-learning platforms, various technologies have been developed to fulfill learners’ individual requests, while the guidance of teachers is weak. To solve this problem, this paper has proposed a teacher guided e-learning pattern.
Key words distance education; individualized learning; online learning
1 引言
近年來,隨著“學生為主體,教師為主導”的教學思想得到越來越多同行專家學者的肯定,明確了教師是教學活動的組織者、指導者、參與者、合作者。然而,在網絡學習的環境中,雖然學生的主體地位通過各種個性化技術可以得到比傳統課堂更好的支持,但是教師的主導作用卻往往由于虛擬課堂的生師比遠超傳統課堂而顯得薄弱甚至缺失。
為解決這個問題,本文提出一種以教師為主導的網絡學習模式。基于該模式,教師無需對數量龐大的在線學生逐一進行引導,而只需將精力集中在教學規律研究上,花費較少的時間將課程學習分解為一系列教學活動,定義各個活動之間的關系及其對課程知識點的影響,系統就能自動生成適合不同學生的活動路徑進行教學引導,從而更有效地實現教師在網絡教學過程中的主導作用。
2 現狀分析
近年來一系列支撐個性化學習的技術,如協同過濾推薦[1-2]、本體[3]、數據挖掘[4]等,在遠程教育中得到普遍應用,促進了網絡教學發展,教學規模也飛速擴張。然而,通過對當前教育信息化發展動態進行分析[5],可以發現當前不斷增長的學生數量導致網絡教學的生師比遠遠超過傳統課堂教學的合理界限,使得很多教師根本沒有足夠的時間對每個學生進行差別化的學習引導。另一方面,過分強調學生的個性化會導致學生在學習過程中變得盲目而偏離學習目標,自主學習過程需要教師參與并加以必要的引導,才能保證學習質量[6-7]。因此,“以學生為中心”的教育理念正在向“學生為主體、教師為主導”的理念進行轉變[8]。然而,這一教學理念在網絡學習過程中以何種方式加以有效實現,是當前網絡教育研究中迫切需要解決的問題。
3 總體研究思路
本文認為,教師主導作用在教學系統中的具體體現就是為學生設計符合其學習目標的學習活動路徑并利用程序對學生的學習過程進行引導。為此,本文提出一種以教師為主導的網絡學習模式。教學系統在提供給學生所需學習資源的同時,可根據教師定義的教學活動規律,生成與之對應的學習活動路徑及相應的調度方案,從而指導學生將學習資源轉化為知識和能力。為了實現這種模式,需要對學習過程進行形式化描述,形成量化指標,才可能引入有關調度規劃方法實現學習路徑的自動生成,實現以教師為主導的網絡學習模式。
4 教學模式設計
學習過程的量化 網絡學習過程一般是用自然語言來描述的,而自然語言描述的實體定義和過程環境下的實體定義往往存在差異,勢必造成過程和過程度量的定義不能和實際過程匹配的問題。為了在網絡教學系統中用程序方式來生成學習活動路徑,必須對網絡學習過程做出形式化定義,同時設計符合遠程教學規律的目標函數。在一般的調度環境中,調度方案的好壞可以通過時間跨度、延遲任務數等指標來確定;而在遠程教育環境中,調度的優劣不能簡單地由時間跨度等指標來衡量,而是應該通過學生最終取得的學習效果來確定。
如何建立比較客觀和科學的學習效果評估量化指標一直是遠程教育領域的研究熱點,在各類文獻中也提出不同的量化方法。本文借鑒文獻[9]中的思路,將網絡學習活動的過程劃分為圖1所示五個階段。
1)啟動階段:完成網絡學習開始前的準備工作。
2)檢測階段:根據學習的預期目標確定學生當前所處的位置,即學習起點。
3)調度階段:是在預期目標確定后,選取完成既定目標需要進行的學習活動,并為這些學習活動設定展開的先后順序,即建立一個活動規劃與調度方案,幫助學生完成整個學習過程。
4)執行階段:是學生按照調度安排開展學習活動以完成各項任務。
5)改進階段:是通過某一學習過程結束后的實際教學效果反饋,為后續學習過程調度策略的改進提供依據,進一步提高學習效率和質量。
以上網絡學習活動的過程可以借助ePAL(e-Learning Process Asset Library)標準進行形式化定義[9],并在此基礎上把網絡學習活動分解并映射為規劃與調度算法執行所需要的任務集合。同時,通過適當的分類[10],借助相關參數可根據實際應用需求實現學習目標的形式化。
實施方案 在建立遠程學習活動形式化描述方法的基礎上,便可在現有的課程資源庫上根據學習目標使用調度方法生成學習活動路徑。
需要強調的是,課程必須按照知識點的方式來組織。知識點的劃分以及知識點之間的關系需要具有該門課程長期教學經驗的教師或領域專家來完成,而知識點之間的關系也決定了本文提出的學習活動路徑節點之間的前驅后繼關系。
從教育技術學的角度,本文將學習活動路徑的生成分為動態課程定義和規劃調度兩個階段。動態課程定義階段由教師參與,而規劃調度階段由計算機自動完成,這樣就使教師可以專注于課程教學規律的研究,而不必花費大量時間對數量龐大的學生逐一進行指導。
1)動態課程定義階段。
首先,要建立虛擬班級和學習內容包。虛擬班級的參與者由一組需要學習相同內容但學習偏好不同的學生組成。而學習內容包可借助智能檢索、個性化推薦算法得到。由于算法都是基于知識點的,所以學習內容包和知識點關系圖之間存在映射關系。
其次,建立學習活動對象以及它們對知識點的影響,即生成學習活動層。教師可以根據教學規律來定義這些聯系。通過學習活動層的定義,教師能夠清晰地表達學生若要掌握某個知識點應該開展哪些學習活動。如果不同的學生對知識點的掌握程度要求不同,如某些學生希望熟練掌握,而另一些學生只需要了解,教師也可以通過進一步定義學習活動對象對知識點的影響程度,使得調度算法的執行結果能夠反映這種需求。此外,當應用環境發生變化時,如課程信息、學習評價指標、學生的數目和偏好、可用資源的數量、并發訪問數等,均可以在本階段重新定義。
最后,需要完成學生屬性和學習活動對象屬性的設置。除一般屬性設定,對不同層次的學生,可建立學生和某個學習活動對象之間的聯系。
虛擬網絡技術在構建新一代互聯網絡體系架構中,能夠從底層物理物理結構上創建多個虛擬網絡,從而滿足用戶自定義的端到端的服務。作為當前重要的網絡技術,在底層物理層進行網絡系統共享中,通常可以實現多個節點對連接節點的虛擬鏈路生成。如借助于路由協議可以共享專線資源,實現虛擬網上IP語音的多通道服務,同時還可以利用自認證地址和路由協議來提供安全保障。因此,虛擬網絡技術中的虛擬網絡映射在實現底層物理物理共享中發揮了重要作用。
一、當前虛擬網絡映射面臨的問題及挑戰
虛擬網絡映射是構建虛擬網絡植入的主要內容,也是實現底層物理物理中各節點及數據鏈路連接的重要技術,其主要目標在于從虛擬技術上實現底層物理網絡的高效利用。然而,在研究虛擬網絡映射中,還有幾個難題一直制約著其應用。主要有:一是對底層資源的約束,從技術上來看,虛擬網絡映射必須滿足虛擬網絡請求,如對某一節點或鏈路帶寬資源的使用,從實驗中來看,對于某一虛擬節點所占資源是有限的,而這個限值往往給虛擬網絡帶來特定的約束;二是準入控制難題,對于網絡實體底層各資源的分配,在虛擬網絡下需要設置準入控制,以確保可用資源的充足和有效,然而,對于底層資源來說本身是有限的,因此每一虛擬網絡請求都將被延遲或拒絕,從而造成虛擬網絡請求門檻難題;三是在線請求過多帶來的動態響應不及時,虛擬網絡請求是動態的,對于物理資源的占用也是隨機的,有時很長,而在資源提供上所采用的映射算法往往難以保障及時響應,特別是對于大量請求并發時則更無法進行在線滿足;四是網絡拓撲結構多樣化,針對虛擬網絡環境下的網絡拓撲結構,不同映射算法所設置的結構也不盡相同,如星型、樹型及其他類型等,而對于各拓撲結構下的虛擬網絡,如何更好的發揮各自的效率都是映射算法面臨的難題。
二、虛擬網絡映射模型的定義及整數規劃
虛擬網絡映射模型的構建主要針對約束條件、優化目標及復雜性等特點,從映射算法的優化上來動態分配網絡資源,提高系統容錯性。其定義形式為一個無向圖Gs=(Ns,Ls,ASn,ASL),對于Ns和Ls主要是針對底層物理網絡上的節點及鏈路集合,并對鏈路路徑記為Ps;對于AsN主要是針對節點屬性進行定義,如占用的物理地址等;對于AsL表示底層鏈路屬性,如網絡延遲、帶寬資源。假設底層某一物理網絡為GS,虛擬網絡為Gv,則對于虛擬網絡映射集合就滿足M:Gv(N',P',RN,RL),其中N' Ns,P' Ps,而式中的RN和RL分別表示節點資源集合和鏈路資源集合。
對于虛擬網絡映射目標的約束是結合虛擬網絡資源的最大帶寬來說實現的。假設t時刻的虛擬網絡請求的效益為R(GV(t)),則本虛擬網絡的憑借效益函數計作:;對于該函數來說,每一個虛擬請求都是一項任務,而對于映射關系的規劃則需要從虛擬節點、虛擬鏈路上實現最大效益。當我們用X來表示節點間的映射關系,則計作:X={Xij┃vi∈Nv,vj∈Ns};當Xij=1時則虛擬網絡GV中的節點vi映射到GS中的節點vj,當Xij=0時,則用Y來表示,計作:Y={Yij┃li∈Lv,lj∈Ls},對于本虛擬網絡的映射關系中,GV中的鏈路li包含GS底層物理網絡的lj。可見,對于虛擬網絡映射中的約束條件是針對每個虛擬節點與底層物理節點間的對應關系,該關系是滿足每條虛擬鏈路到物理鏈路間的對應路徑,以保證虛擬網絡請求被滿足。
三、資源約束條件及優化目標
虛擬網絡映射請求在對資源進行約束時,需要從節點約束、數據鏈路約束兩個階段進行,對于節點約束主要體現在底層物理資源上,如內存占用、CPU占用、網絡接口等系統資源的占用;對于數據鏈路的約束主要分為三個方面,終端約束、節點對流量的約束及距離約束。從終端約束上來看,虛擬網絡中的各請求下的流量是有限度的,不能超過流量上界,而上界值往往是由底層物理層流量所制約,而一旦超過出口流量上界,則對整個虛擬請求無法滿足;流量的約束是通過函數關系來定義,假設某一節點到另一節點的流量為U,則對于該節點的流量約束要求為f(u)μ(v),u表示為某節點流量的請求值,而v表示為某節點流量的最值;對于距離約束也是通過函數來定義,設αF(u)表示從節點u到γ(u)之外的節點總流量上界,ωF(u)表示從γ(u)之外的節點到節點u的上界,則距離約束為: 。在實際應用中,對于虛擬網絡映射模型的設計可以進行簡化,如對于流量約束可以轉換為帶寬約束,對于距離約束可以簡化為延遲約束。由此可見,對于虛擬網絡中的多條數據鏈路中的虛擬映射,可以從同一條鏈路到底層物理網絡路徑上,并且從請求中預留相應的帶寬,而對于延遲約束則主要從虛擬網絡請求服務質量上來體現。需要強調的是,對于某一節點與鏈路的選擇,由于其所在網絡拓撲結構的不同,如在星型結構中,盡管虛擬網絡節點提出的請求在服務器附近,而對于該結構則需要從遠處部署的服務器進行轉接,底層物理節點則無法直接進行距離條件約束,反而增加了延遲,降低了虛擬網絡響應時間。
1、數控系統的組成
在這里我們將一般數控系統的概念廣義化,定義成由控制器,機械結構,伺服單元等三個主要部分組成的產品模式。控制器就是我們通常所說的計算機數控系統,它由專用或通用計算機硬件加上系統軟件和應用軟件組成,完成數控裝備的運動控制功能,人機交互功能,數據管理功能和相關的輔助控制功能,是數控裝備功能實現和性能保證的核心組成部分,是整個數控體系的中心模塊。機械結構是展現控制器運動控制功能的執行機構和機械平臺,如數控機床系統中的銑床、車床和加工中心等機械部分;數控機器人系統中機械手和機械臂等。機械結構根據具體應用場合的不同,具體形態千差萬別,但都可以按照運動學和動力學方法簡化成運動機構的各種組合形式,這種組合越復雜其對控制器的能力要求就越高,同一種控制器可以完成對不同機械結構的控制,同樣一種機械結構可接受不同控制器的控制,這說明機械部分和控制器組合起來可形成形式多樣的產品類型。伺服單元是連接控制器和機械結構的控制傳輸通道,它將控制器數字量的指令輸出轉換成各種形式的電機運動,帶動機械結構上執行元件實現其所規劃出來的運動軌跡。伺服系統包括驅動放大器和電機兩個主要部分,其任務實質是實現一系列數模或模數之間的信號轉化,表現形式就是位置控制和速度控制。在此基礎上,隨著開放式數控技術的出現,數控系統體系具備了自我擴展和自我維護的功能,這得益于各種二次開發手段提供了自由完善和自定義系統軟硬件功能和性能的能力。因此,開放數控所特有的二次開發平臺也作為一個新的組成部分融入了數控系統體系結構中,并在深刻改變著傳統數控系統的結構特征和應用方式。
2、應用開發系統組成和功能規劃
本文所建立的一體化數控系統應用開發平臺,完成對上面四個組成環節的統一管理控制,系統規劃,設計開發和仿真校驗流程。系統組成規劃模塊完成所需數控裝備產品的單元組合,功能規劃和性能規劃;機械結構設計模塊完成對機械執行機構的物理建模,動態性能仿真,實體造型,結構繪圖和工藝設計;伺服單元控制模塊完成伺服系統的選型,位置控制規劃,速度調節規劃;運動規劃控制模塊完成運動軌跡規劃,插補算法設計和仿真,控制策略設計和仿真;人機交互管理模塊完成人機交互界面的設計和實現,數據管理和通訊功能。
整個應用開發系統的每個模塊都分為應用和開發兩個部分:應用部分針對于現有的系統模式和控制方法,從熟悉、使用、理解角度出發通過相應的軟硬件技術手段實現對現有技術資源和產品資源的消化吸收;開發部分在應用部分的基礎上,針對應用中發現的問題和產生的創意,對數控系統體系的某些組成環節進行旨在提高其性能和豐富其功能個性化的二次開發并提供進行這種二次擴展的軟硬件技術支持環境。
應用開發系統采用兩種模式來實現這一目標:第一種是硬件仿真模式,即為特定的典型硬件結構建立一個由軟件虛擬的硬件層。硬件層以硬件電路圖框的形式展現,其輸入輸出口可進行交互,以此來模擬整個硬件部分工作時的信號流程,并可像真實硬件一樣接受軟件算法的代碼控制。第二種是建立模塊化的硬件單元框架,以真實的硬件模塊封裝后加入到系統結構中,模塊之間采用便于安裝和檢測的接口,以此來實踐系統硬件部分的實際搭建能力。
3、關鍵技術及其實現
(1)引導型應用和開發模式
層次化的教學模式要求應用開發活動有一個可依附的實踐模板,它體現一種交互式的資源響應機制,對學生的實踐活動作出引導和評價,并提供獲取相關資源的渠道。本系統所建立的引導環境是一種浮動式內嵌幫助平臺,它底層以數據庫的形式作為資源實體,按照具體應用開發的層次和場合,主要采用交互對話模式,符號描述模式,精靈向導模式三種手段來集中或分散地展示資源。交互對話模式是采用工作步驟預定義的方式,將一些比較成熟的應用開發流程的順序和內容固定下來,以對話框的形式體現配置環境,最后展現出整個過程的信息結果。符號描述模式采用自定義編程語言的模式對一些需要驗證的軟件算法和控制流程進行規劃,它有別于一般通用的編程語言,只是針對于具體應用場合采用特征描述的方式搜集特定的信息表示,與其所連接的資源數據庫進行交互后,給出算法或流程運行的結果和評價。精靈向導模式是提供一個實時在線的幫助信息窗口,該窗口具備智能化的交互形式,可自動根據當前所處的狀態提供出相關的引導型幫助信息,并具備自學習的記憶模式,按照用戶的應用開發進展調整引導的策略。
進行IT投資風險預警的基礎是分析IT投資風險域。本文提出在IT投資管理流程、企業架構框架以及COBIT框架的基礎上,建立一個包括目標、企業架構以及生命周期的三維框架用以分析IT投資風險域,如圖1所示。
1.1目標維
業務的目標或商業的需求需要企業IT相關的系統能夠提供其所需要的信息服務,因此企業需要進行IT投資。企業IT投資管理的目標是確保且持續的提升IT投資的效率和效果,為企業的運作提供高質量、受信、安全的信息服務,提升業務流程的功能,使得企業的經營從中獲益。
1.2生命周期
傳統上,一般將企業信息化的生命周期劃分為四個域:規劃、開發、運行及監控。COBIT框架在此基礎上比較全面、準確地定義了企業信息化的生命周期和過程,分為四個域:規劃與組織、獲取與實現、交付與支持、監督與評估。這個四個域帶有明顯的時間特征,同時也是一個循環的過程。
1.3企業架構維
企業架構維主要包括兩個元素:一是企業架構框架,包括應用層、信息層及IT基礎設施層;二是企業架構引導IT投資及企業信息化建設的過程。這三個維度存在相互作用的關系。企業架構描繪了用于實現企業業務目標的IT資源,分為應用、信息以及IT基礎設施三個層次;為了實現IT投資目標,企業架構引導信息化建設,并建立包含在規劃與組織、獲取與實現、交付與支持、監督與評估的循環的生命周期中的投資管理流程。
2IT投資風險域的分析
在三維的IT投資風險域框架基礎上,我們進行IT投資風險事件及成因的分析。在規劃與組織階段,主要的IT投資風險域包括幾種。IT規劃與計劃。主要的風險是IT規劃和計劃可能不能滿足現在及將來業務的需求。在實務中,通常表現為IT規劃滯后。IT投資組合管理。主要的風險是IT投資組合未能按業務的重要性及優先級別進行排序。定義架構模型。主要風險是業務所需要的信息的不一致、不可靠,業務和系統流程不吻合。定義技術方向。主要風險是IT基礎設施計劃,不能滿足應用系統的現在及將來的要求。IT價值管理。其風險是未能清晰、客觀的定義投資的可行性。IT和業務的一致性。主要的風險在于業務需求、架構模型以及IT投資的項目之間不一致。IT預算。主要的風險是預測的準確性,以及分配的合理性。IT組織。IT組織及崗位,不能夠及時響應業務的要求。IT風險評估。不能識別出重要風險,并設定恰當的風險管理和控制措施。在獲取與實現階段,IT投資風險域主要包括幾種。設計解決方案。主要的風險是設計的解決方案與業務功能和控制的需求不匹配以及技術可行性風險。系統購買與配置。主要的風險在于系統的高層設計及詳細設計與需求不匹配,以及軟件包質量的風險。變更管理。導致系統的穩定性、完整性的風險。在交付與支持階段,IT投資風險域主要包括幾種。IT連續性。在信息服務中,中斷對業務帶來重大損失的風險。信息安全管理。信息和處理的完整性,未經授權的訪問的風險。在監督與評估階段,IT投資風險域主要包括幾種。IT績效評價。未能及時發現IT投資效果與目標之間的差距,為后續的IT投資活動埋下隱患。
3IT投風險預警模型的建立及案例分析
3.1基于貝葉斯網絡的IT投資風險預警模型
利用貝葉斯網絡進行風險預警的原理是貝葉斯網絡將貝葉斯規則和有向無環圖的網絡拓撲結構有機結合起來,可以從不完全、不精確或不確定的知識或信息中推理。如果網絡中任一節點的狀態確定時,網絡本身就可以利用貝葉斯規則在網絡中進行正向或逆向推理,從而得出網絡中任一節點的后驗概率,這是其可以建立IT投資風險預警系統的關鍵機理。將貝葉斯網絡因果模型引入IT投資風險預警的建模,則模型的三個組成部分分別具有不同的意義:結點代表風險因子和風險帶來的損失,即關鍵風險指標。通過聯結各個結點的有向邊來分析風險損失事件對IT投資效果的總體影響。
3.2案例分析