远程同步(精选8篇)
远程同步 篇1
摘要:结合Vector Time Pairs算法和rsync算法进行远程文件同步。Vector Time Pairs算法用向量时间对检测文件更新、添加、删除和更新冲突,避免冲突误报并支持局部同步。拷贝文件时使用rsync算法传输文件差异部分并重构同步文件,有效降低网络流量。通过实验对比,Rsync、Unison和文中系统模型,结果验证了该模型的可行性。
关键词:文件同步,vector time pairs,rsync,局部同步
对于使用多台计算机的用户,必须解决文件同步的问题。一个文件有多个副本分布在不同的计算机上,当某一个或者多个副本被更改后,其他的副本需要同步更新。为此,一些研究者提出各自的文件同步方法。如rsync[1]通过检测新旧文件的差异部分,实现高效、快速的文件同步。但是当用户长时间没有同步并有多个副本被更改,rsync只能保留一个副本的更改而丢失其他更新数据。Unison[2]用于处理两台计算机的文件同步,通过发送“更新文件列表”确定被更改的文件,当一个文件同时出现在两张表中则报告冲突。然而,采用Unison的同步模式不允许有环。Ficus[3]是一款分布式文件系统,通过跟踪文件的更改历史,记录最后一次同步时间实现文件同步。但是它只支持完全同步。
理想的文件同步算法应该符合以下目标[4]:(1)支持所有的同步模式。(2)能检测到所有冲突,不会产生冲突误报。(3)只传输差异部分,减少网络流量。(4)支持局部同步。
上述文件同步方法不能完全满足这些目标。文中结合Vector Time Pairs和Rsync算法进行文件同步,能够满足上述所有目标。
1 系统结构
分布在不同地理位置上的计算机,通过网络连接,实现端到端的数据同步。系统结构如图1所示。
2 相关技术
2.1 Vector Time Pairs
Vector Time Pairs[4,5]算法使用向量时间对进行文件同步。向量时间对由更改向量m和同步向量s组成。其中m记录了文件生命周期内的更改事件,s记录了文件生命周期内的同步事件。另外,每个文件拥有一个变量c用于存储文件标号和创建时间。c在文件的整个生命周期内保持不变。Vector Time Pairs不需要全局时钟,因为同步操作的判断条件只和各副本的m,s,c有关。因此,只需要在本地使用计数器作为各自的逻辑时钟。如下面Vector Time Pairs算法例子中。“⇒”代表更改操作,“→”代表同步操作。文件A的cA为(A,1)。文件A的第2次更改发生在本地时间5是由于在本地时间2到5之间有其他文件发生了更改。同步结束后,文件B的更改向量和同步向量均为{(A,2)}。
A:{(A,1)}⇒{(A,2)}⇒{(A,5)}
↓
B: {(A,2)}
定义1 对于相同文件的不同副本A、B,将从A到B的同步表示为A→B。
定义2 对于向量U、V,如果U中所有元素都小于或等于V中相应元素,则U是V的前缀,表示为U≤V。否则U不是V的前缀,表示为U!≤V。
{(A,1),(B,5)}≤{(A,1),(B,5)}
{(A,1),(B,5)}≤{(A,1),(B,6)}
{(A,1),(B,5)}≤{(A,1),(B,5)}
为了方便理解,下面将Vector Time Pairs算法分为6部分描述。同步方向为A→B。
2.1.1 目录同步
同步对象为目录,则执行如下代码。其中,(1)表示B包含A中所有的更改,因此,不做任何操作。(2)表示A发生新的更改并且B不知道,对A、B的对应成员依次进行同步操作。如果成员为目录则重复执行2.1.1操作,如果是文件则针对具体情况选择2.1.2~2.1.4操作。
sync(A→B,dir)
if(mA≤sB)
不做任何操作 (1)
else
对dir下的每一个成员
sync(A→B,child) (2)
2.1.2 文件更新
如果A、B都存在,则执行如下代码。其中(1)表示B包含A中所有的更改,因此,不做任何操作。(2)表示A发生新的更改并且B不知道,因此,将A拷贝到B。(3)表示A、B都发生新的更改,则报告冲突。
sync(A→B,file)
if(mA≤sB)
不做任何操作 (1)
else if(mA≤sB)
将A拷贝到B (2)
else
报告冲突(3)
2.1.3 添加
当B不存在,可能是因为B被删除或者A是一个新文件。此时,使用B的上级目录的同步向量s代替B的同步向量s,执行如下代码。其中(1)表示B被删除,因为B的上级目录包含A中所有更改。(2)表示A是新记录,因为它的创建是在上次同步之后。(3)表示A产生新的更改并且B被删除,则报告冲突。
sync(A→B,file)
if(mA≤sB)
不做任何操作 (1)
else if(mA≤sB)
复制A到B (2)
else
报告冲突(3)
2.1.4 删除
当B没有接收到A的同步向量和更改向量,可能因为A被删除或者B是一个新记录。此时,使用A的上级目录的同步向量s代替A的同步向量s,执行如下代码。其中(1)表示A被删除,因为A的上级目录包含B中所有的更改。(2)表示B是新记录,因为它的创建是在上次同步之后。(3)表示B产生新的更改并且A被删除,则报告冲突。
sync(A→B,file)
if(mA≤sB)
删除B (1)
else if(cB≤sB)
不做任何操作 (2)
else
报告冲突(3)
2.1.5 冲突
因为用户可能在冲突双方进行相同的更改,所以首先判断冲突双方数据是否相同。如果相同则不作任何操作。如果不相同则将冲突提交给用户,由用户解决。
2.1.6 向量时间对更新原则
正确更新向量时间对是保证上述操作准确执行的前提。更新原则如下:
(1)本地产生更改后,更新自身m使之记录文件的最新更改。
(2)文件同步后,对于文件更新(2.1.2),更新B的更改向量mB使之与A的更改向量mB相同。对于冲突(2.1.5),如果是保留两副本之一,则使用被保留副本的更改向量更新自身更改向量。如果是结合两个副本,则看作是本地产生新的更改。随后,对更新副本的所有上级目录进行更新。比较副本与目录更改向量中相应元素的值,保留较大的。如果目录更改向量中不包含此副本,则添加。被同步副本选择自身m和同步副本m相应元素的最大值更新自身s。
目录选择成员m中各元素的最大值更新自身m。更新目录s时,需要注意以下两点:
(1)如果是局部同步,则s保持不变。以便下次文件同步时,检测出未被同步的文件。
(2)如果是完全同步,选择成员s中各元素的最小值更新自身s。
2.2 文件拷贝
Vector Time Pairs算法检测到更新后将进行文件拷贝。为了只传输文件的差异部分,减少网络流量,文件拷贝使用Rsync算法。假设使用计算机A上的文件a更新计算机B上的文件b,算法描述如下[1]:
(1)B将文件b分成N块,块大小为k bit,如果最后一块不足k Byte,则填充为k Byte。
(2)B计算每一块的滚动校验和Rj与强校验和Hj,强校验和采用MD4算法生成。并发送给A。
(3)A从头逐字节搜索文件a,生成滚动校验和Ri与接收到的比较Rj,1≤j<N。如果匹配,则A计算相应的强校验和Hi与Rj对应的Hj比较,如果匹配说明两个数据块相同。记录数据块的索引,继续比较下一个数据块;如果不匹配,则记录该数据块的第一个字节,然后向后移动一个偏移量,继续比较,直到文件结束。
(4)比较完成后,B收到A发送的包含差异内容和匹配数据块索引值的数据流,重构文件a,并覆盖b。
2.3 文件重构
A发送的数据包括匹配索引文件Find和差异内容文件Fdata,Find由一系列正、负整数组成,其中-i负数表示b中的第i个数据块,正数i表示Fdata中的第i个字节。Fdata由a、b的差异内容组成。重构算法如下[6]。
(1)创建临时文件b'。(2)从Find读取整数i,若到文件结尾,重构结束。(3)如果i>0,从Fdata中读取第i Byte到b'中。如果i<0,从b中读取第-i个数据块到b'中。继续(2)。(4)用b'覆盖b,重构完成。
3 实验
实验使用两台计算机,单方向同步。使用C++为开发语言,Linux 2.6.11 Kernel为实验平台操作系统,100 MB/s的网络环境。实验数据包括932个目录和15 191个文件,共216 MB。从4个方面验证其可行性:拷贝,无操作,更改同步,删除同步。结果如表1所示。
实验首先将216 MB数据从一台计算机拷贝到另一台计算机,在此基础上进行无操作、更改同步、删除同步。拷贝:由于Unison使用RPC协议,因此传输大数据时间最长。文中方案与Rsync用时较少,但本文方案需要进行从根目录到文件的逐级比较,因此时间稍长。无操作:由于3种方法都需要传输额外数据并检测更新,所以都使用少量时间。更改同步:文中方案与Rsync用时相近,因为只更改一个文件,文中方案对多数目录比较后直接跳过,能很快检测到更新。删除同步:Unison和文中方案用时较多,因为同步后需要更新向量时间对。
较之Rsync和Unison,文中方案能满足前文提到的所有目标,表1数据也说明了文中方案的合理性和可行性。
4 结束语
给出一种远程文件同步模型,结合Vector Time Pairs思想和Rsync算法进行文件同步,能够支持任何同步模式,检测所有冲突,只传输差异部分,支持局部同步,实验结果验证了该模型的可行性。
参考文献
[1]Andrew Tridgell.Efficient Algorithms for Sorting and Syn-chronization[D].Canberra,Australia:Australian Nation-al University,1999.
[2]Pierce B C,Vouillon J.What s in Unison?AFormal Speci-fication and Reference Implementation of a File Synchronizer[R].Pennsylvania:University of Pennsylvania,2004.
[3]Richard Guy.Ficus:A Very Large Scale Reliable Distribu-ted File System[D].Losangeles:University ofCalifornia,1991.
[4]Russ Cox,William Josephson.File Synchronization withVector Time Pairs,Memo MIT-LCS-TM-650[R].USA:MITLaboratory for Computer Science,2005.
[5]Alexander Traud,Jrgen Nagler-Ihlein,Frank Kargl,etal.Cyclic Data Synchronization Through Reusing SyncML[C].Beijing:the Ninth International Conference on Mo-bile Data Management,2008.
[6]何宇平,李涛,胡晓勤,等.应用于远程文件备份系统的关键技术[J].计算机应用研究,2009,26(1):361-363.
远程同步 篇2
——以四川省夹江中学校网班语文教学为例
[摘要]信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,现代信息技术与各学科课程的整合对于教学过程的深化改革具有重大意义,这给教育教学带来了很大的影响。在语文学科教学中出现了远程视频同步课堂教学的教学模式,这种教学模式引领语文学科教学呈现出一种新的景象。这种语文学科教学模式到底有着怎样的有效性,需要在理解远程视频同步课堂教学概念的基础上分析其体现及实施的可能性,并结合具体课例来进行探讨。[关键词]传统语文教学 远程视频同步课堂教学 有效性
一、引言
在信息技术的冲击下,近年来在语文教学中出现了远程视频同步课堂教学的教学模式。这种教学模式到底有着怎样的有效性?本文将在理解远程视频同步课堂教学概念的基础上分析其体现及实施的可能性,并结合具体的课例来进行探讨。从而为实践中的远程视频同步教学模式提供一定参考。
二、远程视频同步课堂教学的含义及体现
(一)远程视频同步课堂教学的含义
远程视频同步课堂教学是网络教学的一种特殊模式,它是将甲学校的课堂教学过程利用网络同步传送到乙学校,甲校进行现场课堂教学,乙校学生通过观看甲校课堂视频进行现场学习,实施甲乙两校同步教学的一种课堂教学形式。
(二)远程视频同步课堂教学的体现(以夹江中学网班语文教学为例)我所实习的夹江中学网班采用的就是远程视频同步课堂教学模式,成都七中教师在对七中学生进行语文教学的同时,网络将七中课堂的现场教学信号同步传送到夹江中学,夹江中学学生在课堂上利用成都七中的课堂教学视频来学习。在这种教学模式中,课时安排方面,每周共六节语文课,每节45分钟,视频直播课有五节,另一节由夹中教师自行安排,主要是用来查漏补缺。远程视频同步教学课中,夹江中学学生在利用七中教学视频学习的过程中适时加以本部语文教师的辅导、监督与组织,如成都七中老师在教学中让七中学生进行讨论时夹江中学老师可马上关掉视频声音,组织学生讨论并发言。在讨论的过程中夹江中学的教师要随时注意七中的
教学进度,当看到成都七中的教师停止讨论进行下一个教学环节时,夹中教师也应立刻停止讨论,观看同步视频。在这种同步直播课中,成都七中老师每节语文课一般会讲40分钟左右,而剩余的4—5分钟交由夹江中学本部教师对本节课所学内容里学生不懂的地方进行一定的辅导。
三、远程视频同步课堂教学与传统语文教学之比较
(一)传统语文教学的含义
人们普遍认为课堂教学是语文教学的主战场,故传统语文教学主要指语文课堂教学。传统语文教学是以语文教材为主要内容,以演示工具为辅助手段,以讲授、谈话、讨论为主要教学方法的课堂教学。传统语文教学的媒介是语文课本、语文教参、讲义、黑板、粉笔等,以语文教师的讲授为主,辅以黑板、粉笔、讲义等,学生基本上是被灌输知识,基本程序是:组织教学——复习旧课——讲授新课——巩固新课——布置作业。
(二)远程视频同步课堂教学与传统语文教学的异同
1、相同点:远程视频同步课堂教学与传统语文教学都是由师生共同参与的、以班级为组织进行的语文课堂教学形式,语文教师在教学中处于主导地位。
2、不同点:(1)传统语文教学一般由一位语文教师实施教学与课堂管理,而远程视频同步课堂教学需由远程班教师与本部教师协同完成教学环节。(2)远程视频同步课堂教学中,远程班教师在语文课堂上不是实施教学的主体,主要起参与组织的作用。(3)远程班在学习中能观看到视频中本部学生参与学习的情况,这与传统语文教学集中在一个班级有所不同。
四、远程视频同步课堂教学模式实施的可能性
远程视频同步课堂教学是在现代信息技术快速发展的基础上出现的,它的实施需要一定的软硬件资源,那么它在具体实施的过程中到底需要哪些条件呢?
(一)必要的硬件资源
伴随科学技术的日益发展,国家加大对教育教学事业信息化发展的投入力度,据国家统计局网站消息,教育部发展规划司日前发布《“十一五”经济社会发展成就系列报告之十三:教育事业发展成就显著》,报告称,“十一五”期间,教育信息
化得到了快速发展,各级各类学校现代教育装备水平明显提高。2010年,77%的高中、46%初中均已建网。许多学校都配备了多媒体网络教室,多媒体网络教室与传统教室的融合以及网络的传输功能为远程网络视频同步课堂教学模式提供了必要的硬件要求。
国家在经济发展的同时不断增加对教育事业的专项拨款,许多学校有能力承担购买远程同步课堂教学视频的费用支出,如夹江中学网班在教学中运用的成都七中教学视频就需一年10万元的费用,据统计目前全国共有200多所学校在使用成都七中教学视频进行教学。
(二)不可或缺的软件资源
中国网北京3月1日讯 国家统计局今日公布《新发展 新跨越 新篇章 “十一五” 经济社会发展成就系列报告之一》。报告显示,互联网上网人数4.57亿人,其中宽带上网人数4.50亿人,互联网普及率达到34.3%。信息化时代的来临,教师为了跟上时代步伐会自觉主动地去学习有关计算机运用的知识,加之有些学校对教师进行了相应的计算机课程培训,教师具有熟练运用计算机的能力。对于学生而言,一方面学校开设了专门的计算机网络课程,另一方面许多家庭都拥有了电脑,在教师指导学习和自主学习的基础上学生具备了独立运用计算机进行学习的能力。
五、远程视频同步课堂教学模式的有效性探讨(以夹江中学网班语文教学为例)
夹江中学的网班语文教学,采用的是本部语文教师课堂教学与成都七中教师远程视频授课相结合的课堂教学模式。在这种教学模式中,夹江中学学生通过观看成都七中的语文课堂视频进行语文知识的学习,夹中本部语文教师在整个课堂上主要起维持课堂纪律、突出教学重难点、组织学生讨论的作用。那么这种教学模式到底有着怎样的有效性,又应怎样最大限度地发挥其有效性呢?
(一)远程视频同步课堂教学优势发挥
1、激发学生的语文学习兴趣与竞争性
在语文教学中,充分激发学生学习语文的兴趣,调动学生参与语文学习的积极性、主动性与竞争性,是语文教学成功的关键所在。远程视频同步课堂教学模式一方面可以刺激学生的多种感官,激发学生的语文学习兴趣,另一方面也可提高学生
语文学习的竞争性。
如教学徐志摩先生诗歌《再别康桥》时,呈现优美的课件,课上向学生展示每一诗节所呈现的图景(七中教师教学中利用的图片是与课文文本内容紧密融合的),并要求学生用传统的课堂分组朗诵法来朗读相应段落,比较分组朗读的效果。接着在课堂上播放歌曲《再别康桥》,生动的画面、优美的音乐定能刺激学生的好奇心,从而激发学生的学习兴趣。另外,夹江中学老师在七中视频教学讨论环节中若不组织本部学生讨论时,夹中学生就观看七中学生的讨论与发言情况,在这个过程中一些夹中学生会发现自己与成都七中学生之间存在的差距,激起语文学习的竞争性,更加努力地提高自己的语文学习能力。
2、增强语文课堂的生动性
远程视频同步课堂教学是一种生动形象的教学方式,图像、文字和声音的有机结合既可以让学生比较容易理解文本内容、把握文本情感,又能够加深学生的印象。图像、文字和声音的融合对于写景或借景抒情诗文的学习有着重要的作用。
例如,在《故都的秋》中,作者抓住北国秋“清、静、悲凉”的整体特点一一向我们展示了五幅不同的北国秋景图,学生在学习中要去体味这五幅秋景图是怎样来体现“清、静、悲凉”的特点的,成都七中教师洞察每幅图景的特别之处,借助一些图片向学生展现这五幅意境深远的秋景图,让学生能更清晰地去感受到北国秋的浓厚。另外,在分析北国之秋和南国之秋的对比时,针对学生单从四个比喻不易辨识南北秋差别的学情,七中教师借助一些北国秋天与南国秋天的图片进行对比展示,使它们之间的不同一目了然。在教学过程中学生能够心有所感、心有所想,随心而说,从而营造一个生动活跃的课堂。
3、扩大语文课堂的容量
传统语文教学主要以黑板板书和课本的形式向学生展示教学内容,这些表现形式所容纳的信息量是相当有限的。而网络是一个大容量的储存器,我们可以随时借助网络利用一些教学资源来促进教学。
比如在教学女词人李清照词的婉约风格时,会突然联想到将其与豪放派词人苏轼的作品进行比较,成都七中教师能迅速利用网络获取苏轼作品的文本形式。学生就能迅速地获得更多关于婉约派和豪放派的知识,让学生更容易区别,更容易掌握。
4、缩小学生与文本的距离
在古代诗词、文言文的学习中,往往会因时代久远加大学习的难度。远程视频
同步课堂教学可以凭借其多样的教学手段来解决这一难题,达到缩小学生与文本之间距离的目的。
例如在教学曹操《短歌行》时,学生难以读出其中蕴含的作者的情味,这时向学生播放《三国演义》中曹操扮演者吟诵《短歌行》的视频,让学生能够真正融入到曹操写作《短歌行》的历史背景中去细细品味他的深沉情感。再如《烛之武退秦师》中有“晋侯、秦伯围郑,以其无礼于晋,且贰于楚也。晋军函陵,秦军氾南。”点明了晋国、秦国围攻郑国的原因以及晋军、秦军所在的地理位置,不熟悉历史的学生很难把握住郑国所处的危机情势,也就不能认识到郑国派遣烛之武说服秦军的急迫性,这时借助图片向学生展示当时的地图,学生便能清楚明了。学生与文本的距离缩小了,就容易去把握文本、去品味情感。
5、扩大学生思考与想象的空间
语文教学注重教材内容,学生主要依据课文文本来学习,这极易束缚学生思考与想象的空间。远程视频同步课堂教学在增强课堂生动性、扩大课堂容量的基础上也在一定程度上扩大了学生思考与想象的空间,这有利于学生对内容的理解、知识的掌握以及思想情感的领会。
比如在《泪珠与珍珠》的学习中,学生对于眼泪的思考容易局限在自己体验过的小范围内。这时成都七中教师及时利用网络向学生展示或感动、或感恩、或悲伤、或兴奋的流泪图片,调动学生思考想象的空间,帮助学生更深刻地理解课文。
6、有利于教学资源的优化配置
在中国这样一个教育发展极不平衡的国度,这种教学模式可以说是对这种劣势的一种补救。我们知道,一个优秀教师的培养是需要花费很大的心血的,这对于经济发达的地区可能算不上是什么难题,但是对于一个经济落后的地区来说可是难上加难,况且中国现在的经济及教育都呈现出一种病态,极少地区算得上是跟上了时代步伐,极大部分地区师资力量不足,更不用说是优秀的师资了。而这种教学模式,就是由教育比较发达地区的特别优秀的教师来执行网络视频授课,无论是教师技能、教育思想,还是对课堂的驾驭能力,都比那些教育落后的地区的老师要强得多。那么这种教学模式,就能让更多的学生分享到更好的教学资源,更优秀的教师的授课,达到一种教育资源的优化配置。
(二)远程视频同步课堂教学还需改进
当然,远程视频同步课堂教学模式也不是完美无缺的,实行不好还是会存在很
大的弊病,如:(1)课时安排不合理。从每周来看,每周六节语文课有五节由成都七中老师进行语文课文的系统讲解,远程班教师只有一节课的时间去补充自己认为有必要教学的内容;从每节语文课来看,成都七中教师只留给远程班教师4—5分钟的时间组织学生对本节课内容进行反思与答疑。(2)不利于因材施教。成都七中教师在备课过程中主要依据七中学生的学情而备学生,难以兼顾夹江中学学生的语文学习情况。(3)对学生语文学习的兴趣可能产生负面影响。网班语文学习与成都七中的语文教学同步进行,语文资料由成都七中指定,语文作业也由成都七中教师统一布置,在观摩教学的过程中不难发现网班学生与成都七中学生实质上是存在一定差距的,网班学生在课上难免会有弄不懂的情况,课后也可能出现不能按时并保质完成作业的情况,这些都可能使网班学生对语文学科产生厌学情绪。(4)网班课堂与成都七中课堂融合不够紧密。这种不紧密主要体现在语文课堂教学的讨论环节中,实施完全的同步教学,网班课堂在组织讨论时就不能观看七中课堂的讨论,若网班语文教师对讨论时间把握不准还易让学生错过七中教师对讨论的总结归纳甚至更多教学内容。(5)语文课堂学习氛围不浓厚。网班学生与七中教师之间不是真实生命个体面对面的交流,有时很难将学生引入课堂所需的情绪氛围,可能会造成学生思想抛锚、学习注意力不集中的情况。(6)在远程视频同步课堂教学的模式中,语文教学的全过程主要由成都七中老师把控,容易造成夹中老师过分依赖七中教师,对自己的教学工作敷衍了事。
面对这些不足,我们需要寻求改进:第一、课程安排方面,由于学校在学生情况、教育设施以及教学理念等方面各有不同,远程班的学校在一周的语文课里每周至少要有三节课来自己主持,只有这样才有充分的时间来弥补这些差异。第二、教师方面,老师要提前接收直播学校所要教的语文课程内容,充分的备好课,并结合自己学校的学生语文学情,确定哪些地方是该改变的,哪些地方是课堂要组织讨论的,哪些地方是要补充解答的等,把握好这些才能更好地发挥远程视频同步课堂教学的优势。同时,远程班教师在这种教学模式下要端正自己的教学态度,切实发挥自己在课堂上应有的作用。第三、学生方面,由于学生学情方面的不同,老师更是要好好掌握学生之间的差别,做到因材施教;课堂上,语文老师要担当起一个大组织者的角色,组织学生讨论,才能培养学生的思维,要不课堂就会显得有些干瘪。
只有做到这些,远程视频同步课堂教学的有效性才能得到更加全面的体现,才能最大限度发挥这种教学模式的优势,以此促进语文教学的发展。
六、小结
关于中学远程同步教学的一点建议 篇3
[关键词]网班同步教学;课堂组织形式;教师专业成长
[中图分类号]G431 [文献标识码]A
[文章编号]2095-3712(2015)17-0082-02
[作者简介]刘洋(1979—),男,四川资中人,本科,四川省成都七中八一学校教师,中学一级。
现代远程教育是一种相对于面授教育、师生分离、非面对面组织的教学活动,它是一种跨学校、跨地区的教育体制和教学模式,它的特点是:学生与教师分离;采用特定的传输系统和传播媒体进行教学;信息的传输方式多种多样;学习的场所和形式灵活多变。与面授教育相比,远程教育的优势在于它可以突破时空的限制,提供更多的学习机会,扩大教学规模,提高教学质量,降低教学的成本。基于远程教育的特点和优势,许多有识之士已经认识到发展远程教育的重要意义和广阔前景。目前成都市几所名校的网班直播教学遍布各周边学校,借助远程教育的优势,实现了名校资源共享。
笔者有幸在一所名校现场体验了一节远程教学的全过程。教室里面坐了60余名学生,人手一台平板电脑。教师的平板电脑与主机相连,控制着大屏幕。在大屏幕的右下角有一个视频小框,可以看到远端学生的情况。课堂上,教师不时点击平板电脑,屏幕上时而出现知识归纳,时而出现能力检测,时而出现正误统计,时而出现例题解析,先进的高科技设备让笔者看得眼花缭乱。现场的学生也不时按照要求点击平板电脑,高科技让他们充满了优越感。整堂课教师和现场学生之间实现了很好的互动,使课堂效率得到了很大的提高。
我们再看看远端的学习情况:在网班教学观察室中的大屏幕右下方,有一个小的视频窗口,可以比较直观地看到远端学生的学习状态,学生都坐得比较端正,两眼紧盯屏幕,看得很认真,偶尔会看到教师对学生进行指导。当现场学生进行分组讨论或者思考的时候,远端学生依旧保持坐姿,“欣赏”着现场学生的精彩表演,很少看到远端教师对学生活动进行组织。
看到此处,我们不禁会问:同步教学学生的知识学习到位吗?学生的能力得到提高了吗?学习过程有情感交流吗?学生整节课就是在观看视频,然而远端学生要跟上现场学生的学习节奏,是有困难的。整个远端的学习缺乏语言表达、逻辑思维、小组合作、创新等各种能力的培养,也很少看到师生互动,生生互动,很难体现真正意义的“教”与“学”,其课堂的有效性值得我们去探讨。
另外,很多学校每年对网班的投入是相当大的,包括听课费用、教学硬件改造、人员分工等,如果仅仅把网班教育指向学生层面,难免有资源浪费之嫌。那么如何对网班课堂组织形式进行改进,对其进行多元化的利用,充分挖掘网班同步教学的价值,促进学校教育教学的全面发展?
一、课前教师指导学生进行有效预习
通过上述课堂实例的观察,我们能够感觉到网班直播教学的节奏是相当快的,要在课堂上跟上节奏,在关键问题上迅速进入思考状态,在问题探讨中能围绕核心进行有效讨论,那么课前的有效预习就显得尤为重要。因此,授课教师应在课前做好预习指导,教师应深挖教材,将知识内容转化为核心问题呈现给学生,并让学生结合教材完成相关内容,以完成对教材核心问题的初步思考,抓好这一点,学生才可能在课堂上跟随网络授课教师的步伐,并进行深入的思考,在问题探讨中才能迅速展开有效的讨论。这一点对教师的能力要求应该是很高的,如何根据教学目标提炼出课程中的核心问题,如何在预习导学中一步步引导学生进行思考,如何落实预习,等等,都需要教师进行思考。
二、课堂教师给予学生有效的指导
从以上的教学案例中,我们感觉到网班教师仅仅作为纪律管理者存在,要让学生在课堂上的学习更为有序、更高效,网班教师对自身的定位显得尤为重要。往往为了不打断学生的学习,教师在课堂上几乎不说话,只是偶尔管一下纪律,这种课堂很难说是组织有序的,学生的学习也很难说是高效的。那么在课堂上相应专业的教师能做些什么呢?个人有如下建议:
1.学习者。当网络课堂正式进行时,远端教师也应当和学生一起进入学习状态,跟随网络授课教师的思路进行思考,并随时关注学生的学习状态。
2.指导者。在学生有疑惑时,可以适时进行指导讲解,学生释疑后,组织学生继续学习。
3.组织者。在网络授课教师组织讨论时,立即组织自身学生进入讨论状态,并进行巡视,听取学生的主要问题,适时给予指导,而不是让学生去“欣赏”别人的讨论。当讨论结束时,组织学生认真听取现场学生与授课教师的交流,了解现场学生讨论的情况,并作比较,以吸取更多的知识。
三、课后教师及时进行反思总结
1933年,美国著名教育家杜威在《我们怎样思维》一书中就提出了“反思性思维”的理论,倡导教师进行反思性教学。那么在网络同步教学背景下,教师应当怎样进行反思呢?
1.如何让导学案中设置的核心问题与网络授课中涉及的问题更为贴近?
2.如何更好地扮演好同步教学中的主导者?
3.如何加强课后与学生的交流,以及巩固落实教学效果?
4.如何利用同步教学促进自身专业发展?
我们应当用发展的眼光,合理利用、多元化利用优质资源,充分挖掘网班同步教学的价值,使学生和教师都能得到提高,从而促进学校教育教学的全面发展。
参考文献:
[1] 钟启泉.普通高中新课程方案导读[M].上海:华东师范大学出版社,2003.
远程同步 篇4
目前, 因特网上使用的NTP3.0协议的同步精度已达到了毫秒级, 足以满足导航设备的视频监控系统对于时间精度的要求, 而正在测试的NTP4.0的同步精度还将达到微秒级。同时, NTP的应用创新也不断涌现, 文献[2]和文献[3]探讨了如何将NTP应用于无线传感器网络。文献[4]探讨了NTP协议在变电站中的应用, 而本文则将NTP协议引入了网络化远程视频监控系统。
1 监控系统基本结构
导航设备的视频监控系统通过设置网络视频服务器使得信息能通过网络进行传输, 系统的基本结构如图1所示, 主要由3个部分构成, 包括采集现场、通信线路、监控中心[5]。采集前端将被监控的所有实时视频模拟信号经过网络视频服务器压缩编码后通过Internet网络传输到监控中心, 在监控中心放置有大量的服务器, 可以完成对视频图像信号的处理以及监控录像的存储, 经过处理后的视频信息在监控屏幕上显示, 供监控人员查看。此外, 系统采用H.264高压缩技术, 提高了网络传输效果, 优化网络传输速度, 提高播放画质, 减少了网路延时。在监控系统中, 还含有导航台站的基本信息, 当监视到某个台站出现问题时, 可以很快地联系到该台站的负责人, 在很大程度上缩短了解决故障的时间, 该视频监控系统还具有一定的可扩容性, 若需要将新的导航台站纳入监控系统内, 则在服务器端添加相应的导航台站的信息以及使用的监控设备的信息即可。
1.1 采集前端
采集前端安装在导航台站内, 主要由摄像头、云台、网络视频服务器、录像服务器、电话线以及双绞线构成, 还可以配备报警设备。负责对设备现场的视频信息采集、数模转换、编码以及传输等工作, 网络视频服务器运用嵌入式技术, 包含嵌入式操作系统和以太网口, 将摄像头的视频控制线接入网络视频服务器便可通过以太网口接入以太网, 原始视频信号传到网络视频服务器, 经过编码之后, 通过网络传输到监控中心。在采集前端还利用录像服务器保存一定时间段内的本地视频监控录像资料, 能够方便地查询、取证, 为事后调查提供依据。
1.2 通信线路
通信线路指监控信息传输的通道, 同时, NTP协议也利用通信线路传输NTP数据包, 实现采集前端的网络视频服务器和监控中心的服务器的时间同步, 通信线路主要由电话线、双绞线、视频电缆等组成。为了保证传输的信息的安全性, 在通信线路中传输的数据全部经过加密。
1.3 监控中心
监控中心负责整个视频监控系统的指挥和控制, 是整个系统的核心所在[6], 硬件设备包括电视墙、监控终端、控制计算机、路由器、交换机、打印机等, 监控终端包括固定监控终端和移动监控终端。在监控中心内, 远程视频监控人员可远程任意调取导航台站的服务器存储的监控图像, 并可远程发出控制指令, 对录像资料进行检索、回放, 以及调整摄像机镜头的焦距、控制云台进行巡视等操作, 既可对整个台站的内部环境进行巡视, 也可拉近镜头对设备的细节部分进行观察。
2 NTP协议
网络时间协议是一种通过因特网服务于计算机时钟的同步时间协议, 它提供了一种同步时间机制, 使用的是可返回时间设计方案, 其特点是:时间服务器是一种分布式子网, 能自我组织操作, 分层管理配置, 经过有线或无线方式同步逻辑时钟达到国家标准时间[7]。
2.1 NTP的拓扑图
NTP的同步拓扑图如图2所示, 每个时间服务器都有一个变量用于指示其在拓扑图中的层次, 其中, A1和A2为顶层时间服务器, 通过广播、卫星等手段与UTC时间进行同步。B1和B2为第二层的时间服务器, 可选择某个顶层服务器作为时间源, 并通过NTP协议与选定的时间源进行同步。其他则为客户机, 客户机可选定一个或多个的上层服务器进行同步。NTP的可靠性就在于时间获取路径的多样性。但是, 随着离顶层服务器距离的增加, 同步精度也会随之增大[8]。
2.2 NTP协议工作原理
NTP协议采用客户、服务器模式, 客户机和服务器的通信采用UDP协议, 端口为123, 服务器A向客户机B授时的原理如图3所示。
时间同步过程包括以下5个步骤:
1) B生成一个NTP数据包, 并将数据包发送至A, 包中记录了发送数据包的时刻T1;
2) A收到该数据包后, 记录当前收到包的时刻T2, 其中θ是A和B的时间偏移
3) A产生一个回复的NTP包, 包中包含有T1, T2, T3共3个时间戳, 其中T3是服务器B产生并发送NTP包的时刻;
4) B接收到A返回的NTP包, 记录收到包的时刻T4
5) 主机B计算NTP消息来回一个周期的时延M= (T4-T1) - (T3-T2) , M=M1+M2, M1即为请求信息在网上传播的时间, M2为回复信息在网上传播的时间, 并计算NTP时间偏移θ=[ (T2-T1) + (T3-T4) ]/2, 在经过和多个服务器时间同步过程后, 便可通过统计平均筛选出最合理的, 并以这个最合理的时间偏移来修正客户机的时间。
2.3 NTP体系结构
NTP的硬件实现过程见图4, 多个不同的时间服务器从不同路径提供时间服务, 鉴相器则对本机时间和来自时间服务器的时间进行比较, 得出偏移数据, 将其送入时间过滤算法, 通过时间过滤算法选择其中最优的一组数据, 之后, 再由时间组合算法对选定的时间偏移数据进行加权平均, 所得的结果可认为是本地时间与顶层服务器时间的偏移。而相位/频率偏移则可计算出相位偏移和频率偏移, 并对时间和振荡器的控制电压进行调整。通过反复执行上述过程, 使得本地时间和选定的时间源达到同步[9]。
2.4 NTP协议的应用
当采集前端的网络视频服务器想要通过NTP协议与机场监控中心的主服务器进行时间对准时, 选择以监控中心的服务器作为时间源, 监控中心的时间既可通过卫星授时得到国家标准时间, 也可继续向上层服务器进行时间同步。进行时间对准的时候要根据实际的应用环境以及所要求的时间同步的精度等指标来确定进行时间对准的周期是多少, 视频监控系统对于时间精度要求比较高[10], 可以每日进行一次时间对准。
3 实验测试
笔者选用了Microsoft Visual C++6.0软件运行C程序来对本设计中的NTP协议的实现过程进行实验测试。实验结果如图5和图6所示, 图5模拟的是作为请求同步的客户机, 图6模拟的是作为时间源的服务器。
图5中第一行“Sucessed sendto sock=132, data lenth=64”, 表示客户端已经成功发送了申请时间同步的NTP数据包, 并在该数据包中加上了当前发送数据包的时刻, 而图6的第一行显示的是“接收到数据”, 表示服务器已经成功接收来自客户机的数据包。服务器再对数据包进行处理, 图6中第三行“Sucessed sendto sock=132, data lenth=64”表示服务器已经成功发送给客户机一个经过处理的数据包, 图5中第二行“接收到数据”表示客户机已经成功接收到服务器发送的数据包, 客户机对数据包上的时间戳进行计算处理后便可得出时间差, 即时间偏移数据, 在经过多次的时间同步过程后, 便可通过统计平均选出最优的一组数据来对客户机的当前时间进行修正。
4 结论
对于导航设备的远程监控系统弥补了单纯的信号监控的不足, 能够从外部对台站的整体情况进行监视, 有利于在导航设备出现故障时, 迅速全面地了解故障原因, 将监控系统连接Internet进行信息的传输, 增加了信息传输的距离以及安全性。此外, 在解决时间同步的问题时, 还可利用网络资源, 结合NTP协议设计了时间同步方案, 该方案经济有效, 设计合理。实验测试证明, 现有NTP3.0的毫秒级的精度已满足导航设备的视频监控系统对于时间精度的要求。
摘要:为了使远程视频监控系统能够同步到一个标准时间上, 采用了NTP网络对时协议, NTP协议以UTC时间作为时间源, 进行层层对准, 其毫秒级精度足以满足视频监控系统的需求。针对导航台站远程视频监控系统, 设计了时间同步方案, 该方案利用现有网络资源, 最大程度减少了成本的投入, 最后进行了实验测试, 证明了该方案的可行性, 在实际使用中, 该方案可以有效满足导航设备的远程视频监控系统对于时间同步的需求。
关键词:视频监控,时间同步,NTP,UTC
参考文献
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试论变电站故障报告的远程同步 篇5
继电保护故障报告的远程同步是针对类似变电站继电保护小室布置在一次设备现场,距离主控制室较远的变电站而设计的一种继电保护故障报告传输系统。通过在主控制室装设主控室布置一台电脑,一台交换机,在各继电保护小室就地布置一台交换机,与各继电保护主机相连,经铺设的通讯光缆,将交换机互相连接,组成局域网络,新增远程电脑通过局域网连接到当地服务主机,获取数据物理连接建立以后,通过设置的局域网络,使文件共享实现远程数据的读取,使运行值班人员在第一时间就能将继电保护的动作信息及时上报到上级调度部门,从而增加了事故分析、处理的效率。
2 继电保护装置动作时,现场运行人员处理动作信息的现状
近年来,随着我国电力系统标准化变电站的发展与普及,变电站现有的继电保护小室,均建在一次设备场区,比较分散,且距离变电站主控制室较远。辽宁地区变电站配备的主要保护有 :南京南瑞继保电气有限公司生产的RCS-931、RCS902、深圳南瑞继保电气有限公司生产的PRS753、北京四方继保自动化股份有限公司生产的CSC-103、国电南京自动化股份有限公司GPSL603等多种类型保护。当继电保护装置动作时,会产生保护动作报告并自动存储在装置内部,主控制室后台机报警只能显示保护动作,不显示保护动作的具体内容,此时需要运行值班人员到保护小室,检查继电保护动作保护情况,如遇事故时还需打印事故报告,以便上报、记录、处理事故,在收集继电保护动作报告的时候会受到很多外在因素影响,例如 :
1)恶劣天气或夜里值班员休息时,因继电保护小室距离主控制室较远,造成到达继电保护小室的时间延误,而影响保护动作报告采集、上报时间的延长 ;
2)继电保护本身、打印机不能正常自动打印而影响了保护动作报告采集、上报的速度 ;
3)因继电保护不是总产生故障报告,而运行值班人员本身素质不一致,导致业务不熟悉,不能正确打印报告。
4)在向上级汇报继电保护动作报告内容时,因遗漏信息而造成上级部门误判断等。
在继电保护装置产生动作报告时,上级调度急于知道现场保护情况,以便确定是否需要停用保护设备,如果是事故情况下,还需及时调整系统负荷,因不能及时得到现场信息而扩大了事故处理的时间。本文作者通过对继电保护故障报告的远程同步进行了详细的介绍,并根据这一系统在变电站中的想象效果进行分析,并提出了自己的意见。
3 继电保护故障报告的远程同步的价值
3.1 继电保护故障报告的远程同步的重要性
本文作者认为继电保护故障报告的远程同步可在整个电网事故处理工作中起到了不可忽视的作用,是因为在值班运行人员进行继电保护动作报告检查、收集,打印相关信息时,受到继电保护打印设备本身、天气情况、采集人员本身素质等外在因素影响较大。通过继电保护故障报告的远程同步的应用可以有效改善这一状况,提高工作效率。
3.2 继电保护故障报告的远程同步的主要任务
继电保护故障报告的远程同步的主要任务是对继电保护所涉及的数据、图形、表格、文件等进行采集、浏览、传输。利用继电保护故障报告的远程同步系统可以避免人为犯错,提高数据使用的准确性。
4 继电保护故障报告的远程同步的实现
4.1继电保护故障报告的远程同步系统所需硬件设备
1)主控置室布置电脑一台,交换机一台,打印机一台 ;
2)每个继电保护小室就地布置交换机各一台 ;
3)铺设通讯光缆,将交换机互相连接,组成局域网络,使主控置室新增远程电脑通过局域网连接到当地服务主机。
4.2 继电保护故障报告的远程同步如何传递故障信息
当继电保护装置产生动作报告时,将产生的报告存储在本身保护装置中,继电保护装置产生的动作报告通过在继保小室就地布置的交换机,及已经铺设的通讯光缆,到主控制室交换机,再到主控室布置远程电脑中,获取数据物理连接建立以后,通过设置的局域网络,使文件共享实现远程数据的读取。此时变电站主控制室后台机报警,运行值班人员根据后台机提示,在远程同步系统电脑中查找相应保护动作报告使运行值班人员在第一时间就能将继电保护的动作信息及时上报到上级调度部门,从而增加了事故分析、处理的效率。
5 系统特点
5.1 效率高
这种新型的继电保护故障报告的远程同步系统采用的是实时传递,所以在继电保护装置动作第一时间即可采集到动作报告。即使在保护不能自动打印、恶劣天气时,也能快速将动作报告及数据采集到,减少了工作人员的工作难度,提高了工作效率。
5.2 准确度高
通过继电保护故障报告的远程同步系统减少人为的因故障信息过长,而遗漏故障信息造成上级部门误判断,提高了信息传递的准确性。
5.2开放性和先进性
随着科学技术的不断发展进步,无人值班变电站的普及,通过这种技术可以让继电管理系统的数据来源变得更加广泛,并且具有开放性与先进性,使继电保护动作报告的采集变得更加方便,具有良好的发展前景。
6 结束语
综上所述,本作者认为 . 在条件允许下,如果变电站能采用继电保护故障报告的远程同步系统,将会大大缩短保护动作后的检查时间 , 在事故处理时 , 使故障报告的传递更迅速、准确。假设在上级监控中心也安装此系统,通过继电保护动作报告的远程也能为无人值班变电站的正常运行作出良好的贡献。
摘要:随着我国电力系统标准化变电站的发展与普及,变电站现有的继电保护小室均建在一次设备场区,比较分散,且距离变电站主控制室较远,当继电保护装置动作打印报告时,需要运行人员到现场检查、打印保护信息,一些数字数据内容需要人工分析后才能实现资料的上报、备案和实验档案的记录,因为距离较远就影响了数据上报的速度,既扩大了事故处理的时间。通过在主控制室装设主控室布置一台电脑,一台交换机,在继保小室就地布置一台交换机,与各继电保护主机相连,经铺设的通讯光缆,将交换机互相连接,组成局域网络,新增远程电脑通过局域网连接到当地服务主机,获取数据物理连接建立以后,通过设置的局域网络,使文件共享实现远程数据的读取,在第一时间将继电保护的动作信息及时上报到变电站主控制室或上级部门,从而增加了事故处理的效率。本文中主要针对继电保护故障报告的远程同步进行分析,并提出作者自我的观点。
远程同步 篇6
绝大多数家庭使用拨号方式上网, 由于外网的IP地址一直在变化, 因此通常采用动态域名系统 (dynamic domain name system, DDNS) 的方式来实现远程访问。DDNS在安全方面存在较大的漏洞, 电脑通过获取外部IP地址, 从而实现直接对外服务, 这样增加了网络安全的风险性。UPNP (universal plug and play) 是实现数字家庭的一种重要网络协议[3]。它可以使家庭网络中的各种设备能够相互无缝连接并简化相关网络实现。但UPNP显著缺点是受定义的设备和简单服务发现协议 (simple service discovery protocol, SSDP) 的限制。该协议只允许在同一局域网内的设备交互访问。文献[4]提出了一种聚合模块收集局域网内的UPNP设备在线/离线信息, 将其转换成Atom Seed发布, 增强的远程控制点获取到设备信息后通过与设备建立VPN通道实现交互。该方法需要在每一个UPNP网络中布设Atom服务器, 且远程控制点需要通过实现增强的UPNP协议栈才能实现对Atom协议和VPN的支持, 增加了设备负载和硬件开销。文献[5—6]提出采用SIP协议的订阅和通知机制来实UPNP设备跨网发现, 但是设备间的远程交互采用直连方式, 受到NAT (network address translation) 限制, 需要对现有UPNP设备和控制点进行升级, 增加了开发工作量。文献[7]提出了一种增加局域网内的中间件实现远程UPNP设备的点对点交互, 也会受到NAT的限制。文献[8]提出一种基于XMPP跨局域网扩展UPNP协议的方法, 实现UPNP控制点对远程局域网内UPNP设备的交互, 但是需要建立和设计XMPP服务器, 因此不适合大众家庭使用。
基于DTS算法 (dynamic time synchronization) 提出了一种将DDNS (dynamic domain name server) 与UPNP (universal plug and play) 相结合的远程安全访问方法。首先, 用DDNS解析远程地址, 再使用UP-NP动态管理端口, 建立动态连接路径, 避免追踪和锁定, 保障数据安全, 降低网络安全的风险。
1家庭网络远程安全访问方案设计
使用DDNS远程访问时, 需要打开电脑的某个固定端口让远程设备可以访问, 但得知端口信息就可以自由地访问和监听所传输的信息, 给网络安全带来很大风险。而现有的远程访问UPNP设备则需要增加额外的特殊通道来实现远程UPNP设备互联, 或者采用控制点与设备直连的方式而受NAT的限制, 无法实现现有UPNP设备无缝的远程互操作, 可能会导致设备低效, 同时增加了设备负载以及开发工作量, 且需要额外建立服务器, 增加成本。
提出了适用于数字家庭网络的远程安全访问的方案, 该方案原理如图1所示。具体访问过程步骤如下。
(1) 家庭设备中用DDNS客户端, 申请域名并绑定域名, 但是不打开相关的访问端口。
(2) 远程设备通过域名, 解析出家庭设备所处的IP地址。
(3) 基于改进DTS算法, 通过时间动态分配第一次连接端口, 建立第一次对话。
(4) UPNP工作, 建立动态随机路径, 进行数据传输。
方案中DTS算法是本地设备和远程设备建立连接的关键点, 算法的优劣性决定了方案的有效性和建立连接的效率。因此, DTS算法是研究的重点问题。
2动态时间同步算法 (DTS)
动态时间同步算法 (DTS) 的主要功能是实现内网打开的端口与外网访问端口的同步。数字家庭网络由于受到IP数量限制, 需要使用NAT来扩展网络。当外网访问时, 需要知道内网所打开的端口才能建立连接, 采用DTS算法外网就可以通过分析本地时间得知内网所打开的端口, 从而建立连接进行访问。
2.1 DTS算法
2.1.1基本思想
DTS算法的基本思想是利用远程设备和本地服务器的时间元素 (包括月份、日期、小时、分钟) 作为参数, 使用m序列产生随机映射表, 用此映射表可以随机映射出相应的端口, 达到连接端口难以发现和追踪的目的。
2.1.2算法流程
DTS算法流程图如图2所示:
2.1.3数学模型建立。
设定时间元素如表1所示
为了避免时延带来的影响, 将分钟数按5min为一个单位进行分配, 以下称为时间片。
算法具体过程:
(1) 映射参数α计算。以1 024为基数, 在端口范围内对4个数的总和归一处理, 计算映射参数α
一般计算机的动态端口的范围为1 024~65 535。
(2) 序列映射表。引入4级的伪随机序列 (m序列)
式中ci为多项式的系数。
本原多项式:f (x) 为xp+1的一个因子, 产生的序列映射表, 如表2所示。
(3) 端口计算。表2中mn为多项式系数所对应的m序列, 通过下式计算
由mn查表得到相应的cn, 计算端口n:n=α× (c0Mon+c1Dat+c2Hou+c3*Min) 该算法可以保证端口的打开和访问同步, 同时保障端口打开的随机性, 且不易跟踪。
由于实际应用时计算机端口可能被占用, 解决方式是采用顺延方式访问下一个端口, 以此类推。但是, 如果一个区间内端口都被占用, 访问需要很长的等待时间, 影响了访问效率。由于上述问题的存在, 需对原有算法进行优化。
2.2改进DTS算法
2.2.1基本思路
针对端口占用情况, 预先建立一个端口占用表。当外网进行访问时, 如果端口被占用, 就将此端口记录下来, 这样下次访问时就直接跳过此端口, 从而提高访问的效率。由于电脑的端口使用情况比较固定, 所以经过一段时间的适应, 就可以建立一个最优端口占用表, 这样访问的速度就可以大幅度提高。
2.2.2算法流程
(1) 建立端口占用表。端口状态可用一个2维数组来表征, 设为port (n) , 端口初始化如表3所示
状态中0表示空闲, 1占用。
(2) 端口状态判断。运行DTS算法, 将映射参数模块中输出的端口号n的状态置为0, 即
portn=0;
将portn与port (n) 做与运算
portn&port (n) 。
输出为port'n。若结果为0, 则维持n'为n;若为1, 则修改n'为n+1。
(3) 更新端口表。当访问port'n。若访问成功, 则建立连接, 进行数据交换;若访问失败, 则先更新端口占用表
port (n') =1。
再将port'n修改为portn'+1, 重新进行访问, 建立起一个稳定的, 高效的访问状态。
具体流程如图4所示, 其中, 黑色框内为改进模块。
3仿真实验与分析
3.1数值仿真
利用matlab搭建仿真模型, 模拟服务器端口占用率为40%的情况下客户端进行远程访问, 假设访问次数为1~500次, 采用DTS算法和改进DTS算法进行仿真, 仿真结果如图5所示。
在相同的远程访问次数下, 被访问的服务器端口数越多表示访问效率越低, 由图5可知, 采用改进DTS算法的远程访问方案明显降低了服务器端口的访问次数 (即提高了访问效率) 。给出两个算法的效率图, 如图6所示。
由图6可知, 经过500次访问后, 改进DTS算法访问效率较DTS算法的访问效率从75%提高至将近95%, 提高了20%。可得出改进DTS算法明显优于DTS算法。
3.2实验验证
实验环境由可以使用ADSL拨号上网的服务器和可以上网的客户端构成。在服务器上安装DDNS客户端, 绑定域名, 实验注册tqbabc.xicp.cn, 并编写服务器软件, 结合UPNP工作过程与DTS同步算法。客户端包含域名解析器和DTS同步算法。
服务器端绑定域名后, 客户端通过域名建立连接, 如图7中a图所示。
采用DTS算法, 服务器端打开与客户端请求连接的同一个端口, 成功建立起连接, 如图7 (b) 所示。
分别使用DTS算法和改进DTS算法进行实验, 同时进行300次的连接, 分别两种算法的统计平均连接时间, 如表4所示, 可以发现改进型DTS算法的连接速度明显快于DTS算法, 证明了改进DTS算法的优越性。
通过数值仿真和实验证明, 验证了结合DDNS和UPNP并运用改进DTS算法的远程访问方式的可行性。通过多次的连接测试, 该方案都可以快速地发现并成功连接服务器。
4结论
提出了基于DDNS与UPNP相结合的远程安全访问新方法, 解决了远程访问的UPNP家庭网络的困难和安全问题。针对远程安全访问过程中端口被占用情况未知而影响访问效率这一问题, 对DTS算法进行改进, 缩短了建立连接的响应时间, 且使被访问端口具有很强的随机性和难追踪性, 给数字家庭网络远程安全访问提供了一种新思路, 具有一定实际应用价值。
参考文献
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远程同步 篇7
一、流媒体技术用于远程教育
一直困扰远程教育发展的问题在于:一些高质量的音视频、实时直播等形式的多媒体课件,通常体积都比较大,实时传输困难,容易受到带宽的严重限制。虽然近几年宽带网络技术发展速度也很快,但是由于成本高、不稳定等因素一时还是难于全面普及。因此,我们选择流媒体来解决远程教育的问题。
首先,流媒体技术所采用的特殊的数据压缩和传输技术,使音频和视频文件体积变得很小,适合在网络上发布,这就解决了远程教育中存在的高质量多媒体课件与网络环境不匹配的矛盾。
然后,流媒体技术实现了网上实时内容的同步传输和播放,并具有强大的交互功能。远程教育可以借助流媒体的技术支持,搭建师生交流互动的网络平台,很顺畅实现“教”、“学”之间的信息交流与反馈,使得老师教学得心应手,学生学习时能够赏心悦目,最大限度的模拟出老师现场教学的场景。
最后, 流媒体可以边下载边播放, 大大节省用户等待时间。
流媒体形式的课件完全可以适应不同的网络环境,用户可以根据自己的带宽条件获得适合的课件,播放较为连贯,从而得到比较理想的感观效果,真正体现了在网络上把“教”和“学”有机结合的目的。也就是说,远程教育可以完全体现流媒体技术的优势。
流媒体传输的数据主要为视频和音频,各媒体对象在时间和空间上彼此关联,互相约束。在连续视频流或音频流中,少量数据帧的丢失或不能及时处理,并不会导致服务质量的下降,对同步技术要求很强,否则会造成一幅画面中一个人说话和动作的不协调,或者声音与画面存在相对时延等。因此,研究流媒体同步技术有很重要的意义。[1]
二、流媒体同步技术
流媒体同步问题可以用图1所示的四层参考模型来描述。其中,流媒体应用生成的场景是规范层的处理对象,规范层的核心是时域定义方案,其接口为用户提供使用时间模型描述流媒体数据时域约束关系的工具。规范层产生的同步描述数据和同步容限,经对象层适当转换后进入由对象层、流层和媒体层构成的同步机制。为实现同步所做的规划称为调度,同步机制首先依照同步描述数据生成某种调度方案,调度方案与将要进行的对流媒体数据的处理有直接的关系;其次,同步机制需根据同步容限及流媒体数据的特点申请必要的资源;执行调度方案过程中,同步机制按照同步容限要求完成对偏差的控制,使流媒体数据的时域关系得以维持。
流媒体的同步类型有三种:用户层同步、媒体层同步、系统同步。用户级同步需要从用户的角度出发,来设计模型框架,这种模型一般以时间为控制线索;媒体层同步反映了名不同媒体对象之间的同步关系,要进行数据传输,必须要把图像、语音、文字等多媒体信息转换成数据流形式,在播放连续的媒体流时,要求各数据流之间的时序关系得到精确的重现;系统同步是指该层的同步如何根据各种输入媒体对应的系统设备的性能指标来协调实现其上层合成同步所描述的各媒体对象间的时序关系。
三、S M I L语言实现流媒体同步
1. SMIL语言
SMIL现有WWW的结合是Internet网上多媒软件开发(特别是远程课件开发)的一种新的手段。SMIL可以集成采用URL的方式以往所采用的各种媒体资料。而且SMIL考虑到带宽、客户环境的差异性, 特别是针对WWW提出了开放的时间同步模型, 弥补了WWW的不足。
同步是多媒体技术中的重要一环。同步控制必须确保各种类型的媒体对象实现配合和表现的精确性,这一点在教学和培训的多媒体课件中十分必要。目前缺乏统一的、便于实现的同步模型和同步机制的状况,建立的以SMIL为基础的分布式远程课件体系能够解决WWW上的同步控制问题和软件分布化的问题。
SMIL是一种机制,也可以看作是一个命令文件,它能控制流音频、视频和图像的显示来利用工作站上业已提供的多媒体能力。虽然SMIL不能替代HTML,但却扩展了它的能力。SMIL并不是像传统软件那样对媒体文件重新组合形成一个新的整体文件,它对媒体文件的集成是采用关联的方式,即通过媒体文件的网络地址URL将它们组合在一起。这样,起集成作用的SMIL文件很小,而各个媒体文件可以分布于网络中的不同位置,一个媒体文件可以同时被多个SMIL文件关联。这样充分体现了网络的传输功能。而且SMIL文件和HTML文件的结合相当成熟,用户端只要有浏览器就可以播放各种流媒体文件,而不需要额外的播放平台。
2. SMIL的视频与教案的同步实现
通过以下代码可以实现视频与教案的同步,教案可以采用htm格式,首先定义出视频显示的区域和教案显示的区域,实现效果如图2所示,源程序:
<!--定义基本显示窗口及属性-->
<!--定义多媒体播放窗口及属性-->
<!--指定视频charpt1.rm在vedio_region这个区域播放-->
<!--指定教案charpt1.htm在text_region这个区域演播-->
由于用户的联网速度不尽相同,为此采用智能流技术。根据客户端不同的带宽,让传输的信息自动适应带宽,并始终以流畅的方式播放。因此必须检测播放速度。语言与速度同时检测实现程序如下:
<!--简体中文并且速度大于56kbps-->
<!--美国英文并且速度大于56kbps-->
四、结论
流媒体技术在远程教育中的应用越来越被认可,其中流媒体同步技术的引用大大提高了远程教学的效果,利用SMIL语言实现了具有同步效果的流媒体课件的制作,可用于远程教育系统平台的网上直观教学,能最大限度的模拟出老师现场教学的场景,使学生达到好的学习效果。
摘要:本文讨论流媒体的数据描述、同步模型、影响同步的常见因素以及同步的基本类型, 并引用同步多媒体合成语言SMIL提出一种同步方法, 实现了影音播放和教案显示的同步。
关键词:远程教学,流媒体,同步技术,SMIL,语言
参考文献
[1]钟玉琢, 向哲, 沈洪.流媒体与视频服务器[M].北京:清华大学出版社, 2003
[2]肖磊, 陈卓, 郑重, 等.流媒体技术与应用完全手册[M].北京:清华大学出版社, 2003
远程同步 篇8
1远程同步数字传输技术的特点与优势
畜牧兽医系在宏禹牧业有限公司养猪场的保育舍、产房、育肥舍以及空怀和妊娠母猪舍共安装了4个云台( 360°旋转) 高清摄像机、4个高清拾音器和1台NVR高清录像机。可以把4个猪舍内所有的生产过程和工作流程都清晰地记录下来。在校方安装一套综合管理平台,可以实时查看和存储远程的高清视频录像资料; 安装一台终端用以查看和编辑视频资料; 在教室安装1台80寸的LCD平板电视,将现场实时传来的视频信息或是电脑里存储的录像资料在课堂给学生讲解和观看。
2远程同步数字传输教学的意义和价值
随着高职教育的逐步发展和社会的不断进步,大力开发数字化教学资源,搭建校企互动信息化教学平台,探索将企业的生产过程、工作流程等信息实时传送到学校课堂和企业兼职教师,使其在生产现场远程开展专业教学的改革也不断深入。为更好地推进学院畜牧兽医专业与畜禽养殖行业的有效对接,院系同泊头市宏禹牧业有限公司建立了远程同步数字传输系统。
2.1生产流程实时教学
在猪场安装完成远程同步数字传输系统后,为保障每个视频点清晰流畅,能够实时观看,采用光缆传输性能稳定、效果好、不易损坏、易维护,并增加网络流控设备一套。在学校建立一台PC访问综合管理平台,即可选择观看每一路视频信息,同时可以操作监控点每一台摄像机,用以实时查看不同角度、远近不同的养殖信息; 配备的高清拾音器可以同步收录养猪场中的声音信息,在一些特殊的生产环节中需要兼职教师现场指导时,兼职教师可以直接通过拾音器在现场对学生进行技术指导; 高清录像机可对养殖场24 h进行录像,例如有些母猪的分娩过程是在学生的课余时间、节假日或是在半夜进行的,学生不可能全天观看,可以对生产过程进行录像,自己还可编辑、 整理,做成录像资料,给在校学生观看、讲解,还可以为以后的教学工作提供参考。
2.2促进教学内容改革
高等职业教育大力推动专业设置与产业需求、课程内容与职业标准、教学过程与生产过程“三对接”。 因此,在远程同步数字传输教学中,畜牧兽医系会根据企业生产流程中所需技术环节,改革实训教学,按企业所需着重加强实用性技能训练,处理好基本理论和实践教学的关系,将学校的教学过程和企业的生产过程紧密结合,校企共同完成教学任务。
2.3建立养猪生产过程素材库
通过一定时期的应用与积累,将通过互联网实时存储的远程高清视频录像进行选取、剪辑、整理和编辑,把工作流程各个环节中的清晰、典型案例进行整合、分类,制作成以文本、图片、视频、PPT、案例和习题等形式的素材库。同时在此技术日趋成熟的基础上,适当地转变课程的设计思路,改良教学方法和手段,调整理论和实训的教学比例,完善考核及评价标准,达到课程内容与职业标准、教学过程与生产过程的有效对接。
2.4加强“双师”型师资队伍的培养
师资队伍建设历来是学校建设和教改工作的重要环节,是否有优秀的师资队伍也是评定课程实践效果的重要标准。完善“双师”结构教师队伍的培养, 选派专业骨干教师到养猪企业亲身经历养殖过程,并进行技术指导; 同时让来自生产一线的兼职教师承担相应比例的教学任务。通过校企合作,建设专兼结合课程教学团队,建立有效的团队合作教学机制,推进校企之间技术研讨和经验交流,提高技术服务能力; 突出教学团队的梯队建设,发扬“传、帮、带”作用,加强青年教师培养,形成数量充足、结构合理、德艺双馨的专业团队。
2.5加强实践基地建设,促进校企合作双赢
在校内实践教学基地的建设中,要充分考虑到养猪与猪病防治课程教学与养猪生产过程的一致性,模拟生产一线和就业岗位环境,把单个实训室的建设, 向综合性、创新型实践基地发展。在校外实践教学基地的建设中,与相关企业联手,建立合作机制,建成能适应本专业培养目标,培养学生的技术应用能力和实践创新能力的实践教学基地。远程同步数字传输教学模式可使教师随时了解企业中的新技术、新工艺, 改进教学,培养更贴近企业的人才。学生毕业即可上岗工作,大大缩短企业用人成长周期。通过这一平台,教师还可以远程对企业进行技术指导,并能快速地对养殖场的状况进行诊断与实时监控,预防可能发生的养殖风险。
3小结