网络协作技术

网络协作技术（精选12篇）

网络协作技术 篇1

1 协作网络概述

1.1 协作网络的历史起源

对于早些年广泛存在的有线通信网络,无线通信网络的出现为人们提供了更加自由的通信方式。而恰恰正是由于这种通信网络的存在,让人与人之间的交流变得更为方便和无所不在。而且因为它的网络拓扑结构比较灵活以及所投入的成本是相当低的,所以无线通信网络一经出现就立刻在大众市场上扩展开来,受到了人们的极大欢迎。

无线通信系统本身有一个很明显的特征,即它的衰弱性。[1]而且由于环境不同,信号传播的方式不同,衰弱的方式也是不尽相同。在众多的衰落类型当中,高楼大厦和树木丛林对蜂窝通信质量的损耗是一个比较明显的衰落类型。这是因为信号在传播的过程中,会遇到各种各样的障碍物,这些障碍物的存在会让信号产生不同程度的反射甚至衍射。这在无形之中对信号的多通道传入质量是有影响的。而且由于每条信号所经过的路径是不一样的,所以接收端接收到它们的信号质量也是不一样的。而且一般来说,接收端在接收到这些信号后会对他们进行系统的划分和处理,让它们综合交错并做一定的加权,进而可以得出最原始的信号。但是由于各路径信号之间存在一定的相位差异,导致最后整个的合成信号出现了很大的信号损失。

为了解决信号损失的问题,研究人员研究了很多的方法。在众多方案和方法之中,分散技术是目前来说最受欢迎的一种方式。上面提到的信号质量损失问题无疑是因为多个相位差为负的信号相互叠加导致信号质量损失。在这种情况下,如果将多路信号的相位控制在正向的方向之内,那么对于信号来讲,就不是减弱而是一种增强了。这就是我们所常见的分散技术的一项基本原理。

时代总是向前发展,随着信息技术的发展和基础理论的革新,新的空间分散技术已经诞生。即协作分集。其中心思想就是进一步充分利用网络中散落着的通信节点,充分利用广播信号的通信特性。通过信号资源的进一步共享来达到天线资源的共同享用。由于各个移动终端设备距离的比较远,其天线相比于一个终端的多根天线来说要小很多,所以从另一方面来说,新的分散技术即协作分集技术能够取得比传统系统更好的分集效果。

1.2 协作通信技术的发展

好的技术要得到充分的发展离不开好的研究理论支持,随着社会进程的加快,各项先进的理论相继出现。中继协作的传输方案以及中继信道容量等理论的提出大大促进了协作通信的发展。对于协作通信中存在的问题也有了很好的解决方案。协作通信得到了世界各国研究学者的广泛关注,相关的技术研究和理论支持也得到了世界各大科研机构的全力支持。欧盟的项目中,提出利用协作技术来解决第四代无线网络中的高容量、高速率等方面的诉求。

另一方面,对待传输协议,尤其是物理层协作,协作节点之间信号处理方式的解决都有相关的研究。而且,在保证一定服务质量的前提下,[2]通过这种协作分散的方式处理的系统,总体来说是低能耗的。而且,协作分散技术能够很好地降低节点的发射功率,这样也能够很好地延长整个网络的平均生存周期,对于网络系统的可持续性发展有着极好的推动作用,可以说这种技术的诞生无疑是对整个网络系统最大的福利。

2 物理层安全概述

2.1 物理层安全的相关理论概述

在现代社会确保数据安全至关重要,因此,在通信协议的每一层都应该有相关的方式来实现数据的安全性管理。在目前的数据保护状态下,位于协议最下层的物理层主要负责将信息转化为调制的信号,从另一方面来讲它忽略了信息全方面的保护。物理层安全的本质在于,它主要是从信息论和信号处理的角度来保障数据的安全性。它的保障技术是基于香农信息论中的安全理论的,另外除了香农理论外还有其他的一些相关理论,对物理层的安全保障尤为重要。

1949年,香农首次从信息论的角度解释了保密通信的基本含义。一条信息在发送的过程中,会被一个恶意窃听者所监听。而且通常在这种情况下,当整个通信系统是一个无差错信道时,将会造成所发送消息被窃听者所进一步截获,这是比较坏的一种情况。现实生活中噪声无处不在,想在接收端准确无误地还原原始信息是相当困难的,但如果借助一定的纠错机制,在接收端还原高质量的原始信息是完全有可能的。香农信息论是通过窃听者所窃取的信息的不确定程度来进一步确保信息的安全性的。从信息论的角度来看,原始信息和码字都是一组相对随机的变量。这些变量在进一步进行定码的条件下,所发送的信息可能会有好的保障。

在无线通信中,随机噪声是影响通信信道的一个十分重要的因素。而且在一般情况下,噪声都是被看作不受欢迎的信道破坏者,它在无形之中会影响着信号接收端的信号质量。但随着社会的发展,很多科学家对噪声又做了进一步的定义。他们认为噪声并不仅仅是影响信号质量等,它还有一些其他的作用。

上个世纪八十年代,由于编码技术的相对落后,无法针对当时所存在的环境进行相关安全编码。在当时环境下,安全性是很难保证的。所以当时科学家提出的安全通信理论并没有引起大家的足够重视,直到20世纪末编码技术的飞速发展,当时的物理层安全性理论才进一步重获新生。

2.2 物理层安全的现代研究现状

无线通信和有线通信的区别在于,无线通信中所传输的数据暴露在一个完全开放的网络环境当中。对于当下窃听形式如此严峻的情况下是非常危险的,无线通信所面临的安全性问题更加显著。物理层安全的本质在于充分利用无线通信环境中的无线信道状态来抵御不法节点的窃听危害,从而保证合法用户安全通信的信息安全。物理层安全的概念最早来自于香农的信息安全理论。后来经过演变与发展以及编码技术的迅速成熟,物理层安全技术又再一次受到了大家的极力关注。目前国内外的学者已经针对各种通信环境下的防窃听技术做了进一步的研究,并取得了相当不错的效果。

3 物理层安全的关键技术探究

面向安全的基础设施配置方案在一定程度上可以很好地改善网络中的窃听节点。但是如果合法用户位于小区边缘的话,可能会导致很难找到合适的中继点来改善其安全性能。同时可能由于小区动态收缩以及休眠等操作的执行,会导致部分合法用户的安全通信性能降低。在这种情况下,合法用户的安全通信得不到确切的安全保障,因此需要通过基础设施安全方案来进行优化和改善。下面从基站协作的角度来实现系统安全性能的进一步优化。

所谓基站协作技术,就是充分利用小区基站上的每一根天线,在同一个频道资源位上进行信息的整合与传送。这样就可以将多个基站之间所必须存在的干扰信号转化为必要的有用的信号,而且从另一种程度上说,这样也会大大增强信号的质量。[3]在基站的层面上实现多点协作,这样会使得分节点得到更加多的增益。

另外,根据各小区协作的用途和方式,基站协作技术又可以有以下几种分类。一个就是协作单小区的传输。这种传输就是通过综合来看给每个基站和用户分配不同的功率和大小,从而可以进一步消除小区之间的信号的干扰和损耗。再者就是协作多小区的信号传输,这种传输需要多个小区之间的一种配合,充分利用空间自由度来进一步给用户带来更加优质的服务质量。但这种方式往往需要经过大量的数据计算和匹配才可以达到。

基础设施的安全配置方案以及多基站协作策略,虽然在一定程度上能大大提高无线通信的安全性,但无论基站还是中继站在无线网络的初级建设方面还是比较欠缺的。它只能对一些相对来说比较简单和单一的环境进行优化,在涉及到难度比较大的情况下是非常难的。总之,协作网络中物理层安全的关键技术研究任重而道远,需要付出更多的时间和精力去进一步的研究和探讨。

参考文献

[1]李俊.无线协作网络中物理层关键技术的研究[J].上海交通大学,2008.

[2]都晨辉.协作网络中物理层安全关键技术研究[J].北京邮电大学,2014.

[3]陈涛.无线网络的物理层安全问题研究[J].北京邮电大学,2013.

网络协作技术 篇2

周智菁

（江山市城北中学 324100）

【摘要】：如何发挥信息资源在教育教学中的优势？江山市城北中学自办学一年多以来推行教师网络协作备课，集网络教学资源与教师集体备课为一体，促进了教师的专业成长。在网络协作备课中，教师们各展特长、切磋教艺、共享资源，发掘了现代网络教育资源的潜在优势，使集体备课搭上了现代信息技术的列车，拓展了无限广阔的资源空间。

【关键词】：网络协作备课

集体备课

网络教学资源

信息技术

新课程改革

教案

【正文】：

“研讨出真知，研讨出效率。”新课程改革在倡导学生教师合作学习的同时，也要求教师合作探究，形成研讨氛围，发挥“集体效应”的优势。集体备课作为教师合作研讨的一种有效形式，赢得了诸多学校的青睐。然而，在实际运行中，集体备课出现的病象也不少：有的把网上的资料全盘吸收，窃为已有，美其名曰“集体备课”的成果。有的教师“出工不出力”，由备课组长个人包办，唱独角戏；更有教师拿了主备人的教案，依法炮制，“唱同一首歌”。

为了使集体备课真正备出实效，让教师在集体研讨中碰撞出智慧的火花，江山市城北中学从实际出发深化“集体备课”制度，推行网络协作备课，教师们按同年级、同学科聚集在一起，在备课组长的带领下，根据所分配的任务，打开教参和教学网络，搜索有用的教学资源，旨在集网络教学资源与教师集体备课为一体，为教师搭建高起点的专业发展平台，提高教师教育科研和校本课程开发的能力，也为构建优质、高效课堂打下坚实的基础。

在网络协作备课中，网络被赋予两方面的内涵：一是信息网，即充分利用互联网中的教学信息资源；二是人才网，即同学科、同年级的科任教师共同组成一个网络。其中，互联网和人才网是相互交叉的，比如人才网，它既包括同一学校中的教师，也包括互联网中的教师。这样，教师之间各展特长、切磋教艺、共享资源，发掘了现代网络教育资源的潜在优势，使集体备课搭上了信息技术的快车，拓展了无限广阔的资源空间。

1、创建教学资源库

网络协作备课的优势之一在于利用信息技术提高备课质量，采用电子文档实现教学资源持续利用的目标。学校在给教师配备足够的教学电脑的基础上，创建教学资源库，使网络协作备课有了广阔的资源空间。资源库有两大部分组成，一是文本资源库，二是电子资源库。文本资源库包括纸质的教案和教学案例集等；电子资源库则范围要大得多，它包括可利用的教学资源与可互动的教学资源等。

首先，尽量搜索可利用的教学资源。备课组长要求本年级同学科教师在熟悉教学内容、明确训练重点和智能培养目标的基础上，充分发掘并合理利用现代网络资源，组建学校教学资源库，各尽所能、各取所需，实现资源共享。避免教师画地为牢、坐井观天、闭门造车。

其次，开发可互动的教学资源。每位教师备好课后，在学科组教研活动中，由年级备课组长主持，教师们积极参与，共同讨论，形成书面修改意见，请教案设计者对原教学设计进行修改，形成高质量的教学设计，并把电子教案和多媒体课件上传到学校资源库，供全校教师使用。教学资源上传后，鼓励全校教师对资源进行“挑刺”。

一次又一次的集体备课，教师间的一次又一次的思想碰撞，一次又一次的提升，一次又一次的收获，真让人高兴。通过网络协作备课活动，教师之间改变过去“闭门造车”、“单打独斗”的备课方式，大家群策群力，将个人的智慧和特点展现出来，组内人员取人所长、补己之短，互相学习、互相促进，能及时将教学过程中反馈来的信息及时处理，不断总结教学经验，充实教案，完善教法，在互动中提高了工作效率。

现在，城北中学多媒体教学资源库已达40G，各年级各学科的教学设计都已齐全，收集的多媒体课件达200个。这些资源会成为下一任教师的参与资料，供他们以后进行参考，而通过不断的更新与优化，这种“集思广益”的教案内涵会不断丰富，大大方便了教师的教学和研究。

2、用“特长之钻”攻坚

每逢新学期伊始，同年级各学科的备课组长会根据教学内容和教师的个人特长，合理分配教学内容进行分工研究，写“研究性教案”，开展研究性备课。备课的形式，包括课例、教学设计、详案、简案、教学点设计或多媒体教学课件等多种形式。学校把教师的备课成果进行汇总，每位教师都可以运用这些成果进行教学，达到了资源共享的目的。这样做既发挥了教师的个人智慧，也提高了备课的质量。

学校提倡教师们充分利用网络教育资源，使课程的教学资源更加丰富，拓宽备课思路和眼界。

由于引导教师用“特长之钻”攻坚，网络协作备课就具备了得以成功的基础。在网络协作备课中，每位科任教师充分发挥自身的特长，再加上网络教学资源的巨大优势，从而摆脱了那种“个体备课抄教案，集体备课连教案都不用抄”的弊端，课堂教学研究走上了良性发展的轨道。这样，学生能在一节课里同时领受到不同教师的智慧成果，教师的备课成果也使更多的学生受益了，可谓一举多得。

3、在研教互动中进步

备了课，教师并不等于可以万事大吉了，学校教务处和教研组还将各个教案直接发到校园备课网上，遵循“从实践中来，到实践中去”的原则，进行多元、互动、多轮的反复研讨。

自实施网络协作备课以来，学校教务处和教研组不断加强电子教案和多媒体课件等教学资源使用前后的动态研究，在研教互动中提高网络协作备课的整体水平。执教前，要求教师特别是应用非自己撰写的“研究性教案”的教师，必须根据班级学生实际、本人教学特点等对教案进行修改，并写好点评、旁注及教学反思。执教时，教师要时刻关注教案与教材、学生、本人的教学思路的契合程度，并及时记录自己的教学感悟和反思。执教后，教师要及时把自己的修改意见上传到网络，对电子教案进行点评或提出修改意见。

在汇集教师在每个单元备课过程中对每个教学设计的反思与评价的基础上，每周组织同年级同学科教师对典型的教学案例进行讨论，并形成书面修改意见，请教案设计者对原教学设计进行修改，形成更高质量的教学设计。同时，学校要求教师每学期末认真总结和撰写一学期的备课心得，并选取一个课例上交到学科教研组，届时编印成学校课例集，为下一阶段备课改革提供借鉴。

研教互动，教师与教师之间，教师与教育网络之间的合作与交流，打破了过去那种各自为战的局面，有效地促进了教师的专业化成长，促进了学科教学质量的整体提高。

4、在监控激励中成长

实施网络协作备课以后，学校也加强了对教师教学常规的监控力度。一是在动态中监控。学校教导处定期组织教研组进行备课常规检查，检查重点不仅是原来的查教案个数、教案组成环节等形式，更注重教师对教案的使用情况的检查，如教学反思、教学点评、旁注、二次教案、学生反馈意见等项目的撰写。通过对这些项目的检查来确定教师备课质量的等第。二是以评比来激励。定期评出优秀教案，供广大教师学习观摩。通过检查评比促进教师不断反思、学习，实现促进教师专业成长的目标。

我校姜龙中副校长在网络协作备课专题会上说：“网络协作备课提高了我们处理教材的能力，为我们精心研究教材教法、学习专业知识提高了空间，把原来需要备整本教材的时间，全部投入到一两个单元上来，致使每一课时都成为一节展示课、精品课。”

实施网络协作备课以后，学生们对教师教学的变化也深有感受。“老师的课好象上得更加精彩了。特别是数学老师，一个个例子都是这么引人入胜。”“老师好象在上课时更加关注我了。”“一个个课件，真是太漂亮了！我们都被迷倒了。”

网络协作备课不仅提高了教学质量，促进了教师的专业成长，而且因为注重对学生积极情感的培养，注重营造宽松、民主、和谐的教学氛围，学生的兴趣得到了进一步的调动，真正地增加了教学效能，实现了有效教学的目标。

“只因为有了你，生命中充满奇迹。”网络协作备课，伴随着城北中学的教师们走过了新课程改革最关键的阶段，使教师们能尽快地适应新课程，顺利地走上新课程之路。然而，成绩永远只是初步的，探索之路充满挑战和乐趣，网络协作备课一定有它更加光明和灿烂的未来。【参考文献】：

1、城北中学集体备课制度

2、孔令权、《江苏教育》、江苏教育出版社、2009年第22期

3、覃兰燕、《中学课程辅导•教学研究》、教育科学出版社、2010年第17期

构建协作型的物流网络 篇3

[关键词] 供应链协作型物流网络共同配送

一、协作型物流网络的提出和内涵

多年以来发生在供应链管理的创新比比皆是。在实现更低的库存运送成本和更高的顾客服务的驱动下，供应链的速度成为了改进、变革和创新的关键点。但是，很难使供应链的速度得到显著性的提高。因为一个非常简单，但是很不利的现象在起作用，那就是，对于物流活动的一方来说，得到了杠杆作用，而另一方却不能受益。面对着供应链的速度不断加速的趋势，物流服务需求者受到了很大的压力，因为在削减成本的同时，必须提高物流活动的绩效。单次运送货物的数量越来越小，但是运送却越来越频繁，原来一个礼拜一次整车运输现在就变成了一个礼拜两次的半车运输，这样做是为了缩短顾客得到货物的提前期。但是，供应链的缓冲库存变多了，多余库存处理不当成为了不低的物流成本。与此同时，物流服务提供者也面临着盈利的新挑战。许多物流服务提供者面临着利润减少的状况。此外加上人员流失率不断增加，油费和保险费用的上涨，势必影响了物流活动的绩效。虽然物流服务需求者不断给与物流服务提供者削减成本的压力，但是在物流提供者面前已经没有很大的空间来缩小成本，来应对来自其他竞争者的竞争压力。

而我们可以看到，物流活动的缺乏协作是这种现象的来由之一。比如快速消费品的生产商力图阻止把自己的商品和竞争公司的产品一起从工厂运送到下游厂商的配送中心。虽然这个策略有一定的道理，但是它大大增加了物流活动的成本。相反如果竞争者之间能够在相同的物流需求下共享运送能力，那么通过它们之间的协作就可以显著的节约物流成本。如今的商业世界快速多变，具有很大的复杂性和不可捉摸的动态性，任何公司仅仅靠自己的能力，想赢在未来，只能以失败为结束。另外在公司大力发展自己的核心能力的趋势下，彼此协作，建立更加可靠的关系也是显而易见的。未来供应链的形成是以发现需求为开始，聚集掌握不同核心能力的企业，快速满足顾客的需求，最后以需求的消失为结束。这样灵活敏捷高速的企业供应链，需要大量优质的物流能力充分地在更大范围内的流动，这就要求建立一种协作型物流网络。

协作型的物流网络是由包括了物流服务需求者，物流服务提供者，物流设施的管理者这些企业成员通过共同建立规则而形成的协作机制。在物流网络的范围内，整合物流设施，配置物流资源，优化物流流程，规划物流能力。C.John Langley在《物流协作的七条不变准则》一文中，提出了建立协作物流网络的标准：

1.协作型物流网络必须让所有的参加者都实现真实公认的收益。

2.必须容许物流网络的成员动态创造，评估以及改进协作型的合作关系。

3.必须支持买家联合和卖家联合的关系。

4.必须提供一个灵活的风险抵御模型。

5.必须支持在商务流程整合的所有阶段都保持协作。

6.必须支持与物流网络以外的服务提供者公开的整合。

7.必须支持在物流活动实质性的五个方面保持协作。

同时我们还认为协作型的物流网络还必须遵循以下的几点：必须不跑坏现有的关系;必须不以牺牲成员的商业隐私作为代价;必须存在灵活的协作机制;协作型的物流网络仅仅是供所有成员参与到这种新型商业流程的一个平台，并不是一个组织。

二、协作型物流网络的机制和优势

建立一个成功的协作型物流网络关键是要如何看待成本在物流网络中如何分配的问题。物流需求者和服务提供者都花了很大的精力来控制成本，增加利润。传统方法是物流活动的每一方独立控制，增加效率，降低物流流程中每一方单方面的成本。但是，物流活动隐性的成本并没有被清晰的准确的反映出来。而协作型的物流网络，这个新型的商业流程使隐性成本更具可见性。通过协作，所有的协作型物流网络的成员能够轻而易举的找出物流的隐性成本，从而有针对性地实施一个设计好了的环节来消除或者减少它。

协作型的物流网络创造了一个协作的环境，在这个环境里总体大于各个部分的总和。它鼓励网络成员共享信息、资源，以求更好的回报。协作型物流网络可以让每个成员低效的资源得以优化，以达到更大的效率。成员们分享的信息和资源的程度取决于他们的需要，和他们之间共同建立的规则。成员参与的程度越大，那么盈利的潜力也就越大程度地可以被发挥出来。同时，协作型的物流网络必须能够为供应链中的任何节点企业之间的物流活动提供一视同仁的基础设施。不是仅仅给物流需求者，或者仅仅给物流服务提供者，而是给与在协作物流网络平台上每一参加者。

协作型物流网络也可以作为供应链优化物流能力的方法。加入一个协作型的物流网络后，单个的公司或者供应链获得的不仅仅是一种物流技术的解决方案，更重要的掌握了界定是否可以带来巨大回报的协作关系的能力。因而单个的公司或者供应链可以共享到最有价值的资源，更具生产力。并且不同供应链物流能力组建的物流网络起到了在比在供应链更大的范围内合理配置物流资源的作用。同时也加强供应链与供应链之间的联系。

建立了协作型物流网络，可以解决本文开头的物流活动双方的矛盾，对于物流需求者，协作型的物流网络可以使它在物流活动中增加货物的速度，并且降低单位物流活动的成本。对于物流服务提供者，协作型的物流网络可以大大提高物流设施利用率，改善交易的效率。另外有很多实际的案例，也证明了协作型物流网络的优势所在，以下的是北美一些公司实行协作型物流网络所带来的收益：General mills 每年节省差不多80万美元，自从他和协作型物流网络中另外的一个的成员在同一条运送线上进行物流上的合作。在建立了协作型的物流网络以后，Nabisco 估计消除了2亿美元的运送费用的10%。Omni Consulting Group估计在公司全部物流上支出降低了12.3%。而成功作为协作物流网络的案例，杜邦公司通过协作，把所有采购项目都搬到了网上之后，每年减少的成本4亿美元，订单处理时间由5天压缩到1天，获得了明显的效益。

三、协作型物流网络的构成

在考虑如何形成一个协作型物流网络的问题时，我们可以发现有很多的方法、途径。比如将地理位置分散的货运市场通过互联网电子化，可以逐渐发展成为一种协作型物流网络。货运市场聚集了非常多的个体运输者，他们提供整车运送或者零担运送的物流服务。如果把这些分散的运力纳入物流网络，首先可以增加物流活动交易的效率，并且增加运送的效率，节约物流运载能力闲置的时间。再者，可以吸引更多的物流需求者的参与。另外，共同配送也可以被看为协作型物流网络的一种表现形式。共同配送是指为提高物流效率，对某一地区的用户进行配送时，由许多个配送企业相互协作，组建共同的物流配送中心，联合在一起进行的配送。它是在配送中心的统一计划、统一调度下展开的。它有两种运作形式:①由共同的物流配送中心对多家配送需求用户进行配送。即由配送中心综合某一地区内多个用户的要求，统筹安排配送时间、次数、路线和和货物数量，全面进行配送;②仅在送货环节上将多家用户待运送的货物混载于同一辆车上，然后按照用户的要求分别将货物运送到各个接货点，或者运到多家用户联合设立的配送货物接收点上。这种配送有利于节省运力和提高运输车辆的货物满载率。

协作型的物流网络借助于互联网与天独厚的优势，由起初的设想到逐渐地越来越多的被实施。因此它离不开信息技术搭造的系统平台。而这样一个系统平台，可以作为E-commercial 的一部分，被称为E-logistics。我们把E-logistics定义为一种物流流程自动化的机制，一种为物流活动者提供的整合的门到门式递送的供应链管理的服务。E-logistics使供应链中的物流活动更具可见性，并且它被看作是电子商务或者企业工作流程系统的一部分。

参考文献:

[1]DR. C.John Langley,JR《7 immutable laws of collaborative logistics》

[2]徐同连:《共同配送合并策略及其配送成本》,长安大学学报,2006年5月

网络协作技术 篇4

一、什么是Wiki

Wiki指一种超文本系统。我们在Web的基础上可对Wiki文本进行浏览、创建、更改。与其它超文本系统相比，Wiki有使用方便及开放的特点，所以Wiki系统可以帮助我们在一个社群内共享某领域的知识。

“百度知道”和“新浪爱问”都是类似于Wiki的典型应用。Wiki的主要功能就是大家都可以编辑网页，甚至不用注册的普通游客也可以修改。随着在线编辑功能的逐渐加强，编辑一个网页已不再那么麻烦，不像以前需要掌握Wiki编辑的语法，这也为我们采用Wiki提高了可行性。

二、为什么采用Wiki

网络协作学习是指利用计算机网络、多媒体技术及基于互联网的传播媒介等相关技术，多个学习者以小组的形式参与学习，针对同一学习内容相互交流与协作，以达成教学目标、实现教学目的的学习方式。Wiki技术所具有的读写并重、版本控制、协作性强和多元评价的特点正好迎合了网络协作学习对支持平台的以上要求。

Wiki是一个开源软件，现在国外有多种可以免费下载的Wiki源代码。其中MediaWiki下载、安装和建站都很简便，也支持中文。根据教学的需要，我们可以下载这些开源的代码在校园网内组建一个Wiki服务器和校内Wiki站点，也可以在国内的Wiki服务器上免费申请Wiki空间。

三、Wiki平台的搭建

Wiki空间可以自己搭建或免费申请，这里我们采取自己搭建的方法。首先配置一个PHP+MYSQL系统环境，建议使用LAMP (Linux+Apache+Mysql+Php) ，然后把下载下来的Wiki程序 (推荐使用MediaWiki，中文官方网址http://www.mediawiki.org.cn/) 复制到相对应的/www目录下，执行INSTALL，根据页面的提示执行安装即可。

四、具体的应用

在《网络技术应用》选修课中，第二章是“因特网的组织与管理”，这一章内容以概念为主，而且理解起来比较生涩，而且缺少实践操作，学生没有过程体会，缺少交流。另外，现在强调信息技术与课程整合，所以，我决定利用Wiki平台，对这一章内容进行教学尝试。

首先确定讨论的问题，在Wiki中就是创建一个讨论的主题或者词条。比如：“什么是域名”、“域名的基本结构”、“IP的概念”、“IP的分类”、“IP地址的设置”等。其次就是讨论。针对确定好的讨论主题，让学生到网上进行信息检索，把初步检索来的结果汇总在Wiki的相关讨论区，再进一步进行修正。由于Wiki自身带的文本编辑器功能太过于单一，因此，我把它的文本编辑器改成了网页使用最多的FCKeditor，它的使用和Word非常相似，上手没有任何难度。学生讨论都很积极，得到了很多相关讨论主题的信息，比如“IP的概念”这一词条，学生一般都能找到相关的解释，在解释之中，又会有一些名词，如“IPV4”、“字节”、“位”等，这些名词又可以利用Wiki的特点，建立新的词条，让学生自己进行分工对这些新的词条进行补充。在学习新知识的同时，又复习了前面的知识。这样就形成了一个知识网络(图1)，对知识点的记忆、理解都有很大的帮助。如“IP的分类”这一词条涉及二进制、十进制的转换。二进制、十进制的转换虽然不作要求，但对于理解IP分类范围有很大的帮助，所以我们可以将具体的转换过程显示在网页上，因为包含数学公式，所以利用Wiki的扩展性，我加入了Mimetex.cgi插件专门在网页中显示公式(图2)。知道为什么A类IP范围是1.x y.z～126.x.y.z后，其它范围的记忆就不难了。

五、教师的工作

教师在整个教学过程中，不能因为完全是学生在操作而什么都不做，要扮演的角色很多。一会儿是提问者，一会儿又是解释者，一会儿是协助者，一会儿又是评论者，还要做好管理者。完成整个课题的进程由学生自己把握，教师则起着提醒和督促的作用。在课题研究过程中，学生可能会犯一些小错误，这个时候，教师又是学生思想的开导者。比如有些学生把别人做的删除了，或者写一些跟主题无关的东西。这时，教师除了利用Wiki的历史功能恢复以外，还需要做一些思想工作，对其灌输网络行为道德。

六、评价

为了督促学生加快学习的进度，提高学生积极性，进行评价是不可缺少的一个环节。为了方便管理、统计，我设定要注册才能有修改、编辑的权限，然后利用Wiki的扩展性，装了一个统计用户贡献值的插件。主要看学生有没有动手在做，做的质量如何，学生之间有没有相互合作，有没有主动参与意识，有没有明确的目标，等等。学生通过统计可及时发现自身存在的问题，以促进后阶段的学习。

七、反思

初次接触Wiki使用学生感觉很新鲜，学习兴致和效率也比较高。但随着新鲜感的消失，学习效率往往会下降。同时，由于开放了网络，有些学生可能会浏览一些与教学活动无关的网页，这就需要教师在课堂上采取一些方法，进行有效的管理。另外，对于Wiki更多高级功能的应用，还应该进一步地研究。

八、结语

网络协作技术 篇5

张家口市第二中学 高庆峰

对网络环境下协作式教学模式及其评价的思考

张家口市第二中学 高庆峰

【摘 要】：作为一种能够延伸拓展学习空间的教育形式，网络教育越来越受到教师的关注。当前教学改革的主要目标之一是要改变传统的以教师为中心的教学模式，建构一种既能发挥教师的主导作用，又能充分体现学生的认识主体作用的新型教学模式，在此基础上逐步实现教学内容、教学手段和教学方法的全面改革。网络环境下的协作式课堂教学模式就是在这种条件应运而生的。本文主要是针对这种教学模式的具体内容、特点以及对它的评价要素等方面进行的几点思索。

【关键词】：网络环境 协作式 评价要素

网络信息技术在教学领域的广泛应用，促使现代教育从形式到内涵发生了质的革命。信息获取的丰富性、快捷性、开放性；信息呈现方式的多样性、生动性，灵活性使自主学习、合作交流、研究性学习、个性化学习、终生学习的思想变为现实。网络信息环境为发挥学生的主体地位，引导学生主动整合和建构新知识，全面提高学生的素质和教学质量提供了一个良好的平台。

科学技术的发展和新的科研成果的出现，尤其是基于互联网上不断涌现的丰富的教学资源，为我们探索新的教学模式提供了机遇和挑战。

一、协作式教学模式的概念

协作式学习模式是一种在讲授式与个别化教学模式基础上发展而来的教学模式，是建立于合作学习基础上的一种教学模式，是一种基于学习主题，学生通过开展竞赛、协同讨论、互动的方式达成知识建构的一种模式。

二、协作式教学模式的四种学习方式。

在这四种教学模式中以协作式教学模式为例来探讨一下网络环境下的课堂教学。协作式教学模式有利于促进学生高级认知能力的发展和学生健康情感的形成。基于网络的协作学习也就是利用网络，由多个学生针对同一学习内容彼此交流合作，完成深刻理解与掌握教学内容的过程。协作教学模式有四种学习方式：

1、竞争。基于竞争的协作学习是指两个或多个学生针对同一学习内容或学习情景，通过网络进行竞争性学习，看谁能够最先达到教学目标的要求。由于竞争关系，在学习过程中，学生会很自然地产生人类与生俱来的求胜本能。他们会全神贯注，学习效果也会比较显著。这种模式是由学习系统提出一个问题，并提供学生解决问题的相关信息。学生先从网上在线学习者中选择竞争对手，并协商好竞争协议，然后开始各自独立地解决学习问题。在学习过程中，学生可随时看到竞争对手自己所处的状态，及时调整自己的学习策略。例如，在一位教师的《可持续发展之路》一课中，让学生自主查找有关“当前严重环境污染状况”和“保护地球的方法”的资料，看谁找的范围广、信息丰富，教师随时在投影上显示学生查找资料的情况。

2、合作。基于网络的合作学习是指多个学生共同完成一个学习任务。在共同完成任务的过程中，学生根据各自的认知特点和知识经验进行分工合作，在相互帮助、相互提示、相互争论中，学生逐渐形成对学习内容的深刻理解和领悟。这种学习可以让多个学生通过网络来解答系统所呈现的同一问题。他们之间的交流和协作通过公共的工作区来实现，在学习开始之前，每个学生都必须与他人讨论，交流彼此的观点并共享集体的智慧，最终在学习者之间达到一致的行动方案，并选择他们认为最佳的合作方式。例如，教师通过网络向学生提供教学任务和教学课件，学生通过网络选读与教学有关的背景资料，阅读时学后第4人一组相互讨论，总结资料中提出的应掌握的问题。

3、伙伴。在生活中，学生常会与自己熟识的同学一起学习，遇到问题相互讨论，从中得到启发和帮助。基于网络的伙伴学习与此相似，它可以使学生在学习过程中感觉到并不是孤独的，能和伙伴相互交流、相互鼓励，从而达到事半功倍的效果。进行这种学习时，学生通常先选择自己所学习的内容，再通过网络查找正在学习同一内容的伙伴。学习中遇到问题时，双方便于工作相互讨论从不同角度交换对同一问题的看法，直至问题解新局面。学习疲倦时，还可以在聊天区闲聊一段，使得学习过程充满乐趣。例如，在《林黛玉进贾府》一课中，教师提出问题“你眼中的林黛玉是什么样的，为什么是这样的”学生通过论坛发贴子、qq 互动来进行讨论分析，从不同角度交流自己的看法，解决问题。

4、角色扮演。人们或许有这样的经历，给别人详细讲解某个问题之后，自己对该问题往往会有新的理解。也就是说，在帮助别人学习的过程中，自己也有所提高。基于网络的角色扮演协作学习就是让学生分别扮演学习者和指导者的角色，学习者负责解答问题，而指导者则判断学习者在解答过程中是否有错误。当学习者在解题过程中遇到困难时，指导者帮助学习者解决疑难。在学习过程中，他们所扮演的角色可以随时互换。例如，在《三国鼎立》一课中，教师让学生分别扮演曹操、刘备、孙权，从网上查找各自角色的资料，解答其他同学的提问，通过角扮演使学生生动形象地了解三国鼎立局面的形成过程。

三、协作式教学模式与传统课堂教学模式相比较的优势。

在当前教育教学课程改革中，在广泛提倡素质教育中，创新教育成为全世界所面临的共同问题。网络教学具有学生学习主体性、教学方式的多样性、教学环境的开放性以及教学内容的交互性等特点，为进行创新教育提供了良好的机遇。以协作式教学模式为例，它有很多传统教学所没有的优势。

1、教学方法。传统教学中“填鸭式”的教学方法已成为创新教育的阻力，人们迫切需要按照开发智力、提高能力的要求，积极探索新型的教学模式，采用问题式、讨论式、交谈式等教学方法，改变教师讲得过多、过全的教学方法，为学生留足思考和创新的空间。从网络教学的特征来看，协作学习能够通过协商、讨论等方式集思广益，便于学生了解他人的观点，产生观点碰撞并生成思想火花。

2、教学内容。网络教育资源为创新教育提供了最肥沃的土壤，为我们提供了一个汇集世界各地先进学校、研究所、图书馆等各种信息的庞大资料库，极大地方便了学生学习和获取当今科学技术的动态信息。学生能过协作式学习共享教育资源，互相交流，开拓知识视野，丰富学习内容。

3、教学内容的呈现方式。网络教育资源可以将文字、图片、动画、音频、视频等教学信息交融在一起，并辅之以时间倒置、时空踊跃等呈现方式。为需求各异的学生获取信息提供方便，极大地满足他们激发动机、体验感知、领会创新、交流巩固等认识要求，开拓学生思路，令学生思维高度活跃，引发创新火花。

4、教学中的交互方式。协作式教学模式可以产生教师与学生、学生与学生，教师、学生与资源之间的交互，这些交互可以使学生产生强烈的学习欲望，形成学习上的认知动机，发挥认知的主体作用，自主选择所需的知识，提高发现问题、分析问题与解决问题的能力，教师也易于对教学活动进行控制与调整。

5、师生关系及角色转换。在协作式教学模式中教师的角色由知识的传授者转变为教学活动的设计、指导者和组织者。学生利用网络教育资源，选择与自己兴趣、需要相关的内容进行独立学习，真正成为学习的主人。在网络教学中教师、学生都是隐性化的。因此，学生敢讲当面不能讲的真心话，教师亦然。通过网络，教师与学生之间可以倾心交流，没有任何心理隔阂，真正实现师生心灵上的“零距离”的接触。这种民主、平等的师生关系和心理氛围，是培养学生创造意识的最佳情境，有利于使学生更加充分地表现自我，尽显个性，创造性地发挥自己的多方面的潜能。

四、协作式教学模式中的评价要素

1、教学目标的评价

在重视学科基础知识、能力评价的同时，运用网络环境的优势，强调如下几项能力的目标设计和实施的评价。

信息能力：信息的搜集、运用、加工、筛选、传递能力（包括主题浏览技能、交流技能、沟通技能、信息发布技能、网络参与技能等）。

自主探究能力：利用网络资源增强自主探究学习的兴趣、主动性；学会发现问题、提出问题、解决问题；拓展学习内容、空间，丰富想象力、创造力。

协作交流能力：利用网络优势增强协作交流的意识，养成良好的协作交流品质。充分运用网络进行人机交流、生生交流、师生交流。

教学目标的评价还应注意是否体现因材施教，有利于学生个性发展。由于学生学科学习基础和运用计算机的基础不同，教学目标、教学内容要适应学生实际，具有一定的弹性、灵活性。

2、学习方式的评价

网络环境下协作式教学模式的课堂教学为实现教学模式的变革提供有利的条件。要真正做到：从“知识接受型”转变为“主动探究型”，从单纯“理解型”转变为“实践活动型”。

协作式教学模式下的学习方式的评价，要强化：自主、探究、合作的学习方式。

自主学习：利用网络资源增强自主学习意识、形成良好的参与状态（主动性、全员性）；利用网络优势学会科学的学习方法，形成良好的学习习惯及学习过程。例如：学会浏览，学会选择，学会发现重点、难点；学会新旧知识的对比、迁移、利用网络资源在学好教材基础上拓展学习。包括预习、练习、复习及实践活动。

探究学习：有强烈的求知欲望，主动、积极、自主探究；学会发现问题、提出问题，并运用网络资源启迪思维，体现思维的独立性、深刻性、创造性；在认真学习教材同时，利用网络资源搜集、筛选信息，并加以归类、整理，分析、解决问题。

合作学习：增强合作意识，养成良好合作品质；创设网络环境下新型的互助合作、资源共享、共同完成目标的学习方式。实现生生互动、师生互动、人机互动，充分体现网络信息交流的优势。

3、学科教学特点的评价

由于学科教学的特点和教学规律，及教材的不同，运用网络环境有很大差异。既要充分发挥网络教学的优势，又要从实际出发。不是任何教材都适用于网络教学。特别是文科及艺术科更有其特殊性。

网络环境下的课堂教学必须体现学科教学特点及其教学规律。

例如：语文科：重视语言的积累、品味和实践，重视情感的熏陶、感染；

英语科：重视听说能力训练，口语交际能力的培养，词汇的记忆、积累和运用。

美术科：重视美术基本能力的训练，培养爱美、审美的情操，激发学生学习活动和创新能力。

4、教师主导作用的评价

在网络环境下，对教师如何发挥学习活动的组织者、引导者、合作者的作用，有着更高、更新的要求。教学评价要注重教师如何充分运用网络环境，激发学生学习兴趣，组织引导学生自主、探究学习；教师既要引导学生运用原有合作学习方式协作交流，又要运用网络环境优势拓宽协作学习渠道，并积极参与合作学习。形成师生互动、生生互动、人机互动的和谐、合作的良好局面。

在网络环境下，教师的调控能力必须到位。要协调好：（1）教师教和学生学的关系；（2）网络资源和教材的关系；（3）现代教育技术和传统的媒体的关系；（4）课内学习和课外拓展延伸的关系；（5）面向全体学生和发展学生个性的关系。

5、教学课件、学习资源的设计、运用的评价

教学课件、学习资源的设计必须和教学设计同步，体现新课程标准的教学理念。要有利于：（1）促进学生提高整体学习素质。改变只局限在认知领域的功能，要有助于知识与能力、情感和态度，过程和方法各方面都得到发展。（2）促进自主、探究学习。改变变相的灌输，过于着重呈现知识结论。要引导学生学会发现、学会选择，学会提出问题，学会运用网络资源学习。（3）促进合作学习。运用网络优势，提供更宽广的合作学习的渠道和空间。（4）促进学习的拓展延伸。为学生自主、探究学习开辟丰富的网络资源，在学好教材同时，让学生有更多的选择，有利于学生个性发展。

丰富、优质的网络教育资源是开展网络教学的条件和保障，协作式教学模式是实践探索的各种模式之一，它还有很多我们没有发现的东西，需要我们在不断的摸索中发现，不断的创新。

参考文献： 于镇、刘兵《网络教学中新型教学模式的思考》

叶澜、吴亚萍《改革课堂教学与课堂教学评价改革》

企业社交协作网络改善银行业务 篇6

“众多员工分散在不同地区、横跨多个时区，要是没有平台来交换信息，如此多的员工根本没有好的办法来交流、合作。”道明银行的副总裁兼CIO Glenda Crisp说，“我们需要一种办法能让员工们彼此沟通、帮助对方，这样他们才能够更高效地协同工作，才能带来竞争优势。”

最终Glenda Crisp选择了社交协作软件。

其实在Crisp做出决定以前，他和其他的银行主管们已经注意到员工们在使用Facebook等社交网站彼此进行沟通和联系。道明银行负责社交媒体和数字沟通的副总裁Wendy Arnott表示，从2007年开始，道明银行的管理层也尝试着利用各种社交工具进行日常工作，先是在银行内部的网络上发布关于企业新闻的文章，后来又允许员工发表相关的评论或者提出问题。

Arnott说：“最初的尝试取得了很好的效果，帮助管理层处理了不少问题。高管们从中受益匪浅，因而变得更加热衷于通过这样的渠道与员工加强交流。”

正是有了这样的良好开端，Arnott和Crisp决定让道明银行在社交网络上走得更远。最终，道明银行选择了IBM的Connections 3.0.1企业社交网络软件，并且在Facebook和Twitter上都开设了专门的账号。

Crisp指出，在最终选型前，他们测试不少企业社交网络软件，最终Connection的安全性以及对众多设备（如黑莓手机）的支持打动了她。“Connections能够满足我们所有业务要求，并且可以与我们原有的软件集成在一起。”

据了解，Connections可以让用户针对项目、感兴趣的领域或团队，建立相应的社交网站。可以为这些网站添加博客、维基、论坛和文件共享应用程序。每个社区都可以定制，社区内的成员们想用几个应用程序，就可以用几个。Connections还可以让用户们能够设立各自的个人档案页面，以注明自己的身份和工作职责，另外还可以标注照片、最新讯息以及工作关系网络。

从2011年8月开始，道明银行选择了500至1000名员工启动了社交网络试点项目。2011年11月，又针对5000名加拿大员工部署了该软件，一周后又针对剩余的5万名加拿大员工进行了部署。由于进展顺利，道明银行在2012年1月9日开始对美国的2.8万名员工进行部署工作。

Arnott说：“许多公司往往从小处着手，逐个部门地部署。我们认为社交工具的魅力在于用户数量上，于是我们希望每个人都能尽快用上。目的就是让每个人都使用，而且完全开放。”

目前，Arnott表示她已经看到了新的协作工具和工作氛围带来的“神奇”功效。“我们在美国的多个地方派有现场营销经理，以前要为使用不同平台的员工找到可以互相交流的一个地方非常困难。现在他们参与了试点项目，开设了社区，可以很轻松地共享各自的营销活动、相互提供借鉴。”

Arnott指出，Connections已经取代了道明银行传统的意见箱。现在员工们使用专门为了交流用户想法而设立的社区。“比如说，大家可以在上面发表建议，以改进公司运营或客户服务的方式。这样不但能暴露出问题，并且能够让可以解决这些问题的人直接参与到交流中来。”

Crisp和Arnott表示，未来，一旦员工们可以熟练地使用社交工具，他们也会考虑将社交网络软件引入到与客户加强联系的工作中。

无线网络终端协作多播技术研究 篇7

金融时报曾报道:在伦敦奥运会期间, 利用移动终端来收看NBS与BBC在线比赛视频的用户分别占其线上用户的45%与41%。除了收看电视直播节目外, 多媒体广播多播还可用于设备的固件或者操作系统升级、应用升级、网站高点击率视频的推送、动态交通信息提醒、群组会话等多种用途。

多媒体广播多播业务的高需求对网络容量提出了挑战, 这就要求网络设计者们不断研究各种新的技术来满足日益增长的容量需求。在众多提高容量的技术途径中, 协作通信技术因其能使系统获得可观的性能增益、提供均衡的服务质量的特性, 获得了研究者的广泛关注, 将协作通信技术应用于多播传输中, 成为了一个新的研究方向。

1 终端协作多播技术

1.1 协作通信

协作通信利用网络中的终端帮助转发源节点发送的信息来扩展覆盖范围或者实现分集, 提高网络性能。为了完成协作通信, 需要解决3个问题:选择合适的协作节点、确定协作时机和选择协作方式。协作节点即为参与协作的中继节点或称为伙伴节点;协作时机指协作节点在什么时候参与协作, 分为3类:固定协作、动态选择协作和增量协作;协作方式指中继节点对从源节点处接收到的信息的处理方式, 可分为放大转发 (Amplify and Forward, AF) 、解码转发 (Decode and Forward, DF) 和编码协作 (Code Cooperation, CC) 。协作通信系统如图1所示, 在系统为源节点S选择协作伙伴R后, 源节点S向目的节点D与协作伙伴R发送信息, 此为协作通信第一阶段;第二阶段, 协作伙伴R将接收到的源节点信号经过一定处理发送至目的节点D, 目的节点将两次接收到的信号以特定方式合并后解调解码获得源信息。

选择适当的协作节点、协作时机与协作方式能使系统得到较高的性能增益, 包括分集增益、复用增益以及路损增益, 这些增益可以转化为传输功率的降低、系统容量的提高以及小区覆盖范围的扩大。其次, 通过协作还能使系统获得均衡的服务质量, 在传统系统中, 处于小区边缘和阴影衰落的用户会遇到容量或覆盖问题, 而中继可以平衡小区边缘和小区中心的差异, 从而为所有用户提供一致的服务质量 (Qo S) 。当然协作通信也有缺点, 首先是调度复杂, 虽然调度具有单个协作中继节点的链路容易, 但随着系统中用户和中继节点的增多, 这将很快变为一项极其复杂的工作。其次, 协作需要严格同步、保障安全性, 因此开销增加。再次, 确定最优的中继传输和协作对象是一项复杂的工作。此外, 协作还带来了端到端延迟增加、更多的信道估计等。

1.2 协作多播

多播的首要特征是多个用户在同一信道上接收相同的业务, 这多个用户成为一个多播组, 例如正在收看同一移动电视频道的用户便属于同一个多播组, 多播组的数量便等于这个电视业务的频道数量。由于用户分布在不同的位置, 并且因为无线信道的时变特性, 不同用户经历着不同的路径损耗与衰落, 因此为同一个多播组内的所有用户提供一致的业务质量是一项挑战。在3GPP (The Third Generation Partnership Project) 的增强型多媒体广播多播业务e MBMS (Enhanced Multimedia Broadcast Multicast Service) 标准中, 基于LTE中自适应调制编码技术 (AMC) , 通过提供多播组内所有用户能满足的最低速率来完成多媒体业务的发送。因此, 多播组内信道条件最差的用户成了吞吐量的瓶颈, 尤其是在大部分用户均有较好信道条件, 而小部分用户远离基站或者处于深衰落情况时, 基站将以低速率发送业务来满足信道用户的Qo S需求, 资源利用率将严重降低。

所谓协作多播便是利用多播组内成功解码多播信息的用户, 作为中继转发多播业务至其他组内用户。与点到点的协作通信技术将信息发送分为两跳一样, 协作多播传输也将多播分为2个阶段:第一阶段 (Phase I) 源节点 (如基站) 发送多播信息, 第二阶段 (Phase II) 被选择出的中继节点转发多播信息。以蜂窝网为例, 如图2所示, 协作多播简要流程如下:

(1) 测量多播组内所有用户的信道质量CSI, 即信道估计过程;

(2) 基站确定覆盖率C, 即根据所有用户的CSI选择适当的发送速率R1和功率P1, 使得多播组内的C×100%用户在第一阶段能成功解码接收到业务;

(3) 通过某种协作中继选择策略, 在所有第一阶段成功收到业务的用户 (称为成功用户Us, 图2中的浅色终端) 中选择出一个或多个用户作为协作中继Ur;

(4) 多播第二阶段, 协作中继Ur以特定的速率R2和功率P2发送多播业务;

(5) 第一阶段未成功解码接收多播业务的用户 (称为失败用户Uf, 图2中的深色终端) 将2个阶段接收到的信息以特定方式合并, 解码解调获得源信息。

其中发送速率需满足:R1·T1=R2·T2, 协作多播消耗总功率为PbsT1+E (m) PueT2, 其中T1、T2为分配给多播2个阶段的时间, Pbs与Pue为基站与协作中继的发射功率, E (m) 为协作中继数量, 各值的物理意义如图3所示。

通过协作, 可以很好地解决多播吞吐量的瓶颈问题。它将原来的单跳通信转化为两跳, 单跳通信时与基站间链路质量差的用户通过协作可以获得较好的链路质量, 从而实现吞吐量的提升。

2 协作多播技术研究现状

通常, 评估某个多播业务的性能指标包括:公平性、吞吐量和可靠性。协作多播的研究目的是在不增加频谱资源消耗且保证公平性的前提下, 提高系统吞吐量;或者在不增加频谱资源消耗与不降低系统吞吐量的前提下, 减少系统的消耗功率。基于这两种目的, 研究者们从以下几个方面对协作多播展开研究。

2.1 协作方式

由于在协作多播传输中, 只考虑多播组内的用户间相互协作, 因此在协作方式的选择上只考虑解码转发 (DF) 与编码协作 (CC) 2种方式。

2.1.1 编码协作

2006年, Aitor del Coso和Osvaldo Simeone首次提出了空时编码协作多播协议 (Space-Time coded cooperative multicasting Protocol) , 即将协作通信中的空时编码协作扩展至多播传输中[1]。根据协议, 第一阶段源节点将信息发送至信道条件较好的多个用户;第二阶段这多个用户以分布式空时编码 (DSTC) 的方式将已接收的信息重新编码, 联合发送至其他用户。Aitor和Osvaldo详细分析了在有限覆盖范围网络下, 这种二阶段空时编码协作多播协议的性能, 并将其与非协作多播进行了对比。结果表明, 随着用户数量的增加, 空时编码协作多播协议的系统中断容量 (Outage Capacity) 逐渐上升, 而非协作多播系统中断容量逐渐下降;随着发送信噪比的提高, 不论是否协作, 其系统中断容量均提升;协作多播系统中断容量只在低发送信噪比区 (<15 d B) 优于非协作系统, 这是由于空时编码协作是基于解码转发机制的, 而解码转发机制在高信噪比时效率较低。

2.1.2 解码转发

2009年, Fen Hou和Lin X.Cai中提出IEEE802.16网络下多媒体业务的协作多播调度机制[2], 该机制利用多播组间的多信道分集与多播组内的用户协作, 使得系统相较于传统非协作802.16网络获得了更高的吞吐量;其次, 通过考虑多播组间的归一化相对信道条件并以此来调度多播组, 获得了较好的公平性。

文献[2]首次提出了商用蜂窝网络下的多媒体业务协作多播策略, 给出对所研究协作多播机制的分析模型, 并研究了为使网络吞吐量最大化该如何设置协议关键参数。结果表明, 通过协作, 不论是多播组的吞吐量, 还是用户吞吐量都较传统多播机制有多于一倍的提升, 且通过考虑多播组间的归一化相对信道条件的组间调度, 不仅能提升网络吞吐量, 还能保证组间的公平性。

除了吞吐量与公平性, 功率消耗也是一个非常重要的性能关注点。文献[2]仿真结果表明当多播组内用户小于15时, 协作多播的功率消耗要小于非协作情况;随着多播组成员的增加, 第二阶段参与协作的用户增多, 这导致了功率消耗逐渐增加, 而非协作多播由于始终只有基站在发射信号, 功率消耗不变。当多播组成员达40个时, 功率消耗是非协作的1.7倍, 而吞吐量的提升达到了10倍。

2.2 低功耗协作多播与协作中继选择

如果不限制在多播第二阶段参与协作的用户数, 或者不对其进行功率控制, 那么系统的功率消耗相较于传统非协作情况会有一定的提升。虽然增加的功耗能带来吞吐量的提高, 但是研究者们仍想在保证吞吐量的前提下尽量减少不必要的功率消耗, 于是提出了多种低功耗协作多播 (Energy Efficient Cooperative Multicast, EECM) 策略, 这些策略里均包含了对协作中继的选择, 并在此基础上对每个协作用户进行功率控制。

文献[3]在文献[2]的基础上提出了3种协作中继选择策略, 以减少协作多播的功率消耗:

(1) 最近邻居节点发现协议 (Nearest-Neighbor Discovery Protocol, NNP) 。该协议假设基站知道所有用户的地理位置, 在Phase I结束后, 选择距离失败用户最近的成功用户作为协作中继。系统根据用户的移动频率周期性地执行NNP协议。该协议相较于文献[2]的所有成功用户参与协作策略, 减少了协作中继的数量, 降低系统功耗。

(2) 传输半径协作中继选择算法 (Transmission Radius RA Selection Algorithm) 。该算法选择传输半径内具有最多失败用户的成功用户作为协作中继。相较于NNP协议, 进一步减少了协作中继的数量, 避免了每一个失败用户均有一个协作中继的极端情况。

(3) 基于用户间链路CSI的协作中继选择算法 (SS-SS Inter-link CSI RA Selection Algorithm) 。该算法统计所有成功用户与失败用户之间的实时信道状态信息并将其反馈给基站, 基站根据这些信道状态信息选择传输范围内有最多失败用户的成功用户作为协作中继。

仿真结果表明, 所提出的3种协作中继选择策略相较于文献[2]能有效地减少系统的功率消耗, 但可靠性有所下降, 随着多播组内用户数增加, 可靠性逐渐趋于一致。

文献[4]提出了一种功率受限的低功耗协作多播策略, 该策略含3个步骤: (1) 根据用户的长期信道条件确定协作多播两阶段的发送速率; (2) 根据受限的功率消耗确定第二阶段的协作中继数量; (3) 根据最小信噪比 (Minimum-SNR) 准则从成功用户中选择中继。功率受限:PbsT1+E (m) PueT2=PT, 其中P表示可分配给协作多播的总功率, 为功率控制因子;最小信噪比准则:在成功用户中选择SNR最小的用户作为协作中继。该准则基于这样一个事实, 即SNR越小的成功用户距离失败用户越近, 在第二阶段可以较低的功率实现中继。

文献[5]提出了一种分布式协作多播机制, 它与文献[4]采用了一样的功率限制方式, 不同的是没有对协作中继进行选择, 而是所有成功用户参与协作。文献[5]对分布式协作多播做了透彻的性能分析, 给出了平均中断率的闭式解与估计值, 同时还分析了最优的功率分配, 分析得将总功率的一般分配给源节点可最小化平均中断率;通过分析与仿真, 结果表明协作多播可达到的分集阶数为2, 用户分集可减小中断率, 尤其是在高信噪比区。

文献[6]提出了一种最优中继解码转发协作多播机制, 第一次分析了在选择出最优中继情况下协作多播系统的精确中断率, 单端对端目标速率为R时, 中断率的表达式为:

式中, z=22R-1, K为候选中继数量, N为目的节点数, βSD、βSR和βRD分别为源-目的、源-中继、中继-目的三信道的信道系数。由于多播容量取决于系统中最弱的那条链路, 因此最优中继选择策略为选择能使端到端最小容量取得最大值的中继。最后分析还得出, 最优中继选择策略可达到的分集阶数为K+1。

文献[7]提出一种基于选择性中继的低功耗协作多播机制, 该机制通过在多播第一与第二阶段间插入标记帧 (Beacon Frame) 的方法来选择中继。标记帧又被分为2阶段, Stage I与Stage II, 基站在Stage I广播标记帧来搜索失败用户;Stage II失败用户广播标记帧。在多播第二阶段, 接收到失败用户广播的标记帧的成功用户参与协作。仿真结果表明该协作多播机制能在保证系统吞吐量的前提下节省不必要的功率消耗。

2.3 多阶段协作多播

文献[8]提出了一种多阶段协作多播机制, 所谓多阶段是指在协作中继阶段各中继轮流发送信号, 假设有m个用户参与协作, 则协作多播传输过程被分为了m+1个阶段, 第一阶段发送时间为 (1-) T, 后m个阶段每阶段发送时间为T/m。文献[7]研究了这种多阶段协作多播机制下的中继数量选择与最优时间分配问题, 并提出了一种快速时间分配算法。研究发现, 最优 (最大化吞吐量) 的中继数量m是一个单纯的门限值, 网络从成功用户中随机选择出m个用户作为协作中继。多阶段协作多播机制同样能提升多播系统性能。

2.4 其他协作多播策略

文献[9]提出了一种基于终端电量感知的协作多播机制, 其在选择协作中继时将终端电量作为优先考虑的因素。其主要步骤为: (1) 多播第一阶段结束后收集所有成功用户的电量信息, 计算平均值; (2) 提出电量低于平均值的用户, 不作为候选中继; (3) 在剩余的成功用户里应用文献[3]提出的3种中继选择策略。基于终端电量感知的机制可有效延长网络寿命, 避免了终端作为协作中继而电量过快耗尽的情况, 利于多媒体业务的可靠传输。

3 结束语

近年来多媒体广播多播技术的应用逐渐增多, 3GPP也正着力于扩展e MBMS的应用, 基于e MBMS的TD-LTE公网集群通信系统正处于R12的标准化进程中[10]。虽然国内外研究者们的广泛研究都证明了协作多播可有效地提升系统性能, 解决传统多播吞吐量的瓶颈问题, 但协作多播技术的不完善使得其目前无法走向商用。

当前协作多播技术的研究不足之处有许多, 例如基于用户位置的中继选择策略精确度差, 距离相近的用户间信道条件不一定就好, 这降低了传输的可靠性;而文献[6]的最优中继选择策略虽然是基于容量最大化准则, 但其并未考虑一个中继为分散的两个区域同时协作的场景。在协作多播传输中, 降低系统总功耗与提高吞吐量是永恒的追求, 此外保证数据的安全性也是协作多播技术需要解决的重要问题。

参考文献

[1]DEL C A, SIMEONE O, BAR-NESS Y, et al.Outage Capacity of Two-phase Space-time Coded Cooperative Multicasting[C]∥Signals, Systems and Computers, 2006:666-670.

[2]HOU F, CAI L X, HO P H, et al.A Cooperative Multicast Scheduling Scheme for Multimedia Services in IEEE802.16 Networks[J].Wireless Communications, IEEE Transactions on, 2009, 8 (3) :1508-1519.

[3]ELRABIEI S M, HABAEBI M H.Energy Efficient Cooperative Communication in Single Frequency Networks[C]∥Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) , 2010 IEEE 21st International Symposium on.IEEE, 2010:1719-1724.

[4]GUAN N, ZHOU Y, LIU H, et al.An Energy Efficient Cooperative Multicast Transmission Scheme with Power Control[C]∥Global Telecommunications Conference (GLOBECOM 2011) , 2011 IEEE, 2011:1-5.

[5]ZHAO H, SU W.Cooperative Wireless Multicast:Performance Analysis and Power/location Optimization[J].Wireless Communications, IEEE Transactions on, 2010, 9 (6) :2088-2100.

[6]LEE I, LEE H, CHOI H.Exact Outage Probability of Relay Selection in Decode-and-Forward Based Cooperative Multicast Systems[J].Communications Letters, IEEE, 2013, 17 (3) :483-486.

[7]LEE J, LIM Y M, KIM K, et al.Energy Efficient Cooperative Multicast Scheme Based on Selective Relay[J].Communications Letters, IEEE, 2012, 16 (3) :386-388.

[8]NIU B, JIANG H, ZHAO H V.A Cooperative Multicast Strategy in Wireless Networks[J].Vehicular Technology, IEEE Transactions on, 2010, 59 (6) :3136-3143.

[9]ELRABIEI S M, HABAEBI M H.Reliable Battery-aware Cooperative Multicasting for MBS WiMAX Traffic[J].International Journal of Communications, Network and System Sciences, 2011, 4 (10) :648-655.

网络协作技术 篇8

数控技术的学生在课堂上学习的知识是不够的, 要全面掌握数控技术的内容, 还需要借助网络学习平台来丰富课堂知识。然而, 网络学习平台和现实课堂学习环境是不一样的, 为了能够在这样的虚拟空间中很好地组织学生进行交流合作, 无论是技术人员, 还是教师, 都需要在构建数控技术专业网络协作平台上作出努力。

二、网络协作学习的含义和特点

构建协作学习平台主要有四个要素: 协作小组、协作的成员、辅导老师和协作的学习环境。网络协作学习则是以网络为基础进行协作学习。它是协作学习的一种具体的表现形式, 以网络和多媒体为支撑在网络中协作成员在老师的辅导下进行合作完成学习目标。实现网络协作学习不仅要有协作小组、协作成员、辅导老师外还要有学习设施和学习资源与平台等。学习设施是学习者使用的设备, 如计算机、多媒体教师和因特网等。共享学习资源就是指为学生提供的可以实现全球共享的学习材料。学习平台就是为学生提供学习界面, 实现网上就教学的软件。可见, 网络协作学习平台不仅可以为学生提供丰富的学习资源, 学生进行交流学习也更加方便, 而且在协作学习平台中学生还可以实时的面对面的讨论, 这样才能更好地培养学生的操作技能、交流意识和自主探究能力。

数控技术专业中包含了数控车/铣削编程与加工技术、CADCAM软件应用技术、气动与液压技术、机械测量技术等技术, 要学好这些技术只依靠教学课本是不够的, 学生通过网络协作平台进行沟通和交流才能不断的提高和丰富。进行网络协作学习数控技术具有以下特点。

首先, 具有丰富的数字化学习资源。网络的最大的一个作用就是为人们提供大量的信息, 使用者通过网络可以获取不同的信息, 包括文字、视频等。在网络协作学习平台中, 学习者可以直接使用网络环境中的资源, 还可以进行下载。

其次, 网络学习的环境提供的学习情境更加逼真。网络上可以实现图文并茂, 而且还有丰富多彩的信息为学习者提供多种感官刺激。

另外, 学生在网络协作平台上交流协作的方式更加开放, 更加多样。网络协作学习的核心是交流合作。在网络协作平台上学习者有各种聊天室和论坛等, 通过这些方式可以不受是时间和地域的限制进行学习沟通。

三、高职数控技术专业网络协作学习平台设计

高职数控技术专业的教学资源应来源于企业生产过程, 根据工作过程系统化的观念, 以企业的生产任务为基础, 从岗位中选择典型的工作岗位然后对这些工作进行分析, 提炼敢岗位的技术要求和能力要求进行梳理然后得出知识点纳入到协作学习平台中, 如该岗位是对数控车还是铣削编程与加工技术的要求较高等。

1. 设计学习资源

学习资源是数控学生在学习的过程中可以利用的一切资源, 包括人员、信息、资料以及设备和技术等。传统的数控课堂上进行面授的教学方式比较简单, 主要是黑板、粉笔和教材, 很少有学校配有计算机等。在信息化社会发展的几天, 学校实现多媒体教学已经是很普遍的事情, 教师可以利用多媒体教学或者因特网为学生提供数控教学。例如, 教师通过视频展示实际的数控操作技术和机械测量技术, 让学生直观的感受技术的操作。教师还可以通过博客或者聊天室和学生在课外进行交流, 学生可以随时随地地向教师提出问题。

2. 建立学习小组

协作学习的基础是学习小组, 在设计数控专业网络协作学习平台时应根据学生的个性差异分组, 网络的出现为小组的建立提供了更好的分组机制。为了保证协作学习的顺利, 协作平台通过分组机制是学生根据要求进行入到分组的模块当中去, 在各自的模块中进行测验, 然后由系统根据学生的成绩学者合适的协作伙伴, 最终以规定的小组人数为标准确定小组。

3. 建设数控技术专业资源库

建设数控技术专业网络协作学习平台时要有教学资源库, 而资源库的内容要包括三级教学资源和拓展功能的模块。三级教学资源是资源库的核心, 包括数控专业教学资源、课程资源和素材资源。拓展板块包括资格认证信息、校信息服务和就业信息服务。平台的建设中, 采用虚拟设计技术为学生提供虚拟工厂, 让学生熟悉数控机床制造的生产环节, 让学生从不同的角度在虚拟工厂“指导人员”指导下学习数控机床的加工和维修维护。专业级的教学资源是对行业企业进行调研为专业人才提供建议, 充分了解毕业生的岗位面向和需求, 从而为学生提供课程体系。课程级教学是为学生提供教学案例和操作方法的资源, 包括课程的标准、教学的可见和企业的案例等。素材级的教学资源包括文本文件、图片库、视频和虚拟仿真库等。学生在平台上根据资源库中虚拟的企业生产及机械工作等能更好地学习数控技术。

高职数控专业的教学资源库是在企业和行业需求的推动下以协作平台为学生提供指导。资源库中提供的仿真模拟以及和实际行业企业相联系的资源和内容, 学生从资源库中获取的学习内容, 更加适用于学生在今后的实践。同时也促进了网络协作学习平台的设计的完善。

4. 案例分析———以数控专业中CADCAM软件应用技术课程为例

( 1) 分析教学内容

引导学生正确快速的学会以Pro/E进行产品设计和分析。对其四个模块通过视频让学生观看具体设计。

( 2) 学生分析

教师的对象是高职学生, 这些学生已经具备基本的知识和合作能力。而教师应通过协作平台为学生提供课堂上没有却必要的关于CADCAM软件应用技术资源。

( 3) 教学过程

教学过程包括情境导入和协作学习过程。情境导入可以利用网络和多媒体。协作学习过程要学生登录平台, 查看自己的学习任务, 在分组后进行分工学习。

四、结论

网络技术和信息化社会的发展使得学生的学习环境已经不再限于课堂上了, 而是为学生提供网络平台来获取知识。这为网络协作学习平台的建设拉开了序幕。网络协作学习平台的优越性将会在教育上越发凸显。

参考文献

[1]吴庆, 石子言.基于RIA的中学语文阅读网络协作学习平台的研究与设计[J].科教文汇, 2009, (2) :28.

[2]刘玉娟.多民族地区师范生跨文化网络协作学习设计研究[D].西南大学.2013.

网络协作技术 篇9

基于创新教育的模式及需求的探讨,本文提出一种基于社会网络技术的教育协作支持系统设计。教育协作支持系统是实现创新教育的网络化管理平台,形成一个及时更新的教育管理沟通平台,全面、实时、准确地提供学校的有关科教信息,为学校教师开展科研活动提供方便快捷的服务,为学生开展项目,学习创新提供极大的便利。所以教育协作支持系统平台的构建和应用是非常有必要的,该系统平台服务于学校学生的科研学习,为辅导老师进行指导决策提供有利的信息支持,有助于学校培养创新拔尖人才水平的提高。本文的主要贡献在于分析创新教育的需求,总结出创新教育概念模型,以此设计了基于社会网络的教育协作支持系统,并重点研究了基于社会网络的协作推荐算法。

1 创新教育概念模型

相比于传统教育,创新教育最大的特点是其不仅仅教育学生基本的书本知识,还需要通过让学生利用所学的基础知识解决实际项目,在项目执行的过程中培养学生的创新能力。创新教育一个重要的评价指标就是学生是否能够独立或者在老师的指导下完成高质量的有创新成果的项目。因此,以项目研究为主线,以研究法、讨论法、案例分析法等为主要教学方法,以互联网等现代教育技术为支撑开展教学,是创新教育的主要特点。有学者将研讨式教学的步骤概括为5步,称为研讨式5步教学法[7]。这5步分别为:选题、搜集资料、小组研讨、全班交流、总结提高。如图1所示,通过对创新教育的特点分析,总结出了一个创新教育概念模型。该模型把创新教育所需要进行的教学活动总结为3个主要参与主体以及这些主体之间的协作。主要涉及3个主体:学生,指导老师和外部专家。学生需要和同学,老师以及外部专家交流互动,在系统的创新教育方法的指导下学习开展科研任务;指导老师也需要和同事,学生,以及外部专家沟通交流,以达到有效指导学生的目的。创新教育的一个重要目标就是帮助学生完成具有实际价值的科研项目。因此,在项目执行过程中需要紧密联系实际需求。实际需求往往需要得到工业界或者学术界的认可,因此外部专家也是创新教育不可缺少的主体。他们还可以及时地给学生和老师提供有效的资源帮助,反馈意见等,能够对项目质量和创新性提供保障。

在互联网技术发达的环境下,一个有效的教育协作支持系统将能够促进各个交流沟通环节。例如,学术可以随时通过系统联系相关外部专家,得到及时的反馈意见。老师可以通过系统查看学生的进度,及时帮助学生解决可能的问题。这个概念模型中的协作关系可以用社会网络很好的表示[8]。

2 协作教育支持系统框架

根据创新教育概念模型,在此提出一个教育协作系统框架。该系统架构如图2所示。为了支持创新教育,基于社会网络技术,该系统提供了以创新项目为载体的协作平台。学生、老师和专家可以通过这个平台管理教学进度、互相交流并相互促进。本文所提出的教育协作支持系统采用的是B/S结构即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起,对C/S结构的一种变化或者改进的结构[9]。在这种结构下,用户工作界面是通过浏览器来实现,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现,形成所谓三层3-tier结构。

基于网页浏览器的界面:用户通过用户名和密码登陆网页,并通过网页进行查看与操作。B/S结构最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用。系统的扩展性非常容易,只要能上网,再由系统管理员分配一个用户名和密码就可以使用了。

(1)社会网络管理。每个用户根据自身不同的角色有自己的空间。自己的空间里面显示了自己的关系网络,其中包括与项目的关系,与文档的关系,与人的关系。这些关系是系统用户在参加创新教育过程中各种活动的记录。同时,系统还可以根据用户目前的状态,推荐用户合适的项目,小组合作伙伴、导师、外部专家以及相关支持文档。

(2)项目管理。主要是以项目的开始,执行,检查、改进、提交的生命周期为各个参与主体提供项目管理的各项功能,如任务划分,日程安排,进度监控等。

(3)知识管理。主要帮助用户管理个人的知识库,系统所有记录的项目相关文档都被存入知识库,知识库可以根据个人的兴趣和当前项目,

(4)协作管理。教育过程中参与主体需要互相交流,如通过微博、电子邮件、视频等方式。协作管理通过用户的联系方式,提供远程的协作支持。

3 基于社会网络的推荐算法

在协作教育支持系统中,由于系统涉及到教育的各个层次,需要管理的内容较多。因此需要一个有效的机制推荐相关的项目,合作小组伙伴、导师、专家与文档。否则,用户将会有太多的无用信息,降低学习工作的效率。本系统的推荐机制是基于社会网络的相似度算法。

该推荐算法的目标是为根据用户当前的社会网络状态为用户推荐其所需要的最相近的合作伙伴、指导老师、文档资料、项目和专家等。本算法区别于传统的推荐算法,主要在于其考虑了社会网络的拓扑结构[10,11]。

教育协作社会网络可以定义为一个图G(Ns,Nt,Np,Nd,Ne,E),其中Ns为学生节点集合;每个节点代表一个学生;Nt是导师节点集合;Np是项目节点集合;Nd是文档资料节点集合;Ne是专家节点集合;E是关系集合,表示了所有创新教育社会网络中节点的相互关系。

检索算法采用基于复杂网络的的相似度计算算法[12]。通过引入网络各种节点的相互关系,能够更加准确的表示学生,老师,专家,项目,文档资料以及他们之间的相关性。根据复杂网络节点相似性理论,可以基于复杂网络拓扑结构定义节点相似度,例如学生a和学生b的相似度可以由式(1)计算:

式中ωs,ωt,ωp,ωd,ωe是学生关系,教师关系,项目关系,文档资料关系和专家关系在学生相似度计算中的权重系数,且ωs+ωt+ωp+ωd+ωe=1。

式中:B(a)和B(b)分别是和学生a与学生b有合作关系的学生集合。

同理类似,可以计算St,Sp,Sd,Se。根据上述相似度计算公式,协作合作伙伴推荐算法如下所示:

输入:现有教育协作社会网络的节点与边的集合,需要推荐合作伙伴的学生a

该算法根据已有合作伙伴为学生推荐相似的合作伙伴,非常准确的利益社会网络的特性,寻找有共同兴趣与能力的学生,帮助他们组建团队,完成项目。但是,如果一个学生没有任何社会关系,系统则无法推荐。因此,该系统需要给予新用户一段时间建立基础的关系。类似算法可为用户推荐所需的文档资料,项目,导师与专家。该算法计算公式中的权重调节可调整推荐的侧重点,如果研究方向比较重要,则文档与项目的权重较高。如果导师指导比较重要,则导师的权重较高。

4 结语

创新教育是我国教育发展重要目标。近年来,以社会网络技术为代表的互联网技术已取得广泛应用。但是现有教育系统的设计与开发还没有使用社会网络技术。本文基于现有的创新教育方法,总结出了以协作为中心的创新教育概念模型,并设计了基于社会网络技术的教育协作支持系统。其中,基于社会网络的推荐算法是该教育协作支持系统支持创新教育的一个重要保障。

摘要：为了使用互联网技术更好地促进创新教育,为培养学生创新能力提供有利的环境,设计了一个基于社会网络技术的教育协作支持系统,提出了基于社会网络拓扑结构的相似度概念并以此为基础设计了协作推荐算法。协作推荐算法可以根据学生的兴趣推荐合适的合作伙伴、指导老师、专家、项目或者文档资料。该系统帮助学生更好地应用所学知识解决学习项目,达到创新教育的目的。

关键词：社会网络,支持系统,推荐算法,相似度

参考文献

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网络协作技术 篇10

2002年末,“工作流学习”一词开始浮现,并迅速被应用于教育机构、政府和企业。2003年,随着一些支持XML技术的软件的问世,工作流系统的开发得到了很大的支持。2005年,Web Services和SOA成为继Web之后另一个最重要的技术进步,并为工作流学习技术的开发和使用提供了最好的平台,由此,工作流学习技术逐渐成为主要学习技术之一。[1]将工作流技术引入e-Learning系统,使学习者的整个学习过程在工作流管理系统的管理、监控和调度下执行,可以为用户提供一个个性化的、应用和资源相集成的学习环境。Sam Adkins在ASTD(美国训练发展协会)的网上杂志中,就认为基于工作流的在线学习(Workflow-Based E-Learning)是新一代的学习技术。

信息社会的发展对我们的教育目标、教学内容、教学方法和手段等提出了全新的挑战和要求,传统教学模式的局限性越来越明显。开放式学习、多元化学习、终身学习的出现促使传统的教学模式从根本上发生变革,创建新型的教学模式是时代发展的必然要求。网络教学的发展,形成全新的现代教学观念和教学模式,大大丰富了教学内容,拓宽了教育空间。教学观念由以往的“以教师为主”向“以学生为主”转变。结合当前技术条件考虑,为了适应社会对高素质创造型人才的需要,创造一个在教师指导下的学生自主式学习的环境,在网络环境实施教学为教育改革提供了一个可行的解决方案。基于网络资源的教学模式是利用现代教育技术解决教学实际问题的具体体现。

因此,如何把工作流理念和技术运用到网络协作教学中是我们需要研究的问题。

1 网络协作学习

早期的协作学习在传统教学条件下进行,协作范围极其有限。20世纪90年代以后,随着计算机技术、多媒体技术、网络技术的迅速发展,计算机支持的协作学习(Computer Supported CollaborativeLearning,简称CSCL)与网络技术紧密结合形成了网络协作学习的概念。目前,基于网络的协作学习(Web-based Collaborative Learning,简称WEBCL)已成为计算机教育应用领域的研究热点。

网络协作学习是指利用计算机网络支持协作学习的环境,以小组学习的形式组织学生进行学习,使教师与学生、学生与学生在讨论、协作与交流的基础上进行协作学习,从而完成教学目标的新型教学模式,是计算机、网络等新技术应用于协作学习教学模式的体现。

网络协作学习教学有下列优势:

借助网络媒体的优势,学生分组方式更为灵活,且协作学习小组不受地域或时间的限制,可以实现范围更广和质量更高的协作式学习,有助于学习者之间进行更为有效的信息组织,使学习者能最大的提高学习效率。

通过计算机网络可以培养学生的信息能力、学习能力和交往技能,有助于学生适应班级教学以外的校外学习与远距离学习,有助于培养学生的终身学习能力,使学生能更适应现代社会的发展。

可以充分发挥教师主导、学生主体的作用。在基于计算机网络的协作学习中,教师更多的作用是“向导”和“监控者”,而学生可以充分地自主学习,学生的学习态度是能动的,能充分体现学生学习的主体性作用。

2 工作流的基本概念和内涵

工作流(Workflow)就是工作流程的计算模型,即将工作流程中的工作如何前后组织在一起的逻辑和规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。工作流要解决的主要问题是实现某个业务目标,在多个参与者之间,利用计算机,按某种预定规则自动传递文档、信息或者任务。工作流属于计算机支持的协同工作(Computer Supported Cooperative Work,CSCW)的一部分。后者是研究一个组织如何在计算机的帮助下实现协同工作的。

工作流可以被看作是业务流程中的谁(Who)、什么(What)、何时(When)这几个问题的答案的实现。

1)谁?

谁是业务流程流所涉及的参与者?他们担任什么角色?他们是如何被组织的?分组是灵活动态的?还是更为固定静态的?不仅是人,组织、应用程序、Web服务和其他工作流等实体也可以成为工作流参与者。

2)什么?

参与者要做哪些工作?他们如何来做系统分配给他们的工作?他们要批准什么事情吗?他们执行事务吗?他们把信息传递给其他参与者吗?有些工作流是完全可以通过计算机技术实现自动化,而有些则必须由手动完成。更为常见的是,工作流是这两种类型的结合。

3)何时?

参与者如何知道工作何时开始?工作何时完成?参与者以什么顺序进行他们的任务?他们是以串行还是并行方式工作?如果只是有时工作,那么是在什么情况下?每个任务要持续多长时间?如果任务没有成功完成,是否要重新再来?

3 工作流和网络协作学习之间的关系

典型的计算机支持的协作学习系统可以描述为学生隶属于不同的小组,并在不同的小组中,将学习作为协作活动的唯一结果;参与者扮演不同的角色,并且能够根据任务的不同进行动态改变;系统包括同步和异步学习系统,协作活动需要通过电子邮件、BBS、聊天、电视会议和其它通讯工具的支持及其协同写作、设计、研究和问题解决等协同工作组织形式。

CSCL的基本结构可以表示为抽象模型和实体模型。

1)计算机支持的协作学习系统的抽象模型如图1所示。

该模型主要对各模块之间的关系进行了描述。学生参与具有一定“教师结构”的学习组织中(如学习小组)从事协作学习,系统通过同步或异步通信传递方式呈现学习资源。学生的学习活动是在一定的协作场所中进行的,系统对学生的协作活动进行评价,并将评价结果保存在小组记录中。教师能够实现对评价过程和所传送学习资源的控制。学习资源的类型及内容同协作活动有关。

2)计算机支持的协作学习系统的实体模型结构如图2所示。

在该实体模型中,学生小组结构包括教师、学生、小组和班级。教师对班级和小组进行管理,并向学生传授知识。学生隶属于一定的小组,小组则隶属于一定的班级。在CSCL环境中可以为学生提供学习材料、小组任务、模板和情节等学习资源。系统采用同步和异步通信,利用电子邮件、BBS,聊天等通信工具和协同协作、设计、研究和问题解决等共享应用方式进行通信传递。系统对学生在不同协作场所中协作的结果、范围、有关学习数据进行跟踪,并保存在协作记忆中。系统对协作记忆中的数据进行评价,并对不同学生和小组的评价结果进行记录并保存。

模型组件工作流包括:

1)学生小组:(学生可以代表单一的学习者、在小组中协作学习的学生等)从学生到评价的行为数据流。

2)评价:学生记录数据流、从学生到教师记录的学习者信息数据流、从教师到学生记录的学生信息数据流。

3)教师:从教师到学习资源的查询控制流、学习资源数据流、从学习资源到教师的目录信息数据流、从教师到传递的定位数据流、传送过程、从传送到学习资源的定位控制数据流、从学习资源到传送的学习内容数据流、从传送到评价的交互环境数据流和从传送到实体学习者的多媒体数据流。

4)学习资源:包括知识表达、陈述、导师、工具、实验、实验室和其它学习材料等数据流。

5)学习内容:表示帮助创新、辅导、建议和传送等材料的单向数据流。

6)传递:通过学习内容将所获得的信息转换为一种陈述的概念化过程,也可以通过多媒体迁移给学习者。

面向过程的学习情境中一般都包括很多相关的学习任务,这些学习任务联结成一致的教学流程。比如《动画制作》课程的一个典型的学习情境就是以导航菜单的制作为导向的学习。学生通过参与制作导航菜单来学习,从“做”中学。这个学习活动一般有理解按钮的定义,掌握按钮的制作方法,按步骤实施导航菜单开发方法,撰写实验报告来总结获取的学习经验等等。

所以,一个学习过程可以看做是某种特定教学策略的一个真实实例,这种教学策略一般包括:

1)学习过程的每个参与者都主动拥有或者被动分配特定的角色,如:学生和教师。

2)一系列相关的学习任务,这些任务是按照特定的教学策略规定的。学生通过执行这些学习任务来达到一定的学习目标。

3)支持学习过程参与者的独立工作和协作工作时的交互工具。

这表明学习过程有“流程”的特性,同样包含业务流程中的谁(Who)、什么(What)、何时(When)这几个问题。这些都在相当的程度上符合工作流的特点,便于工作流在学习(内容)管理系统中的应用。同时,学习过程可以从三个方面来和工作流相对应:

1)过程:课程可以通过众多学习、教学子过程这样的过程定义形式组成。

2)组织:不同的人参与到学习过程中,他们完成不同的任务。教学人员为学习者的学习活动做准备、引导和管理等工作;学习者本人进行自主学习、协作学习等。

3)基础设施:计算机、学习材料等等,这些构成了工作流应用程序所必需的基础设施。

4 结论

传统的学习系统是在课程一开始就将所有课程材料和活动都安排给学习者,而基于工作流的网络协作学习管理系统则能够根据学习者的学习任务完成情况决定是否继续传递学习材料。当一项合适的学习活动结束了,一项新的活动才会分配到相关人员的工作列表中去。它能够自动根据每个人的情况恰当地分配学习任务,支持学习者按照自己的步调来学习,支持知识共享,鼓励学习者之间的协作,为师生提供监控个人和小组活动的功能。由上可见,工作流技术的很多特色能够显著地改善网络协作式学习系统。

参考文献

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[3]张文正.工作流和Web服务在学习(内容)管理系统中的应用研究[J].华东师范大学,2006.

基于网络的协作式学习探索与实践 篇11

关键词 协作学习；网络；计算机公共课

中图分类号：TP393.4文献标识码：A文章编号：1671-489X（2007）11－0044-03

Exploration and Practice about Collaborative Learning based-on Network//Yin Chengliang,Yu Qianqian,Wang Jincai

Abstract Development of computer network technology has provided the forceful guarantee to medical universities computer public courses in educational reform. This paper is carried out according to teaching practice. It has made correlative exploration on the Collaborative Learning of computer public course in medical university based-on networking and has got fine teaching effect.

Key words collaborative learning；networking；computer public course

Author’s address Computer Staff Room of Weifang Medical University, Weifang, Shandong 261042

计算机公共课是高等医学院校最主要的公共基础课程，也是一门很重要的工具课程，在培养学生的创新精神和实践能力方面具有不可替代的作用。但由于受传统教学模式的影响，一直存在“重理论、轻实践”“重知识传授、轻能力培养”、实验教学环节薄弱、学生的计算机应用能力和辅助专业学习的创新能力不足等现象。为了改变这种状况，必须改革传统的教学模式，探索更加有效的教学模式。

1 基于网络的协作学习的内涵

协作学习是学习者以小组形式参与,为达到共同的学习目标,在一定的激励机制下,为获得个人和小组最大化的习得成果而合作互助的一切相关行为。通常由4个基本要素组成，即协作小组、成员、辅导教师和协作学习环境。

计算机网络技术能提供良好的学习界面、图文声像并茂的感官综合刺激，便于营造一种良好的开放的交互式、自主式的学习环境。这些特点都为协作学习提供了更强有力的保障，成员在辅导教师的指导下，学习使用各种网络技术，自觉协调组成协作的小组，共同完成辅导教师针对某一专题提出的学习任务。不但更加利于学生知识的理解掌握，而且更利于培养学生解决问题的能力、创新能力以及与人合作的能力。

基于网络的协作学习的基本模式主要有7种，分别是竞争、辩论、合作、问题解决、伙伴、设计和角色扮演。

2 网络协作环境的建立及在高等医学院校计算机公共课中的应用

2.1 目前高等医学院校计算机公共课存在的问题

一是开课种类单一，学科不受重视。对高等医学院校临床、预防、麻醉等各专业的学生进行计算机教育的目的是使学生将计算机技术用于其专业领域, 使学生成为既熟悉本专业知识, 又掌握计算机应用的复合型人才。但相关教学管理部门往往只重视学生医学知识的学习，忽略了学生计算机应用能力及辅助专业学习能力的培养，在开设课程时把重点放在医学专业课程上，计算机课程仅仅是医学院校中的“小课”。

二是学习内容层次多限于计算机文化基础层次，内容包括了操作系统应用、办公自动化软件office的应用、计算机网络基础、网页制作软件等，实践性和应用性很强，需要学生大量的上机练习。

三是学习对象起点不一，学习需要不同。由于地区、学校之间的差异，部分高中毕业生在初中、高中甚至小学就开始学习信息技术，已经具备了较高的计算机应用能力；而另一部分学生甚至从没有见过计算机，不懂得计算机的开关机。学生起点不同，在进行计算机教学时，教师又必须按照统一教学大纲的要求进行大班授课，造成一种“有人觉得讲得快，有人觉得讲得慢，教师夹在中间为难”的现象，严重地影响了学生学习计算机的兴趣和积极性。

四是学习过程长、教学模式陈旧。高等医学院校计算机公共课的教学多为1个学年，每周安排2课时（80-100分钟）的理论教学，学习过程漫长，学生的学习兴趣很难培养。在教学模式方面一直使用传统的讲授法进行讲授，学生盲目记忆操作步骤。

2.2 基于网络的协作学习的特点

一是突破了时空的限制,教师和学生不再受教室和地域的限制,协作的范围可以从自己班级扩充到班级之间。

二是基于网络的协作学习是建立在由计算机的相关技术搭建的协作平台上实现的,学生要实现最终的学习目标,就必须掌握相关的计算机技术，学生在不断的协作学习过程中，计算机应用能力、创新能力都能得到相应的提高，这对高等医学院校的计算机公共课教学是一个巨大的有益的补充。

三是在网络协作学习环境下，学生对资源的获取、共享、交流变得更加简捷，有利于培养学生知识获取和与人合作的能力。

合理利用这些基于网络的协作学习的鲜明特点，搭建良好的网络协作学习环境，有利于解决高等医学院校计算机公共课教学中存在的诸多问题。

2.3 网络协作环境的建立及使用

网络协作环境主要分为显性和隐性的网络协作环境两大类。所谓显性的网络协作环境主要是指在技术层面上的硬件环境和软件环境。隐性的网络协作环境主要是指学习者与机器、与人的交互环境，学习氛围，学习策略等促进学习者健康成长、勇于探索的关键因素。

目前，笔者所在院校的校园网络已经进入了良性的运行环境，其软硬件配置相对较高。而网络协作学习硬件平台所需要Web服务器、FTP服务器、DNS服务器、e-mail服务器、数据库服务器、路由器、交换机等校园网络设施已经具备，网络协作学习软件平台主要为软件环境方面，搭建了具有良好交互的计算机学习精品课程网站，在此基础上建立了在线答疑、在线作业提交、教师Blog等模块，建设了在线考试系统、计算机教学资源库，另外还创建了计算机学习QQ群。

该平台在计算机公共课的网络协作学习上的应用很广泛，例如学生可以不受时间、地点的约束自行学习精品课程网站上的相关内容，观看教师上课录像，与老师、同学在线交流、在线答疑等。

最为典型的应用实例是在学习完FrontPage内容之后，教师在个人Blog上公布本学期的协作任务为自行组建一个４—６人的小组，建设一个具备初等规模的网站，网站题材不限，同时公布协作任务的详细考核及量分方法，要求３—４天后学生通过e-mail提交excel形式的分组组长、成员等信息及word形式网站总体设计。教师确认分组后，指导学生自行学习专题学习网站上搜索引擎使用、网页制作工具、网页美化工具等内容。接下来的７天为学生自行利用各种即时网络通讯工具（如 QQ、msn等）协作完成网站制作期，少数计算机水平较高的学生还利用了协作工具软件完成任务。７天后教师评阅学生以附件方式提交的网站并反馈教师意见，小组成员再次讨论修改，再次提交协作任务。教师将各小组网站挂在校园网上供各小组互相学习评论，最终完成整个的教学任务。在这个过程中，学生在短短的1个星期内掌握了怎样利用搜索引擎搜索并下载文字、图片、动画、视频等素材，掌握了FrontPage的使用并制作出了一个界面友好的网站，又综合利用了word、excel等知识制作出了网站总体规划书、小组成员分工表等内容，培养了学生与人合作、沟通的能力。

3 基于网络的协作式学习模型的探索及实施要求

在基于网络的协作式学习过程中，教师只是协作学习中的组织者和指导者，充分发挥了学生的主动性、积极性和创新精神。

每个小组由1个小组长和4-6个学生组成，教师给出一个任务，在一定时间内由大家合作完成。这样的任务，一般要求小组成员之间有明确的分工，在组长的协调下完成。

协作学习很多时候也是无形的，不一定要集中或实地进行。比如针对某一个问题，可以建立网络讨论QQ群，有针对性地讨论，再集中意见统一思想，解决问题，使网络的作用发挥尽致。

这种网络环境下的教学大体可分为“创设情境、提出问题—分组协作—问题提交—反馈—任务完成”几个环节，整个的学习过程可以用图1表示。

实施基于网络的协作式学习对教师以及学生都提出了很高的要求。

首先，对于教师而言，必须要掌握相应的网络技术来辅助教学。教师的职能没有因为失去了课堂而有所削减，反而要凭借自己对网络知识的掌握来进行独到的、合理的问题设计与教学组织以及教学策略的制订。在这个过程中，教师要更加注意学生个体的差异，应该学会尊重学生的差异，尊重学生的态度和思想，鼓励学生大胆实践、培养学生的学习兴趣。其次，对学生而言，必须积极参与任务的完成，并针对任务提出合理的意见，增加与小组其他成员之间的交互形式和频度，努力学会与小组成员沟通、合作。

4 结语

网络协作技术 篇12

网络信道拥塞程度是网络性能好坏的重要标志, 传统的TCP协议对网络拥塞的判断是由数据包丢失引起的节点的缓存队列溢出, 一旦队列溢出, 所有的输入分组将被丢弃, 网络进入拥塞状态, 启动网络拥塞控制机制。然而, 在无线Ad hoc网络中, 网络丢包并不一定都是由于拥塞引起的, 节点移动造成的路由中断, 无线链路出错或MAC层竞争接入信道都会引起TCP数据包的丢失。有研究指出, 无线Ad hoc网络中, 网络的拥塞并不表现为队列长度的增加, 而更多的表现为MAC层竞争造成的阻塞现象[3]。可见, 无线Ad hoc网络的丢包大多是由于MAC层竞争冲突引起。而由于传统的TCP协议对丢包产生的原因不加以区分, 在出现分组丢失时一律采用拥塞避免算法, 从而导致TCP吞吐量下降80%左右[4]。若能根据MAC层的状态来及时调整发送方的发送速率, 就可以在一定程度上减少因MAC层信道争用造成的数据包丢失, 从而可以提高网络的性能。这就是本文利用MAC层参数进行跨层协作从而改进无线多跳Ad hoc网络中TCP协议性能的出发点。

1 MAC层与TCP层跨层协作方法

在无线网络中, 跨层设计的思想已被证明能有效地保障网络的QOS (服务质量) 。跨层协作最大的优点就是信息共享, 各层根据共享的信息作出相应的反应以达到提高网络性能的目的。在跨层设计中, 一般只涉及到两层, 上层根据下层提供的信息采取相应的措施, 如传输层与网络层, 网络层与物理层, 传输层与数据链路层。由于MAC层最能反映网络的拥塞情况, 故TCP层与MAC层的跨层协作最能提高无线Ad hoc网络的性能[5]。

1.1 TCP层拥塞控制机制

TCP协议是一种根据网络带宽控制网络负载 (通过调整其窗口大小) 的自适应传输协议, 其目的是为了能够在不引起网络拥塞的情况下尽可能充分的利用网络带宽, 同时使各条流公平共享无线链路带宽, 为此其使用一种加性增乘性减 (Additive Increase Multiplicative Decrease, AIMD) 的窗口控制算法, 发送端根据网络负载情况来自适应的动态调节自身的发送速率, 进行拥塞控制[6]。实现过程如下:每个发送节点维护两个窗口:一个是接收方窗口, 另一个是拥塞窗口 (congestion window, cwnd) , 发送端按这两个窗口中较小的那个窗口值来发送分组。当建立一个连接时, 发送端的拥塞窗口初始值为1, 每收到一个非重复的ACK确认包, 其拥塞窗口呈指数增长, 这个过程称为慢启动 (slow start, SS) 阶段。当拥塞窗口增至慢启动阈值 (slow start threshold) , 发送端在收到非重复的ACK确认包时, 拥塞窗口不再是指数增长, 而是加性增加, 即将其加1, 目的是减小拥塞窗口的增大速率, 这个阶段称为拥塞避免 (congestion avoidance) 阶段。如果发送端连续收到有三个重复的ACK或重传定时器超时, 认为网络发生了拥塞, 则将慢启动阈值设置为当前窗口的一半, 同时将拥塞窗口置1, 进入慢启动阶段。如果网络没有发生丢包行为, 拥塞窗口值将继续增大, 直至增大到接收方窗口, 它将停止增长, 而且, 只要一直不丢包且接收方窗口大小不变, 则拥塞窗口将保持不变。

1.2 MAC层拥塞测度

MAC层能很好地反映网络的负载情况, 不同的拥塞测度反映网络情况的精确度也不一样。现有的MAC层拥塞测度主要有以下几种:RTS重传次数, 帧服务延时FSD, 信道忙碌比Rb和帧传输效率R。

(1) RTS重传次数

在使用RTS/CTS接入方案中, 节点发送数据前会先发送RTS帧预约信道, 接收方回传一个CTS帧同意连接, 之后进行数据传送和ACK确认。当RTS帧发生冲突时, 节点将重发该RTS帧。如果RTS重传次数达到最大重传次数7 (IEEE802.11默认值) , 节点丢弃这个RTS帧以及随后将要发送的数据帧, 可见, RTS重传次数越大, 网络越拥塞。在文献[7]中通过实验证明了MAC层RTS重传次数与TCP拥塞程度的相关性。在实验中, 当RTS重传次数超过2时, 在整个仿真时间内网络中数据包的成功传输数目最多只有2个, 这说明一旦MAC层的RTS的重传次数超过2, 网络即进入拥塞状态。

(2) 帧服务延时FSD

MAC帧服务延时 (Frame Service Delay) 定义为MAC层为传输这一帧开始侦听信道到成功接收到ACK的时间间隔, 特别的, 若达到最大重试次数后, 帧仍没有发送成功, 则FSD为MAC层尝试发送该帧所消耗的时间[8], 包括冲突时间和数据传输时间。MAC层竞争接入信道越激烈, 帧服务延时越长, 网络发生拥塞的可能性越大。当MAC层采用RTS/CTS接入方案时, FSD越大, 本质上是RTS重传次数越多。

(3) 信道忙碌比Rb

信道忙碌比 (Channel Busyness Ratio) 定义为在一段时间间隔内, 链路层忙碌的时间 (包括数据成功传输的时间和冲突时间) 与总时间的比率[9]。信道越忙碌, 表明信道利用率越高, 网络吞吐量越大。而当信道忙碌比Rb大于某一个阈值时, 冲突概率急剧增加, 信道利用率和吞吐量会急剧下降。

(4) 帧传输效率R

帧传输效率定义为成功传输一帧数据的时间间隔与MAC层帧服务延时之比。随着传输概率的不断增大, 帧传输效率R不断减小, 特别是在传输概率的某一阈值附近, 传输概率的一点点增加, 就会造成R的急剧下降[10]。帧传输效率R对MAC层拥塞是很敏感的, 所以可以选取帧传输效率R作为拥塞指示。

以上4种MAC层拥塞测度, RTS重传次数实现最简单, 但对拥塞感知的精确度不高;帧服务延时FSD由于与无线节点的跳数和数据包的大小有关, 受场景影响较大, 故阈值较难确定;信道忙碌比Rb能精确反映信道的拥塞情况, 但实现起来较复杂, 且时间间隔较难选取;帧传输效率R较容易实现, 对协议改动不大, 且由于帧传输效率是一个比值, 故阈值较好确定。

1.3 跨层协作

TCP层与MAC层跨层协作是通过ECN (Explicit Congestion Notification, 显示拥塞通告) [11]机制来完成的。ECN机制提供了一种清晰明了的通知方式, 来告诉发送端网络上发生了拥塞。实现思路是:通过拥塞测度判断网络发生拥塞时, 发送端MAC层把数据包IP头的服务类型字段中的第7位CE位置1, 当接收端收到此数据包时, 会在ACK确认包中的TCP头的保留字段最后一位 (定义为ECN-Echo位) 置1, 发送端收到ACK报文后, 查看头部信息, 发送端据此调整自身的发送速率, 因此, 将ECN机制应用于无线Ad hoc网络中可以有效地减少由于无线信道竞争冲突引起的报文丢失和避免了不必要的重传, 从而提高了无线网络的传输性能。

本文分别运用RTS重传次数、帧服务延时FSD、信道忙碌比Rb和帧传输效率R作为MAC层拥塞测度, 利用ECN机制实施基于窗口的TCP速率调节, 从而在无线Ad hoc网络中实现MAC层与TCP层的跨层协作。

2 仿真结果与分析

本节通过网络仿真平台ns 2.27对图1所示的场景进行模拟仿真。仿真场景中, 所有节点采用IEEE 802.11协议, 路由协议为AODV, TCP数据流分别从发送站 (1…n) 发送到接收站w3, 其中发送节点 (1…n) 只在节点w1的传输范围内, 数据包大小为1000字节, 仿真时间为300s, 其它未声明的参数设置均采用NS2的默认值。

各个拥塞测度的拥塞指示门限取值分别为:RTS重传次数大于等于2, 帧服务延时FSD、信道忙碌比Rb和帧传输效率R分别为0.03、0.75和0.60。

2.1 测度值分析

图2、图3、图4和图5是当只有一条TCP数据流时, 如果没有使用ECN机制和分别使用以上四种拥塞测度, 分别对应的测度值比较。从中可以看出, 使用了基于MAC层拥塞测度的ECN机制后, RTS重传次数、帧服务延时FSD、信道忙碌比Rb和帧传输效率R都趋于稳定, 且有明显改善, 表明MAC层竞争冲突程度得到较大地缓解。

2.2 性能分析

当图1仿真场景的发送站个数n为1, 3, 5, 7, 9时, 分别采用RTS重传次数、帧服务延时FSD、信道忙碌比Rb和帧传输效率R这四个测度为指示信号和不采用ECN机制时的性能比较, 如图6所示。图6 (a) 为网络总吞吐量, 图6 (b) 为网络丢包率。

从图6 (a) 可以看出, 发送节点数n越多, 网络发生拥塞的程度越严重, TCP流总吞吐量呈下降趋势, 但与传统TCP协议相比, 使用了MAC层拥塞测度的ECN机制之后, 吞吐量下降程度较小, 特别是TCP流条数越多, 改善越明显。这是因为发送TCP流条数越多, 网络拥塞的可能性越大, 当网络拥塞时, 采用ECN机制的发送端会主动降低发送速率, 从而达到减轻网络负载的目的。从图6 (b) 的TCP流丢包率也可看出, 使用传统TCP协议的网络丢包率远远大于使用了MAC层拥塞测度的方法, 并且丢包率上升得更快。例如图6 (b) 中当连接数n为9时, 没有使用ECN机制的丢包率大约为0.35, 分别使用基于RTS重传次数、帧服务延时FSD和信道忙碌比Rb的ECN机制后的丢包率大约为0.15, 而使用基于帧传输效率的ECN机制后, TCP流丢包率大约为0.014, 基本保证了数据包的可靠传输。

综上所述, 在无线多跳Ad hoc网络中, 采用以上四种基于MAC层拥塞测度的ECN机制都能提高网络性能, 且由于拥塞测度的精度不一样, 对网络性能的提高程度也不一样。

3 结束语

在无线Ad hoc网络中, IEEE802.11 MAC层协议对TCP性能影响很大, MAC层能最先感知到网络的拥塞情况, 联合MAC层与TCP层的跨层设计能提高网络性能。本文分析了用于跨层设计的各个MAC层拥塞测度 (RTS重传次数、帧服务延时、信道忙碌比和帧传输效率) , 并利用ECN机制完成跨层设计。仿真结果表明, 与传统的TCP协议相比, 使用了基于MAC层拥塞测度的ECN机制后, 网络性能得到极大的提高。

摘要：在无线多跳Ad hoc网络中, 网络的丢包主要是由于MAC层介质竞争引起的, 而不是传统的路由器缓存队列的溢出。因此, 文章分析了四种能反映MAC层竞争程度的拥塞测度, 提出基于MAC层拥塞测度的TCP跨层优化协议。通过仿真实验表明该方法能极大地提高无线网络性能。

关键词：无线Ad hoc网络,MAC层,TCP层,ECN,跨层协议

参考文献

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[9]Hongqiang Zhai, Xiang Chen, and Yuguang Fang.Improving Transport Layer Performance in Multihop Ad Hoc Networks by Exploiting MAC Layer Information[J].IEEE Transactions Wireless Communication, 2007, 6 (5) :1692-1701.

[10]叶进, 王建新, 廖秋丽.无线ad hoc网络中基于帧传输效率的拥塞控制方法[J].通信学报, 2010, 31 (11) :80-86.