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關鍵詞:網絡環境;高職計算機基礎;網絡應用實驗
網絡環境與空間和范圍有關,有大有小,網絡環境可以為人們提供學習和解決問題的場所。在現在的網絡環境下人們可以實現資源共享,建立通信,為生活學習和工作提供了便利。高職計算機課程時高校學生所必修的課程,基礎網絡應用實驗的構架設計是高職計算機課程中所必學的一部分。網絡的普及為學習和工作帶來了很多便利,網絡知識的學習對學生尤其是高職本科生來說是很重要的一項任務。高職生是國家極力培養的為現代化做貢獻的新有為青年,對網絡知識的掌握顯得更有分量。因此在現代網絡環境下,做好高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計對高職生甚至上升到國家層面都是很重要的。
1對新的網絡環境的分析
網絡環境有它自己的組合方式,它一般是由設施、資源、平臺、工具、通訊等幾個部分組成。多媒體計算機、因特網等為其設施。資源是一個泛化的概念,這里的資源指學習材料和學習對象,是經過數字化信息技術處理的多樣化、可以實現共享的學習材料和對象。網絡平臺有它自己的呈現方式,是可以實現網絡教學的軟件系統。通訊是建構協商的保障,而工具是對學習者的學習問題進行解決的一個學習工具。現在市場經濟快速發展,使得工作、學習、生活都是處于網絡化的時代。人們看重網絡的便利,以網絡的發展和應用為中心尋求自身的價值。但是網絡的發展環境并非是穩定的,在現代經濟發展的條件下,構建和諧、健康的網絡環境是網絡發展亟待解決的問題,網絡的便利為很多人帶來利益。創建法制網絡體系為人們提供了規范人們網絡道德的有力途徑,讓他們在經濟飛速發展的時代里真正找到自己的價值和意義。新的網絡環境隨著經濟和人們的思想理念的發展而發展,網絡環境的構造對一個時代的發展很重要,因為一個好的網絡環境會給處在環境中的人們提供一個良好的發展平臺,使他們在便利的條件下為網絡的時代化發展做出更多的有價值的貢獻。另外,對網絡的監管機制也是很重要的一項任務。網絡環境的創立與改善需要一定的監管機制為基礎,網絡化時代為信息的來源與渠道提供了廣闊的空間,信息的安全性也受到質疑,因此對網絡環境的管理與監督也是對信息安全性的一個關鍵性的保障。新的時代、新的網絡環境,隨著時代的發展而改善,把握好網絡環境發展的趨勢適時做出對計算機網絡的改善,新的網絡環境就是一個新的機遇。
2新網絡環境下高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計方略
在高校內,Intranet環境一般與互聯網環境在客戶端角度的操作完全一致。高職計算機基礎的教學實驗中對網絡應用功能的需求難以滿足,因此可以在高校內Intranet環境下李立勇架設相關服務器方式來解決高職計算機基礎實驗中的難題。通過對網絡環境下高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計需求的調查了解,在高校內Intranet環境中應該架設三種服務器,這三種服務器分別是Web服務器、DNS服務器和電子郵件服務器。在一些高校內,網絡環境的一些硬件設施不是那么完善,因此根據計算機網絡應用實驗的構架設計要求,也為了給計算機基礎網絡應用實驗的構架設計提供便利,可以把上面三種服務器疊加起來,應用到一臺服務器的主機上。在實驗局域網絡的環境方面,很多高校有高職計算機基礎實驗室,并且基礎實驗室利用一定的方式構筑以它為單位的局域網。另外,很多高校的內部為了教學與辦公便利及對信息化快速掌握和對外網站的管理,均不同程度地構建了學校內網,用于平常辦公、教學、信息處理等內容,學校內網除這些職能之外,還可以兼顧高校內計算機基礎實驗的教學。首先,經過教師端服務器把實驗室局域網和高校內的Intranet連接,接著在校內Intranet設立一臺單獨的實驗教學服務器主機,集成高校計算機基礎網絡教學應用實驗項目需求所對應的服務器。在高校內Intranet環境下,出于一系列因素的考慮,可以選用Windows2003Server這樣的服務器系統平臺,應用這個系統可以增強安全性,作為一個服務系統,是網絡服務和應用人員的絕佳選擇。在高校內,高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計應用方面的需求主要有三個方面:其一,對一些網站的瀏覽與訪問;對網站的瀏覽和訪問是為了滿足高校學生在一些知識或者問題層面的一些需求。其二,對Web資源的下載,下載的內容中通常都有一些文字、圖片等。其三,滿足在高校內進行一些電子郵件方面的應用,其中包括電子郵件的收發問題,郵箱的注冊或對所收郵件的整理和處理問題等。在網站的瀏覽和對Web資源下載這兩個方面,應該有Web服務應用于DNS服務應用結合起來協同實現。Web服務的主要參考價值就是能夠滿足高校內資源信息的需要而一些網站信息。而DNS服務則是針對學生的一項服務,它可以在學生進行實驗機的Web的瀏覽時提供訪問域名的分析。接下來是針對高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計應用方面需求的第三個方面,這個需求需要Web服務應用、DNS服務應用和電子郵件服務也就是三個方面的需求服務應用同時工作才能實現。注冊郵箱需Web頁面,而電子郵件的服務就是提供與POP3協議相關的服務,最終在一系列服務的協同幫助下進行郵件收發操作。這些方案只有在具體實施的情況下才能發揮它應有的作用,因此對方案的提出是為了更好的實施到高職計算機基礎網絡應用實驗中。
3結語
總的來說,新的網絡環境下對計算機的發展要求提到了一個平臺。鑒于此,在網絡的大環境下,高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計也應該有所創新。另外,高職生作為國家精心培養的高等人才,更應該利用網絡資源為自己提供更大的發展空間和發展機會。高職計算機基礎網絡應用實驗的構架設計不僅關系高校教學的便利,也關系到對高校內人才的培養,值得探索。
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關鍵詞:工程設計網絡應用方案探討
隨著計算機及其應用技術的日益發展,特別是信息技術的飛速發展,各勘測設計院建立自己的局域網,成為勢在必行的工作或計劃,總院也要求2000年甲級院必須建網。但是,為什么要建網?建一個什么樣的網?它的帶寬多大才合適?在網上干些什么?怎樣實現信息共享?除了信息共享和設備共享外,還能做什么?怎么樣才能通過網絡提高CAD勘測設計效率?怎么樣才能通過網絡實現ISO9000的管理?這些都是大家所關心的問題,也都希望能有一個系統而完整的解決方案。本文就這些問題做一些初步的探討。
1工程設計領域計算機應用的現狀和面臨的問題
自80年代以來,工程設計行業CAD的應用已經有相當大的發展,大部分設計單位已拋掉了圖板而由計算機輔助完成設計,其中部分設計院的CAD應用達到相當高的水平。近年來,不少院已達到人手一機并接近100的CAD出圖率。但是,隨著計算機應用在各設計院的深入和普及,一些問題也漸漸暴露出來。
在這普及推廣CAD應用的10余年里,很多工程設計單位都積累了大量的電子文檔和電子圖檔,這些都是無形資產,它們的積累構成了企業最寶貴的財富。但這些電子信息分散在單個的PC上,無法對其共享和利用,不可能進行有效的檢索和查詢,由于缺乏管理,久而久之變成了電子垃圾,反而影響了日常生產。各設計院迫切需要對現有的電子信息進行有效的組織和管理。
企業要參與國際市場的競爭,其質量規范體系必須與國際接軌。PDM(ProductsDataManagement)產品中的工作流程控制模塊,以其嚴格的工序審核和制約,可為實施ISO9000提供有力的工具。
工程設計部門已開始從面向產品整個生命周期的角度來重新思考、重整、優化企業內部的設計工具,對設計過程進行重整,以便更有效地組織生產。但面臨如下問題:
隨著電子存貯的各種圖紙文檔數量的增加,如何有效地管理、瀏覽和查找這些電子圖檔?
改型設計是利用計算機和已有的圖紙來提高工作效率的,如何有效地共享信息資源?
設計變更時,如何利用圖紙的版本策略來跟蹤設計,以確保信息的一致性和有效性?
如何應用計算機將全面質量管理或ISO9000質量標準有效地貫徹到設計流程中去?
如何對設計流程進行規范和管理?如何加強設計過程中設計人員間的交流和協同?
如何將大量歷史資料歸檔,利用計算機進行管理,并逐步積累,建立通用件、通用圖庫?
如何有效地對項目組成員進行工作量的均衡、調整、評估?
如何有效地對項目及分項目的進度進行跟蹤、調整?
解決問題的途徑是建立一個合適的網絡,并且要有相應的網絡應用軟件。
2工程設計網絡系統解決方案
各設計院建網工作的關鍵是方案選擇,要從網絡的傳輸介質到面向用戶的應用系統,提供全面解決方案,包括:綜合布線子系統、計算機網絡子系統和產品數據管理子系統(圖1)。
在這個網絡系統中,結構化綜合布線系統為網絡提供可靠的傳輸介質,使之具有高度的可管理性和可擴展性,能支持多種先進的網絡技術;網絡子系統則在布線系統的基礎上,為高層的應用系統提供足夠的網絡帶寬,為產品數據管理系統提供高速、可靠的網絡平臺。結構化綜合布線系統和網絡子系統是網絡的基礎,只要滿足一定的數據傳輸帶寬,滿足網絡的管理要求即可,它們具有與一般企業網絡相似的要求;但是,最高層的網絡應用軟件系統,應考慮生產和管理的需要,滿足工程設計的特殊要求。
圖一:網絡系統組成示意圖
2.1結構化綜合布線系統
為了滿足網絡對于帶寬、管理、擴充和靈活應用的要求,達到經濟合理的目標,擬采用
結構化綜合布線系統,它由四個子系統組成:工作區子系統、水平子系統、垂直子系統和管理子系統;網絡布線用五類無屏蔽雙絞線或光纖,每個用戶節點與網絡連接…,這里不去詳細討論。
2.2計算機網絡系統
考慮到整體目標和目前的發展趨勢,網絡可采用10Base/100BaseT交換式快速以太網,擬用WindowsNT或Novell作為網絡系統軟件,并采用相應的網管軟件和防病毒軟件。本文也不作具體討論。
2.3網絡應用子系統
為了滿足工程設計部門的特殊要求,上海交通大學金維計算機系統集成有限公司針對工程設計領域中的實際問題,引進了PDM(ProductsDataManagement)技術來開發有關的網絡應用軟件,一般來講,PDM是管理與產品相關的信息和過程的技術:
l與產品相關的所有信息,包括部件信息,結構配置、文件、CAD檔案、審批信息等;
l與產品相關的所有過程,即對這些過程的定義和管理,包括信息的審批和分配。
關鍵詞AdHoc網絡;擁塞控制;顯式控制協議
引言
隨著無線技術的進步,對于建立一個提供低花費因特網接入的寬帶無線網,無線AdHoc網絡是一個很有潛力的候選者。對于這種新的網絡體系結構,需要一種能夠有效處理多跳網絡及其變形的傳輸協議。
當前,最廣泛使用的TCP協議是TCPReno及其變種。然而,最近的研究表明TCPReno在無線Adhoc網絡中遇到了公平和效率的問題。究其原因,主要有以下三個方面:
①TCP沒有區別開擁塞控制和可靠性控制。TCP通過報文丟失事件來檢測擁塞,但在AdHoc網絡中,報文丟失雖然與擁塞密切相關,但它并不是一個可靠的擁塞信號,報文丟失也可能是由于與傳輸信道有關的錯誤和與結點移動有關的路由失敗引起的。
②TCP依賴AIMD算法調節擁塞窗口使網絡收斂到公平的帶寬共享。因此,在重新路由后,它不能高效率地獲得空閑帶寬。
③AdHoc網絡的吞吐量主要取決于傳輸負載。當傳輸負載增加到超過一定門限,鏈路出錯率增加,吞吐量降低。而TCP流量控制為了填充瓶頸接口隊列,常常向網絡中注入太多的報
文。
本文設計了一種解決后兩個問題的新的擁塞控制策略去改進無線AdHoc網絡傳輸協議的性能,該策略采納了一種顯式擁塞控制體系結構,這種體系結構由中間結點作出擁塞估計并把速率反饋送回發送端,發送端基于收到的速率反饋調整其傳輸速率。這種協議叫無線顯示控制協議,即WXCP(WirelesseXplicitControlProtocol),其設計思想來自XCP(eXplicitControlProtocol),一種為高帶寬延遲網絡設計的基于窗口的擁塞控制策略。WXCP在中間結點和發送端集成了一系列機制以使XCP適用于無線網絡環境。在中間結點,WXCP做了更為精確的擁塞狀況估計,并基于多個擁塞度量值計算速率反饋。通過使用顯式速率反饋而不是搜索可用帶寬,WXCP流能夠迅速收斂并獲得良好的吞吐量。同時,WXCP流能夠比TCP流更快收斂到平穩。另外,還在發送端引入了報文丟失發現及減緩機制用以處理小窗口和峰值問題。
1相關工作
WXCP是對為高帶寬延遲積網絡設計的XCP的擴展。同時也有許多關于為多跳無線網絡可靠數據傳輸改進TCP性能或者設計新的策略的相關研究。
①第一類方法是基于端到端的測量。Wang和Zhang[2]提出的通過檢測并響應無序報文傳遞事件以提高TCP的性能的方法。Fu等[3]提出了一個TCP友好的傳輸協議,這種協議基于端到端的測量對報文和連接行為進行多值聯合鑒定以試圖區分不同的事件,例如由于移動引發的連接斷開、重連接及網絡擁塞引起的信道錯誤等。
②也有研究者試圖通過使用來自路由層的顯式反饋來改進無線網絡中的可靠數據傳輸性能。Holland和Vaidy[4]研究由于移動造成的鏈接破壞對TCP性能的影響并提出了一種顯式鏈路失敗通知技術(ELFN)。Chandran[5]也提出了一種TCP反饋的相似機制。Liu和singh[6]在傳輸層和路由層之間引入了一個薄層用以處理來自中間結點的顯式通知并保護TCP不受AdHoc網絡潛在行為的影響。
這兩類方法通過區分與擁塞有關的報文丟失和由于信道錯誤和路由失敗引起的報文丟失來提高TCP性能,解決了上面提出的第一個問題。
③最近,研究者又提出用來自中間結點的顯式速率反饋來解決第二和第三個問題。Sundanrasan等[7]提出了一種基于速率的傳輸層協議ATP。在ATP中,發送端基于來自瓶頸結點的顯式速率反饋調整傳輸速率。Chen等[8]介紹了EXACT(ExplicitrAte-basedflowConTrol),將ATM的ABR擁塞控制使用的基于速率的反饋應用于AdHoc網絡。
本策略也是利用顯式速率反饋解決第二和第三個問題,但與這些方法不同的是,本策略在發送端使用的是基于窗口的擁塞控制而不是純基于速率的擁塞控制。與[8]相比,WXCP的中間結點并不維持每個流的信息,因此WXCP的實施將更為簡單。雖然[7]也不維持每個流的信息,但它并沒有考慮到無線傳輸信道的空間特性。而且WXCP在不同的流之間維持時間公平而不是吞吐量公平,因此WXCP能獲得一個的更高總吞吐量。
2WXCP在AdHoc網絡中的具體實現
2.1基本思想
假設MAC協議的基本機制為:1基于CSMA/CA。2單播報文確認。把XCP應用到共享信道的無線網絡是具有挑戰性的,為了精確計算反饋,XCP路由器必須預先知道準確的鏈路容量。然而在共享信道無線網絡中,所有的結點競爭信道,真正的吞吐能力隨著傳輸負載的變化而變化。XCP在接口處獲得鏈路容量以計算速率反饋,由此引入的容量估計會使XCP產生膨脹的反饋,從而發送端發送的報文將超過鏈路的傳輸能力,隊列建立并加長。而WXCP并不使用通過一個固定接口獲得的容量,通過局部地檢測中間結點的信道狀況,WXCP獲得合理的容量估計。另外,WXCP還在發送端加入了報文丟失發現機制和減緩機制用以處理小窗口和峰值問題。
2.2擁塞度量的描述
WXCP使用三個度量去檢測結點處的資源使用狀態和擁塞程度:可用帶寬(Availablebandwidth),接口隊列長度(interfacequeue(IFQ)length)和平均鏈路層重傳(averagelinklayerretransmission(ALR))。不失一般性,這是使用可用帶寬代表可用網絡容量。可用帶寬越小,擁塞發生的可能性越大。可用帶寬可以基于本地監測進行估計而不需要額外控制報文的交換。如果周期性估計,信道空閑時間代表網絡容量在估計周期內仍然可用。為了把信道空閑時間轉換為傳輸速率,需要計算鏈路層吞吐量。因為在不同的位置無線信道狀況可能不同,到不同的鄰居結點的鏈路層吞吐量也可能不同。因此,雖然使用相同信道,但在WXCP中使用可用帶寬是所有路徑的平均可用帶寬。如果估計周期是T,則平均可用帶寬B:
B=(1)
是在周期T內的信道空閑時間,bw是到所有不同接收端的平均鏈路層吞吐量。該模型可以用IEEE802.11DCFMAC協議實現,該協議使用CSMA/CA機制控制多個結點訪問相同的信道。通過監測無線電情況,可以得到,它是在觀察間隔T中結點使用信道時間,物理載波偵聽時間,虛擬載波偵聽時間的總和,可以由T-得到。在802.11DCF中,任何非廣播數據報總是伴隨著一個確認數據報,bw是每個鏈路層吞吐量測量樣本值的平均值,鏈路層吞吐量測量樣本值計算公式為:
(2)
是報文j的大小,是報文傳遞到MAC層的時間,是收到相應的ACK報文的時間。
第二個度量值是輸出接口隊列狀態。當輸入傳輸速率比輸出傳輸速率大,報文開始緩存在接口隊列(IFQ)中并且隊列的長度增加,當隊列滿時,到達隊列的后續報文被丟棄。TCP由此推斷網絡中擁塞的存在。
由于隱藏終端的問題,如果沒有任何協調措施,發送端與不在其偵聽范圍但在接收端偵聽范圍的結點競爭接收端周圍的一個信道,如果隱藏通信來自流本身,這就是眾所周知的自沖突。當一個流向網絡中注入過多的報文,自沖突會發生,傳輸延遲增加,吞吐量減小。通過調整傳輸速率,可以改變自沖突的程度。然而發送端的IFQ長度對于檢測自沖突并不是足夠的靈敏。因此,這里使用成功發送報文的平均鏈路層重傳作為第三個擁塞度量值去檢測自沖突程度。
使用ALR去偵聽自沖突會遇到許多的干擾,因為無線AdHoc網絡中的報文丟失不僅僅因為自沖突,還包括其它的無線信道錯誤(例如由于多路徑反射和來自其它信號源、路徑散射的信號沖突)和路由失敗。將自沖突與其它的無線信道錯誤區分開是很難的,有可能當網絡經歷嚴重的無線信道錯誤,結點產生大量的重傳,卻由此推斷存在嚴重自沖突,但事實上并沒有沖突。WXCP通過遵循TCP中保持最小擁塞窗口CWND大于或等于一個報文的規定處理這個問題。而事實上,一個報文大小的CWND對大多數網絡來說接近最優值。在最壞的情況下,當嚴重的無線信道錯誤產生和WXCP偵聽自沖突不正確時,協議至少能以一個報文大小的CWND工作并獲得合理的性能。
2.3WXCP中顯式擁塞反饋的計算
在WXCP中,中間結點基于報文頭部攜帶的流信息和在上文的擁塞度量值作出擁塞控制和公平控制決定。因為在無線網絡中,不同路徑上的鏈路層吞吐量是不同的,為了達到高的總吞吐量,WXCP公平控制器在流之間維護時間公平性而不是吞吐量公平性。每個控制間隔T,T是這個結點上的所有的流的RTT的平均值,WXCP計算總反饋:
(3)
B是被該結點本身和n個相鄰結點共享的可用帶寬的估計值。n可以通過對上一個控制間隔中監聽到的報文的不同的源端進行計數得到,代表在控制間隔中觀察到的接口隊列最小長度。代表上一控制間隔中對所有目的結點成功傳輸報文的ALR。是常數。
當總反饋為正,即對所有的流增加相同的活動時間。因此,任意流i的活動時間的改變,將與同一常量成正比,假設流i流過路徑k的鏈路層吞吐量為,因為與該流吞吐量的變化成正比,并與鏈路吞吐量成反比(i.e.,=)。流i吞吐量的變化與路徑的鏈路層吞吐量成正比。另外,流i擁塞窗口的改變即是其吞吐量與RTT乘積的改變。因此,流i擁塞窗口的改變應該與該流的RTT和鏈路層吞吐量成正比,即(i.e.,∝)。一個流的擁塞窗口總的改變是它收到的每個報文反饋的總和。在控制間隔T中,經過路由器的流i的報文的期望數量正比于該流的擁塞窗口,反比于其往返延遲時間和報文大小(i.e.,)。故每個報文的正反饋Pi:
Pi=(4)
是常數。因為總的通信速率的增加等于所有流速率增加的總和。可以由(5)得到,
=(5)
L代表該結點上所有的流。相似地,當總的反饋為負時,計算每個流的負反饋。在這種情況下,讓流i的活動時間的減少與流i的當前活動時間成正比。(i.e.,∝)。同時,與流i的吞吐量成正比并與成反比。就可以得到流i吞吐量的減少與其當前吞吐量成正比(i.e.,∝)。這與XCP是相同的,根據XCP,每個報文的負反饋由下面公式得到,
(6)
常量可以由下面的式子(7)得到,
=(7)
2.4報文丟失發現
與XCP一樣,WXCP的發送端維持擁塞窗口cwnd以及往返延遲估計值rtt。當報文離開時,發送端在報文頭部填入其當前cwnd和rtt,當新的應答報文到達,發送端根據映帶報文中的反饋信息調整它的cwnd,即cwnd=max(cwnd+feedbaclk,s),s是報文的大小。對于反饋,WXCP響應報文丟失的方式與TCP一樣。[14,3]顯示當TCP以一個小的擁塞窗口工作時,窗口的大小限制了發送端可能收到的返回ACK的數量。因為TCP要求三個重復的ACK去觸發快重傳,小窗口可能阻止這些算法有效。
WXCP保持擁塞窗口的大小接近最優值以獲得好的吞吐量。為了避免不必要的超時,WXCP發送端需要向網絡中發送足夠的報文去判斷當前報文的丟失模式。因此引入報文丟失發現狀態到發送端的WXCP狀態機。基本思想是當擁塞窗口小時,如果沒有新的ACK收到,也沒有足夠數量的重復ACK返回,發送端不是等待一個重傳超時,而是從基于窗口的控制轉換到減小傳輸速率的基于速率的控制。如圖1所示,兩個定時器,報文丟失發現定時器和減緩定時器,都加入到發送端。每次當重傳定時器復位,報文丟失發現定時器設置其超時時間為當前穩定的RTT估計。如果沒有丟包,路徑的RTT不會有明顯增加,報文丟失發現定時器在它重置之前也不會超時。否則,當報文丟失發現定時器發生超時,就檢查當前的擁塞窗口,如果擁塞窗口比門限值Wmin小,發送端進入報文丟失發現狀態。在此狀態,報文以當前傳輸速率一半的速率減緩發送(e.g.,),并且發送端每發送一個擁塞窗口的報文,傳輸速率減小一半。在報文丟失發現期間,cwnd不變,RTT估計正常更新。如圖1所示,發送端在以下情況下退出丟包發現狀態:
①已有的報文注入到網絡中但仍然沒有新的ACK返回,并且重復ACK的數量小于3,即可推斷大多數的報文丟失并且發生了網絡擁塞。發送端停止向網絡注入新的報文并且等待重傳超時。
②發送端收到3個重傳ACK,說明有報文丟失,發送端退出報文丟失發現狀態開始快重傳和快恢復。
③發送端收到新的ACK,說明在網絡中沒有報文丟失和擁塞。
④重傳定時器超時。如果路徑的RTT過大,網絡中的報文增加到Wmin之前可能發生重傳定時器超時,在這種情況,發送端進入重傳超時狀態并且按與TCP相同的方法重傳丟失報文。
2.5減緩機制
基于窗口的傳輸策略具有利用ACK自時鐘的優勢。但也有缺點,即當發送端收到大量ACK報文和以高速率發送報文時產生了峰值。這些報文會在無線信道上相互干擾,為了平滑這一峰值,減緩機制被引入到基于窗口的WXCP發送端。定義Bt為最大可容忍的峰值,WXCP發送端通過Bt為它的最大通信量整形。一般地,當可利用擁塞窗口空間為,發送端在允許范圍內盡力發送最多的報文。在WXCP中,發送端檢查Bt,如果<Bt,報文正常發送;否則,同一個擁塞窗口的報文以速率減緩發送,cwnd即為當前擁塞窗口,rtt代表上一個RTT樣本,只要減緩發送報文的應答報文中的一個被收到,減緩狀態終止,后繼報文以ACK自時鐘發送出去。
2.6參數設置
報文丟失發現門限Wmin:當擁塞窗口達到此門限,WXCP連接總是按基于窗口速率控制工作。當擁塞窗口小于此門限,WXCP連接進入報文丟失發現狀態以減少不必要的超時,設Wmin為7個報文。
減緩機制最大可容忍峰值:代表在網絡中WXCP連接能容忍的峰值,為了最小化自沖突,我門設置為2個報文。
中間結點的參數:此算法在中間結點有三個參數,α控制可用帶寬的分配,它的值在0和1之間,α值越大,WXCP利用可用帶寬的速率增加得越快。為了減少傳輸延遲,WXCP盡力在中間結點保持短的IFQ和低的自沖突,這由β和ζ控制。因此必須設置這三個參數用以平衡由于利用可用帶寬所增加的協議響應時間和IFQ排隊及自沖突所帶來的延遲時間。設α,β,ζ為0.20,0.11和67[10]。
3WXCP在AdHoc網絡中主要特點
在無線AdHoc網絡中,由于WXCP自身的特性,WXCP較TCP及其一些改進方案有許多優點,更能適應無線AdHoc網絡的需要。
①WXCP在中間結點做了更為精確的擁塞狀況估計。通過顯式速率反饋及時調整傳輸速率,WXCP流能夠迅速收斂到平穩并獲得良好的吞吐量,具有良好的穩定性。
②WXCP的中間結點并不維持每個流的信息,而基于擁塞度量值和報文頭部攜帶的流信息作出擁塞控制和公平控制決定,實施將更為簡單。并且WXCP公平控制器在不同的流之間維持時間公平而不是吞吐量公平,能夠獲得更好的公平性和更高的總吞吐量。
③發送端WXCP狀態機中引入的報文丟失發現狀態和減緩機制能夠有效地處理小窗口和峰值問題。其主要利用兩個定時器,報文丟失發現定時器和減緩定時器,并根據不同的情況選擇不同的處理策略,發送端還通過為它的最大通信量整形,避免了不必要的超時,平滑了當發送端收到大量ACK報文和以高速率發送報文時產生了峰值,提高了穩定性。
④由于無線信道存在干擾,可能會由無線信道錯誤和路由失敗造成的報文丟失錯誤地推斷出存在嚴重的自沖突,WXCP通過保持最小CWND大于或等于一個報文來處理這個問題。即便在最壞的情況下,當嚴重的無線信道錯誤產生和WXCP檢測自沖突不正確時,協議至少能以一個報文大小的CWND工作并獲得合理的性能。
4結束語
本文指出了TCP及相關策略在無線AdHoc網絡存在的主要不足,對XCP在無線AdHoc網絡中的應用WXCP進行了詳細的分析和討論,給出了WXCP具體實施方法,分析了WXCP在無線AdHoc網絡中的主要特點。
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關鍵詞 網絡應用 識別系統 研究
中圖分類號:TP393.07 文獻標識碼:A
網絡識別技術與人們的生活密切相關,為人們生活提供不少便利,但是網絡應用識別系統的開發并不是一帆風順的。網絡識別系統是一個龐大而復雜的程序設計,本文對現有網絡識別系統進行簡單的介紹,并舉例說明識別系統在生活中的應用,希望我國的網絡識別技術今后有更好的發展,使網絡應用識別系統以更安全高效的形象展現在人們面前。
1簡介網絡應用識別系統
1.1網絡應用識別系統的實用性
網絡應用識別概念的提出立即引起專業人士的關注,按照此想法設計出來的網絡應用識別系統運用領域廣、實用性強、方便人們的生活。網絡應用識別系統是一種基于信息采集與信息決策處理過程的智能化系統,對數據庫的容量和智能化程度要求很高,這就為系統編程提高難度。生活中常用的網絡應用識別系統是用于辨別人、事、物方面的系統,建立之初僅用于刑事偵查、緝捕在逃罪犯,后來隨著技術蔓延,開始應用于生活中,指紋識別鎖、面部辨別器、聲紋識別等為人們的生活帶來便利。網絡應用識別系統還可以進行身份驗證,設置訪問權限,運用到實際中可提高人們的安全指數。
1.2網絡應用識別系統的組成
網絡應用識別系統大致包括三部分,信息采集錄入、數據分析整合、信息識別甄選,三部分環環相扣,緊密相關。信息采集錄入是系統建立的基礎,豐富的信息數據資源使得網絡應用識別系統更加完善。數據分析整合是信息采集與識別的連線,大量的信息數據如果不能很好的分析,只會造成資源的浪費,還會因占用過大內存導致系統運行慢。信息識別甄選是網絡識別系統最關鍵的一環,也是最智能化的一環,是網絡識別技術應用中起決定性作用的部分。
2網絡應用系統的實際應用
隨著科技發展進步,計算機網絡發展迅速,黑客、木馬的存在時刻威脅著人們的信息安全,保障網絡信息安全、設置信息探訪權限,便顯的尤為重要。網絡應用識別系統應運而生,為人們的信息安全,甚至是生命安全提供了保障。網絡應用識別系統采用生物認證的方法,每個人的生物信息不盡相同,系統根據個體差異,篩選識別出與所需信息符合的人或物。常用的識別方式有指紋識別、腳印識別、人臉識別。
2.1指紋識別
指紋識別在我國有悠久的歷史,早在6000多年前就有應用。但是由于缺乏大規模集成電路設計與制造優勢,中國沒有在指紋sensor(傳感器)上有所突破,與網絡應用相關的智能指紋識別系統在我國卻遲遲沒有建立。就像電腦芯片一樣,我國所采用的指紋sensor大多是美國等發達國家提供,桎梏我國的指紋識別領域的發展。不同手指指紋紋脊的樣式不同,且紋脊樣式不會因為年齡增長等原因改變,指紋的此種生理特性為指紋識別奠定基礎。指紋還具有唯一性、穩定性、易采集性、不易偽造破譯等特點,使指紋識別有更高的安全保障。自動指紋識別系統(AFIS)是網絡應用識別系統的一種具體表現形式,系統通過對指紋紋線構成、流線、中心點等分析,達到識別指紋的目的,在現實生活中有很廣泛的應用。
2.2腳印識別
腳印是人們外在生理特征之一,由于每個人身高體重、走路姿勢等因素,對鞋底會造成不同程度的磨損,腳印會有細微差別。腳印識別系統就是根據這一特性,對腳印進行分析鑒定,多用于警方的偵查工作,與血型資料庫、DNA數據庫共同做為刑偵過程中的數據基礎。腳印的收集處理比指紋收集稍復雜,需要對所得腳印圖像進行多方面的處理。首先對腳印進行灰度處理,增加腳印明暗對比度,方便之后的圖像處理。接著系統采用的是最大方差閾值分割法(即Otsu法),加快處理速度并能夠將腳印與背景分開,減小背景因素在腳印識別過程中的影響。中值濾波是腳印識別系統中常用的一種處理方法,處理圖像后可使腳印圖像不清晰的細節變得明朗。中值濾波處理后的圖像可能有一些較大的區域噪聲,可通過對圖像進行開運算操作除去區域噪聲。最后通過垂直投影和水平投影對腳印的明暗像素值進行掃描,可對腳印進行定位,方便刑事偵查。
2.3人臉識別
人臉識別是指給定一個靜止或動態圖像,利用已有的人臉數據庫來確認圖像中的一個或多個人。人臉圖像采集比指紋采集或腳印收集方便,不需要通過直接接觸就可以獲得人臉圖像。每個人五官位置、形狀都有細微差別,人臉識別系統就是根據面目的瞳間距、鼻子位置、嘴巴長度等生理特征的不同,進行人臉識別。通過這些特征識別,與數據庫已有的信息進行比對,進行人物識別。此系統開發之初用于國家安保、在逃犯緝拿,后來技術隨著發展逐漸運用到其他行業。我們都有豐富的面目表情變化,表情差異為人臉識別系統的運行提高難度,因此人臉識別系統要求更智能化,系統設計要求更高。
3網絡應用識別系統前景
網絡應用識別系統的部分成果已經在人們生活中得到廣泛的應用,高檔住宅的門鎖已經從密碼鎖換至指紋鎖或人臉識別鎖,大大提高了安全系數。利用腳印識別、指紋識別等方式對罪犯進行追蹤,提高破案率。人臉識別在追蹤在逃嫌疑犯方面也發揮巨大作用。網絡應用識別系統有廣闊的發展前景,識別系統一定會像電腦普及一樣走進家家戶戶,為人們的生活保駕護航。
4結語
網絡應用的識別系統現今得到了更為廣泛的應用,在生活中的應用可提高人們生活的安全程度,在國家安保上,網絡應用識別系統也發揮著重要作用。時刻優化完善程序是保證識別系統高效、穩定運行的關鍵,網絡應用識別系統在研究人員的不懈努力下定會更加完善,造福大眾。
參考文獻
文摘要:在互聯網、校園網技術應用環境下,傳統教學模式將發生著深刻的變革,必然從封閉模式向開放模式轉變,形成書本知識和網絡信息相結合,教師傳授和學生自我探索相結合的全新的現代教學理念和教學模式,因此,在教學模式改革中,網絡應用既是必要的,也是富有深遠意義的。
在互聯網、校園網技術應用環境下,傳統教學模式將發生著深刻的變革,必然從封閉模式向開放模式轉變,形成書本知識和網絡信息相結合,教師傳授和學生自我探索相結合的全新的現代教學理念和教學模式,因此,在教學模式改革中,網絡應用既是必要的,也是富有深遠意義的,下面即從網絡應用的必要性、網絡應用如何改革教學模式以及網絡應用改革教學模式的意義三個方面進行分述。
一、網絡應用在教學模式改革中的必要性
(一)傳統教學在目前教學中存在的問題
從目前的現狀看,傳統的教學模式已與新時展的形勢不相適應,首先,傳統的教學注重學習結果,忽視知識和技能獲得的過程,由于學生頭腦中的學習結果是可以通過測驗來檢測的,比較容易外顯出來,容易被人們觀察和研究,而學生頭腦中的思考過程不僅是純個別化的,而且難以外顯,不太容易被教師所注意和觀察。所以,傳統的教學很容易陷人“結果中心”的偏向。例如,傳統英語教學模式的主要缺陷就在于重結果而輕過程、重“筆”而輕‘舊”,為克服這些缺陷,誕生了諸如“英語角”、語音教室等輔助手段,并取得了一定的收效。
其次,由于傳統的教學以講授法為主,學生的學習則以接受學習為主。很顯然,傳統教學忽視了學生的自主學習和發現學習,但是隨著信息技術的普及,學生獲取信息的來源開始變得多樣化,學生不再只是從教師和書本上獲取知識和信息,他們還可以從互聯網上等其它方面獲取大量信息,因此,一味強調接受學習,已經不能適應時代的要求。
總之,傳統教學以教師為施教人,學生為受教人;各種教學因素需要固定:時空的限制、教具的簡單化、教師角色單一;知識體系、學習過程、授課過程、演示實驗等環節缺乏探索性和研究性。而且傳統教學,學生對授課節奏變化難以接受,老師較難始終保持高質、高效的教學,學習效果不能及時反饋于教師,教師對教學的評估很難掌握,因而教師的創造性和拓展性發揮的空間就很狹窄,更無從發揮。所以,改革不適應的教育觀念與教學手段已迫在眉睫。
(二)網絡應用的必要性
1.網絡應用,為教學提供了豐富的教學資源,同時改變著教育觀念。信息技術網絡應用實現了“可擴充式教材”、“可編組式教材”,使課堂教學與類科學知識迅速增長的變化相結合。學生可以將自己的創造性設想、幻想通過網絡應用進行探討、交流,從靜止的、封閉的、模式化的課堂中融人到“虛擬的”、有個性和創造性的跨時空的網絡交換資源中進行學習,學習將更富有趣味和創造性。
2.網絡應用于教學改變了教學中師生之間的結構關系,使二者能夠建立共學關系,有時候甚至會出現教師后學于學生的情況。在學校教學中,應特別重視信息技術課程實施,加強網絡教學。要將不同學科、不同教材的相關因素融合起來設計教學,充分發揮網絡應用在課堂中的作用。同時,在利用網絡上的有用資源的過程中,形式是多種多樣的,形成性的課題的討論,因此,教師應掌握一定的課時劃分及根據學習主題的不同來確定一堂網絡環境下課堂教學的時間和確定學生活動的范圍。
3.通過網絡應用,教師可以獲取與教學有關的各種輔導材料,設計教學模式。借助于網絡,教師的教學設計和教學創作過程將更靈活。教師對教材、對知識的信息再加工,需要融進其個性、思想、理念和方法,最大限度地體現教師作為一個有個性的思考者所具有的一切本領,經過這一個準備過程,使教師更好地扮演自己的角色,履行自己的職責。應用校園局域網或互聯網方便了教師更廣泛地查詢、獲取信息和知識。網絡的應用能使教師獲得創造的自由,更能體驗創造的樂趣,增強課堂的成就感和價值感。
二、網絡應用如何改革教學模式
(一)網絡應用有利于實現創造性的學習目標
在傳統教育模式下,通常是作業、試卷的交流多而語言的交流少,僅有的課間和個別輔導等交流形式存在面窄、參與學生少的缺點,網絡應用可以實現多方面、多層次的開放式師生交流,使全方位的立體信息在教學過程中得到充分運用,在滿足個體化學習要求的同時引發學生的想像力和創造力。利用網絡環境,學生可以不受時間和呈現方式的限制,通過多種設備,使用各種學習平臺,獲得高質量的課程信息,有助于學生發現知識和加深對現實世界的理解,有助于學生創新能力的培養。教師通過精心設計教學程序,創設多種教學情景來激發學生的學習情感,使教學過程中,師生之間、學生之間充分地互相交流,民主地、和諧地、理智地參與教學過程,這正是師生相互作用的最佳形式,因而也是發揮教學整體效益的可靠保證。
(二)網絡應用能夠增強感官效應,鍛煉學生膽識,提高學生學習效率
網絡應用可以將圖像、聲音、視頻、動畫等多種媒體融合在一起,在教學中,這種網絡應用的教學情境可引起學生的多感官參與,激發學生的學習興趣,使學生積極主動地探索知識;而且網絡本身就是一個虛擬社會,在這里你可以大膽地“為所欲為”,譬如內向、靦腆的學生在網絡中,完全不需要顧忌“面子”,而大膽地同另一些虛擬對象用不太熟悉、可能出錯的英語交流思想和敘述事情。所有這些都能促使學生成為知識信息的主動建構者,并最終提高他們的學習效率。
(三)網絡應用必須與教學理論有機結合
網絡應用是高新技術,如果不在先進的教學理論指導下進行精心的教學設計就不能發揮其優勢,沒有任何一種媒體在所有場合都是最優的,每種媒體都有其各自擅長的特定范圍,而知識能用多種媒體表示,可有詳簡之分,不同的抽象層次、不同的媒體相互配合對認識有很大的促進作用,能夠大大提高教學效果。教育遠不是簡單的知識傳遞與復制,我們認識它的初級階段,用感官直接反映,把豐富多彩的客觀世界直接映射成感性認識,但這還很不夠,為了使認識深化,需要去粗取精、由表及里,需要經過抽象,形成概念,掌握規律,形成理性認識,然后才能靈活應變。
(四)在網絡應用的前提下促進先進思想的實現
網絡應用要促使傳統的以教師為中心、以課堂為中心、以書本為中心的教育方式轉變為以學生學習為中心、以強化個體實踐為中心、以信息交流為中心、變被動教育為主動教育、變應試教育為素質教育、變知識教育為智能教育,現代教育的思想、理論、觀點,都是為了適應時代的發展,適應社會對人才需求的變化,一般書架型、工匠型的人才已經不適應信息社會的發展需要,而素質全面、接受繼續教育能力強、智能型、有創新精神的人才,才更適應時代的激烈競爭。進行網絡應用研究的基本思路、主要途徑和重點,也是進行教學改革的創新點和突破口,我們應據此來發揮多媒體技術的優勢。
三、網絡應用改革教學模式的意義
應用網絡技術改革教學模式既是現代科技發展的必然結果,更是新課程改革的客觀需要,應用網絡技術改革教學模式具有以下深遠的意義:
(一)有利于教師教育水平的提高
網絡的應用,使學生們占據課堂的中心地位,使教師由單靠黑板、粉筆等傳統教學工具與手段向現代教育技術的教學手段轉變,教師不再充當知識的傳授者,而是成為學生學習的組織者、幫助者、合作者或學習方法的使者。而且,教師還會把先進的計算機網絡教育技術融人到教學工作中,這樣,就要求教師不僅應具有扎實的科學知識,更需要掌握先進的教育理念,認真組織、正確引導學生自主學習。可以說,這一轉變是傳統教學方式向現代教學技術的飛躍。
(二)有利于改變落后的教學手段
由于多媒體計算機網絡技術的應用改變了教師以往上課的方式,比如,傳統英語教學模式經常使用的“情景”引人法,由于受條件的局限,在常規課堂中一般只能設計單個場景,不能激發所有學生的興趣;而運用網絡技術,可以從素材資源庫中索引出與本節課有關的各種“情景”,提供給學生自由點播,體育型、軍事型、旅游型、游戲型、影視片段型情景等等都會吸引不同的學生,從而使所有學生都能找到興趣點。此外,運用網絡功能,還可以讓學生在完成必要的學習和操練后,隨時從資源庫中調出檢測題進行自我檢測,利用相關軟件控制,給予檢測通過的學生訪問資源庫中課外閱讀、課外活動等素材的權限。
(三)有利于學生自身學習能力的提高
關鍵詞:多媒體;網絡應用;開發
早在二十世紀初期年代,計算機就已經發明出來了,在那個年代計算機的發展情況還屬于應用數字信號來進行數值計算和對金融行業的管理不斷發展起來的。之后計算機加入了文字處理系統,又不斷的加入圖像和聲音,到了八十年代計算機已經加入了電視的功能系統。而到了九十年代初期,計算機已經發展到能夠系統的處理文字、圖像、動畫、聲音等多種信息。而多媒體網絡就是兩種媒體或者兩種媒體以上的信息交流轉播媒體,使用的媒體包括、電視圖像、動畫圖像、聲音、圖形和文字等。多媒體的應用和發展說明了人們在表_信息和獲取信息的方式在進行不斷的發展,人類能夠通過網絡、多媒體計算機和光盤存儲器等設備就可以獲取或者表達信息,這對人類的文明和社會的發展有著很重大的影響意義。
一、多媒體在網絡上的具體應用
多媒體發展對于人類的生活來說發生了巨大的改變,人們可以通過多媒體進行信息的交流和傳播,利用多媒體的數字化信息和多樣化信息等特點,信息的傳播變得額越來越迅速和快捷。
(一)聲音、錄音、電視、廣播的應用
用戶可以網上接收世界傷任何地點傳播的聲音和電視廣播圖像。這種多媒體廣播不但可以進行單目標廣播的傳輸,還可以同時進行多目標的廣播傳輸,而且廣播的傳輸效果非常好。
(二)聲音點播應用
在聲音點播的應用中,用戶可以傳送經過解壓存儲在計算機或者其他服務機上的聲音文件,這些聲音文件可以包括各種類型的聲音內容。比如說:音樂、廣播檔案文件、教師的授課內容、歷史的趕趕文件等所有聲音內容。用戶可以不受時間和地點的限制來點播聲音文件。用戶在點播的時候只需要在啟動播放器幾秒鐘的時間里就可以聽見點播的聲音和內容,而且還能夠邊播放邊下載存儲內容。
(三)影視點播應用
影視點播又稱為交互電視,影視點播應用與聲音點播應用基本上是相同的概念。用戶可以傳送經過解壓存儲在存計算機或者其他服務機上的壓縮的影視文件。這些文件可以內容可以是:教師授課的影像內容、歌手的MV、錄制的小視頻、歷史的檔案片、動畫片等所有影視文件,影視點播應用與聲音點播相比,需要較大的存儲空間和較快的網絡傳輸速度。
(四)電話應用
用戶可以在因特網上進行撥打電話和接聽電話,多媒體電話應用與我們用的線路電話的意義是一樣,用戶可以像線路電話通信一樣進行近距離或者遠距離的通話,通話費用較線路電話來說更低一些。
(五)分組實時電視會議應用
這類多媒體應用與電話應用基本上相同,不同的是用戶可以直接看到進行通話人的實時影像,在進行遠距離會議的時候可以允許多人參加,還可以打開多個會議窗口。
二、多媒體網絡應用的開發
多媒體應用是一種能夠進行管理、操作控制、文件存儲、聲音影像播放、瀏覽各類媒體信息的軟件,將各種多媒體的素材信息通過技術設計和效果創意集中到一起,實現聯想式訪問的一種應用形式。媒體網絡的應用和研究主要包括:多媒體數據信息的處理技術、多媒體的創作工具技術、多媒體的編輯工具技術、多媒體數據的存儲技術、多媒體的應用開發技術。近年來,人們正在致力于多媒體的應用技術應用在教育、醫療、實驗等更高質量的遠程應用上。
由于多媒體應用是建立在對公眾的基礎設施和服務至上的,所以想要獲得更高質量的多媒體應用必須要依賴于互聯網技術才能得到更好的而發展。隨著近年來多媒體技術的應用發展的越來越廣泛迅速,所以在未來的發展形勢也是必然要更加廣泛和迅速的。首先IP的地址信息需要改正缺點加入新的特點,目前所應用的IP4到IP6的實驗開發技術已經正式啟動,IP6較IP4在地址空間的問題上更加的廣泛,IP6能夠提供有效提供地址空間,將路由器的再進行分組處理之后能夠提供更高的安全性能。
目前國外和國內方面投入了大量的物力財力和人力對在互聯網絡上實現有要求十分嚴格的多媒體應用進行研究。當下在試驗網絡上進行研發和運用的多媒體網絡包括:(SEM)掃描控制電子顯微鏡,三維腦電圖,大氣物理與空間研究和遠程授課等,這些對時效性和質量標準要求較高的多媒體應用具有能夠對遠程科學器械進行實時操作,交互協同工作,多站點大范圍計算和信息數據挖掘,系統虛擬仿真,實現虛擬共享的一些特點,這類多媒體網絡應用只有在高性能的計算機和網絡當中才能夠得以實現。比如利用互聯網向全世界進行實時的視頻與音頻的數字形式的廣播,在互聯網上實現數字化的電視服務,對于音頻與視頻的實時性能的標準和要求比較高,而現在網絡上面普遍使用的視頻點播則是觀看儲存在服務器上的電影文件,不具有真正的實時性。
遠程教育平臺的開發和應用。比如網絡上游船課及所研發的新型遠程教育平臺V-C系統,對傳統的網絡教育局限性有了重大的突破,能夠實現實時的視頻,語音,信息數據之間的傳遞,能夠提供真正的可視環境的虛擬課堂。這個教育平臺是依據國際電聯IP網絡多媒體通訊H.323的協議進行設計研發的。該平臺具備的功能包括:混音和語音傳輸,圖片傳輸,多點會議模式與會議控制(實現多方同時進行通話);多路混音和速率協調配置,數據會議(能夠共享應用程序和文件信息的傳輸等)。優創科技所研發的V-C系統能夠滿足多種多媒體實時教學應用的需求,并且還在進行不斷的功能研發擴展和優化更新。以系統自身具備的API接口為基礎與應用程序軟件進行集成,依據用戶的實際需要來進行更多功能的研發。
三、結束語
多媒體應用程序在互聯網絡上的發展前景是極其廣闊的。多媒體應用程序的發展和進步是以高性能的寬帶網絡和設施為基礎的,在不久的將來多媒體網絡應用將會更加的高品質和豐富多彩。讓人們真正的體會到網絡多媒體應用為人們的生活帶來的方便和快捷。
參考文獻:
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關鍵詞:無線;傳感器網絡;應用
中圖分類號:TP212.9;TN929.5
隨著傳感器技術、微機電系統、通信技術及嵌入式計算技術的不斷發展和完善,具備通信能力、計算能力、感知能力的微型傳感器開始廣泛應用于各個領域。因此,應對無線傳感器網絡進行詳細的研究,對其進行不斷完善。
1 相關概念
無線傳感器網絡集成了微機系統、網絡和傳感器三大技術,是以數據處理為中心的系統,其通過對網絡覆蓋范圍內的感知對象信息進行感知、采集、處理,并將其轉發給觀察者。其是由傳感器節點通過應用無線通信技術自組織構成的網絡。無線傳感器網絡是新興的信息技術的領域,其在民用、軍事等領域的應用前景都非常的廣泛。無線傳感器節點的組成有計算機子系統、通信子系統、傳感子系統和能量供應子系統。計算機子系統是通過微控制器和微處理器構成的,其主要負責對傳感器進行控制、對傳感數據的算法與執行通信協議進行相關的處理。而短距離的無線通信的無線收發電路主要由通信子系統來實現。而激勵裝置及傳感器共同構成傳感子系統。能量供應子系統主要由交直流轉換器及電池組成。
一個傳感器網絡一般由很多個傳感器節點組成,且節點的應用不同,其組成部分也各有很多差別。傳感單元包括很多傳感功能的D/A、A/D轉換模塊,并根據所需監測的對象的具體情況來判斷使用單一或多功能的傳感器。處理單元主要是通過存儲器、嵌入式CPU、嵌入式操作系統等共同將嵌入式系統構成成立起來。傳感器網絡的組成結構是互聯網、sink節點、分布式傳感器節點、用戶界面等。為獲取第一手信息,會密集的投放傳感器節點在待監測區域內。Sink節點其本身可進行充電,儲備了很多能量,相當于網關節點。能夠讓信息平臺和位于較遠處節點所收集到的信息之間進行信息的傳輸或交換,如互聯網或衛星。而用戶界面是處理監測信息的平臺,通過用戶界面能夠更加便捷的掌握及處理從監測區域獲得的信息。傳感器網絡的生成及其工作方式是先將通過使用機械方法、飛行器空投方法等隨機散播傳感器節點并將其布置到待監測的區域。之后傳感器節點將會保持在自檢啟動的喚醒狀態。所有的傳感器通過發出信號,監控并記錄周圍傳感器節點相應對外的工作的情況。節點通過對所監測到的別的傳感器節點的狀況的分析,并通過組網算法形成網絡。構成網絡的節點要進行數據通信,則要通過路由算法對合適路徑進行選擇來實現。
2 無線傳感器網絡的熱點內容
2.1 安全性。無線傳感器網絡的安全方面主要包括安全路由及安全協議。通常,很多節點都會密集分布在相同的區域內,而最終要到達目的地則需要通過很多的節點消息的傳導。傳感器具有動態性,且是多跳結構,需要每個節點都具備路由功能。且傳感器節點都是一個潛在的路由,極易遭受入侵,進而造成整個無線傳感器網絡的安全受到威脅。網絡層路由協議將關鍵的路由服務提供給了整個無線傳感器網絡,無線傳感器網絡的可用性與安全性也受到安全的路由算法很大的影響。安全路由協議通過使用身份認證、認證廣播以及雙向連接認證等機制,能夠增強路由的安全性,使網絡對外部攻擊的抵御能力得到有效地提高。在安全保障方面有安全組播和密鑰管理兩種方式。安全組播是指可能在敵對環境中設置無線傳感器網絡,需在其里形成基于源端認證的安全組播以避免供給者將偽造的信息注入網絡中。
2.2 無線傳感器網絡的能量問題。傳感器的節點需要對待監測區域獲得的消息進行分析及數據處理等,且其分布的數量多范圍大,而其一般通過電池進行供電,可用電量有限。且為數量龐大的節點更換電池很困難。因此,在不影響節點功能的基礎上,節約其電池能量也成為其軟硬件設計的核心問題。因此,在很多網絡應用中,因傳感器節點監測的事件具有偶發性,不需要所有的單元都工作,可通過使用休眠模式,使節點能夠自適應進行喚醒與休眠,進而達到節省能量的目的。還可將所有的功耗單元進行相應的有機組合,使眾多的傳感器節點形成多種不同的狀態,讓其根據具體情況在不同狀態之間進行切換,節省其需耗損的能源。
2.3 網絡結構。無線傳感器網絡中使用的網絡拓撲結構主要有網狀拓撲結構、星形拓撲結構以及網狀與星形相互混合的方式。而關于網絡結構種類的使用決定也需要進行多方面的考慮。如需要考慮數據傳輸的距離,傳輸的頻率,節點的變化水平等多重因素。在很多節點間能夠發生網狀結構的業務流能,且各節點之間的通信鏈路能夠被直接的建立起來。網絡結構的健壯性很強,因節點與節點之間都連接有多條鏈路,當某個節點失敗時,網絡會重新配置此節點周圍的所有節點,重新保持各節點之間的連接。但因所有節點都長期處于正常工作的狀態,能量的消耗也就更為嚴重,處理的負擔也較大。節點與基站間發生星形結構的業務流。星形結構所需要的能量少,但受到直傳距離的限制。網狀與星形的混合方式具備網狀結構的自修復和擴展功能,還具有星形結構簡單低耗的優點。在中繼器或路由器的周圍進行一些星形方式設置節點,并通過網絡結構進行組網,這樣就能在一定程度上擴大網絡的覆蓋范圍。
3 無線傳感器網絡技術的應用
3.1 在軍事領域的應用。無線傳感器網絡最早應用于軍事領域,其低成本、自組織性、密集性、隨機分布、強大的容錯能力及抗毀性等特性都是軍方所需要的。一般將大量傳感器節點通過特種炮彈發射或飛機撒播等方法集中撒播到人員很難到達的觀察區域。分析監測區域的目標的距離、目標的目的地及速度等,可通過被動傳感器如聲學、磁學、化學、光學、熱學以及電氣等類型的傳感器及主動傳感器來完成。一般情況下,傳感器只需穩定工作數周,不用嚴格要求其功耗。但若在未知環境如需要克服氣候、壓力、溫度等方面的惡劣環境。以及為防止其被發現及摧毀,傳感器本身也應盡量小型化。應優先考慮傳感器適應惡劣環境的能力及小型化的要求。
3.2 在環境領域的應用。無線傳感器網絡在環境方面的應用也很廣泛。其可以對環境參數進行檢測,也可用于野外火災的檢測。無線傳感器網絡在農業方面應用廣泛。國外發達地區應用無線傳感器網絡對部分農田的土壤濕度、光照強度等進行適時的檢測,來確定如何耕作土壤。環境方面的無線傳感器網絡部署所需要的成本低、操作也相對簡單、不需要進行農田的現場維護、長期不需要進行電池的更換。而節點的密集布置,能夠將微觀的環境因素檢測出來,這為環境的監測研究提供了新的路徑
3.3 在醫療領域的應用。在醫療領域無線傳感器網絡的應用也十分廣泛。通過將一些體溫、血壓等微型無線傳感器安裝在病人的身上,并通過其住宅內的傳感器網關,醫生能夠遠程了解病人的身體健康狀況。將血壓及脈搏監測設備等具有特殊功能的傳感器節點安裝在住院病人的身上,通過傳感器網絡,病人的病情可以及時反饋到醫生的手中,并作出及時有效的處理。還可利用傳感器網絡收集從病人身上累積到的長期的生理數據來進行相關的新藥品的研制。除此之外,無線傳感器網絡在藥物管理等方面也能發揮其特殊優勢,將節點與藥品的類別相互對應放置,通過連接計算機系統后將所開藥品辨認出來,防止拿錯藥或開錯藥的情況發生。
綜上所述,傳感器網絡是一個新興的包含著多學科的技術。隨著無線傳感器網絡應用前景的不斷擴大,其將受到越來越的研究和關注。無線傳感器網絡應用的領域也將更加廣泛,必將對人們的生產及生活產生重大的影響。
參考文獻:
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論文摘要:隴粉互聯網、計葬機技術的發展以及視繃處理技術的進步,利用寬帶網絡進行視預傳特和應用已逐漸成為視繃盆撞核城的發展方向。早在2002年,基于寬帶網絡的視須上控業務的研發工作已經開始,經過不斷的改進和完菩,目前基于第三代網絡視效直技技術的平安城市建設工作已經逐步得到了普及。本文時平安城市建設與網絡應用問超進行了探討。
1平安城市的網絡組成
平安城市建設中一般采用目前最先進的數字化視頻技術,可以高清晰地對多路模擬視頻信號進行捕捉、轉換、存儲,并且能夠將所采集圖像不失幀地進行多畫面顯示。該系統具有數字方式記錄、多索引回放、圖像編輯、圖像并網等諸多特點。一般由以下三個主要部分組成。
1 .1前端設備
前端設備完成模擬視頻的拍攝、探測器報警信號的產生、云臺防護罩等的控制、報警輸出、行動輸出等功能。前端設備主要包括攝像頭、電動變焦鏡頭、探測器、煙霧探測器、溫濕度傳感器、紅外燈、云臺、防護罩、解碼器、警燈、警笛、防盜照明燈、監聽器、報警控制主機等設備。
1.2數字化處理和錄像部分
數字化處理和錄像部分是系統方案的現場核心,它完成模擬視頻監視信號的數字采集、mpeg4壓縮、監控數據記錄和檢索、硬盤錄像等功能。本著綜合性價比高且性能可靠性優先的原則,在系統中采用了各通道獨立板卡、各路監控信號單獨處理的方式,配備了高性能處理主機,冗余系統處理能力,便于升級。
1.3控制/通訊系統
控制包括攝像機云臺、鏡頭控制、報警控制、報警通知、自動手動設防、防盜照明控制等功能,同樣用戶的工作只是在中央監控系統桌面點擊鼠標。因此,操作方便是數字監控系統的一個顯著特征。
2平安城市的系統功能要求
平安城市系統應能實現不同設備及系統的互聯、互通、互控,實現視音頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲、控制;進行身份認證和權限管理,保證信息的安全;應能與報警系統聯動,并提供與其他業務系統的數據接口l31。主要包括:實時圖像點播、遠程控制、存儲和備份、歷史圖像的檢索和回放、與其它系統的接口、系統的人機交互、用戶與權限管理、網絡與設備管理、網絡信息安全管理、日志管理等多項內容。
對于監控中心網絡帶寬規劃設計來說,主要應考慮前端設備接人監控中心、監控中心互聯、用戶終端接人監控中心和網絡帶寬的預留。同時,監控中心內部及監控中心間互聯的網絡性能指標應符合通信行業標準yd/t1171-2001中所規定的1級(交互式)或1級以上服務質量(qos)等級標準。具體到網絡指標上要求:網絡時延上限值為400ms;時延抖動上限值為soms;信息(包括媒體信息、控制信息及報警信息等)經由ip網絡傳輸時,端到端的信息延遲時間包括發送端信息采集、編碼、網絡傳輸、信息接收端解碼、顯示等過程所經歷的時間。前端設備與監控中心間端到端的信息延遲時間應不大于2s。前端設備與用戶終端間端到端的信息延遲時間應不大于4s。
此外,應保證圖像信息的原始完整性,即在色彩還原性、圖像輪廓還原性(灰度級)、事件后繼性等方面均與現場場景保持最大相似性。系統的最終顯示圖像應達到4級(含4級)以上圖像質量等級,對于電磁環境特別惡劣的現場,圖像質量應不低于3級。高風險對象的圖像存儲、回放的圖像分辨率應與其相對應的風險等級劃分規定的要求相一致,保證目標圖像質量的有效性。經智能化處理的圖像,其質量不受上述等級劃分要求的限制,但對指定目標的處理,其處理前后的保留信息應保持一致。
3平安城市的系統組網及存儲方式
3.1組網方式
建設平安城市網絡視頻監控系統時,當前比較常用的組網方式是集中式或分布式兩種系統。其中,集中式系統主要適合中小型網絡視頻監控,其主要特點為系統中設一個全網管理中心。全網管理中心負責全網業務的管理、業務統計、業務分析、數據備份、視頻分發、路由調度、計費等。分散式系統適合大型網絡視頻監控系統,其主要特點為系統中設一個全網數據管理中心和多個區域管理中心。全網數據管理中心只負責全網業務的管理、業務統計、業務分析、數據備份、路由調度等,它的數據獲取途徑是直接從區域管理中心獲取數據進行處理,從而節省了網絡帶寬,減小了系統瓶頸(包括網絡瓶頸和服務器瓶頸)。目前,分散式組網是平安城市組網的主流方式。建設大規模的網絡視頻監控系統時,可根據監控的區域范圍及業務需求實行分級結構,形成省級監控中心作為一級平臺,周邊地市為二級平臺的大型輻射狀網絡視頻監控系統。二級平臺可按實際需要擴展為:二級前端平臺、二級客戶端平臺、二級分發平臺、二級存儲平臺;二級平臺可安裝在一臺服務器上或多臺服務器上;二級平臺與主平臺之間以ip的方式進行通訊,業務大量增加后,可將存儲、分發及接人服務器下移到縣中心,形成三級平臺。
3 .2存儲方式
das(diskattaehedstorage)
存儲設備(raid系統、磁帶機和磁帶庫、光盤庫)可以直接連接到服務器。是一種傳統的,也是最常見連接方式,最容易理解和實施;由于das沒有獨立操作系統,且das系統之間沒有連接,數據只能采用分散管理。其最大的優點出了易于實施外.主要變現在das的前期投資比較少。
nas(net, orkattaehedstorage)
nas由于本身裝有獨立的os,為此可以通過網絡協議實現完全跨平臺的共享,也完全支持winnt, linux, unix等多做系統共享同一存儲分區。nas是一種可以實現集中數據管理的方式。主要缺點為僅能本地備份,無法進行服務器備份,安全性不高,且前期的投入比較大。
san(storageareanet, ork)
san是一種完全獨立進行數據存儲的網絡,數據傳輸率非常快。最主要的缺點是操作系統僅能做到服務器端,無法進行san網絡的不直接訪問,但這也從另一方面增加了網絡的安全性。此外,san在數據庫環境、數據備份和恢復等多個方面比較das和nas系統都有著非常明顯的優勢。在安全性、傳輸速率、存儲保護、資源共享以及數據恢復等方面都有著很大的優勢,為此被越來越多地應用到實際建設當中。
【關鍵詞】計算機;網絡;基礎
引言:
在如今的社會中,計算機網絡技術應用的范圍比較普遍,已經滲透到了人們工作和生活的各個方面,在社會上發揮著極其重要的作用。計算機網絡的應用代表著社會進入了一個全新的時代,是生產力發展到一定階段的產物,說明人們的生活在進步在人們在溝通方面不再局限于時間和空間的限制,可以非常方便的就實現信息的交換。
1什么是計算機網絡
1.1網絡的定義。網絡實現的兩個最基礎的條件就是網絡設備和通信線路,通過通信線路和相關的軟件將分散于各個的計算機互連起來,形成一個功能強大的網絡。通過網絡的連接,可以實現信息交換,資源共享等,為工作和生活都提供了極大的便利,不僅方便了人們的生活,在工作中也提高了工作效率。
1.2網絡的分類,計算機網絡有多種分類方法.常見的分類有:
(1).計算機網絡按照地理范圍劃分為:局域網,城域網、廣域網和互聯網四種;
(2)按交換方式劃分為:線路交換網、存儲轉發交換網和混合交換網;
(3)按拓撲結構劃分為:總線型、星型、環型、樹型和網狀網;
(4)按傳輸帶寬方式進行劃分為:基帶網和寬帶網;
(5)按傳輸技術分為:廣播網、非廣播多路訪問網、點到點網;
(6)按網絡中使用的操作系統分為:NetWare網、Windows NT網和Unix網等l
2計算機網絡系統的組成
2.1計算機網絡系統的硬件。軟件由服務器、工作站、計算機外部設備、數據傳輸設備、數據通信設備及通信信道組成。
2.2計算機網絡系統的軟件。
軟件是在計算機運行期間,對計算機的運行進行管理和控制的一種方式,根據軟件的具體功能可以將其分為兩種類型,一種是系統軟件,一種是應用型軟件。
(1)網絡系統軟件。絡系統軟件是控制和管理網絡運行,提供網絡通信,管理和維護共享資源的網絡軟件。它包括網絡協議軟件、網絡服務軟件、網絡管理軟件、網絡通信軟件及網絡操作系統。
(2)網絡應用軟件。應用型的軟件,大多數情況下是為了某一項實際中應用的功能而開發的,具有很強的目的性,同時可以對網絡進行維護和管理。
2.3計算機網絡系統的構成。
計算機網絡系統通常由資源子網、通信子網和通信協議三個部分組成。資源子網在計算機網絡中直接面向用戶,通信子網在計算機網絡中負責數據通信、全網絡面向應用的數據處理工作。而通信雙方必須共同遵守的規則和約定就稱為通信協議,它的存在與否是計算機網絡與一般計算機互連系統的根本區別。
3計算機網絡的主要功能
計算機網絡的主要功能有四個方面:
3.1資源共享。
實現計算機網絡技術,最主要的功能就是資源的共享,在共享方面可以由硬件的軟件的,但是最主要的還是數據方面。通過資源的共享,可以使工作和生活更加的便捷,提高了工作效率。
3.2分布處理。
是指當計算機網絡中的某個計算機系統負荷過重時,可以將其處理的任務傳送到網絡中的其它計算機系統中,以提高整個系統的利用率。對于大型的綜合性的科學計算和信息處理,通過適當的算法,將任務分散到網絡中不同的計算機系統上進行分布式的處理。促進分布式數據處理和分布式數據庫的發展。利用網絡實現分布處理,建立性能優良、可靠性高的分布式數據庫系統。
3.3數據通信。
數據通信是計算機網絡能夠實現的基礎,將各個不同地理位置的計算機通過數據的傳輸有效的連接起來,實現網絡的功能。
3.4綜合信息服務。
當今的信息化社會中,各行各業每時每刻都要產生大量的信息需要及時的處理,而計算機網絡在其中起著十分重要的作用。
4計算機網絡的常用設備
4.1集線器(Hub)是單一總線共享式設備,提供很多網絡接口,負責將網絡中多個計算機連在一起。所謂共享是指集線器所有端口共用一條數據總線,因此平均每用戶(端口)傳遞的數據量,速率等受活動用戶(端口)總數量的限制。
4.2網卡(NIC)插在計算機主板插槽中,負責將用戶要傳遞的數據轉換為網絡上其它設備能夠識別的格式,通過網絡介質傳輸。
4.3線纜網絡的距離擴展需要通過線纜來實現,不同的網絡有不同連接線纜,如光纖、雙絞線、同軸電纜等。
4.4交換機(Switch)也稱交換式集線器。交換機要比集線器的性能更為優良,它在各個端口之間都是獨立的總線,在數據的傳輸方面也是獨立存在的,不會受到其他因素的制約和影響。并且它還比集線器擁有更多的功能,比如說對數據的過濾、網絡的分段和廣播控制等等。
4.5綜合業務數字網即ISDN(Integrated Service DigitalNetwork),是一種撥號連接方式。
4.6公共電話網即PSTN(Public Swithed TelephoneNetwork),速度9600bps~28.8kbps,經壓縮后最高可達115.2kbps,傳輸介質是普通電話線。
4.7 X.25網是一種出現較早且依然應用廣泛的廣域網方式,速度為9600bps-64kbpsl有冗余糾錯功能。
4.8幀中繼即Frame Relay,是在X.25基礎上發展起來的較新技術。速度一般選擇為64kbps 2.048Mbps。
4.9調制解調器(Modem)作為末端系統和通信系統之聞信號轉換的設備,是廣域網中必不可少的設備之一.分為同步和異步兩種。
4.10異步傳輸模式即ATM(Asynchronous TransferMode),是一種信元交換網絡,最大特點是速率高、延遲小、傳輸質量有保障。
4.11專線即Leased Line,在中國稱為DDN,是一種點到點的連接方式,速度一般選擇64kbps-2.048Mbps。
結束語
計算機網絡技術的發展在給人們帶來便捷的同時,也存在著一定的風險,對網絡的使用要有篩選和甄別的能力。在信息的傳遞方面非常快速,已經將網絡技術應用到了遠程教學和會議中,打破了地理格局的限制。網絡的發展,為社會的進步創造了機遇,同時也帶來了挑戰,我們要將計算機網絡技術向著更高的層次發展。
參考文獻:
[1]王姝. 高職計算機網絡基礎課程改革的探索[J]. 晉城職業技術學院學報,2009,01:45-47.