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近年來(lái)一系列支撐個(gè)性化學(xué)習(xí)的技術(shù),如協(xié)同過(guò)濾推薦、本體、數(shù)據(jù)挖掘等,在遠(yuǎn)程教育中得到普遍應(yīng)用,促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)發(fā)展,教學(xué)規(guī)模也飛速擴(kuò)張。然而,通過(guò)對(duì)當(dāng)前教育信息化發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前不斷增長(zhǎng)的學(xué)生數(shù)量導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的生師比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的合理界限,使得很多教師根本沒(méi)有足夠的時(shí)間對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行差別化的學(xué)習(xí)引導(dǎo)。另一方面,過(guò)分強(qiáng)調(diào)學(xué)生的個(gè)性化會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中變得盲目而偏離學(xué)習(xí)目標(biāo),自主學(xué)習(xí)過(guò)程需要教師參與并加以必要的引導(dǎo),才能保證學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此,“以學(xué)生為中心”的教育理念正在向“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”的理念進(jìn)行轉(zhuǎn)變。然而,這一教學(xué)理念在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程中以何種方式加以有效實(shí)現(xiàn),是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)教育研究中迫切需要解決的問(wèn)題。
2總體研究思路
本文認(rèn)為,教師主導(dǎo)作用在教學(xué)系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)就是為學(xué)生設(shè)計(jì)符合其學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑并利用程序?qū)W(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行引導(dǎo)。為此,本文提出一種以教師為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模式。教學(xué)系統(tǒng)在提供給學(xué)生所需學(xué)習(xí)資源的同時(shí),可根據(jù)教師定義的教學(xué)活動(dòng)規(guī)律,生成與之對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑及相應(yīng)的調(diào)度方案,從而指導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)資源轉(zhuǎn)化為知識(shí)和能力。為了實(shí)現(xiàn)這種模式,需要對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行形式化描述,形成量化指標(biāo),才可能引入有關(guān)調(diào)度規(guī)劃方法實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)路徑的自動(dòng)生成,實(shí)現(xiàn)以教師為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)模式。
3教學(xué)模式設(shè)計(jì)
3.1學(xué)習(xí)過(guò)程的量化
網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程一般是用自然語(yǔ)言來(lái)描述的,而自然語(yǔ)言描述的實(shí)體定義和過(guò)程環(huán)境下的實(shí)體定義往往存在差異,勢(shì)必造成過(guò)程和過(guò)程度量的定義不能和實(shí)際過(guò)程匹配的問(wèn)題。為了在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中用程序方式來(lái)生成學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑,必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過(guò)程做出形式化定義,同時(shí)設(shè)計(jì)符合遠(yuǎn)程教學(xué)規(guī)律的目標(biāo)函數(shù)。在一般的調(diào)度環(huán)境中,調(diào)度方案的好壞可以通過(guò)時(shí)間跨度、延遲任務(wù)數(shù)等指標(biāo)來(lái)確定;而在遠(yuǎn)程教育環(huán)境中,調(diào)度的優(yōu)劣不能簡(jiǎn)單地由時(shí)間跨度等指標(biāo)來(lái)衡量,而是應(yīng)該通過(guò)學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)效果來(lái)確定。如何建立比較客觀和科學(xué)的學(xué)習(xí)效果評(píng)估量化指標(biāo)一直是遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),在各類文獻(xiàn)中也提出不同的量化方法。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動(dòng)的五個(gè)過(guò)程。
1)啟動(dòng)階段:
完成網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)開(kāi)始前的準(zhǔn)備工作。
2)檢測(cè)階段:
根據(jù)學(xué)習(xí)的預(yù)期目標(biāo)確定學(xué)生當(dāng)前所處的位置,即學(xué)習(xí)起點(diǎn)。
3)調(diào)度階段:
是在預(yù)期目標(biāo)確定后,選取完成既定目標(biāo)需要進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng),并為這些學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)定展開(kāi)的先后順序,即建立一個(gè)活動(dòng)規(guī)劃與調(diào)度方案,幫助學(xué)生完成整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程。
4)執(zhí)行階段:
是學(xué)生按照調(diào)度安排開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)以完成各項(xiàng)任務(wù)。
5)改進(jìn)階段:
是通過(guò)某一學(xué)習(xí)過(guò)程結(jié)束后的實(shí)際教學(xué)效果反饋,為后續(xù)學(xué)習(xí)過(guò)程調(diào)度策略的改進(jìn)提供依據(jù),進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。以上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動(dòng)的過(guò)程可以借助ePAL(e-LearningProcessAssetLibrary)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行形式化定義,并在此基礎(chǔ)上把網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)活動(dòng)分解并映射為規(guī)劃與調(diào)度算法執(zhí)行所需要的任務(wù)集合。同時(shí),通過(guò)適當(dāng)?shù)姆诸悾柚嚓P(guān)參數(shù)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的形式化。
3.2實(shí)施方案
在建立遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)活動(dòng)形式化描述方法的基礎(chǔ)上,便可在現(xiàn)有的課程資源庫(kù)上根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)使用調(diào)度方法生成學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑。需要強(qiáng)調(diào)的是,課程必須按照知識(shí)點(diǎn)的方式來(lái)組織。知識(shí)點(diǎn)的劃分以及知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系需要具有該門課程長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師或領(lǐng)域?qū)<襾?lái)完成,而知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系也決定了本文提出的學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑節(jié)點(diǎn)之間的前驅(qū)后繼關(guān)系。從教育技術(shù)學(xué)的角度,本文將學(xué)習(xí)活動(dòng)路徑的生成分為動(dòng)態(tài)課程定義和規(guī)劃調(diào)度兩個(gè)階段。動(dòng)態(tài)課程定義階段由教師參與,而規(guī)劃調(diào)度階段由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成,這樣就使教師可以專注于課程教學(xué)規(guī)律的研究,而不必花費(fèi)大量時(shí)間對(duì)數(shù)量龐大的學(xué)生逐一進(jìn)行指導(dǎo)。
1)動(dòng)態(tài)課程定義階段。
首先,要建立虛擬班級(jí)和學(xué)習(xí)內(nèi)容包。虛擬班級(jí)的參與者由一組需要學(xué)習(xí)相同內(nèi)容但學(xué)習(xí)偏好不同的學(xué)生組成。而學(xué)習(xí)內(nèi)容包可借助智能檢索、個(gè)性化推薦算法得到。由于算法都是基于知識(shí)點(diǎn)的,所以學(xué)習(xí)內(nèi)容包和知識(shí)點(diǎn)關(guān)系圖之間存在映射關(guān)系。其次,建立學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)象以及它們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的影響,即生成學(xué)習(xí)活動(dòng)層。教師可以根據(jù)教學(xué)規(guī)律來(lái)定義這些聯(lián)系。通過(guò)學(xué)習(xí)活動(dòng)層的定義,教師能夠清晰地表達(dá)學(xué)生若要掌握某個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)該開(kāi)展哪些學(xué)習(xí)活動(dòng)。如果不同的學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度要求不同,如某些學(xué)生希望熟練掌握,而另一些學(xué)生只需要了解,教師也可以通過(guò)進(jìn)一步定義學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)象對(duì)知識(shí)點(diǎn)的影響程度,使得調(diào)度算法的執(zhí)行結(jié)果能夠反映這種需求。此外,當(dāng)應(yīng)用環(huán)境發(fā)生變化時(shí),如課程信息、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo)、學(xué)生的數(shù)目和偏好、可用資源的數(shù)量、并發(fā)訪問(wèn)數(shù)等,均可以在本階段重新定義。最后,需要完成學(xué)生屬性和學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)象屬性的設(shè)置。除一般屬性設(shè)定,對(duì)不同層次的學(xué)生,可建立學(xué)生和某個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)象之間的聯(lián)系。
2)規(guī)劃調(diào)度階段。
本階段系統(tǒng)根據(jù)結(jié)合不同的教學(xué)場(chǎng)景下目標(biāo)函數(shù)反應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo),利用調(diào)度算法在有效的時(shí)間內(nèi)計(jì)算生成一個(gè)活動(dòng)調(diào)度方案。該方案具體地給出了從初始時(shí)刻開(kāi)始,針對(duì)特定的學(xué)生應(yīng)該用多少時(shí)間,對(duì)哪部分學(xué)習(xí)內(nèi)容(知識(shí)點(diǎn))展開(kāi)何種(如聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫)學(xué)習(xí)活動(dòng),最后一步一步達(dá)到既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞:復(fù)雜網(wǎng)絡(luò);配送體系;體系對(duì)抗;配送網(wǎng)絡(luò)
1、引言
縱觀國(guó)內(nèi)外作戰(zhàn)建模研究,主要遵循兩條技術(shù)路線:一種是傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模路線,主要運(yùn)用線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、博弈論、存儲(chǔ)論和排隊(duì)論等運(yùn)籌方法,獲取作戰(zhàn)系統(tǒng)宏觀參量之間的定量關(guān)系,而后仿真,揭示這些宏觀量的演化軌跡與路線,進(jìn)而對(duì)戰(zhàn)局與結(jié)果作出解釋與預(yù)測(cè);另一種是基于Agent的作戰(zhàn)模擬,它是以復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS: Complex Adative System)理論為指導(dǎo),通過(guò)構(gòu)建微觀主體自適應(yīng)與進(jìn)化模型,進(jìn)而對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的演化趨勢(shì)與行為作出解釋與推測(cè)。
然而,信息化條件下的戰(zhàn)爭(zhēng),是敵我雙方體系與體系的對(duì)抗。無(wú)論傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模還是基于Agent的作戰(zhàn)模擬,在發(fā)揮其各自優(yōu)勢(shì)的前提下,由于模型結(jié)構(gòu)的限制,也存在著不足。近年來(lái),隨著復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論日益完善,基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的體系對(duì)抗作戰(zhàn)模擬逐步凸顯。國(guó)外比較有影響的成果有Jeffery R.Cares(美國(guó))的作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)模型和A.H.Dekker(澳大利亞)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c軍事效能研究,國(guó)內(nèi)也有部分學(xué)者對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在軍事方面的應(yīng)用給予較大關(guān)注,但仍處于起步狀態(tài)。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于應(yīng)急軍事物流配送體系對(duì)抗模型的研究方面還是首次。
2、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)(CN)模型簡(jiǎn)介
CN適合于對(duì)于大規(guī)模微觀個(gè)體動(dòng)態(tài)交互形成的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)演化行為的研究與分析。CN理論的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程:CN起源于“哥尼斯堡七橋問(wèn)題”(圖1),“六度分離”假說(shuō)的驗(yàn)證、“小世界現(xiàn)象”的發(fā)現(xiàn)和“Strength of Weak Ties”論文的發(fā)表,促進(jìn)CN的發(fā)展,“Collective dynamics of ‘small-world’ networks”和“Emergence of scaling in random networks”的發(fā)表,開(kāi)創(chuàng)了CN發(fā)展的新紀(jì)元。
圖1哥尼斯堡七橋問(wèn)題簡(jiǎn)圖
典型的CN模型有:規(guī)則網(wǎng)絡(luò)模型、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型、小世界網(wǎng)絡(luò)模型、無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型、等級(jí)網(wǎng)絡(luò)模型和局域世界演化網(wǎng)絡(luò)模型。對(duì)于任何模型,刻畫CN結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)特性的基本概念有:節(jié)點(diǎn)度與節(jié)點(diǎn)度分布、平均路徑長(zhǎng)度、聚類系數(shù)。其中,節(jié)點(diǎn)度反應(yīng)節(jié)點(diǎn)在某種意義上的重要程度,節(jié)點(diǎn)度分布反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)連接的類型;平均路徑長(zhǎng)度反應(yīng)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的遠(yuǎn)近;聚類系數(shù)反應(yīng)節(jié)點(diǎn)的聚群特性。
3、配送體系網(wǎng)絡(luò)的生成
《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》將體系定義為:體系是若干有關(guān)事物或某些意識(shí)互相聯(lián)系而構(gòu)成的一個(gè)整體。實(shí)際上,“體系”的概念并無(wú)公認(rèn)、統(tǒng)一的概念,國(guó)際上,既有軍事領(lǐng)域的定義,又有商業(yè)領(lǐng)域的定義,還有教育領(lǐng)域的定義。我們這里采用網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中的定義:體系是一個(gè)有多個(gè)復(fù)雜、獨(dú)立的子系統(tǒng)構(gòu)成的“大系統(tǒng)”,各子系統(tǒng)相互協(xié)作完成同一任務(wù)。由此可對(duì)配送體系的定義如下:
定義1(配送體系):配送體系是由感知系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)構(gòu)成的“大系統(tǒng)”,這些組分系統(tǒng)相互協(xié)作共同保證物質(zhì)流的順利進(jìn)行。
3.1配送體系網(wǎng)絡(luò)與配送網(wǎng)絡(luò)
3.1.1定義
研究配送體系對(duì)抗模型之前,首先應(yīng)明確配送體系網(wǎng)絡(luò)與配送網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系。結(jié)合定義1,可對(duì)配送體系網(wǎng)絡(luò)定義如下:
定義2(配送體系網(wǎng)絡(luò)):配送體系網(wǎng)絡(luò)是指對(duì)配送體系,運(yùn)用圖論的方法,從拓?fù)浣嵌龋瑢⒏兄到y(tǒng)、指控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)抽象為節(jié)點(diǎn),將這些實(shí)體間的信息交互抽象為邊而得到的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的功能是保證信息流暢通的前提下實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流的暢通。
結(jié)合配送的定義,可將配送網(wǎng)絡(luò)的定義如下:
定義3(配送網(wǎng)絡(luò)):配送網(wǎng)絡(luò)是指以交通樞紐(汽車站、火車站、機(jī)場(chǎng)、港口、道路交叉點(diǎn)等)為節(jié)點(diǎn),以交通樞紐間連通的道路為邊而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)的功能是保證道路暢通的前提下實(shí)現(xiàn)物質(zhì)流的暢通。
3.1.2區(qū)別與聯(lián)系
從以上定義可以看出,配送體系網(wǎng)絡(luò)在某種意義上是一種關(guān)系網(wǎng),節(jié)點(diǎn)之間相互影響,網(wǎng)絡(luò)中的流體是信息,信息交互的暢通與否是檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要指標(biāo);配送網(wǎng)絡(luò)中絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)之間相互獨(dú)立,網(wǎng)絡(luò)中的流體是物質(zhì),物質(zhì)流的暢通與否是檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要指標(biāo)。當(dāng)然,兩種網(wǎng)絡(luò)又有相似之處:其一,應(yīng)急軍事物流活動(dòng)中,二者都是動(dòng)態(tài)的;其二,二者都具有小世界特性、高聚集性和度分布的冪律性。
配送體系網(wǎng)絡(luò)與配送網(wǎng)絡(luò)密不可分,缺一不可。配送網(wǎng)絡(luò)包含在體系網(wǎng)絡(luò)之中,配送體系網(wǎng)絡(luò)建立在配送網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上,體系網(wǎng)絡(luò)中信息流的內(nèi)容都要受到配送網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響,反過(guò)來(lái),高效暢通的信息流,指引物質(zhì)流的方向。
3.2配送體系網(wǎng)絡(luò)的生成
通過(guò)以上對(duì)體系網(wǎng)絡(luò)和配送網(wǎng)絡(luò)的分析,結(jié)合信息化戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的軍事運(yùn)輸保障機(jī)制,可得應(yīng)急軍事物流配送體系網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)交互如圖2所示。
圖2配送體系動(dòng)態(tài)交互圖
配送體系動(dòng)態(tài)交互機(jī)制:配送網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)的是軍事運(yùn)輸?shù)牧Ⅲw投送,在無(wú)任何干擾源的情況下,通過(guò)物資運(yùn)量的合理分配,運(yùn)輸方式的優(yōu)化組合以及路徑的優(yōu)選,能夠?qū)⑽镔|(zhì)在最短時(shí)間內(nèi)輸送到目的地;指控網(wǎng)絡(luò)是配送體系的“大腦”,時(shí)刻接收感知網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度網(wǎng)絡(luò)的信息,并根據(jù)信息的不同,結(jié)合配送網(wǎng)絡(luò)的實(shí)況,通過(guò)感知和調(diào)度網(wǎng)絡(luò),指揮物質(zhì)的流向;感知網(wǎng)絡(luò)是配送體系網(wǎng)絡(luò)的“神經(jīng)末梢”,時(shí)刻監(jiān)視物質(zhì)流動(dòng)的過(guò)程中配送網(wǎng)絡(luò)中的動(dòng)態(tài)變化,并不間斷的將感知信息傳送給指控網(wǎng)絡(luò)和調(diào)度網(wǎng)絡(luò);調(diào)度網(wǎng)絡(luò)是配送體系網(wǎng)絡(luò)的“手足”,在不斷接收感知網(wǎng)絡(luò)信息和向指控網(wǎng)絡(luò)反饋信息的同時(shí),接收指控網(wǎng)絡(luò)的指令,合理調(diào)整配送方式和配送路線;通信網(wǎng)絡(luò)是配送體系網(wǎng)絡(luò)的“經(jīng)脈”,只有在通信暢通的情況下,才能夠保證各類信息和指令的有效傳播。
顯然,配送體系網(wǎng)絡(luò)具有網(wǎng)絡(luò)平均距離小、聚集系數(shù)較大、節(jié)點(diǎn)度分布服從冪律分布,為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種。
4、配送體系對(duì)抗模型建立
結(jié)合定義1,配送體系對(duì)抗的定義為:
定義4(配送體系對(duì)抗):配送體系對(duì)抗是戰(zhàn)爭(zhēng)一方配送體系與另一方作戰(zhàn)體系之間發(fā)生的大規(guī)模聯(lián)合行為。
配送體系對(duì)抗與常見(jiàn)的體系對(duì)抗形式不同,常見(jiàn)的體系對(duì)抗是對(duì)抗雙方進(jìn)行火力比拼,配送體系對(duì)抗是一方在另一方采取各種手段破壞體系完整性的前提下,采取各種防御和規(guī)避措施保證物質(zhì)流的正常進(jìn)行 。
以“隨機(jī)破壞”為例,簡(jiǎn)要說(shuō)明配送體系遭破壞時(shí)網(wǎng)絡(luò)工作機(jī)制:假設(shè)某次配送過(guò)程中,配送路線中的前方路段遭到敵人破壞而使物質(zhì)流停止,感知網(wǎng)絡(luò)獲得配送網(wǎng)絡(luò)實(shí)況信息并將其傳至指控網(wǎng)絡(luò),指控網(wǎng)絡(luò)對(duì)破壞程度分析,在對(duì)配送網(wǎng)絡(luò)的宏觀掌控的基礎(chǔ)上,決定下一步的配送方案(暫停配送等待路段修復(fù),或者更換配送路線,或者更換運(yùn)輸方式等),并將指令下達(dá),調(diào)度網(wǎng)絡(luò)按照指令采取相應(yīng)的行動(dòng)。
可見(jiàn),四種破壞模型是配送體系對(duì)抗建模的關(guān)鍵。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)破擊原理,建模的核心步驟即下:
Step1:建立破擊函數(shù);根據(jù)破壞模式的不同,建立四類破擊函數(shù),其中SoS破擊函數(shù)是度優(yōu)先破擊函數(shù)與C2優(yōu)先破擊函數(shù)的有效組合;
Step2:調(diào)用破擊函數(shù);根據(jù)體系網(wǎng)落統(tǒng)計(jì)特性,分析網(wǎng)絡(luò)脆性,在不同的節(jié)點(diǎn)(或邊)分別調(diào)用相應(yīng)的破擊函數(shù),破壞配送體系的完整性。
5、結(jié)語(yǔ)
應(yīng)急軍事物流配送體系對(duì)抗建模,是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題,本文首次采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)其分析研究,給出了基本建模思路。然而,如何真正實(shí)現(xiàn)配送體系對(duì)抗建模仿真還有待研究。
參考文獻(xiàn):
[1]王 豐,姜玉宏,王 進(jìn).應(yīng)急物流[M].北京:中國(guó)物資出版社,2007.1.
關(guān)鍵詞:中國(guó)科學(xué)院 資源規(guī)劃 信息化 SOA 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
一、引言
近年來(lái),隨著面向服務(wù)架構(gòu)(Service-oriented architecture,SOA)的理念與技術(shù)的成熟,國(guó)內(nèi)有些部門的信息系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了SOA化,如南京市玄武區(qū)政府、北京市朝陽(yáng)區(qū)政府的案例。中國(guó)科學(xué)院資源規(guī)劃(Academia Resource Planning,ARP)系統(tǒng)的建設(shè),標(biāo)志著中國(guó)科學(xué)院首次建成了全院統(tǒng)一的管理信息平臺(tái)并在全院120多個(gè)單位得以應(yīng)用。但從軟件體系構(gòu)架上,以及未來(lái)可持續(xù)發(fā)展方面仍有許多值的探索的地方。本文從ARP系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)構(gòu)架、所面臨的業(yè)務(wù)需求等方面入手,分析該系統(tǒng)存在的不足,并探索該系統(tǒng)SOA化的新思路。
二、中國(guó)科學(xué)院信息化的特點(diǎn)
中國(guó)科學(xué)院是國(guó)家級(jí)事業(yè)單位、科學(xué)研究的國(guó)家隊(duì),科研水平在國(guó)內(nèi)當(dāng)屬首位,但對(duì)信息化的需求確是多元而易變的。首先,中國(guó)科學(xué)院似政府非政府,似大學(xué)非大學(xué),屬自由探索的科學(xué)研究機(jī)構(gòu)卻又有中央集權(quán)的院機(jī)關(guān),院機(jī)關(guān)掌握部分科研經(jīng)費(fèi)與領(lǐng)導(dǎo)任命權(quán),研究所是獨(dú)立法人,有自己的主觀管理意識(shí)。科研人員或成團(tuán)隊(duì)、或成科室、或單打獨(dú)斗,自由探索也有各自的管理與研究方式。因?yàn)楣芾矸绞讲煌院茈y實(shí)行一元化的企業(yè)管理方法,也很難用政府式的分級(jí)管理手段。對(duì)信息化的業(yè)務(wù)需求往往是多樣的、易變的。
計(jì)算機(jī)軟件是遵循一定管理需求或信息處理邏輯而設(shè)計(jì)的,面對(duì)中國(guó)科學(xué)院這種機(jī)構(gòu)一定是難以應(yīng)付,結(jié)果是存在多種管理方式、多種信息資源、多種軟件形式。唯一的統(tǒng)一是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴,這一點(diǎn)無(wú)論管理與研究部門均非常強(qiáng)烈。
中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)是典型的分布部署的應(yīng)用系統(tǒng),形式上分為院所兩級(jí),院級(jí)系統(tǒng)是根據(jù)院管理部門需求開(kāi)發(fā)完成的,所級(jí)系統(tǒng)是基于ORACLE EBS商務(wù)套件(ERP)的部分模塊并部分定制開(kāi)發(fā)的。體系構(gòu)架上存在兩種J2EE的中間件,分別是ORACLE iAS的和神州數(shù)碼開(kāi)發(fā)的CO-OFFICE平臺(tái)(參見(jiàn)圖1)。
這種構(gòu)架的方便之處在于開(kāi)發(fā)速度快,可以迅速完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)任務(wù),但同時(shí)又過(guò)分依賴于中間件開(kāi)發(fā)平臺(tái),造成無(wú)法應(yīng)對(duì)系統(tǒng)升級(jí)、業(yè)務(wù)重組等需求變化。
三、軟件體系結(jié)構(gòu)的演變與SOA時(shí)代的到來(lái)
軟件的體系構(gòu)架可以用美國(guó)哈佛大學(xué)理查德?諾蘭(Richard L. Nolan)早在20世紀(jì)70年代提出的信息化發(fā)展規(guī)律,即著名的諾蘭模型加以說(shuō)明。該模型將信息化的過(guò)程分成了從起步到成熟的6個(gè)階段,各個(gè)階段之間信息化的程度是逐步遞增的,必須從一個(gè)階段發(fā)展到下一個(gè)階段,不能實(shí)現(xiàn)跳躍式發(fā)展(參見(jiàn)圖2)。
⒈初始階段:初始的局部計(jì)算應(yīng)用,如報(bào)表、開(kāi)票。
⒉普及階段:應(yīng)用軟件產(chǎn)品化(單機(jī)版應(yīng)用增加,計(jì)算機(jī)代替手工)。
⒊發(fā)展階段:IT系統(tǒng)化(開(kāi)始注重規(guī)劃,網(wǎng)絡(luò)版單項(xiàng)應(yīng)用增加,如中國(guó)科學(xué)院早期開(kāi)發(fā)的MIS系統(tǒng))。
⒋集成階段:IT集中化(開(kāi)始統(tǒng)一技術(shù)平臺(tái),進(jìn)行一體化集成,消除部門間壁壘,目前的中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)部分達(dá)到這個(gè)階段,但仍存在分布式系統(tǒng)帶來(lái)的矛盾)。
⒌數(shù)據(jù)管理階段:IT集成化(統(tǒng)一規(guī)劃組織內(nèi)的信息資源,開(kāi)始全面的數(shù)據(jù)綜合利用,這是中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)二期的目標(biāo),目前仍未實(shí)現(xiàn))。
⒍成熟階段:IT資源化(全面整合內(nèi)外部資源,形成完整的信息管理、輔助決策體系,是ARP系統(tǒng)的終極目標(biāo))。
第三向第四階段的轉(zhuǎn)化是計(jì)算機(jī)時(shí)代向信息時(shí)代邁進(jìn)的過(guò)程,這是非常重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。借鑒這一階段劃分理論,結(jié)合目前中國(guó)科學(xué)院信息化的現(xiàn)狀,可以清晰地看到,中國(guó)科學(xué)院的信息化已完成了第三階段向第四階段的部分邁進(jìn),進(jìn)入到向第五階段IT集成化邁進(jìn)的歷史性關(guān)鍵時(shí)期。這一步的完成將是質(zhì)的飛躍,其成功與否,直接關(guān)系到中國(guó)科學(xué)院信息化的整體進(jìn)程與最終目標(biāo)的成敗。
四、基于服務(wù)構(gòu)架(SOA)是軟件發(fā)展的必然趨勢(shì)
回顧計(jì)算機(jī)軟件、硬件與網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程,不難看出,IT成熟度模型中各個(gè)階段對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)軟硬件發(fā)展的關(guān)鍵進(jìn)程(參見(jiàn)表1)。
為解決軟件面臨的許多問(wèn)題,過(guò)去曾做了許多探索,從最早的自動(dòng)編程軟件到面向?qū)ο蟮募夹g(shù)、組件或中間件技術(shù)等,其目的均為解決軟件的復(fù)用,提高軟件開(kāi)發(fā)效率,讓軟件適應(yīng)業(yè)務(wù)邏輯變化等問(wèn)題。
SOA的基本思想是以服務(wù)為核心,將企業(yè)的IT資源整合成可操作的、基于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù),使其能被重新組合和應(yīng)用。這個(gè)夢(mèng)幻般的理念在提出之初曾引起業(yè)內(nèi)的轟動(dòng)。今天,SOA已經(jīng)從一個(gè)虛無(wú)飄渺的概念,變?yōu)闃I(yè)界追捧的技術(shù)、企業(yè)未來(lái)的投資重點(diǎn),幾個(gè)關(guān)于SOA的基本概念是:
⒈服務(wù)定義
服務(wù)是一種功能,它是一種定義好的自我包容而且不依賴其他服務(wù)內(nèi)容或狀態(tài)的一種服務(wù)。一個(gè)組織的內(nèi)外服務(wù)綜合起來(lái)形成基于服務(wù)的構(gòu)架。
⒉服務(wù)構(gòu)架的定義
基于服務(wù)構(gòu)架本質(zhì)上指一組彼此連接的服務(wù)。這種通訊可能是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳送或兩個(gè)或更多服務(wù)協(xié)同作業(yè),需要一些將服務(wù)連接的手段。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)采用XML(擴(kuò)展標(biāo)注語(yǔ)言)形成非常強(qiáng)壯的連接。
基于服務(wù)的構(gòu)架并不新奇,過(guò)去對(duì)許多人而言,第一代的基于服務(wù)構(gòu)架是DCOM(分布式組件對(duì)象模型)或ORPs(Object Request Brokers,對(duì)象請(qǐng)求),這是基于CORBA(Common Object Request Broker Architecture,通用對(duì)象請(qǐng)求構(gòu)架)規(guī)范。
圖3說(shuō)明基于服務(wù)的基本構(gòu)架。它表示位于左側(cè)的服務(wù)消費(fèi)方,向右側(cè)的服務(wù)提供方發(fā)出一個(gè)服務(wù)請(qǐng)求的消息。服務(wù)提供者給服務(wù)消費(fèi)者返回一個(gè)消息。這個(gè)請(qǐng)求及后來(lái)的回答之間的聯(lián)接以一種雙方都能理解的方式定義好。服務(wù)提供者同時(shí)也可以是服務(wù)消費(fèi)者。這些連接如何定義將在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)解釋中加以說(shuō)明。
⒊網(wǎng)絡(luò)服務(wù)
首先,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需用規(guī)定語(yǔ)言定義(Web Services Description Language,WSDL),它是形成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的基礎(chǔ)。圖4說(shuō)明了如何使用WSDL,左邊是服務(wù)提供者,右邊是服務(wù)消費(fèi)者,服務(wù)的提供與消費(fèi)步驟包括:
服務(wù)提供者用WSDL描述或定義其服務(wù),這種定義到服務(wù)目錄中。服務(wù)目錄采用使用統(tǒng)一描述檢索與綜合(UDDI)的技術(shù)表示。服務(wù)消費(fèi)者向目錄發(fā)出一個(gè)或多個(gè)請(qǐng)求去尋找所需服務(wù)并決定如何和這個(gè)服務(wù)進(jìn)行通訊。
服務(wù)消費(fèi)方用WSDL向服務(wù)提供方發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求。由服務(wù)提供者提供的部分WSDL傳向服務(wù)消費(fèi)者,該語(yǔ)言告訴服務(wù)消費(fèi)者所提交的請(qǐng)求與應(yīng)答。
圖4所示的UDDI目錄就是所謂的登記處,登記處的目的是作為一種查找用WSDL描述的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的手段。UDDI登記的作用是允許各種組織用各種方法查詢網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的使用方式及是否可用。
圖4中所有的消息均使用SOAP發(fā)送。SOAP基本上是提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)消息的信封或包裝。SOAP一般用HTTP(超文本協(xié)議)協(xié)議發(fā)送,也可能使用其他連接方式。HTTP是互聯(lián)網(wǎng)上常用的協(xié)議,它的廣泛使用促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的應(yīng)用。
經(jīng)進(jìn)一步抽象簡(jiǎn)化,如圖5所示,在圖頂部標(biāo)注“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”的長(zhǎng)條表示目錄或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。可以認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如同PC計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)主板總線,在上面插上許多電路板,其他中間件解決方案類似使用總線的概念。
一個(gè)基于服務(wù)構(gòu)架的重要概念是任何服務(wù)提供方同時(shí)也是服務(wù)消費(fèi)方。這就是為何圖5中網(wǎng)絡(luò)服務(wù)下方只表示出服務(wù),而非“服務(wù)提供方”與“服務(wù)消費(fèi)方”。
SOA構(gòu)架的重要標(biāo)準(zhǔn)是看系統(tǒng)中不同的組件是否能提供服務(wù)。實(shí)際案例如美國(guó)西北航空公司(North West Airlines)的業(yè)務(wù)系統(tǒng),該公司超過(guò)80%的乘客喜歡通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入和設(shè)在機(jī)場(chǎng)、酒店等地點(diǎn)的登記處辦理手續(xù),而不是在售票機(jī)構(gòu)排長(zhǎng)隊(duì)。該公司的業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)SOA技術(shù)向乘客提供可靠、便捷、定制化的服務(wù)。
10年前,解決靈活性問(wèn)題的方法是企業(yè)應(yīng)用集成(EIA),在主機(jī)端運(yùn)行經(jīng)過(guò)整合的軟件。不過(guò),這一方法已越來(lái)越難于適應(yīng)日新月異的業(yè)務(wù)環(huán)境,其中最重要的原因是新的業(yè)務(wù)過(guò)程往往跨越多個(gè)組織或需要復(fù)雜的分析和協(xié)作。因此,新的解決方案不僅需要提供高效的業(yè)務(wù)推動(dòng)力,更需要的是能組建未來(lái)業(yè)務(wù)模式靈活的模塊。客戶機(jī)/服務(wù)器(B/S)架構(gòu)的時(shí)代必然轉(zhuǎn)向面向服務(wù)的架構(gòu)(SOA)這一新的潮流。
事實(shí)上,早在10年前,Gartner公司就預(yù)言了SOA的未來(lái)。但由于當(dāng)時(shí)缺乏實(shí)現(xiàn)SOA的技術(shù)基礎(chǔ),SOA并沒(méi)有立即引起企業(yè)和IT公司的重視。直到近年來(lái)XML、SOAP、WSDL、UDDI等Web服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)逐漸成熟,SOA才成長(zhǎng)為可部署的技術(shù)、產(chǎn)品及下一代應(yīng)用系統(tǒng)的方法論。
中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)是典型的客戶機(jī)/服務(wù)器(B/S)模式,但目前面臨系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)的煩惱。軟件升級(jí)對(duì)用戶就意味著每三年來(lái)一次革命,不僅需耗費(fèi)大量金錢,還會(huì)鬧得人仰馬翻。現(xiàn)有的ARP各大模塊幾乎都是鐵板一塊,當(dāng)某一點(diǎn)業(yè)務(wù)變化時(shí),某一點(diǎn)功能需要調(diào)整時(shí),就必須全部升級(jí)或下發(fā)補(bǔ)丁,這不但造成升級(jí)成本太高,而且牽一發(fā)動(dòng)全身,質(zhì)量無(wú)法保證。
從理論上講,在SOA構(gòu)架下的軟件就像是一個(gè)不斷進(jìn)化的生態(tài)過(guò)程,某些“服務(wù)(業(yè)務(wù)組件)”不斷地局部升級(jí),新的“服務(wù)”不斷地加入,只有這樣的系統(tǒng)才能真正做到快速適應(yīng)業(yè)務(wù)變化。
五、基于SOA的ARP系統(tǒng)解決方案
由于ARP系統(tǒng)當(dāng)初的設(shè)計(jì)思想基本上是遵照業(yè)務(wù)流程,通過(guò)ORALCE EBS配置或開(kāi)發(fā)完成的,二者共享不足,基本自成體系、自立門戶。因?yàn)槿魏螒?yīng)用離不開(kāi)最基本的三個(gè)內(nèi)容:界面、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)展現(xiàn),這些內(nèi)容應(yīng)該可以重復(fù)利用。過(guò)去的系統(tǒng)因?yàn)楦鲬?yīng)用自成體系,所以每開(kāi)發(fā)或增加一個(gè)新應(yīng)用,就需要重開(kāi)發(fā)一遍界面與數(shù)據(jù)展現(xiàn),重寫一遍業(yè)務(wù)代碼,浪費(fèi)了大量的時(shí)間和人力。將ARP系統(tǒng)SOA化,就是改變過(guò)去開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的模式,首先根據(jù)業(yè)務(wù)需求,將其定義成“粒度”合適的“組件”,作為全院共享的資源,由不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)用。ARP的SOA架構(gòu)模型如圖6所示。
將ARP系統(tǒng)SOA化,要分為4個(gè)階段:業(yè)務(wù)規(guī)劃、成熟度分析評(píng)估、前景展望和定義路線圖。
⒈業(yè)務(wù)規(guī)劃
這一階段組織并定義可SOA化的業(yè)務(wù)范圍。通過(guò)對(duì)中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)所涉及的院所兩級(jí)8大系統(tǒng)業(yè)務(wù)建模(已有或新建)的分析,形成業(yè)務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)、參數(shù)和粒度,從而形成SOA的業(yè)務(wù)組件。
過(guò)去的面向?qū)ο蟆⒓夹g(shù)組件等概念主要關(guān)注技術(shù),一個(gè)技術(shù)組件往往用某單一技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)技術(shù)功能,技術(shù)組件是緊耦合的,組件粒度通常過(guò)小,不但組裝成本高,而且一個(gè)組件的改動(dòng)對(duì)另一組件的影響很大,從而影響整體質(zhì)量。但基于SOA架構(gòu)的業(yè)務(wù)組件(也叫服務(wù))卻將注意力集中在業(yè)務(wù)功能上,每一個(gè)業(yè)務(wù)功能必須是完整的,至于實(shí)現(xiàn)這一個(gè)業(yè)務(wù)功能的技術(shù)可能涉及很多,如數(shù)據(jù)庫(kù)、JAVA、JSP等。也就是說(shuō),在一個(gè)業(yè)務(wù)組件中,可能所有這些技術(shù)同時(shí)出現(xiàn),以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中所需的業(yè)務(wù)功能,如財(cái)務(wù)報(bào)銷、網(wǎng)上文字處理等。它強(qiáng)調(diào)技術(shù)無(wú)關(guān)性,是對(duì)業(yè)務(wù)對(duì)象的抽象。具體過(guò)程包括:
通過(guò)業(yè)務(wù)模型分析,定義網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的范圍。
確定與其他IT行動(dòng)的邊界并建立合作。
SOA的業(yè)務(wù)論證與粒度劃分。
分析現(xiàn)有業(yè)務(wù)行動(dòng)與未來(lái)業(yè)務(wù)行動(dòng)的優(yōu)化級(jí)與銜接關(guān)系。
⒉成熟度分析評(píng)估
在成熟度評(píng)估分析階段,要為當(dāng)前所處狀態(tài)建立一個(gè)度量標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)將定義當(dāng)前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)、可作為SOA起點(diǎn)的服務(wù)和業(yè)務(wù)功能,并確定出可作為基礎(chǔ)項(xiàng)目的項(xiàng)目。通過(guò)分析服務(wù),形成描述業(yè)務(wù)的元素和語(yǔ)言,也可以在技術(shù)空間得到直接的表達(dá),從而成為溝通業(yè)務(wù)與技術(shù)的橋梁,也緩解了技術(shù)與業(yè)務(wù)之間“阻抗不匹配”的困難,使得信息技術(shù)能夠隨業(yè)務(wù)需求靈活應(yīng)變。其次,SOA通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的、跨平臺(tái)的技術(shù)規(guī)范,使得運(yùn)行在不同地點(diǎn)、不同環(huán)境中的服務(wù)能夠被統(tǒng)一調(diào)配組裝,從而在業(yè)務(wù)流程上實(shí)現(xiàn)整合。所有的“服務(wù)”都采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)、建立在同樣的平臺(tái)之上,當(dāng)發(fā)出一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)需要調(diào)用平臺(tái)上的“服務(wù)”,無(wú)論這個(gè)“服務(wù)”是在什么業(yè)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)。
⒊前景展望
在這一階段中,信息化管理部門與業(yè)務(wù)管理部門通過(guò)專題研討會(huì)來(lái)確定并定義要求的“預(yù)期”狀態(tài),并確保舉辦整個(gè)全員參與的聯(lián)合討論。對(duì)近期事件要詳細(xì),而較遠(yuǎn)的事件要靈活,以便在前進(jìn)中融入所得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
⒋SOA路線圖
根據(jù)前三個(gè)階段所收集的信息完成SOA路線圖。
⑴定義
規(guī)劃與范圍:確定SOA業(yè)務(wù)的中長(zhǎng)期規(guī)劃與業(yè)務(wù)范圍。
現(xiàn)有狀況(SOA成熟度):對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行成熟度分析。
來(lái)來(lái)愿景(SOA能力):確定未來(lái)SOA化后的愿景。
差異分析:SOA目標(biāo)和適當(dāng)?shù)臅r(shí)限進(jìn)行徹底的差距分析(gap analysis)等。
⑵執(zhí)行
業(yè)務(wù)策略與過(guò)程:對(duì)業(yè)務(wù)策略與過(guò)程進(jìn)行自頂而下的查看。
架構(gòu):評(píng)審當(dāng)前架構(gòu)、策略和標(biāo)準(zhǔn)以及參考架構(gòu)。
成本與收益:概述現(xiàn)有成本構(gòu)成與收益情況。研究未來(lái)科研活動(dòng)指標(biāo)、科研成本構(gòu)成及科研產(chǎn)出物路線圖。
構(gòu)造塊:對(duì)現(xiàn)有服務(wù)、過(guò)程、工具和技術(shù)進(jìn)行分析。共享的服務(wù)基礎(chǔ)架構(gòu)需求及標(biāo)準(zhǔn)化的工具。將共享服務(wù)戰(zhàn)略和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程列入優(yōu)先地位。
項(xiàng)目與應(yīng)用:評(píng)審現(xiàn)有系統(tǒng)以及未完成的和已規(guī)劃好的項(xiàng)目。
組織與管理:對(duì)現(xiàn)有管理結(jié)構(gòu)和策略進(jìn)行分析。
⑶回顧
階段性里程牌回顧:通過(guò)對(duì)SOA化的系統(tǒng)進(jìn)行階段性分析比較,得出更新的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
考慮更多的業(yè)務(wù)能力。
⑷優(yōu)化
在已有的SOA路線圖上增加應(yīng)用。
從經(jīng)驗(yàn)中汲取教訓(xùn),提高業(yè)務(wù)適應(yīng)能力。
整體性提高SOA化的系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的支持,從而進(jìn)入下一輪循環(huán)。
SOA路線圖應(yīng)該是不斷融入經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的循環(huán)過(guò)程(參見(jiàn)圖7)。
SOA路線圖最終完成以下幾個(gè)工作層次以實(shí)現(xiàn)信息化的戰(zhàn)略目標(biāo):①繁亂的業(yè)務(wù)形成,單獨(dú)的“服務(wù)”;②完成業(yè)務(wù)功能的SOA化,完成多層次的集成;③將整體系統(tǒng)的IT基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)換為SOA模型;④轉(zhuǎn)換用戶的業(yè)務(wù)模型,進(jìn)入SOA的良性循環(huán),達(dá)到IT成熟度第六級(jí),從而使ARP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中國(guó)科學(xué)院的戰(zhàn)略目標(biāo)。
六、結(jié)束語(yǔ)
基于服務(wù)的構(gòu)架(SOA)是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì),在改造與新建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的同時(shí),應(yīng)用SOA的理念與技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施將是企事業(yè)單位信息化管理部門的基本工作思路。本文從信息化成熟度模型入手,通過(guò)分析IT系統(tǒng)的規(guī)劃,提出對(duì)中國(guó)科學(xué)院ARP系統(tǒng)的SOA改造路線圖,希望對(duì)中國(guó)科學(xué)院及其他部委信息化建設(shè)有所借鑒,從而更好地發(fā)揮國(guó)家信息化投資的效益。
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作者簡(jiǎn)介:
[關(guān)鍵詞]LTE 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 頻率規(guī)劃 掃頻分析 覆蓋評(píng)估
一、概述
隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日益推進(jìn),LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與頻率使用情況越來(lái)越復(fù)雜,基于終端的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試受限于異頻測(cè)量策略無(wú)法完整記錄和呈現(xiàn)道路上所有信號(hào)的覆蓋情況,對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋評(píng)估與結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來(lái)了諸多不便。與之相比,掃頻數(shù)據(jù)則能更全面更完整地反映網(wǎng)絡(luò)覆蓋的真實(shí)情況,對(duì)掃頻數(shù)據(jù)的深入挖據(jù)與分析能有效補(bǔ)充前者的不足,成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化又一重要手段。本文從掃頻數(shù)據(jù)應(yīng)用出發(fā),通過(guò)對(duì)其深入分析與挖掘,輔助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提升網(wǎng)絡(luò)性能。
本文分為兩個(gè)部分內(nèi)容,第一部分是關(guān)于掃頻數(shù)據(jù)的基本應(yīng)用與原理介紹,主要針對(duì)掃頻數(shù)據(jù)在天線覆蓋評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)估、頻點(diǎn)與PCI規(guī)劃、參數(shù)個(gè)性化設(shè)置、其他功能實(shí)現(xiàn)五個(gè)方面的應(yīng)用原理進(jìn)行介紹;第二部分是掃頻數(shù)據(jù)應(yīng)用在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的一個(gè)樣例,由此論證掃頻數(shù)據(jù)分析對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重要意義。
二、基本應(yīng)用與原理介紹
2.1天線覆蓋評(píng)估
通過(guò)掃頻數(shù)據(jù)的信號(hào)分布情況,結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)工參的方向信息,能有效分析過(guò)覆蓋、弱覆蓋、反向覆蓋等天線覆蓋問(wèn)題,用于指導(dǎo)天線調(diào)整,評(píng)估天線性能。
2.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評(píng)估
根據(jù)掃頻數(shù)據(jù),A小區(qū)作為主覆蓋小區(qū)的所有采樣點(diǎn)數(shù)記作NA;在這些采樣點(diǎn)中,所有B小區(qū)與A小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度差值小于或等于敏感閾值RSRPth采樣點(diǎn)數(shù)記作NB,A;那么,小區(qū)B對(duì)小區(qū)A的干擾系數(shù)定義為:PB,A=。在干擾系數(shù)的基礎(chǔ)上,我們定義A小區(qū)的被動(dòng)干擾系數(shù)一,其中i為所有對(duì)A造成干擾的小區(qū),該參數(shù)表征了A小區(qū)被周圍小區(qū)干擾的程度;定義B小區(qū)的主動(dòng)干擾系數(shù)=,其中i為所有被B干擾的小區(qū),該參數(shù)表征了B小區(qū)對(duì)周圍小區(qū)干擾的程度。被動(dòng)干擾系數(shù)可用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)復(fù)雜干擾嚴(yán)重的區(qū)域定位,主動(dòng)干擾系數(shù)則可標(biāo)識(shí)造成該區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜干擾嚴(yán)重的最壞小區(qū),借助這兩個(gè)參數(shù)分析可迅速實(shí)現(xiàn)問(wèn)題定位,指導(dǎo)優(yōu)化調(diào)整方向,提升優(yōu)化效率。
2.3頻點(diǎn)與PGI優(yōu)化
通過(guò)掃頻數(shù)據(jù)分析,我們可以迅速進(jìn)行頻點(diǎn)與PCI問(wèn)題定位,如PCI MOD3干擾,借助GOOGLE EARTH或MAPINFO的拉線標(biāo)識(shí),可以直觀反映問(wèn)題成因,輸出調(diào)整方案,并判斷新方案是否會(huì)帶來(lái)新問(wèn)題,從而選擇最優(yōu)配置。
另外,利用干擾系數(shù)矩陣,可借助程序進(jìn)行全區(qū)域頻點(diǎn)與PCI自動(dòng)規(guī)劃,從整體上優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能,當(dāng)然,只參考掃頻數(shù)據(jù)的干擾系數(shù)矩陣過(guò)于武斷,可加入MR數(shù)據(jù)與地理分析。
2.4參數(shù)個(gè)性化設(shè)計(jì)
利用采樣點(diǎn)上的各頻段各小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,可實(shí)現(xiàn)如異頻測(cè)量A2門限的個(gè)性化設(shè)計(jì)。如可將RSRP樣本分為“需要進(jìn)行異頻測(cè)量”與“不需進(jìn)行異頻測(cè)量”兩類,按RSRP的值分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),描繪出兩類樣本的RSRP分布樣本數(shù)曲線,并采用滿足80%“需要進(jìn)行異頻測(cè)量”樣本起測(cè)條件的RSRP設(shè)為a2ThresholdRsrpPrim值。如此能保證該小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)區(qū)域在需要起測(cè)異頻時(shí)能及時(shí)起測(cè),既保證了大部分區(qū)域信號(hào)順利接續(xù),又最大限度降低因起測(cè)異頻帶來(lái)速率下降的負(fù)面影響。
2.5其他功能實(shí)現(xiàn)
基于采樣點(diǎn)LTE與GSM信號(hào)的共同分析,可把掃頻數(shù)據(jù)挖掘的內(nèi)容推廣至系統(tǒng)間互操作應(yīng)用,如CSFB頻點(diǎn)優(yōu)化、ESRVCC鄰區(qū)優(yōu)化與門限設(shè)計(jì)等應(yīng)用。
三、掃頻分析工具應(yīng)用樣例
江門恩平區(qū)域4月份第三方測(cè)試覆蓋指標(biāo)(綜合覆蓋率、SINR>=0比例)較差,針對(duì)影響該指標(biāo)的主要因素MOD3干擾,我們采用掃頻數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,得到恩平區(qū)域MOD3干擾分布圖并進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化,情況如下。
通過(guò)精細(xì)優(yōu)化,恩平的覆蓋指標(biāo),特別是SINR的相關(guān)指標(biāo),得到有效提升,道路測(cè)試中SINR值分布整體向SINR值較大的方向偏移。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù);管道技術(shù);網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);軟件定義網(wǎng)絡(luò)
Abstract: In the big-data era, broadband pipeline technology can improve speed; flattened pipeline architecture can reduce system delay; and software-defined networks (SDN) allow pipelines to be virtually developed so that network traffic can be better controlled; multipipe technology is also used for intelligent pipeline development. All these technologies improve pipe transmission so that big-data services can be transmitted without interruption at high speed.
Key words: big data; pipe technology; network architecture; SDN
中圖分類號(hào):TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1009-6868 (2013) 04-0054-04
隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、電子商務(wù)、社交媒體、網(wǎng)絡(luò)視頻、企業(yè)服務(wù)網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)的飛速發(fā)展,全球的數(shù)據(jù)正呈爆炸式的增長(zhǎng)。互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)報(bào)告指出:2012年已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代,2013年全面引爆大數(shù)據(jù),2020年全球?qū)碛泄灿?jì)約35 ZB的海量數(shù)據(jù),由此可知我們已經(jīng)邁進(jìn)了大數(shù)據(jù)時(shí)代。大數(shù)據(jù)有4個(gè)特征,即超量、高速、多樣性和價(jià)值,其中高速的特性不僅僅要求大數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理,而且還要求其可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳送,以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。大數(shù)據(jù)還要依賴于管道網(wǎng)絡(luò)傳輸。每個(gè)人都是數(shù)據(jù)的貢獻(xiàn)者,同時(shí)也是數(shù)據(jù)的使用者,用戶體驗(yàn)要求用戶能在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)接入,并能實(shí)現(xiàn)任意呼叫以及在任意瀏覽地貢獻(xiàn)和分享大數(shù)據(jù)服務(wù),因此大數(shù)據(jù)將推動(dòng)管道技術(shù)演進(jìn),促使管道網(wǎng)絡(luò)滿足大數(shù)據(jù)的高速暢行無(wú)阻傳送需求[1]。
數(shù)據(jù)傳送管道滿足大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性傳送的需求,它主要是通過(guò)管道技術(shù)演進(jìn)提升管道傳輸帶寬化,以解決海量大數(shù)據(jù)時(shí)代的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。
1管道技術(shù)演進(jìn)
寬帶化是管道發(fā)展的必然趨勢(shì)。一方面大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息爆炸和海量數(shù)據(jù)促使傳送管道必須越來(lái)越寬;另一方面用戶體驗(yàn)要求數(shù)據(jù)的傳送必須越來(lái)越快。因此無(wú)論是光纖傳輸還是無(wú)線接入都要通過(guò)技術(shù)演進(jìn)來(lái)提高傳輸效率以實(shí)現(xiàn)寬帶化。
圖1所示為數(shù)字光纖傳輸技術(shù)演進(jìn)過(guò)程。第一代數(shù)字光纖傳輸技術(shù)采用時(shí)分復(fù)用(TDM)技術(shù),傳輸速率達(dá)到2.5 Gbit/s;第二代則采用密集波分復(fù)用(WDM)技術(shù),傳輸速率到了1.6 Tbit/s;第三代采用多域復(fù)用技術(shù),包括密集型光波復(fù)用(DWDM)、正交頻分復(fù)用(OFDM)、偏振復(fù)用(PDM)、正交相移鍵控(QPSK)和相干檢測(cè)等技術(shù),傳輸速率達(dá)到了16 Tbit/s;從下一代數(shù)字光纖傳輸?shù)焦饴?lián)網(wǎng)的演進(jìn),將采用自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù),傳輸速率還將大幅提升。因此,在數(shù)字光纖傳輸技術(shù)演進(jìn)中,傳輸能力每十年增長(zhǎng)千倍,同時(shí)不斷采用新技術(shù),如新的調(diào)制技術(shù)、相干接收和超強(qiáng)前向糾錯(cuò)等,使光纖的傳輸能力越來(lái)越強(qiáng)。受到大數(shù)據(jù)時(shí)代的強(qiáng)烈需求推動(dòng),數(shù)字光纖傳輸將向超高速方向發(fā)展[2-3]。
無(wú)線傳輸?shù)膶拵Щ饕ㄟ^(guò)兩方面實(shí)現(xiàn):增加傳輸頻譜帶寬以及提高頻譜效率。目前無(wú)線傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)就是空口帶寬逐步增寬,如移動(dòng)通信從3G到長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)再到LTE-A的演進(jìn),最明顯就是空口占用頻譜帶寬在增大;在提高頻譜效率方面,當(dāng)前業(yè)界主要采用高階調(diào)制和多天線技術(shù),而新技術(shù)方面如角動(dòng)量通信技術(shù)還處于初期的研究階段。另外無(wú)線通信的發(fā)展受頻譜占用等客觀因素的影響,技術(shù)逐步向高頻段發(fā)展,如5 GHz、45 GHz、60 GHz、可見(jiàn)光通信等。
移動(dòng)通信在經(jīng)過(guò)2G基于電路域和窄帶技術(shù)革新后,就逐步向分組域和移動(dòng)寬帶方向演進(jìn),到了LTE階段,就完全實(shí)現(xiàn)基于分組域并且移動(dòng)寬帶化。以移動(dòng)寬帶LTE技術(shù)演進(jìn)為例,如表1所示,其中LTE采用的空口最大頻譜帶寬是20 MHz,而到了LTE-A階段,通過(guò)載波聚合技術(shù)可以使空口最大頻譜帶寬達(dá)到100 MHz;在多天線方面,LTE階段最高支持4×4配置,而LTE-A階段則最高支持8×8[4-5]。基于上述技術(shù)演進(jìn),峰值速率從LTE階段的300 Mbit/s提高到LTE-A的1 Gbit/s,頻譜效率也從LTE階段的15 bps/Hz增加到LTE-A階段的30 bps/Hz。
Wi-Fi技術(shù)的演進(jìn)如表2所示。Wi-Fi技術(shù)從802.11n逐漸地演進(jìn)到了802.11ac/ad,除了使用頻率因客觀因素導(dǎo)致的差異外,在技術(shù)演進(jìn)方面,通過(guò)增加空口信道頻譜傳輸帶寬、采用高階調(diào)制和多天線技術(shù)都可以提升Wi-Fi的傳輸能力。Wi-Fi的傳輸能力從802.11n的600 Mbit/s到802.11ac/ad的7 Gbit/s,正向著超寬帶傳輸演進(jìn)。
2 管道架構(gòu)演進(jìn)
在大數(shù)據(jù)時(shí)代,用戶體驗(yàn)要求管道網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酶欤送ㄟ^(guò)技術(shù)演進(jìn)提高傳輸效率和傳輸帶寬外,還要降低網(wǎng)絡(luò)延時(shí),減少網(wǎng)元數(shù)量和數(shù)據(jù)交換次數(shù)。因此管道網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也需要進(jìn)一步演進(jìn),盡可能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化和扁平化。
圖2所示為3種無(wú)源FTTH的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議,其中圖2(A)是基于時(shí)分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(TDM-PON)技術(shù),是當(dāng)前采用的技術(shù)和架構(gòu),而圖2(B)和圖2(C)是谷歌光纖網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議方案,分別是點(diǎn)到點(diǎn)直連到戶和基于波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)技術(shù)。在圖2(A)中,從中心機(jī)房到無(wú)源光分路器間,多用戶共享光纖和帶寬,這種架構(gòu)的缺陷是很難增加帶寬,用戶各自帶寬同時(shí)都受限;另外也很難升級(jí)網(wǎng)絡(luò),因?yàn)槎嘤脩艄蚕硎瞻l(fā)器,協(xié)議方面采用以太網(wǎng)到PON再到以太網(wǎng)的協(xié)議棧,需要兩次協(xié)議棧轉(zhuǎn)換。圖2(B)采用光纖直接從中心機(jī)房到用戶,即點(diǎn)到點(diǎn)架構(gòu),每個(gè)用戶獨(dú)占帶寬資源,無(wú)光分路器,為了降低工程成本,可以通過(guò)使用大芯數(shù)光纜來(lái)實(shí)現(xiàn)此方案;圖2(C)則是基于WDM-PON技術(shù),采用波分復(fù)用技術(shù)使每個(gè)用戶到中心機(jī)房都有一根虛擬光纖。圖2(B)和圖2(C)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都基于以太網(wǎng)協(xié)議,這種架構(gòu)是一種局域網(wǎng)向城域網(wǎng)絡(luò)延伸方案,谷歌的這種P2P模式是一種跨越式發(fā)展,可以使每戶帶寬達(dá)到1 Gbit/s。
為了降低系統(tǒng)時(shí)延,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也需要向扁平化演進(jìn)。圖3所示為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)從3G到LTE的架構(gòu)變化,從圖3(A)的3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)到圖3(B)的LTE架構(gòu),明顯減少了一層網(wǎng)元,因?yàn)閳D3(B)中LTE網(wǎng)絡(luò)是eNodeB直接連接到核心網(wǎng),而圖3(A)中3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是首先由NodeB匯聚到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器(RNC),再進(jìn)一步匯聚到核心網(wǎng)。這種三層架構(gòu)不但會(huì)造成系統(tǒng)延時(shí)長(zhǎng),而且還會(huì)降低系統(tǒng)穩(wěn)定性,增高網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本。
對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),可以通過(guò)引入內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。盡管互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是基于IP協(xié)議的網(wǎng)狀架構(gòu),但是它卻受制于管道約束。一方面從信源到信宿除了有物理上的距離外,還要經(jīng)過(guò)多重路由,因此延時(shí)不受控制;另一方面大數(shù)據(jù)傳輸對(duì)骨干網(wǎng)絡(luò)提出挑戰(zhàn),任何一個(gè)環(huán)節(jié)都可能影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性。因此一味提高傳輸帶寬并不能完全解決實(shí)際問(wèn)題。為了使數(shù)據(jù)傳輸更快、更穩(wěn)定,需要在網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)服務(wù)器方式,這樣使用戶就近獲取所需內(nèi)容,解決互聯(lián)網(wǎng)擁擠問(wèn)題,提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的相應(yīng)速度,提升用戶體驗(yàn)。
圖4所示CDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。該架構(gòu)分為中心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn),用戶終端就近直接訪問(wèn)邊緣節(jié)點(diǎn),不必訪問(wèn)中心節(jié)點(diǎn)和區(qū)域節(jié)點(diǎn),邊緣節(jié)點(diǎn)基于緩存服務(wù)器,是中心節(jié)點(diǎn)的一個(gè)透明鏡像,距用戶僅一跳。因此這種架構(gòu),可以降低系統(tǒng)延時(shí),增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
CDN的主要特點(diǎn)是可以使管道帶寬得到優(yōu)化,并且提供自動(dòng)生成服務(wù)器的遠(yuǎn)程鏡像Cache服務(wù)器,即邊緣節(jié)點(diǎn),從而使遠(yuǎn)程用戶可以直接就近訪問(wèn)邊緣節(jié)點(diǎn)。這樣以來(lái)一方面可以減少因遠(yuǎn)程訪問(wèn)帶來(lái)的帶寬需求,分擔(dān)管道網(wǎng)絡(luò)流量,減輕中心節(jié)點(diǎn)負(fù)載;另一方面可以減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí),提高用戶存取訪問(wèn)速度,增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。CDN的鏡像服務(wù),消除不用管道運(yùn)營(yíng)商之間互聯(lián)造成的瓶頸,實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)加速。廣泛分布在管道網(wǎng)絡(luò)上的CDN節(jié)點(diǎn),也是一種節(jié)點(diǎn)的冗余備份,可以有效抵抗和降低網(wǎng)絡(luò)攻擊的影響,保證較好的服務(wù)質(zhì)量。
隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨,CDN的發(fā)展趨勢(shì)首先是邊緣節(jié)點(diǎn)逐步下沉,離用戶越來(lái)越近。在圖5中可發(fā)現(xiàn)CDN的發(fā)展趨勢(shì):CDN邊緣節(jié)點(diǎn)距離光纖路終端(OLT)、核心網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)、邊緣路由器等網(wǎng)元設(shè)備越來(lái)越近。另外未來(lái)CDN功能集成到一些網(wǎng)元設(shè)備中也是一種必然趨勢(shì)。
總之,管道架構(gòu)的演進(jìn)方法無(wú)論是通過(guò)減少網(wǎng)元數(shù)量實(shí)現(xiàn)架構(gòu)扁平化,還是增加CDN服務(wù)器,都是圍繞用戶體驗(yàn)來(lái)展開(kāi)的。只有數(shù)據(jù)以最快速度傳送到用戶終端,才能讓用戶享受于大數(shù)據(jù)時(shí)代的高質(zhì)量服務(wù)。
3 軟件定義網(wǎng)絡(luò)
全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)是管道發(fā)展的基礎(chǔ),隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越龐大,但數(shù)據(jù)流向也越來(lái)越不確定,技術(shù)更新和大數(shù)據(jù)需求要求管道網(wǎng)絡(luò)有更多的彈性、智能、可擴(kuò)展性以及自動(dòng)化能力,因此需要引入全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)理念。在這樣的背景下,新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)引入了軟件定義網(wǎng)絡(luò)SDN技術(shù),其核心是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離,網(wǎng)絡(luò)集中控制,資源調(diào)度、軟硬件解耦以及功能虛擬化等,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活調(diào)度和智能控制,提升用戶體驗(yàn),提高網(wǎng)絡(luò)利用效率。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)解耦了數(shù)據(jù)、控制及應(yīng)用平面,通過(guò)支持可編程和分片化來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離,如圖6所示。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的主要特征包括:控制轉(zhuǎn)發(fā)分離、控制平面集中化、轉(zhuǎn)發(fā)平面通用化、軟件可編。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)實(shí)際是將管道虛擬化,使其脫離具體的硬件和廠家設(shè)備,并將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變成一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái),由控制器統(tǒng)一控制整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源分配和調(diào)度。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)使管道設(shè)備的軟硬件分離,改變了現(xiàn)有管道軟硬件捆綁的產(chǎn)業(yè)鏈。軟件定義網(wǎng)絡(luò)一方面降低了對(duì)通用硬件的依賴門檻,但也加大了對(duì)軟件的依賴程度,另外安全問(wèn)題、集中控制的可靠性問(wèn)題等都是軟件定義網(wǎng)絡(luò)需要考慮解決的。
4多管道組合方式及管道
智能化管理
管道技術(shù)是多樣性的,無(wú)論是有線還是無(wú)線,單一的管道模式并不能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求,多種管道技術(shù)以同樣的目的但用不同方式向用戶提供大數(shù)據(jù)服務(wù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代是基于多種管道組合方式向用戶傳送服務(wù),使用戶能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)任意瀏覽和任意呼叫。如圖7所示,多種細(xì)的管道匯聚成更粗的管道,每種管道都將在各自方向演進(jìn),提升各自管道的功能和性能,進(jìn)而使管道變的越來(lái)越粗,以滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的寬帶需求[6]。
管道技術(shù)演進(jìn)一方面滿足大數(shù)據(jù)對(duì)帶寬化和用戶體驗(yàn)的需求,另一方面可以提高管道的利用效率,提升管道的智能化,實(shí)現(xiàn)基于用戶需求和行為的智能資源匹配。管道運(yùn)營(yíng)商也要從粗放型經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)向精細(xì)化管理,以支撐新型業(yè)務(wù)發(fā)展,為用戶提供按需、靈活的體驗(yàn)和更便捷的個(gè)性化服務(wù)。管道的智能化還包括多管道間的協(xié)同機(jī)制,以滿足不同用戶、在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的不同需求。因此,智能化管理是大數(shù)據(jù)時(shí)代管道技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì),這樣才能合理有效地分配管道資源,提高其利用效率[6]。
5 結(jié)束語(yǔ)
大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)其承載的管道技術(shù)提出了更高的性能要求,以滿足日益增長(zhǎng)的用戶體驗(yàn)需求,為此,管道技術(shù)方面將向?qū)拵Щ葸M(jìn)以提高傳輸速度,管道架構(gòu)方面將扁平化演進(jìn)以降低系統(tǒng)延時(shí),軟件定義網(wǎng)絡(luò)使管道資源向虛擬化演進(jìn),多管道技術(shù)組合使管道向智能化管理演進(jìn)。
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作者簡(jiǎn)介
朱曉光,中興通訊股份有限公司高級(jí)工程師;長(zhǎng)期從事通信產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)規(guī)劃、綜合方案、戰(zhàn)略規(guī)劃等工作;累計(jì)申請(qǐng)發(fā)明專利40余項(xiàng)。
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