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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇協同通信論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[論文摘要]無線傳感器網絡研究具有重大的科學意義及應用前景。協作技術是其重要組成部分。通過介紹無線傳感器網絡協作技術,對協作技術研究中的一些熱點問題進行分析,展望無線傳感器網絡協作技術研究中一些很有前景的研究方向。
一、引言
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)包含大量智能傳感節點,分布在大范圍地理區域內,近似實時地監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的數據,并對數據進行處理,獲得詳盡準確的信息傳送給用戶。WSN以其監測精度高、布設靈活性強、造價低廉等特點,在軍事偵察、工業控制、交通監管、環境監測等領域具有非常廣闊的應用前景[1]。
由于單個傳感器節點的通信、處理和感知能力有限,無法處理大規模復雜問題,多數情況下不能獲取網絡全局信息,傳感節點要求具有協同通信功能。WSN的協同主要是指資源的協同、任務的協同、信號與信息的協同。資源的協同和信號與信息的協同從根本上是為任務協同服務的[2]。本文通過對協作技術研究中的一些熱點問題進行分析,展望無線傳感器網絡協作技術研究中一些很有前景的研究方向。
二、無線傳感器網絡協作技術研究熱點
(一)協作任務描述
任務描述是任務協同的基礎,任務描述能力直接影響任務分配系統的復雜性。WSN的任務描述涉及兩方面的內容,即對任務功能進行描述和對參與任務的節點進行描述。根據WSN的特點,感知任務可以從面向應用和面向任務分配兩個角度加以描述。
文獻[3]分析比較了當前具有代表性的幾種無線傳感器網絡任務描述方式,如有向無環圖、抽象任務圖、基于角色的任務圖、類SQL查詢語言描述等。目前并沒有一種任務描述方式能同時從兩個角度出發有效地對任務進行描述。
(二)協作信號處理
協作信號信息處理協作信號信息處理(collaborative signal and informasion processing,CSIP)技術。文獻[4]描述了CSIP針對WSN網絡的特點,在數據表達、存儲、傳輸和處理等方面研究新的方法和算法來滿足應用對信息精度、網絡節能、低延遲、可擴展和高可靠的要求。
文獻[5]分析WSN的特點和CSIP的需求,討論它的一般流程和主要處理模式,接著結合功能框架,歸納并總結目前已有的主要方法。CSIP基于節點間的協商和合作,選擇合適的傳感節點參與協作,平衡節點個體和網絡整體在協作過程中的信息收益和資源代價,解決網絡信息處理中的驅動機制、節點選擇、處理地點、時機和算法等問題。
(三)協作時間同步
無線傳感器網絡的應用通常需要一個適應性比較好的時間同步服務,以保證數據的一致性和協調性。時間同步是同步分布式數據感知和控制所必需的。在無線傳感器網絡中協調、通信、安全、電源管理和分布式登陸等,都依賴于現有的全局時間。
文獻[6]提出了協作時間同步同步的概念。協作同步原理如下:如果時間基準節點按照相等的時間問隔發出多個同步脈沖,其周圍單跳節點接收后依據這一系列個脈沖的發送時刻估算出時間基準節點的下一個脈沖發送時刻,并在該時刻同時發出同步脈沖。此脈沖信號會擴散至周圍單跳節點。如此重復下去,最終網內所有節點都會同時發出同步脈沖,即達到了同步狀態。
(四)MAS協作
多Agent系統(Multi-agent System,MAS)是分布式人工智能的重要研究領域,agent可以定義為具有目標、知識和能力的軟件或硬件實體,能力包括感知、行動、推理、學習、通信和協作等。
agent利用局部信息進行自主規劃,通過規劃推理解決局部沖突以實現協作,進而實現系統整體目標。Agent體系結構、交互語言、協商策略研究較為成熟,并且與WSN具有很多相似性。因此,可以考慮在WSN協作中引入agent。
文獻[7]提出了一種WSN中基于P2P的多agent數據傳輸和匯總系統架構。此構架包括接口agent、查詢agent、路由agent及數據采集agent。接口agent與用戶交互,路由agent負責能源效率的數據傳輸。查詢agent為agent與路由agent之間的協作提供便利的接口,并負責建立優化計劃,以實現其預定目標。接口agent和查詢agent放置在資源豐富的基站,因為它們需要計算密集操作。數據采集agent負責采集,篩選和格式化傳感器的數據。提供MAS架構和設計,使它們在WSNs中能夠協調和溝通,彼此之間相互傳輸和匯總數據。
三、總結與展望
隨著WSN商業應用越來越廣泛,WSN研究面臨的挑戰也日益嚴峻。單個的能源、功率、功能均受限的傳感器節點需要協作完成任務。針對傳感器間的協作技術的研究也日益受到重視。目前的協作研究僅僅局限在一些具體問題上,尚未形成通用方法。本文分析WSN協作研究還是很有前景的。
參考文獻:
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[4]Ku ma r S,Zhao F,Shepherd D.Collaborative signal and informasion,processing in mier-esensor networks[J].IEEE Signal Processing Magazine,2002,19(2):13-l4.
[5]史浩山,楊少軍,侯蓉暉,無線傳感器網絡協作信號信息處理技術研究,信息與控制,2006,35(2):225-232.
【關鍵詞】中小學；數字化校園模型；輕量級
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2011）02―0057―05
一 中國現階段的中小學數字化校園建設狀況
高等教育領域的數字化校園經過了二十年的發展，無論是項目建設經驗、實現技術，還是管理策略、發展趨向等多個方面都已經有了豐碩的研究成果和實踐成果。各大高校也紛紛投入大量資金和人力，推進自己的數字化校園建設。越來越多的用于支撐校內數字化管理運作和各種信息服務的管理系統上線，如學生工作管理、人事管理、本科生教務管理、研究生管理、財務管理、學生收費管理、一卡通管理、科研管理、基建管理、房產管理、黨團管理、辦公自動化、信息門戶等等。由于高校數字化校園的發展走上了正軌，國內已經形成了一套國家級的數據標準。而且，各高校也在國家標準的基礎上發展面向自己學校的數字化校園數據標準[1]。
相比之下，中小學的數字化校園建設起步較晚。不過，10年來中小學數字化校園也有很大的發展。“校校通”工程于2000年10月25日召開的全國中小學信息技術教育工作會議，是我國基礎教育信息化的一個里程碑。自此10年，中小學數字化校園的建設進入了蓬勃發展時期。截至 2007 年底，普通高中連網率接近100%，初中學校連網率達到80%以上。 其中，城市初中學校連網率達到90%以上，農村初中學校達到70%以上，小學連網率達到70%以上，基本滿足了中小學信息化教學需求。信息化基礎設施建設取得顯著進展[2]。隨著信息化基礎設施建設的逐步普及和完善，很多學校的信息化建設進入了轉型期。很多的學校都遇到了如下的一些問題[3]。比如，缺乏整體規劃，盲目投資；重視硬件設施建設，忽視軟件建設及應用；應用分散、信息孤島；教師的信息技術素養尚待提高等等。在缺乏科學的建設模型的情況下，很多學校的數字化建設變得無所適從，“該往哪個方向走”是很多學校數字化校園建設的頭痛問題。有的直接借用大學的系統，出現使用困難的問題；有的建設了多批的信息系統，又出現功能冗余嚴重的問題；有的在使用不同公司的產品的過程中又發生數據兼容的問題。這樣一來，雖然投入了大量資金，但是所得績效收效不大[4] [5]。
二 面向中小學的輕量級數字化校園建設模型
雖然高校的數字化校園建設有成熟的模式和成功的案例，但不能簡單地照搬到中小學數字化校園建設中。因為高校和中小學還是有一定差異的。首先是辦學規模，辦學規模的大小決定了用戶數量的差異，大學全校的師生都是以萬級計算、學院多、專業多、管理部門龐大；而一所中小學的老師學生加起來也只能是按千級計算，只有部分特別大規模的中學會超萬人，管理部門也非常小，有的小學甚至才50多個老師。再有是資源差異，高校擁有雄厚的資金、強大的技術團隊；大多數中小學不可能擁有龐大的資金進行浩大的工程和探索性的建設。而且，學校的信息化技術負責老師通常還只是由信息技術教學的老師兼任。
但是，高校和中小學的數字化校園性質是一樣的，就是面向教育管理信息化。所以，在某些建設理念上，是可以借鑒高校數字化校園的。為此，我們借鑒高校數字化校園模型[6]，定義中小學數字化校園建設模型，如表1：
可以從三個方面理解該模型。其一，是構成內容。在此模型里面，我們把數字化校園的建設結構劃分成三個方面的內容：硬環境建設、軟環境建設和管理與文化建設，每個方面里面都包含了相應的系統或者模塊。
在硬環境建設方面，學校大多已完成大部分的模塊，如果資金條件比較充裕的學校可以考慮配套校園一卡通系統。
在軟環境建設中，我們劃分其為三個子部分，包括數字化協同交流、數字化教學和數字化管理。中小學的協同交流除了包括校內工作上的協同交流，同時還包括學校與家長、學生之間的交流。在數字化教學里面，教學資源積累是當前很多學校正在努力的方面。我們需要用平臺把這些資源有序的組織和管理起來，而且校校之間教學資源平臺能夠互通和共享，把資源的利用價值最大化。學生在線學習平臺有利于輔助學生進行課后學習和課余知識拓展。數字化教學除了有面向學生的部分，還需要有面對教師的部分，通過教育技術培訓與學習平臺可以對教師進行校本培訓、協助教師解決疑難問題，提高教師的信息化水平，提高教學質量。數字化管理是數字化校園里面很大比重的一塊，其目的是希望通過信息技術提高學校的管理水平，所有模塊貫穿學校管理中學生、教師、教務、校產、財務、圖書館、科研、實驗、檔案和后勤多個方面，如表2。
學校的統一門戶、統一認證目的在于把學校里面不同的異構的系統進行整合，使得用戶用一個賬號就可以方便在門戶里面使用不同的系統或者資源，所有的信息都整合到門戶、教師工作臺，便于用戶使用學校內的各種資源。
其二，數字化校園不僅僅是一個平臺、一套軟件，還是一個學校的管理策略。要實現數字化校園的可持續發展，我們需要進行管理與文化的建設，促進數字化校園的不斷完善，提高學校信息化的氣氛。所以，我們提出需要建立一系列的制度，包括規劃如何發展，建立數字化校園的績效評估制度，建立多維的安全體系，對數字化校園的建設進行分責、落到實處，建立考核和培訓制度，提高學校人員包括教師、學生和家長的信息化水平。
其三，該模型在高校的應用中，可能每個小塊都會建成一個業務復雜、架構龐大的系統；但是中小學未必需要這樣建設，而應該更注重以精為先，著重靈活，適合以輕量級的“模塊”逐個上線。同時，此模型并非要求學校都一定要完全的實現以上的模塊或者一次性的實現以上的所有模塊，也不是非要按照從低到高的順序進行建設。由于每所學校都會有自己的特色和文化，因此也可以為建設的順序列一個優先級，比如在數字化管理里面，學生管理、教師管理和教務管理是學校的首要任務，可以優先建設。一般來說，大部分的中小學都跟大學的情況有所不一樣，他們沒有強大的技術團隊，能投入的建設資金也有限，跟大學百萬級甚至千萬級的投入是無法比的。所以，建議不同的學校可以摸索自己的建設方式，包括多使用開源技術和開源產品。高校的建設中出于對服務保障的考慮，還未能全面放心使用開源軟件。但中小學可以勇敢嘗試，這樣一方面減低了成本，也便于學校負責網管的老師有充分的社會技術支持。在數字化協同方面，中小學相比高校應該增加對家庭、家長方面的協同交流部分。
三 東莞某小學的實踐案例
1 A小學的信息化現狀分析
A小學是一所典型的珠三角地區小學。經過近幾年的努力，該校在硬件環境方面取得了一定的成績，配置了一網通/D時代多媒體綜合校園網，實現了計算機局域網、雙向電視教學網、智能廣播網和數字監控網的數字化多網合一。并按15教學班配置了全數字多網合一多媒體教學終端，初步實現了教育手段的現代化。同時，該校也建設了一批信息化應用系統。比如班級管理平臺、家庭教育網、后勤報障系統等（如表3）。但是，隨著建設“量”的積累，學校的信息化也出現了一系列的問題與瓶頸，并有“質”的提高的需求。
其一，學校使用騰訊通作為校內協同通信的軟件，校內的老師上班的時候都會啟用騰訊通1。并且，他們通過騰訊通把校內的各個信息系統進程整合集成，把騰訊通擴展成老師的集成的工作臺。可是，在這個過程中也遇到了不少的困難，比如騰訊通作為一種C/S架構的通信軟件，在與Web的交互上顯得非常吃力。同時，騰訊公司的二次開發接口也是有一定限制的，不能完全實現學校的需求。而且學校的已建系統都由不同的公司、不同技術框架來實現，建設的歷史時期也各不相同。有的是C/S架構的軟件、有的是基于B/S的系統；有的是PHP開發的，有的是ASP開發的。有的是用Acess數據庫，有的又是用MS SqlServer。部分系統僅是一個基本的靜態網站，并非真正的動態業務系統。這些異構的系統要在騰訊通上做整合以及實現單點登錄是不可能的。
其二，A小學雖然建設了相對現代化的信息化設備與環境，但是教師的教育技術水平的慢于信息化的步伐。老師們還未能充分的應用這些新資源、新技術到教學工作中。
最突出的問題是，學校雖然知道需要建設更加多的業務系統來貫穿校園的管理流程，但是應該建什么、如何建、實施策略是如何，缺乏科學的統一規劃。
根據對A小學的調研與分析，學校信息化主要存在如下一些的問題和需求。而這些問題就是當前中國中小學信息化所遇到的普遍問題，具有普遍的意義。
第一，學校從信息化的硬環境建設轉型到軟環境的建設過程中，沒有明確的發展目標，缺乏科學指引。學校十分渴望加強信息系統建設，用于支撐校內的管理業務。但是需要建什么系統、應該建立什么系統、如何配套系統沒有明確的規劃。致使部分已建系統的一些業務功能重疊。
第二，學校信息系統的建設缺乏整體規劃。學校已經建了多套應用系統，但是由于是多個不同的公司在不同時期建設，所用的技術框架都不一樣。通常有多套用戶系統并存。致使一個用戶登錄校內不同的系統需要多套用戶密碼。
第三，學校的資金有限，不能購買大型軟件系統，也不能長期讓公司外包建設校內的信息系統。學校希望能建立自己的技術力量，發展面向本校的數字化校園環境。
第四，學校已經初具完備的數字化校園環境，支撐學校的現代教育技術發展。但是，由于師資水平有限，學校缺乏提高校內老師發展自身現代教育技術的平臺。對于如何充分使用校內的現代教育技術資源，如何解決課件制作中遇到的問題，缺乏指引，沒有充分發揮數字化校園的效益。
2 面向中小學輕量級的數字化校園建設的解決方案
針對A小學的具體情況，基于前面提出的模型，我們設計了一個輕量級數字化校園建設解決方案，如圖1。
首先，是在數字化管理方面。我們規劃了數字化管理的校務系統平臺，在此平臺上逐步上線各管理模塊，包括OA辦公、協同郵件、教務管理、學生管理等。當所有這些模塊都上線運行后，實現校長綜合管理的功能，并實現移動辦公的功能，使得校長能隨時了解校內運作的情況和數據。
其次，是在數字化教學方面。Moodle(魔燈) [7]是流行的在線教學平臺[8]，很多教育技術研究者和教師都組織了相關的俱樂部，一起學習和研究如何把平臺更好的運用到教學里面。
學校原來是使用簡單的FTP技術來實現校內資源共享的，我們則規劃學校裝配一套教學資源平臺，更加有效科學的管理學校的數字化教學資源。
校園幫助臺是一個面向問題的知識庫，里面不但存放了教師制作課件的問題教程、如何使用校內數字化資源的指南、學校管理政策指引，還增加面向學生的學習和生活的常見問題，還包括家長在家庭教育方面的常見問題。當所問的問題沒有答案，系統管理員和相關負責的老師會對問題進行整理和回答。此平臺一方面幫助老師提高教育技術水平，另一方面服務了學生和家長。校園幫助臺的實現方案也有很多選擇，比如wiki系統、phpMyFAQ[9]系統、helpdesk等等。
然后，是在數字化協同交流。UcenterHome[10]是國內一個SNS社交活動平臺，它能夠幫助實現教師的個人空間主頁，班級的的空間主頁學生的個人空間主頁和家長的空間主頁，提供的很好的交流平臺，可以起到增強教師與學生、家長之間的溝通和交互。在校內協同工作和郵件服務方面，我們采用國際流行Zimbra[11]協同工作平臺，它能夠實現多人的文件共享，協同編輯、即時通訊和郵件服務等功能。
再有，一所學校除了學校的主頁，其實還會陸續有建立其他專題網站的需要，比如，黨建網站、特殊活動主題網站等。在我們的方案里，是采用開源的CMS平臺來幫助學校建立一系列的網站。這種方式能夠幫助學校在人力緊張的情況下，快速的創建完整的網站，幫助學校拓展校園文化、提高學校形象的對外信息開放。現在，國內外有很多開源的CMS方案，比如Joomla[12]和Magnolia[13]等。
最后，是全面整合。學校本身已經有一些信息系統在運行，又加上了我們規劃建設的模塊。需要對所有這些異構的系統進行整合。我們應用單點登錄統一認證的技術，把已有的系統集成到校務系統平臺上，使之前各離散的異構的信息系統整合到一起，形成統一的平臺。我們使用的是基于CAS[14]的統一認證框架，統一認證的登錄口就設置在學校的門戶上。
校務管理平臺與學校的主頁有服務接口，使得一些教務信息、辦公通知可以通過教務系統直接到學校的主頁上。而整個方案的統一認證入口就設置在學校的主頁，所有的學生、家長、老師通過主頁進行身份認證，系統根據用戶的身份權限識別能看到的資源內容和功能，比如只有老師的權限能夠看到校務管理平臺的入口、而家長的看不到。
最后，學校基于模型上層關于“管理制度與文化建設”的內容討論和擬定相關的數字化校園規定和發展規劃文檔。
3 整合方案的主要優點
本方案主要具有如下的特點：
第一，對學校數字化校園有一個統一的整合規劃，明確了各個業務系統職能，同時為日后發展新增業務系統提供方向。
第二，對于現有的各個異構的業務系統，建立了統一認證機制。通過門戶的統一認證平臺，讓用戶只需要一套賬號密碼就可以在不同的系統上切換。有利于日后建立面向用戶的管理工作平臺。
第三，方案大量采用開源框架和技術，一方面降低投入成本；另外一方面，依據其廣泛的技術支持，便于學校培養出自己的技術人員。在此案例中，使用開源的Zimbra能夠讓A小學擺脫無法擴展騰訊通的瓶頸，讓學校能夠根據自身情況擴展特定的功能而不受商業產品的束搏。
第四，建立了現代教育技術支持平臺，提高數字化校園的應用績效、提高校內教師的現代教育技術水平。
四 總結
當前的中小學數字化校園大部分完成了硬環境建設，正在向軟環境建設轉型。很多學校都遇上了軟環境建設的問題。本文提出面向中小學的輕量級數字化校園建設模型，此模型基本覆蓋了中小學校園管理的各個方面，有利于指引此階段學校的數字化校園建設。同時，本文所提的模型已經應用到解決A小學的數字化校園建設和規劃上，為此模型的實際應用提供了一個實踐的案例。
注
騰訊公司的企業即時通訊工具，rtx.省略。
參考文獻
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[11]Zimbra[OL].
[12]Joomla[OL].
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[14]CAS, Central Authentication Service[OL].
Lightweight E-campus Model and Its Applications for Primary and Secondary Schools
TIAN Chun-qing1 NIU Duan2 LIU Lu-tong3
(work and Information Center, Sun Yat-sen University, Guangzhou ,Guangdong 510275,China; 2. School of Educatrion, Sun Yat-sen University, Guangzhou, Guangzhou 510275, China; 3.Xixi Primary School, Liaobu, Dongguan, Guangdong 523400, China)
Abstract: Most of China's primary and secondary schools have already built the basic e-campus infrastructure. How to make full use of the infrastructure and maintain sustainable development is the key problem that these schools now confront. A Lightweight e-campus model which aimed at proving a solution to this problem was proposed in this article. This lightweight model covered nearly every aspect of e-management and teaching of primary and secondary schools. A case showing how to use this mode was also put forward in this paper. The model and the case could be used as a source of reference for similar schools.
