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网格模型在远程教育中应用设想

网格模型在远程教育中应用设想. 侯卫兵 北京清华力合电子技术有限公司 2003 年 3 月. 内容. 网格模型 统一平台结构 各地接入方案 实施方案 ( 分步实施 , 借贷 ). 网络进化为网格. 网格的含义 “网格”是新近流行的一个词，也许明年会更流行。提法有多种，如全球网格、国家网格、微网格和计算网格、信息网格等等。究竞什么是网格？回答是：“网格是一种先进的资源共享结构”，它基于网络，又不同于一般网络。. 网格与网络的区别. 一般网络中众多资源是孤立存在的，网格的资源是整合的、一体化的 一般网络的服务是临时响应式的，而网格的服务是长久的、主动的、按需的

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网格模型在远程教育中应用设想

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  1. 网格模型在远程教育中应用设想 侯卫兵 北京清华力合电子技术有限公司 2003年3月

  2. 内容 • 网格模型 • 统一平台结构 • 各地接入方案 • 实施方案(分步实施,借贷)

  3. 网络进化为网格 • 网格的含义 • “网格”是新近流行的一个词，也许明年会更流行。提法有多种，如全球网格、国家网格、微网格和计算网格、信息网格等等。究竞什么是网格？回答是：“网格是一种先进的资源共享结构”，它基于网络，又不同于一般网络。

  4. 网格与网络的区别 • 一般网络中众多资源是孤立存在的，网格的资源是整合的、一体化的 • 一般网络的服务是临时响应式的，而网格的服务是长久的、主动的、按需的 • 网格的设计可以走出TCP/IP协议所限制的半径，走出互联网的限制。我们不赞赏网格只局限于计算网格的提法，也不同意网格只是下一代互联网的提法。网格是多种网络应用于共享资源的一种自然演化。

  5. 网格的特点 • 在国外，网格被看成Pervasive/Grid的结构，Pervasive的意思是“广泛深入”，网格的特点可以表述为 “广泛地整合资源，深入地按需服务” • Client/Sever是一种“一对多”的星形结构，一个服务器可以为多个用户服务，但不保证一个客户机能得到多个服务器的联合服务。只有正交的栅格图形才能全面体现“多对多” 的服务关系。 Pervasive/Grid是Client/Server的合乎罗缉的某种进化

  6. “后广播网”是一种网格 • 网络的进化与变异，两个大的进步： • Pervasive（广泛性） --资源的广泛整合，Integrated，资源一体化 --用户的广泛扩展，scale-free，规模无上限 • Active（主动性） --网页主动找网民，用户需要的内容会自动存入家中，做到服务的三个any：any where ，any time，for any one

  7. Pervasive：资源的广泛整合 • DVB载波整合上千种报刊、电台、网站 • 文化资源不再是许多孤单的“信息孤岛”，而是集合起来“整体平移”深入千家万户 • 其中包括数百个健康有益互联网站的全部内容 • 音频数字电台也属整合之列，不再搞DAB • 形成阵容强大的数字文化社区（市场）

  8. Pervasive：用户的广泛扩展 • 克服享用数字文化的障碍（数字鸿沟） • 克服时间障碍：依靠存储，取消时间表 • 克服地域障碍：卫星直播边远山区 • 克服语义障碍：网页主动标引内容 • 克服成本障碍：免去一切网关路由 • 克服产业化障碍：ICP是经营、收费实体和独立法人，是租用基础设施的用户

  9. 网格示意图 • 在网格中资源平行线并行向右延伸，意味着资源整合起来为所有用户提供服务； • 用户平行线并行向上延伸，意味着使得每一个用户都有机会得到所有资源的联合服务

  10. 网格的第一理念是整合资源 • 每一个用户得到众多资源的联合服务 • 由此资源必须是整合一体的，非孤单的 • 下面将介绍，广播网格从空间、时间和内容三个维度整合信息资源： • 空间整合，靠DVB的“并播”技术 • 时间整合，靠大容量“并存”技术 • 内容整合，靠UCL内容定位技术

  11. 观察三个数量 1.文化内容的原创能力 A 全国读者最多的上千种报纸、期利、万维网站和 出版社，每天出稿的总字节量，A < 3-5GB/天 2. 数据广播能力 B 卫星DVB-S转发器每24小时向全国广播推送数据的总字节量，B > 300GB/天 3. 家庭存储能力 C 家庭有能力购买的硬盘容量 C > 80GB

  12. 广播网格呼之欲出 • A<<B, A<<C， 说明科学技术所提供的“播”和“存”的能力，已经超过全国主要文化资源（包括网站）的产出能力 • 当天的文化资源通过卫星广播，已经可以及时、整体平移到每家每户 • 广播与存储相结合，已为“广播网格”预备了坚实的硬件基础，只要在软件和应用上更新，广播网格呼之欲出

  13. 广播网格优势的体现 • 看谁有能力整合品种繁多的数字文化资源，并把它们带到欠发达地区？ • 看谁更容易实现贴近个人需求的主动服务？ • 看谁支持用户数目的自由增长（scale-free）？ • 看谁在社会注意力方面拥有更多的人时总数？ • 看谁拥有最低的共享成本？ • 看谁有能力彻底免除病毒肆虐？

  14. 是“场”，不是“路” • 通信造“路”，广播造“场”，各司其责 • 路，车多路堵人多网堵， scale-limit • 广播网格创造的不是“路”，而是“场”，一种960万平方公里广泛共享文化的 scale-free 国家环境 • 阳光、空气和水是物质意义的环境，广播所创造的是文化意义的环境 • 不要只顾修路，忘了自己的神圣职责

  15. DVB-S(卫星) DVB-C(有线) DMB-T(地面) 复制总速率32Mbps=345GB/天 各网站速率32Kbps=345MB/天 手段：并播并存+按需计算 目标：最大限度存知识于民间 1 提 供 内 容 的 网 站 2 横向: 千种网站“各献所知” (并播) 3 D V B 数 据 广 播 4 5 6 7 无处不在 (any where) 无时不有（any time) 为每一个人 (any one) 文化网格 （覆盖全国的环境） … … … … M-1 M 语义通道 镜像收存 按需计算 （网格计算机） UCL 本体元数据 超级计算 专家智慧 纵向：数亿用户“各取所需”(并存) 图1 基 于 播 存 原 理 的 文 化 网 格

  16. 节点： 资源与用户的连接 DVB-S(卫星) DVB-C(有线) DMB-T(地面) 复制总速率32Mbps=345GB/天 各网站速率32Kbps=345MB/天 手段：并播并存 + 按需计算 目标：最大限度存知识于民间 1 提 供 内 容 的 网 站 2 横向: 千种网站“各献所知” (并播) 3 D V B 数 据 广播 4 5 6 7 无处不在 (every where) 无时不在 (every time) 为每一个人 (every one) … 播存网格 覆盖全国的环境 … … … … M-1 M 语义通道 UCL 语义元数据 超级计算 镜像收存 按需计算 (分布式计算) 专家智慧 纵向：数亿用户“各取所需”(并存) 图 1 基 于 播 存 原 理 的 网 格 横向: 千种网站“各献所知” (并播) 提供内容的网站 播存网格 覆盖全国的环境 手段：并播并存 + 按需计算 目标：最大限度存知识于民间 DVB数据广播： DVB-S(卫星) DVB-C(有线) DMB-T(地面) 复制总速率32Mbps=345GB/天 各网站速率32Kbps=345MB/天 （技术已成熟） 无处不在 (any where) 无时不在 (any time) 为每一个人 (any one) 镜像收存 按需计算 (分布计算) 纵向： 数亿用户“各取所需” (并存)

  17. 播存原理 • 播：大规模并行广播，把几百上千种报纸、刊物、课程同时通过无线有线送向全国 • 存：大规模并行收存，上以亿计的个人用户分别收存自己的需求 • 横向是“各献所知”的大量平行线 • 纵向是“各取所需”的海量平行线 • 横纵相交形成覆盖全国的网格式文化环境 • 播存网格（Broadcast-Storage Grid,BS Grid）也可以称为毕升网格，以纪念“存知识于民间”的第一发明人毕升

  18. 上千出版物各献所知 • Grid理念要求信息资源一体化，我们的办法是用数字视频广播技术（DVB）把它们整合起来，全部、直接送达千家万户 • DVB大于32Mb/s带宽分配给1000种出版物，每个出版物独立拥有32Kb/s的实时数据传播能力，每天可推出多达300MB的内容直接到户 ，没有拥堵，无需等待 • 出版物365天x24小时永远在线，以一定的周期反复轮播一批又一批新鲜读物

  19. 数亿用户各取所需 • 每个家庭在近千种网站中选择10至几十种网站作为订阅的对象，把这些网站的新鲜内容不加选择地收存在硬盘中，积日累月形成规模宏大、内容丰富的家庭仓储（数字图书馆） • 在广播网页上附加代表网页涵意的“统一内容定位标引”（Uniform Content Locator,UCL），说明该网页讨论的话题是什么，属于什么类别，拦目、标题、关键词又是什么

  20. Any Where • 信息资源既是网站又是电台，可以像网站那样随时发布信息，又可以像电台那样拥有不受带宽限制的用户 • 一千种资源就是一千根横线，广泛到达全国九百六十万平方公里的每一个角落，完成文化资源“无处不在”（Any Where）的使命

  21. Any Time • 用户有权享用任一资源提供的任一网页，当出现这种需求时，网格计算机将自动命令横竖交叉处的节点（黑点）联通，把内容存入本地 • 一旦内容进入存储器，便可以在任意的时刻以任意的速率自由享用，完成“无时不有”（any time）的使命

  22. For Any One • “无处不在、无时不有”把文化网格的性质由“设施”升格为“环境”，由“路”的概念升格为“场”的概念，形成一种全民共享的文化服务，而且这种服务是依靠全新内容定位技术UCL完成的，是以尊重个人的个性需求为前提的（For Any One）

  23. 数据广播必须重新定义 • 如果不与存储技术结合，数字广播业务难以开展，前景并不美妙 • 业务就是生命力，业务=内容＋服务 • 只有依靠本地存储器长期积累广播网页，广播用户才得到一个内容丰富的数据仓储，才有可能对资源进行零距离的双向互动，实现按需的服务 • 如果数据广播不去整合网站丰富的内容，单靠自编自播，也缺乏生命力

  24. 用并播整合资源 • 整合资源的方法，不靠网关与路由，而是根据“耕者有其田”的原则，直接把带宽分配给众多信息资源 • 让每一个耕耘信息内容的ICP，都独立拥有24小时连续通向所有家庭的传输带宽 （常带） • 把这种整合资源的方法称为“大规模并播并存”，它很像高性能计算机中的“大规模并行处理”

  25. 网格模型应用 • 建立卫星、有线、地面以及互联网的一体网络来实现“网格场” 有线电视网 本地信息 终端用户信息接收 卫星信号 信息 地面微波网 本地信息

  26. 系统平台结构图 IP播发机 2 终端 播出管理系统（EPG） 资源存储系统 （磁盘阵列） 资源接收管理系统，含EPG功能，资源管理功能等（清华力合远程信息服务系统） 资源采编系统 数据广播接收设备 IP数据加密机 IP | DVB网关 各种网络 IP接收驱动 清华力合资源综合管理系统 含资源审查及导入 光盘提供 IP播发机 1 FTP服务器 专线网 数字版权保护系统 数据广播CA系统 授权智能卡 资源提供商 按规定格式提供资源 用户管理系统 节目商用户管理 运营商用户管理 图1-1 系统方案结构图

  27. 网格的应用 资源提供源端1 资源制作、存储 传输、频道1EPG等 互联网 FTP服务器 终端 自动接收 前端播出平台 按资源提供商分频道 接收端 资源提供源端2 资源制作、存储 传输、频道2EPG等 播发机 广播网 播出管理系统 资源管理系统 播发机 接收端 资源提供源端11 资源制作、存储 传输、频道11EPG等 各资源提供商 自己运作频道

  28. 远程教学现状 • 传统电视大学还占据重要位置 • 数字化远程教学模式 • 卫星转发模式 • 网络模式 • 企业办远程，各自为政，小而多 • 各地教育电视台没有得到充分发挥 • 相关技术问题有待完善，如资源管理，节目指南，地方转发方案等

  29. 解决办法 • 联合起来，组成远程教学旗舰 • 地市以上具有实力的教育电视台：转发+制作 • 县一级教育电视台：转发 • 加大力度执行教育部与广电总局的文件（教社政[2002]13号） • 组织相关企业完善技术开发

  30. 存在的核心问题 • CETV信源在各地转发接入问题 • 技术问题：如何接入，课件如何兼容 • 协作问题：与网络公司等关系问题，如何得到频道等 • 资源管理问题 • 资源库建设规范，如格式、分类等 • 资源播放指南（EPG）

  31. 一、转发接入问题（之一） • 接入技术问题 • 四种接入方式，分别对应不同的中央与地方合作模式。 • 终端与课件内容及视频须规范，在资源管理问题内一并讲解

  32. 转发接入问题 四种接入方式

  33. （1）地方无数字平台：简易接入 地方有线网二次数据转播系统（一）

  34. （1）地方无数字平台：简易接入 • 地方还没有建设数据广播（DVB）平台 • 简易转发：QPSK-QAM • 地方利用CETV管理系统，管理本地用户。地方需安装授权终端，采用专线与CETV授权系统连接 • 两种合作方式：分成与年费均可

  35. （2）地方有数字平台：透明转发 地方有线网二次数据转播系统（二）

  36. （2）地方有数字平台：透明转发 • 地方已建设数据广播（DVB）平台 • 本地解密，采用本地系统重新加密，直接转发 • 合作方式：年费

  37. （3）地方自主编辑信源：年费 清华力合资源 综合管理系统 地方有线网二次数据转播系统（三）

  38. （3）地方自主编辑信源：年费 • 地方建立数据广播（DVB）平台 • 本地解密存储 • 本地编辑信源及节目指南 • 本地自行管理播出 • 合作方式：年费 注：可应用清华力合资源综合管理系统

  39. （4）地方自主编辑信源：分成 清华力合资源 综合管理系统 地方有线网二次数据转播系统（四）

  40. （4）地方自主编辑信源：分成 • 地方建立数据广播（DVB）平台 • 本地解密存储 • 本地编辑信源及节目指南 • 本地自行管理播出 • 本地用户管理与CETV用户管理专线连接，向上透明 • 合作方式：分成 注：可应用清华力合资源综合管理系统

  41. 转发接入问题（之二） • 协作问题 • 地方教育台与相关单位的合作问题，如何得到频道资源和经费

  42. 协作问题建议 • 争取当地政府、教育机构、财政的支持，得到频道资源 • 支持基础教育，各单位责无旁贷 • 教育经费支持 • 选择好合理的合作模式 • 共同发展用户，合理分成。如网络公司提供频道，教育台管理和发展用户，接入CETV信源，成果共享 产品图片

  43. 二、资源管理问题 • 资源管理问题 • 资源库建设规范，课件与各地课件管理系统、教学终端兼容问题 • 资源播放指南（EPG） • 题外：资源管理系统、数据广播系统接口规范

  44. 资源管理问题 • 关键之一： • 视频格式问题，ASF、real、quicktime、MPEG4 • 关键之二： • Web方式、应用程序方式，对于PC只需下载应用，对于NC或STB终端，这些是很关键的问题。 • 用户收看方便的节目指南 • 方便检索、浏览课件资源，下通知等 • 资源管理系统与数据广播系统的接口规范，资源分类规范等

  45. 资源管理解决办法 • 建立相应规范 • Web方式利于兼容 • ASF、real等视频格式选择更通用的两种作为基本格式，便于发展终端。 • 内容分类的规范 • 需要有使用方便的管理平台，应用于前端以及用户端 • 需要对数据广播系统进行规范，如对资源管理系统的接口、支持不同卡等，便于应用的开发和普及。见第8页数据广播系统 • 需要有便于用户收看资源的节目指南 • 可以解决课件资源的浏览、检索 • 可以解决通知的下达等问题

  46. 网格模型实施 • 分步、分片实施 • 逐步完善技术，如资源制作、智能终端等 • 卖方信贷方式

  47. 小结 • 地方转发方案选择，清华力合量身定做 • 清华力合主张系统开放 • 资源标准化、分类规范化、管理规范化 • 应用节目指南 • 数据广播平台的规范化 • 终端用户系统使用方便化，维护简单化

  48. 谢谢 侯卫兵 北京清华力合电子技术有限公司 电话：62792351-56 Email: houwb@tsinghua.org.cn www.tsinghua-lh.cn

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