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1、多媒体通信技术基础结业论文多媒体通信技术基础结业论摘要：传统的管理方式和工作方式正在经受一场 变革，社会逐步由个人工作时代迈入协同工作时 代。先进的技术，如计算机网络技术、通讯技术、 多媒体技术和群件技术共同构成了协同计算环 境，可以使不同地域、不同时间、不同文化背景 的人们能够协调一致地为某项任务而共同工作， 本文将具体讲述协同计算的发展和它的组成，而 且在文中对组通信以及共享控制也将会做出具 体讲解。第一章协同计算与组通信1.1协同计算的发展随着时代的快速发展，追求速度和效率已经成为了当今世界的主 题，人们通常希望群件能够从非协作型的单用户模式无缝的过渡到两 个用户之间或多个用户之间的协作

2、模式,能够实现在同一平台下共同 工作,例如希望多用户协同工作的文字编辑器与单用户独立使用的编 辑器具有类似的界面和工具。但是用户规模的任意扩展并不是一个容 易达到的要求，而这个时候协同计算这个概念便应运而生。对CSCW的研究是始于20世纪80年代中期，在随后的年代里， CSCW逐渐形成了一个与分布式系统，计算机通信，人机交互，人工 智能和社会科学等多门学科相关的研究领域。近年来随着多媒体技术和高速网络技术的发展，CSCW与电视会议结合产生了功能更强大的 分布式同步协作计算系统，这也被称为多媒体合作工作系统，在这样 的系统中，由于合作者之间听得见，看得见，增强了人和人之间的交 流。同时，在这类系

3、统的共享工作空间(如白板，共享的编辑器等) 中，操作是实时的，操作的对象不仅包括静态媒体，也可以包括实施媒体。1.2.1协同计算的概念协同计算(CSCW),或称为计算机支持的协同工作，是指两个 或两个以上的人使用各自的计算机合作完成同一项工作，或共同解决 同一问题。能够支持这样的组工作的系统被称为群件。群件的实质在 于为协同工作的合作者创造一个共享的空间，以使他们能有效的完成 同一项工作，其利用计算机技术，网络与通信技术，多媒体技术以及 人机接口技术，将时间上分离，空间上分布而工作上又相互依赖的多 个协作成员及其活动有机的组织起来，以共同完成某一项任务的分布 式计算环境，CSCW体现并符合信息

4、时代人们工作的群体性，交互 性，分布性和协同特性巴又被称为群组计算。1.2.2协同计算的基本组成CSCW系统的基本组成元素可归纳为成员角色、共享对象、协作 活动和协作事件4类，图1是一种通用的CSCW系统设计开发体系 结构，用来描述计算机信息技术、CSCW开发者、用户与设计者开发 者接口、CSCW用户和设计者4个层次之间的关系，这四层模型是从系统开发者的角度讨论CSCW系统框架，并且有待进一步细化。用户/设计者窗口CSCW开发领域1r通信与4布OST计算机科学技术与信息技兼领域 t图1通用的CSCW系统设计开发体系结构1. 3协同计算的分类CSCW通常通过对某些特征的区别来进行分类。多个用户同

5、一地点不同地点图2给出了从时间，空间和用户规模进行分类的情况。从时间上 看，CSCW分为异步和同步两种。在异步CSCW中，合作者的协作活动 发生在不同的时间段内，例如电子邮件发信人的发信时间和收信人的 读信时间是不同的;而同步CSCW中的协作活动则发生在同一时间内, 例如电话会议、即时通信或实施决策系统中、合作者实时的进行交谈 和讨论。从地点上来看，写作可能发生在同一地点，例如在同一房间 内进行的会面，协作也可能在处于不同地域的合作者之间，这些合作 者通过LAN,或WAN进行通信。从用户规模上看，有一个用户和另一 个用户之间的协作，也有两个以上的用户,或多个用户组之间的协作。 除了以上三种分类

6、方法外，CSCW的分类还可以依照控制方式（集中, 或分散）的合作意识的强弱等进行。因此我们将CSCW技术引入到分 布式计算中来，以解决分布应用之间的协同工作与控制问题，计算机 支持的协同工作就是在计算机网络环境下，为完成一个共同的任务, 群体各成员协同工作，在这种模式中，计算机之间不仅仅像在分布式 计算中那样互相传递数据，实现信息共享，而且要进行更深层次的共 享，也就是说用两台或更多的计算机来共同完成处理一个任务。1.4协同计算的目的协同计算的目的是支持一组用户协同的完成一个任务，协同通过 交互而实现,因而常根据交互形式和交互各方的地理位置对协同计算 系统进行分类，通常可以将协同计算系统分为面

7、对面交互系统（如桌 面会议系统Captureabe, Colab等），异步交互系统（如电子笔记薄, 留言条等），以及异步分布式交互系统（如信件系统，电子邮件等）。1.5计算机支持的协同工作的研究内容计算机支持的协同工作的研究与开发所涉及的“计算机和通讯技 术”方面属于计算机与通讯技术的研究范畴，主要研究以下6个方面 E5： 1：交流模型的抽象。把不同民族，不同国籍的人们之间的相互 交流的方式抽象成计算机能识别和处理的结构和模型,这方面的研究 包括：交互模型，协调方式，协作透明性和可视化等。2：支持协同 工作的工具和群件。研究支持协同工作系统开发的各种工具和具有群 体感知特征的协调工作支撑软件系

8、统一一群件。支持协同工作的工具 集的研究主要包括：协同软件体系结构支撑工具，程序设计抽象支撑 工具和界面支撑工具等。群建的研究主要包括网络会议系统，白板讨 论系统和虚拟社区系统。3：分布式处理方式。研究支持群组工作的 分布式处理模型和软件结构，其结构有集中式，全复制式和混合式三 种，各种结构各有优缺点，应根据具体的工作情形，有选择的使用。 此外,针对相应的结构研究用户操作的并发控制和数据的一致性维护 技术。4：多媒体信息处理技术。多媒体信息是营造群组工作虚拟工 作空间的切实可行否的方式，就如何为群组内成员提供必备的声音, 图像和，动画和文字信息表现方式，以达到群体协同工作之目的。5： 高速实时

9、的网络技术。；传统的网络设施及协议难以满足同步实时协 同系统的要求，故应对网络基础设施及协议进行研究，使网络能提供 多联接，多媒体控制，多逻辑信道控制，可靠的多点传输通讯和高速 实时通讯等功能。6：智能用户界面技术。智能用户界面能为群组成 员协同工作提供易于操作的环境。智能用户界面技术研究主要包括多 媒体显示技术、多媒体输入输出操作方、语音识别、人物表情识别和 姿势识别等。这些技术的研究将为自然真实和易用的协同计算系统的 开发打下良好的基础。1.6协同系统的组成与系统软件结构协同系统的部件与非协同系统的部件一样，均是由模块，层，线 程，过程和备份组成，只是协同系统应用了特定的技术对其进行分 解

10、，因此Prasun Dewan提出了一个分层的系统结构：图3。LayerInp ut图3：协同系统结构现存的协同系统软件运行时结构大致分为三种结构叫 集中式, 复制式和混合式。集中式结构:这种结构有一个或若干个服务器节点负责整个绘会 话过程中的管理，协调和通信转发，其优点是易于实现和管理，但系 统效率不高。稳定和安全性不好，一是各客户节点的延迟，二是中央 节点称为整个系统的瓶颈。复制式结构：针对集中式的缺点，复制式将应用程序复制在所有 的参与工作的用户节点上,复制式的应用允许相应用户的个性行为存 在，在该结构的系统中，用户操作响应快，但必须区分本地操作与远 程操作，同时注意同步化各副本的执行，

11、以使他们不至于颠沛执行, 即:并发控制。人们必须对操作的及时性和结构的一致性间做岀权衡。 另外，用户欲建立对象的一个副本时，需釆用广播机制，网络通信耗 费大。混合式结构：混合式介于集中式和复制式之间，他作为前两种的 权衡，采用集中式的状态更新，分布式的用户操作，避免了使用广播 机制，使之能够在较大规模的协作系统中使用。在混合式系统中用户 交互动作只经过对话模块处理，提高了反馈速度，但无法直接传达给 其他用户，一定程度上降低了协同的效率。CSCW是跨学科，跨领域的崭新研究领域，目前国内外CSCW研究 已经涉及多媒体信息处理技术，通信技术，分布式计算技术，也涉及 心理学，管理科学等多种学科。随着研

12、究的深入，人们建立了很多支 持群体CSCW进行协同工作的通用工具，如白板工具，应用共享等， 建立这些通用工具的主要目的就是给群体成员提供一种交流思想，发 现和协调冲突的协同工作手段O 17组通信的概念及组成1. 7.1组通信概念在CSCW中组通信也发挥着不可替代的作用，组通信是指能够 支持同步（或异步）协同工作的多个用户之间的通信，组通信是建立 在支持多播的网络之上的。多播提供了有效的完成一点至多点，或多 点至多点数据传输的手段,而构成协同工作的环境还需要组通信来支 持，图4中的组通信代理由组聚集，会议和应用共享3个主要部分组 成。图4组聚集向用户提供组织组活动的方法，以及获取关于组成员，正

13、在进行的组活动或其他静态或动态信息的方法。组聚集通常分为同步 和异步两类同步方法使用目录服务和显示邀请,通过目录服务和显示 邀请,通过目录服务用户可以获取存储在信息库中的有关组活动的名 称、参加者、参加者的角色和权限等信息。所谓显示邀请是指活动的 发起者需要通过点对点、点对多、或多点对多点的方式向合作者发出 邀请，才能组织起组活动。异步组聚集可以通过电子邮件或公告牌来 实现，即将正在（或将要）进行的组活动及其参加者的有关信息放在 邮件中或公布在公告牌上。此外，WW也提供了一种查询组活动信息 的方法。1- 7. 2会议控制方式的分类组通信代理的会议部分对实施媒体的通信进行管理，组活动参与 者的图

14、像和声音的交换是十分重要的，因为他创造了参考者面对面会 见的感觉。会议控制方式一般分为集中式和分布式两种：1.在集中式会议控制中，发起者首先向合作者发出显示邀请（这暗 含着发起者已知合作者的地址，而这些地址可以从中央目录 服务器中获得），每一个合作者要回复发起者他是否愿意参加 会议。然后再愿意参加的合作者之间进行会议有关策略的协 商，同时将有关会议的信息存入中央信息库，并利用可靠的 消息传递机制将共享的回忆状态信息通知所有参加者。这种 控制方式的优点是控制方便，而且对每一个参与者而言，回 忆状态信息是一致的其缺点是，当有一个新成员加入会议时, 必须向每一个成员发送会议状态变更的消息，在新的会议

15、状 态建立之前有较长的延时。此外，在会议期间如果某一个参 与者的链路发生故障，回忆状态将被破坏，即使链路恢复， 回忆状态也不见得马上恢复。因此，集中控制方式比较适合 于规模较小，组成员不变动的静态组活动。2.在分布式会议控制中，会议的发起者首先通过多播实体建立一个 多播空间向合作者发布有关会议的消息，会议就算建立了， 愿意参加会议的合作者只需加入到特定的多播实体（如多播 地址）中去，并通过组聚集发布他已参加会议的消息即可， 在分布式控制方式中，会议状态是由每一个参与者通过多播 将各自的状态传送给其他的参与者而建立的，由于在此种方 式中对组成员没有全局的管理，因此每一个成员所了解到的 回忆状态可

16、能是不同的，为了保持一定的一致性，回忆状态 消息要利用非可靠的消息传送机制周期性的传送，这种松散 的分布式控制方式的优点是用户规模容易扩展，同时对故障 的容忍性好，在某一段通信链路的故障排除之后，很容易重 新建立起新的会议状态；其缺点是会议的参与者对会议状态 的了解可能是不同的，松散控制比较适合于在WAN范围内， 组成员经常动态变化的情况,Mbone中的简单会话就是分布式 控制的一个例子。第二章应用共享控制组通信代理的第三部分。门是对共享应用的控制，如前所述，群件的实质在于为协同工作的合作者创造一个共享的空间,会议聚集和会议控制为合作者创造了一个“见面”的共享会议空间，而参加会议的合作者还需要

17、有共同完成某一项工作的共享工作空间。共享工作空间 又可以进一步划分为共享的操作空间和共享的信息空间，前者指一中 允许工作组内任何成员对同一应用进行操作的机制，如白板，共享的 编辑器等；后者是一种允许组成员创建，存储，浏览和提取共享多媒 体信息的系统，如多用户的多媒体数据库系统，组成员可以通过后者 将会议过程记录进数据库,他也可以在会议期间提取出库中的资料供 所有成员讨论。而前者是实现协同计算的至关重要的机制。2. 1应用共享的作用应用共享意味着每个组成员都可以对共享的应用程序（如编辑 器）进行操作，而当其中某个成员进行操作之后，程序要将共享对象 （如被编辑的文件）执行该操作的结果反映给每一个组

18、成员。通常, 共享对象在共享窗口中的内容，也对其他成员的共享窗口中的内容做 同样的更新。其中应用共享，是可以将一个传统的应用软件改造为能支持多用 户共享操作的应用软件，达到充分利用已有资源的目的，因此可以节 约大量人力、财力，其特点是对所有协作者同时提供相同的输出，即 应用共享机制，它决定了系统设计的原则。2. 2通用共享模式的优点通用共享模式具有很多优点，比如各个模块功能明确而独立，有 利于软件开发；不同的共享方式能够使用相同的共享管理器；可以根 据需要实现为复制式或集中式结构，而不改变整体结构和流程；不会 影响共享应用程序和操作系统的运作。应用共享软件所要达到的一个主要目标是CSCW所宣扬

19、的WYSIWIS,即“你见即我见”。作为协同环境下的重要工具，他的典型 应用有：会议系统、客户服务、文档共同编辑、远程教学和技术支援 等。各个协作用户共同对一个应用进行操作和共享，其中每一个用户 都具有相对平等的操作权限，就好像所有协作者不是在进行人机对 话，而是“聚集”在一起，围绕一个共同的应用进行讨论，交换信息, 相互协商，达成一致，做出决定，共同完成任务，我们把这种协作模 式称为会议模式”，图5为会议模式应用共享系统的一般概念。图5会议模式应用共享系统2. 3共享模式的分类及其各自优缺点在应用共享的具体程序实现中,按应用程序的协作方式来分，以 往的模式主要可以分为集中式共享和复制式共享。

20、集中式应用共享方式，通常釆用Client/Server结构，如图6 所示，被共享的应用程序运行于服务器端，所有参与协同工作的不同 计算机上的用户可以将对应程序的输入直接送到服务器端，通过服务 器的处理，并实时的将某个用户的输入反馈给所有的用户图 6 Client/Server 结构集中式应用共享机制(CAS)可用三元组形式表示如下CAS= N, CS, OSD,其中:N为参加应用共享的节点集；CS为共享控制策略集；OSD为输出共享数据集因此，集点式应用程序共享是在共享控制策略(CS)的协调控制 下参加应用共享的各节点(N)共同操作主席节点上的应用程序产生输出共享数据集(OSD)并分发到参加共享

21、的各点，工作流程如图7所示。图7：集中式应用共享工作流程在复制式应用共享模式下，所有参加协同工作的用户的计算机上 都运行有单用户应用程序的一个拷贝，用户对应用程序的操作（例如: 鼠标，键盘输入等消息），被分发到其他用户的计算机上，并产生同 样的输出结果，以实现单用户应用程序的网络化协作，该方法也被称 为“事件分发法”，其机构如图8所示。图&复制式应用共享复制式应用共享机制（DAS）可用六元组问形式表示如下DAS= N, A, R, CS, ISD, OSD其中：N为参加应用共享的节点集；A为参加共享节点上的应用集； R为参加共享节点上的资源集； CS为共享控制策略集； ISD为输入共享数据集；

22、 OSD为输入共享数据集因此复制式应用程序共享模式是在参加协作的每个计算机上都 运行有单用户应用软件的一个拷贝(A),在共享控制策略(CS)的协 调控制下，焦点节点上的应用产生的输出共享数据集(ISD),被分发 到各节点上(N),输入共享数据集经本地应用程序执行后，产生目标 一致的输出结果(OSD)。这两种的优缺点非常明显，而且目前二者都无法互相兼容，这就 使得釆用任何一中模式实现的软件都具有无法随需求而扩展的局限 性。而应用共享的通用共享模式却能够兼容集中式和复制式两种共享 模式，并且能够在两者之间进行转换从而适应不同的应用需求。图9 对这两种的实现机制分别使用一中模块化的框图表示，其中在复

23、制 式共享模块图中，应用共享系统所处理的信息仅仅为输入信息，即末 端输入的信息，系统将用户在本地的所有输入信息同时传递给本地共 享应用程序和远端的共享应用程序，经过信息捕获器捕获后交给上层 共享管理器集中处理。图9：复制式共享模块图图10 （集中式共享模块图）为集中式共享模块图,，应用共享系 统所处理的信息包括输入信息和图形界面信息,应用共享系统通过画 面捕获器来实现图形界面的捕获和压缩解压缩,而且在应用程序提供 者一方提供所要共享的应用程序,在应用共享者一方则不需要应用程 序，通过图形界面的捕获和重置则能实现一致化输出。多 点 群 体 合 作 st通 道图10：集中式共享模块图这种模块化的框

24、图不同于以往的流程图，使得我们可以用另外一种全局的角度来分析他们各自的实现过程，而通用共享模式可以将两 种共享模式各自功能相似的模块进行功能聚合,在保留原有模块功能 的基础上，同时又能够大大提高了扩展性和灵活性，基于这种思想的应用共享模式称为通用共享模式。其原理如图11所示:图11:通用共享模式模块图该模式可适用于两种共享方式。对于复制式架构而言，输入监督 器不需要图形界面信息的捕获能力；对于集中式架构而言，应用程序 只有会议发起者（提供端）才需要；对于其他的功能比如控制功能, 都置于共享管理器冋中。这样就实现了一个通用型的应用共享模版。总结：随着计算机网络的不断普及和协同科学理论的形成与完善

25、，协同 计算将是新世纪全新和流行的计算方式。各行各业对使用计算机和网 络来支持协同工作的要求越来越迫切，目前各类协同计算系统的开发 往往跟不上应用的需求，其主要原因是：缺乏合理有效的协同计算系 统支撑环境，以致于现有的协同计算系统存在开发困难、维护不易和 协同效率不高等问题。放眼多媒体技术的发展，协同计算与组通信以及应用共享控制在 人们的日常生活以及工作、学习上发挥的作用将会越来越大，通过技 术的逐渐成熟人们将能够做到足不出户，通过网络就可以实现面对面 的交流，在一个共享的空间高效的完成同一项工作真正实现速度，效 率的完美结合。参考文献:1：蔡安妮，多媒体通信技术基础 第二版349-3522：

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