網(wǎng)格模型在遠(yuǎn)程教育中應(yīng)用設(shè)想

網(wǎng)格模型在遠(yuǎn)程教育中應(yīng)用設(shè)想侯衛(wèi)兵 北京清華力合電子技術(shù)有限公司2003年3月1內(nèi)容網(wǎng)格模型統(tǒng)一平臺(tái)結(jié)構(gòu)各地接入方案實(shí)施方案(分步實(shí)施,借貸)2網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化為網(wǎng)格網(wǎng)格的含義“網(wǎng)格”是新近流行的一個(gè)詞，也許明年會(huì)更流行。提法有多種，如全球網(wǎng)格、國家網(wǎng)格、微網(wǎng)格和計(jì)算網(wǎng)格、信息網(wǎng)格等等。究競什么是網(wǎng)格？回答是：“網(wǎng)格是一種先進(jìn)的資源共享結(jié)構(gòu)”，它基于網(wǎng)絡(luò)，又不同于一般網(wǎng)絡(luò)。3網(wǎng)格與網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別一般網(wǎng)絡(luò)中眾多資源是孤立存在的，網(wǎng)格的資源是整合的、一體化的一般網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)是臨時(shí)響應(yīng)式的，而網(wǎng)格的服務(wù)是長久的、主動(dòng)的、按需的網(wǎng)格的設(shè)計(jì)可以走出TCP/IP協(xié)議所限制的半徑，走出互聯(lián)網(wǎng)的限制。我們不贊賞網(wǎng)格只局限于計(jì)算網(wǎng)格的提法，也不同意網(wǎng)格只是下一代互聯(lián)網(wǎng)的提法。網(wǎng)格是多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于共享資源的一種自然演化。4網(wǎng)格的特點(diǎn)在國外，網(wǎng)格被看成Pervasive/Grid的結(jié)構(gòu)，Pervasive的意思是“廣泛深入”，網(wǎng)格的特點(diǎn)可以表述為“廣泛地整合資源，深入地按需服務(wù)”Client/Sever是一種“一對(duì)多”的星形結(jié)構(gòu)，一個(gè)服務(wù)器可以為多個(gè)用戶服務(wù)，但不保證一個(gè)客戶機(jī)能得到多個(gè)服務(wù)器的聯(lián)合服務(wù)。只有正交的柵格圖形才能全面體現(xiàn)“多對(duì)多”的服務(wù)關(guān)系。Pervasive/Grid是Client/Server的合乎羅緝的某種進(jìn)化5“后廣播網(wǎng)”是一種網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化與變異，兩個(gè)大的進(jìn)步：Pervasive（廣泛性）

--資源的廣泛整合，Integrated，資源一體化

--用戶的廣泛擴(kuò)展，scale-free，規(guī)模無上限Active（主動(dòng)性）

--網(wǎng)頁主動(dòng)找網(wǎng)民，用戶需要的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)存入家中，做到服務(wù)的三個(gè)any：anywhere，anytime，foranyone6Pervasive：資源的廣泛整合DVB載波整合上千種報(bào)刊、電臺(tái)、網(wǎng)站文化資源不再是許多孤單的“信息孤島”，而是集合起來“整體平移”深入千家萬戶其中包括數(shù)百個(gè)健康有益互聯(lián)網(wǎng)站的全部內(nèi)容音頻數(shù)字電臺(tái)也屬整合之列，不再搞DAB形成陣容強(qiáng)大的數(shù)字文化社區(qū)（市場(chǎng)）7Pervasive：用戶的廣泛擴(kuò)展克服享用數(shù)字文化的障礙（數(shù)字鴻溝）克服時(shí)間障礙：依靠存儲(chǔ)，取消時(shí)間表克服地域障礙：衛(wèi)星直播邊遠(yuǎn)山區(qū)克服語義障礙：網(wǎng)頁主動(dòng)標(biāo)引內(nèi)容克服成本障礙：免去一切網(wǎng)關(guān)路由克服產(chǎn)業(yè)化障礙：ICP是經(jīng)營、收費(fèi)實(shí)體和獨(dú)立法人，是租用基礎(chǔ)設(shè)施的用戶8網(wǎng)格示意圖在網(wǎng)格中資源平行線并行向右延伸，意味著資源整合起來為所有用戶提供服務(wù)；用戶平行線并行向上延伸，意味著使得每一個(gè)用戶都有機(jī)會(huì)得到所有資源的聯(lián)合服務(wù)9網(wǎng)格的第一理念是整合資源每一個(gè)用戶得到眾多資源的聯(lián)合服務(wù)由此資源必須是整合一體的，非孤單的下面將介紹，廣播網(wǎng)格從空間、時(shí)間和內(nèi)容三個(gè)維度整合信息資源：空間整合，靠DVB的“并播”技術(shù)時(shí)間整合，靠大容量“并存”技術(shù)內(nèi)容整合，靠UCL內(nèi)容定位技術(shù)10觀察三個(gè)數(shù)量1.文化內(nèi)容的原創(chuàng)能力A

全國讀者最多的上千種報(bào)紙、期利、萬維網(wǎng)站和出版社，每天出稿的總字節(jié)量，A<3-5GB/天2.數(shù)據(jù)廣播能力B衛(wèi)星DVB-S轉(zhuǎn)發(fā)器每24小時(shí)向全國廣播推送數(shù)據(jù)的總字節(jié)量，B>300GB/天3.家庭存儲(chǔ)能力C

家庭有能力購買的硬盤容量C>80GB11廣播網(wǎng)格呼之欲出A<<B,A<<C，說明科學(xué)技術(shù)所提供的“播”和“存”的能力，已經(jīng)超過全國主要文化資源（包括網(wǎng)站）的產(chǎn)出能力當(dāng)天的文化資源通過衛(wèi)星廣播，已經(jīng)可以及時(shí)、整體平移到每家每戶廣播與存儲(chǔ)相結(jié)合，已為“廣播網(wǎng)格”預(yù)備了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)，只要在軟件和應(yīng)用上更新，廣播網(wǎng)格呼之欲出

12廣播網(wǎng)格優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)看誰有能力整合品種繁多的數(shù)字文化資源，并把它們帶到欠發(fā)達(dá)地區(qū)？看誰更容易實(shí)現(xiàn)貼近個(gè)人需求的主動(dòng)服務(wù)？看誰支持用戶數(shù)目的自由增長（scale-free）？看誰在社會(huì)注意力方面擁有更多的人時(shí)總數(shù)？看誰擁有最低的共享成本？看誰有能力徹底免除病毒肆虐？13是“場(chǎng)”，不是“路”通信造“路”，廣播造“場(chǎng)”，各司其責(zé)路，車多路堵人多網(wǎng)堵，scale-limit廣播網(wǎng)格創(chuàng)造的不是“路”，而是“場(chǎng)”，一種960萬平方公里廣泛共享文化的scale-free國家環(huán)境陽光、空氣和水是物質(zhì)意義的環(huán)境，廣播所創(chuàng)造的是文化意義的環(huán)境不要只顧修路，忘了自己的神圣職責(zé)14語義通道專家智慧

橫向:千種網(wǎng)站“各獻(xiàn)所知”(并播)縱向：數(shù)億用戶“各取所需”(并存)DVB-S(衛(wèi)星)DVB-C(有線)DMB-T(地面)M-1M5763214…………無處不在(anywhere)無時(shí)不有（anytime)為每一個(gè)人(anyone)文化網(wǎng)格（覆蓋全國的環(huán)境）鏡像收存按需計(jì)算（網(wǎng)格計(jì)算機(jī)）復(fù)制總速率32Mbps=345GB/天各網(wǎng)站速率32Kbps=345MB/天手段：并播并存+按需計(jì)算目標(biāo)：最大限度存知識(shí)于民間提供內(nèi)容的網(wǎng)站

UCL本體元數(shù)據(jù)超級(jí)計(jì)算圖1基于播存原理的文化網(wǎng)格DVB數(shù)據(jù)廣播15無處不在(everywhere)無時(shí)不在(everytime)為每一個(gè)人(everyone)橫向:千種網(wǎng)站“各獻(xiàn)所知”(并播)圖1基于播存原理的網(wǎng)格鏡像收存按需計(jì)算(分布式計(jì)算)縱向：數(shù)億用戶“各取所需”(并存)UCL語義元數(shù)據(jù)超級(jí)計(jì)算M專家智慧語義通道手段：并播并存+按需計(jì)算目標(biāo)：最大限度存知識(shí)于民間DVB-S(衛(wèi)星)DVB-C(有線)DMB-T(地面)提供內(nèi)容的網(wǎng)站復(fù)制總速率32Mbps=345GB/天各網(wǎng)站速率32Kbps=345MB/天DVB數(shù)據(jù)廣播

播存網(wǎng)格覆蓋全國的環(huán)境…………M-15763214…縱向：數(shù)億用戶“各取所需”(并存)節(jié)點(diǎn)：資源與用戶的連接鏡像收存按需計(jì)算(分布計(jì)算)DVB數(shù)據(jù)廣播：DVB-S(衛(wèi)星)DVB-C(有線)DMB-T(地面)復(fù)制總速率32Mbps=345GB/天各網(wǎng)站速率32Kbps=345MB/天（技術(shù)已成熟）提供內(nèi)容的網(wǎng)站橫向:千種網(wǎng)站“各獻(xiàn)所知”(并播)播存網(wǎng)格覆蓋全國的環(huán)境無處不在(anywhere)無時(shí)不在(anytime)為每一個(gè)人(anyone)

手段：并播并存+按需計(jì)算目標(biāo)：最大限度存知識(shí)于民間16播存原理播：大規(guī)模并行廣播，把幾百上千種報(bào)紙、刊物、課程同時(shí)通過無線有線送向全國存：大規(guī)模并行收存，上以億計(jì)的個(gè)人用戶分別收存自己的需求橫向是“各獻(xiàn)所知”的大量平行線縱向是“各取所需”的海量平行線橫縱相交形成覆蓋全國的網(wǎng)格式文化環(huán)境播存網(wǎng)格（Broadcast-StorageGrid,BSGrid）也可以稱為畢升網(wǎng)格，以紀(jì)念“存知識(shí)于民間”的第一發(fā)明人畢升17上千出版物各獻(xiàn)所知Grid理念要求信息資源一體化，我們的辦法是用數(shù)字視頻廣播技術(shù)（DVB）把它們整合起來，全部、直接送達(dá)千家萬戶DVB大于32Mb/s帶寬分配給1000種出版物，每個(gè)出版物獨(dú)立擁有32Kb/s的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳播能力，每天可推出多達(dá)300MB的內(nèi)容直接到戶，沒有擁堵，無需等待出版物365天x24小時(shí)永遠(yuǎn)在線，以一定的周期反復(fù)輪播一批又一批新鮮讀物18數(shù)億用戶各取所需每個(gè)家庭在近千種網(wǎng)站中選擇10至幾十種網(wǎng)站作為訂閱的對(duì)象，把這些網(wǎng)站的新鮮內(nèi)容不加選擇地收存在硬盤中，積日累月形成規(guī)模宏大、內(nèi)容豐富的家庭倉儲(chǔ)（數(shù)字圖書館）在廣播網(wǎng)頁上附加代表網(wǎng)頁涵意的“統(tǒng)一內(nèi)容定位標(biāo)引”（UniformContentLocator,UCL），說明該網(wǎng)頁討論的話題是什么，屬于什么類別，攔目、標(biāo)題、關(guān)鍵詞又是什么19AnyWhere信息資源既是網(wǎng)站又是電臺(tái)，可以像網(wǎng)站那樣隨時(shí)發(fā)布信息，又可以像電臺(tái)那樣擁有不受帶寬限制的用戶

一千種資源就是一千根橫線，廣泛到達(dá)全國九百六十萬平方公里的每一個(gè)角落，完成文化資源“無處不在”（AnyWhere）的使命

20AnyTime用戶有權(quán)享用任一資源提供的任一網(wǎng)頁，當(dāng)出現(xiàn)這種需求時(shí)，網(wǎng)格計(jì)算機(jī)將自動(dòng)命令橫豎交叉處的節(jié)點(diǎn)（黑點(diǎn)）聯(lián)通，把內(nèi)容存入本地一旦內(nèi)容進(jìn)入存儲(chǔ)器，便可以在任意的時(shí)刻以任意的速率自由享用，完成“無時(shí)不有”（anytime）的使命

21ForAnyOne“無處不在、無時(shí)不有”把文化網(wǎng)格的性質(zhì)由“設(shè)施”升格為“環(huán)境”，由“路”的概念升格為“場(chǎng)”的概念，形成一種全民共享的文化服務(wù)，而且這種服務(wù)是依靠全新內(nèi)容定位技術(shù)UCL完成的，是以尊重個(gè)人的個(gè)性需求為前提的（ForAnyOne）

22數(shù)據(jù)廣播必須重新定義如果不與存儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合，數(shù)字廣播業(yè)務(wù)難以開展，前景并不美妙業(yè)務(wù)就是生命力，業(yè)務(wù)=內(nèi)容＋服務(wù)只有依靠本地存儲(chǔ)器長期積累廣播網(wǎng)頁，廣播用戶才得到一個(gè)內(nèi)容豐富的數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)，才有可能對(duì)資源進(jìn)行零距離的雙向互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)按需的服務(wù)如果數(shù)據(jù)廣播不去整合網(wǎng)站豐富的內(nèi)容，單靠自編自播，也缺乏生命力23用并播整合資源整合資源的方法，不靠網(wǎng)關(guān)與路由，而是根據(jù)“耕者有其田”的原則，直接把帶寬分配給眾多信息資源

讓每一個(gè)耕耘信息內(nèi)容的ICP，都獨(dú)立擁有24小時(shí)連續(xù)通向所有家庭的傳輸帶寬（常帶）把這種整合資源的方法稱為“大規(guī)模并播并存”，它很像高性能計(jì)算機(jī)中的“大規(guī)模并行處理”24網(wǎng)格模型應(yīng)用建立衛(wèi)星、有線、地面以及互聯(lián)網(wǎng)的一體網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)格場(chǎng)”衛(wèi)星信號(hào)有線電視網(wǎng)地面微波網(wǎng)本地信息信息本地信息終端用戶信息接收25系統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖圖1-1系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖清華力合資源綜合管理系統(tǒng)含資源審查及導(dǎo)入IP播發(fā)機(jī)1IP接收驅(qū)動(dòng)資源接收管理系統(tǒng)，含EPG功能，資源管理功能等（清華力合遠(yuǎn)程信息服務(wù)系統(tǒng)）IP|DVB網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)廣播接收設(shè)備IP數(shù)據(jù)加密機(jī)數(shù)據(jù)廣播CA系統(tǒng)運(yùn)營商用戶管理數(shù)字版權(quán)保護(hù)系統(tǒng)節(jié)目商用戶管理播出管理系統(tǒng)（EPG）用戶管理系統(tǒng)各種網(wǎng)絡(luò)IP播發(fā)機(jī)2資源采編系統(tǒng)終端授權(quán)智能卡資源存儲(chǔ)系統(tǒng)（磁盤陣列）資源提供商按規(guī)定格式提供資源FTP服務(wù)器光盤提供專線網(wǎng)26網(wǎng)格的應(yīng)用資源提供源端1資源制作、存儲(chǔ)傳輸、頻道1EPG等資源提供源端2資源制作、存儲(chǔ)傳輸、頻道2EPG等互聯(lián)網(wǎng)FTP服務(wù)器資源提供源端11資源制作、存儲(chǔ)傳輸、頻道11EPG等資源管理系統(tǒng)播出管理系統(tǒng)播發(fā)機(jī)廣播網(wǎng)接收端接收端播發(fā)機(jī)各資源提供商自己運(yùn)作頻道前端播出平臺(tái)按資源提供商分頻道終端自動(dòng)接收27遠(yuǎn)程教學(xué)現(xiàn)狀傳統(tǒng)電視大學(xué)還占據(jù)重要位置數(shù)字化遠(yuǎn)程教學(xué)模式衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)模式網(wǎng)絡(luò)模式企業(yè)辦遠(yuǎn)程，各自為政，小而多各地教育電視臺(tái)沒有得到充分發(fā)揮相關(guān)技術(shù)問題有待完善，如資源管理，節(jié)目指南，地方轉(zhuǎn)發(fā)方案等28解決辦法聯(lián)合起來，組成遠(yuǎn)程教學(xué)旗艦地市以上具有實(shí)力的教育電視臺(tái)：轉(zhuǎn)發(fā)+制作縣一級(jí)教育電視臺(tái)：轉(zhuǎn)發(fā)加大力度執(zhí)行教育部與廣電總局的文件（教社政[2002]13號(hào)）組織相關(guān)企業(yè)完善技術(shù)開發(fā)29存在的核心問題CETV信源在各地轉(zhuǎn)發(fā)接入問題技術(shù)問題：如何接入，課件如何兼容協(xié)作問題：與網(wǎng)絡(luò)公司等關(guān)系問題，如何得到頻道等資源管理問題資源庫建設(shè)規(guī)范，如格式、分類等資源播放指南（EPG）30一、轉(zhuǎn)發(fā)接入問題（之一）接入技術(shù)問題四種接入方式，分別對(duì)應(yīng)不同的中央與地方合作模式。終端與課件內(nèi)容及視頻須規(guī)范，在資源管理問題內(nèi)一并講解31轉(zhuǎn)發(fā)接入問題四種接入方式32（1）地方無數(shù)字平臺(tái)：簡易接入地方有線網(wǎng)二次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（一）33（1）地方無數(shù)字平臺(tái)：簡易接入地方還沒有建設(shè)數(shù)據(jù)廣播（DVB）平臺(tái)簡易轉(zhuǎn)發(fā)：QPSK-QAM地方利用CETV管理系統(tǒng)，管理本地用戶。地方需安裝授權(quán)終端，采用專線與CETV授權(quán)系統(tǒng)連接兩種合作方式：分成與年費(fèi)均可34（2）地方有數(shù)字平臺(tái)：透明轉(zhuǎn)發(fā)地方有線網(wǎng)二次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（二）35（2）地方有數(shù)字平臺(tái)：透明轉(zhuǎn)發(fā)地方已建設(shè)數(shù)據(jù)廣播（DVB）平臺(tái)本地解密，采用本地系統(tǒng)重新加密，直接轉(zhuǎn)發(fā)合作方式：年費(fèi)36（3）地方自主編輯信源：年費(fèi)地方有線網(wǎng)二次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（三）清華力合資源綜合管理系統(tǒng)37（3）地方自主編輯信源：年費(fèi)地方建立數(shù)據(jù)廣播（DVB）平臺(tái)本地解密存儲(chǔ)本地編輯信源及節(jié)目指南本地自行管理播出合作方式：年費(fèi)注：可應(yīng)用清華力合資源綜合管理系統(tǒng)38（4）地方自主編輯信源：分成地方有線網(wǎng)二次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)（四）清華力合資源綜合管理系統(tǒng)39（4）地方自主編輯信源：分成地方建立數(shù)據(jù)廣播（DVB）平臺(tái)本地解密存儲(chǔ)本地編輯信源及節(jié)目指南本地自行管理播出本地用戶管理與CETV用戶管理專線連接，向上透明合作方式：分成注：可應(yīng)用清華力合資源綜合管理系統(tǒng)40轉(zhuǎn)發(fā)接入問題（之二）協(xié)作問題地方教育臺(tái)與相關(guān)單位的合作問題，如何得到頻道資源和經(jīng)費(fèi)41協(xié)作問題建議爭取當(dāng)?shù)卣⒔逃龣C(jī)構(gòu)、財(cái)政的支持，得到頻道資源支持基礎(chǔ)教育，各單位責(zé)無旁貸教育經(jīng)費(fèi)支持選擇好合理的合作模式共同發(fā)展用戶，合理分成。如網(wǎng)絡(luò)公司提供頻道，教育臺(tái)管理和發(fā)展用戶，接入CETV信源，成果共享產(chǎn)品圖片42二、資源管理問題資源管