（计算机软件与理论专业论文）基于cscw和多层体系结构的物流信息平台的研究与实现.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着经济全球化进程的加快，现代物流对经济发展的重要性逐步为国人所 认识，我国的物流产业正处于一个高速发展的时期。现代物流的根本宗旨是提 高物流效率、降低物流成本、满足客户需求，并越来越呈现出信息化、网络化、 智能化、柔性化、标准化和社会化的特征。其中信息化是现代物流的核心，只 有实现了信息化，才能有效地实现物流的网络化、系统化和柔性化，物流企业 才能有效地提高物流效率，为客户提供优良的物流服务。 为了适应这种物流信息化需求，在湖北省交通厅统规划指导下，和武汉 理工大学联合建立物流信息协同乎台，该平台首先在湖北捷龙物流股份有限公 司实施，并充分利用该企业的规模优势来进一步完善该系统。 在现代软件工程学中，软件架构设计是降低成本，改进质量，按时交付产 品和按需交付产品的关键因素，所以为了搭建可靠的可协同工作的物流信息平 台，就采用了基于c s c w 和多层体系结构来架构该系统。 本文首先介绍了该项目的背景、国内外研究现状以及存在的问题、研究的 目的和意义。随后在文章的第二部分首先介绍了c s c w 的概念、特征、体系结构、 关键技术、协作模型以及协作控制机制：然后介绍了体系结构的概念，发展现 状以及分类，并重点介绍了现在流行的s o a 体系结构，而且比较了不同体系结 构的优缺点和应用范围，同时也对体系结构和框架以及模式做了比较，从而不 至于混淆这三者的关系。 然后在文章的第三部分介绍了该系统的设计，阐述了物流信息平台中c s c w 的体系架构及模型，分析了采用基于c s c w 以及b s 和c s 相结合的体系结构模 式的原因，阐明了该系统的功能和采用的技术。随后在文章的第四部分给出了 系统通用查询统计、断线添单、仓储与运输之间协作的解决实现方案。在文章 的最后提出了一些改进升级建议。 关键词：c s c w ，体系结构，物流，信息系统 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ha c c e l e r a t i n go fe c o n o m i cg i o b a l i z a t i o n w ea c k n o w l e d g e dt h a ti ti s i m p o r t a n tt ob u i l dm o d e r nl o g i s t i c s ，m o r e o v e rl o g i s t i ci n d u s t r yi so nt h ed e v e l o p i n g w a yi nh i g hs p e e d t h et e n e to fm o d e ml o g i s t i c si si m p r o v i n ge f f i c i e n c y , c u t t i n gt h e c o dd o w n , m a k i n gt h ec l i e n ts a t i s f i e d ，a n di tt a k e so nt h et r e n do f i n f o r m a t i o n i z a t i o n , n e t w o r k , i n t e u i g e n t i z a t i o n ，s t a n d a r d i z a t i o na n ds o c i a l i z a t i o n , a n dt h em o s ti m p o r t a n t i s i n f o r m a t i o n i z a t i o n l o g i s t i ce n t e r p r i s e sc a ni m p r o v ee f f i c i e n c ya n dm a k et h e c l i e n ts a t i s f i e do n l yw h e nt h e yh a v er e a l i z e di n f o r m a t i o n i z a t i o n i no r d e rt oa d a p tt ot h er e q u i r e m e n to f l o g i s t i ci n f o r m a t i o n i z a t i o n , w eh a v eb u i l t t h e l o g i s t i c i n f o r m a t i o n p l a t f o r m u n d e rt h ei n s t r u c t i o no fh u b e ip r o v i n c e c o m m u n i c a t i o nd e p a r t m e n tu n i t e dw i t hw u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y , w h i c hi s b r o u g h ti n t oe f f e c t0 1 ih u b e ij i e l o n gl o g i s t i cc o l t d a n dm a k ei tp e r f e c tt om a k eu s e o f s c a l ea d v a n t a g ea f a rt r i a li nt h ec o m p a n y i nm o d e r ns o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，i ti sc r i t i c a lt oc u tt h ec o s td o w n , i m p r o v e q u a l i t ya n d d e l i v e r p r o d u c t i nt i m ea n di n r e q u i r e m e n tw i t hw e l ld e s i g n e d a r c h i t e c t u r e ，s ow ea d o p tm u l t i - t i e ra r c h i t e c t u r eb a s e do nc s c w f o rh i g l lq u a l i t ya n d r e l i a b l ec o o p e r a t i n gw o r k i n gp l a t f o r m i nt h et h e s i s ，f i r s ti ti n t r o d u c e db a c k g r o u n do ft h ep r o j e c t , d o m e s t i ca n d o v e r s e a sa c t u a l i t y , e x i s t e n tp r o b l e mc u r r e n t l ya n ds t u d ys i g n i f i c a n c ef o rt h ep r o j e c t ， s u b s e q u e n t l y i nt h es e c o n dp a r ti ti n t r o d u c e dt h e c o n c e p t i o n , c h a r a c t e r i s t i c ， a r c h i t e c t u r e ，c r i t i c a l t e c h n o l o g y , c o o p e r a t i n gm o d e la n dc o o p e r a t i n g c o n t r o l m e c h a n i s mo fc s c w , a n da f t e rt h a ti ti n t r o d u c e dc o n c e p t , d e v e l o p i n gs t a t u sa n d c l a s s i f i c a t i o no f s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，a n dt h em o s ti m p o r t a n ti tf o c u s e do nt h es o a a n dt h ea d v a n t a g e ，d i s a d v a n t a g e ，a p p l i c a t i o ns c o p ei nd i f f e r e n ts o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ， a tl a s ti tm e n t i o n e dd i f f e r e n c ea m o n gs o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，f i a m e w o r ka n dp a t t e r n f o rn o tm a k i n gt h ep e o p l ec o n f u s e d a n dt h e ni t b r o u g h tf o r w a r dt h ed e s i g no ft h es y s t e mi nt h et h r e ep a r t ， e x p a t i a t e das o f t w a r ea r c h i t e c t u r ea n dm o d e lb a s e do nc s c w a n dc o m b i n a t i o nw i t h i f 一塾堡墨墨奎堂堡主堂笪堡茎 b sa n dc sf o rt h es y s t e m ，a n de x p l a i n e dw h y a d o p t e dt h ea r c 】l i t e c l u r e i l l u m i n a t e d t h ef u n c t i o no f t h es y s t e ma n dt e c h n o l o g i e sb e e na p p l i e d ，a f t e rt h a ti nt h ef o u r t h p a r t i tp r e s e n t e di m p l e m e n t e dr e s o l u t i o nf o ru n i v e r s a l q u e r ya n ds t a r f i l l i n gi nf o m o f f l i n ea n d c o o p e r a t i o n b e t w e e nw a r e h o u s e m a n a g e m e n ta n dt r a i l s 口o n a t i o n m a n a g e m e n t a tt h ej a s to ft h et h e s i s ，i tg i v es o m ea d v i s et om a k et h es y s t e m d e m c t k e y w o r d s ：c s c w , s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ，l o c i s f i c s ，m i s l l i 武汉理t = 大学硕十学位论文 1 1 课题研究的背景 第1 章引言 湖北省交通物流信息系统由湖北省交通厅和武汉理工大学联合组织实 施，是物流领域信息建设的一项重大应用课题。根据课题的总体要求，着重研 究解决物流信息系统建设中存在的规范流程、资源整合、安全保障等突出问题， 依托各物流企业的基础设施，逐步在全省物流行业内建立物流信息系统的应用 支撑环境。 1 2 国内外研究现状以及存在的问题分析 国内有一些其他研究机构和企业对物流信息系统进行了研究，但对于第三 方物流企业来说，或多或少存在着一些局限性。国外，特别是在日本和美国， 物流业已相当发达，与之配套的物流信息系统的建设已经比较成熟，如世界第 一大快件运输商f e d e x 公司和m e n l o 公司相继开发了自己的物流信息系统，并 在实践中得到了较好的应用。 在物流信息系统建设过程中，存在些急需解决的问题，主要表现为：一 是网络平台建设各自为政、重复建设；结构不合理、标准不统一；网络和应用 相脱节、管理和服务不配套，没有形成一个具备统一的管理规范和技术标准的 物流信息网络平台。二是相关物流信息资源共享程度不高，重复采集、资源冗 余，造成信息无法互联互通，制约了信息资源在物流企业中发挥的作用。三是 大多数物流信息系统中仓储管理和运输管理相对孤立，缺乏有效的协同，不能 使物流企业的管理发挥最大的功效。 总的来说，目前国内物流企业面临以下难题需要解决： ( 1 ) 信息的大量膨胀以及信息的非结构化： ( 2 ) 大量信息孤岛的存在，造成共享程度不高； ( 3 ) 仓储管理和运输管理相对孤立，缺乏有效的协同机制。 武汉理： 大学硕七学位论文 1 3 课题研究的目的和意义 随着经济全球化进程的加快和现代物流对经济发展的重要性逐步为国人所 认识，我国的物流产业正处于一个高速发展的时期。现代物流的根本宗旨是提 高物流效率、降低物流成本、满足客户需求，并越来越呈现出信息化、网络化、 智能化、柔性化、标准化和社会化的特征。其中信息化是现代物流的核心，只 有实现了信息化，才能有效地实现物流的网络化、系统化和柔性化，物流企业 才能有效地提高物流效率，为客户提供优良的物流服务。 通过信息化手段创新物流企业的管理程序，规范业务流程，增强管理者的 决策能力，提高管理和服务社会的水平，已经成为物流信息化建设的重要目标。 由湖北省交通厅和武汉理工大学联合组织实施的物流信息系统建设课题，是物 流领域信息建设的一项重大应用课题。根据课题的总体要求，着重研究解决物 流信息系统建设中存在的规范流程、资源整合、安全保障等突出问题，依托各 物流企业的基础设施，逐步在全省物流行业内建立物流信息系统的应用支撑环 境。 湖北省交通厅统一指导实施的物流信息系统建设有着极为迫切而重要的现 实意义。纵观许多发达国家在物流信息系统建设方面的目标和规划，结合我国 物流信息化发展的实践经验总结，可以清晰的把握物流信息系统向更高阶段演 变的进程：促进各物流企业资源共享、协同工作，是物流信息化的必然趋势。 在这个进程中也会面临着很多问题和挑战，建立实用、可靠、安全、先进的物 流信息系统，则是实现这一目标的技术保证。因此，加快我国物流信息系统的 建设步伐，对增强我国物流企业的国际竞争力，促进经济和社会的进步，具有 国家战略意义。 根据初步统计，国内目前各地各级都在规划物流信息系统的建设。而物流 信息系统规划与建设的核心问题在于如何整合信息资源，如何规避异构系统及 异构数据格式带来的问题。可以说，本课题的研究对于物流信息系统的核心问 题解决具有突破性意义。 1 4 本文所做的主要工作 本文主要研究c s c y 的特点和模型，体系结构的分类以及相应的优点和应用 范围，并结合c s c w 和多层体系结构如何来设计实现物流信息平台，包括采用什 2 武汉理工大学硕士学位论文 么样的体系结构和c s c w 功能模型，系统功能模型的确立，系统采用的技术，如 何来解决通用查询统计、断线添单问题以及在仓储管理和运输管理中进行协同 操作的实现解决方案。 武汉理7 大学硕十学位论文 第2 章物流信息平台的技术研究 2 1c s c w ( 计算机支持的协同工作) “计算机支持的协同工作”( c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t i v ew o r k ) 一 词最早是1 9 8 4 年由叫i r e n eg r e i f 和p a u c a s h m a n 的两位研究人员提出来的， 用于描述他们正在组织安排的如何用计算机支持交叉学科的人们共同工作的课 题，并缩写为c s c w ，c s c w 可以这样定义为：在计算机技术支持的环境中( 即 c s ) ，一个群体协同工作完成一项共同的任务( 即c w ) 。 2 1 1c s c w 的概念及基本特征 计算机支持的协同工作可以定义为：地域分散的一个群体借助计算机及其 网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群 体工作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。c s c w 是一个多学科交叉的研究领域。计算机协同工作将计算机技术、网络通信技术、 多媒体技术以及各种社会科学紧密地结合起来，向人们提供了一种全新的工作 环境和交流方式。 ( 1 ) 信息共享 信息共享是协同工作的基本任务，也是各种信息平台的基础。信息平台中 的c s c w 应用系统应该提供方便可靠的信息采集、访问、修改和删除机制才能促 迸各部门之间的协作活动。具体地说就是：提供运行在不同操作平台上的不同 应用程序对数据的存取和交换，例如对于电子邮件实现不同文档格式的转换； 支持部分间数据通讯并保持业务的连续性；支持分布成员，信息资源以及当前 活动信息的维护，便于人们去寻找相应的工作伙伴，利用相应的资源，参加某 项特定的活动，提供信息共享的不同访问方式：根据用户的身份，提供对数据 的不同的访问权限等等。 ( 2 ) 用户间通信 c s c w 系统要求运行环境为不同工作模式提供相应类型的通信服务：支持多 媒体，允许各部门用户进行视频、音频、图象、文字和数据的传送；支持不同 形式的通信，如：同步实时通信和异步非实时通信；支持不同媒体信息间的转 4 武汉理t 大学硕士学位论文 换。 ( 3 ) 群体活动管理 各部门用户协作完成一项工作时，是一种群体活动，c s c w 系统的目的是支 持多个用户参与同一工作，所以必须提供相应的机制支持群体活动，也就是说 给群体活动提供一个公共平台，每一个群体中的用户在它的协调下以完成一项 共同的工作，它负责对活动的步骤加以协调。其中包括：工作流支持系统、群 组方法支持工具、群组工作程序协调系统和群组决策支持系统，也包括群体活 动中成员间任务和责任的划分，在现实工作中，完整的工程将不是仅涉及单一 的c s c w 工作模式，各种形式活动之间的协调、信息共享、人员安排是完成一件 工程的关键，而目前群件系统仅是为完成某种特定的工作设计，无法满足人们 在统一的环境下完成工程的分析、设计、实现和测试的需求，而这恰是新一代 c s c w 所希望能够提供的功能：用户之间工作的协调，群体工作必然涉及个体之 间的冲突，如何在满足系统实施的基本条件下完成一项工作，涉及到许多协调 控制策略，如：令牌控制方式、并发控制和协商控制等。 ( 4 ) 个体活动管理 协调多个用户之间工作的基础上，c s c w 必须能够为用户提供方便而适宜的 工作平台，保证用户的高效工作。 界面可视化技术。虽然“w y s l w i s ”( 你见即我见，w h a ty o us e ei sw h a ti s e e ) 为特征的界面共享技术，为许多群件设计者推崇，但是人们在实际协调工 作时，对于工作对象的侧重点是各不相同的，这种机制很容易造成共享界面的 反复滚动、控制权的争夺，所以笔者认为如果采用宽松的w y s i w i s 机制可能更 便于用户间的协调，允许参加者对同一事务的不同部分以不同形式进行观看和 修改。 公用操作数据和私有操作数据区分，为了安全性和其它一些社会性的需 求，参加协调工作的用户必须能够保留一部分私有数据不为群体共享，c s c w 必 须提供这样的机制支持。 综上所述，c s c w 技术提供了一个开放的、分布式集成化的协同工作环境， 能够有效地提高效率，保证部门之间有效地数据传递和沟通。 2 1 2g s 删的分类 群体协作方式的多样性，为c s c w 研究提供了丰富的内容。在c s c w 系统中， 人们围绕着共同的任务需要进行交互通信( i n t e r a c t i v e c o m m u n i c a t i o n ) 、协 5 武汉理：【大学硕士学位论文 调( c o o r d j n a t i o n ) 、协作( c o l l a b o r a t i o n ) 协同( c o o p e r a t i o n ) 等基本活动。 我们可以根据c s c w 系统中的基本活动方式、群体成员地理分布位置、使用的基 本工具和工作环境、应用等对c s c w 系统进行分类。 交互协作方式：群体成员之间的协同工作按时间划分可有同步方式和异步 方式两种。在同步方式时，群体各成员在同一时间进行同一任务的协作。在异 步方式时，群体各成员在不同时间进行同一任务的协作。 按群体成员的地理分布，协作又分成同地协作( c o l o c a t e d ) 和异地或远 程协作( r e m o t e ) 。 按群体规模分类：两人协同系统和多人协同系统。 按使用的基本工具和工作环境：在c s c w 系统中所使用的基本支撑环境和 工具有：信报系统( m e s s a g es y s t e m s ) ，即电子邮件系统，电子布告栏，会议 系统，协同写作和讨论( 编著) 系统，工作流系统，群件等。 按c s c w 应用系统：c s c w 有着广阔的应用领域，我们可以按应用情况加以 分类，如协同科研系统，协同设计系统，远程医疗系统，远程教育系统，协同 决策系统，军事协同( 参谋会议) 系统，协同办公系统等等。 按照上述各种分类的观点，我们可以把各种c s c w 系统构成如图2 1 所示的 一种立体模型，并把几类主要的c s c w 系统加以简要说明。 ( 1 ) 工作流管理系统：工作流是指在多人参与的办公事务中所使用的系 列操作或步骤，这些步骤的发生可以是顺序的或并行的。工作流管理系统对工 作流的管理提供辅助支持，自动完成有关信息交换，从而加速与事务有关的电 子文档的处理速度，提高工作效率。如i b mf l o w m a r k 及其基于m q s e r i e s 的后 续版本m q s e r i e sw o r k f l o w 就是典型的工作流管理系统。 ( 2 ) 多媒体计算机会议：多媒体计算机会议系统可将不同会场的与会人员 活动情况、会议内容以及各种数据和信息及时传递给每个与会者，实现实时多 媒体信息交互，进行实时讨论和共同设计。多媒体计算机会议需处理音频、视 频、协作数据等大量信息，利用计算机强大的信息处理能力，可有效地进行协 同工作，在一定程度上取代传统会议，是一种快速高效、经济方便且应用广泛 的新工具。如：美国c o r n e l l 大学的c u - s e e m e 系统和欧洲的m i c e 系统就是典 型的多媒体计算机会议系统。 ( 3 ) 协同编著和协同设计：这类应用为在不同时间和不同地点的用户提供 以协作工作方式完成多媒体文档编著和产品设计的工具。这些工具的出现将方 6 武汉理r = 大学硕十学位论文 便群体成员间的协作，提高协作工作的效率。如：美国m i c h i g a n 大学的d i s t e d i t 就是一个典型的协同编著系统。 同步 交互方式 异步 两人 群组规模 多人 图2 ic s c w 基本系统的分类 2 1 3c s c w 系统模型和体系结构 在不同应用背景下的c s c w 应用会有许多差异，但它们的共同特征是提供支 持人类协同工作的工具。为了简化和指导c s c w 应用系统的开发，概括各种c s c w 应用系统的共同的协同工作特征是十分必要的。其中的一个重要内容就是形成 一个适用范围较广的c s c w 系统模型和体系结构。 c s c w 系统的基本组成元素可归纳成4 类：成员角色( r o l e ) 、共享对象 ( s h a r e do b j e c t ) 、协作活动( a c t i v i t y ) 和协作事件( e v e n t ) 。成员角色描 述群体成员在协同工作过程中所起的作用。在各种c s c w 系统中的成员角色划分 有很大差异，需依据不同的需求进行合理的成员角色划分。协作活动描述群体 成员所进行的协作过程。共享对象是在协作过程中各成员共同操作的对象。协 作事件是协作进展和状态变化的指示，用于协调各成员行为。 从设计和开发角度来看，可以用图2 ，2 来描述计算机信息技术、c s c w 开发 者、用户与设计者开发者接口、c s c w 用户和设计者四个层次的关系： 7 武汉理：i ：大学硕士学位论文 c s c w 用户和设计者领域 约束 一 上 f 用户，设计者、开发者接口二二萎萋霎蒙 t c s c w 开发者领域 c s c w 应用 通用支持功能1i 特殊支持功能 c s c w 开发环境fi ol l+l “酋蜘 1 喾匕壁白士乒牺牲 + 丌异 l 升罕匀1 = 思技不钏硪 通信与分布式系统支持 if o s i o d p ，d c e ，t c p 1 p ， 图2 2 从设计和开发角度看c s c w 系统体系结构 在图2 2 的基础上，可把c s c w 系统简化成一个4 层模型，如图2 3 所示。 第1 层为“开放系统互连环境”。提供开放的通信支持环境，保证协同工作过程 中有效的信息交流。第2 层为“协同工作支撑平台”，解决协同工作所需的主要 机制和工具。如信息共享、信息安全控制、群体成员管理；基本工具包括电子 邮件，会议系统、协同写作和讨论系统、工作流系统等等。第3 层为“协同工 作应用接口”，在这一层中需要提供协同应用的编程接口a p i 、人机接口h c i 和 人际接口i p i ，通过标准化的服务接口向应用系统提供第2 层的功能，使上层 的应用系统与下层的支撑平台具有相对的独立性；提供有效、灵活、方便的入 机交互接口；以及在协同工作环境下协作各方交互关系、规则和策略等。第4 层为“各种c s c w 应用系统”，针对各种协同工作应用领域，提供所需的协作支 持工具的剪裁和集成，协同应用系统的开发。 武汉理f ：火学硕士学位论文 各种c s c w 应用系统 协同工作应用接口 协同工作支持平台 开放系统互连环境 图2 3c s c w 系统框架 这个4 层模型是从系统开发者的角度讨论c s c w 系统框架，并且有待进一步 细化。c s c w 研究需从各种不同的角度描述c s c w 系统模型，并且把不同角度的 系统模型描述有机地统一起来。 2 1 4c s g w 系统的关键技术 c s c w 的主要技术基础是计算机及计算机网络技术，其关键技术包括： ( 1 ) 群体协作模式 c s c w 研究的目标是提高群体成员间的协调配合水平，为此必须深入了解人 类群体内成员问的协作模式，以指导协同工作技术和方法研究。社会科学在c s c w 出现前就已对人类社会的群体特性进行了大量研究，但由于研究侧重点的差异， 社会科学的研究成果很难直接用来指导c s c w 研究。c s c w 中对群体协作模式的 研究，是利用社会科学的研究成果，进行跨学科研究，概括出人类群体协作模 式，用于指导协同工作技术研究。这里的难点在于c s c w 与社会科学的交叉和结 合。 人类群体的协作具有层次结构特征。如高层次的总体目标协调和具体任务 协作就是在两种不同层次的协同工作。总体目标协调的主要内容是任务划分和 分工细化，没有强的时间限制。具体任务协作要求群体各成员针对具体的任务 目标进行协同工作，通常有较强的时间限制。 人类群体的协作模式是多种多样的。按协作成员间的关系，可分成集中控 制下的协作和平等协作。集中控制下的协作是通过一个集中控制方来协调其它 各成员问的工作。如在一个企业内各层次机构内的协作都是这种方式。平等协 作过程中各成员间的关系是平等的，他们之间既有协作关系，又存在一定的相 互独立性。这种协作关系存在于各类以共同兴趣为基础的协会机构中。按协作 过程的时间限制特征，可分为同步协作和异步协作。同步协作的各成员间需实 9 武汉理。r 大学硕士学位论文 时的信息交流，如现代战争中参战各兵种间协调行动。异步协作的各成员间信 息交流没有强的时间限制，如政府机构间关于城市规划的协调配合。 c s c w 关于群体协作模式的研究还有待进一步深化，以准确地抽象出群体协 作的特点，指导协同工作技术的研究。难点在于把协作模式的抽象与相应协作 支持技术对应起来。 ( 2 ) 协作控制机制 在人们的协作过程中需要遵循一定的规则，否则会引起协作的困难。例如： 一个小组在开会讨论时的发言只能顺序进行，不能多个人同时讲话。当同时有 两个人讲话时，会有一个人主动停下来。协作控制机制就是这些协作规则在c s c w 应用系统中的体现。协作控制机制讨论协作过程中产生的各类协作事件间的逻 辑关系。 c s c w 应用系统的协作控制机制要考虑到群体成员在协作时的行为习惯和心 理状态，向各成员提供协作所需的信息。目前的许多c s c w 应用系统提供一定的 信息交流手段和工具，但没有体现协作规则，而由群体成员人为协调各自的行 为。理想的情况应是由c s c w 系统而不是由人来协调各成员的行为，遵守一定的 协作规则。这方面的主要研究内容是协作规则的抽象和协作规则在c s c w 系统中 的实现。 ( 3 ) c s c w 系统中的群组通信支持 在已有的计算机网络技术，特别是开放系统互连参考模型中主要考虑的问 题是点到点的通信，这是计算机网络在互连和互操作情况下的主要通信模型。 但在计算机协同工作时，要协调的不仅仅是两台计算机，面是3 台以上计算机 的同时协调工作，要进行点到多点的群组通信，也称为多目标发送。协同工作 系统要通过计算机及其网络来协调人类群体的行为，通常包括音频、视频等多 媒体信息的实时传送，要进行大量多媒体信息的实时截获、传送和对地域分布 分散的多个用户的播放，这对网络带宽和延时特性提出了更高的要求。与点到 点通信相比，群组通信所面临复杂的用户机器环境和网络环境。同一群组中各 用户可能在机器类型、所用操作系统、外设性能( 如显示分辨率和颜色) 、c p u 处理能力等方面存在巨大差异。连接同一群组中各用户的各段网络会在带宽、 延时和误码率等存在差异，这给群组通信带来很大影响。群组通信对计算机网 络提出了更高的技术要求。已有的研究工作表明，现有的网络通信协议不能满 足群组通信的许多重要要求，由此也引发了对群组通信协议的研究。 笔者认为c s c w 系统的通信支持体系结构可分为这样4 层：1 ) 主机及路由 l d 武汉理 大学硕十学位论文 扩展子层：这个子层的功能是实现多目标分组的收发。它要求扩展现有网络层 中主机的分组收发功能，支持多目标分组收发所需的i g m p ( i n t e r n e tg r o u p m a n a g e m e n tp r o t o c 0 1 ) 等；同时要求扩展现有网络层中路由器的分组转发功能， 添加群组通信的路由算法，如d v m p ，m o s p f 、p i m 等，支持多目标分组的转发。 2 ) 资源预留子层：为了实现多媒体信息在复杂网络环境中的有效传送，须对有 限的网络资源的使用进行控制。对于通信支持而言，主要是引入网络带宽和转 发速度的预约使用，如r s v p ：引入分组优先级机制，在高带宽网络向低带宽网 络转发时过滤掉次要的信息，如f i l t e r 。这个子层的功能是改善多目标发送在 带宽和延时等方面的性能。3 ) 可靠传输子层：通过通信群组各方的缓存机制实 现可靠的群组通信和有序的群组通信。这里的有序不仅要考虑同一发方数据在 各收方的接收顺序，在某些应用中还要考虑多个发方的数据在接收群组各成员 的总体接收顺序。4 ) 协同应用层：提供面向各种协同应用的不同通信服务。如 音频和视频信息传送( 如r t p ) 、可靠的数据传送等。 这些群组通信支持对于c s c w 应用系统的广泛使用是十分重要的。只有建立 了广泛的群组通信支持，才能使以它为通信基础的c s c w 应用系统能推广使用。 ( 4 ) 同步机制 群体成员协作的一个基本要求是向各成员提供一致的工作环境。各类协作 事件的产生也需要遵守一定的时间关系。这些时间关系维持是通过同步机制实 现的。同步机制讨论协作过程中产生的各类协作事件间的时序关系。c s c w 系统 中的同步可分为实时事件同步和连续媒体同步两类。实时事件同步描述一个或 一组相关事件的发生和由此引起的相应动作之问的时序关系。同步机制研究难 点在于同步关系的描述和实时服务的提供。目前缺少有效的同步关系描述手段， 而且常见的操作系统都无法提供严格的实时服务。 ( 5 ) 多媒体技术 以音频和视频技术为主要内容的多媒体技术在c s c w 系统也占有重要地位。 音频和视频信息交流是人类在协作过程中使用最多和最自然的方式。为了通过 c s c w 应用系统支持人之间的协同工作，必须在c s c w 系统中支持音频和视频信 息交流。c s c w 领域的许多研究工作的目标就是建立多媒体计算机会议系统。但 且前c s c w 应用系统中大量音频和视频信息的使用会带来网络传输的拥挤。c s c w 系统要求音频和视频压缩算法具有分优先级传输、抗丢失、传输速率可变、高 压缩比等特点。为此必须针对c s c w 系统的需求研究音频和视频压缩算法。而协 同工作、异构环境下的多媒体信息的模型、一致性、互连互操作则更有其难度 武汉理r 大学硕士学位论文 ( 6 ) 应用共享技术 应用共享是指由一个群体的各成员通过各自的机器共同控制在一台机器执 行的应用程序。应用共享的目的是扩展已有的大量单用户应用程序，使之可由 多个用户共同控制，实现协作。这是保护开发单用户应用所进行的大量已有投 资，并开展协同工作的一条便捷途径。应用共享的基本方法是把单用户应用程 序的显示输出分发到各用户的机器上进行显示，并按一定策略合并各用户的输 入对应用程序进行控制。目前已有一些研究工作实现基于xw i n d o w 或w i n d o w s 的应用共享，如x t e l e s c r e e n 和n e t m e e t i n g 。 2 1 5c s c w 系统的群体协作模型 2 1 5 1 会话模型 会话模型是c s c w 系统的一种最基本的协同工作方式，这种模型认为两人之 间的协作是各类协作活动的基本要素。因此，我们可将人类各种复杂的协作活 动分解为一系列两人之间的交互会话的协作活动，从而实现群体协作。两两人 之间协作可通过特定语言动作( l a n g u a g e a c t i o n ) 的执行来完成的，其模型 如图2 4 所示。 a ：d e c l a r e 图2 4 一个基于语言动作的基本会话模型 2 1 5 2 会议模型 会议方式是多人的群体进行协同工作的另一种基本方式，参加协同工作的 人们“聚集”在一起，围绕一个共同的任务进行讨论，交换信息，相互协商， 达成共识，作出决定，共同完成任务。图2 5 给出了会议方式协同工作系统的 武汉理工大学硕士学位论文 一般概念。协作各方共享工作空间或信息空间开展协作活动。以这种模型构造 的c s c w 基本环境有计算机会议系统、白板系统、电子公告栏、共享应用系统等。 以计算机会议系统最为典型，它可以是文本会议系统、多用户一超文本系统、面 对面的会议室系统、实时同步会议系统、多媒体桌面会议系统等，如表2 1 如示。 这种会议系统既可以在局部环境的，也可以远程的。 图2 5 会议模型的一般概念 表2 1 计算机会议系统类型 交互方式 信息类型 异步同步 文本会议会议室系统 文本 多用户超文本实时会议 多媒体 实时多媒体桌面会议系统 2 1 5 3 过程模型 过程模型是基于这样一种概念：任何一项复杂的任务或操作都可分解为一 系列相互关联的而又相对独立的串行或并行的子任务或操作的协同，形成一个 工作流。如图2 6 、图2 7 所示。 操作员a 时间 图2 6 串行协同过程模型 1 3 武汉理r 大学硕十学位论文 图2 7 并行协同过程模型 由于过程模型严格地规定了协作参加各方的任务、操作、动作规范等，因 此，这种协作是预先定义好的高度结构化的协作，缺乏灵活性，其应用受到一 定限制。按这种过程模型设计的c s c w 系统比较适合用于具有相对固定工作流程 的单位或业务中应用，如计算机集成制造系统c i m s 的c s c w 环境，企事业单位 或政府办公自动化，电子数据交换e d i 等。 2 i 5 4 活动模型 如前所述，过程模型是一种预先定义好的高度结构化的协作，缺乏灵活性， 其应用受到一定限制。不少实际的协同任务一般无法确定其详细的执行过程， 每个协同参与方执行其任务时都有其一定的自主性，整个协作过程也不一定是 结构化的。活动模型则是一种更具普遍性的能刻画群体协作的模型。它与过程 模型基本相似，但它并不是将一个协同任务描述成为由多个操作步骤的协同过 程，而是建立在一种所谓“活动理论”( a c t i v i t yt h e o r y ) 的基础上，将其分 解为若干个目标明确称为“活动”( a c t i v i t y ) 的子任务，定义各任务之间的关 系，通过“活动”的执行而完成协同任务。k a r ik u u t t i 在其发表的论文。” 中详细地阐述了“活动”理论的背景、概念、定义和在c s c w 研究中的应用。他 所定义的“活动”的基本结构如图2 8 所示。 武汉理：【大学硕士学位论文 图2 8 活动的基本结构 活动理论认为人们所参与的活动是人们生活和事物发展的基本单位，它具 有下列特性： ( 1 ) 一个活动具有一个客体或对象( o b j e c t ) ，活动可以根据客体而加以区 别，对象向某一个希望的状态或方向变换是引起活动存在的动机。 ( 2 ) 一个活动具有一个主动的主体( a c t i v es u b j e c t 或a c t o r ) ，它掌握 该活动的动机。活动可以个别的也可以是集体的，但并不是需要该活动的所有 参与者都了解活动的动机。 ( 3 ) 一个活动是一个集体现象，它存在于一个具体环境中并能改变环境。 ( 4 ) 一个活动具有历史发展变化的，矛盾冲突是其发展的动力。 ( 5 ) 一个活动由参与者的有意识和有目的的行动来实现的。 2 1 5 5 层次模型 以上所介绍的模型是从各个不同的方面对群体协作加以抽象：会话模型定 义了两人之间的交互协作关系：会议模型描述了多人之间进行交互协作的方式： 过程模型和活动模型则是刻画了共同完成任务的协作各方的分工和协作过程。 但现实世界中往往需要不同层次和不同方式的协作才能完成一项任务，单一的 协作模型也就不足以能满足对协同任务的协作方式和过程的描述。因此，对于 一些具体的任务往往要采用多种模型混合，按不同层次加以描述。例如，f l a v i o 等提出了以“通信( c o m m u i c a t i o n ) ”、“会话( c o n v e r s a t i o n ) ”、“会议 ( c o n f e r e n c e ) ”相结合的三层协作模型嘲来描述一个会议系统的协调控制的结 构，并可用来作为定义一个复杂的协作环境的基本模块。而y i nh m 等人用“会 议( c o n f e r e n c e s ) ”、“活动( a c t i v i t i e s ) ”、“合作( c o l l a b r a t i o n s ) ”三个 层次来抽象群体协同动作。 武汉理工大学硕十学位论文 2 1 5 6 面向对象多层次协问模型 “面向对象多层次协同模型”( o b j e c t o r i e n t e dm u l t i - h i e r a r c h y c o o p e r a t i o nm o d e l ) 作为一个c s c w 系统协同工作描述机制。它的主要特性有： ( 1 ) 任务模型层：一项协同工作，根据工作对象可以分解成若干相互协同 的( 子) 任务： t - t l ，t 2 ，t i ，t n ( 2 ) 活动模型层：每个任务根据其性质划分为若干活动步骤，采用某种活 动模型或过程模型执行各步骤： a = a i ，a 2 ，o o o a j ，a m ) ( 3 ) 会话模型层：活动执行过程中，根据需要协作参加各方采用某种会话 方式相互交换、共享信息： c o n = c i ，c 2 ，c k ，t wo c p ( 4 ) 制定一定的任务、活动划分原则和协同策略，确定各任务之间、活动 之间、任务与活动之间的关系： r = r 1 ，r 2 ，r 1 ，r q ) 可用下述四元组表达式耒描述一个协同工作系统s ： s = t ，a ，c o n ，r ) 表示该系统的协同有任务t 、活动a 、会话c o n 三个层次，并遵循r 所确定 的关系。 2 1 6c s c w 系统的协作控制机制 在人们的协作过程中需要遵循一定的规则，否则会引起协作的困难。例如： 一个小组在开会讨论时的发言只能顺序进行，不能多个人同时讲话。当同时有 两个人讲话时，就需有一个人主动地停下来，这属于发言权控制，是一种协作 规则，也是一种协作控制机制。协作控制机制就是这些协作规则在c s c w 应用系 统中的体现。协作控制机制讨论协作过程中产生的各类协作事件问的逻辑关系。 c s c w 应用系统的协作控制机制要考虑到协作体的组织模型，群体成员在协 作时的动作习惯和心理状态，向各成员提供协作所需的信息。目前的许多c s c w 应用系统提供一定的协作模型、信息交流手段和工具，但没有体现协作规则， 而由群体成员人为协调各自的动作。理想的情况应是由c s c w 系统而不是由人来 协调各成员的动作，遵守一定的协作规则。这方面的主要研究内容是协作规则 武汉理丁人学硕七学位论文 的抽象和协作规则在c s c w 系统中的实现。区别各种c s c w 系统的特征除了它们 的协同工作模型就是协作控制机制。 2 1 6 1 协作层次 把反映在c s c w 系统的交互和协作控制，按信息( 知识) 和数据共享、群体协 作关系紧密程度自下而上表示为五个不同的层次和深度，即： 数据通信( c o m m u n i c a t i n g ) 一数据的传送与