發布時間:2022-11-29 02:56:48
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的計算機網絡分析論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
由系統管理員管理的結構化計算機環境和只有一臺或幾臺孤立計算機組成的計算機環境的主要區別是服務。這種只有幾臺孤立計算機的典型環境是家庭和那些很小的非技術性的辦公室,而典型的結構化計算機環境則是由技術人員操作大量的計算機,通過共享方便的通信、優化的資源等服務來互相聯結在一起。當一臺家用電腦通過互聯網或通過ISP連接到因特網上,他就是使用了ISP或其他人提供的服務才進入網絡的。
提供一個服務絕不僅僅是簡單的把硬件和軟件累加在一起,它包括了服務的可靠性、服務的標準化、以及對服務的監控、維護、技術支持等。只有在這幾個方面都符合要求的服務才是真正的服務。
1服務的基本問題。
創建一個穩定、可靠的服務是一個系統管理員的重要工作。本論文由整理提供在進行這項工作時系統管理員必須考慮許多基本要素,其中最重要的就是在設計和開發的各個階段都要考慮到用戶的需求。要和用戶進行交流,去發現用戶對服務的要求和預期,然后把其它的要求如管理要求等列一個清單,這樣的清單只能讓系統管理員團隊的人看到。
服務應該建立在服務器級的機器上而且機器應該放在合適的環境中,作為服務器的機器應當具備適當的可靠性。服務和服務所依賴的機器應該受到監控,一旦發生故障就發出警報或產生故障記錄清單。
作為服務一部分的機器和軟件應當依賴那些建立在相同或更高標準上的主機和軟件,一個服務的可靠性和它所依賴的服務鏈中最薄弱環節的可靠性是相當的。一個服務不應該無故的去依賴那些不是服務一部分的主機。一旦服務建好并完成了測試,就要逐漸轉到用戶的角度來進行進一步的測試和調試。
1.1用戶的要求。
建立一個新服務應該從用戶的要求開始,用戶才是你建立服務的根本原因。如果建立的服務不合乎用戶的需要,那就是在浪費精力。
搜集用戶的需求應該包括下面這些內容:他們想怎樣使用這些新服務、需要哪些功能、喜歡哪些功能、這些服務對他們有多重要,以及對于這些服務他們需要什么級別的可用性和技術支持。如果可能的話,讓用戶試用一下服務的試用版本。不要讓用戶使用那些很麻煩或是不成功的系統和項目。盡量計算出使用這個服務的用戶群有多大以及他們需要和希望獲得什么樣的性能,這樣才能正確的計算。
1.2操作上的要求。
對于系統管理員來說,新服務的有些要求不是用戶直接可見的。比如系統管理員要考慮到新服務的管理界面、是否可以與已有的服務協同操作,以及新服務是否能與核心服務如認證服務和目錄服務等集成到一起。
從用戶期望的可靠性水平以及系統管理員們對系統將來要求的可靠性的預期,系統管理員們就能建立一個用戶期望的功能列表,其內容包括群集、從屬設備、備份服務器或具有高可用性的硬件和操作系統。
1.3開放的體系結構。
有時銷售商使用私有協議就是為了和別的銷售商達成明確的許可協議,但是會在一個銷售商使用的新版本和另一個銷售商使用的兼容版本之間存在明顯的延遲,兩個銷售商所用的版本之間也會有中斷,而且沒有提供兩個產品之間的接口。這種情況對于那些依靠它們的接口同時使用兩種產品的人來說,簡直是一場惡夢。
一個好的解決方法就是選擇基于開放標準的協議,讓雙方都能選擇自己的軟件。這就把用戶端應用程序的選擇同服務器平臺的選擇過程分離了,用戶自由的選擇最符合自己需要、偏好甚至是平臺的軟件,系統管理員們也可以獨立地選擇基于他們的可靠性、規??稍O定性和可管理性需要的服務器解決方案。系統管理員們可以在一些相互競爭的服務器產品中進行選擇,而不必被囿于那些適合某些用戶端應用程序的服務器軟件和平臺。
在許多情況下,如果軟件銷售商支持多硬件平臺,系統管理員們甚至可以獨立地選擇服務器硬件和軟件。
我們把這叫做用戶選擇和服務器選擇分離的能力。開放協議提供了一個公平競爭的場所,并激起銷售商之間的競爭,這最終會使我們受益。
開放協議和文件格式是相當穩定的,不會經常改動(即使改動也是向上兼容的),而且還有廣泛的支持,能給你最大的產品自主選擇性和最大的機會獲得可靠的、兼容性好的產品。
2其它需要考慮的問題。
建立一個服務除了要求可靠、可監測、易維護支持,以及要符合所有的我們基本要求和用戶的要求外,還要考慮到一些特別的事情。如果可能的話,應該讓每個服務使用專門的機器,這么作可以讓服務更容易得到支持和維護,也能減少忘記一些服務器機器上的小的服務的機會。在一些大公司,使用專門的機器是一條基本原則,而在小公司,由于成本問題,一般達不到這個要求。
還有一個觀念就是在建立服務時要以讓服務完全冗余為目標。有些重要的服務不管在多大的公司都要求完全冗余。由于公司的規模還會增長,所有你要讓所有的服務都完全冗余為目標。
2.1使用專門的機器。
理想的情況,服務應該建立在專門的機器上。
大網站應該有能力根據服務的要求來調整到這個結構,而小網站卻很難做到。每個服務都有專門的機器會使服務更可靠,當發生可靠性問題是也容易調試,發生故障的范圍更小,以及容易升級和進行容量計劃。
從小公司成長起來的大網站一般有一個集中管理的機器作為所有重要服務的核心,這臺機器提供名字服務、認證服務、打印服務、郵件服務等等。最后,由于負荷的增長,機器不得不分開,把服務擴展到別的服務器上去。常常是在這之前,系統管理員們已經得到了資金,可以買更多的管理用的機器,但是覺得太麻煩,因為有這么多的服務依賴這機器,把它們都分開太難了。當把服務從一臺機器上分開時,IP地址的依賴最難處理了,有些服務如名字服務的IP地址都在用戶那里都已經記得很牢固了,還有一些IP地址被安全系統如路由器、防火墻等使用。超級秘書網
把一個中心主機分解到許多不同的主機上是非常困難的,本論文由整理提供建立起來的時間越長,上面的服務越多,就越難分解。使用基于服務的名字會有所幫助,但是必須整個公司都使用標準化的、統一的、始終如一的名字。
2.2充分的冗余。
充分的冗余是指有一個或一系列復制好的服務器,能在發生故障的時候接管主要的故障設備。冗余系統應該可以作為備份服務器連續的運行,當主服務器發生故障時能自動連上線,或者只要少量的人工干預,就能接管提供服務的故障系統。
你選擇的這類冗余是依賴于服務的。有些服務如網頁服務器和計算區域,可以讓自己很好的在克隆好的機器上運行。別的服務比如大數據庫就不行,它們要求連接更牢固的崩潰恢復系統。你正在使用的用來提供服務的軟件或許會告訴你,冗余是以一種有效的、被動的、從服務器的形式存在的,只有在主服務器發生故障并發出請求時,冗余系統才會響應。不管什么情況,冗余機制必須要確保數據同步并保持數據的完整。
如果冗余服務器連續的和主服務器同步運行,那么冗余服務器就可以用來分擔正在正常運行的負荷并能提高性能。如果你使用這種方法,一定要注意不要讓負荷超出性能不能接受的臨界點,以防止某個服務器出現故障。在到達臨界點之前要為現存系統增加更多的并行服務器。
冗余的另一個好處就是容易升級??梢赃M行滾動升級。每次有一臺主機被斷開、升級、測試然后重新開始服務。單一主機的故障不會停止整個服務,雖然可能會影響性能。如果你真的搞雜了一個升級那就關掉電源等你冷靜下來再去修它。
參考文獻:
關鍵詞:計算機網絡;網絡建模;數學模型;隨機變量;概率
中圖分類號:TP39文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2008)06-0321-01
1 計算機網絡的性能分析建模特點
計算機網絡研究與應用的重要理論基礎和支撐技術是性能分析。要對網絡進行性能分析必須先對要分析的網絡建立一個適當的模型,然后求出模型的各項性能指標,以便對系統進行性能分析。但是由于計算機網絡具有下列特點:首先,計算機網絡內部的任何一點上,基本數據單元的到達時間均為隨機變量。其次,組成網絡的各個單元之間相互作用,使得網絡中的數據流存在很強的相關性。因此既隨機又相關是計算機網絡中的數據流具有的特點。而網絡中數據流的本質和特點又是我們在對計算機網絡進行性能分析時所關心的。
在以往的性能分析工作中,一般都采用先建立網絡的分析模型,通過模型求解得出精確解或者是數值解;然后,再用模擬或者采用構造系統測量的方法來驗證得出的結果。但是在通過分析進行性能評價的過程中,給系統建模和對模型求解一直是一對相互矛盾的過程。建立的系統模型越精確,則模型必然就越復雜,相應的求解就越困難;反之,模型越簡單,則求解就越容易,但結果的精確性也就越差。因此,我們在對計算機網絡進行性能分析的過程中,始終考慮系統建模和模型求解之間的矛盾,兼顧建模的精確性和求解的可行性。因此,也將從這個角度來比較計算機網絡建模的各種數學工具。
2 建立隨機模型分析的方法
2.1隨機過程概述
隨機過程是定義在給定的概率空間上的一族隨機變量{X(t),t T},T表示參數空間。隨機變量x(t)是定義在概率空間上的實函數,x(t)所取的值表示隨機過程在時刻t的狀態,函數所有可能值的集合構成了隨機過程的狀態空間。隨機變量的概率描述可以由概率分布函數F(X;t)=P{X(t )<x}和概率密度函數f(x;t)=F(x;t)x來表示。若考慮離散狀態的隨機過程,則概率分布函數為:Px(t)(k)=P{ X(t)=k},∑allkPx(t)(k)=1 。包含n個隨機變量Xi(i=1,2.....,n)的隨機變量X的概率模型可由如下的單個隨機變量的聯隨機變量的概率特征的重要性在于它是一種將包含隨機變量本身的問題形式化的工具,可以通過在任意時刻抽取任意數目的隨機變量組成的任何隨機向量來刻畫一個隨機過程的完整概率特征。但是從求解的角度來說這是不可能實現的。
馬爾可夫過程(Markovproeess)是一類重要的隨機過程。它的狀態空間是有限的或是可數有限的,經過一段時間系統從一個狀態轉移到另一個狀態的這種進程只依賴于當前出發時的狀態而與以前的歷史無關。這種特性稱為馬爾可夫特性,也就是也就是說馬爾可夫過程具有無記憶的特點。馬爾可夫過程廣泛的應用于離散事件系統,具有離散狀態空間的馬爾可夫過程叫做馬爾可夫鏈,如果時間是連續的,則稱為連續時間馬爾可夫鏈。
如何恰當的定義系統的狀態是直接在連續時間馬爾可夫鏈的層次上建模存在的主要困難。為了解決這個問題,又有一些更為抽象的概率模型被提了出來。
2.2排隊模型理論
排隊模型作為運籌學研究的一種有力手段,在計算機網絡性能分析中占有相當重要的地位,它是在隨機過程基礎之上發展起來的一種數學方法。
在現實生活中,排隊現象是隨處可見的。因為資源總是有限的,而對資源的需求則是隨機的,因此從排隊現象中得到抽象的物理模型,并繼而建立數學模型的一整套理論就是所謂的排隊論了。典型的排隊系統如圖所示:
從上面的圖中可以看出隊列和服務員是組成排隊系統的兩個基本要素。使用排隊模型對計算機網絡進行建模時,服務員通常是由現實對象系統中的某一個獨立的功能部件(如:節點機、終端、線路或者是某一層次上的通信協議)所抽象出來的;而隊列所描述的是在現實對象系統中所有待處理的對象(通常稱為顧客)之間的序列關系。由于在現實系統中待處理對象是隨機發生的,因此它們到達隊列的分布可以用概率分布來刻畫,通常假定顧客到達或到達時間的間隔為相互獨立的且遵從同一分布的隨機變量。
排隊模型和馬爾可夫鏈之間存在著密切的聯系。通常的系統并不是孤立的排隊,實際上我們經常遇到多個互連排隊的問題如顧客流的分開與合并等。而單個的排隊模型則是通過采用較為復雜的到達時間間隔和服務時間分布的概率密度函數來刻畫現實對象系統,這樣就需要引入多個服務員或者引入依賴于負載的服務率,分析求解超過了連續時間馬爾可夫鏈的能力。這一缺點的根本原因在于將特定系統的特征隱含在概率密度函數中所造成的模型復雜化。而排隊網絡正是解決這個問題而引入的。
排隊網絡是對現實對象系統的一個直接映射。典型的排隊網絡是一個有向圖G=(V,E),其中v代表節點集合,而E=v x v代表一組弧。其中的每個節點代表一個服務站,表示實際系統中的某些主動的資源,如:節點可以模擬通信系統中的交換機或者路由器等網絡節點。服務站包含一個隊列和一個或者多個服務員。E所代表的弧的集合則定義了網絡的拓撲結構,表示顧客流的可能通路。因而排隊網絡模型和單個的排隊模型相比更能夠刻畫系統對單個資源的共享。而在求解時就可以把網絡中的每個隊列都看成是一個獨立的因子,因而就可以通過這些獨立因子的乘積求出整個系統的性能。通常情況下,采用排隊模型的方法對計算機網絡進行性能分析時所求解的都是信息穿過網絡的平均延遲時間。為了方便分析就需要引入獨立性假設。只有在此基礎上分析過程才能十分直接,否則求解過程將變得非常困難。
Jackson在1957年和1963年的發表的論文中給出了Jackson網絡模型,它給排隊網絡分析帶來了突破。Jackson網絡的穩定狀態概率具有乘積形式的解,非常完美。但是Jackson網絡的結論是基于這樣的假設: 首先,在任何網絡節點中的顧客的數量與其它任何節點中顧客的數量無關;其次,在任何網絡節點中顧客所經歷的服務時間獨立于任何其它節點中顧客所經歷的服務時間。而實際上這一假設并不成立。盡管在許多特定環境下的模擬和測量結果表明根據這一假設求解有很高的近似程度。
通過前面的分析我們可以看出,采用排隊模型的方法來進行計算機網絡的性能分析只能刻畫網絡的基本行為,無法精確的刻畫網絡中的某些既隨機又相關的特性。
2.3petri網(PNs)理論
petri網(PNs)理論是1962年CarlAdamPetri博士在他的博士論文中首先提出來的。Petri網能夠對具有并行、并發、同步、資源共享等特性的系統建立模型,并且使之形象化。Petri網作為一種圖形化和形式化的建模工具,它包括位置(plaee,也稱為庫所、狀態)元素、變遷(Transition)元素和連接它們的弧(arc)。把基本的Petri網模型中的變遷元素和時間隨機變量關聯起來就形成了隨機Petri網模型??偟膩碚f,隨機Petri網具有下列特點:
(1)基本的隨機Petri網模型可以很方便的描述網絡中的相關時間,描述網絡中的同步、競爭、碰撞和擁塞等行為。
(2)隨機Petri網中的時間變遷元素和時間隨機變量相關聯,可以很好的描述計算機網絡事件的隨機性。
(3)隨機Petri網可以同構于相應的馬爾可夫隨機過程,從而可以在隨機過程的層次上進行模型求解。
3 結束語
綜上所述,我們介紹了目前用于計算機網絡性能分析的數學工具,并且從系統建模和模型求解之間存在的相互矛盾角度出發對各種模型工具進行了分析和比較。
隨機過程是各種性能分析工具的基礎,也就是計算機網絡性能分析的基礎。但是,對于計算機網絡來說,在隨機過程層次上直接建立網絡模型的主要困難在于怎樣恰當的對網絡系統的狀態進行定義。排隊論是在隨機過程基礎之上發展起來的一種數學建模工具,在實際中有著廣泛的應用。但使用排隊模型只能描述網絡系統的基本行為,難以精確的分析和描述網絡的既隨機又相關的特性。
近年來,隨著Petri網理論的不斷發展,其應用范圍也越來越廣,它是計算機網絡系統性能分析中一個很有吸引力的數學工具。它在一定程度上可以緩解系統建模和模型求解之間存在的矛盾。在未來它將成為研究的主流方向。
參考文獻
[1]施仁杰.馬爾可夫鏈基礎及應用[M].西安:電子科技大學出版社,1992.
[論文摘要]故障管理是計算機網絡的管理最基本、最重要的功能。文中針對網絡故障管理進行研究,并提出了網絡故障管理智能化的方法,為網絡故障智能化的進一步發展奠定了基礎。
一個網絡管理系統有五大功能域:故障管理、配置管理、性能管理、計費管理和安全管理其中,故障管理是最基本,也是最重要的功能。目的是保證網絡能夠連續可靠地運行。如果網絡服務意外中止,將會對生產、生活造成很大影響,這就需要一套科學的故障管理策略,及時發現故障、排除故障。
現在一些網管軟件趨向于將專家系統等人工智能技術引入到網絡故障診斷和排除中。提高網絡故障的智能水平有助于網絡高效、可靠地運行。網絡管理的智能化也是發展的必然趨勢。為此本文針對網絡故障智能化管理進行研究,并提出了建立事件知識庫提高故障管理的智能水平的方法,為網絡故障智能化的進一步發展奠定了基礎。
1.計算機網絡故障管理技術研究
(1)故障管理概述
故障是指軟、硬件的缺陷;錯誤則是軟硬件的不正確輸出;失效是指所有和某故障有關的錯誤造成的網絡的非正常運行。網絡故障按生命周期可分為永久故障、暫時故障和瞬間故障三類;按故障對網絡造成的空間失效范圍的大小,可將失效分為四類:任務失效、基本網絡部件失效、結點失效和子網失效。故障管理的主要任務是及時發現并排除網絡故障。一般說來,故障管理包括以下幾個內容:故障監測和捕獲故障產生相關的事件和報警;定位分析故障、記錄故障日志;如有可能排除故障等。
(2)故障管理的類型
故障類型指的是具有某種特征的故障的分類。通常我們可以根據故障發生來源的不同,將它們劃分為兩大類,即硬故障(harderrors)和軟故障(softerrors)。
硬故障是指網絡的硬件設備在工作過程中產生的各種錯誤。這些錯誤與該設備的作用有密切關系,網絡系統的復雜性也正是由于設備的多樣性而體現出來的。根據這網絡設備的作用,我們也可以將故障簡單分為以下三類:
①連接設備故障
這種故障的現象主要是網絡的物理連接出現問題,也可以稱為通路故障。造成故障的原因可能是電纜線斷開、收發器斷開或不能正常工作以及其它連接設備間的接口出問題等等。根據這類故障的來源不同,我們又可以將該類型的故障細分為線路故障、網絡接口故障、收發器故障、路由器故障等等,該類故障是故障管理的最主要對象。
②共享設備故障
這種故障的表現是用于資源共享的設備出現問題,不能提供或享受所需的服務。同樣,該類型的故障也可以細分為服務器故障(打印機故障、文件服務器故障等)、工作站故障等等。
③其它設備故障。包括電源故障、監控器故障、測試儀故障、分析儀故障等等。
軟故障是指網絡系統軟件運行出錯。軟故障的發現和處理是在管理過程中逐漸被人們所認識的,因為軟件屬于一種無形的東西,問題的表現不如硬件那么直觀。從這個意義上看,軟故障的識別和診斷更加困難。故障管理中所處理的軟故障主要針對與網絡通訊和服務有關的系統軟件,它可以直接根據網絡軟件來劃分,包括通訊協議軟件故障、網絡文件系統(FNS)故障、文件傳輸軟件故障、域名服務系統(DNS)等等,其中通訊協議軟件故障是系統研究的重點。這種錯誤通常是在協議軟件運行時遇到某個異常條件(如緩沖隊列滿)或協議軟件本身未提供可靠機制而導致傳輸失敗,報文丟失。
故障類型并不是一成不變的,隨著網絡在復雜性和規模上提高,網絡故障管理的要求也在不斷增加。新的技術、設備的應用使故障的類型、故障原因、故障源等各方面都發生了變化,這就要求故障管理系統必須增加新的內容。
(3)故障管理的功能
故障管理的根本目標在于排除網絡中出現的各種故障,達到這一目標要求系統至少必須具備檢測、隔離和糾正故障的能力。
故障檢測(detection)是指對系統的性能和狀態進行檢查和測試,根據結果和一定的識別規則判斷系統是否故障。故障檢測要求管理系統監視網絡的工作,考查網絡的狀態及其變化,一旦發現系統出現故障馬上進行報警。
故障隔離(isolation)是指確定故障發生的位置,通俗地說就是指出誰發生了故障,如哪個子網、哪個設備或者設備的哪個部件,對于軟故障則指明哪個系統出了問題。由于網絡是一個復雜的系統,故障類型、原因、故障源多種多樣,而且不同故障的表現可能完全相同,這就導致了故障隔離的復雜性。隔離系統應當盡可能地縮小故障源的范圍。
故障糾正(correction)是指糾正所發生的錯誤,恢復系統的正常工作。故障糾正建立在前兩者的基礎之上,目前所采取的手段除了進行硬件維修、系統重啟、一定程度的恢復外,還包括一些非技術性的活動,如人員的使用和技術培訓以及設備生產廠商的支持等。
(4)影響故障管理的因素
與網絡管理一樣,故障管理也必須考慮三方面的因素:過程、設備和工具、人員。成功的故障管理策略是這三者的完整結合,而不僅僅是其中的某一個方面。
過程主要指為實現故障管理功能而進行的操作,下一節介紹的內容就屬于故障管理的過程。了解管理的一般過程是開發一個實用的故障管理系統的基礎。
設備和工具指的是進行故障管理的軟硬件工具,包括故障檢測設備、維修設備、實用的故障管理系統等。設備和工具在故障管理中起著非常重要的作用,它可以幫助管理員和工程師實施管理功能,排除故障,保障網絡系統正常運轉。下面介紹的就是幾種專用的物理設備:
①時間域反射測量儀(TDR)。通過顯示物理介質傳輸信號的波形表明設備或鏈路是否故障。
②網絡監視器。監視網絡上各結點的狀態,得到網絡的各種統計數字,以確定是否故障。
③網絡分析儀。實時分析結點的收發報文,幫助管理者跟蹤和隔離故障。管理人員在故障管理中的任務主要是維護管理系統和工具的運行,并在它們的幫助下完成故障排除和系統恢復工作。
2.智能化網絡管理的概述
為了能夠更有效地對各種大型復雜的網絡進行管理,許多研究人員將人工智能技術應用到網絡管理領域。雖然全面的智能化的網絡管理距離實際應用還有相當長的一段路要走,但是在網絡管理的特定領域實施智能化,尤其是基于專家系統技術的網絡管理是可行的。
用于故障管理的專家系統由知識庫、推理機、知識獲取模塊和解釋接口四大主要部分組成。專家系統以其實時性、協作管理、層次性等特點,特別適合用在網絡的故障管理領域。但同時專家系統也面臨一些難題:
(1)動態的網絡變化可能需要經常更新知識庫。
(2)由于網絡故障可能會相關到其它許多事件,很難確定與某一癥狀相關的時間的開始和結束,解釋和綜合消息復雜。
(3)可能需要大量的指令用以標識實際的網絡狀態,并且專家系統需要和它們接口。
(4)專家系統的知識獲取一直以來是瓶頸所在,要想成功地獲取網絡故障知識,需要經驗豐富的網絡專家。
在實現智能化網絡管理系統時,還必須把握系統復雜性與系統性能的關系。不僅要利用將較為成熟的人工智能技術,而且要考慮實現上的復雜度和引入人工智能技術對系統性能和穩定性的影響。
3.事件知識庫的研究
在專家系統中,知識的表示有邏輯表示法、語義網絡表示法、規則表示法、特性表示法、框架表示法和過程表示法。產生式表示法,即規則表示法,是最常見的一種表示法。其特點是模塊性、一致性和自然。知識庫是知識的集合,嚴格意義上的知識庫包括概念、事實和規則只部分,缺一不可。
為了提高故障管理的智能水平,可以建立事件知識庫(EKB,EventKnowledgeBase,
用于存儲所有己知事件的類型、產生事件的原因和所造成的影響,以及應該采取什么樣的措施等一些細節的靜態描述。這個EKB并不是真正意義上的知識庫,它的數據僅僅包含了屬性值與元組,而屬性值表示概念,元組表示事實。但研究EKB可以為今后建立完善的知識庫奠定基礎。
在EKB中存儲了己經確定事件。最初,被確定的事件僅限于一些標準事件和措施。隨著網絡的運行和系統的反饋,EKB的內容將不斷增加。
理想狀態是能夠確定所有的事件。
下面是EKB涉及到的只種基本的數據庫表:
(1)事件類型表:該表中主要存儲了事件的靜態定義。
EKB中保存了己確定的事件可能涉及的相關知識,如事件類別(如:性能、系統、網絡、應用事件或其它)、嚴重程度(如:嚴重、主要、次要、警告等)、產生事件的設備標識、指明設備的類型、事件造成什么影響(如:影響網速、單個用戶不能訪問等)、故障排除參考策略、上次更新的時期/時間、關于這個事件的備注信息、事件的詳細描述等。
(2)實時事件表:描述了正在運行的網絡中的實時事件。
實時事件表中提供可能用的一些字段,用于記錄網絡運行中發生的事件,如:設備的ID(從IP地址或查詢設備表可以獲得)、實時事件的狀態(如:新增、確認、清除等)、根據故障票ID獲得的相應的故障票信息等。
(3)設備信息表:存儲了網絡中設備的實際參數。
設備信息表主要記錄了每個設備的相關參數。例如,設備ID號、IP地址、設備名稱、廠商、類型、重要性級別等。
EKB中存儲的相關事件的知識主要來源于專家。開發人員將獲得的知識應用到與故障管理相關的系統中,根據不同系統的需要分配相應的知識,以提高系統性能。雖然EKB并不是嚴格意義上的知識庫,但在開發過程中,可以通過不斷地增加和修正EKB的內容,在一定程度上提高系統的智能水平。
4.結論
文中分析了網絡故障的類型,提出將事件知識庫用于計算機網絡故障的智能管理。實驗表明,計算機網絡故障的智能管理提供了基于知識的決策手段,比傳統的管理方式具有更高的決策水平,為專家系統技術在故障的檢測和隔離方面更加廣泛的應用,奠定了一定基礎。
參考文獻:
[1]趙志囡等.計算機網絡中的服務[M].現代情報.2006.(11)
關鍵詞:礦山,建設,方法
1.引言
21世紀是各種技術飛速發展的時期,數字化、網絡化、智能化已成為知識經濟的重要標志,通訊、信息和自動化生產及檢測技術的迅速發展和應用已經深刻地影響和改變著傳統的礦業生產。數字礦山實際就是以礦山系統為原型,以礦山科學、信息科學、人工智能為理論基礎,通過采用現代信息、數據庫、網絡支撐、傳感器和過程智能控制技術,在礦山企業生產活動的三維尺度范圍內,對礦山生產、經營與管理的各個環節及生產要素實現礦山企業生產的安全、高效和低耗,達到礦山資源管理和生產的最優化。
2.數字礦山概述
2.1數字礦山概念
數字礦山就是指在礦山范圍內建立一個以三維坐標為主線,將礦山信息構建成一個礦山信息模型,描述礦山中每一點的全部信息。按三維坐標組織、存儲起來,并提供有效、方便和直觀的檢索手段和顯示手段,使有關人員都可以快速準確、充分和完整地了解及利用礦山各方面的信息??萍颊撐?。
2.2數字礦山意義
數字礦山可將企業的安全生產與經營管理業務流程數字化并加工成新的信息資源,迅速準確地提供給各層次的管理者及時掌握動態業務中的一切信息,以做出有利于生產要素組合優化的決策,使企業資源合理配置,從而使企業能夠適應瞬息萬變的市場經濟競爭環境,求得最大的經濟效益。
2.3數字礦山的特征
2.3.1實時的數據傳輸網絡。數字礦山技術環境下,理論上講礦山數據庫實時更新,井下工程數據可以實時傳輸到數據庫,井下瓦斯傳感器實時監測各處瓦斯含量,并實時反映到監測網絡上,井下現實狀態真實地、實時地反映出來,克服了傳統滯后性,提高了礦山工程的科學性。
2.3.2礦業數據信息系統化。數字礦山的核心就是數據倉庫??萍颊撐?。整個礦山的問題都與礦業地理信息有關,所以事件必須與準確的地理信息數據緊密聯系。真正做到從數據收集、處理、融合、設備跟蹤、動態定位、調度指揮的全過程系統化。
2.3.3三維模擬系統。建立起虛擬礦山,進行礦山的模擬運轉,運輸系統模擬運轉、通風系統的模擬運轉、電路電機系統的模擬運轉,進行礦井開拓設計對比,突發事故搶險演習等等,還可以對礦工進行虛擬的井下條件培訓,提高他們的安全意識和工作效率。
3.數字礦山建設
3.1數字礦山建設現狀
目前,我國數字礦山建設現狀成果喜人,一批產、學、研結合的數字礦山建設優秀項目與成果脫穎而出。其特點可概括為:
(1)各行業競相建設:煤炭、冶金、有色、黃金、非金屬等礦山競相開展了多種數字礦山技術開發與示范工程建設,并在技術先進性、建設效果等方面相互超越。
(2)建設重點各不相同:目前的數字礦山工程建設形式多樣,有的以OA&ERP為主,有的以面向地質測量、一通三防、采掘設計為主,有的以人員定位、光纖環網、井下通訊系統為主,也有的以卡車調度、監測監控、安全檢查系統為主。
(3)建設起點差別較大:由于各礦山行業、各生產礦井的信息化水平不同,基礎條件和技術力量差異較大,因此具體實施數字礦山工程建設,存在改造提升、技術跨越和技術研發3種基本形態。
3.2 數字礦山建設
本文主要論述基于3S技術的數字礦山建設。3S技術在礦山建設中廣泛應用。GPS除廣泛應用于礦區控制及地面測量外,在變形監測、卡車調度等方面也得到了應用;RS近年已發展成為礦區生態環境受采礦影響的監測、調查與分析的重要手段;GIS在礦業界出現了應用推廣與理論研究并重的局面。
3.2.1 GPS在數字礦山建設中的應用
(1)目前,通過研究GPS的WGS-84坐標系與我國國家大地坐標系以及礦區獨立坐標系之間相互轉換的問題,提出基于Delaunay三角網的游動9參數等一系列坐標轉換方法,以滿足礦區控制網坐標轉換的實際需要。
(2)我國一些露天煤礦成功應用了卡車計算機調度系統進行礦山生產的指揮調度。借助無線通信和GPS衛星定位系統,將收集到的各種數據和邊坡監測數據實時地傳送到中央計算機,由中央計算機進行處理和調度,最終建立起一條數字化生產指揮控制鏈,提高了設備的臺時效率,實現了采礦作業的最優化,鉆機管理部分利用高精度GPS定位系統,實現了爆破孔的自動定位。
3.2.2 RS技術在數字礦山建設中的應用
(1)礦產資源開采狀況遙感動態監測。所謂礦產資源開采狀況動態監測,是將不同時相的礦區環境數據進行對比,從空間和數量上分析其動態變化特征及未來發展趨勢。目前礦山遙感動態監測提取信息的方法主要有人機交互式方法和計算機自動提取方法。人機交互式提取,最主要的是在遙感圖像上劃出各地物界線,得到遙感分類圖,再比較各時相的遙感分類圖,這樣可以很好地提取礦山各種地物的變化信息。
(2)礦山地質災害遙感監測。地質災害是礦山生產與礦區發展的重要影響因素。地質災害發生是一個時空動態過程,遙感應用于防災減災主要包括三個階段:災害發生前對孕災因子、背景信息的獲取、管理與預處理,并進行災害預報;災害發生過程中對災情的實時動態監測,提供救災減災需要的空間和專題信息,并進行信息分析、優化決策等;災害發生后對災情進行綜合分析和災害損失評估,為災后重建提供信息基礎和分析。
3.2.3 GIS技術在數字礦山建設中的應用基于GIS技術的礦業地理信息系統(MGIS),是實現礦山信息化的最重要的工具之一。MGIS以在計算機網絡上建立一個長期穩定運行的分布式系統為目的,從而實現礦山企業中各種信息資源的共享,為“數字礦山”的實現奠定堅實的基礎。
MGIS的功能主要體現在以下幾個方面:
(1)礦山信息系統的數據管理。針對礦山數據信息的復雜性、海量性、不確定性和動態多源、多精度、多時相和多尺度性的特點,為統一管理和共享數據,必須研究一種新型的空間數據庫管理技術,其中包括礦山數據的分類組織、分類編碼、元數據標準、高效檢索、快速更新與分布式管理。而從海量的礦山數據中提取專題信息、發掘隱含規律也是空間數據管理的一方面。
(2)空間查詢、空間分析??臻g查詢與空間分析是GIS的基本功能,在礦區中,“圖查屬性”、“屬性查圖”、空間緩沖區分析、疊加分析、網絡分析等功能,可以用于采礦過程中保安煤粒的設計、各水平煤層共同要素的提取、通風網絡的設計與實施等??萍颊撐?。
(3)礦區制圖功能。MGIS系統能夠提供各種機制的高品質的數字礦圖,如礦井開拓圖、礦區地形圖、礦區土地利用圖、礦床產狀圖、采掘工程圖、井上下對照圖等。
4.結束語
數字礦山是礦業科技創新的核心方向,是礦山可持續發展的保障。隨著信息技術的飛速發展,數字礦山將會很快在礦山生產中推廣應用,數字礦山的強大功能及在礦山生產中的重要性將會在日后的應用中逐步體現出來。
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論文關鍵詞:課程體系;集成化通信實驗教學平臺;通信網絡;質量工程;應用能力
21世紀是網絡的時代,數字化、寬帶化、移動化、個性化、智能化的網絡已經成為人類社會的基礎設施。飛速化發展的通信網絡基礎設施對高等學校的教學改革、課程設置尤其是實驗室建設提出了挑戰。雖然目前國內許多高校都辦有通信工程專業和電子與信息工程專業,并建立了條件較好的基礎實驗室,為培養社會需求的電子與通信人才創造了良好的教學環境和條件。但是專業實驗室的匱乏尤其是通信網絡實驗教學條件的匱乏嚴重制約了課程體系的建設和教學效果的保證。
目前對于通信技術的學習主要是側重于講述某一特定技術,如:程控交換、光纖通信、微波技術、移動通信、接入技術、通信網等,學生很難由此建立起通信的整體概念。本研究項目從全局出發,優化課程體系,從全程全網的角度講述各類通信技術,對所涉及的通信技術進行詳細的討論,構建具有科學性、準確性、系統性、完整性、新穎性和實用性的知識結構和內容體系,主要內容包括現代通信的概念和發展概況,通信業務與通信終端,通信傳輸系統,通信交換系統,通信網和新一代通信技術。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習到各類通信技術知識,還強調工程方法論的學習,培養學生掌握科學的研究方法和迅速學習新技術的能力。
面向網絡時代飛速發展的通信領域人才需求,研究、設計并實現一個有利于培養學生全程全網概念和具有現代通信技術基本素質、有利于鼓勵學生自主思維和努力創新的教學平臺,以體現現代通信與全程全網教學的整體內涵,體現課堂教學與實驗教學的有機融合,體現培養模式的優化為研究目的。最終辦出信息與通信工程類專業的特色,培養出高素質的應用型IT技術人才。
一、構建完整的“現代通信技術”課程體系,培養創新型、應用型通信工程專門人才
1.指導原則
以全面提高素質為根本,以建立寬厚的知識平臺為基礎,以培養創新能力、實踐能力和科學綜合能力為核心,以教學內容和課程體系的改革為重點,以教育模式和教學方法的改革為保障。
培養目標:培養在信息科學技術領域內具有創新精神、實踐能力、全面素質的寬口徑專門人才,能從事信息科技領域的研究、設計、制造、運行維護和經濟管理等工作。
2.培養規格多樣化
以培養工程技術型和應用型人才為主,兼顧經營管理型的有信息工程背景的復合型人才。
3.培養模式
實行面向創新的系統理論教學和面向創新的系統實踐訓練相結合。實行柔性培養計劃和個性化教學,加大選修課比例,適應不同規格、不同愛好的人才的培養。我們同深圳潤天智圖像技術有限公司合作,采用“3+1”的人才培養模式,為企業實現訂單式培養,第一批20名學生已于2008年7月畢業,其中70%的學生經過雙向選擇留在這家企業工作。并受到用人單位的好評。2008年我們又與冠捷科技集團武漢分公司合作開展人才培養的工作,選拔學生參加了冠捷公司有關液晶顯示器的生產、調試、研發工作,提出學校與企業相結合的“系統創新訓練”方案,均取得良好效果。目前,冠捷顯示科技有限公司已吸納我校多名學生就業。其中一名畢業生在該公司已擔任總工程師,在該公司工作的許多學生均受到好評。
4.特色定位
隨著互聯網的普及,通信網絡所承載的業務也從傳統的以語音業務為主發展到多種不同帶寬需求的業務并存,網絡結構日益扁平化、IP化,各種現代通信技術發展迅速,其生命周期也長短不一,因此在通信工程人才培養方案中,除了設置各門專業基礎課和專業課外,我們還系統地安排了能夠反映目前主流通信技術的發展方向的選修課和技術講座,對NGN、軟交換、IMS、IPV6、第三代、第四代移動通信技術、ASON、OTN、G-PON等在現有通信網中逐漸應用甚至已成為主流的新技術進行全面的介紹。通過對電信行業發展深入細致的調查了解,我們認識到:經過十多年的電信業改革,我國的電信市場運營已經從一家壟斷到了全行業充分競爭的市場格局。各運營商之間為爭奪客戶,獲取更高的市場份額,在市場營銷方面各展拳腳,客戶不斷被細分,差異化服務日趨明顯,多種針對性強的業務不斷推出。而通信工程專業的課程設置一向重技術輕業務、輕經營,而目前專業營銷人才是我國電信業最需要的人才。因此,我們讓學生通過講座、社會調研、社會實踐等形式充分了解目前電信市場的新業務種類和特點、市場競爭態勢、主要營銷手段及其利弊得失等,使我們的畢業生能夠更適應行業的需求。我們與中國電信武漢分公司、武漢電信工程有限公司、湖北電信工程有限公司等單位保持長期的合作關系。聘請了電信工程有限公司有關領導和多名技術人員做我們的校外特聘教授,為學生的實習就業奠定了良好基礎。
5.課程體系優化
我們以培養具有創新精神和實踐能力的應用型人才為目標,以課程體系和教學內容改革為核心,優化信息通信類課程體系,從全程全網的角度講述各類通信技術,構建具有系統性、完整性、實用性和新穎性的知識結構和內容體系。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習各類通信技術知識,更重要的是培養他們掌握科學的研究方法,成為具備高素質的應用型人才。我們從傳授知識、培養能力、提高素質三大目標出發,通過對信息通信類專業現代通信技術相關課程內容的深入研究和改革,結合各門課程教學的特點、難點和需求,建立了當前可實現的“知識平臺”,按照整體優化原則調整課程的內外接口,減少交叉重復,精簡學時,協調各相關課程內容之間的銜接,充實新內容。我們采用主教材、輔教材、CAI課件、教學儀器、教學實驗和課程設計、遠程網絡課件等綜合配套措施,形成了“理論、抽象、設計”三個過程相統一的課程教學體系,保證了教學質量,取得了良好的教學效果。以此為指導思想,我們在2009年完成了信息通信類課程大綱的重新修訂工作,2010年完成了課程簡介的編寫工作。
二、理論聯系實際,構建通信技術全程全網實驗平臺
21世紀的高等教育,教育方式應從應試教育向素質教育轉變,人才觀念應從單一專業型向復合型、創新型轉變。要實現這兩種轉變,實踐教學起著至關重要的作用,它是實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。實驗教學相對于理論教學具有實踐性、綜合性與創新性等特點,在加強對學生的素質教育與創新能力培養方面起著重要的、不可替代的作用。而目前大多數針對信息與通信學科學生開設的實驗多為專業基礎實驗,通信專業實驗則較為薄弱,學生的學習范圍主要集中在基礎理論,對實際的通信設備與通信環境缺乏足夠的接觸與操作經驗。因此建立通信專業實驗室,開設通信專業實驗,開拓學生視野,增強學生實際經驗,提高學生的工程素質,使學生盡可能地不出校門就可以從實用角度理解并掌握通信技術。本成果通過建設一個盡可能覆蓋實際通信網環境(包括數據網、電信網、移動網、智能網、接入網、信令網、同步網、傳輸網)等特點的全程全網通信專業實驗室,開設出既與專業知識理論學習相關聯,又與實際通信網絡及設備相聯系的實驗課程,創建一個良好新型的具備通信專業特色的實驗教學環境,提高實驗教學水平,使學生能夠通過實驗環節,開拓視野,充分發揮主觀能動性,理論聯系實際,理論和實踐有機結合,充分提高綜合素質和創新能力,鍛煉其組織能力、溝通能力,培養并提高學生的工程素質。
我們建設全程全網的現代通信實驗平臺的思路是:參考并利用國際國內知名公司以及著名學者所提供的現代通信網絡專業實驗室建設方案,立足于信息學院學生進行“現代交換”、“現代通信網”、“計算機網絡”、“移動通信”、“光纖通信”、“NGN網絡”等專業課程的實驗教學基本需求,利用有限的經費盡量覆蓋從物理層到應用層各個網絡層次,從有線到無線、從電到光各種信道方式,從局域網到廣域網各種網絡形式的寬闊而廣泛的實驗內容,形成包括數據配置、維護管理、網絡數據觀測與分析、軟件開發、硬件設計、網絡設計與建設等基礎型、綜合設計型、研究探索型3層次專業實驗教學模式。在基礎型實驗中,提供對有關課程的基本原理與基本問題的驗證性、探索性實驗,幫助學生理解、掌握、驗證課程的基本原理、學習課程相關的基本實驗方法,探索并找到學習難點的結果和方案;在綜合設計型實驗中,以Assignment(任務)的形式,由教師提出要求,學生獨立完成實驗項目的分析、設計、元器件采購、實現、調試、與實驗報告撰寫等工作,最后由教師驗收和評判。在研究探索型實驗中,采用Project(項目)的形式,由來自企業界的實際項目,教師科研項目與學生創新基金資助項目的形式確定項目研究方向和研究內容,由幾個學生分工協作,每個學生獨立承擔一部分內容,在教師的指導下共同完成。
目前已建成的全程全網實驗室包括:
(1)計算機40套;《通信原理》教學實驗設備20套;《移動通信》教學實驗設備10套;《光纖通信》教學實驗設備10套;《現代通信網》教學實驗設備4套;《程控交換》教學實驗設備20套。
(2)數字電視系統5套,由視音頻A/D,D/A模塊,視音頻信源編碼、解碼模塊,TS流形成與解復用模塊,DVB SPI收發接口等模塊組成。
(3)微波設備3套,其中SD3100射頻電路實驗訓練系統,是以300MHz可測量S參數的頻率特性測試儀、DDS合成信號發生器、通用計數器和電視(TV)收、發系統為基礎,進行射頻通信設備及射頻電路的實驗系統。SD3200微波通信實驗訓練系統,是以1000MHz TV收發系統,進行圖象和話音的微波傳輸為基礎,進行微波通信設備及微波電路和器件的實驗系統??衫镁W絡分析儀、頻譜分析儀等測量儀器,開展對微波電路及器件特性參數的測量。SD3300移動通信射頻工程實驗訓練系統,是以800-2500MHz可測量S參數的微波反射計、微波功率計、頻譜分析儀、微波合成信號發生器和微波功率信號發生器、通用計數器及通信設備——直放站、干線放大器等為基礎,進行移動通信網絡優化的試驗,同時,提供一套移動通信網絡優化工程的實驗——室內天線覆蓋系統,開展移動通信射頻工程的系統實驗。SD3400微波中繼傳輸實驗訓練系統,是以射頻/微波TV收發信機和微波中繼站組成的微波中繼傳輸系統為基礎,進行微波頻率中繼傳輸電視信號實驗。
(4)接入網設備一套。本接入網實訓系統依據實際的寬帶接入應用,組織相應的典型設備,包括交換局端的部分設備、線路、以及用戶接口設備,從機房、線路、到終端盡可能進行完整展現。
三、利用現代化教學手段提高教學效率
構建全程全網通信實驗教學平臺的在線系統,制作電子素材庫,供學生利用校園網進行學習。充分利用多媒體技術開展基于計算機、網絡的通信技術實驗研究,精心選擇具有代表性的實驗,使學生可以通過網絡瀏覽、熟悉和回顧實驗內容,盡量利用多媒體方式和網絡資源來表達實驗內容,將現金、具體的教學手段引入到教學中,是的抽象的概念和理論更形象、生動和直觀,提高實驗環節的質量和效率。
四、研究的特色和應用情況
1.研究的特色
(1)隨著通信技術的發展與社會需求日益多樣化,現代通信網正處在變革與發展之中,本教改項目擬在改變以往授課方法,從新的網絡構架入手,采用了網絡分層的結構(應用層、業務網、傳送網和下一代網)來講述相關通信技術。
(2)根據通信技術類課程特點,從全局出發,對網絡分層中所涉及的通信技術進行較詳細的論述,目的是使學生建立起全程全網的概念,從而加強學生對現代通信技術的認識和全程全網的了解,在此基礎上可根據專業和個人情況,今后就某一個專業技術方向進行更深入的學習。
(3)“全程全網現代通信網絡”教學實驗平臺整合了多種通信技術,以實用設備構建出真實的通信網試驗環境,突出通信全程全網的整體性,與課堂學習有機結合,相輔相成,實驗內容從簡單驗證型向自主設計型過渡;實驗教材由參考產品手冊、資料光盤完成實驗指導書的;實驗方式以點帶面,觸類旁通,以專項通信實驗促進專業課的學習,使學生有效建立起通信大網絡的觀念。
2.項目的創新點
(1)實現實驗教學理念的改革:改變一成不變的命題式實驗方式,結合理工科專業特色,引入現代通信網絡中實際應用系統級設備,可實現如下功能:為低年級學生提供認知環境;為中年級學生提供測試環境;為高年級學生及學院老師提供研發環境。
(2)提高學生的理論知識與實踐能力:擺脫傳統的被動性驗證性實驗,通過師生們積極主動地設計實驗拓撲,搭建實驗平臺,使理論和實踐相結合,更好地掌握通信理論知識及通信業務發展的先進技術。
(3)為教師提供開發測試平臺:目前,隨著通信設備制造技術的日益成熟,在硬件上,業界的產品都大同小異,現今的重點是在軟件和增值服務方面的發展。而“全程全網現代通信”實驗平臺為教師和學生提供了一個開放的、真實的開發環境和測試環境。
3.應用情況