关键词：数字电视模拟电视编码调制标准
1数字电视概念
1．1数字电视定义
数字电视是电视数字化和网络化后的产物。数字电视是一个系统，是指从电视节目采集、制作、编辑、播出、传输、用户端接收、显示等全过程的数字化，换句话说就是系统所有过程信号全是由O、1组成的数字流。
数字电视已不仅仅是传统意义上的电视，而是能提供包括图像、数据、语音等全方位的服务，是3C融合的一个典范，是计算机、传输平台、消费电子三个环节的聚焦点。
1．2数字电视与模拟电视的对比
数字电视采用的技术与原模拟电视有着很大的不同。其技术比较见下表。
1．3数字电视的优势
1)现有模拟电视频道带宽为8MHz，只能传送一套普通的模拟电视节目。采用数字电视后一个频道内就传送1—8套数字电视节目(随着编码技术的改进，传送数量还会进一步提高)，电视频道利用率大大提高。
数字电视与模拟电视的技术比较
模拟电视
数字电视
描述
采用模拟信号传输电视图像、伴音、
附加功能等信号
采用数字信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号
信源编解码
因为信号数据量不大。所以不存在信息编码压缩问题
电视信号数字化后，其信号的数据传输率很高。须具有良好的数据编码压缩技术
复用
无夏用器，视频、音频信号分别传输
将编码后的视频、音频、辅助数据信号分别打包后复合成单路串行的比特流，使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性、与网络的互通性
信道编解码调制解调
图像信号按行、场排列，并具有行、
场同步信号、前后均衡脉冲等，并对
视频信号有补偿处理。调制方式一般采用调频或调幅
有压缩及复用，传送时的信号不再有模拟电视场、行标志及概念。通过
纠错、均衡来提高信号抗干扰能力，调铡采用QAM、COFDM等新方法。
且随着调制方法技术的改进。传输效率会进一步提高
特点
信号数据量少，技术成熟．价格便宜
信号不易在传输中失真，清晰度高，占用频带窄。数字电视信号可方便地在数字网络中传输，与计算机具有良好接口。
2)清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。在同样覆盖范围内，数字电视的发射功率要比模拟电视小一个数量级。
3)可以实现移动接收、便携接收及各种数据增值业务，实现视频点播等各种互动电视业务，实现加密／解密和加扰／解扰功能，保证通信的隐秘性及收费业务。
4)系统采用了开放的中间件技术，能实现各种交互式应用，可与计算机网络及互联网等的互通互连。
5)易于实现信号存储，而且存储时间与信号的特性无关，易于开展多种增值业务。
6)由于保留了现有模拟电视视频格式，用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目，利于系统的平稳过渡，减少消费者的经济负担。
1．4数字电视的应用范围
1)基本业务：只要节目源许可，用户可以收看数百套数字电视节目，以及几十套调频广播节目和数字音频广播(DAB)节目。
2)扩展业务：可提供如图文电视、电视会议、数据信息广播、加密电视、视频点播等。
3)增值业务：可通过双向传输系统进行交互式的多功能应用，如互联网接入、远程教学、远程医疗、电子邮件、计算机联网、数据通讯、家庭保安监控等多媒体信息服务。
1．5数字电视的弱点
数字电视并不是完美无缺的，它同样存在着一些弱点。例如在取样的过程、量化误差、压缩编码所带来的信号损伤，在节目制作及传输过程中贯通延迟。有些损伤可以修复，并不影响图像的最终质量，而有些损伤只能通过一些补偿措施削弱它的影响，但这并不能影响电视领域向数字化的转变。与电视信号数字化后所带来的好处相比，这些影响往往会被忽略。
2数字电视分类
2．1按信号传输方式可分为:地面无线传输数字电视(地面数字电视)；卫星传输数字电视(卫星数字电视)；有线传输数字电视(有线数字电视)。
2．2按图像清晰度可分为三大类
1)数字高清晰度电视(HDTV)：需至少720线逐行或1080线隔行扫描、屏幕宽高比应为16：9、采用杜比数字音响，能将高清晰格式转化为其他格式并能接收并显示较低格式的信号，图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平。
2)数字标准清晰度电视(SDTV)：必须达到480线逐行扫描，能将720逐行、1080隔行等格式变为480逐行输出，采用杜比数字音响。对应现有电视的分辨率，其图像质量为演播室水平。
3)数字普通清晰度电视(LDTV)：显示扫描格式低于标准清晰度电视，即低于480线逐行扫描的标准。对应现有VCD的分辨率。
2．3按照产品类型可分为
数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机；
2．4按显示屏幕幅型比分类
数字电视可分为4：3和16：9幅型比两种类型。
3数字电视技术
数字电视的实现，以下几项技术是关键：
3．1数字电视的信源(视频、音频)编解码技术在1920x1080显示格式下，数字化后信号的数码率在传输中高达995Mbit／s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多，因此必须去除图像信号中的多余信息，将数码率压缩到能在一个8MHz模拟电视信道中传送。视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由995Mbit／s减少为20Mbit／s～30Mbit／s。国际组织已经制定了对图像进行压缩编码的标准有JPEG(静态图像压缩编码标准)、MPEG-2(运动图像压缩编码标准)等。音频编解码主要功能是完成声音信息的压缩。对伴音进行压缩编码标准有MPEG伴音压缩编码标准、AC-3等。
3．2数字电视的复用系统
数字电视的复用系统从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信遭编码及调制。接受端与此过程相反。在HDTV复用传输标准方面，美国、欧洲、日本都采用了MPEG-2标准。
3．3数字电视的信道编解码及调制解调
为了提高传输的频带利用率，通过调制把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。数字电视采用多进制调制方法，例如：残留边带调制(VSB)；正交振幅调制(QAM)；四相相移键控调制(QPSK)；差动四相相移键控调制(DQPSK)；编码正交频分复用调制(COFDM)等。
为了提高数字电视传输的可靠性，通过纠错编码、网格编码、均衡等技术，提高信号的抗干扰能力，方法如：里德一索罗门码、卷积码、交织、格状编码调制等。美国、欧洲、日本数字电视的制式、标准不统一，主要是指在该方面的不同。
数字电视标准
数字电视标准是指数字电视采用的视音频采样、压缩格式、传输方式和服务信息格式等的规定。目前投入使用的有三种：
美国的ATSC(先进电视系统委员会)；欧洲的DVB(数字视频广播)；日本的ISDB(综合服务数字广播)。
每一种标准对于信源的处理、画面格式及传输方式等方面均有一些差别。每一种数字电视标准又可分为卫星传输、电缆传输和地面传输方式。
4．1美国ATSC标准
ATSC标准由四个层级组成，最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV；还确定ATSC标准支持的具体图像格式。
另外，ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。
ATSC成员30个，其中有美国国内成员20个、来自阿根廷、法国、韩国等7个国家的成员10个，中国的广播科学研究院也参加了ATSC组织。
4．2欧洲DVB标准
支持室内接收、移动接收等需求，包括4个系统。
1)DVB传输系统：涉及卫星、有线电视、地面、SMATV、MMDS等所有传输媒体。
DVB-S数字卫星广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。
DVB-C数字有线电视广播系统标准。系统前端可从卫星和地面发射获得信号。
pWB-T数字地面电视广播系统标准。本地区覆盖最好。传输质量高，但接收费用也高。
DVB-SMATV是数字卫星共用天线电视(SMATV)广播系统标准。
DVB-MS高于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
DVB-MC低于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
2)DVB基带附加信息系统：可传送接收IRD调谐、节目指南及图文、字幕、图标等信息。
DVB标准定义的画面格式
DVB-SI数字广播业务信息系统标准。
DVB-TXT数字图文广播系统标准，用于固定格式图文电视的传送。
DVB-SUB为数字广播字幕系统标准，用于字幕及图标的传送。
3)DVB交互业务服务：对应标准有：DVB—NIP、DVB-R．CC和DVB-R．CT。
4)DVB条件接收及接口标准：条件接收是付费电视广播的基本部分。DVB数字广播系统与其他电信网络(如SDH、ATM等)连接，可实现DVB向电信网络的过渡。标准包括：DVB-C11DVB-PDH，DVB-SDH，DVB—ATM、DVB-PI和DVB-IRDI。
DVB成员已经达到265个(来自35个国家和地区)，主要集中在欧洲并遍及世界各地，我国的广播科学研究院和TCL电子集团也在其中。
4．3日本ISDB标准
日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。并在1999年了数字电视的标准--ISDB。ISDB是日本的DIBEG(数字广播专家组)制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。ISDB具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。
ISDB筹划指导委员会委员17个，其他成员23个，其成员均为日本国内电子公司和广播ISDB标准定义的画面格式三种数字电视标准对比机构。
4．4三种数字电视标准的对比
无论哪一种制式，它们的视频压缩技术都采用了MPEG-2标准，但是由于美国和欧洲等在模拟电视的制式的差别，为了兼容性，它们的视频采样格式也存在差别，主要体现在行和列的分辨率及场频等。
在数字电视信号的传输中，卫星传输一般采用QPSK调制技术，电缆传输一般采用QAM调制技术，但地面传输采用的技术则在不同的制式中存在很大差别，如美国的ATSC采用的是VSB调制技术，而欧洲的DVB和日本的ISDB则使用oFDM调制技术。
服务信息是指在数字电视中开展增值服务所用的数据，美国ATSC制式中的PSIP部分和欧洲DVB制式中的SI部分分别规定了各自数字电视中的服务信息格式。
ATScATV优点：频谱效率高、功率峰均比低，明显地减少了脉冲干扰。可将与原模拟NTSC信号的同频和邻频干扰减至最小。缺点是不能抵抗多径干扰，不支持移动接收。
DVB-T优点：在基于大量小功率、工作在同一频道的众多发射机，每一个均覆盖一个较小的区域的这样一种单频网络来说，DVB是一三种标准数字地面广播系统的比较
种最佳选择。同时提供了良好的移动接收性能。缺点是：其载／噪比低于8-VBS，并且限制了信号的有效传输距离，对来自于电机的脉冲干扰较敏感，较高的峰／均值比，并且需要较高功率的发射机，保护间隔降低了频谱效率并明显减少带宽的比特／赫兹率。
ISDB-T和DVB-T非常类似，根据分层和窄带接收同时实现固定、移动和便携接收，是日本制式的特点；与DVB-T相比，ISDB-T增加了部分接收和分层传输功能。
5中国的数字电视
早在1996年，我国便开始了数字电视的研究工作，数字电视被列人原国家科委“八五”重大科技产业工程项目，并成立了数字高清晰度电视的总体组。1999年10月，高清晰度方案被成功用于国庆50周年大典的数字电视现场直播。后国家将数字电视发展计划纳入“十五”高新技术的12个重大专项之列，数字电视研究工作全面启动。
5．1中国数字电视标准
1)信源编码技术标准：
中国的数字音视频编解码标准工作组制定了面向数字电视和高清激光视盘播放机的AVS标准。该标准与MPEG-2标准完全兼容，也可以兼容MPEG-4AVC／H．264国际标准基本层，其压缩水平可达MPEG-2标准的2-3倍。
2)信道传输技术标准
中国的卫星数字电视标准采用欧洲DVB—S标准。
中国有线数字电视的标准还在报批过程中，大中型城市有线电视台多采用欧洲的DVB-T标准在试播。
中国的地面数字电视标准方案目前还在制定过程之中。
3)条件接收系统标准(CA)、用户管理系统(SMC)已制定完成。
5．2数字电视现状及发展：
1)中国数字电视规划：
国家广电总局制定了《我国有线电视向数字化过渡时间表>。
2003年数字电视标准出台(未按期实现)。
2005年进行数字电视的商业播出，有线数字电视用户超过3000万户，直辖市、东部地区地(市)级以上城市、中部地区省会市和部分地(市)级城市、西部地区部分省会市的有线电视完成向数字化过渡。
2008年用数字电视转播奥运会，东部地区县以上城市、中部地区地(市)级城市和大分县级城市、西部地区部分地(市)级以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
2010年全面实现数字广播电视，中部地区县级城市、西部地区大部分县以上城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
2015年停播模拟信号，西部地区县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
2)数字电视现实的困难：
要发展数字电视面临的问题还很多。一是原先电视台设备的更换，节目的制作成本高于模拟电视。这直接造成数字电视初期节目源紧张。二是数字电视的基础是双向电视网络，现有网络由单向改为双向改造成本较高，难度很大。三是我国数字电视标准的不确定也影响了数字电视的进程。
1．1数字技术和皮影戏剧的关系
古代的皮影实物很难保存，在如今也都很难真正见到，但是通过数字化的艺术创作手段能够有效的将目前现有的文献信息内容完美的保存在珍贵的图像当中，并进行数字化的修复工作。然而从这一点上来看，数字化的剪纸能够对戏曲的剪纸进行有效的保护和传承，而且在这方面也承载着绝对的优势，这都是围绕着数字化剪纸艺术后续发展的主要方向。同时随着我国动漫产业的不断兴盛，在动画方面的传播也开始不断的发生，大多数传统的戏曲都为我国动画的发展提供了非常广阔的思路，而且根据相应的生动活泼的体系，直接走进了现代人的现实生活当中，从而有效的完成了古典艺术方面的现代化转换行为，并因此而获得数量更多的现代化的观众［2］。皮影在古代一经出现就直接成功的继承和发扬了中国传统的线描艺术，通过刀具，能够分别在纸张及皮革上面刻画出各种不同的情况，再结合皮影线条方面的自由柔和度，通过各种长短、粗细以及曲直等多种形态来生动的表现出所要塑造对象的具体形态、动态方面的特征。
1．2数字技术和剪纸艺术的关系
剪纸主要是以纸张作为材料，通过剪和刻的方式来实现，再通过印染和套色的方式来作为辅助，通过一种镂空的效果来促使其产生一种虚实呼应的结果，从而有效的展现出各种生动的形象，促使剪纸的内容情节更加的具有趣味性。剪纸的形式有很多，有染色、套色以及单色等。有些动画MV经常会受到人们的议论，他们认为这只是将剪纸的团放在flash当中重新的绘制一遍，如果在这个过程当中只是进行简单的临摹，那就只能说明是用一种数字的手段来进行的，这就必须要真正的考虑到剪纸的创作背景、设计思想以及制作的流程等，通过对民间艺术美学的研究以及悠久的历史文化的沉淀，再结合flash，以此来有效的扩大剪纸艺术所具有的艺术价值，从而实现创作空间的拓展，真正继承和传播了剪纸艺术的精髓。
2．剪纸艺术在皮影动画当中的应用
2．1皮影人物和flash人物的对比
真正的皮影道具的制作有着非常严谨的制作工艺流程，而且在制作的过程当中，必须要真正具有皮影制作经验的制作艺人才能够完成这个任务。而在数字技术的基础上就完全可以忽略这个过程，只需要注重皮影绘制的效果，同时也无需镂刻和施色等操作，只需要通过PS等工具来绘制相应的皮影人物的身体部件即可，同时将此类的部件直接导入到flash当中转换成各种元件，然后在flash当中进行补间或者是调节骨骼的操作来实现人物的动作目的。
2．2皮影表演方式和flas的对比
皮影戏通常都需要三根竹棍来对人偶进行操纵，其中一根系在胸前或者是背上的主棍，这根能够有效的保证皮影人偶的稳定重心，保障其整体的运动性。另外两根则系于双手之上，促使其形成一种生动和流畅的表演性动作，当需要加入一些其他的道具时，则通常会将木棍增多，具有非常强的艺术工艺性［3］。而flas当中的补间操作就很好的解决了这一问题，能够通过关键帧的设置来调出主要的动作，再通过补间形成连贯的动画动作，非常的方便。
2．3图像绘制创作
Flash当中的图形都是由工具选项当中所包含的所有绘图工作绘制而成的，而且所有图形的形式非常的自由，能够随意的对相应的工作进行局部的修改和选取，但是唯一的缺点就是将各自不同的图形放在同一层时，上面的图形通常会覆盖住下面的图形。而绘制对象就不一样，因可以对其进行直接的修改，同时也可以双击进入到内部来进行编辑和操作，其所具有的最大特点还是在绘制对象的本身基础上处于一个相对独立的存在，因此就可以将两个绘制对象进行相互覆盖，同时对二者的之间的位置大小以及角度等进行编辑修改，还可以通过笔触来使用填充的属性加以修改。
3．结语
【关键词】数字水印；隐蔽性；鲁棒性
随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出。当前的信息安全技术基本上都以密码学理论为基础，无论是采用传统的密钥系统还是公钥系统，其保护方式都是控制文件的存取，即将文件加密成密文，使非法用户不能解读。但随着计算机处理能力的快速提高，这种通过不断增加密钥长度来提高系统密级的方法变得越来越不安全。另一方面，多媒体技术已被广泛应用，需要进行加密、认证和版权保护的声像数据也越来越多。数字化的声像数据从本质上说就是数字信号，如果对这类数据也采用密码加密方式，则其本身的信号属性就被忽略了。最近几年，许多研究人员放弃了传统密码学的技术路线，尝试用各种信号处理方法对声像数据进行隐藏加密，并将该技术用于制作多媒体的“数字水印”。
一、数字时代的密写术———数字水印
数字水印（DigitalWatermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。嵌入数字作品中的信息必须具有以下基本特性才能称为数字水印：
（一）隐蔽性
嵌入水印后的数据与原始数据相比，应感觉不到差别。嵌入水印后的数据不应该包括人们可以感觉到的失真而造成原始数据质量下降，这是一个具有主观性的属性，因而目前没有一个定量的标准来衡量。
（二）鲁棒性
所谓鲁棒性是指在经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。嵌入水印后的数据经受对数据一些恶意的处理，譬如滤波、再量化、抖动等以及一些蓄意的攻击后，应该还能得到嵌入的数据。
（三）密钥的唯一性
即不同的密钥不应产生等同的水印。
（四）检测的可靠性
水印检测出错的概率应小于某一合适门限值。这一特性描述了水印检测算法必须具有一定的确信度。
二、数字水印的分类
数字水印技术可以从不同的角度进行划分。
（一）按特性划分
按水印的特性可以将数字水印分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类。
（二）按水印所附载的媒体划分
按水印所附载的媒体，我们可以将数字水印划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网格水印等。
（三）按检测过程划分
按水印的检测过程可以将数字水印划分为明文水印和盲水印。明文水印在检测过程中需要原始数据，而盲水印的检测只需要密钥，不需要原始数据。
（四）按内容划分
按数字水印的内容可以将水印划分为有意义水印和无意义水印。有意义水印是指水印本身也是某个数字图像或数字音频片段的编码；无意义水印则只对应于一个序列号。
（五）按用途划分
按水印的用途，我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印。
（六）按水印隐藏的位置划分
按数字水印的隐藏位置，我们可以将其划分为时（空）域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。
三、数字水印的应用
多媒体技术的飞速发展和Internet的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，以下几个引起普遍关注的问题构成了数字水印的研究背景。
（一）数字作品的知识产权保护
数字作品的版权保护是当前的热点问题。由于数字作品的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以原创者不得不采用一些严重损害作品质量的办法来加上版权标志，而这种明显可见的标志很容易被篡改。“数字水印”利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听，既不损害原作品，又达到了版权保护的目的。然而实事求是地说，目前市场上的数字水印产品在技术上还不成熟，很容易被破坏或破解，距离真正的实用还有很长的路要走。（二）商务交易中的票据防伪
随着高质量图像输入输出设备的发展，特别是精度超过1200dpi的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。另外，在从传统商务向电子商务转化的过程中，会出现大量过度性的电子文件，如各种纸质票据的扫描图像等。即使在网络安全技术成熟以后，各种电子票据也还需要一些非密码的认证方式。数字水印技术可以为各种票据提供不可见的认证标志，从而大大增加了伪造的难度。
（三）声像数据的隐藏标识和篡改提示
数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值。没有标识信息的数据有时甚至无法使用，但直接将这些重要信息标记在原始文件上又很危险。数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法，标识信息在原始文件上是看不到的，只有通过特殊的阅读程序才可以读取。这种方法已经被国外一些公开的遥感图像数据库所采用。此外，数据的篡改提示也是一项很重要的工作。现有的信号拼接和镶嵌技术可以做到“移花接木”而不为人知，因此，如何防范对图像、录音、录像数据的篡改攻击是重要的研究课题。基于数字水印的篡改提示是解决这一问题的理想技术途径，通过隐藏水印的状态可以判断声像信号是否被篡改。
（四）隐蔽通信及其对抗
数字水印所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式，引起了许多国家的重视。网络情报战是信息战的重要组成部分，其核心内容是利用公用网络进行保密数据传送。迄今为止，学术界在这方面的研究思路一直未能突破“文件加密”的思维模式，然而，经过加密的文件往往是混乱无序的，容易引起攻击者的注意。网络多媒体技术的广泛应用使得利用公用网络进行保密通信有了新的思路，利用数字化声像信号相对于人的视觉、听觉冗余，可以进行各种时（空）域和变换域的信息隐藏，从而实现隐蔽通信。
四、数字水印的未来
数字水印技术还有很多其它用途，并且其应用领域还在不断扩大。除了技术发展，市场营销和商业规划也极为重要，并且需要有深度的分析与战略计划。技术推广和普及也必不可少，以保证市场为接受数字水印技术做好准备。对此提出一些想法。
第一，如何利用水印算法，在网络环境中解决多媒体信息安全问题，成为了当前一个研究热点。多媒体信息的安全问题是：安全传递、访问控制和版权保护。通迃加密解密可以实现前两个目的，但是，解密后的数据可以随意在网络上分布、传播。在数字内容中嵌入唯一的标志（即数字水印），在出现争端纠纷时，根据提出的水印，可以证明真正的版权拥有者，或者找出非法传播的人。但是，这些应用只是被动的在争端发生时才体现出来，而且由于缺乏相应的法律支持，这些想法没有真正的实施。因此，有人提出数字水印，利用移动技术，在网络上自动搜寻非法或未授权的数字媒体内容，但是，其前提是主机需要安装相应的程序，因而带来了新的安全问题。我们提出在网络通信路上，如在路由器中加入水印检测算法（数字水印），在网路上检测非法传播，从而杜绝网络上数字媒体内容的非法传播。
第二，目前关于多播体系下嵌入水印的方案有人已经提出。但是，在此方案下的水印需要满足的具体特性，还没有详细的考察。传统的多播基于Internet首先要研究多播体系下的水印算法需要满足的特性，然后，针对特性设计相应的水印算法。
第三，数字影院的建设需要利用数字水印保护，通过嵌入不同版本的水印，跟踪非法泄漏。其中，对于小规模的应用，只要嵌入鲁棒水印，就可以很好地满足要求。对于大规模应用，则主要考虑共谋攻击。另外，还要结合数字影院的体系结构，如果采用多播，则要结合网络特性和压缩编码。
第四，提出activewatermark概念。首先，在媒体中嵌入不同等级的水印，决定用户的权限，在网络中检测提取水印，路由器根据这些水印的权限，决定是否转发，并且提供截获的详细报告。其次，在防火墙中嵌入水印模块，对出去的媒体内容，提取水印，根据水印判断是否为重要的内容，不能外泄，对局域网的多媒体内容提供有效保护；对传进来的多媒体内容，可以根据提取的水印判断员工是否有权使用，从而防止出现不必要的违法侵权行为。
【参考文献】
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我国于2005年开始进行CDIO模式的高校工程教育改革，改革目标是通过注重培养学生系统工程技术能力，尤其是项目的构思、设计、开发和实施能力以及较强的自学能力、组织沟通能力和协调能力，吸收世界先进的工程教育理念，建立符合国际工程教育共识的课程体系。目前，CDIO教育理念已应用于人才教育模式和课程体系建设等方面的教育或教学改革，而这些改革都是以使学生具有较强的设计和建造的能力、创新能力、较强的团队精神和领导能力为目标。“数字电子技术”是电类专业一门核心主干基础课程，其教学内容抽象、理论性强、实践要求高。而本课程的教学效果不甚理想，体现在以下方面:学生普遍感觉比较枯燥，学习兴趣很难持久;学生了解逻辑门电路的功能和原理，却不清楚在现实生活中如何应用;学完课程后只会设计几个功能简单的数字逻辑电路，缺乏实际运用能力，无法完成一个完整实际电路的分析和设计。为了摆脱目前教与学的困境，本文借鉴CDIO教育理念，重构“数字电子技术”课程的教学模式。
二、基于CDIO教育理念的“数字电子技术”课程教学模式重构
1．课堂授课策略的重构
目前，在多数高校中“数字电子技术”课程普遍采用的是“教师讲授+多媒体教学”的传统教学形式，主要以教师讲解为主，以帮助学生熟练掌握基础知识为指导思想，一般是先利用幻灯片向学生介绍本章节涉及的逻辑单元的内部结构、工作原理和逻辑功能等，然后通过例题给学生讲解组合逻辑电路或时序逻辑电路的工作原理及其实现过程。在整个课堂教学过程中，学生更多的是充当“听众”的角色，跟着教师的思路去理解、记忆相关的知识点，学生的“学”完全围绕教师的“教”来进行，这种传统的教师主动“教”的模式，只能带来学生被动“学”的困境。不可否认，这种教学方法对学生快速掌握课程知识点具有显著的效果，但是，也会导致学生在未来工作中面对实际的工程项目束手无策的尴尬局面。根据CDIO“做中学，学中做”的理念，教师要改变原有的教学方法，采取能培养学生的自主学习能力和创新能力的基于问题的教学方法(Prob-lembasedLearning，PBL)。PBL教学方式是先由教师在课前提出根据教学目标精心设计的具有启发性的问题，再由学生通过查阅相关资料学习解决问题的“教与学”紧密结合的过程。在这个教学过程中，作为课堂教学主体之一的教师是学习方法的引导者、基础知识的讲授者、创新教学模式的整体设计者、学习过程的监控者、学习质量的评价者和师生互动之间的协助者;而作为教学过程中心的学生，需要自己解决学习问题，承担自主学习的责任，成为学习过程的真正主体。“数字电路技术”课程中组合逻辑电路这部分教学内容，教师可以立足于生活引出“数字显示抢答器”的设计问题，由学生分组讨论并各抒己见，让学生的自得到尊重，让学生的学习兴趣得以激发，在学生完成设计后，教师在现场用电子电气设计自动化(ElectronicDesignAutomation，EDA)软件Multisim搭接电路并仿真实效，对学生的设计做出评价，EDA软件具体可参考文献。这样的教学模式，不仅能让学生在解决问题的过程中掌握相关的知识技术和学习策略，也有利于学生更好地适应未来职场上创新性的开发工作，而于教师本身而言，也是一个教学相长的过程，对教学水平的提高和职业技能的开拓都大有裨益。
2．教学内容的重构
“数字电子技术”原有课程教学内容以数字逻辑电路的基础知识和原理为主线，教学目标主要是让学生了解或验证相关的知识点。在现有教学内容和目标的框架下，学生虽然能够掌握单一的知识点及其应用技巧，但不清楚如何在整个项目中合理地使用各类技术，形成“只见树木，不见森林”的认知习惯，造成学生知识结构的单一性和浅薄性。笔者在教学过程中，经常遇到学生反映教学内容枯燥难懂，在未来工作中又没有实际意义，由此形成了教学主客体的双重尴尬局面。在CDIO特色的教学内容体系下，通过项目设计将整个课程体系有机、系统地融合起来，所有的教学内容都围绕该项目展开;符合CDIO模式思想的“数字电子技术”教学内容，需要教师能从较高层次把握这些内容各自的地位和作用，帮助学生理清课程中各种内容之间的关系，从而凸显设计和应用，改变过去重视原理、忽视设计、忽视应用的状况。“数字电子技术”课程教学内容以原理、设计和应用为主线，将课程教学内容划分成与之对应的三个部分:(1)数字电子技术原理部分，涉及逻辑门电路和触发器等;(2)数字逻辑电子电路设计部分，涉及组合逻辑电路和有记忆功能的时序逻辑电路等;(3)数字电子技术应用部分，涉及硬件描述语言、EDA电子仿真实验和硬件电路调试实验等。笔者拟建立基于CDIO特色的“数字电子技术”教学内容体系，如图1所示，虚线框的内容代表教学内容，实线框的内容代表教学内容相应教学的作用。
3．教学评价模式的重构
在传统教学评价模式中，理论考试和实践考试分离，课程考核基本采用单一笔试的考评方式，像大部分课程仍采用“期末成绩(70%)+平时成绩(30%，包括出勤和作业两个部分)”的评价模式，该模式简单公正，但注重的是理论知识的考核。这种考核方式仅仅反映出学生对理论知识的掌握程度，很难体现学生的实践能力和工作态度;此外，这种只关注结果的考核评价具有较浓的功利色彩，学生也仅仅为考试而学习，没有主动参与学习过程的热情，根本体会不到学习的乐趣，更谈不到创新能力的提高。CDIO创新教学模式的愿景是要为工科学生提供一种强调工程基础、建立在实际工程上产品的C—D—I—O过程的环境基础上的工程教育;而基于CDIO的教育理念构建的课程考核评价方式，应将培养符合产业界的工程师需要具备的各种能力和素质变为学生考核的主要目标。因此，我们拟建立以教师、实验师和学生三方为主体，结合学习过程、项目结果和考试三方面的综合评价模式，在这种评价模式下课程的成绩评定，采用“结果性”考核与关注学生在学习过程中体现出的态度、素养、人际团队能力和工程系统能力等“过程性”考核相结合的模式来决定。减少“结果性”期末理论考核在总评中所占比例，设定比例为35%，重点考查学生的知识和技术。加强“过程性”考核的力度，提高平时考核所占比例，学习过程和项目结果占的比例为65%，重点考查学生的能力和态度。学习过程考核主要由课堂表现16分和协作成绩14分组成，教师评课堂表现，学生互评协作成绩;项目结果考核中项目质量和创新占20分，项目答辩占10分，这两部分成绩是教师和实验师针对项目团队打出的，互评成绩5分是根据项目组内根据对项目的贡献程度由学生互评得出，既能使成绩总体上取决于团队成绩，使学生重视团队协作，又能衡量在一个项目组内各学生对项目贡献的大小。然而，项目设计的结果往往不是唯一答案，因此，要重点关注有特点、亮点的设计方案，并给予大力鼓励与表扬。总之，“结果性”和“过程性”课程的考核评价不仅注重知识和技术的评价，而且要注重能力和态度的评价。
三、结语
首先，广播电视技术呈高速发展趋势。广播电视属于电子信息技术的科学分支，随着电缆电视、光纤通信技术的日益更新，用户即可获取丰富电视节目、广播节目，利用网络互动方式，提出自身要求，或向外界传送节目，现代广播电视呈灵活性、针对性特点。某些单位虽然经济实力小，仍可成为广播电视信息传播者。可以说，信息传播者、信息受众之间的界限趋向模糊化，受众按照自身能力、需求，可掌握传播工具。然而，我们必须确保现实社会、科学技术的有效统一，在广播电视事业发展进程中，注重现代技术概念、传统技术概念的有效统一，重视精神结合物质。其次，通过广播电视技术，有效促进社会其它领域改革，进而提升技术社会价值。近些年来，广播电视技术发展十分迅速，人们文化需求进一步满足，城乡之间的信息差别逐渐缩小，广播电视技术对人们文化价值观、生活方式具有重要影响。针对广播电视技术，部分人认为社会道德观念在逐渐衰退，政治危机进一步加深，广播电视上花费较多财力、时间，传统思维方式、方式被改变。部分人认为广播电视对文学发展，造成了严重阻碍，许多青少年不再重视文学美欣赏，无法以逻辑思维，表达自身思想。同时，大多数认为，通过现代广播电视技术，人们进入了新信息时代，人们生活水平进一步提高，社会联系越来越紧密，进而促进社会民主、社会安定。不管是积极影响、消极看法，现代广播技术正在日益发展，从未停止前进步伐。广播电视技术可看作双刃剑，一方面又积极效益，同时也有危害一面，现代广播技术的运用，必须做到扬长避短、趋利避害。
2现代广播电视技术的发展展望
首先，促进现代广播电视技术的进一步发展。目前，通过现代广播电视技术，有效推进广播电视事业繁荣发展。因噪扰不断积累，信号失真逐渐累积，进而导致质量低劣问题出现。按照现阶段技术水平，还很难解决这些问题，即使近些年从未停止改良、完善，因制式制约，未能实现质的飞跃。而卫星技术、计算机技术与微电子技术的有效运用，使广播电视技术有了希望，即将开创广播电视技术革新时代。其次，数字化水平进一步提高。对于广播电视而言，接收、传输模拟信号时，极易噪声干扰、噪杂，使原信号混淆，严重影响信号质量。通过数字化技术，全面提升实用水平，在信号传输环节，对噪扰与失真问题，实施整形恢复，进而获取原始信号。通过数字化技术，提高信号处理、加工便捷性，增强抗干扰能力，有利于电路的集成。因此，提高数字化水平，对广播电视技术具有重大作用。第三，卫星技术进一步发展。在国际上，先进国家早就开始使用卫星技术，使国民信息需求得到有效满足。然而，我国启用卫星电视技术较晚，一直到1990年才普及推广，大量卫星电视生产企业、经验企业增多。然而受到生产与技术约束，国外广播电视产品冲击，外国企业基本占据了我国卫星接收市场。随着改革开放进一步深化，我国卫星技术水平明显提升，然而过度依赖国外技术。近些年来，卫星信道调解芯片逐渐实现国产化，然而国外企业垄断了解码芯片市场，我国电视产品进口依赖度较高，自主产品研发力度不高。一直到2012年，国产直播解码芯片研发成功，使用户基础条件得到有效扩大，对于直播卫星服务，正在大力推进户户通工程，开拓了我国广播电视新领域。因此，我国要想发展广播电视技术，必须不断加强卫星技术研发，提高卫星芯片产品质量，进一步发展卫星技术。
3结论
去除式加工技术
去除式加工技术（也称减法加工技术）在工业上是指用车、铣、磨、削等方式将已成型好的材料固体坯料加工成所需形状的方法。口腔用数控加工设备考虑到其加工对象为专用牙科材料，针对牙科材料特性和制作精度的要求，常采用铣和磨的加工方式［3-4］。数控加工（numericalcontrolmachining，简称NC加工）是指用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。现有商品化的牙科数控设备，根据其切削主轴的运动特性，可进一步分为三轴、四轴、五轴等设备。这里轴的概念是指切削主轴的自由度数，主轴的自由度越多，灵活性越好，可加工模型的复杂程度也就越高。三轴数控设备适合批量加工倒凹面积小、形态相对规整的牙科模型（如基底冠桥）；四轴与五轴设备更适合加工精度要求高的复杂形态牙科模型（如解剖形态冠桥、种植基台、正畸托槽等）。典型的牙科多轴设备有CEREC3D（SIRONA公司）、EVEREST（KAVO公司）、T1（WIELAND公司）、LAVA（3M公司）等。近些年，数控加工中心这种在工业上广泛应用的主流数控机床也逐渐引入到口腔领域，它是一种功能较全面、综合加工能力较强的数控机床。
数控加工中心的特点是：机床设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具；坯料一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具、检具；机床可自动改变主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能，连续对工件各表面进行多道工序的加工。整个加工过程，最大限度的降低了人手工操作的干预，大大提高了口腔假体的制造精度和生产效率。现有数控加工技术可加工的牙科材料包括牙科金属（贵金属、非贵金属合金、纯钛）、玻璃陶瓷和临时性复合树脂材料，特别是一些传统工艺很难加工或是无法加工的材料，比如氧化锆陶瓷材料，数控加工技术也可以实现。在金属及其合金材料的加工应用方面，数控加工技术可用来制造金属基底冠桥、覆盖义齿连接杆、正畸用个性化托槽等；在陶瓷材料方面，近年来应用广泛的二次烧结软质氧化锆材料是其主要的应用领域，可制造氧化锆基底冠桥、个性化种植基台、一体化桩核等；针对CAD/CAM椅旁系统的配套材料—玻璃陶瓷，数控加工一直是其惟一加工方式，工艺上则以磨削为主，有别于其他材料的铣削工艺，可制造嵌体、瓷贴面以及解剖式全瓷冠；另外，应用数控加工技术生产暂时性或永久性的牙科复合树脂材料，可实现个性化的即刻修复体制作。
增量式加工技术
相对数控加工的“减法加工”技术，快速成型（rapidprototyping，RP）技术被称为“加法加工”技术，即增量式加工技术。其原理是通过离散化将三维数字模型转变为二维数字模型的连续叠加，然后由程序控制按预先确定的顺序将成型材料一层一层堆积成型［5］。RP技术首先被应用于航天工业，用于医学领域最早始于20世纪90年代初。该技术最显著的特点就是克服了传统去除式加工技术的局限性，能够在较短时间内批量制造出各种复杂形态的工件，特别是对有内部结构设计的传统NC加工无法制造的工件，RP技术是较好的解决方案。RP技术的特性很好地适应了口腔医学假体及模型的复杂形态特征，加上其在加工速度、可靠性和成本等方面的优势，该类设备正在成为目前口腔假体及辅助装置制造技术的强力手段［6-13］。目前，应用于口腔医学的RP技术主要有以下几种：粉末材料选择性激光烧结技术（selectivelasersintering，SLS）、粉末材料选择性激光熔融制造技术（selectivelasermelting，SLM）、液态光敏树脂选择性固化技术（也称立体印刷技术，stereolithographyapparatus，SLA）、熔融沉积制造（fuseddepositionmodeling，FDM）、三维打印技术（3Dprinting，3DP）、激光近形成型技术（laserengineerednetshaping，LENS）等。
SLS和SLM技术SLS和SLM技术的成型原理相似，都是在工作台上逐层铺粉，激光束在计算机的控制下按照分层截面轮廓信息对实心部分所在的粉末进行熔融固化，逐渐形成各层轮廓，从而堆积成实体。SLS和SLM技术主要针对金属及其合金材料，装备有惰性气体保护仓的设备还可熔融烧结纯钛粉末，成型出致密度较高的纯钛工件，很好的解决了纯钛铸造缺陷的问题。现有口腔SLS和SLM设备的成型精度比初期产品已有很大提高，成型精度可达到20μm左右，完全可以满足口腔临床对制造精度的要求。但对于成型大尺寸修复体（如多单位基底桥），由于加工过程缺乏足够的外周刚性约束，金属成型过程中的残余应力可能会导致形变，影响精度。往往通过增加支撑分散应力、分段成形和软件预补偿等技术加以改善。此外，SLS和SLM设备的可成型空间往往较大，适合于批量化的大规模生产，制造效率也较数控加工好。SLS和SLM技术在口腔医学领域的主要应用包括：金属（包括纯钛及钛合金）基底冠桥、CAD设计的可摘局部义齿支架、外科手术用钛板以及正畸个性化托槽的数字化制造。典型的设备有EOSM270（德国EOS公司），国内在此方面也有初步的研发成果。SLA技术SLA技术成型原理是使用光源（激光或可见光）投射，分层选择性地固化液槽中的液态光敏树脂，使逐层固化堆积成型。SLA技术主要针对复合树脂类材料的特性而研制，现有技术的成型精度往往比SLS和SLM技术略高，可达到10～20μm的精度，但现有应用于口腔材料的设备成型尺寸没有SLS和SLM设备宽裕，适合制造小批量小尺寸的口腔假体和模型。另外，现有SLA设备中配备有口腔生物性材料的还为数不多。
SLA技术在口腔医学领域的主要应用包括：铸造用基底冠桥蜡型、赝复体蜡型的制造；外科、种植手术用导板的制造；外科手术三维诊断及术前规划设计模型的制造；牙周夹板、可摘义齿树脂基托部分的快速制造。3DP技术3DP工作原理类似于喷墨式打印机的工作方式，采用逐点喷洒黏接剂来黏接粉末材料，或逐点喷洒树脂液滴并同步光固化的方式，最后逐层堆积成型。其打印喷头可以有2个或多个，可同时喷射1种或多种材料，因此有较高的成型速度。这种技术的成型精度与SLA技术相近，最高可达到15μm左右，成型空间尺寸也与SLA设备近似，同样适用于小批量小型工件的制造。3DP技术可成型的粉末材料包括石膏粉末、部分金属粉末，可用于打印牙科诊断用牙颌模型或用于制造CAD全口义齿阴型；可成型的液态树脂光敏材料与SLA的材料近似，同样可用于牙科铸造用蜡型、颌骨支架功能性替代体、颜面部赝复体（义耳、义鼻、义眼）、隐形正畸矫治器、手术导板等治疗辅助装置的制造。此外，3DP技术目前也正在用于三维生物打印，选择与机器相适应的生物支架材料以及细胞，要同步打印形态具有一定空间形态和细胞分布的三维生物体，可用于组织工程（如颌骨、牙齿）的重建或再生。#p#分页标题#e#
其他数字化制造技术
机器人技术机器人技术是医疗自动化技术的又一种表现形式。我国在口腔机器人领域的研究起步较早，2001年北京大学口腔医学院建立了一套完整的机器人辅助全口义齿人工牙排牙制作系统，最后用CRS-4506自由度机器人首次实现了由机器人辅助排列全口义齿人工牙列［14-16］。同年，美国OraMetrix公司发明了SureSmile系统，通过口腔正畸矫正弓丝弯制机器人，使弓丝弯制这一复杂的过程简单化、程序化，可精确稳定控制和移动牙齿，大大提高了工作效率，缩短了疗程［17-18］。可见，机器人技术作为数字化制造技术的又一亮点，已成为未来制造技术的发展趋势之一。短脉冲激光技术激光是20世纪人类伟大的科学发明之一，激光技术已被广泛应用在当今世界的科研、生产和生活之中。在眼科医学领域，激光切削技术在眼角膜切削方面的研究应用取得了一定的进展，并被广泛应用和推广。在牙科领域，高功率脉冲激光由于在切割牙体硬组织方面具有微爆破和微蒸发的特效，常被应用于龋齿的治疗；另外，激光牙齿漂白，俗称为“镭射美白”也是其在牙科领域的应用技术之一。激光技术在牙科领域的应用目前在国外已成为一门最新的热门的牙科应用研究领域［19-20］。国内现有学者针对短脉冲激光器的牙科应用开展相关研究，旨在利用短脉冲激光器高光束质量和高峰值功率的特点，实现超精密牙体切削预备的目的。可见，摆脱传统激光技术二维切割的约束，向三维空间精密切削拓展，是牙科数字化、自动化技术的发展趋势。
关键词数字化校园；负载平衡；Web集群；创建
1引言
数字化校园网上依托Web技术开设的许多功能，使得Web服务器不仅需要提供更多的应用服务，而且要对不同的请求作出快速响应。因此，加重了Web服务器负荷，导致其性能下降。为了解决这个问题，从而提高整个系统的高可靠性、高性能，可采用创建Web集群的具体解决方案。
2数字化校园的概念
数字校园建设是学校现代化建设的基础，是学校信息化建设的具体目标。数字化校园用层次化、整体的观点来实施校园信息化建设，将校园网上信息进行更好的组织和分类，让用户在网上快速发现自己需求的信息。为师生提供网上信息交流环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息方便地出去。它是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境(包括设备、教室等)、资源(如图书、讲义、课件等)到活动(包括教、学、管理、服务、办公等)的数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，扩展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平与效率的目的。能否建立一个现代化的数字化校园已经成为衡量高校综合竞争实力的一项重要指标。
数字校园建设的主要内容是实现基于教学、科研、管理、生活的各种服务应用信息化建设工作，包括网络基本服务、数据仓库、各类应用支撑系统、信息服务系统、组织管理、学校社区服务、教学活动、公共服务、学术研究等，从而将校园网络及其应用系统构成整个校园的神经系统，完成实现校园的信息传递和服务。
3数字化校园中的Web集群
3.1集群的概念
集群(Clustering)广义来说，集群就是相互独立的一些系统的集会。它们利用高速通信网络将这些系统按某种结构进行高速互联，这样所构成的一个计算机组叫集群[1]。构成集群的目的是为了提高系统的整体性能、系统的可用性和规模的可扩展性。在集群系统中，每台服务器都承担相应的子任务，因而服务器的个数将与工作效率呈正比例增长。对程序员和用户来说，集群系统就是一个整体的并行系统[2]。
3.2负载平衡
负载平衡(LoadBalancing)是指在一个Web集群中的多台服务器之间均衡地分配客户请求。一般地，负载平衡能增加系统吞吐率，而同时保持较低的响应时间。通过使用嵌入到Windows2000Server中的NetworkLoadBalancing，主机能够检测每一个来访的IP报文，只有符合接收条件的才接收它。每个NetworkLoadBalancing主机可以指定它将处理的报文百分比。作为一个选项，报文也可以平等地在所有的主机之间进行分配。如果一个主机故障，则负载平衡机制就会在剩余的主机之间重新分配报文。
3.3Web集群
Web集群是由任意多台计算机组成的一种Web站点。当设计者创建Web集群时，可以选择三层Web体系结构(由Web服务器程序，COM+应用程序和数据库应用程序组成)。三层体系结构的优点是设计者可以将以下的各层次任务分散到不同的服务器上，而不是将它们都结合在一台服务器上(如图1)。
图1
使用若干台低成本服务器，设计者可以很容易地处理大量的客户请求，而不会产生任何不必要的延时。在多台计算机之间共享负载对于院校用户支持重量级应用程序是至关重要的：例如，处理行政事务，访问数据库，支持学校Intranet以及执行其它重要的日常活动。
4Web集群在数字化校园中的负载平衡特性
NetworkLoadBalancing和ClusterService可以增强任何设施的安全可靠性。将它们分组是一种功能强大的方法，用来将后端数据库和事务系统与基于Web的前端相结合，从而有效地提供给用户所需的可伸缩性、客户要求的高可用性。下面列出相应的解决方法(如图2)，并给出如何将它们集成到一个三层配置中的实例。
NetworkLoadBalancing平衡那些主要由入站TCP/IP通信产生的负载。管理员可以在第一层上建立LoadBalancing，并且在集群的Web服务器上平衡站点的访问。ClusterService是管理员对那些要求高可用性的数据库服务进行分组的理想选择，这些数据库服务可以是MicrosoftSQLServer7.0或其它数据敏感应用。管理员可以在第三层上建立ClusterService，以完成诸如用户访问数据库的任务。
5在数字化校园中创建Web集群
通过将这两个负载平衡的特性结合起来，这些特性将是三层体系结构应用程序的理想支持。例如，如果数字化校园平台建设基于Web的教务管理系统、科研管理系统、办公管理系统(如图3)，则可以建立如下的集群。
在多台服务器上建立前端、用户界面(UI)层，使用NetworkLoadBalancing以平衡和分配客户TCP/IP连接。当通信量增加时，升级已有的集群或者添加计算机到配置中。这样就保证站点不论什么时候都能够处理访问请求。
使用ClusterService，以便为应用程序和三层应用程序的数据服务层提供结点故障接管功能。这将创建一个可靠的平台用于数据库、消息和类似的应用服务。
下面将举例说明如何创建Web集群服务器。
5.1硬件需求
为了建立用于基于Web的教务管理系统、科研管理系统、办公管理系统，设计者需要利用WebApplicationStressTool(该工具允许设计者模拟测试站点上具有几千个用户负载的情况)来确定实际需要多少台Web服务器来满足一个特定的应用。在测试了单台服务器之后，设计者可能会发现服务器CPU的利用率特别高，而高速缓存命中率很低，并且在队列服务器中还留有许多请求。与SystemMonitor工具相结合，设计者可以很容易地确定一台单一的Web服务器的负载极限。Web服务器的主要瓶颈在于HTTP层，为了打破该瓶颈，设计者应该增加Web服务器。例如，可以添加三台Web服务器以组成Web集群的第一层。
5.2创建第一层
随着三个新Web服务器的加入，设计者现在必须通过运行NetworkLoadBalancing来平衡这四个服务器间的请求负载。四台服务器从客户角度来看只是一台服务器。因为设计者只分配一个IP地址给一个集群中的三台服务器，因此管理集群十分容易。通过配置一台DNS服务器，设计者可以使用IP地址192.168.18.10建立。该IP地址代表了集群中的所有主机(此时为三台服务器)。
通过这种配置，设计者可以将站点拓扑结构由一台Web服务器改变为四台。现在可以使用WebApplicationStressTool再次测试应用程序，将会看到性能立即得到了改善。接下来，再次测试集群，但这次要使用几千个用户进行模拟，确认站点消耗的资源远小于单台计算机运行IIS5所消耗的资源。如果应用程序需要更高的可用性，则可以添加更多的主机，最多为32台。
通过建立一台开发服务器(例如)，设计者可以在此服务器上内容和测试其应用程序，而后能够将所有的授权和开发移交给服务器。设计者在开发服务器()上安装了FrontPageServerExtensions后，用户就可以使用FrontPage连接到一台开发服务器，写入内容以及创建应用程序，而不用将应用程序引入到Web产品服务器上。
一旦数据已准备好用于产品，则使用SiteServer3.0的ContentDeployment特性将数据从阶段服务器复制到Web服务器产品上。在四台Web服务器间必须相同复制的单元是Web内容。当设计者需要复制数据时，ContentDeployment将很容易地实现该过程，从而可以节省大量时间。
当站点规模增长时，需要为每台服务器设置一个独立的日志文件。如果四台服务器在同一个Web集群中，则必须分析四个单独的日志文件，可以预先地将所有日志导入到一个源中来帮助简化任务。SiteServerUsageAnalyst给设计者提供了一种简易的方法将这些文件导入到一个源中，而后设计者可以生成定制报告来表示Web站点上的所有通信量。
设计者添加了服务器、创建了开发服务器并且简化了日志后，就将会注意到站点变得十分复杂。为了处理增加的复杂性和应用程序数量，设计者就需要创建其它层，以便维持Web站点的有效性和性能。
5.3创建第二层
当ASP应用程序与Windows2000组件一起相结合运行时，站点很快会变得更为复杂。ASP应用程序可以被认为是将表示层连接到应用和数据服务层的中介。ASP提供了一种丰富而强有力的开发环境。但如果真的要增加应用程序的整体性能，应考虑添加COM+组件。
使用ASP应用程序调用一个包含用户业务逻辑的组件，该组件驻留在第二层的应用程序服务器上。一个应用程序服务器可以简单地是一个Windows2000Server，它主要为组件提供处理器功能。
至此，驻留在第一层Web服务器上的ASP应用程序调用第二层应用程序服务器来处理业务逻辑。该处理过程的一部分会请求组件从位于第三层的后端数据库中提取数据。
5.4创建第三层
为了在第三层获得高可用性，设计者需要安装ClusterService。为了存储所有组成第三层的后端数据，大多数企业级用户都需要一台高端对称多处理(SymmetricMultiProcessing，SMP)服务器(例如，一个8个处理器的SMP，带有4GB的RAM)，以运行SQLServer7.0等大型关系数据库。ClusterService可以处理任务紧急的数据库管理、文件和Intranet数据共享、消息机制以及通用业务应用程序。
最好再添加一台服务器用于故障处理，而不是仅仅依靠一台高端Windows2000Server。
综合起来，这两台服务器为访问请求提供了更高的可用性，并且简化了管理数据和应用程序的任务。ClusterService不仅允许设计者将两台服务器连接到一个集群中(如图4)，而且也可以自动地检测并恢复服务器和应用程序故障。另外，它可以巧妙地处理服务器操作的工作负载，使管理员在不必关闭服务器的情况下进行维护规划。
图4
如果一个单独的应用程序故障(但服务器没有故障)，则ClusterService将试图重启同一服务器上的该应用程序。如果仍然失败，则ClusterService将该应用程序的资源转移到另一台服务器上，并且在该服务器上重启该应用程序。
6总结
由于用户的应用程序需要很高的可用性、可伸缩性和性能，因此设计者需要创建一个三层Web体系结构，并且对每个层次使用具有高可用性的Microsoft技术。而后使用WebApplicationStressTool测试单台服务器并实现它。为了获得更高的可用性，则需要创建Web集群。一般情况下，可以算出三台服务器已经足够了。而后安装NetworkLoadBalancing，并且这三台服务器实质上被看作一台服务器。接下来，设计者应该添加第四台Web服务器作为开发阶段服务器，以便用户可以内容到该服务器上。为了复制已开发的内容，设计者在阶段服务器和Web服务器产品上应使用SiteServer3.0的ContentDeployment特性。为了增强第二层的性能，设计者要添加一个COM+应用程序，并且使用来自第一层的ASP应用程序来调用来自第二层的预编译组件。另外，这些第二层组件会调用第三层数据服务。运行SQL7.0的一个高端SMP服务器组成了系统的第三层。为了获得高的可用性，设计者应添加ClusterService来确保系统是一个具有容错能力的故障接管系统。这种拓扑结构提供了高可用性和可伸缩性，尽管存在可预见的故障(例如服务停止或硬件升级)或者不可预见的故障(例如硬件故障或软件完整性丢失)。
本论文不仅分析了集群技术在数字化校园网中的负载平衡特性，而且给出了其高性能应用的具体实现框架。Web集群技术在数字化校园网中的应用不仅能够大大地提高学校的资源利用率，而且能够有效地、及时地完成吞吐量大的科学计算和商业数据运算。Web集群技术随着服务器硬件系统与网络操作系统的发展将会在可用性、高可靠性和系统冗余等方面得到进一步地提高和完善。
参考文献
[1]胡凯．《集群计算》．计算机世界，2001-02
[2]LinuxClusteringwithCSM&GPFS，IBMRedbooks，http：///
[3]Microsoft公司.《Win2000DirectoryServices基础结构设计》.北京大学出版社，2001-05
论文摘要：随着国民经济和公路交通的快速发展，贵州省高速公路网作了较大的修编，提出了“县县通高速”的指导思想，公路规划网从2005年的“3388”网调整为现有的“678”网及4个环线，规划高速公路里程从3000公里提高至6851公里。公路建设规模大幅度增加，贵州属于典型的喀斯特地形，勘察设计技术更具复杂性和特殊性。因此，应把数字化勘察技术应用其中，以提高勘察设计的社会效益和经济效益。论文关键词：高速公路；数字化技术；勘察设计 高速公路勘察设计与一般二级及二级以下公路建设项目的勘察设计有着本质区别，许多新技术的应用都亟待探索和研究，先进的勘察设计技术是保证工程项目获得成功的前提条件，控制着工程的整体质量和工程建设周期。 1 我国公路勘察设计中的部分新技术 1.1高分辨率卫星遥感技术（Google地球的应用） 高速公路建设主要有改建和新建，目前我省以新建项目为主，这就需要大范围的走廊带选择，需要了解项目控制点附近的地形、地貌、路网分布、土地利用及沿线自然与环境因素等。卫星遥感技术以其丰富的地表信息和直观图像就在路线走廊带以及路线方案优化、比选方面提供了一种非常好的选择。下面就以Google地球在勘察设计中的应用作一些分析： Google地球是美国Google公司向公众提供的一种三位数字地形图，利用它可以直接生成路线走廊带选择时需要的大范围、大比例尺的地形图，且根据工作阶段的不同，可以转化成相应比例尺的数字地形图。Google地球解译出了区域路网、地表附属物、自然地理地貌等各种最新的自然、经济现象，在路线走廊带优化、比选方面具有得天独厚的技术优势： （1）卫星不受空域和地面障碍物的限制，能迅速获取全球任何地区最新的立体影像；可直接生成1:10000数字地形图，仅用少量野外控制点且不必严格控制点位分布即可生成1:5000～1:2000数字地形图，这对困难地区获取地面数据具有极大的价值；而且由于视点高，其摄影死角比航摄更少，可获取更隐蔽地区的资料；（3）它提供范围大、面积广，因此更有利于路线走廊带的优化选择，有利于提高经济效益，在前期工作中大大减少了人力、物力的投入。 1.2数字摄影测量 数字摄影测量是近年来广泛应用于高速公路及二级公路勘察设计过程中的一种新技术，实现了真正意义上的自动测图和数字测图。数字摄影测量与传统摄影测量的区别在于它是利用相关技术自动处理数字化影像，是完全数字形式的。这种全数字化、全自动化的测绘方式为公路勘察设计的数字化提供了可靠的数据支持。 （1）采用航摄像片减少了大量的外业测图工作，外业测量工作简化为像控点布设、控制点布设及新增地物的调绘，这样就可以为公路勘测设计提供大比例尺地的形图，供纸上定线和方案比选使用。通过立体观察，充分利用航片丰富的影像信息进行规划、选线、经济调查、工程地质遥感分析等。（3）借助于数字摄影测量，直接产生设计所需的地表三维坐标数据，建立工程数字地面模型，为公路测设自动化系统提供原始地形数据。 1.3 GPS-RTK测量 GPS-RTK三维测量技术是近年发展起来的测量方法，广泛用于各种测量中，克服了常规测量种的许多不足（如常规测量通常是平面测量和高程测量分别实施，这样就存在着视线不畅、水准高程测量困难、工作强度大、工作效率低等），对常规测量中存在的问题提供了一套很好的解决方案，加快了工程勘察设计进度、解决了勘察工期短的问题，提高了经济效益和社会效益，使得工程建设能够如期、顺利、保质保量完成。 （1）大量节约了人员的投入，从而减少物力的投入，提高经济效益。测量不受视线的限制，提高了测量速度，保证了勘察设计工期，从而保证了工程建设工期，提高了项目的社会效益。（3）克服了传统测量方法因转站过多而引起累积误差的缺
根据传输介质的不同，数字网络技术主要包括两种：数字有线网络技术与数字无线网络技术。这两种技术是构成当前数字网络的基础技术。数字有线网络技术利用其自身的物理特性，能够给传送的信息提供第一道保密防线。对于数字无线网络技术，为了将网络联系在一起，即便是在家中使用，通常情况下，也必须增设至少一个有线接收点，存在着覆盖范围小的问题。另外，无线节点还需要电源供应，从而需要以太网为其提供有线连接。与此同时，人们始终都在关注数字无线网络技术能否保证数据传输的安全、稳定、可靠，因此，数字无线网络技术在当前的应用不如有线网络广泛。
二、有线数字网络技术的发展趋势
自从产生了电报电缆，有线数字网络技术就从模拟发展到数字，从简单电报符号传播发展到语音传播，再发展到多媒体传播。有线数字网络技术的发展趋势如下。
（一）全光网化
保证用户与用户之间的信号传输与交换全部采用光波技术，也就是说，在光域内进行数据从源节点到目的节点的传输过程，而其在各网络节点的交换则采用全光网络交换技术。全光通信网的组成部分包括全光内部部分和通用网络控制部分，内部全光网能容纳多种业务格式，它是透明的，网络节点可以通过选择合适的波长进行透明的发送或从别的节点处接收。通过对波长路由的光交叉设备进行适当配置，透明光传输能够扩展到更大的距离。外部控制部分能够实现网络的重构，从而保证波长和容量在整个网络内动态分配以满足通信量、业务和性能需求的变化，并提供一个具有较好的生存性和较强的容错能力的网络。
（二）智能化
数字网络智能化就是对网络结构进行优化、使现有网络提供业务的能力得到提升，提供规模化、集约化、个性化的电信服务。另外，可以实现用户数据的集中管理和业务的触发。与此同时，也可以符合网络融合和演进的要求，展示出更加丰富的网络服务能力，从而使有线网络的业务提供能力得到大幅度的提升。
（三）宽带化
有线数字网络技术的网络传播带宽会持续扩张。在网络用户量急剧增长和网络业务种类的不断增加的今天，存在着网络传播带宽的过窄的现象。所以，有线数字网络技术必须持续扩张网络传播带宽，会从最初的MB数量级发展到GB数量级再到TB数量级，使有线数字网络可以容纳更多的用户，并且提供更多更丰富的数据业务。
（四）安全可靠
利用物理线路，有线数字网络可以进入比空气复杂、限制比空气多的传输环境。利用物理线路传送数据存在着下面的优势：能够对数据的错误情况进行监控，甚至可以通过对数字预测出现故障的机率进行统计，从而保证网络管理者可以有机会将数据传送的路径提前改变或者有时间对受损线路进行修复，从而防止数据的丢失。
三、无线数字网络技术的发展趋势
自从二十世纪八十年代中期，研制成功了数字蜂窝移动通信系统之后，数字移动通信系统为人们带来了诸多的方便。数字无线传输具有非常高的频谱利用率，能够使系统容量得到大幅度的提高。与此同时，无线数字网可以提供语音、数据多种业务服务，也可以兼容有线数字网络。事实上，早在二十世纪七十年代末期，当模拟蜂窝系统仍然正在进行开发的时候，一些发达国家就已经开始研究数字蜂窝移动通信系统。到二十世纪八十年代中期，欧洲首先推出了泛欧数字移动通信网（GSM）的体系。当今时代是第三代数字移动通信系统时代。这一时代的的通信频带进一步加宽，数据业务所占的比重大幅度增加，全面走向移动多媒体传播。下面几种技术充分证明了现在无线数字网络技术的发展趋势：
第一，举世瞩目的3G（第3代移动通信技术）技术；
第二，3.5GHZ宽带固定无线接入的推广应用；
第三，无线局域网标准的选用；
第四，宽带无线技术新宠WIMAX（全球微波接入互操作性）；
第五，超宽带无线接入技术UWB（超宽带广播）。
通过上述的几种技术，无线数字网络技术的发展方向就是接入多元化、网络一体化和综合布局化。往往需要商业运作的力量来推广技术标准，不管是哪种无线数字网络技术成为主流，它一定是带宽高、稳定性好、业务兼容性强的。另外，无线数字网络技术发展的另外一个趋势就是技术融合。技术融合就是各种数字网络技术在发展的过程中不断吸收其他技术的长处，并实现相互兼容。3G、WIMAX、无线局域网等各种无线技术在不断地向前发展，并且出现了同时被上述无线技术采用的新型射频技术，如多输入多输出和正交频分多路复用技术等。在安全方面，无线数字网络技术将根据不同的安全策略来提供各种各样的等级的安全方案，使企业、个人用户能够按照各种各样的性价比来选择那些能够符合自身的需要的安全策略：在漫游能力方面，无线数字网络技术的覆盖范围也正在逐渐变得更大，从热点到热区到整个城市的范围不断地扩大；在技术方面，无线数字网络技术将会建设一个基于IP的交换技术和开放的业务平台，实现网络的智能化，也使其更加容易进行维护。
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