時間:2023-03-16 15:26:09
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1.2無線傳感網絡技術在我國的發展還很緩慢,這主要是由于無線傳感網絡技術在我國出現的時間比較晚,無線傳感網絡技術在我國的研究方案中還處在初級階段,與西方一些發達國家相比,存在嚴重的滯后性,我國在無線傳感網絡技術上的研究主要局限在仿真計算和網絡協議等,在人們的生活和軍事中的應用還很少,而且無線網絡現在已經可以用來作環境監測,我國卻沒有將無線傳感網絡技術應用到實處。
1.3目前,中國的未來技術研究方向中有幾項是專門針對無線傳感網絡技術進行直接論述的,而且在一些重大會議的決策里面,也將無線傳感網絡技術列為三大前沿信息技術,無線傳感網絡技術中的自發組織網絡技術和智能感知技術都成為中國重點信息技術研究,無線傳感網絡技術在我國如此重視的情況下一定會有所成就,無線傳感網絡技術也成為社會信息技術發展的必然,在我國,信息技術領域廣泛地被應用已經成為不爭的事實,對人們的生活、工作和社會的發展帶來很深刻的影響。
2無線傳感網絡技術的應用發展
2.1無線傳感網絡技術在環境監測方面的應用和發展現代社會,人類的生活水平在逐漸的提高,人們對于環境的探討也越來越重視,環境方面的應用科學也越來越多,傳統的環境探索的模式已經不能滿足人們對環境探索強烈的欲望,而且關于環境的采集數據的難度也越來越大。無線傳感網絡技術的出現及時地解決了環境探索方面的難關,無線傳感網絡技術對戶外的野生動物的跟蹤、發現和保護做出了巨大的貢獻,通過無線傳感網絡技術,人們能夠對各種野生動物的生存成長環境做監測,比如說動物生存環境的氣象、洪澇災害、地球的物理環境、環境的污染狀況、大氣的監測等等,根據監測的結果采取必要的保護措施和改善措施。
2.2無線傳感網絡技術在軍事領域的應用和發展無線傳感網絡技術起于軍事領域,無線傳感網絡技術在軍事上的應用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛,將無線傳感網絡器安置在國家的邊疆防線上,士兵可以直接通過無線傳感網絡技術對國家邊疆進行防御,接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應用就是可以對目標進行定位,以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進攻,還可以通過無線傳感技術對無人駕駛的車輛進行擺布,戰爭結束后,無線傳感網絡還能對戰場的破壞性和環境污染程度進行監測并且評估。
2.3無線傳感網絡技術在家庭生活中的應用和發展無線傳感網絡技術最貼近人的生活的應用就是在家庭生活中的應用,無線傳感網絡器可以為人民的生活提供很多方便,并且能夠使人們的生活環境更舒適,無線傳感網絡技術為人們的生活提供比較人性化智能家居,比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機和微波爐等,這樣用戶就可以在遠處遙控這些家用產品,而且還能通過無線傳感技術在家里的主要房間安裝監測器,以便隨時控制家里的安全。
2.4無線傳感網絡技術在醫療衛生行業的應用和發展無線傳感網絡技術在健康護理人的方面的應用主要是用來對患者和醫生的行為進行監測,人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數據,將無線傳感網絡技術安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情,并得到及時的救治,無線網絡傳感技術在不久的將來會更加的方便,用途也會更加的多,還能實現醫療的遠程遙控。
OTN作為光層組織網絡的傳送網絡,整體可劃分為光通道層、光復用段層和光傳送段層三大子層機構,三大子層有機構成一系統建構,組構OTN技術支撐。其中,光通道層又由兩部分建構,OTUk和ODUk。OTUk即光通道傳送單元,ODUk即光通道數據單元。光通道傳送單元和光通道數據單元基本與SDH技術的段層和通道層兩部分相對應。所以,從OTN技術本質上來講,它打破了現存的SDHWDM的傳統優勢,是對傳統的更進一步、提升效能的繼承和創新,而且,OTN技術還擴展了對應業務傳送需求的組網功能。
1.2OTN優勢
OTN技術是對傳統組網技術的繼承、整合和創新,與已有的SDHWDM等傳送組網技術比較,它具有多元優勢:多種客戶信號封裝和透明傳輸。完美支持多種協議,大顆粒的帶寬復用、交叉以及配置。容量的可擴展性較強、強大的開銷和維護管理能力。FEC的糾錯能力較強、增強了組網和保護能力。
2OTN傳輸技術在移動網絡中的應用
2.1網絡組網架構
OTN組網總體網絡架構在移動網絡建設中存在不同的方式,當前整體分為省際干傳送線網、省內干傳送線網以及城域傳送網3大建構板塊。通過3大板塊的組網構建,OTN作為一種透明的信息網絡傳送平臺,能夠實現多元業務平臺提供的多元業務的統一傳送。
2.2OTN組網模型
2.2.1省與省之間的干線傳送網的組建模式
(1)網絡組建的拓撲模式
省級干線能夠傳送到省際干線傳送網旁邊的部分省份,光纜網絡傳輸的出口方向只有2個,通過對比得知其它省份光纜網傳輸的出口方向3個以上,可以根據光纜網絡拓撲采用網狀式的結構組建OTN傳輸網,外省的業務接入點通過環網來實現。
(2)網絡傳輸的波道規劃
如果一個節點需要擔任多方位傳輸的任務,那么在規劃它傳輸方向的波道時要根據它的業務流量和流向來確定,如果同一條線路使用了兩個不同方向的波道要將它們規劃到同一個交叉單元中,這樣可以有效地避免在外部跳纖來實現通道的連接。
2.2.2省內干線傳送網OTN組網
(1)組網拓撲
組網的業務特點:將省會城市的網絡節點作為中心,擔任匯聚和收集各地市業務節點。光纜網的業務特點:各地市的節點以省會城市的節點作為中心,且分布在各個環線之上。
(2)網絡波道規劃
ONT網絡組織的環形結構有以下特點:省會的城市節點呈現多維狀態,而一般的地市級節點只能支持兩維。
2.2.3城域傳送網OTN組網
城域傳送網OTN網絡結構不同的組建方式是根據網絡規模的大小來確定的,主要分為大規模形式的城域傳送網和中小規模形式的城域傳送網,下面舉例說明。
(1)組網模式的拓撲
從城域傳送網的整體來看,它的規模相對較大且核心的節點數量也比較多,整個網絡的業務量也大。在這種傳輸網絡中核心層是專門負責提供核心節點之間的中繼電路,同時也負責各種業務的調度,且能夠實現業務的大容量調度和多業務同時傳送的功能。
(2)網絡波道規劃
核心層和匯聚層可以組建獨立的網絡,在業務的初期可以根據實際情況只在核心層組建ONT傳輸網絡,在組織網絡結構的時候要充分地考慮光纜網絡的連通程度和業務的流量和流向,匯聚層采用環形組建形式,每個環可以接到兩個核心的節點之上。
徐州琴書的舞臺表演按時序可分為兩個階段不同的形式,而上個世紀80年代已成為這兩個階段的分界線。80年代以前,徐州琴書的演出形式是單人檔和雙人檔,80年代后則是雙人檔、三人檔。“單人檔”,即一人拉墜胡,單腳踩梆打節奏,演唱者只能坐唱,不能走動,當演唱到處時需要單腳踩梆以助氣氛;“雙人檔”,多為男女二人,一個人邊敲揚琴邊打手板,另一個人坐著拉墜胡,兩人配合默契共同演唱;“三人檔”是上世紀70年代末徐州市琴書表演藝術家魏云彩先生與他的兩位弟子三人同臺演唱而形成的新的表演形式,“三人檔”的演員在舞臺上分左、中、右,伴奏樂器除了墜胡和揚琴以外,再配上一件彈撥樂器或打擊樂器如碰鈴、小碟等等,這種演唱形式能分能合、活潑多變,更有利于舞臺表演。
徐州琴書的劇目扎根民間
徐州琴書植根于民間,有著深厚的群眾基礎,它緊緊貼近人民生活,而又反映人民生活,內容十分廣泛,包括生活倫理、脂粉、靈怪、樸刀、棍棒、鐵騎、公案等,藝人稱其為“針線筐里的買賣”。如“張家長、李家短,七個貍貓、八個眼……”,耳熟能詳;再如“五月花開滿園香,家家戶戶過端陽。有一戶人家吃粽子,兒子告他娘一狀……”徐州琴書小段《吃粽子》娓娓道來,如敘家常。
徐州琴書的伴奏手法具有多樣性
徐州琴書的伴奏樂器由拉弦樂、彈撥樂及打擊樂器組成。拉弦樂器有墜胡、軟弓胡琴、二胡和板胡等,其中墜胡的音質雄渾而粗獷,或低沉如泣如訴,或高昂如萬馬嘶鳴,墜胡是徐州琴書中最重要的伴奏樂器之一;彈撥樂器有揚琴、古箏、三弦,其中揚琴樂音明麗而優雅、活潑而清朗,與墜胡相配合,相得益彰;打擊樂器有檀板(手板)、碟子等。徐州琴書伴奏樂器的演奏效果用白居易的《琵琶行》“大弦嘈嘈如急雨,小弦切切如私語;嘈嘈切切錯雜彈,大珠小珠落玉盤”等詩句來形容是非常確切的。徐州琴書音樂“雖有定規,卻無定譜,因此無論在唱腔和伴奏方面都包含有很多即興的成分,使徐州琴書伴奏手法豐富多樣。徐州琴書的伴奏大致有四種形式:一是,隨腔伴奏,即伴奏與唱腔旋律基本相同;二是,襯腔伴奏,多在演唱曲牌時使用,有時為了突出唱詞,樂隊伴奏全停,待襯詞出現后,樂隊與幫腔一起進入,使音樂氣氛驟然強烈;三是,唱時不拉和拉時不唱,這種伴奏方法與唱腔旋律形成了鮮明的對比,演唱時不拉弦也不擊琴,只擊梆或打板作節,或者有時只在幾個骨干音上做些支撐性的點染;四是,即興伴奏,這種伴奏方法以靈活多變見長。有時伴奏與唱腔形成兩個聲部,既具立體感而又突出聲腔,構成復調音樂效果①。
徐州琴書的發展現狀
(一)徐州琴書的嚴峻現狀
過去的徐州琴書是活躍在農耕時代的民間藝術形式,但隨著社會的發展,工業化、城市化和鄉村城鎮化速度的加快,節奏快、壓力大的現代生活使傳統的民間戲曲音樂日漸蕭條,甚至銷聲匿跡,徐州琴書也未能幸免。究其原因,首先是演出市場嚴重縮水。以前的徐州琴書有很深厚的群眾基礎,老百姓都特別愛聽,甚至能演唱一些劇目的片段。可現在別說能唱的,就連聽過徐州琴書的人數也不多了;其次是后繼乏人。中期曲藝團解散,1977年才開始恢復演出。徐州琴書招收的第一批學員只有7人,1989年徐州文化藝術學校招收的學員也只有6人,后來由于經濟效益不好、演出少或發展前途不明朗等因素制約,最后能夠留在舞臺上的演員只剩下2、3人。同時,徐州琴書與江蘇省其他兄弟戲曲形式之間存在著相當大的差距,據徐州琴書表演藝術家魏云彩先生說:“在參加第六屆江蘇省曲藝節時,我就深知徐州琴書與揚州評話、蘇州評彈之間的差距有多大,我們的力量有多么的薄弱,徐州琴書12年收了6個學生,蘇州評彈一年就收50個學生,12年就是600個學生,徐州琴書后繼乏人啊”
(二)政府相關部門所作出的努力
正當徐州琴書的發展陷入困境時,國家開始大力推進非物質文化遺產保護工作,國家和江蘇省有關部門的各項保護工作也在不斷地開展,一些相關政策、措施的出臺,為徐州琴書的保護和發展提供了良好的機遇。2002年徐州市政府責成文化主管部門向社會招收8名徐州琴書學員,在市文化藝術學校舉辦徐州琴書班,初步解決了后繼無人的問題;2005年徐州市將徐州琴書列為市級非物質文化遺產保護項目;2007年6月徐州琴書被列為江蘇省非物質文化遺產保護項目;2008年徐州琴書被列入第二批國家非物質文化遺產名錄;2009年8月徐州琴書研究會正式成立。種種跡象表明,通過政府和社會的不懈努力,徐州琴書的保護和發展有了一些起色,但是這只是從政策、制度等宏觀的層面為徐州琴書的發展注入了一些動力,但是想要從夯實群眾基礎、開拓傳播途徑等微觀層面,讓人民群眾重新回到徐州琴書的周圍,光靠宏觀政策支持是不夠的,而應將徐州琴書的傳播訴諸老百姓生活中不可或缺的互聯網,依托現代網絡技術手段創新徐州琴書發展的新途徑,這是解決這個問題的重要切入點。
構建網絡傳播模式,承傳徐州琴書音樂
進入21世紀,迅猛發展的網絡使整個社會信息傳播系統發生著革命性的變遷。網絡傳播是在互聯網、數字技術、通信技術基礎上發展起來的新型媒體,它突破了時空限制,以其自身的即時性、交互性、多樣性和自主選擇性等優點掀起了一場顛覆性的媒體革命,成為當前最受大眾歡迎的傳播形式。
(一)建立徐州琴書資源數據庫
資源數據庫是按照數據的結構形式來組織、存儲、管理資源數據的倉庫。隨著信息技術的不斷發展,資源數據的管理不再僅是存儲、管理資源數據,而轉變為用戶所需要的資源數據管理的方式。例如企業或事業單位的人事部門常常要把本單位職工的基本情況(職工號、姓名、年齡、性別、籍貫、工資、簡歷等)存放在數據庫中。有了這個“數據倉庫”就可以根據需要,隨時查詢某職工的基本情況等等。對于徐州琴書而言,資源數據庫將會對徐州琴書起到存儲、管理、展示和傳承的作用,意義重大。要充分利用網絡容納海量資源和資源共享的特征和優勢,就要建立徐州琴書資源數據庫。徐州琴書資源數據庫應容納盡量多的徐州琴書藝術發展的概況、民間團體和傳承人的介紹、作品曲譜與音視頻資料的展示、演出活動信息的宣傳、保護方法與承傳方式的普及等相關數據,讓數據庫作為向百姓宣傳徐州琴書的基地、中心和代言人。
(二)制作徐州琴書的藝術網站
在徐州琴書網絡傳播模式中,制作網站是必要的組成部分,將虛擬的信息資源交流平臺放在傳播者與受眾之間,表現網絡文化信息“傳”與“受”多方面的信息互動,來達到傳播者與受眾者、受眾者與受眾者之間的信息傳遞、交流、反饋以及信息碰撞,這正是本模式最為獨特和新穎的地方。目前,關于徐州琴書的獨立的、專業的藝術網站還未能夠展現在我們面前。筆者通過在互聯網上搜索“徐州琴書網站”得知,涉及徐州琴書內容的網站只有少量幾個,如中國琴書網。在這個網頁上,徐州琴書只是作為一個小欄目進行展示和宣傳,文字與圖片資料非常少,音頻與視頻資料基本沒有。因此,制作徐州琴書藝術網站,刻不容緩。
目前網絡上有一些關于民間藝術的網站,但這些網站大多出現這樣或那樣的問題,因此徐州琴書藝術網站的制作應注意:其一,網站的欄目設置應從用戶的視角出發,清晰明確,重點突出;其二,在欄目內容設置方面,除了以文字介紹的傳統方式向用戶展示徐州琴書以外,還要加強對圖片、音頻、視頻等欄目的建設,將諸多寶貴的資源加以整合和處理,通過圖文、音頻、視頻的形式全面展示徐州琴書的內容;其三,網站應體現“以人為本,用戶至上”的服務理念。徐州琴書藝術網站應具備很強的交互功能,為用戶提供全方位、多層次的信息服務,滿足用戶的個性化信息需求。無論是傳播者還是受眾老百姓,都可以利用這一渠道進行“傳”、“受”等活動,實現理論意義上的“對話”傳播;其四,網站應特別加強維護工作。網站維護管理是網站生存的必備條件,不做維護的網站便喪失了其生存的意義。網站維護要及時,如果網站信息更新速度緩慢,經常存在無法鏈接、內容過時等情況,便會使讀者對網站喪失信心。
(三)大量制作網絡“流媒體”格式的徐州琴書作品
所謂流媒體是指采用流式傳輸的方式在英特網上播放的媒體格式。商家通過視頻傳送服務器將節目當成數據包發出,并傳送到網絡上。用戶通過解壓設備對數據進行解壓后,節目就會在一些媒體終端上,和發送前一樣顯示出來①。目前,使用“流媒體”的終端主要集中在移動電視、手機以及IPTV等產品上。
移動電視具有廣泛的群眾基礎和強制性傳播的優勢,傳播內容多是短小精悍的娛樂資訊節目。所謂強制性傳播,其實就是指在某個公共場合的移動媒體終端上,無限循環播放流媒體節目,受眾只要處在這樣的環境中,人的視覺、聽覺等感官觸覺會被流媒體節目強制吸引,受眾會或多或少的接受流媒體節目所傳達的信息。因此,打造徐州琴書系列節目和視頻廣告,通過公交、出租車、地鐵等移動電視,以及樓宇和戶外大屏幕電視等無線數字網絡播放,將會起到良好的品牌形象塑造和廣告傳播效應。
手機媒體傳播具有移動性、時效性、交互性和個性化的特點,受眾可以自主選擇和信息。目前手機已經成為人們生活中不可或缺的交流工具,通過手機我們可以隨時觀看徐州琴書的流媒體格式的視頻節目,還可以在網絡上申請和建立徐州琴書的博客、微博等交流平臺,在平臺上暢談徐州琴書的發展與保護。
IPTV作為我國重要的信息服務平臺,它具有“多媒體化”和“超鏈接化”的特點,可以隨時地、無限地擴展信息內容,在傳播者和受眾之間創造更好的互動性。較之有線電視,IPTV最大的魅力在于其互動性所提供的強大功能和豐富的增值業務,這些增值服務,如影視點播、移動電視、上網、電子郵件、視頻通話、互動游戲和信息服務等。因此,徐州琴書可以借助IPTV這一嶄新的信息服務平臺,定期推出徐州琴書音樂電子雜志,增設徐州琴書專題旅游頻道,將徐州琴書與徐州本地旅游的宣傳融為一體,不僅可以在點播時加上虛擬徐州情境游的互動參與內容,還可以增加互聯網相關信息搜索功能,文化產品的電子商務可以和視頻服務結合,進一步增強互動體驗效果。
2對無線傳感器的安全技術造成破壞的因素
2.1破撞攻擊。在發包作用處于正常的節點中時,破壞方則會附帶的將另一個數據包進行發送,使得破壞的數據由于出現數據的疊加無法有效的被分離開,從而嚴重的阻礙了正常情況下的網絡通信,并且破壞了網絡通信的安全性,即為碰撞攻擊。建立監聽系統則是最好的防卸方法,它是利用糾錯系統來查找數據包的疊加狀況,并及時的對其進行清除,從而確保數據安全的傳輸。
2.2擁塞攻擊。擁塞攻擊指就是破換方對網絡通信的頻率進行深入的了解之后,通過通信頻率附近的區域的得知,來發射相應的無線電波,從而進行一步對干擾予以加大。對于這種狀況,則需要采用科學合理的預防方式,來將網絡節點裝換成另一個頻率,才能進行正常的通信。
3加強無線傳感器網絡安全技術的相關措施分析
3.1密鑰管理技術。通常在密鑰的管理中,密鑰從生成到完畢的這一過程所存在的不同問題在整個加密系統中是極其薄弱的一個環節,信息的泄漏問題尤為頻繁。目前我國對密鑰管理技術上最根本的管理是對稱密鑰機制的管理,其中包括非預共享的密鑰模式、預共享密鑰模式、概率性分配模式以及確定性分配模式。確定性分配模式為一個共享的密碼鑰匙,處于兩個需要進行交換的數據節點間,且為一種非常確定的方式。而概率性分配則是將密碼鑰匙的共享得以實現,則要根據能夠進行計算的合理概率,從而使得分配模式予以提出。
3.2安全路由技術。路由技術的實施就是想節省無線傳感器網絡中的節點所擁有能量,并最大程度體現無線傳感器網絡系統。但由于傳播的范圍較大,因此在傳輸網絡數據信息時常常不同程度的遭受攻擊,例如DD路由中最根本的協議,一些惡意的消息通過泛洪攻擊方式進行攔截及獲取,并利用網絡將類似虛擬IP地址、hello時間以及保持時間這樣的HSRP信息的HSRP協議數據單元進行寄發的方式,來對正常情況下的傳輸實行阻礙,使得網絡無法進行正常且順利的通信流程。但通過HSRP協議和TESLA協議進行有效結合所形成的SPINS協議,則可以有效的緩解且減少信息泄露的情況的出現,同時進一步加強了對攻擊進行預防的能力,從而保證無線傳感器網絡整體的系統具有安全性。
3.3安全數據相融合。無線傳感器網絡就是通過豐富且復雜的數據所形成的一種網絡,其中的相關數據會利用融合以及剔除,來對數據信息進行傳送,因此在此過程中,必須謹慎仔細的對數據融合的安全性問題予以重視。同時數據融合節點的過程中,必須將數據具體的融合通過安全節點進行開展,并且在融合之后,將一些有效的數據通過供基站予以傳送,才能進一步對監測的評價進行開展,從而保證融合的結果具有真實性以及安全性。
3.4密碼技術。針對無線傳感器網絡中的一些極其不安全的特性,可通過密碼設置、科學化的密碼技術,從而進一步保證網絡通信能夠安全的進行。同時通過加大密碼中相關代碼以及數據的長度,來大大降低信息泄露的情況,從而可以有效的保證通信數據的安全性。由于出現的密鑰算法無法達到對稱性,其中所具備的保護因素較大,并且擁有簡單方便的密碼設置,從而廣泛、普遍的被人們運用到日常生活中。而在應用不同的通信設備時,則需要將相應的密碼技術進行使用。
2單邊通信協議
根據蟲孔(Wormhole)交換策略[5],一個數據包被劃分為若干個微片(flit),其中位于數據包最前端和最尾端的微片分別被稱為頭微片(headflit,HF)和尾微片(tailflit,TF),中間部分的微片則被稱為體微片(bodyflit,BF),這三種微片可進一步通過微片類型編碼進行區分。數據包的頭微片主要包含相關的路由信息,如源節點坐標(src_x和src_y)、目的節點坐標(dst_x和dst_y),以及數據包長度、冗余校驗碼等信息,尾微片和體微片則包含了具體待傳輸的數據。此外,在具有多個虛通道的片上網絡中,微片中還包含了其所屬的虛通道號(vcid),以使不同數據包的微片可以在數據鏈路上混合傳輸,從而提高數據鏈路的帶寬利用率。為了減少處理器的干預、提高數據傳輸效率,本文對片上網絡采用單邊通信協議,其主要思想是在數據包中顯式地包含數據的目的地址。圖2示意了本文使用的數據包格式:一個數據包由至多16個微片組成,每個微片的數據負荷為32位;第一個微片為頭微片,包含了路由信息及數據包長度信息;第二個微片包含了一個32位的目的地址,該地址指定了后續數據在目的節點中應被存放的位置;后續微片則包含了具體傳輸的數據。這種將目的地址包含在數據包中的單邊通信方式使網絡接口能直接將接收到的數據存入存儲器,而無需處理器進行干預,因此有助于提升網絡接口的數據接收能力。
3網絡接口設計
網絡接口(NI)負責數據包的發送和接收工作,是處理單元與片上網絡通信的接口。一方面,NI監聽從網絡到達該節點的微片,組裝成完整的數據包,然后通知DMA控制器根據接收到的目的地址將數據存放到存儲器中;另一方面,NI從處理器接收數據,將數據進行打包后傳入片上網絡。因此,NI的處理器端和網絡端需分別滿足嵌入式總線協議(本文采用AHB總線[6])和基于信用量(credit)的流控協議。以具有兩個虛通道(分別用VC0和VC1表示)的片上網絡為例,圖3示意了本文設計的網絡接口結構,其中上半部為網絡接收部分,下半部為網絡發送部分。在網絡接收部分,每個虛通道都對應了一個接收隊列、數據包隊列、目的地址寄存器和DMA寫控制器(wDMA)。數據包的解析和接收是由接收控制狀態機和wDMA控制器協同實現的,圖4示意了兩者的狀態轉換關系與協同工作方式。一方面,接收控制狀態機對接收隊列中的微片進行解析,剝離vcid和微片類型等信息后,將有效數據存入數據包隊列;接收控制狀態機檢測到一個完整的數據包后,就通知相關的wDMA控制器直接將接收到的數據搬移到存儲器中。另一方面,DMA寫控制器(wDMA)接收到DMA傳輸請求之后,首先從數據包隊列中讀取出第一個微片,并將其記錄為后續數據的目的地址;然后,wDMA控制器向AHB仲裁器發送總線請求信號,申請對總線的所有權;接下來,wDMA控制器發起AHB總線傳輸操作,將數據包隊列中的數據按照先前記錄的目的地址連續地存入存儲器中;等到數據包隊列為空之后,接收控制狀態機和wDMA控制器均返回空閑狀態。在網絡發送部分,處理器將待發送數據的起始地址(針對發送節點而言)和數據長度寫入相關的DMA讀控制器(rDMA)中,再由rDMA將數據從存儲器搬移到發送端的數據包隊列。發送控制狀態機再將數據包的目的地址(針對目的節點而言)與數據包隊列中的數據進行打包后傳入網絡。另外,由于VC0和VC1可能同時發送數據包,因此在發送控制狀態機中還進行了虛通道間的仲裁,仲裁的結果用于選擇相應的數據進入網絡。為了簡化接收控制狀態機對完整數據包的探測過程,規定網絡中數據包的長度不能大于NI中數據包隊列的深度,以使數據包隊列可以存放一個完整的數據包。在本文中,NI接收部分和發送部分的數據包隊列深度均被設置為16,因此網絡中的數據包最長不能超過16個微片。
4驗證及性能分析
4.1驗證及測試環境為了對設計的片上網絡傳輸接口進行驗證及性能測試,本文將網絡接口集成到了一個4×4mesh片上多處理器驗證環境中,圖5示意了該多處理器的結構:每個節點均為一個基于AHB總線的小型系統,其中包含了一個小型RISC處理器(μP)、私有SRAM存儲器、片上網絡路由器及網絡接口。為了對網絡接口的性能進行對比分析,本文選取了并行FFT計算[7~10]作為應用案例來對該16核系統進行性能測試。其中,測試組采用本文設計的網絡接口,數據在存儲器和網絡接口間的搬移采用DMA方式實現;而對比組采用非DMA操作的網絡接口,數據的搬移是以中斷的方式通知處理器μP干預實現。
4.2案例測試圖6給出了在16核系統中進行單精度浮點FFT計算的結果,其中橫軸表示輸入序列長度的對數,縱軸為計算過程所消耗的時鐘周期。從圖5可以看出,對比采用CPU干預型網絡接口的16核系統,采用DMA傳輸型網絡接口的16核系統具備了更高的并行計算性能。當FFT序列長度為1024時,本文設計的網絡接口使FFT計算耗時降低了20%左右,且隨著FFT序列長度的增加,DMA傳輸型網絡接口對16核系統并行計算性能的提升更加明顯。導致FFT計算性能提升的原因主要有兩點。1)由于本文設計的網絡接口通過DMA方式實現數據負荷的搬移,而非通過CPU進行顯式的搬移,因此縮減了數據包的發送和接收延時,減低了處理器核間通信帶來的性能損耗;2)網絡接口采用的DMA傳輸方式減少了CPU對數據包的干預,使得CPU能更加專注地進行數據運算,因此應用程序的并行計算性能得到了提升。
中圖分類號:TP37 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2016)26-0201-02
The Design And Implement Of Video Monitoring System Based On Embedded Linux
HE Yi
(School of Information Engineering,Guangdong University of Technology,Guangzhou 510006,China)
Abstract: With the rapid development of Internet, embedded network video monitoring is hotspot that attracting extensive attention in the present, and have involved in all fields, so the research for the video monitoring system has a certain significance. So in the direction of video monitoring, this paper proposes a system design scheme, The system using the Linux as operating system, S3C2410 as development platform and Collecting video image data by USB camera, after compression coding, the video image data is transmitted to the video server and client through the network, achieve the basic monitoring function.
Key words: video monitoring; embedded; camera; video compression; video capture
1 概述
在當前科技迅速發展的環境下,視頻監控系統已經在安防、交通監控和家居生活等重要領域得到了廣泛的應用。視頻監控系統經過了三個發展階段,第一是基于模擬攝像機的模擬視頻監控系統階段,第二是基于PC 端的數字視頻監控階段,第三是基于嵌入式Linux的網絡視頻監控系統階段[1-2]。傳統的模擬視頻監控系統存在傳輸距離和系統數據量有限、圖像質量低和不易擴展等不足,數字監控系統雖慢慢取代了模擬視頻監控系統,但其本身也存在視頻前端采集復雜、系統穩定可靠性差等局限。網絡視頻監控系統在各類技術的不斷發展的基礎上也在不斷發展中。在網絡技術快速發展的趨勢下,通過網絡傳輸視頻圖像[3-5],是目前實現視頻監控最好的方法。本文設計并實現一套以S3C2410為開發平臺,以Linux為操作系統的基于嵌入式視頻監控系統,客戶端只要和監控終端在同一局域網內均可實時監控。
2 系統整體設計方案
該嵌入式視頻監控系統以Linux系統和S3C2410開發板作為系統核心平臺,由在前端的USB攝像頭實時采集視頻數據,經壓縮編碼后通過TCP網絡傳輸到后臺服務器,客戶端可實現實時監控。此系統主要由視頻服務器端和客戶端組成;服務器端包括視頻圖像采集模塊和TCP網絡傳輸模塊,它們的職責就是將視頻數據進行壓縮、編碼后通過TCP網絡傳輸到遠程終端設備上。客戶端主要實現遠程終端設備的視頻顯示。
3 系統硬件設計
在該系統中,硬件結構包括視頻圖像采集模塊、視頻服務器模塊和TCP網絡傳輸模塊。視頻圖像采集模塊主要完成視頻數據的實時采集,ARM開發板通過攝像頭采集獲取視頻圖像數據,然后進行壓縮存儲和處理,然后通過網絡傳輸模塊將視頻數據傳輸到遠程移動終端上顯示。
4 系統軟件設計
軟件部分的設計主要包括:嵌入式Linux系統的裁剪和移植、視頻圖像的采集、視頻的網絡傳輸以及客戶端網絡連接程序。系統的裁剪和移植等技術本文不再作詳細的論述。以下主要介紹視頻圖像采集模塊和網絡傳輸模塊的設計。
進行視頻采集[6]必須加入video4Linux模塊,要從攝像頭設備中采集視頻圖像幀,必須依靠此模塊所提供的接口。video4Linux是攝像頭設備的相關內核驅動,它為攝像頭提供了編程所需的最基本的接口函數,比如ioctl()函數、打開函數、寫函數和讀函數等的實現。并把它們定義在file_operation中,當應用程序對設備文件進行打開讀寫等一系列系統調用的操作時,系統將通過此結構去訪問內核驅動程序[7-9]所提供的一些基本函數。video4Linux中的數據結構為視頻采集提供了各種視頻圖像的相關數據信息,其中包括有:
video_window :包含獲取的視頻圖像區域的基本信息
video_capability:包含設備信息,比如設備的分辨率范圍、設備的名稱和信號的來源信息等
video_picture:包含了所獲取圖像屬性;
video_channel:各個信號源的屬性;
video_mmapf:用于內存映射;
video_mbuf:包含映射的幀的屬性和信息,比如所支持的最多幀數、每一幀圖像的大小和每一幀圖像相對基址的偏移等屬性;
video_buffer:最底層對緩沖區的描述。圖3為整個的視頻圖像采集流程,視頻圖像的采集程序包括以下流程,一是初始化設備,二是打開設備,三是獲取視頻設備和視頻圖像信息,四是圖像參數設定,五是視頻圖像采集。
視頻數據網絡傳輸模塊本文采用B/S模式,以此模式來實現網絡視頻監控。本文采Boa來搭建Web服務器[10]。Boa 有它自己的特點,首先它支持CGI;其次它是單任務的,它與傳統的web服務器不同,第一,對于每一個連接,它不會去重新啟動一個新的進程,第二,對于二個或者多個連接,它也不會去啟動多個對自身的復制;再次,對于所有在進行活動的連接,Boa只會在內部對它進行相應的處理,而且,對每一個CGI連接,它都會重新去開啟一個進程。Boa支持的CGI公共網關接口適用于各種不同的平臺,是用戶應用程序與Web服務器最常用的通信接口。
5 系統仿真和測試
本文提出的構架方案和實現方案已經通過測試。客戶端監控界面如圖4所示。整個系統開發不僅簡潔,而且高效,同時成本比較低,穩定性非常可靠,能夠被移動設備應用,實現實時視頻監控。
參考文獻:
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一、引言
隨著網絡通信技術的發展,自動化控制系統的要求也越來越高,從過去的集散式自動化控制發展到分布式自動化控制,再發展到目前流行的現場總線自動化控制,以及逐步成為趨勢的工業以太網自動化控制,目前基于網絡實現的遠程無人值守自動化控制逐步得到了廣泛的關注、研究和應用。由于網絡帶寬的擴充,使得基于網絡的遠程無人值守成為了可能,但是這也對監控平臺提出了更高的要求,除了傳統的依靠傳感器監測機電設備的生產狀態、工作狀態之外,還必須要對整個環境實施全方位的監控,因而視頻監控也要實現基于網絡化的遠程控制。
過去傳統的視頻監控都是就近接線實現就近監控,隨著數字化管控、一體化管控概念的提出,遠程視頻監控也逐漸成為了當前安全監控、自動化監控的必然需求,因此,如何基于以太網構建遠程視頻監控系統,是當前遠程監控系統必須要解決的技術問題之一。本論文主要結合工業以太網的實際功能,對基于網絡的視頻監控平臺展開系統的分析設計與研究,以期能夠從中找到面向網絡的遠程視頻監控系統的設計應用方法,并以此和廣大同行分享。
二、基于網絡的視頻監控平臺的總體分析
2.1設計原則
基于網絡實現的遠程視頻監控平臺,在設計時除了要滿足其基本的視頻監控功能外,還必須結合實際的應用需求進行設計,確保功能滿足的同時實現最佳的經濟效益,為此,需要確立以下幾個設計原則:(1)先進性。基于網絡的視頻監控系統必須要足夠先進,要能夠滿足當前網絡系統、視頻監控設備的接口類型,整體采用性能優良的監控裝備,確保整個系統在相當一段時間內能夠保持領先的水平。(2)可靠性。從系統設計、部件選型、系統裝配、軟硬件配置等各個角度入手,都要確保系統的高可靠性,在任何惡劣環境以及網絡資源有限的情況下,監控系統都能夠穩定可靠工作。(3)方便性。整個監控管理界面應當具有良好的人機交互性,即使不具備計算機操作知識的人員依然能夠方便的實現遠程視頻監控和相關數據記錄的查閱、調取和管理,同時從系統的后期維護保養的角度來說,也要方便整個系統的維護和維修。(4)擴展性。系統除了要滿足當前的監控功能外,還必須設計一定的功能冗余,一方面要能夠實現將來新監控設備的補充,以實現新的監控功能;另一方面還要設計適當的擴容接口,以滿足系統日后的升級,包括更換更新的設備、網絡擴容以及增加其他必要的控制模塊等。
2.2功能需求分析
(1)圖像視頻監控功能。基于網絡的遠程視頻監控平臺,首要功能自然是圖像視頻監控功能,該平臺系統應當能夠提供24小時不間斷的視頻監控功能,同時自動存儲圖像視頻資料,以供后期查閱和調用管理。(2)數據管理功能。對于存儲的圖像視頻數據,應當按照時間節點自動存儲管理,通過所設計的數據庫管理軟件能夠對龐大的視頻圖像數據方便的進行直接管理,按照用戶的管理需求進行數據管理。(3)用戶安全管理功能。由于視頻監控系統實現了網絡化和遠程化,因此系統的網絡安全性必須要著重設計,確保整個網絡系統的安全,對于用戶登錄的權限,也必須加強管理,確保實現不同權限等級的用戶擁有不同的數據管理功能。
三、基于網絡的視頻監控平臺的實現
3.1系統網絡結構設計
(1)網絡介質的選擇。現在網絡鋪設的介質主要有雙絞線、同軸電纜和光纖。目前雙絞線應用的已經比較少了,同軸電纜在遠距離傳輸方面并沒有突出的優勢,而光纖目前是主流的網絡傳輸介質,一方面因為光纖傳輸速率快,失真少,更重要的是光纖傳輸尤其適合應用于遠程監控,況且視頻圖像監控所形成的視頻數據都是大流量數據,極易造成網絡的擁塞,而采用光纖作為傳輸介質,極大的避免了網絡擁塞的發生。(2)網絡拓撲結構的選擇。網絡拓撲結構一般有星型結構、樹型結構、網狀結構、環型結構以及總線型結構等。各種類型的網絡物理拓撲結構的性能對比見下表1。從表1可見,環型網絡拓撲結構適宜應用于遠程視頻監控系統,而且環形網絡由于具有鏈路冗余功能,因此能夠確保遠程視頻監控系統的穩定可靠運行。
3.2系統層次分析
基于網絡的遠程視頻監控平臺系統,從前端攝像頭到后臺控制中心,其網絡架構層次設計如下:(1)網絡攝像頭層。作為遠程視頻監控平臺的最前端,采用網絡攝像頭的最大好處是避免了因接口轉換而帶來的成本上升的問題,直接采用RJ45接口將攝像頭拍攝到的視頻圖像畫面以通用的TCP/IP網絡傳輸協議進行傳輸,簡化了網絡層次和結構。(2)網絡傳輸層。采用光纖構建的千兆工業以太網是整個遠程視頻監控平臺系統的關鍵部分,承擔著視頻圖像數據的網絡傳輸。在網絡傳輸層,網絡傳輸平臺通過環形拓撲實現控制網絡冗余連接,即控制網上任何一點的單一鏈路連接意外斷開,系統都能通過環網的反方向提供后備鏈路,保證系統可用性的同時兼顧經濟性,環網主干鏈路全部采用單模光纖,保證故障切換時間均
3.3系統軟件配置
(1)終端顯示層程序。作為遠程視頻監控平臺系統的終端,其顯示程序采用了人機交互性友好的組態軟件進行開發,能夠借助于三維圖形逼真的還原監控現場的場景;另一方面,該顯示程序除了要能夠實現不同視頻攝像頭監測畫面之間的切換,還必須要能夠對畫面進行存儲管理。下面重點分析視頻采集程序的實現。(2)視頻采集軟件子程序。視頻采集模塊主要是通過相關函數接收來自攝像頭傳輸過來的視頻信息。在程序設計中調用ReadStreamData(HANDLE hChannelHandle,void* DataBuf, DWORD*Length,int* FrameType)函數來讀取參數hChannelHandle對應的視頻通道的音視頻數據流,并按照參數Length指定的緩沖區大小,將數據流讀取到數組DataBuf中,同時返回當前讀取的數據流的幀長度。這樣系統就可以對數組中的數據流信息進行后續的處理,如本地音視頻的預覽等。
四、結語
由于圖形視頻監控具有直觀、醒目的特點,因此在現代化的自動化控制系統中逐漸凸顯出特殊的監控作用,對于確保整個生產環境的安全具有至關重要的作用。基于工業以太網實現的遠程視頻監控平臺,是將遠程測控技術和計算機網絡通信結合的又一個典型應用,本論文重點針對遠程視頻監控平臺的結構與實現,給出系統的設計和實現方案,對于其他技術領域內應用遠程視頻監控技術提供了很好的范本,是值得推廣應用的。
參考文獻
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二、網絡傳輸的法律性質
計算機網絡化給以往的作品傳播形態帶來了巨大的變化,幾乎所有傳統傳媒介質的作品都可以通過二進制數字編碼在網絡上傳播,通過網絡交換得到的作品與原始作品有完全一致的效果,且使用者還可以根據自己的需要,對于數字化后的信息很容易地改變或加工其內容,或插入其他信息。這種信息的數字化、網絡化對著作權的影響是巨大的,但從本質上說,其僅僅是為權利人增加了一種傳播作品的方式而已,并未動搖著作權保護的基礎──只保護作品的表達形式,而不保護其思想內容本身。因而要使網絡運行規范化,也不必對著作權法作根本的變更,只是應對現有規定作適當調整和補充。其中,網絡傳輸的法律性質問題是規范網絡運行的基礎和前提。對于網絡傳輸的法律性質,學者多有論及。但大體有以下三種見解:
1、網絡傳輸是一種發行行為
根據我國著作權法實施條例第5條的規定,發行是指為滿足公眾的合理需求,通過出售、出租等方式向公眾提供一定數量的作品復制件的行為。而網絡傳輸中,與傳輸的網絡聯網的用戶即可從其計算機終端上卸載作品進行閱覽、儲存、打印或以其他方式進行使用。因此這種向公眾傳輸的結果和經濟影響與傳統意義上的“發行”有相似之處。計算機程序可以從一臺計算機傳輸到十臺計算機,當傳輸結束時,原件保留在發出傳輸的計算機中,復制件則存在于每一臺計算機的內存或存儲裝置之中,傳輸的結果本質上與發行十個復制件相同。以網絡傳輸向公眾發行作品復制件與以其他傳統方式發行并無區別,因此網絡傳輸是一種發行行為。美國1995年公布的信息基礎設施工作組“知識產權和國家信息基礎設施:工作組關于知識產權的報告”,即通稱的“白皮書”就建議,美國的版權法明確承認網絡傳輸屬于向公眾發行,在版權人專有的發行權之內。我國有的學者也持此觀點,認為網絡傳輸事實上是在社會公眾中發行作品的一種新方式。
筆者不同意這種觀點,主要原因在于網絡傳輸過程中不存在傳統意義上的復制行為,與傳統的發行行為的內涵不符。從我國著作權法實施條例第五條的規定看,發行是與復制行為相聯系的,復制是指以印刷、復印、臨摹、拓印、錄音、錄像、翻錄、翻拍等方式將作品制成一份或者多份的行為。這可以理解為狹義的復制,此外還存在意義更加廣泛的廣義復制。這種廣義復制實質上可以把著作權法所規定的全部經濟權利的行使方式都包括進去了,因為可以認為一切“再現”原始作品的行為都是復制,而不僅僅是原封不動的復制,翻譯、改編、錄制等都是作品的再現,只是改變了表現方式。但這種廣義復制在著作權法上意義不大,且易造成權利混淆,故一般并不采用。對于網絡傳輸,有的學者認為也存在復制過程,即通常所說的“暫時復制”。暫時復制是指作品僅進入了計算機內存,沒有固定在任何有形媒體上,這在網絡傳輸中是廣泛存在的。美國的白皮書就認為暫時復制是一種復制行為,此后世界知識產權組織1996年12月在日內瓦舉行了外交會議,由于暫時復制遭到廣大發展中國家的反對,在版權條約的最終文本中刪去了包括暫時復制的復制權的內容。關于暫時復制的主張實質上就是一種廣義上的復制,這種主張并無太大的積極意義,相反還易導致網絡運行各主體間權利義務的不確定,且其對于作品的使用,對于信息的流通,都會構成不同程度的障礙。因此網絡傳輸過程中不存在傳統意義上的復制,不是發行行為。再者,即使將網絡傳輸行為看作是發行行為,也會產生與“發行權窮竭”原則的矛盾,應對該原則作例外規定。因為傳統的作品的有形物經發行后,該有形物的發行權便用盡,而網絡傳輸的作品是與有形物相脫離的,再適用該原則就會產生矛盾。
2、網絡傳輸是一種類似廣播的行為
網絡傳輸是與廣播相類似的公共傳播行為,其同有線電視傳輸沒有本質的區別。家庭錄制設備的出現同樣遇到網絡傳輸今天遇到的個人大量復制的問題,但是對于個人復制廣播電視節目,并未將廣播權解釋為發行權;而且采用公共傳播理論,可以避免“發行權窮竭”原則的矛盾。但根據我國著作權法實施條例第五條的規定,播放是指通過無線電波、有線電視系統傳播作品,播放方式包括無線播放和有線播放兩種。依該規定及伯爾尼公約的相關規定,只有有限種類的作品和有限種類的傳播方式能包容進去。因此可以通過對播放權含義的擴充,從性質上確認網絡傳輸是一種公眾傳播行為,是屬于作者的一種專有權利。但需對播放的范圍予以擴展,從播放對象看,既包括現場的表演和展出,也包括音響作品、動畫作品、電影電視作品、文學作品、美術作品、攝影作品等各類作品的數字形式;從采用的技術上說,既包括通過無線電波和有線電視系統的播放,也包括通過計算機互聯網絡的播放;從傳輸方式上說,既包括一對多的播放,也包括一對一的播放,即點到點的傳輸。
筆者認為此種觀點有其合理之處,網絡傳輸與有線電視傳輸確有技術上的相似之處;但二者畢竟是兩種性質完全不同的行為,在運行主體、傳輸內容、傳輸目的、法律責任等方面都有所不同,因此將網絡傳輸作為類似廣播的行為予以保護,亦不甚可取。
3、網絡傳輸是一種新的傳播方式─增設網絡傳輸權予以保護
網絡傳輸具有不同于其他作品使用方式的特點,它通過聯結千家萬戶的網絡,利用計算機處理信息速度快、效率高、范圍廣的特點,向公眾信息,傳輸作品,使得信息的流通產生了質的飛躍,因而應增設網絡傳輸權予以保護。目前國內有些專家學者持這種觀點。且1996年底世界知識產權組織通過的版權條約、表演和唱片條約規定了作者在網絡上的權利,作者應享有專有權,以授權將其作品以有線或無線方式向公眾傳播,使公眾中的成員在其個人選定的地點和時間可獲得這些作品。這兩個新條約規定的向公眾傳播的權利,即網絡傳輸權。
筆者同意這種觀點。根據傳統的理解,作品傳播給公眾主要有兩種形式,一是公開傳播,二是發行。網絡傳輸行為盡管與這兩種方式有某些可比之處,但不能將其簡單地定性為公開傳播或發行行為。只是可以作為立法上的參考,在司法實踐中,在法律尚無明文規定之前,甚至可作某些類推適用。但從本質上說,網絡傳輸行為與傳統的傳播方式完全不同,因而在世界知識產權組織的新條約中規定了網絡傳輸權,也就是說,作品的傳播目前應有三種方式,傳統的公開傳播、發行和涉及網絡傳輸的向公眾傳播的權利。作品在網絡上向公眾傳輸,屬著作權人對作品實現經濟權利的使用方式之一,具有和“復制、表演、播放、展覽、發行、攝制電影、電視、錄像或者改編、翻譯、注釋、編輯等”同等重要的地位,而且隨著計算機網絡化的深入發展,以及普及率的不斷提高,作品通過計算機網絡向公眾傳輸,可能會成為作者使用作品的主要方式,而且這種方式的經濟價值會越來越大,甚至會超過傳統的作品使用方式。把作品搭載到計算機網絡上向公眾傳播作為著作權人的一項專有權利,并在法律中規定,是計算機網絡化健康、規范發展的內在要求。從目前國內網絡傳輸的情況看,在版權保護方面基本上是無序狀態。如果不盡快在著作權法中增加網絡傳輸權的內容,司法機關會因法律的不明確而無法操作,侵權行為也得不到制止,長此以往,會使公眾誤以為任何作品都可以隨意上網并免費使用,這種習俗一旦形成,將難于糾正。這對著作權人利益的保護、對社會經濟秩序的維護都是極為不利的。因此應在我國著作權法第10條增加網絡傳輸權,即以有線或無線方式公開傳播,包括將作品向公眾提供,使公眾中的成員在其個人選定的地點和時間可獲得其作品的權利。
因此,筆者認為,網絡傳輸行為既不是發行行為,也不是類似廣播的行為,而應作為一種新的傳播方式予以規范和保護,我國著作權法應盡快增設網絡傳輸權,以保護著作權人的利益,但同時也要注意維持著作權人利益與社會公眾利益之間的平衡。
三、網絡傳輸與合理使用
明確了網絡傳輸的法律性質,我們再進一步分析如何保護著作權人的網絡傳輸權,這首先涉及到重新界定合理使用的問題。根據我國著作權法第22條第一項的規定,為個人學習、研究或者欣賞,可以合理使用他人已經發表的作品。所謂合理使用,是指他人依法律的明文規定,不必經著作權人的許可而無償地使用其作品的行為10.這對于一般傳統作品來講,是容易理解的。隨著網絡技術的普及,越來越多的作品通過網絡傳輸,在網上以點對點的形式傳播,如果依照傳統著作權法,這種使用屬于私人使用,應劃歸合理使用的范圍。這樣,無疑會給網絡傳輸作品的著作權人帶來巨大的損害。在著作權法中確定網絡傳輸權,個人在網絡上獲取作品固然將受到該權利的控制,但同時也應對合理使用的規定進行適當修改,應加上網絡傳輸環境的例外規定,使之適應網絡環境的要求。
四、網絡傳輸權利的行使
即使法律規定網絡傳輸作品的著作權人的網絡傳輸權,著作權人要真正實現這一權利也是有困難的。因為著作權人無法知道自己的作品被誰利用了,如何利用了,利用了多少次,更難以發放許可和收取報酬。從現存的著作權保護制度和國際上通行的作法來看,解決數字技術環境下的著作權行使問題,除通過著作權人個人行使權利外,主要是通過著作權集體管理制度來解決的。
著作權集體管理,是指著作權人、鄰接權人或者其他權利所有人授權有關組織,代為集中管理著作權、鄰接權的行為。由于復制和傳播技術的發展,作品的使用方式也日趨多樣化、國際化,著作權人對作品的被使用情況很難了解,因而出現了著作權集體管理機構,從事著作權、介紹,或者信托活動,其最早誕生于18世紀下半葉的歐洲。集體管理機構的主要職能在于:監督有關作品的使用情況,與作品使用者談判、簽約,發放使用許可,收取、分配使用費和追究侵權責任等。其中通過集體管理機構行使著作權最多的是音樂作品。網絡傳輸作品也可采取設立集體管理著作權的機構的方式,以對之有效保護。網絡傳輸的著作權人可將權利以信托的方式轉讓給管理機構,由管理機構與作品的利用者締結合同,或由管理機構對侵權者依法采取對策。通常每一侵權行為的損害看來是微不足道的,每個權利人對這類侵權行為一一訴諸法律,事實上也十分困難。如果由管理機構將大量的權利集中,以規模化的利益為目標開展工作,則無論是監視侵權,還是進行訴訟,均成為可能。同時,從作品使用者的角度,也易知道誰是權利人,許可的條件是什么11.因此,著作權集體管理是適用于網絡環境的。
我國著作權法中沒有提及著作權集體管理問題,只是在實施條例第54條中規定,“著作權人可以通過集體管理的方式行使其著作權。”由于缺乏具體的法律規定,所以我國目前的集體管理活動受到較大的制約,中國音樂著作權協會是我國目前唯一的著作權集體管理機構。我國應在著作權法中確立著作權集體管理的法律地位,對著作權法予以修訂。因為集體管理制度作為權利人行使權利的有效途徑,不僅表現在數字技術引起的問題上,而且表現在其他新技術,如錄音錄像、靜電復印、電纜電視等技術引起的著作權問題方面。可見,著作權集體管理制度在現代社會,尤其是技術發展日新月異的時代是極為重要的。因此在我國著作權法中,應明確規定著作權集體管理機構的法律地位,因為畢竟集體管理在我國屬全新的事物,公眾乃至司法人員對之了解甚少;此外還可以針對網絡傳輸的情況,規定網絡傳輸權應通過著作權集體管理機構實現,因為這是在數字技術時代保護著作權人利益的最為有效的途徑。
流媒體(StreamingMedia)技術的出現可以解決這個問題,基于流媒體本身的技術特征:就是將影音文件經過壓縮處理后,放在網絡服務器上,進行分段的傳輸,客戶端計算機不用將整個的影音文件下載到本地便可以即時播放。由此種特征,流媒體就可以完全實現網絡教學的模式:遠程教學網絡直播和網絡視頻點播。隨著信息社會的到來,教學手段不再局限于傳統的當面授教方法,而是實現教學的網絡化。而多媒體教學的影音文件在本地計算機上播放大多可以取得較好的效果,但是如果將這些格式的文件放到網絡上供其他人瀏覽,瀏覽者必須下載到本地計算機才可以收看和收聽,在當前網絡環境下,這種傳輸方式是非常不現實的。
一、流媒體的傳輸協議
熟悉網絡的人們都知道,數據在網絡上傳輸需要一些協議作為支持。RTP(實時傳輸協議)是Internet上針對多媒體數據流的一種傳輸協議,RTP在傳輸工作中提供時間標志、序列號以及其他能夠保證在實時數據傳輸時處理時間的方法,其目的是提供時間信息和實現流同步,RTP依靠RVSP保證服務質量標準。RTCP(實時傳輸控制協議)和RTP一起提供流量控制和擁塞控制服務。RTSP(實時流協議)定義了一對多應用程序如何有效地通過IP網絡傳送多媒體數據。RTSP在體系結構上位于RTP和RTCP之上,它使用TCP或RTP完成數據傳輸。RSVP(資源預留協議)是Internet上的資源預留協議,其為流媒體傳輸提供服務質量標準,但是它不負責數據傳輸。
二、流媒體網絡結構模型的選擇
根據目前P2P流媒體的實際系統,它們在覆蓋網絡的組織結構上可以被大體分成兩類,即基于樹(Tree-based)的覆蓋網絡結構和數據驅動隨機化的覆蓋網絡結構。第一,基于樹的覆蓋網絡結構:節點被組織成某種傳輸數據的拓撲拓撲結構上的節點有明確定義關系。當節點收到數據包,它就把該數據包的拷貝轉發到它的每一個節點。基于樹的方法是最自然的方法,不需要復雜的視頻編碼算法。第二,數據驅動隨機化的覆蓋網絡結構:數據驅動的覆蓋網絡與基于樹結構的最大不同在于它不組建和維護一個傳輸數據的明顯拓撲結構,它用數據的可用性去引導數據流,而并不是在高度動態的P2P環境下不斷地修復拓撲結構。此拓撲結構的數據分發方法是用Gossip協議,在典型的Gossip協議中,節點給一組隨機選擇的節點發送最近生成的消息;這些節點在下一次做同樣動作,其他節點也做同樣動作,直到該消息傳送到所有節點。
三、P2P流媒體在高校教學中的應用
第一,課程在線視頻點播:由于流媒體技術的出現,使視頻點播從局域網內跨越到互聯網,流媒體在網絡傳輸中的優勢很適合高校網絡教學視頻點播的環境。第二,課程視頻直播:使用流媒體技術,我們可以實現教師授課的實時直播,如果再結合網上討論,便可以取得不錯的教學效果。此外,用流媒體技術實現視頻點播、視頻會議等功能也可以很好地利用到遠程教育中。第三,作業的上傳與下載:網絡教學最主要的好處就是互動性強,時間性比較隨意,教師布置的作業,特別是計算機、機械制圖方面的老師如果需要查看學生的實際操作效果,可以通過P2P的傳輸方式,完美地實現作業的上傳與下載。
四、流媒體網絡教學系統的整體規劃
硬件設備需求:視頻采集工具攝像機、錄放像機、視頻采集卡等,能夠進行多媒體信息處理的多媒體計算機。需要對多媒體數據進行存儲和管理,對存儲媒體數據向Web服務器提供一個鏈接和定位的媒體數據服務器,以及提供媒體內容采集、緩存、調度和傳輸播放等服務的流媒體服務器。軟件系統:
Windows2000Server、SQL2008、WindowsMediaServices等。在網絡課程中,流媒體將為學生提供完全個性化的學習環境,又能為協作化學習提供強有力的支持,逐步成為網絡課程的重要組成部分。它可以應用到網絡課程的各個教學環節,一般的設計步驟如下:一是整體設計,包括教學設計和軟件設計;二是實現網絡課程的軟件系統;三是網絡課程的準備過程;四是利用現有軟件和資源構建網絡課程;五是啟用用以交互的平臺。
五、流媒體網絡教學系統的設計與實現
第一,系統各功能模塊設計:一是用戶權限設計:本系統將根據管理員、教師、學生和游客權限進入不同網絡頁面,從而實現在系統中進行不同操作;二是課件信息管理設計:本系統采用按院系的方式分類,同時各個院系內部又根據院系中不同學科進行二次分類;三是課件查詢設計:可以通過按院系查詢、按教師查詢、按關鍵字查詢三種查詢方式,這樣可以快速、準確查找所需課件;四是前端顯示頁面功能設計說明:前端顯示頁面包括欄目列表顯示、教師列表顯示、會員注冊登錄模塊;五是后臺管理模塊:管理員進入后臺管理系統后,可以對整個會員信息的管理,其中包括會員管理模塊、教師管理模塊、課件信息管理模塊、欄目管理模塊和師生互動模塊。第二,系統結構設計:本系統主要由服務器、網絡傳輸和客戶端構成,系統構架相對應為:服務器模塊、網絡傳輸模塊和客戶端模塊。服務器端由流媒體服務器,Web服務器和媒體數據庫組成。網絡傳輸端是建立在校園網/Internet基礎上的。客戶端采用Web瀏覽器的應用程序,通過點播提出請求,接收來自流媒體服務器的視頻、音頻流媒體。
1 圖書館數字化建設中的知識產權問題
知識產權是指人們對于自己的智力活動創造的成果和經營管理活動中的標記、信譽依法享有的權利。圖書館的數字化建設涉及到信息的數字化、信息傳遞及共享,在建設過程中不可避免地涉及到了知識產權保護的問題。免費論文。與圖書館數字化建設相關的知識產權主要有著作權即版權、計算機軟件所有權和專利權。其中,版權與圖書館的數字化建設和應用更是有著直接的關系。
1.1 作品復制中的版權問題
館藏資源的數字化是調整圖書館館藏結構的主要方式之一,館藏資源的數字化只涉及到
館藏資源的存儲方式的改變,并沒有創新的成分,是一種完全復制工作。而復制是知識產權
中重要的一項——著作權中最重要的權利。我國著作權法對復制的定義是以印刷、復印、臨摹、拓印、錄音、錄像、翻錄、翻拍等方式將作品制作一份或多份的行為。因此,圖書館在對館藏資源進行數字化的過程中,應當按照復制權的有關規定,關注數字化權的歸屬、內容、行使及限制等各方面的規定。若有不慎,就會陷入知識產權的爭端之中。
1.2 圖書館網站建設中的知識產權問題
在圖書館數字化建設中,圖書館的網站有著引導讀者訪問和瀏覽圖書館數字化資源的作用。網站的網頁是圖書館工作人員利用計算機多媒體技術制作的作品,網頁的制作需要投入大量的人力、物力和財力,網站能為圖書館帶來社會效益和經濟效益,所以圖書館要重視保護自己網站的知識產權,同時尊重其他網站的知識產權,不侵犯他人的合法權益。
1.3 數據庫建設中的知識產權問題
數據庫開發是數字圖書館信息資源建設的重要內容,它主要是通過圖書館工作人員獨立開發和購買他人的數據庫來實現的。一般來說,我國著作權法將那些匯集有著作權材料的數據庫作為編輯作品加以保護,規定編輯作品內編輯人享有著作權,但行使著作權時,不得侵犯原作品的著作權。對于那些以事實性信息或無著作權材料匯集為特征的數據庫,主要采用反不正當競爭法保護,由匯編者享有著作權。圖書館在數字化建設中涉及到數據庫的知識產權問題,主要存在于數據庫的建設和應用過程之中。特別是在圖書館建設全文數據庫過程中,由于需要使用作品全文,因此需要獲得版權人的許可。除進人公有領域的作品或失去著作權保護期的作品外,在使用原文時必須獲得版權人的許可,同時對數據庫鏈接使用時,必須經過同數據庫權利人簽訂某項合作協議,否則屬于侵權。另外,圖書館開發的數據庫也享有版權,在避免侵犯他人的數據庫版權的同時,也應具有自我保護意識,保護圖書館自己開發的數據庫的版權。
在現實工作中,如果未經版權人許可,拷貝數據庫內容,然后用于有償的情報咨詢服務,這種行為是嚴重的侵犯版權人的知識產權的行為,在現行知識產權制度下是嚴格禁止的。因此,圖書館在數據庫建設和應用中應避免這些情況的發生。
1.4 圖書館館藏資源在網絡傳輸中的知識產權問題
圖書館數字化建設的最終目的是將數字化了的信息,通過網絡傳輸等手段傳遞給讀者。數字圖書館的最大特點在于通過網絡資源的共享,實現用戶跨越時間和空間的信息資源利用。在數字圖書館的廣闊資源空間里,用戶可以隨時隨地通過網絡終端對數字圖書館的數字信息資源進行瀏覽、下載、打印。而網絡傳輸這種已興起的傳播方式已經引發了一系列的知識產權問題。著作權法已經對網絡傳輸權有了法律認定,因此圖書館能否合理、有效的規避侵犯作品作者的知識產權將會是圖書館數字化信息網絡傳輸的前提之一。免費論文。為了借助信息網絡發揮這些數字作品的作用,《信息網絡傳播權保護條例》規定,圖書館、檔案館等機構可以通過信息網絡向館舍內服務對象提供這些作品。
1.5 數字參考咨詢中的知識產權問題
在現有的網絡資源環境下,網絡信息資源為圖書館的參考咨詢服務提供了良好的平臺和手段。而在網絡參考咨詢服務中,需要對文獻內容進行摘錄和引用,如果沒有嚴格的按照知識產權法的要求尊重作品作者的署名權以及其他一些權利,那么就會產生知識產權糾紛。根據我國《專利法》及其實施條例、《計算機軟件保護條例》等知識產權法律文件規定,專利技術在受保護期內,他人未經專利權人的許可不能實施。因此圖書館在開展數字參考咨詢服務時,應加強咨詢委托合同中關于知識產權的約定,避免涉及專利侵權糾紛。
2圖書館如何在數字化建設中規避知識產權糾紛
2.1 提高圖書館員的素質,增強知識產權保護意識
素質能力是圖書館專業人員的立身之本,無論何時都應不斷加強和提高。在當前的網絡環境下,要得到知識產權保護并且不侵犯他人的知識產權,首先要轉變思想觀念,提高自身知識產權素質,積極學習知識產權法律法規制度。由于國內知識產權事業的迅猛發展,新的法規也相繼出臺。圖書館員在運用信息咨詢系統發揮信息職能的同時必須增強知識產權的保護意識,提高自己的政策認知能力及業務素質能力,充分掌握知識產權的法律法規。與圖書館數字化建設相關的知識產權法律法規,除了要學習《著作權法》、《計算機軟件保護實施條例》等法規之外,圖書館館員還應該在數字化建設和應用中,通過各種網絡通訊方式,向讀者傳達知識產權保護思想,提高讀者的知識產權保護意識,減少讀者違法傳播圖書館數字化信息造成的知識產權糾紛,從而達到在圖書館服務范圍內普及知識產權保護意識的作用。
2.2 加強圖書館網站數字資源的版權保護
圖書館在建設自己的館藏數字資源的同時,要通過各種手段加強數字資源的版權保護,在圖書館網站網頁中,應該注重本館館藏數字資源的版權說明,按照知識產權相關法律規定,預防網絡數字資源的侵權行為。圖書館應提高館藏數字資源的自我保護意識,及時搜索、發現他人網站對本館館藏資源的非法轉載和鏈接,并運用法律手段及時制止他人通過網絡侵犯圖書館數字資源版權行為的發生。
2.3 恰當利用“合理使用”原則規避數字化建設中的知識產權糾紛
合理使用原則是指使用人在法律規定的條件下不必征得版權人的同意,也不必向其支付報酬,基于正當目的而使用他人版權作品的合法行為。《信息網絡傳播權保護條例》結合網絡環境的特點,將著作權法規定的合理使用情形合理延伸到網絡環境,并規定圖書館、檔案館等機構可以通過信息網絡向館舍內服務對象提供數字化作品。這在一定程度上擴寬了圖書館數字化建設中的合理使用范圍,將成為圖書館規避知識產權侵權糾紛的一個重要渠道。
2.4 完善版權集體管理制度
網絡環境中,版權集體管理機制的健全與否將在很大程度上制約圖書館功能的發揮,因為數字化作品的公共性與外部效應大大增強,提高了版權交易的費用。圖書館也必須判斷將要使用的作品的版權狀態,鑒別真正的版權人,并向他們取得授權,這就大大地增加了圖書館的交易費用。而通過網絡版權集體管理機制,不但可以降低版權人監督作品使用情況的難度,而且可以具有比個人更強的管理能力,并且集體管理機構通過對不同圖書館就同一版權作品的授權申請的批量處理,可以大大降低交易的費用。
2.5 使用技術方式加強知識產權保護
在高科技時代,對知識產權進行的維權行為具有很高的技術含量。圖書館在數字化建設中為了加強知識產權保護,應該對圖書館的數字化信息資源進行技術武裝,達到預防侵權行為發生的目的。目前比較成熟的有防火墻技術、數字水印技術等。
(1)防火墻技術。防火墻技術是當前網絡信息安全防范措施最重要的手段。防火墻技術的工作原理是在被保護網絡與外部網絡之間設立一道屏障(即防火墻),在此檢查進出被保護網絡的信息是否被準許通過,或用戶的服務請求是否被允許,從而阻止非授權用戶的進入和對信息資源的非法訪問。
(2)數字水印技術。免費論文。數字水印技術是用信號處理方法在數字化的多媒體信息中嵌入隱藏的標記,這種標記通常是不可見的,只有通過專用的檢測器或閱讀器才能提取。使用數字水印技術將作者姓名、創作時間、作品使用條件和要求等權利管理信息嵌入到數字作品中,由于數字水印具有幾乎不可破譯性,因此,偷換水印、去除水印的難度很大,從而使作者的精神權利和經濟利益得到了保障。一旦該數字信息被復制,該水印會在其中央明顯地顯示版本信息,要想正常閱讀復制數字信息,用戶只能向數字圖書館的擁有者申請合法使用。
總之,在網絡時代,知識產權保護問題已成為圖書館必須直接面對的問題。圖書館的數字化建設只有關注知識產權相關法律法規的更新和發展,從多方面、多角度重新審視數字化資源的合理合法性,才能為圖書館館藏資源建設提供優化的運行環境和必要的保障體系,不斷推進圖書館事業的發展。
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