ＣＳＣＷ應用共享技術及應用研究

摘要：該文介紹了計算機支持協同工作（CSCW）的系統結構，并分析了CSCW系統中應用程序的兩種主要的共享技術（“共享顯示法”與“事件分發法”），最后通過一個視頻會議系統的實現對CSCW的應用前景進行了展望。

關鍵詞：計算機支持協同工作（CSCW）；應用共享；視頻會議

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)26-1826-03

Research on the Application of CSCW System and Its Application Share Technology

YANG Yong-fu， WANG Le

(Department of Computer， Sias University， Xinzheng 451150， China)

Abstract: This article introduces the basic concept of computer supported cooperative work (CSCW) and presents its structure， and analyses the application share technology (\"share display method\" and \"event dispense method\"). Finally， an application of Video Conference and future of CSCW is described.

Key words: CSCW; Application Share; Video Conference

1 引言

人們的工作方式和生活方式具有群體交互性、協作性和分布性的特點。計算機技術的發展將人類社會推進到信息時代，改變著企業經營過程、人們的工作學習和休閑方式。隨著信息化的深入，網絡通信技術和計算機技術的融合，以及 Internet 的普及，計算機應用從過去的單用戶工作模式過渡到了分布式的多用戶協作模式。于是就產生了計算機支持的協同工作(CSCW)。CSCW 這一名詞是1984年由 Irene Greif 和 Paul Cashman 首先提出的，CSCW 可以定義為這樣的計算機系統，它支持一組用戶參與一個任務， 并提供給他們訪問共享環境的接口。即一個任務、多個用戶，多用戶為完成一項共同的任務而組成用戶群，CSCW 為這個用戶群提供協同支持。

2 CSCW 的體系結構

從系統開發的角度分析，CSCW 的體系結構可分為 4 個層次關系，如圖1所示。

1) 開放系統互聯環境。這是體系結構中最底層提供的異構系統互聯、多媒體通信、分布式環境， 以解決各協同實體之間在分布環境下的互聯、互操作、分布服務。

2) 協同工作支撐平臺和工具。由CSCW系統開發者根據需求確定協同工作模型和機制， 選取或開發某些工具， 構成協同工作的支撐平臺， 為各種CSCW 應用系統的開發提供一些通用的服務， 如：電子郵件、電子白板、視頻會議、計算機會議系統、協同編著、工作流管理系統等。

3) 協同工作三維接口。通過標準化的服務接口向應用系統提供第2層的服務， 使上層的應用系統和下層的支撐平臺具有相對的獨立性。三維接口包括協同工作應用編程接口API、人機接口HCI和人際接口HHI。

4) 各種協同應用。利用 CSCW 系統環境、平臺、支持工具構造實際的應用系統。

3 CSCW系統的應用共享技術

一個計算機支持的協同工作系統(以下簡稱CSCW系統)的成敗很大程度上取決于它的應用程序的共享情況。所謂應用共享技術是指由一個群體的各成員通過各自的機器共同控制在一臺機器上執行的應用程序，使之可以由多個用戶共同控制、實現協作。采取何種策略、如何將單用戶應用程序做盡量少的修改或者不加修改地在CSCW環境下運行且提供較完善的協作服務，這是應用程序共享技術的目的。擴展已有的大量單用戶應用程序，使之變成CSCW體系下的可實現多用戶協作的應用程序，這也是為了保護開發單用戶應用程序所進行的大量已有的投資，因此，應用程序的共享技術是現在各種CSCW系統研究的重點內容之一。

從應用程序的協作方式上對同步協作系統進行分類，可分為兩大類：“共享顯示法”和“事件分發法”。

3.1 共享顯示法

“共享顯示法”的體系結構是這樣的：只有一臺機器運行著應用程序，會議代理機構復制用戶的輸入與應用程序的顯示，然后把它復制到參加會議的所有用戶那兒，并按一定的策略合并各用戶的輸入，以達到共同控制應用程序的目的；這種方法與具體的應用程序無關，單用戶應用程序可以不加修改地在這種系統下運行。圖1是共享顯示法結構示意圖，這種系統包括 Microsoft Netmeeting、Intel Pro2share 及 Sun ShowMe 等。從功能的角度來看，這種系統實現的是“透明協作”(Transparent Collaboration) ，即WYSIWIS(What You See Is What I See)。這種模型結構非常簡單，沒有彈性的會議控制，沒有對安全機制的支持，沒有對任何形式的異步協作的支持，協作過程也不能重放。

圖2 “共享顯示法”結構示意

共享顯示系統對帶寬的要求非常高，因為全部顯示信息都要傳到所有的參加會議者那里，且傳輸錯誤容易導致參加者的顯示狀態不一致，總之，連接速度較慢時，這種形式顯然是不可行的。

3.2 事件分發法

“事件分發法”的系統只在網絡中交換應用程序狀態改變的事件，每一臺參加協作的機器都運行一個本地的應用程序的副本，在網絡中只傳送使應用程序狀態改變的事件，而不是整個應用程序的顯示。該方法克服了共享顯示方法的缺點，但是由于事件分發法涉及到應用程序的內部，開發者需要決定什么事件需共享，什么時間以及如何共享等問題，顯然增加了開發的難度。這種體系結構可進一步細分為兩實現機制，分別是“全部事件共享”與“部分事件共享”，其中“全部事件共享”實現的也是“透明協作”，在這種體系結構中，所有的事件是共享的，該方式也可以讓單用戶應用程序不加修改地由一組人使用，該結構是通過修Windows toolkit來實現的，以便事件被送到本地機之前被截獲，然后送到協作者那里。事件分發法中的“全部事件共享”機制與“共享顯示法”實現的都是“透明協作”，但它們實現的原理是不同的。在“部分事件共享”結構中，開發者可以決定哪些事件可以共享。什么時候共享、如何共享，因此對這類系統可以進行彈性控制，支持安全機制，支持異步協作，協作過程可以記錄，可以重放等。

4 一個CSCW應用系統

隨著網絡帶寬的增加和低檔計算機性能的提高，出現了具有共享屏幕的實時會議系這種系統的特點是多個用戶可以同時修改共享屏幕上的內容，具有非常強的實時特征。視頻會議系統的工作原理，，如圖3所示。它的最主要的特征是要提供語音和視頻兩類媒體服務。其中進行媒體編碼和解碼的 Codec 設備是其核心。隨著群組用戶對更高層次協同工具的要求不斷提高，除了常規的語音和視頻服務之外，還要求視頻會議系統在計算機網絡環境下能提供白板、屏幕共享、應用程序共享、文件共享等多種協作手段。從而發展成為基于多媒體計算機作為會議終端的會議系統，簡稱計算機會議系統。典型多媒體計算機會議系統的功能模塊構成如圖4所示。

4.1 會議管理與控制子系統

會議管理與控制子系統負責會議系統的運行和維護工作。它為用戶提供控制會議進行媒體應用的手段，是完成會議系統功能必不可少的組成部分。其具體功能有：

1) 創建、啟動、加入、退出會議；

2) 根據需要打開、關閉相應的媒體應用；

3) 會議進行時對參加者名單和發言權進行管理；

4) 會議失效恢復；

5) 會議時間表安排和會議記錄；

6) 其他管理和控制功能。

會議管理與控制關鍵要解決的問題是會議結構的合理組織。目前會議系統的結構主要兩種：集中式和分布式。對于集中式管理的會議系統來說，會議進行的所有信息由一個會議服務器集中管理。會議的參加方與會議服務器建立連接，并由此與其他參加方進行聯系。會議管理的主要功能也是由會議服務器來完成。分布式管理的會議系統沒有專門的會議服務器，對會議的管理功能由所有參加方合作完成。參加方之間的聯系可以單獨進行，而不需要通過第三方。

這兩種管理方式各有優缺點。集中式管理的優點是管理機制比較簡單和易于實現，便于進行會議信息的一致性控制，其缺點是會議服務器負荷過大，失效恢復比較困難，且不利于利用群組通信技術。分布式管理的優點是控制分散，便于分配負荷，利用群組通信技術可以高效利用網絡資源，缺點是會議信息分布管理具有一定冗余，且其一致性維護比較難并增加了系統開銷。

4.2 視頻子系統

視頻子系統的主要功能是會議進行中視頻信號的實時編解碼和傳輸。視頻媒體服務是媒體會議系統中用戶較為敏感的一部分，因為用戶可以最直接、最頻繁地衡量這一部分的質量。與其他媒體相比，視頻信息數據量很大，對網絡和端系統的性能都提出了很高的要求。總體來說，視頻媒體服務與兩方面技術的發展息息相關：視頻壓縮技術和網絡服務質量（QoS）保證。當然端系統在壓縮、解壓處理時的效率（特別是當使用軟件壓縮、解壓時）對于視頻服務的質量也很重要。

4.3 音頻子系統

語音是整個會議系統中最基本的媒體服務。在最簡單的會議如電話會議中，僅僅由語音服務就可以支持會議的進行。與視頻相比，語音信息具有數據量較小，信息量大的特點，因而在會議系統中很早就得到了應用。雖然語音信息的數據量小，但其對網絡 Qos 的要求卻比較高，人們對音頻質量的降低比視頻質量的降低相對要敏感得多，如果由于網絡質量不穩定而造成語音信號不連續，很可能造成用戶理解上的困難。

4.4 白板子系統

白板在多媒體會議系統中為用戶提供文本、繪圖、文檔等的共同討論工作空間。在傳統的會議室系統中往往沒有單獨的白板子系統，而通過攝像機、或者文檔攝像機以視頻的方式提供和白板相似的功能。在基于計算機的桌面會議系統中，很容易實現功能強大而又靈活的白板子系統，乃至實現高度協同的應用工具如協同編輯器、協同 CAD 等。

4.5 共享應用子系統

應用程序共享是桌面會議系統所獨有的，在會議室系統中無法提供的服務。它的基本概念是，當某個與會者在一個站點上啟動某個應用程序（與會議系統無關的、獨立的應用）后，其他經過授權的與會者按照一定的發言權控制策略，可以通過各自的終端輸入設備，共同操作此應用程序，并在各自的終端輸出設備上共同獲得它的輸出視圖和結果。

對該應用程序而言，共享對它是透明的，即應用程序本身并不需要為適應共享需求而做任何修改。因此，通過這種共享應用機制，可以將現有的大量面向單用戶的應用軟件資源以協同工作的方式提供給與會者使用。

4.6 通訊支持子系統

負責屏蔽底層通訊方式差異，提供具有特定服務質量（QoS）的通訊服務。根據多媒體會議系統的不同要求，通訊支持子系統要考慮提供點對點或群組的通訊支持。

5 結束語

CSCW從概念和思想上突破了傳統辦公自動化只能提高個人工作效率的限制，它所強調的協同性、交互性和共享性與網絡的發展方向基本一致，因此在科研、文教、軍事、衛生、娛樂等領域有充分的發展前景，應用領域十分廣泛，包括桌面會議和視頻會議系統、合作著述、電子會議和群體支持系統，以及計算機輔助設計/計算機輔助制造、計算機輔助軟件工程、協作工程、工作流管理、遠程教學、遠程醫療、實時網絡會議等等。

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