CSCW应用共享技术及应用研究

摘要：该文介绍了计算机支持协同工作（CSCW）的系统结构，并分析了CSCW系统中应用程序的两种主要的共享技术（“共享显示法”与“事件分发法”），最后通过一个视频会议系统的实现对CSCW的应用前景进行了展望。

关键词：计算机支持协同工作（CSCW）；应用共享；视频会议

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：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

人们的工作方式和生活方式具有群体交互性、协作性和分布性的特点。计算机技术的发展将人类社会推进到信息时代，改变着企业经营过程、人们的工作学习和休闲方式。随着信息化的深入，网络通信技术和计算机技术的融合，以及 Internet 的普及，计算机应用从过去的单用户工作模式过渡到了分布式的多用户协作模式。于是就产生了计算机支持的协同工作(CSCW)。CSCW 这一名词是1984年由 Irene Greif 和 Paul Cashman 首先提出的，CSCW 可以定义为这样的计算机系统，它支持一组用户参与一个任务, 并提供给他们访问共享环境的接口。即一个任务、多个用户，多用户为完成一项共同的任务而组成用户群，CSCW 为这个用户群提供协同支持。

2 CSCW 的体系结构

从系统开发的角度分析，CSCW 的体系结构可分为 4 个层次关系，如图1所示。

1) 开放系统互联环境。这是体系结构中最底层提供的异构系统互联、多媒体通信、分布式环境, 以解决各协同实体之间在分布环境下的互联、互操作、分布服务。

2) 协同工作支撑平台和工具。由CSCW系统开发者根据需求确定协同工作模型和机制, 选取或开发某些工具, 构成协同工作的支撑平台, 为各种CSCW 应用系统的开发提供一些通用的服务, 如：电子邮件、电子白板、视频会议、计算机会议系统、协同编著、工作流管理系统等。

3) 协同工作三维接口。通过标准化的服务接口向应用系统提供第2层的服务, 使上层的应用系统和下层的支撑平台具有相对的独立性。三维接口包括协同工作应用编程接口API、人机接口HCI和人际接口HHI。

4) 各种协同应用。利用 CSCW 系统环境、平台、支持工具构造实际的应用系统。

3 CSCW系统的应用共享技术

一个计算机支持的协同工作系统(以下简称CSCW系统)的成败很大程度上取决于它的应用程序的共享情况。所谓应用共享技术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上执行的应用程序，使之可以由多个用户共同控制、实现协作。采取何种策略、如何将单用户应用程序做尽量少的修改或者不加修改地在CSCW环境下运行且提供较完善的协作服务，这是应用程序共享技术的目的。扩展已有的大量单用户应用程序，使之变成CSCW体系下的可实现多用户协作的应用程序，这也是为了保护开发单用户应用程序所进行的大量已有的投资，因此，应用程序的共享技术是现在各种CSCW系统研究的重点内容之一。

从应用程序的协作方式上对同步协作系统进行分类，可分为两大类：“共享显示法”和“事件分发法”。

3.1 共享显示法

“共享显示法”的体系结构是这样的：只有一台机器运行着应用程序，会议机构复制用户的输入与应用程序的显示，然后把它复制到参加会议的所有用户那儿，并按一定的策略合并各用户的输入，以达到共同控制应用程序的目的；这种方法与具体的应用程序无关，单用户应用程序可以不加修改地在这种系统下运行。图1是共享显示法结构示意图，这种系统包括 Microsoft Netmeeting、Intel Pro2share 及 Sun ShowMe 等。从功能的角度来看，这种系统实现的是“透明协作”(Transparent Collaboration) ，即WYSIWIS(What You See Is What I See)。这种模型结构非常简单，没有弹性的会议控制，没有对安全机制的支持，没有对任何形式的异步协作的支持，协作过程也不能重放。

图2 “共享显示法”结构示意

共享显示系统对带宽的要求非常高，因为全部显示信息都要传到所有的参加会议者那里，且传输错误容易导致参加者的显示状态不一致，总之，连接速度较慢时，这种形式显然是不可行的。

3.2 事件分发法

“事件分发法”的系统只在网络中交换应用程序状态改变的事件，每一台参加协作的机器都运行一个本地的应用程序的副本，在网络中只传送使应用程序状态改变的事件，而不是整个应用程序的显示。该方法克服了共享显示方法的缺点，但是由于事件分发法涉及到应用程序的内部，开发者需要决定什么事件需共享，什么时间以及如何共享等问题，显然增加了开发的难度。这种体系结构可进一步细分为两实现机制，分别是“全部事件共享”与“部分事件共享”，其中“全部事件共享”实现的也是“透明协作”，在这种体系结构中，所有的事件是共享的，该方式也可以让单用户应用程序不加修改地由一组人使用，该结构是通过修Windows toolkit来实现的，以便事件被送到本地机之前被截获，然后送到协作者那里。事件分发法中的“全部事件共享”机制与“共享显示法”实现的都是“透明协作”，但它们实现的原理是不同的。在“部分事件共享”结构中，开发者可以决定哪些事件可以共享。什么时候共享、如何共享，因此对这类系统可以进行弹性控制，支持安全机制，支持异步协作，协作过程可以记录，可以重放等。

4 一个CSCW应用系统

随着网络带宽的增加和低档计算机性能的提高，出现了具有共享屏幕的实时会议系这种系统的特点是多个用户可以同时修改共享屏幕上的内容，具有非常强的实时特征。视频会议系统的工作原理，，如图3所示。它的最主要的特征是要提供语音和视频两类媒体服务。其中进行媒体编码和解码的 Codec 设备是其核心。随着群组用户对更高层次协同工具的要求不断提高，除了常规的语音和视频服务之外，还要求视频会议系统在计算机网络环境下能提供白板、屏幕共享、应用程序共享、文件共享等多种协作手段。从而发展成为基于多媒体计算机作为会议终端的会议系统，简称计算机会议系统。典型多媒体计算机会议系统的功能模块构成如图4所示。

4.1 会议管理与控制子系统

会议管理与控制子系统负责会议系统的运行和维护工作。它为用户提供控制会议进行媒体应用的手段，是完成会议系统功能必不可少的组成部分。其具体功能有：

1) 创建、启动、加入、退出会议；

2) 根据需要打开、关闭相应的媒体应用；

3) 会议进行时对参加者名单和发言权进行管理；

4) 会议失效恢复；

5) 会议时间表安排和会议记录；

6) 其他管理和控制功能。

会议管理与控制关键要解决的问题是会议结构的合理组织。目前会议系统的结构主要两种：集中式和分布式。对于集中式管理的会议系统来说，会议进行的所有信息由一个会议服务器集中管理。会议的参加方与会议服务器建立连接，并由此与其他参加方进行联系。会议管理的主要功能也是由会议服务器来完成。分布式管理的会议系统没有专门的会议服务器，对会议的管理功能由所有参加方合作完成。参加方之间的联系可以单独进行，而不需要通过第三方。

这两种管理方式各有优缺点。集中式管理的优点是管理机制比较简单和易于实现，便于进行会议信息的一致性控制，其缺点是会议服务器负荷过大，失效恢复比较困难，且不利于利用群组通信技术。分布式管理的优点是控制分散，便于分配负荷，利用群组通信技术可以高效利用网络资源，缺点是会议信息分布管理具有一定冗余，且其一致性维护比较难并增加了系统开销。

4.2 视频子系统

视频子系统的主要功能是会议进行中视频信号的实时编解码和传输。视频媒体服务是媒体会议系统中用户较为敏感的一部分，因为用户可以最直接、最频繁地衡量这一部分的质量。与其他媒体相比，视频信息数据量很大，对网络和端系统的性能都提出了很高的要求。总体来说，视频媒体服务与两方面技术的发展息息相关：视频压缩技术和网络服务质量（QoS）保证。当然端系统在压缩、解压处理时的效率（特别是当使用软件压缩、解压时）对于视频服务的质量也很重要。

4.3 音频子系统

语音是整个会议系统中最基本的媒体服务。在最简单的会议如电话会议中，仅仅由语音服务就可以支持会议的进行。与视频相比，语音信息具有数据量较小，信息量大的特点，因而在会议系统中很早就得到了应用。虽然语音信息的数据量小，但其对网络 Qos 的要求却比较高，人们对音频质量的降低比视频质量的降低相对要敏感得多，如果由于网络质量不稳定而造成语音信号不连续，很可能造成用户理解上的困难。

4.4 白板子系统

白板在多媒体会议系统中为用户提供文本、绘图、文档等的共同讨论工作空间。在传统的会议室系统中往往没有单独的白板子系统，而通过摄像机、或者文档摄像机以视频的方式提供和白板相似的功能。在基于计算机的桌面会议系统中，很容易实现功能强大而又灵活的白板子系统，乃至实现高度协同的应用工具如协同编辑器、协同 CAD 等。

4.5 共享应用子系统

应用程序共享是桌面会议系统所独有的，在会议室系统中无法提供的服务。它的基本概念是，当某个与会者在一个站点上启动某个应用程序（与会议系统无关的、独立的应用）后，其他经过授权的与会者按照一定的发言权控制策略，可以通过各自的终端输入设备，共同操作此应用程序，并在各自的终端输出设备上共同获得它的输出视图和结果。

对该应用程序而言，共享对它是透明的，即应用程序本身并不需要为适应共享需求而做任何修改。因此，通过这种共享应用机制，可以将现有的大量面向单用户的应用软件资源以协同工作的方式提供给与会者使用。

4.6 通讯支持子系统

负责屏蔽底层通讯方式差异，提供具有特定服务质量（QoS）的通讯服务。根据多媒体会议系统的不同要求，通讯支持子系统要考虑提供点对点或群组的通讯支持。

5 结束语

CSCW从概念和思想上突破了传统办公自动化只能提高个人工作效率的限制，它所强调的协同性、交互性和共享性与网络的发展方向基本一致，因此在科研、文教、军事、卫生、娱乐等领域有充分的发展前景，应用领域十分广泛，包括桌面会议和视频会议系统、合作著述、电子会议和群体支持系统，以及计算机辅助设计/计算机辅助制造、计算机辅助软件工程、协作工程、工作流管理、远程教学、远程医疗、实时网络会议等等。

参考文献：

[1] HARNEY H,METH U,COLEGROVE A,et al.GSAKMP:group secure association key managementprotocol[M].IETF Internet Draft,2006.

[2] 刘鲁.CSCW共享环境的结构模型的结构模型[J].决策与决策支持系统,1997,7(3):2-6.

[3] Hardjono T, Cain B. Simple multicast receiver access control[S].Internet-Draft,2001.

[4] Logic L, Quad 100/10 Mbps ethernet controller with RMON/SNMP management counters [EB/OL],1999.

[5] 宋海刚,陈学广.计算机支持的协同工作（CSCW）发展述评[J].计算机工程与应用,2004,(1):7-11.

[6] 杨会霞,崔凤奎,李春梅.计算机支持的协同设计理论与发展[J].河南科技大学学报:自然科学版,2004,(3):44-47.