即时通信现状范文

即时通信现状篇1

关键词：半自动 信道 分配

1.引言

信道分配，是指通过线路对接，使信号通道能够进行数据传输，并通过了解当前信道的实际状况，对其进行合理分配。而人手分配则不可避免的存在着一定的限制，人手有限无法同时分配多个信道，分配速度不高等，甚至在长时间的工作下，还可能出现分配出错的情况。

岸台目前对信道分配依然处于人手分配的阶段，本文提出一种人手配合计算机的半自动信道分配系统设计。该设计主要根据现有的人手分配情况，在电脑上设计出相应的分配界面，由分配员对其进行操作，最后由电脑输出当前分配列表，并对信道进行分配。这样的设计通过了人手的配合，实现了半自动化的效果，让分配人员无需手动连接线路，只需要在电脑前对信道进行分配即可，有效地提高了分配的速度，降低了分配的出错率。

2.系统的分析与设计

2.1系统分析

本系统专门为信道分配人员设计，针对当前的信道分配现状，提出的一种半自动化信道分配系统。本系统需要从底层获取当前信道的使用情况，并在界面上提示分配员，让分配员随时了解输入信道与输出信道的实时状况，及时处理突发状况。因此，本系统在底层上，需要对信道有即时性的交互，从信道机器上获取使用状况，发送分配列表到信道分配器上，让其进行自动分配。当系统获取了信道使用情况，或者使用情况发生改变时，在使用界面上对相应的设备状况进行设置，并提示分配员进行相应处理。

2.2系统结构设计

本系统结构比较简单，通过流程图进行阐述其结构设计，见图1。

由于本系统是由分配人员专用，因此需要通过一定的验证进行登录，登录后进入使用界面，界面有三种形式，设备状态、分配情况以及综合界面。

设备状态界面主要是让分配人员实时了解到信道当前状况，包括是否开机、是否故障以及是否占用，通过灰色，红色以及绿色进行区分。界面视图如图2。

分配情况是分配人员进行分配的主要界面，界面左边为需要分配的入口信道，右边为所分配的设备信道。分配员只需要点击右边的设备分配框，即可按照提示选择可以使用的设备信道。当设备状况发生改变时，将提醒分配员进行重新分配。见图3。

综合界面是以上两个界面的结合，使得分配员可以即时看到设备的状况以及实际的分配情况，进行更好的选择。见图4。

根据以上几个界面，可以知道，系统的主要任务是作为分配员与信道设备之间的媒介。因此，系统实际只需要使用到几个查询和设置函数的函数。

2.3系统设计类图

设计类图主要根据以上所设计出的界面并进行分析，得出相应的，需要架设的类。

设备类：基础类，系统中，以该类为基础，实现各种功能。系统在运行过程中需要存储这个类的列表，记录当前可用的信道设备ID，以及所有信道设备的当前状况。设备ID是用以区分每个设备的；设备属性主要设置设备的等级；当前状态分为：空闲、故障以及使用；状态持续时间分别对应以上三种情况的具体持续时间；连接用户是指分配员为其分配的连接用户。参见图5。

接入类：与设备类相似，即分配情况表需要用到进行分配的接入类。每个接入信道，都会分配一个接入ID，进行查找、分配；用户级别通过接入属性区分；当前状态分为待分配和已分配；持续时间为等待时间或通话时间；连接设备是为其分配的信道设备的ID。见图6。

全局类：通过保留系统需要一直使用的数据，主要有空闲设备列表、所有设备列表、待接入列表以及已接入列表，此类在多个地方使用，因此定义为全局，方便调用，但也需要考虑锁的问题。见图7。

函数类：系统所使用的所有函数，通过调用此类进行运算，得出结果。主要用于储存函数，方便调用。检测信道和监听接入均为一直运行的线程，实时更新，信息提醒是当信道发生改变时进行的处理，分配检查和分配实施是当分配员进行了相应分配以后的操作。见图8。

通过以上功能、界面以及类图等方式，已经完整地展示了整个系统的各个部分，通过对代码的编写，即可以成功地完成此系统。

3.结语

即时通信现状篇2

【关键词】 ASON技术 电力通信光落网 组网设计

ASON技术的全称为“自动交换光网络”，作为一项全新的通信技术，它利用路由、信令、自动发现等标准协议，实现了连接自动建立、路由自动计算、自动发现网络资源等功能，进而提高了光传送网的自动控制功能，让光传送网能够与IP网络一样能够实现智能化。通过ASON技术，不仅能够极大的提高电力通信网的服务速度、丰富业务种类，同时能够实现与网络无缝融合，使得光网络更加智能化。

一、ASON技术的特点与优势

ASON技术能够通过用户动态传达业务需求，网元在路径发挥中起着决定性作用，进而通过信令控制平台进行操作、连接、删除电路等字形交换光网络。现如今，ASON技术已然成为光传输技术的一大趋势，ASON技术能够灵活、快速的布置任务；保护与自动配置主要业务，表现出非常强的操作分布网络能力。ASON技g的具体优势在于以下几点：1、ASON技术可以在光传输层对业务进行动态分配，对各个线路的SLA都能够有效支持，从而进一步加强网络资源利用率，根据业务需求对宽带进行调整。2、ASON技术具有双向性特点，实现了终端与终端间的保护、监控以及网络恢复能力，同时也具有分布式处理优点。3、ASON技术能够拓展网络功能，通过更加灵活的接入业务，能够自行发现、添加网络节点，同时能够有效降低工作量。4、一般情况下，ASON网络结构都会采取网孔网的形式，即使光纤中断、节点失效对其影响都非常小。除此之外，ASON技术还能够生成大量的恢复制度和保护制度，将不同级别的业务进行结合，从而找出保护与恢复方法，进而加强网络的完全性与稳定性。

二、网状网技术

想要引入ASON技术，必须要建立网状网系统，网状网能够有效融合恢复与保护的功能，即使网络出现故障也能够保证继续展开业务，并且能够保障良好的网络状况。在相同的网络资源情况下，网状网能够加大对宽带的利用率，从而最大程度上发挥有限网络的经济效益，同时能够有效节约成本。在对网络积极拓展的情况下，网状网能够充分发挥自身的作用，进一步扩大自身网络利用率的优势。建立网状网系统能够实现保护、共享带宽的目标，改变了传统环网固定分配保护宽带的模式。但网状网也有一定的不足，例如验证网络资源可靠性、资源备份等问题。

网状网技术与传统的SDH技术不同，在网状网技术中，其节点拥有的光方向一般都不少于2个，即自检路由要到达2个以上，由此加大了网络规划的难度。除此之外，网状网在恢复计算路径时，无法实现最优化的智能分布，所以其中的网络规划成为了ASON技术的主要内容。

三、ASON技术组网设计

3.1利用ASON组建电力通信网

在本地传输网或城域网中，由于多环间互联的现象极其普遍，当业务需要跨接多个环网结构时，其业务的安全性需要多个环网共同保护，如果出现两处以上断纤状况时，会导致大量业务数据丢失。针对此类问题，可以将ASON技术引入到骨干层面和汇聚层面，充分利用其恢复与保护功能，从而提高整体网络的抗故障性。

3.2 ASON技术的演进策略

在引用ASON技术时，运营商可以通过网络建设和业务发展需求，逐渐开发ASON的新功能。在ASON技术引入之初，人们通常认为智能网络需扩大分布才的以实现，但随着网络技术不断发展，ASON技术也逐渐演变为“先集中、后分布”的发展策略，也称为“集中智能系统”，待智能分布技术与相关设备进一步成熟后，在逐渐引入到网络中。由于现如今市面上依旧存在大部分SDH非智能网络，在引入ASON技术时，可以采取平滑演进的方式进行智能化过渡，即在网络中引入ASON技术，对外采取UNI技术，让贷款按需与流量工程能够自动匹配，从而将现有光传输网的层面基础上，通过几个核心大节点配置大型交叉连接系统。通过该种形式能够构建一个以网状网为基础，更加强大、灵活的智能核心层。或者将现有的传输网不进行更改，通过集中管理控制系统，凭借标准的UNI，从而实现与数据层之间的信息互联，构建多层结构的ASON系统。在ASON技术中，待到NNI心灵协议能够实现标准化后，即可建立信令机制，让信令完成带宽的配置工作，这样能够保证现存的网络带宽配置依旧能够通过控制系统实现。随着网络技术不断增强，如今这两种技术可以实现并存，真正的实现了全网端对端配置。

结束语：将ASON技术引入到电力通信光网络，能够有效提高网络带宽利用效率、减少重复投资、改善网络环境、降低投资成本等。ASON技术相对于MSTP、SDH有着绝对的优势，ASON技术已然成为光传输技术的一大趋势，未来ASON技术的应用范围也会越来广。

参 考 文 献

[1]王朝武. ASON及其在电力通信光网络中的应用前景分析[J]. 电力系统通信，2012（4）：2-3.

即时通信现状篇3

Abstract： With the advent of the mobile Internet era， a lot of excellent instant messaging softwares appear. Since the mature instant messaging technology is unopened， and the instant messaging framework with open source exists many problems， the communication system is prone to appear packet loss and message delay. In view of the above problems， a high?reliability instant communication system in mobile network was designed to make up the deficiency of open?source communication framework design. The improved method of general instant communication technology is put forward， in which the high?performance communication long link and time slice round algorithm are proposed， the message handshake protocol and message encryption method are adopted， and the communication link state detection algorithm is improved. The double service authentication method is proposed to ensure the safety of instant messaging system. The test system in the experiment includes the designed instant messaging framework. The experimental results can prove the instantaneity and high reliability of the systemy.

Keywords： instant messaging； high?performance long link； file transfer； communication recovery mechanism

随着移动网络的发展，网络聊天、视频和语音在网络通信中越来越受重视，从网络通信应用软件的用户量可以看出，网络即时聊天功能具有良好的用户体验[1]。在新开发的各类软件尤其是手机应用软件中，基本都会附带即时通信功能。这是一种发展趋势，网络通信已经成为了用户沟通的重要手段，渐渐地取代了传统的书信、短信等通信方式，使用的用户越来越多，同时用户对即时通信技术的稳定性要求也越来越高。但由于成熟的即时通信技术不开源，而开源的即时通信技术只实现了基本的建立链接，数据传输并没有做任何优化，使得在使用过程中经常出现消息延迟、消息丢失等情况[2]。

1 消息的即时传输

良好的用户体验对即时通信系统的消息传输具有较高的要求，尤其是消息的即时性。但在某些情况下，服务器并不能即时地将信息推送给接收者，存在着两种主要情况[3]。

（1） 客户端与服务器之间的通信长链接不稳定。服务器资源限制和网络问题的影响是客观存在的，从理论的角度没有办法避免。但可以从其他方面解决通信链接的稳定性对消息即时传输产生的影响。提出的高性能长链接、通信链接的检测和通信链接的恢复方法，有效地利用了服务器的资源，并保证链接断开后能够快速的恢复，从而保证消息的即时传输。

（2） 同一时间服务器需要推送的消息量较多。服务器转发消息也需要消耗时间，当同一时间进行即时通信的用户较多时，服务器来不及转发新接收的消息，导致了消息的阻塞，从而影响了消息的即时性。因此采用消息的并发推送方法解决消息阻塞的问题[4]。

1.1 高性能通信长链接

用户量的不断增加，服务器需要存储的通信链接越来越多，但一些通信链接在某些时候并不会被使用。通过分析得出客户端与服务器之间建立的通信长链接并不会随时都被利用，某些时间会处于空闲状态，为此提出了高性能通信长链接，尽量地减少客户端空闲状态下的链接时间，提高服务器的资源利用率，保证用户量剧增时通信链接不会因为服务器的资源限制而断开，从而保证消息的即时传输[5]。为了建立高性能通信链接，使用时间片轮转的算法。把用户开始登陆客户端的时间或者用户发送消息的时间记为开始时间，从开始时间起，把时间分为等长的时间片段假设得到的时间片段如图1所示。其中黑色区间表示在这个时间片段内用户有消息需要接收。白色的区域表示用户处于空闲状态没有消息需要接收。时间片轮转算法的目的是保证用户使用即时通信需要接收消息时，客户端与服务器存在通信链接[6]。而用户没有使用即时通信时，客户端与服务器之间不存在通信链接，从而释放了服务器的资源。时间片轮转算法的规则如下：

（1） 当客户端需要接收消息时，当前时间片为忙碌状态。相反如果没有消息需要接收，则当前时间片处于空闲状态。当用户登录软件后，默认第一个时间片为忙碌状态，并且客户端向服务器发送建立通信链接的请求。

（2） 如果当前时间片客户端处于忙碌状态，那么接下来的个时间片客户端都将主动向服务器端发送建立链接的请求。

（3） 如果当前时间片的前个时间片处于空闲状态，那么当前时间片的链接状态与前一个时间片的链接状态相反。例如前一个时间片客户端与服务器有通信链接，那么当前时间片客户端将向服务器发送断开链接的请求。

（4） 如果当前时间片的前个时间片中的任何一个时间片客户端处于忙碌状态，那么当前时间片客户端将向服务器发送建立链接的请求。

1.2 通信链接的检测和恢复

为了保证消息的即时传输，提高服务器长链接的效率，保证服务器与客户端链接稳定，避免意外中断情况的出现，采用有效的长链接检测方法和消息恢复方法[7]。理论上称客户端发送询问信息的过程为心跳过程，心跳时间指客户端向服务器发送询问信息的间隔时间。为了避免客户端频繁地发送心跳信息，消耗能量，或者避免心跳时间过长，导致消息传输的延迟。本文提出了心跳时间衰减函数如下：

（1）

式中：表示第时刻的心跳时间；表示第时刻的心跳时间；和表示时间衰减系数都是常量；表示最短的心跳时间间隔，同样也是一个常量；表示最长的心跳时间间隔，也是一个常量；new表示客户端发送了新的消息或者是服务器向客户端推送了新的消息。心跳机制和时间片轮转结合后，客户端只有处于忙碌状态时才会发送心跳信息。这样既保证了通信链接的稳定，又节约了服务器的资源。

1.3 客户端通信恢复机制

当客户端启动后，在客户端的后台会启动两个线程，在Android中使用Service服务，Service相当于Activity，只是没有界面而是运行在后台的服务。其中一个线程按照定时器的设定不停地向服务器发送心跳信息，确认客户端与服务器的通信链接是否正常[8]。另外一个线程用于监听服务器，接收服务器推送的消息。通过心跳机制，当客户端检测到与服务器的通信长链接断开时，需要向服务器请求再次建立链接以及获取离线数据。

为了进一步降低服务器的数据处理压力，提升用户体验。提出了一种获取离线消息的方法，通过短链接的方式获取离线消息[9]。短链接指的是客户端向服务器发送请求会携带必要的参数，而服务器做出响应时也会把客户端想获取的数据返回，当客户端得到数据后链接就断开，如图2所示。

基于这种方式，当客户端与服务器的链接再次建立后，由客户端主动发送获取离线消息的请求，获取离线消息可以使用HTTP协议。客户端不用发送确认信息，服务器在返回信息后可以直接清除数据库中暂存的数据，同时服务器也不用每次都对新建立的链接做查询操作，这样大大减少了服务器的压力，同时使获取离线消息的过程变得清晰，不会出现消息重复的情况。

1.4 消息并发推送

如果某一时刻发送消息的用户较多，而服务器来不及把消息推送给目标客户端，那么就会造成服务器需要推送的消息越来越多，最终导致服务器消息的阻塞。消息阻塞虽然不会导致消息的丢失，但是会严重影响消息的即时传输，会给用户带来特别不好的使用体验。

为了解决这个问题，在服务器端使用了消息的并发机制。当服务器从客户端接收到一条新的消息后，把消息存放在本地数据库的同时也会把消息存放进一个队列。而在服务器的后台，即时通信系统会根据服务器处理器的使用情况开启若干个线程，每一个线程所做的操作都相同，从队列中取出一个消息，然后根据消息中的目标地址，查询与其是否有通信链接，如果存在则把消息推送给客户端，如果不存在则不做任何处理。这样服务器可以在同一时间推送多条消息，有效地利用了服务器的资源，降低了消息阻塞的可能性。

2 消息的可靠传输

2.1 消息握手协议

为了确保消息在传输过程中不会出现丢失，提出了消息传输的握手协议。握手协议分为客户端给服务器发送消息的握手和服务器给客户端推送消息的握手。握手协议的本质是客户端与服务器端约定的消息传输规则，握手的主要目的就是为了确保消息不会丢失。

（1） 正向握手协议

正向握手协议是指客户端向服务器端发送消息时消息的确认协议。客户端需要发送消息时，会先把消息存放在本地数据库中，然后再调用发送消息的接口，存入本地数据库中的消息标记为未发送。如果服务器成功接收到消息，会给客户端返回一个包含了消息ID的反馈信息，表示自己已经接收到消息，客户端接收到反馈信息后，根据ID把本地数据库中的消息标记为已经发送，这样就完成了一次客户端到服务器的握手。如果没有接收到服务器的反馈信息，那么客户端将继续向服务器发送这条消息。

（2） 反向握手协议

反向握手协议指的是服务器端向客户端推送消息时消息的确认协议。当服务器接收到客户端的消息后，首先会把消息存在数据库中，然后从消息中解析出接收人的地址信息，然后根据地址信息查找目标客户端与自己是否有通信链接。

2.2 文件传输协议

为了避免使用通信长链接传输文件，提出了文件和文件地址相分离的传输方法，文件存储服务的提供商会提供文件上传的相应接口，客户端通过调用接口，上传文件后，会得到一个文件的网络地址，通过该网络地址用户就可以直接下载文件。

3 高复用架构

3.1 服务器

消息即时传输系统具有高复用性，就不能与应用软件的功能结合，本文提出了单系统双服务的系统架构。单系统指功能完全的应用软件系统，而双服务指为应用软件提供了后台服务的两套服务系统：消息的即时通信系统和数据功能处理系统。这样把消息和软件功能分离后，就可以使消息的即时传输服务在任何应用软件中使用，其功能模块如图3所示。

为了保证消息后台服务器的安全性，本节提出了双服务权限认证的方法。为了叙述简便，把消息后台服务器简称为消息系统，而应用软件的数据处理服务器简称为功能系统，如图4所示。通过这种方式，不仅增加了通信系统的安全性，同时也做到了功能的分离，使即时通信系统的后台通用性更高。

3.2 客户端

客户端和服务器的设计思想类似，单独把即时通信的功能打包封装，仅对外提供数据的操作接口，如图5所示。客户端的即时通信主要包含五个功能：发送建立链接的请求；发送消息；接收消息；发送心跳信息；断开通信链接，用户退出系统时会调用断开通信链接的功能，用于释放服务器的资源。应用程序的客户端添加即时通信的功能包后，只需要根据自己消息格式修改对本地数据库的操作，对外提供的接口不变[10]。

4 系统测试

4.1 测试系统介绍

测试系统的主要功能是用于学校老师、学生家长和学生之间的沟通，为学校管理学生带来便利。同时也包含了即时通信的功能模块，用于用户之间的交流沟通，发送团队公告信息和发送申请加入团队的申请信息。

应用系统在添加即时通信功能时，采用了本文设计的即时通信框架。后台使用了双服务器设计，提供了一个独立的消息系统和一个功能系统，两个系统之间使用同一个权限缓存。消息系统主要负责处理与客户端的消息通信，功能系统使用的是短链接，为客户端提供了获取数据的接口。客户端加入了即时通信包，并按照自己的需求对数据存储格式和数据读取格式做了修改。

服务器的配置是2 GB内存、双核、2.6 GB的主频，2 MB的网络带宽，客户端使用Android系统的手机。把一个客户端叫A，另一个客户端叫B。

4.2 实验结果

测试过程中通过改变客户端的工作状态来模拟用户的各种使用情况。

测试1：参数设置：客户端A、客户端B同时登陆系统，客户端A给客户端B发送消息。测试结果：客户端B能正常接收到客户端A发送的消息。

测试2：参数设置：客户端A、客户端B同时登陆系统，客户端A和客户端B同时给对方发送消息。测试结果：客户端A和客户端B都能正常接收到对方发送的消息。

测试3：参数设置：客户端A登陆系统，向客户端B发送消息。客户端B在客户端A发送消息后，登陆系统。测试结果：客户端A发送消息成功，客户端B正常接收到客户端A发送的消息。

通过用例测试，应用程序中的即时通信功能在很多情况下正常使用，满足了本文对即时通信框架功能的要求。

压力测试中，设置3个测试参数，并发人数、每个客户端共发送消息的条数、每两条消息发送的时间间隔（单位：ms）。对私人聊天、群聊天和发送通知进行了压力测试，消息发送和接收的成功率都在100%。但也有消息发送和接收不到100%，甚至有88%的成功率。通过分析可以发现，当消息发送成功率不高时，客户端的在线人数和发送消息的量普遍偏高，发送消息的频率也较快，而且发送成功率和这几个参数之间还有反比的关系。

因此可以得出结论，当消息发送成功率过低时，可能是受到了服务器硬件资源的限制。因为在线人数过多时，客户端需要和服务器建立的通信长链接较多，如果同时还有多人发送群信息或者公告，那么服务器的资源将被消耗殆尽。因而会有一些通信链接中断或者消息被阻塞。

5 结 论

即时通信现状篇4

关键词： 多机器人； 协作； 分层学习； 心智

中图分类号： TP24 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2013）03-0014-04

A Cooperative Method for Multi Robots based on π-MaxQ

KE Wende1，2 ，HONG Bingrong1 ， CUI Gang1，CAI Zesu1

（1 School of Computer Science and Technology， Harbin Institute of Technology， Harbin 150001 China；

2 Department of Computer Science， Guangdong University of Petrochemical Technology， Maoming Guangdong 525000， China）

Abstract： Aimed to the problem in which there exist the little concurrency， low real time and efficiency， and the curse of dimensionality in multi robots’ cooperation， a cooperative method for multi robots based on π-MaxQ is proposed in the paper. Firstly， the mental states such as common knowledge， belief， goal， intention， promise， trust， knowledge update， etc.， are defined. Secondly， the KQML communication primitives based on the mental states are expanded. Thirdly， the confederative rewarding function based on MaxQ is constructed. The experiments proves the validity of the proposed method.

Key words： Multi Robots； Cooperation； Hierarchical Learning； Mental

0 引 言

现如今，多机器人主体任务协作问题是机器人学与人工智能的研究热点，其研究主要体现在两方面。一是研究多主体行为的方法和协作技术，例如博弈论、经典力学理论等，但该方法仅满足特定协作环境，当主体数量、结构、通信关系发生变化时，协作机制容易失效；二是侧重于对问题的规划以及求解过程，研究静态或动态环境下的主体心智变化，即信念、愿望、意图等，以环境促使心智变化，主动实现协作目标，由于该方法较为实用灵活，受到了研究者们的广泛关注[1]。传统的基于心智模型的协作任务容易导致空间冲突、时间冲突与资源冲突，为实现协作任务最优，研究者们多采用强化学习进行解决，例如，文献[2]面向智能主体基本心智行为，采用强化学习的多步收益最大预测特性，求解整体效果最优；文献[3]建立足球机器人双层协作模型，并采用模糊强化学习思想判断机器人当前心智状态以提高学习效果；文献[4]分析了多机器人动态环境特性，采用强化学习实现协作追捕，等等。

以上研究取得了相关成果，但仍存在一些问题：

（1）多采用非逻辑因子描述多机器人协作，较少体现出协作并发性；

（2）未能考虑多机器人协商通信的实时性与高效性；

（3）当问题空间增大时，学习过程出现维数灾难，计算复杂度增大，收敛性降低。

为解决这些问题，提高多主体协作效果，并基于文献[5]已做研究的基础上，本文在分层强化学习中引入π演算的多任务并发特性，定义机器人公共知识、信念、目标、意图、承诺、信任等心智模型，扩充KQML通信原语以描述机器人主体通信进程，使多机器人主体协作过程具备了数理分析与心智推理的特点，取得了理想科研效果。

1 多机器人主体系统

多机器人主体系统实现了物理上的分布性和逻辑上的分散性，其结构如图1所示。

由图1可知，多机器人主体系统结构中各部分的功能分析如下：

（1）心智状态描述多机器人主体的理，可以与其它机器人主体及环境进行信息交互，并根据环境变化及协作要求，自主修改内部状态，其信念为机器人主体对工作环境的基本认知，进而由此产生愿望，判断未来环境场景，其行为能力可受意图控制，体现出有限形式的承诺；

图1 多机器人主体系统结构

Fig. 1 Architecture of multi robots第3期 柯文德，等：一种基于π-MaxQ学习的多机器人协作方法 智能计算机与应用 第3卷

（2）学习模块基于分层强化学习MaxQ方法，通过将问题空间分层与降维，在子空间内实现策略学习与复用，提高了策略搜索速率；

（3）知识库包含机器人主体对自身、世界、以及其它主体的描述；

（4）通信线程负责主体间的动作与世界信息传输，满足通信语言KQML的规范中消息传输约定，在理想情况下，要求无通信延迟并遵循消息队列，实现其顺序发送与接收。

2 分层强化学习MaxQ方法

分层强化学习通过扩展经典MDP（Markov Decision Process），以变量描述执行动作的若干时间步，从而形成半马尔科夫决策过程（Semi Markov Decision Process， SMDP），[6-7]使智能主体同时遵循决策的顺序性与时间性，由此实现多时间步的动作建模。现给出SMDP定义为[8]：

定义1 5元组，SMDP=，其中，状态转换联合概率分布函数为Pa_Nss′：S×A（s）×S×IN[0，1]，记为P（s′，N|s，a），奖赏函数为Rass′：S×A（s）IR，记为r（s，a）且r（s，a）=E{rt+1+γrt+2+…+γN-1rt+N}。以上表述中，s为状态，a为行为，N为累计时间步次数，IN为自然数集，IR为实数集。

在SMDP下的Bellman最优值函数与最优动作-状态对函数分别为：[9]

（3）

MaxQ方法构建起问题空间的分层结构任务图，对MDP与策略π分解，获取子任务集T={T0.T1，……Tn}与对应子策略集π={π0，π1，……πn}。集合T中的子任务定义为3元组Ti=，其中，子策略πi对应Ti，终止谓词Ei划分激活状态集Si与结束状态集Li，且Si与Li受Ti约束，伪奖励函数ri在学习过程中对Li分配奖励值。在其后的任务图中，T0为根节点子任务，执行节点Ti可通过调用执行其它子任务节点或基本动作而完成构建，同时上层节点将依照相应策略选择后继节点以形成动作执行路径，并由各层中对该层的动作选择来施加必要的约束。

3 基于机器人心智状态协作的MaxQ学习

在多机器人系统中，通过机器人心智状态演算实现机器人行为的理性和自主性，而分层强化学习则通过机器人主体来感知外部环境与其它主体、执行策略以获取奖励，通过对环境信息进行推理与搜索以实现策略最优，最后再通过子任务空间中的学习，以不断增强行为效果并获取最大收益。

3.1 心智状态

机器人主体具备有限理性，即一定程度的自主能力与心智态度，同时也具有并发特征。这一特性就决定了多机器人主体通信进程的演算可由π演算实现[10-11]，该演算方式正可有效体现动态结构的进程内以及进程间的良好交互效果。π演算中，多机器人系统由若干个相互并行的通信和动作进程组成，进程间通过互补链路进行通信，通信内容包含知识、信念、愿望、意图、及目标等，对其中各部分的定义形式分列如下：

（1）公共知识（Common knowledge）：机器人执行言语行为后，相信所关联句子真实性，将其用公式表示，即为：

（4）

其中，机器人a在t时刻执行言语行为，关联得出新的句子Γ，成为多机器人系统的公共知识。

（2）信念（BEL）：机器人通过环境接口En-interfacei获取外部信息后，判断某状态是否会出现，将其用公式表示，即为：

（5）

（3）目标（Goal）：机器人通过环境接口En-interfacei获取外部信息后，判断其状态满足目标状态，将其用公式表示，即为：

（6）

（4）意图（Intention）：机器人通过环境接口En-interfacei获取当前状态意图，并请求执行该意图关联的行为，将其用公式表示，即为：

（7）

（5）承诺（Promise）：多机器人判断个体无法独立完成目标时，联合意图后作出共同承诺，并各自在子范围内完成相应任务，将其用公式表示，即为：

（8）

（6）信任（Trust）：参与协作的机器人彼此信任，并相信对方具备独立完成相关子任务的能力，同时承诺建立协作后采取行动，将其用公式表示，即为：

（9）

（7）知识更新（Knowledge Update）：机器人在t时刻完成协作后，通过环境接口En-interfacei获得新知识并更新到公共知识库，将其用公式表示，即为：

（10）

3.2 基于心智演算的KQML通信线程描述

KQML主体通信语言是基于言语行为理论（speech act）而开发形成，可将通信视为物理上的行动[12-14]，在π-MaxQ的KQML通信语义中，A为Source，即发起协商的机器人，B为Destination，即接收协商任务指派的机器人。现对通信中各主要线程的描述如下。

（1）Assigning-role：Source（消息源）要求Destination（消息终点）转变角色，对应通信原语为：

Assigning-role （ABWANT（AKNOW

（BINT（BTASK））））

（11）

Precondition：INT（ATASK），ANT（BKNOW（BTASK））；

Post condition： KNOW（AKNOW（BTASK）），NOW（BINT（BTASK））

其中，A、B分别为Source与Destination，WANT描述意图，KNOW描述能力获知。

（2）Forming-team：Source要求Destination到达预定地点，形成目标队形，对应通信原语为：

Forming-team（ABWANT（AKNOW（BBEL

（BTASK））））

（12）

Precondition： INT（ATASK），WANT（BKNOW（BTASK））

Post condition：KNOW（AKNOW（BTASK）），NOW（BBEL（BTASK））

（3） Reporting-conflict：Source向Destination传递冲突地点，对应通信原语为：

Reporting-conflict（ABWANT（AKNOW（BTASK）））

（13）

Precondition：WANT（ATASK），NOW（BTASK）

Post condition：KNOW（ATASK），NOW（BTASK）

（4） Tracking：Source通知Destination跟踪移动目标，对应通信原语为：

（5） Updating-location：Destination跟踪目标并返回目标位置信息，对应通信原语为：

3.3 基于心智状态的MaxQ学习

设在离散时间SMDP下的子任务Ti状态集与子节点动作分别为Si与Ta，即时奖赏ri（s，a）=Vπ（a，s），其中，Vπ（i，s）描述从s′开始执行Ti的期望奖赏值，该值可通过Ti的分层策略π的投射函数获得，则式（1）、（2）的期望奖赏值函数与状态动作值函数bellman的方程分别为：

由上式可知，完成函数Gπ（i，a，s）=∑s′，σPπi（s′，σ|s，a）γσQπ（i，s′，π（s′））。

若从根节点T0的s状态开始，反复递归执行上层子任务策略选择下层子任务的过程直到最终基本动作，则投射值函数为：

多机器人主体判断环境信息完备性以决定联合学习或者独立学习，并在各层中由行为回报更新状态-行为对的值，当到达协作目标状态时，伪奖励函数ri对Li分配正值，否则为负值，当所有子任务结束后，计算ri累计和。在多机器人主体协作系统中，单个机器人根据状态-行为对搜索具有最大投影值函数的行动策略，并在每个分层空间内实现各自的Nash平衡，使协作决策收敛[15]，由此则使得对大规模问题空间内的整体策略搜索获得了实现。

在π-MaxQ心智模型中，协作成功与失败的奖励值分别为μ与-μ，奖励函数r∈[-1，1]，阈值为0.09μ。定义机器人向分配任务的目标位置移动时的奖励函数为：

（19）

其中，α为奖励系数，xg（t）为t时刻目标坐标，x（t）为t时刻机器人位置，σ为阈值距离，当机器人与足球的有效距离达到阈值以内时，机器人得到奖励。

定义机器人将球传给队员的奖励函数如下：

（20）

其中，x0i（t）为对方机器人。

综合上面两式，定义联合奖励函数为

（21）

其中，k1、k2为加权系数，且α1，α20，α1+α2=1。

4 实验验证

多机器人系统由Mini Robot与Mos2007仿人机器人组成，Mini Robot机器人的协作目标是突破对方防守并将足球踢到对方半场，协商项为{tracking， accept， update-location， refuse}。仿真中，选取通信工具为JDK1.1.8与JKQML，对Mini Robot 仿人机器人通信线程进行KQML原语扩充部分为：

（tracking

：source Mini-1

：destination Mini-3

：content（Opponent-Mos-1（geoloc long 39w 1at 50 n） （detect-time 5S））

：reply-with id1

：language kif

：ontology geo-model3）

/////////////////////////////////////////////////

（accept

：source Mini-3

：destination Mini-1

：content（Opponent-Mos-2）

：inreplyto id1

：langu age kif

：ontology geo-mode2）

Mini Robot机器人的心智状态受其目标位置影响，当未到达对方半场区域时，增大Belief、Goal、 Intention状态值， 减少Knowledge状态值，提高主动进攻心智，机器人根据KQML通信执行协商项内容，向目标位置移动以获取更大的正奖励，并在协商过程中进行学习。图2所示即为Mini Robot一次成功突破Mos2007机器人并将足球踢到对方半场，图3则比较了基于π协作演算的Q学习、改进π-Q学习算法以及本文提出的π-MaxQ方法的成功次数。由图3可知，π-MaxQ学习算法成功次数最高。

图2 仿人机器人平台上一次成功的协作突破踢球

Fig.2 A successful cooperative process of kicking

ball by humanoid robots

图3 学习方法比较

Fig. 3 Comparison between learning algorithms

5 结束语

本文在多机器人主体协作的MaxQ学习方法中引入π心智演算过程，构建起具有学习与通信能力的机器人心智状态模型，对机器人主体的公共知识、信念、目标、意图、承诺、信任、知识更新等进行了定义，并构建起多机器人主体协商模型。实验表明该模型较好地提高了任务协商及协作的成功率。

参考文献：

[1]李超明，苏开乐.一个基于智能的MAS模型及其方法论[J].计算机研究与发展，2007 （6）：980-989.

[2]郭锐，吴敏，彭军，等.一种新的多智能体Q学习算法[J].自动化学报， 2007， 33（4）： 367-372.

[3]曹卫华， 徐凌云， 吴敏. 模糊Q学习的足球机器人双层协作模型[J]. 智能系统学报， 2008， 3（3）：234-238.

[4]朴松昊， 孙立宁， 钟秋波， 等. 动态环境下的多智能体机器人协作模型[J]. 华中科技大学学报：自然科学版， 2008， 36（增刊Ⅰ）： 39-41， 52.

[5]柯文德， 朴松昊， 彭志平， 等. 一种基于π演算的足球机器人协作Q学习方法[J]. 计算机应用， 2011， 31（3）：654-656， 669.

[6]HENGST B. Discovering hierarchy in reinforcement learning[D]. Sydney University of Ne South Wales， 2003.

[7] UTHER W T R. Tree based hierarchical reinforcement learning[D]. Pittsburg： Camegie Mellon University， 2002.

[8]沈晶，刘海波，张汝波，等. 基于半马尔可夫对策的多机器人分层强化学习[J]. 山东大学学报：工学版， 2010， 40（4）： 1-7.

[9]沈晶. 分层强化学习方法研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学， 2006.

[10]史忠植. 智能主体及其应用[M]. 北京：科学出版社，2000.

[11]于振华， 蔡远利， 徐海平. 基于π网的多Agent系统建模与分析[J]. 系统工程理论与实践， 2007，7： 77-84.

[12]AUSTIN J L.How to do things with words[M].0xford：Oxford Univ.Press，1962.

[13]刘淑华，田彦涛，刘金芳.扩展KQML在多移动机器人仿真系统中的应用[J].吉林大学学报：信息科学版，2005，23（5）：500—505.

[14]康辉， 曾莹莹， 刘志勇. 基于PI-演算的移动通信服务研究与建模[J]. 通信学报， 2009， 30（4）： 11-16.

即时通信现状篇5

随着互联网的发展和普及，MSN、QQ、ICQ、朗玛UC等即时通信工具开始成为人们的主要沟通方式之一，因为其方便快捷的优势越来越受到人们的青睐甚至有超越E－MAIL的趋势。然而，在即时通信风光无限的同时，频频出现的病毒和黑客攻击却对即时通信软件的安全敲响了警钟。近日，“MSN小丑”爆发就是此类病毒危害的集中体现，QQ病毒更是防不胜防。据统计，MSN等IM病毒早在2003年就以71％的幅度增长，病毒传播速度之快让人始料不及，同时也让人们意识到维护即时通信安全的严峻性。

即时通信安全状况令人担忧，瑞星&searchtype=1‘target=_blank>瑞星、金山、江民等国内著名安全软件厂商也时刻关注即时通信的安全状况，在其官方网站上都会发出病毒警报并提出相应解决办法。针对即时通信安全防护的产品更是名目繁多。

瑞星这几年一直致力于防黑技术、网络游戏防盗技术、即时通信安全保护技术等。年初，瑞星公司和即时通信软件提供商腾讯公司宣布达成战略合作伙伴关系，双方将展开多项深度技术合作，致力于为用户提供一个更加安全的网上交流环境的基础，同时进行多种商务合作。瑞星公司市场部郝婷在接受记者采访时表示，即时通信安全防御一直是瑞星在产品研发和业务推广中重要的组成部分，为QQ、MSN等聊天工具防御病毒推出的几款新产品如瑞星QQ病毒专杀工具V3．4，其市场反应都很好。瑞星还为用户提供了免费的“在线查毒”和收费的“在线杀毒”服务。这符合了瑞星一直强调的“整体防御、立体防毒”的初衷。

江民不久前推出的首款系统级杀毒软件KV2005新增“即时通信监视”功能，可以实时过滤从MSN、QQ等所有即时通信发送的文件病毒，可确保用户实现无毒聊天。

针对“QQ尾巴”、“QQ木马”等病毒，金山公司也推出了金山QQ病毒专杀工具。为了给广大用户提供方便，金山公司整理十大最热门病毒专杀工具：JPEG恶意代码图片病毒、网银大盗、震荡波、冲击波、QQ病毒等专杀工具及工具说明，用户可打包下载。

另外，赛门铁克为有效防止黑客和病毒通过IM工具对用户电脑进行攻击，推出了硬件防火墙VelociRaptor即是这种集成的防病毒／防火墙解决方案。国内共享软件作者喃哥开发的一款专门查杀腾讯QQ自动发消息病毒、木马及反黄的软件——QQ病毒专杀工具XP钻石版Build1012QQKav。

纵观国内即时通信安全市场，各种防毒、杀毒软件名目繁多，令人眼花缭乱。那么即时通信安全状况是否就能令人安枕无忧了呢？

从近年即时通信的安全状况来看，虽然安全软件厂商的技术和产品对即时通信安全防护起到了一定的作用，但有时候这些产品和技术对新病毒和一些黑客的袭击还是束手无策。各种病毒花样不断翻新，黑客恶意攻击更是到了有恃无恐的地步。由于安全软件防护无力致使用户遭受了很大的损失。同时，一些厂商并非专门针对即时通信的安全防护开发产品和研发新技术，只是为了市场的需要而在产品中贴上一个标签而已，其产品并无实质的防御作用。另外，安全软件和防黑技术更新慢，往往是出现了一种新的病毒厂商才去着手开发新的产品。而如果技术含量不够高的产品只能使防护工作永远处于被动的地位。所以，安全软件厂商在开发新产品和研发新技术时应该具有前瞻性。

随着网络技术的发展，即时通信的安全防护更加严峻。谁将为即时通信的安全保驾护航？这需要即时通信服务商、安全软件厂商和用户共同努力。

首先，对于即时通信服务商来说，最重要的是提高即时通信软件的安全性能，减少由于产品自身的设计缺陷而造成的安全隐患。即时通信软件在技术手段没有质的飞跃的情况下，版本升级是一个必要的手段，特别是对企业用户来说更加重要，即时通信服务商需要为企业搭建更为独立、安全的系统平台，使内网和外网之间的信息交换能得到更好的监控。

其次，通过安全软件提高防护能力也是一个很重要的环节。对于即时通信软件，传统的防火墙、反病毒软件、内容过滤软件等在保障网络安全方面的作用仍不可忽视。所以，厂商应该在产品和技术上加大研发力度。

最后，使用即时通信软件的用户加强自身防御工作也是保障即时通信安全的重要环节。专家指出，解决即时通信安全问题，目前主要以防御为主，用户做好防护措施是必需步骤，例如，安装防火墙、其安全还需产业链各方共同护航。

即时通信现状篇6

关键词：无线跳频通信网络；跳频电台；OPNET

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)21-30425-04

Study on the Simulation Models of Frequency-hopping Wireless Communication Network Based on OPNET

WANG Wen-jun, HUANG De-suo, HE You-lin, CHENG Zhi-gao

(Artillery Academy of PLA,Hefei 230031,China)

Abstract: To study the capabilities of frequency hopping wireless communication network under the tracking disturbance,simulation model of the frequency-hopping wireless communication network are built based on OPNET.The models implement all functions of the FH radio,and describe the actions of frequency-hopping communication exactly.

Key words:frequency-hopping; wireless; communication network; FH radio; OPNET

1 引言

频率跟踪式干扰能够迅速、准确的完成搜索、瞄准和干扰等一系列动作[1]，以高于正常通信信号强度数倍的干扰

信号对收信机进行压制性干扰。由于这种干扰对无线跳频通信网络的影响极大[2]，并且该影响在时间和空间上表现出明显的非线性和不确定性。因此不易采用数学的方法进行研究，而易采用计算机仿真的方法，建立仿真模型对其进行研究。

所谓计算机仿真的方法[3]，具体而言是一种利用数学建模和统计分析的方法模拟网络行为，从而获取网络设计、规划、组织及优化所需要的性能数据的一种网络分析方法。基于OPNET的通信网络性能仿真[4]，是以有限状态机为基础理论，综合运用排队论、概率论和统计实验等理论建立数据业务和通信链路的数学模型，用C/C++或其它语言实现仿真模型的一种仿真方法。基于OPNET的建模能够清晰的描述系统的状态和转移，开发的模型便于扩展和重用，因此本文选择OPNET作为建模与仿真的工具。

2 基于OPNET的通信网络仿真

OPNET采用离散事件驱动的模拟机理[5]，也就是说只有网络状态发生变化时，模拟机才工作。因此与时间驱动相比，离散事件驱动的计算效率要高很多。仿真核心实际上充当离散事件驱动的事件调度器，它对所有进程模块希望完成的事件和计划该事件发生的时间进行列表和维护。

事件调度器主要维护一个具有优先级的队列，它按照事件发生的时间对其中的工作排序，并遵循先进先出顺序执行事件。而各个模块之间通过事件中断方式传递事件信息。每当出现一个事件中断时都会触发一个描述通信网络系统行为或者系统处理的进程模型的运行。通过离散事件驱动的仿真机制实现了在进程级描述通信的并发性和顺序性，再加上事件发生时刻的任意性，决定了可以仿真计算机和通信网络中的任何情况下的网络状态和行为。

仿真事件、中断和进程模型在仿真核心执行时间轴上的关系如图1所示[4-6]。

为模拟通信网络中多台收发信机同时工作，OPNET允许多个事件同时发生，一个仿真时间点上可以同时出现多个事件，事件的发生可以有疏密的区别，如图1所示。

3 跳频无线通信网络的仿真建模

基于OPNET的仿真模型分为网络模型、节点模型和进程模型三类[5]。网络模型主要实现通信网络的拓扑结构和通信节点的配置；节点模型主要实现通信节点内部的构造；进程模型主要实现各种通信机制和信息处理的动作。本文将建立跳频无线通信网络和跟踪式干扰机的仿真模型，分别实现跳频组网通信、规避、数据分发、转发和重发，以及跟踪式干扰等动作。

3.1 跳频组网通信和规避动作的模型实现

跳频组网通信和规避动作由节点模型和进程模型共同实现。通信节点通常由两套收发信机构成，一套负责对上通信，一套负责对下通信。如图2所示，*_jun类模块是对上收发信机，*_lian类模块是对下收发信机，YC_queue是信息处理模块，YC_filter是数据分发模块，*_source是信源类模块，*_sink是信宿类模块，a_*是天线类模块。

通信节点模型中还有一个重要的模块――“控制模块”(YC_controller)，该模块实现了跳频组网通信和规避的主要功能，具体而言有以下两点：①跳频，简而言之就是控制本级节点和下级节点的收发信机每隔一个单位时间t按照指定的频率进行变化，这是一个定时长循环的过程；②规避，即根据本级节点的收发状态，利用远程中断函数使下级节点中断发信或者恢复发信，这是一个不定时长循环的过程。它可以用图3表示，由于OPNET仿真允许多个事件在同一时间发生，所以二者之间并不冲突。

根据图3中的循环过程设计跳频模块的进程模型，如图4所示。首先进程模型进行初始化，在初始状态（INIT）的入口位置获取下级节点的ID，同时立即订制一个自中断，确定首次跳频的时刻。而后进入等待状态，在此反复地判断到达中断的类型，如果是自中断就正常进入跳频循环，并在跳频循环中制订新的自中断；如果是统计中断，则立即在下级节点中订制一个远程中断，用来终止或恢复下级的通信。

3.2 信息分发和转发的模型实现

信息的分发和转发是由节点模型和进程模型共同实现的，通信节点模型如图2所示，其中包含四条信息传输路径。按照这四条信息传输的路径可以将节点模型分解为四部分，如图5所示，本小节重点介绍信息流路径的控制实现。

所有对信息流的控制均有YC_filter模块实现。来自本级的信息分别经过对上电台和对下电台发送到目的地，发送完毕后经过YC_filter模块分发到YC_sink模块进行销毁，如图5(a)、图5(b)所示；来自于上级的信息，由收信机接收后，经YC_filter模块判断传送到队列模块，经队列模块传送到对下电台进行转发，其中的jun_sink模块负责统计上级的信息，如图5(c)所示；来自于下级的信息，同样经过YC_filter模块和对列模块之后被传送到对上电台进行转发，如图5(d)所示。

由此可见YC_filter模块主要实现了两种功能：1)判断信息的来源，将信息分发到相应的模块；2)统计所有流经该模块的信息，提供节点的吞吐量数据。

3.3 信息排队和重发的模型实现

信息的排队和重发动作主要在队列模块的进程模型（下文简称队列进程）中实现，另外信息的分发、上下级间的规避也需要队列进程协助实现。鉴于此，本文建立队列模块的进程模型如图6所示。

队列进程包含1个非强制状态和7个强制状态。idle代表着系统空闲状态，是队列进程通常处于的主要状态，也是进程中唯一的非强制状态，所有的中断均在该状态进行判断；init状态完成队列进程的初始化；arrival状态代表着信息流的到达，此时进程的动作是将数据从输入流中读取出来，并插入队列进行排队，等待着下一步的处理；svc_start状态代表着服务的开始，该状态根据数据信息的来源分别选择不同的信息发送路径；svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4状态用来妄称信息的重发动作；stop_for_a_while状态表示数据被正确接收，此状态负责设置标识参数，并取消上一个状态订制的中断。队列进程直接或间接实现了以下四种功能。

1)信息排队

在arrival状态的入口用op_subq_sort()方法实现数据信息的排队，排队的依据是信息的优先级，优先级利用op_pk_priority_set()方法指定。

2)信息重发动作的实现

如果信息被下级正确接收，下级将立即运用方法op_intrpt_force_remote()订制一个远程中断给上级，使上级的队列进程之跳出idle和svc_coml*之间的循环。否则，进程将自动在3次循环之后跳出。

3)信息转发

队列进程参与信息转发的实现，在发送信息指出，进程会读取信息的源地址。而后根据信源地址，订制具有不同代码的自中断，选择svc_coml1、svc_coml2、svc_coml3、svc_coml4四种条转发路径中的一条。

4)下级通信节点规避动作的实现

在idle状态上设置有两个条件转移STOP_SERVE和RESTART_SERVE，它们分别用来配合上级节点的控制模块，实现发送终止和发送恢复息的动作。

如果上级节点的发信机正在工作，即控制模块通过统计线读取了发信机的“忙”状态，它将立即制定一个中断代码为STOP_SERVE的远程中断给下级的队列模块。下级接收到该中断后执行servestop()函数，利用op_intrpt_disable()方法终止当前已经订制信息发送中断。当上级信息发送完毕时，控制模块通过统计线读取了发信机的“闲”状态，同时立即制定一个中断代码为RESTART_SERVE的远程中断给下级，用来激发serve_restart()函数，以恢复信息的发送。

4 结论

在OPNET环境中检验所建立的模型，结果表明模型实现了无线电台的跳频，数据的分发、复制、重发、规避等动作以及跟踪式干扰机的干扰动作，具有一定的重用价值，为进一步研究复杂条件下的跳频通信网络仿真奠定基础。

参考文献：

[1] 郑如冰.电子对抗与电子对抗作战指挥[M].合肥:炮兵学院,2003.

[2] 梅文华.跳频通信[M].北京:国防工业出版社,2005(4):15-22.

[3] 蔡鸿鹏.实时通信网络的研究与仿真实现[D].重庆:重庆大学硕士论文,2006.

[4] 伍俊洪,杨洋,李惠杰,等.网络仿真方法和OPNET仿真技术[J].计算机工程,2004(05)．

[5] 龙华.OPNETModeler与计算机网络仿真[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

即时通信现状篇7

关键词篇章阅读理解，先行信息通达，窗口阅读，精细阐述。

分类号B842.1

1前言

阅读理解不仅包括对一个个句子和词的理解，更重要的是要将当前加工的信息与文章先前的、不在读者当前工作记忆中的背景信息相整合，以形成局部与整体都联贯的心理表征。这一过程需要读者不断地激活和通达先前阅读过的信息。

基于记忆基础文本加工观的共振理论认为，先行信息受到精细阐述的程度是影响先行信息激活强度的一个相当重要的因素，对先行信息的精细阐述会使先行信息与当前信息语义概念的重叠程度增加，从而使先行信息更快得以激活[1]。

这一观点得到我们先前研究的证实，在先前的研究中，我们运用含错误信息的阅读材料，并对错误信息进行精细阐述，结果发现，在遇到回指词的瞬间，受到精细阐述的错误信息激活水平会高于未受精细阐述的合适信息[2]。当前的研究将进一步考察在这种条件下，合适及不合适背景信息的激活水平随时间所发生的动态变化情况。

随着时间的延长，不同背景信息激活模式的变化有几种可能，一种可能是与当前信息关系不适当的背景信息因受到压抑而使激活水平不断减弱；另一种可能是与当前关系合适的背景信息激活水平受到提升；上述两种过程也有可能同时发生。同时，由于当前的信息并没有要求读者在两者中做一个选择，那些处于不同地位的背景信息其激活模式在一定时间内也有可能维持不变。

在这一问题上，先前的研究者得出了不同的结果，Gernsbacher、O＇Brien等研究者在歧义词研究以及不含错误信息的回指词推断研究中均发现，与语境无关的信息会随时间的延长受到压抑，而与上下文语境相适合的信息其激活水平会保持恒定或上升[3,4]，但在他们研究所用的材料中，在探测词出现前往往有一个重述句要求读者对合适的信息作出判断。Johnson等人在运用含错误信息阅读材料的研究中则发现，随时间延长，正确的信息其激活水平会得到提升，而错误信息却仍保持在一定的激活水平，没有发现受到压抑的证据[5]。但在他的实验条件下，一开始错误信息的激活水平就较低。

由于我们在先前的研究中发现，即时状态下受精细阐述的错误信息其激活水平高于合适信息[2]，那么，在当前信息并未要求被试对合适与不合适信息作出选择的情况下，随着时间的延迟，背景信息的激活模式与即时状态下相比会发生什么变化？被试会对不合适背景信息过高的激活水平进行压抑，使其不断减弱吗？

针对这些问题，本实验拟采用命名探测的方法对即时与延迟状态下不同性质背景信息激活模式的变化进行探讨。Gernsbacher等研究者在歧义词研究中发现，歧义词不同意义激活水平的变化会在歧义词消失之后800～1200ms时发生[3]，由于未见中文的相关研究，参考Gernsbacher的研究，在本实验中，延迟状态下，我们所使用的ISI（inter stimulus interval）为1500ms，这一时间间隔不易使被试对探测词产生预期，同时又有可能对不同背景信息激活水平在发生变化前及发生变化后的情况进行比较。

2方法

2.1实验设计

本实验为2×2混合设计。自变量为探测词类型（合适与不合适）和时程状态（即时与延迟），其中，探测词类型为被试内设计，时程状态为被试间设计，因变量为被试对探测词的命名时间。

2.2被试

48名大学本科一年级学生参加了本实验，每一被试裸眼或矫正视力正常，母语均为汉语，无阅读障碍。

2.3实验材料

实验材料为包含错误先行词与正确先行词的新闻故事，每一故事均包含17个句子，平均长度为351.8字。在各故事中，均对错误信息进行了精细阐述。

由于先前我们的多项研究在运用含错误信息的材料进行阅读研究时发现，距离因素并不会对背景信息的激活水平产生影响[2,6]，因此，本实验所采用的故事均是先呈现错误先行词（第4句），并对错误先行词进行精细阐述（第5～7句），后呈现正确先行词（第11句）。而呈现正确先行词的句子都是以一种强烈的排除其他可能的方式加以陈述。文章的第15句末为目标回指词。该回指词有一个合适及不合适的先行词作为目标探测词。由于使用的是命名探测技术，同一主题的实验材料均由同一词汇来构成合适或不合适的探测词，以保证被试对同一词汇作命名反应。

在本实验所用材料中，回指词均为三字词，探测词均为双字词（例文见附录）。对于合适与不合适2类探测词，在词频、词的笔划数上均作了控制。词频方面，合适探测词的均频为157.5(/10万)，不合适探测词为165.8（/10万），两者差异不显著，t(11)=0.625，p>0.05。词的笔划数方面，合适探测词平均笔划数为16.2，不合适探测词为15，两者差异同样不显著，t(11)=0.805，p>0.05。

每篇文章后面都有2个测验题要求读者根据文章内容作是非判断，以鼓励被试能仔细阅读。回答“是”的句子都是直接从文章中选出，而回答“否”的句子均与文章某一句子内容有关同时却又与陈述意思有所不同。其中，每篇文章含正确或错误目标探测词的句子其内容均不作为测验题，以避免被试对问题形成预期。

文章主题与探测词的合适与否以拉丁方设计搭配为2组，每组加入6篇填充文章，于是形成2个系列的实验材料，每系列共18篇文章，以随机顺序排列。

为便于对回指词的呈现时间进行控制同时又使整篇文章的呈现方式保持一致，对每篇文章，均以词汇（或词组）为单位呈现。切分时先将阅读材料的每一句子进行句子成份分析，划分出主、谓、宾、定、状、补等各种成份，然后将各成份中的虚词如“的”、“地”、“得”等独立划分出来。在实词的划分上，根据较普遍采用的观点，将实词按单纯词与合成词2种情况进行划分[7]，合成词分为2大类：一类由同样重要的基本成分构成，包括联合式、偏正式等，另一类由基本成分与辅助成分构成，辅助成份包括前附加成分（如前加“第、初、非”等）与后加成分（如“子、者、然、家”等）等。不过对附加成分的范围，各家向来有不同的认识，在本研究中，对那些意义相近词汇边缘不清的语素，在实验中则作为整个词组呈现。

2.4实验步骤

48名被试被随机分配到即时与延迟2个条件中去，每个条件有24名被试，各时程条件下的被试又被随机分配到2个系列的实验材料中，因此，每种时程条件下每个系列的实验材料分别由12名被试完成。完成每一系列约需45分钟。

实验均在计算机上进行，每篇文章都以词汇或短语为单位在计算机屏幕的中央向读者逐一呈现，被试读完一个短语或词汇后按下空格键，每一次按键都使当前一词消失而出现下一词汇或短语。当被试读完文章第15句末目标回指词之前一个短语或词汇按下空格键时，则出现回指词，该词仅呈现200ms，随后回指词消失，在同一位置出现一个红色的探测词，要求被试一见到红色的探测词，就立即准确、大声地将它读出来。即时条件下的ISI，即从回指词消失到探测词呈现之间的时间间隔为0ms，而延迟条件下的ISI为1500ms。被试的命名反应时由计算机记录，而被试对探测词命名的准确性则由主试进行记录。

实验正式开始前，有2篇练习文章使读者熟悉实验程式。

3结果与分析

删去2名理解问题准确率在75%以下的被试，此外，删去反应时间在3个标准差之外或者在150ms以下的数据，这些数据占总数据的2.53%。被试对探测词命名的错误率很低，小于1%。

统计分析主要针对被试者对探测词的命名反应时进行（参见表1）。

首先，以探测词类型（合适与不合适）以及时程状态（即时与延迟）为自变量，对命名反应时间进行被试内（F1）和项目内（F2）方差分析。结果表明，探测词类型主效应不显著，F1(1,44)= 0.05，p＞0.05；时程状态主效应也不显著，F1(1,44)=1.826，p＞0.05；而探测词与时程状态交互作用则非常显著，F1(1,44)=8.568，p＜0.01。项目内检验也表现出相似的趋势，探测词类型主效应不显著，F2(1,21)=0.10，p＞0.05；时程状态主效应也不显著，F2(1,21)=3.364，p>0.05；而探测词与时程状态交互作用则非常显著，F2(1,21)=9.896，p＜0.01。简单效应表明，在即时状态下，不合适探测词的命名时间短于合适探测词的命名时间，t1(21)=2.105，p＜0.05，t2(11)=2.277，p＜0.05；而在延迟状态下，即时状态下的激活模式却发生了逆转，不合适探测词的命名时间长于合适探测词的命名时间，t1(23)=2.087，p＜0.05，t2(11)=2.183，p＜0.05。

那么，这种激活模式的变化是如何发生的呢？从数据的分析可知，合适的探测词在延迟状态下的命名时间短于即时状态下的命名时间，t1(44)=4.034，p=0.05，t2(22)=6.982，p＜0.05。而不适当的探测词在延迟状态下与即时状态下其命名时间并没有显著差异，t1(44)=0.274，p＞0.05，t2(21)=0.919，p＞0.05。这一结果似乎表示，随着时程延长，合适的背景信息其激活水平得到提升，而不合适的背景信息及其激活水平则保持稳定。

其它分析表明，被试在阅读理解题上的平均正确率为91.3%，在各条件下，阅读成绩的错误率均无显著差异。

4讨论

O＇Brien等研究者认为，精细阐述在先行信息的通达中起着重要作用，这一观点主要是通过运用一般的、不含错误信息的阅读材料得出的。但在日常生活和新闻报道中，人们也经常会遇到一些精细阐述的信息，而这些信息最终又被告知是错误的，需要人们对之进行压抑，类似的例子在科学史上也属常见，许多科学理论或发现在人们多年的流传与学习之后才发现它实际上是错误的，那么，这些曾经受到精细阐述的错误信息会如何影响人们的思维、影响知识表征的建构与更新呢？对这些问题的研究和探讨具有极为重要的实践和理论价值。本研究则试图通过对篇章阅读理解过程中，精细阐述对先行信息激活及其动态变化过程的研究对这些问题进行探讨。

先前的研究发现，当读者读到回指词的瞬间，一个精细阐述、但与当前回指词关系不合适的背景信息其激活水平会高于一个合适、未受精细阐述的信息，在本研究中，我们主要考察这种激活模式随时间延长而发生的动态变化过程。

本研究采用命名探测技术来考察这一问题，结果发现，在本实验所采用的阅读材料中，虽然即时条件下，不适当探测词的激活水平高于适当的探测词，但当延迟时间为1500ms时，原有的激活模式却发生了变化，合适探测词的激活水平高于不合适探测词的激活水平。这种激活模式的变化主要是由于合适的背景信息的激活水平随时程延长得到提升所致，相比之下，不合适的背景信息其激活水平并没有表现出太多变化。

背景信息激活程度会随时程而发生变化，对这种结果的一种可能假设认为，读者会采用一些策略来确定回指词的正确所指，他们会仔细地回想文章的内容，并询问自己，我所想到的这些先行词是否是当前回指词的正确所指，当他们回想到更正的信息及精细阐述的错误信息，他们就可以做出正确的决定[5]。根据这一假设，在延迟状态下，不但合适信息的激活水平会得到提高，不合适信息的激活水平也会有所提高，读者需要想到错误信息才最终作出判断。然而，这一假设并无法得到当前数据的支持，因为在延迟状态下，只有对合适探测词的反应更快，而不合适探测词的反应速度并没有发生显著变化。

Gernsbacher和Faust运用不含错误信息的材料进行研究也发现，回指词的合适先行信息激活程度会随时间的延长而提高。他们假设这种提升有助于被试使用相关而非无关的信息来理解语篇。他们同时还提出一种补偿的机制抑制，通过这种机制，不合适的信息激活水平会有所降低[3]。然而，当前的研究还不能为抑制的观点提供充足的证据，至少在1500ms的延迟之后，一个错误的先行信息其激活水平与即时状态下仍然相当。

看起来，受到精细阐述的错误信息即使在经过更正之后，其在语篇表征中仍然处于比较重要的地位，甚至在经过一段时间的延迟之后，这些错误信息依然易于通达。

参考文献

1 O＇Brien E J, Plewes S, Albrecht J E. Antecedent retrieval processes. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 1990, 16: 241～249

2 王穗苹, 莫雷, 郭淑斌. 精细阐述在先行信息通达中的作用. 心理科学, 2004（发表中）

3 Gernsbacher M A, Faust M E. The mechanism of suppression: A component of general comprehension skill. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 1991, 17： 245～262

4 O＇Brien E J, Albrecht J E, Hakale C M, et al. Activation and suppression of antecedents during reinstatement. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 1995, 21: 626~634

5 Johnson H M, Seifert C M. Updating accounts following a correction of misinformation. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 1998, 24: 1483~1494

6 王穗苹, 莫雷, 肖信. 篇章阅读中先行信息通达的若干影响因素. 心理学报, 2001, 33(6): 509～517

7 周祖谟. 汉语词汇讲话. 人民教育出版社, 1959

附录：

1.一位\单身\母亲\到\警察局\报案\说\她\的\女儿\失踪\了。

2.她说\孩子\自从\前天\上学\后\一直\都\没\回家。

3.孩子\的\朋友\都\不\清楚\女孩\的\去向。

第4～7句精细阐述的错误信息：

4.权威\人士\怀疑\是\学校\一名\厨师\绑架\了\孩子。

5.据\调查，\那\名\厨师\欠\了\银行\一笔\数额\不\少\的\款项。

6.她\很\熟悉\小女孩\家里\的\情况。

7.案\发\当天\有人\曾\见\那\名\厨师\与\小女孩\在\一起。

（4.权威\人士\怀疑\是\当地\一名\寡妇\绑架\了\孩子。

5.据\调查，\那\名\寡妇\欠\了\银行\一笔\数额\不\少\的\款项。

6.她\很\熟悉\小女孩\家里\的\情况。

7.案\发\当天\有人\曾\见\那\名\寡妇\与\小女孩\在\一起。）

8.当地\及\附近\地区\的\电台\与\电视台\都\播放\了\寻人启事。

9.寻人启事\说\失踪\的\女孩\很\缅腆\也\很\勤奋。

10.寻人启事\还\说\女孩\失踪\时\身穿\红色\校服。

第11句为正确信息：

11.警方\已\证实\只\是\当地\一名\寡妇\绑架\了\孩子。

（11.警方\已\证实\只\是\学校\一\名\厨师\绑架\了\孩子。）

12.女孩\的\母亲\指责\警方\办事\效率\太\低。

13.她\认为\他们\并\不\了解\一个\母亲\在\这\种\情况\下\的\心情。

14.她\说\自己\很\内疚\没有\花\更\多\时间\在\孩子\身上。

含回指词的目标句：

15.她\希望\警方\派出\更多\警员\尽快\找到\绑架者（探测词是“厨师”）

16.有人\打\电话\到\警察局\自称\在\郊区\见到\女孩\坐在\一辆\蓝色\的\轿车\里。

17. 警方\相信\很\快\就\能\找到\这辆\蓝色\的\轿车。

判断题：1.女孩的母亲称赞警方的办事效率很高。

即时通信现状篇8

1、 CAN总线的主要特点

CAN总线应用领域越来越广泛主要是因为其本身具有的特点。

1） CAN为多主方式工作、网络上任一节点均可在任意时刻主动的向网络上其他节点发送信息，而不分主从；当多个节点同时发送时，依据报文的优先级而不是节点的优先级进行总线访问控制。

2） CAN采用非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间，保证了高优先级节点传输报文的实时性要求。

3） CAN节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。

4） 很远的数据传输距离（长达10km）。

5） 高速的数据传输速率（高达1Mbps）。

6） 可根据报文的ID决定接收或者屏蔽该报文。

正是基于CAN总线的这些特点，CAN总线被应用于越来越多的通信领域。

2、 CAN总线传输介质

电气传输介质使用方式：两线总线、单线总线、共用一条线传输信号和供电。

在现有的铁路设备CAN通信中，多使用两线总线。两线总线提供差分信号的传输，因此可以抑制共模误差，即使在非常低的信号电平下也能保证信号的可靠传输。在两线传输时，必须在总线的每一端接一个电阻（建议值为120Ω），以避免出现信号反射。

在现场使用过程中，出现过多达38个区段的监测数据出现异常，主要现象是同一数据帧会重复出现几次甚至几十次，不仅增加了采集处理器的工作量，还会造成CAN线拥堵，影响通信。经过检查是监测CAN总线末端未加入120欧姆匹配电阻，造成CAN总线内信号反射，使数据成百上千倍的增加，造成CAN总线阻塞。通过在每路CAN总线末端加入120欧姆终端电阻，杜绝CAN总线上的信号反射，保障CAN总线通讯质量。

3、 CAN协议通信模式

CAN网络是一个基于连接的主从式网络，有一个主控设备来管理网络上的其他设备，并监控整个网络的功能；各个从设备之间不能直接进行通信。CAN协议支持主从通信模式和事件触发通信模式。事件触发通信模式用于从站设备主动向主站中传送数据报文；主从通信模式用于主站设备对于从站设备的访问。

4、 CAN协议通信模式在铁路设备中的应用

1） 事件触发通信模式

在这种通信模式下，采集监测设备可以定时循环向采集处理器发送数据，或者在设定的条件下向采集处理器发送数据，具体执行过程见图-1。

在实际使用中，采集监测设备定时6s向采集处理器发送全部的模拟量和开关量；当判断采集的模拟量或开关量发生了变化，则立刻将变化的模拟量和开关量发送给采集处理器，在这个过程中定时6s及模拟量和开关量变化即是触发事件。

2） 主从通信模式

主从通信方式即命令/应答通信方式：通信由采集处理器发起，接收到命令帧的采集监测设备返回应答帧。在新型的铁路采集监测设备中多数采用这种通信模式，它逐渐代替了事件触发通信模式。

主从通信模式分为点对点式和广播式两种方式。

①点对点式是采集处理器和一个采集监测设备进行通信。采集监测设备接收到命令帧并处理完请求后返回相应的应答帧给采集处理器，具体执行过程见图-2。

在这种模式中一个完整的通信过程包括采集处理器的请求命令和采集监测设备的应答，实现通信的关键是采集处理器能够准确的接收到命令帧。

每个采集监测设备必须有自己唯一的标识用以区分其他设备。在DSP28335硬件平台上，通过对配置邮箱MSGID寄存器（DSP28335中邮箱标识符寄存器[1]）的ID域配置来实现，ID域固定的位置可以包括设备的类型、设备的地址、优先级、方向等多种信息，这些由通信协议确定，通过设备类型和设备地址就可以确定唯一的一台设备。在通信过程中只有当采集处理器发出的命令帧中包含的帧头信息与采集监测设备接收命令的邮箱ID域配置一致，指定的采集监测设备才能接收到命令帧，且只有一台采集监测设备能满足要求。这种通信方式在未接收到采集处理器的请求时采集监测设备是不会传输数据的。

②广播式是采集处理器同时发送一种请求命令帧给所有采集监测设备，它的通信过程与点对点式类似，只是满足命令帧要求的设备为多台。

在命令帧中忽略设备类型、设备地址等具有标识性的信息。在DSP28335硬件平台，所有的采集监测设备要将接收命令的邮箱MSGID寄存器的ID域配置成相同，同时也忽略掉设备类型、设备地址等具有标识性的信息。

5、数据发送与接收

1） CAN报文的发送分为查询控制发送和中断控制发送。

查询控制发送：当在发送报文时，发送缓冲区对写操作是锁定的，这样CPU必须检查状态寄存器的发送缓冲区状态标志，以确定是否可以将一个新报文写入发送缓冲区。

①当发送缓冲区被锁定时，CPU周期性地查询状态寄存器，等待发送缓冲区被释放。

②当发送缓冲区被释放时，CPU将新报文写入发送缓冲区，并置位命令寄存器的发送请求标志，该标志导致发送的启动。当发送完成状态置位1时，表明CAN报文已发送成功。

中断控制发送：将CAN报文写入发送缓冲区和置位发送请求与查询控制类似。

①当发送缓冲区被锁定时，CPU必须将报文临时保存到数据存储器中，并置位软件标志“还有报文”用于指示有新的报文等待发送。在结束当前运行的发送时启动中断服务程序，在中断服务程序中进行下一个发送报文的起始处理。

②当发送缓冲区被释放时，CPU将新报文写入发送缓冲区，并置位发送请求标志。在发送结束时CAN控制器产生一个发送中断。

2） CAN报文的接收分为查询控制接收和中断控制接收。

查询控制接收：CPU以一定周期读取CAN控制器的状态寄存器以检查接收缓冲区状态标志指示是否至少接收到一个报文。

①接收缓冲区状态标志指示“空”，即没有接收到报文；在没有新的检查接收缓冲区状态的要求之前，CPU继续当前的任务。

②接收缓冲区状态标志指示“满”，即已接收到一个或是多个报文；CPU从CAN控制器读取第一个报文并置位命令寄存器中的释放接收缓冲区标志。

中断控制接收：已接收一个报文，该报文通过验收滤波器并放入接收FIFO中，则产生一个接收中断。CPU能够立即响应将接收到的报文传送到自身的报文存储器，并置位命令寄存器的释放缓冲区标志。

6、总结