●曾 群，胥唯華(南昌大學(xué) 信息工程學(xué)院，南昌 330031)

1 引言

泛在網(wǎng)絡(luò)(UbiquitousNetwork，UN)指的是廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，它具有無所不在、無所不包、無所不能的基本特征，可以實現(xiàn)在任何時間、任何地點、任何人、任何設(shè)備、任何物體都能順暢地相互通信的目標。[1]目前泛在網(wǎng)絡(luò)涉及的內(nèi)容不僅包括GSM、3G、LTE、WLAN、WiMax、RFID、Zigbee、NFC、藍牙等非導(dǎo)向介質(zhì)的通信協(xié)議和技術(shù)，還包括基于導(dǎo)向通信介質(zhì)如光纜、雙絞線和其他銅線的通信協(xié)議和技術(shù)等。

近年來，美國、日本、韓國以及歐洲等國家均十分重視泛在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，實踐證明無所不在的信息服務(wù)大大推動了其國內(nèi)信息、通信和技術(shù)等多領(lǐng)域的發(fā)展，如日本的 U-Jap an，韓國的 U-Ko rea，新加坡的I-H u b等戰(zhàn)略規(guī)劃都旨在提供無所不在的信息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)覆蓋。國內(nèi)在泛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的諸多領(lǐng)域如移動終端設(shè)備、傳感器等硬件方面以及RFID技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、前后臺應(yīng)用軟件的開發(fā)等方面取得顯著成果，為實現(xiàn)泛在信息社會提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

高校知識共享平臺是一個功能強大的知識共享系統(tǒng)，它具體包括知識信息的檢索、發(fā)布、審核、系統(tǒng)管理及即時通信等功能,是高校師生知識儲存、知識傳遞、知識共享的重要工具。高校知識共享平臺是一種在時間上、空間上廣泛存在的信息共享模式，這種模式本身就具有典型的“泛在”特點。

泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信息獲取、發(fā)布、傳遞的模式以及用戶信息需求等內(nèi)容均發(fā)生了很大變化，盡快構(gòu)建一個能適應(yīng)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高校知識共享平臺，以滿足學(xué)生和教師“泛在學(xué)習(xí)”與“知識共享”的要求，就顯得十分迫切。為此，本文重點討論了泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)問題。

2 泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜合各方面的考慮，在平臺構(gòu)建設(shè)計之前，首先確定其所處的泛在網(wǎng)絡(luò)的基本體系結(jié)構(gòu)，以構(gòu)成平臺設(shè)計的基礎(chǔ)。泛在網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了新的功能和服務(wù)，從這點上看它并不是一個全新的網(wǎng)絡(luò)。參照現(xiàn)有的英特網(wǎng)的TCP/IP的四層體系結(jié)構(gòu)及ITU-T Y.2002建議中的USN(Ubiquitous Sensor Network，USN)高層架構(gòu)，本文提出了基于泛在、移動互聯(lián)網(wǎng)體系理論的泛在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架，整個架構(gòu)分為三層，分別為網(wǎng)絡(luò)接口層、基礎(chǔ)設(shè)施層和應(yīng)用服務(wù)層。在最靠近用戶的地方組成無所不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，用戶在此環(huán)境中使用各種服務(wù)，在硬件設(shè)備的配置方面，可以在靠近用戶端的基站架設(shè)數(shù)據(jù)交換設(shè)備，并盡量構(gòu)造胖用戶端的模式，大量的本地數(shù)據(jù)不需要經(jīng)過長的鏈路到上一層去數(shù)據(jù)交換，以達到提高整個系統(tǒng)的效率的目的。

2.1 網(wǎng)絡(luò)接口層

泛在網(wǎng)絡(luò)接口層是對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)改造和擴充最大的一層，也是區(qū)別于現(xiàn)行事實英特網(wǎng)標準TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主要一層。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同的是，網(wǎng)絡(luò)接口層擴充了現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入端點的功能，除實現(xiàn)了人與人的通信外，還實現(xiàn)了人與現(xiàn)實世界的物體，以及物體之間的通信，從而把傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口概念擴充了環(huán)境感知的功能，把對具體對象及其所處環(huán)境的感知引入到主動應(yīng)用和交互的水平，從這點上，它可以看成是傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的延伸和高級應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)接口層的主要特性如表所示。

表 UN的網(wǎng)絡(luò)接口層特性

除此之外，該層還必須滿足安全性要求和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的可控可管。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)施層

UN的基礎(chǔ)設(shè)施層包括現(xiàn)有的電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)(含無線)、廣電網(wǎng)、NGN/NGI、教育網(wǎng)以及鐵路、公安、軍隊等專用服務(wù)網(wǎng)。該層的主要任務(wù)，是要實現(xiàn)這些不同網(wǎng)絡(luò)之間基礎(chǔ)設(shè)施的互連互通，又要實現(xiàn)各自支持的不同服務(wù)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)UN網(wǎng)絡(luò)特有的服務(wù)和功能。要實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下人與人、人與物、物與物之間的通信，對泛在網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求將要大大增加；然而隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，光纖等優(yōu)質(zhì)傳輸介質(zhì)及多元調(diào)制技術(shù)及其他寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，在主要傳輸干線上可以達到10吉比特的傳輸速率，帶寬將不再會是UN的發(fā)展瓶頸。相反，應(yīng)該更加關(guān)注的是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施對于泛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的支持，著重解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的通信主體之間的連接可靠性與安全性。

2.3 應(yīng)用服務(wù)層

UN 的應(yīng)用層指的是在各自網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提供公共的服務(wù)支撐環(huán)境。目的就是在基礎(chǔ)設(shè)施層提供的互連互通的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)統(tǒng)一的服務(wù)界面而屏蔽掉底層細節(jié)的差異。通用性、開放性和規(guī)范性是其基本特征。應(yīng)用平臺設(shè)計基于各自應(yīng)用的特點，開發(fā)各類行業(yè)解決方案，將UN的優(yōu)勢和行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營、信息化管理等方面結(jié)合起來，實現(xiàn)智能化的應(yīng)用；它不僅提供傳統(tǒng)的人與人的通信服務(wù)，還提供人與物、物與物的通信，具體實現(xiàn)對各種具體業(yè)務(wù)的統(tǒng)一控制和管理。應(yīng)用服務(wù)層主要的作用在于“數(shù)據(jù)挖掘”、“數(shù)據(jù)處理”，最重要的技術(shù)就是建立數(shù)學(xué)模型，同時還包括軟件中間件、資源描述與組織、元數(shù)據(jù)、各種標識的管理、信息安全保證、網(wǎng)絡(luò)計算等。

3 泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與高校知識共享平臺設(shè)計

高校知識共享平臺建設(shè)的目的是支持泛在學(xué)習(xí)、泛在科研及知識傳遞，目的是實現(xiàn)在任何時間、任何地點、任何人、任何物體和設(shè)備都能相互交換信息，進行知識的共享和轉(zhuǎn)移。

3.1 泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的概念模型設(shè)計

相比于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更注重的是移動終端的接入，強調(diào)軟硬件的智能性和靈活性。高校泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識共享平臺的構(gòu)建應(yīng)該從高校的實際現(xiàn)狀出發(fā)，從學(xué)習(xí)者、各學(xué)習(xí)終端、學(xué)習(xí)協(xié)作者、學(xué)習(xí)資源等幾個方面進行全面綜合的考慮，同時兼顧泛在網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。根據(jù)美國學(xué)者Verna Allee[2]提出的知識具有“波粒二相性”的特征及知識轉(zhuǎn)換的相關(guān)理論，知識既是作為實體的知識，也是作為過程的知識，結(jié)合泛在學(xué)習(xí)理論，同時考慮軟件開發(fā)常用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，筆者提出了泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高校知識共享平臺的概念模型，如圖所示。

圖 泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺概念模型

按照分層設(shè)計的思想，該模型由四層組成，分別為學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)終端、學(xué)習(xí)協(xié)作者和學(xué)習(xí)資源等。各層按照各自特有的規(guī)律組織和管理，并為上層提供基本的服務(wù)，而各層之間除保留基本的接口用作數(shù)據(jù)交換外，保持相對的獨立，這樣有利于復(fù)雜系統(tǒng)的簡化與實現(xiàn)。

泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識共享平臺的四個層面中，學(xué)習(xí)者關(guān)注的只是學(xué)習(xí)任務(wù)本身，具有很強的獨立性，不受設(shè)備和技術(shù)的制約，充分實現(xiàn)了泛在學(xué)習(xí)的理論；各學(xué)習(xí)終端包括計算機、智能手機、PDA、筆記本電腦及其他移動設(shè)備等，這些在高校中已普及，只是需要建立接入網(wǎng)絡(luò)的機制及注重網(wǎng)絡(luò)安全和管理；學(xué)習(xí)協(xié)作者包括同學(xué)、教師和同行專家等；而泛在學(xué)習(xí)資源則被很好地整合到一個共享的平臺上。縱向則借助泛在網(wǎng)絡(luò)，把現(xiàn)實世界和信息世界結(jié)合起來，構(gòu)成智能信息世界，實現(xiàn)和學(xué)習(xí)者的互動，這是建立知識共享平臺的目的所在。

3.2 泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺需求分析

社會交換理論認為“人與人之間所有的接觸都以給予和回報等值這一圖式為基礎(chǔ)”，[3]基于該理論，高校知識共享平臺師生顯性知識和隱性知識的共享活動可以看成一種社會交換：一方面，知識的提供者用自己的知識換取接受者給予的顯性或隱性知識報酬；另一方面，知識接受者用報酬換取提供者的顯性或隱性知識。

通過對知識共享的需求分析可以明確高校師生對平臺的功能需求，它是進行平臺設(shè)計的基礎(chǔ)和依據(jù)，根據(jù)知識管理、泛在學(xué)習(xí)與科研過程中存在的問題分析，高校師生知識共享主要有四方面的需求：資源共享、交流與協(xié)作、自我展示以及請求幫助的需求。

(1)共享的資源一般是顯性知識，包括三個方面的內(nèi)容：一是可以購買公開發(fā)表的各類電子出版物、數(shù)據(jù)庫、學(xué)位論文等獲得其使用權(quán)；二是師生自己固有的顯性知識如教學(xué)檔案、課件、題庫、相關(guān)多媒體演示等可以上傳到系統(tǒng)供他人共享；三是對于網(wǎng)絡(luò)上開放存取的信息資源，可以通過師生的參與與共享活動，不斷積累和豐富，在管理者加工整理后分類記錄其鏈接，實現(xiàn)開放存取資源的共建與共享。

(2)師生對知識的交流與協(xié)作的需求，對于年輕教師的成長，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，對于教師的科研活動，課題申報，都具有很重要的建設(shè)意義，這也體現(xiàn)了泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的協(xié)作精神。

(3)自我展示主要是師生對于教學(xué)、學(xué)習(xí)、科研及其他社會活動的經(jīng)驗總結(jié)或者是反思。

(4)請求幫助是師生將自己在教學(xué)科研及管理過程中遇到的問題、疑惑，在知識共享平臺上發(fā)表以求解決方案或者技術(shù)方面的支持。

第一種需求主要解決顯性知識的共享，而后三種需求主要解決的是隱性知識的交流與傳遞。高校師生將其具備的隱性和顯性知識通過各種展示方式，利用高校知識共享平臺，與其他成員共同分享，并轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓚鬟f的、可供他人使用的共享知識。

3.3 泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺功能模塊設(shè)計

高校知識共享平臺主要包括教學(xué)、學(xué)習(xí)、科研、交流與管理等功能，高校的各項活動都應(yīng)該包括在這五個具體環(huán)節(jié)中，根據(jù)高校師生知識共享需求分析的結(jié)果，整個平臺可以分為五個基本功能模塊：系統(tǒng)管理模塊、資源共享模塊、交流與協(xié)作模塊、請求幫助模塊和知識地圖。(1)系統(tǒng)管理模塊：主要完成其他各模塊的管理，前臺頁面的管理，后臺用戶管理，數(shù)據(jù)庫存儲管理等。(2)資源共享模塊：主要完成顯性知識的上傳、共享及管理。(3)交流與協(xié)作模塊：主要采用論壇及博客的形式，搭建一個虛擬的知識共享空間，可以實現(xiàn)顯性及隱性知識的交流與共享。(4)請求幫助模塊：一般采用論壇發(fā)帖的形式來實現(xiàn)。(5)知識地圖模塊：利用該隱性和顯性知識的導(dǎo)航系統(tǒng)，實現(xiàn)知識的有效管理與檢索服務(wù)。

此外，在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，高校知識共享系統(tǒng)平臺必須添加一些特殊功能模塊，如無線接入管理模塊、用戶客戶端識別模塊、保證數(shù)據(jù)庫安全性及并發(fā)能力的模塊等等。

泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的實現(xiàn)過程猶如一個金字塔，其中物理平臺是基礎(chǔ)，邏輯平臺和支持機制是保證，塔尖就是最終實現(xiàn)的知識共享。

3.4 高校知識共享平臺的軟硬件基礎(chǔ)及開發(fā)平臺

(1)硬件基礎(chǔ)。目前，在高校有校園網(wǎng)，電信的因特網(wǎng)，移動和電信的2G、3G網(wǎng)絡(luò)，校園的Wi-Fi，城市Wi-Fi，部分校區(qū)具有有線電視網(wǎng)的終端接入。除有線網(wǎng)絡(luò)外，現(xiàn)有的多種無線接入網(wǎng)絡(luò)，都采用各種不同的無線傳輸技術(shù)以及標準，提供各自的應(yīng)用。然而未來的網(wǎng)絡(luò)將是各種網(wǎng)絡(luò)并存、各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合，為用戶提供隨時隨地接入的泛在網(wǎng)絡(luò)。所以，在UN的環(huán)境下，可以直接對這些網(wǎng)絡(luò)加以整合成一個統(tǒng)一的接入接口。用戶在接入后要實現(xiàn)接入標志解析映射，完成接入標志到交換路由標志的映射，從而實現(xiàn)用戶身份與位置的分離，這樣可以保證各種接入網(wǎng)絡(luò)下用戶的移動性，在接口層上實現(xiàn)統(tǒng)一的邏輯接入。今后的高校知識共享平臺可以進一步加入對傳感器網(wǎng)絡(luò)及第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入支持。

(2)軟件開發(fā)平臺選擇。完成了師生的需求分析及主要功能模塊設(shè)計后，整個軟件系統(tǒng)采用的是B/S架構(gòu)，可以用NET、Java、PHP、ASP等技術(shù)開發(fā)。

應(yīng)用軟件的開發(fā)采用以下步驟。① 用戶的需求分析。即分析高校師生對于知識共享的要求，共享方式的選擇等，建立完備的數(shù)據(jù)字典(Data Dictionary)，定義好系統(tǒng)應(yīng)用的邊界及信息的流向。② 選擇合適的應(yīng)用程序架構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)功能決定代碼如何劃分，為代碼的模塊設(shè)計標準的接口和API。③ 根據(jù)設(shè)計規(guī)范開發(fā)應(yīng)用程序。④ 系統(tǒng)調(diào)試與測試。根據(jù)應(yīng)用程序的復(fù)雜度，進行靜、動態(tài)代碼分析或進行代碼功能驗證。⑤ 系統(tǒng)發(fā)布。軟件設(shè)計中應(yīng)充分考慮各種不同接入設(shè)備的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及統(tǒng)一，各終端設(shè)備對帶寬的不同需求，可以采用不同的主頁域名輸入或者服務(wù)器自動檢測終端類型的方式來加以區(qū)別。另外后臺數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)該采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Oracle或SQL server，相對來說，完整性及安全性方面的支持比其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)要好。

本系統(tǒng)在整合了部分基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施外，重點對網(wǎng)絡(luò)的無線接入部分進行了擴展；軟件開發(fā)平臺為JSP+JavaScript+Struts+Hibernate+CSS+SQL server。

(3)系統(tǒng)應(yīng)用說明。系統(tǒng)可以實現(xiàn)識別用戶的不同接入方式，進而運行不同的功能模塊以適應(yīng)帶寬和安全性的要求，同時系統(tǒng)提供知識上傳、審核、存儲、檢索、傳遞等多種功能。

系統(tǒng)典型使用方法可以描述如下：用戶使用泛在網(wǎng)絡(luò)支持的各種接入設(shè)備(移動的或固定的)以B/S的方式訪問系統(tǒng)后臺的WWW服務(wù)器，在用戶注冊、登錄完成以后，可以通過瀏覽器瀏覽知識共享平臺主頁上的各種信息，并提出個性化的服務(wù)需求(如上傳共享知識等)，服務(wù)器把用戶的需求轉(zhuǎn)換成對后臺數(shù)據(jù)庫的檢索或存儲、刪除、修改、統(tǒng)計等命令，并把系統(tǒng)處理結(jié)果反饋給用戶端或把用戶數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

4 基于泛在環(huán)境高校知識共享平臺構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 泛在網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

泛在網(wǎng)絡(luò)是硬件、軟件、系統(tǒng)、終端和應(yīng)用等多方面的融合，所涉及的技術(shù)包括RFID、人機交互、上下文感知計算、多接入、移動性管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等方面。在筆者設(shè)計的共享平臺中，主要應(yīng)用了如下技術(shù)：RFID技術(shù)采用非接觸方式用于智能物體的識別與交互，可以實現(xiàn)物理空間中物體與信息空間中對象的對應(yīng)；上下文感知計算是實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中新型人機交互的基礎(chǔ)；自然人機交互使得人與計算環(huán)境的交互變得和人與人之間的交互一樣自然與方便；而多接入可以實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下異構(gòu)接入網(wǎng)的接入技術(shù)互相融合。

4.2 泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的關(guān)鍵技術(shù)

泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的關(guān)鍵技術(shù)包括：博客 (Blog)、播客 (Podcasting)、社會化標簽(Tag)、內(nèi)容聚合(RSS)、阿賈克斯(Ajax)、社會化網(wǎng)絡(luò)軟件(SNS)、維基(Wiki)、微博(Micro Blog)、3G、IPV6等。這些相關(guān)技術(shù)在高校知識共享平臺建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，并不是在高校知識共享平臺的設(shè)計和建設(shè)中要用到上述所有的技術(shù)，而是應(yīng)該根據(jù)實際的需要合理選擇使用。選擇平臺構(gòu)建技術(shù)的時候，也應(yīng)該有所側(cè)重和考慮，如選擇開源軟件構(gòu)建時可以考慮Wiki，強調(diào)個性化的時候選擇Blog,如果希望得到有序的、不需要進行大量的甄別的知識，則不要選擇RSS。

在共享平臺的建設(shè)中，還必須注意安全性問題，具體涉及接入控制、信息資源等多方面的安全。另外考慮到目前IPV4地址資源已經(jīng)非常緊張，IPV6的安全性及智能物體對IP地址的大量需求，IPV6的推廣應(yīng)用是實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)下知識共享平臺及其他應(yīng)用大規(guī)模展開的重要前提條件之一。

5 總結(jié)

隨著計算機、通信等技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會更加成熟。泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校知識共享平臺的建立，可以為高校師生提供知識共享及傳遞的服務(wù)，滿足他們“泛在”學(xué)習(xí)和信息交流的需要，這對于增強我國高校的核心競爭力及促進高校的快速發(fā)展具有重要的推動作用。本文從泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的視角來進行高校知識共享平臺的設(shè)計和開發(fā)，提出一種基于泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的知識共享體系架構(gòu)及學(xué)習(xí)平臺，并進行了系統(tǒng)實現(xiàn)。Wiki、RSS、Blog、BBS等技術(shù)綜合應(yīng)用于知識共享平臺，并進一步和泛在網(wǎng)絡(luò)相融合將是未來的發(fā)展方向。

[1] 張平，等．泛在網(wǎng)絡(luò)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2010(5)：1－6.

[2] VernalAllee．TheKnowledgeEvolution[M]．Boston:Butterworth-Heinemann，1997.

[3] 王德祿．知識管理的IT實現(xiàn)一樸素的知識管理[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2003.