教育资源网格中资源的组织与发现技术

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网格技术用于实现广泛的分布式资源共享和协同工作。目前,许多领域的资源均需要分布存放、分布管理和分布共享。为了一体化组织和管理地理上分布的教育资源,实现教育资源的共享提出了教育资源网格。教育资源网格旨在解决教育资源共享的问题,即在保护知识产权的前提下共同使用教育资源,避免盲目地重复开发。资源发现是网格资源共享的基础,在网格环境下能否高效的发现资源,已经成为衡量网格系统好坏的重要标准之一。本文以国家自然科学基金项目为背景,以提高资源发现的效率和减轻系统负担为目标,对教育资源网格的资源组织与发现技术进行了深入研究。在总结前人工作的基础上,本文的主要研究工作及创新如下:(1)本文分析了目前教育资源存在的问题,总结了教育资源网格的特点、体系结构及发展前景,并且探讨了将小世界原理应用到资源发现机制的可行性与优越性。少量的长程联系使得消息在小世界网络中比在规则网络中有更快的传播速度。(2)提出了一种适合中小学教育资源共享要求的元数据规范。该规范符合最小化,跟踪国际标准和标准的本土化、专业化相结合,应用项目推进标准建设的编制原则,并且给出了资源的基本属性描述、区域范围描述和个性偏好描述,为高效的资源发现奠定了基础。(3)使用RDF(Resource Description Framework)描述教育资源和请求,提出了符合教育资源区域性和虚拟特区特点的资源组织方式—索引链表(Index Link Table)结构。应用分类的组织方式可实现资源的快速定位,较好地处理了教育信息资源分布与集中的关系。(4)提出了簇的概念和一种在教育资源网格中基于NW模型的小世界网络的构建方法,并对小世界网络中选择远程节点的方法进行了改进,即将资源访问量最频繁的节点的信息路由表添加到其Neighbour表中,而非简单地使用曼哈顿距离。(5)在对教育资源网格节点和网格用户分类的基础上,提出了节点的加入/离开协议,以及与用户检索(一般检索与高级检索)方式相关的基于小世界簇的教育资源发现算法SWERD。高级检索应用小世界簇原理,相应的发现算法分为簇内发现和簇间发现两步。簇的中心节点通过存储本地簇和邻居簇的信息,实现了邻居间的快速跳转,簇中心环内的长程联系则帮助用户发现感兴趣的簇的中心节点,即最有可能存在所请求资源的簇,极大剪枝了查询空间。该算法在中心管理的高效性和完全分布的扩展性之间耿得了平衡。对于网格环境提出的算法,需要模拟验证其正确性与性能。本文分析了几种网络协议或优化模块的评价方法,着重介绍了网络拓扑结构生成器BRITE和网络协议模拟器NS2,并使用BRITE和NS2对SWERD算法进行模拟。一方面实验证明了引入小世界原理的教育资源网格架构优于普通架构,另一方面证明了SWERD算法在查询成本、查询效率和查询准确率等指标方面优于随机漫步算法与选择性扩散算法,能改善网格的整体性能。
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