虚拟实现技术

虚拟实现技术（精选十篇）

虚拟实现技术 篇1

网络技术特别是Internet技术的飞速发展,拓展了人类的视野和信息资源交流能力,使我们可以利用网络信息资源构建和模拟现实生活中存在的或可能发生的事物或事件,为人们的学习、工作、未来行动等提供指导和训练。虚拟医院是现实医院的信息再现、扩展和延伸,其目标是通过各类交互的医疗信息服务,指导医院和医生提供更加优质的诊断和治疗,让病人得到更好的医疗服务。

虚拟医院的概念最早由爱荷华(Iowa)州立大学于1992年提出,作为通用数字健康科学图书馆(DHSL)[1],其目标是通过使医学专家信息数字化,降低访问医学信息的门槛,方便可访问治疗点的医疗人员和其他人员(如患者)的访问。随后在1997年,在其内部又分离创建了一个虚拟儿童医院[2],组织并集中了与儿童医疗相关的信息,并单独提供相应的集成访问接口。通过虚拟儿童医院,可以了解各种儿童疾病的诊断和治疗方法。

美国海军于1997年在Internet上建立了类似的虚拟医院--虚拟海军医院(the Virtual Naval Hospital)[3,4]。虚拟海军医院也是一个专门化的数字健康科学图书馆,其目的是为了满足美国海军各个治疗点的海军医务人员及其病人的医疗信息需求,并通过知识管理工具提供相应的医学信息。海军虚拟医院已经成为美国海军有用的医学参考工具,并在各个治疗点帮助其医务人员更好地诊治病人,同时为海员和舰艇提供相应的保健信息,提高了其健康水平。

这些传统意义上的虚拟医院基本上是一个数字健康科学图书馆,它为医疗工作者和病人提供医学信息资源服务,包含数以千计的电子教科书和小册子。

本文所提出的虚拟医院对传统的虚拟医院进行了延展,它除了具有常规虚拟医院的功能外,还提供针对患者和病种的就医指导、交互式医疗诊断和救治训练、紧急救治过程模拟等。其特点是在虚拟医院中可以随时进行医疗诊断和救治模拟训练等项目,为医务人员提供疾病诊疗辅助,并为特殊条件下的医疗救治作好准备。

1 虚拟医院的结构及实现技术

本文提出的虚拟医院结构包括三个层次:虚拟医院类型层,人员对象层以及服务功能层,其具体结构如图所示:

虚拟医院类型层包含了常规的综合性虚拟医院内容、面向专科或其他特定领域救治的特殊虚拟医院等。人员对象层主要针对不同需求的人员类型进行分类,以便提供相应的虚拟医院内容服务和功能。服务功能层为不同的人员对象提供其所需求的虚拟医院信息服务,如针对医生提供专科诊疗技术指导以及紧急救治指导和模拟训练;对于病人可根据其所患病种或病症提供就诊、检查和治疗过程导引等。总之,虚拟医院的信息结构根据以医患为中心或以需求者为中心的设计原则进行组织和调整。

虚拟医院的实现需要综合性的技术集成,它涉及到多种计算机软件和网络技术,包括基于Web的数据库信息管理架构、交互式多媒体技术、决策支持技术(Decision-making Support)、虚拟实景技术(Virtual Reality)、模拟与仿真技术、知识管理技术、安全认证技术以及搜索引擎技术等。不断涌现的计算机及网络新技术可以为虚拟医院提供新的形式和技术支持。

基于Web的信息管理架构使用户能够在任何地方通过浏览器访问虚拟医院,可以根据信息的变化及技术的发展方便地更新修改虚拟医院的信息,组合其他所需的软件工具(如多媒体软件插件),加入新的技术支持,以便随着技术的发展增加新功能。同时,基于Web的结构使虚拟医院的数据结构和软件结构建立于公开Internet标准之上,具有可伸缩性、互操作性和可修改性,使虚拟医院信息易于使用、管理和维护,能够适应信息的扩充以及新的计算机通信技术。

交互式多媒体技术提供医学救治虚拟训练的交互式互动,医护人员可以通过多媒体信息的走向提示,一步一步地学习或练习相关的医疗救治技术和方法;伤病员则可通过交互多媒体了解就诊过程等信息。交互式多媒体的发展方向是通过网络多台计算机实施的分布式多媒体交互仿真技术,它是网络、多媒体与计算机仿真技术的结合,可以实现在计算机网络的虚拟空间中,通过多媒体信息交互模拟仿真现实中的医学救治和特殊救治训练。这一分布式虚拟环境使用户具有亲临现场的感觉。虚拟实景技术进一步加深了用户的现场感,它通过附加的特殊外部设备,使用户仿佛置身相应的真实环境,具有相应的各种感觉(如触觉)。通过虚拟实景技术可以更为逼真地进行各类医疗救治模拟训练等项目。

决策支持技术采用人工智能的推理规则及推理算法机制实现医疗救治决策,包括基于疾病类型进行就医诊断治疗过程导引、基于伤病种类救治训练的方法和过程智能决策等。决策支持需要相应的知识管理数据库的支持,提供所需要的决策规则和信息。

模拟与仿真技术可以为疾病的诊治学习、紧急医疗救治训练等提供模拟平台,例如诊治方法和技术的模拟、特定部位伤救治过程的模拟等。针对患者则可提供有关疾病诊治的就医过程模拟。

安全认证技术能够为不同的人员类别提供访问信息的安全保障,例如采用身份验证(用户名和口令)针对不同的人员提供不同的信息访问权限,特别是某些需要保密的信息以及专门领域信息则只允许经过授权的特定人员访问。

搜索引擎技术可以快速定位用户所关心的虚拟医院信息内容。通过对虚拟医院的信息内容进行检索,则可使用基于关联的搜索引擎进行相关内容的搜索。

根据需要以及虚拟医院的构成,有机地组合集成以上各类技术,则可以有效地实现方便使用的虚拟医院。

2 虚拟医院的组成、功能及作用

除了技术因素外,使虚拟医院得以正常运转还需要多学科的知识和合作,以便为对应的虚拟医院提供所需要的组成内容及功能。虚拟医院首先需要评估检查相关医学文献和资料,标识和分类相应虚拟医院中所要求的内容,例如标识需求的各类病种或专科主题诊疗技术内容等。

在标识主题内容后,虚拟医院主要通过基于人员类型和问题的集成接口进行组织和链接,使不同类型的用户通过相应接口能够快速、方便地取得对应的所需信息,解决相关问题,进行相关诊治技术训练等。在图1的虚拟医院结构中也体现了这一点。

虚拟医院的组成除了包括传统的虚拟医院专题分科(如骨科创伤、急救医学、皮肤科、麻醉等)指导查询外,还可针对不同类型的人员创建特定专题项目。特定专题可包含以下组成内容和功能:

●针对医生:虚拟医院能够提供诊疗技术指导,为医生提供疾病诊断治疗的辅助和决策信息以及与病种关联的治疗方案查询,使医生可从各种疾病可选的治疗方案中,选择最佳治疗方案;利用BBS等技术提供医生间的会诊或诊疗信息交流。虚拟医院还可以为医生提供相应的手术准备和手术技术操作过程模拟训练,模拟手术中可能遇到的情况、问题及可选处理方法,等。这些专题和功能可以提高治疗质量,改善临床效果。总之,虚拟医院是一个医务人员进行特定疾病诊断、救治和手术的学习、训练和预操作平台。

●针对患者:针对某类疾病为患者提供治疗方案和建议。患者可以通过交互式方式(如BBS)咨询疾病、检查治疗、用药、手术等医学问题和保健问题;提供特色专科及专家介绍,方便患者就医选择;为患者提供出院后的康复指导和病情跟踪,等。

●基于疾病类型的辅助诊疗过程导引:通过疾病种类,在虚拟医院中设置诊疗决策导引系统,使患者能够通过它了解和查询对应的病需要到什么科室看病,需要进行什么样的检查诊断(包括检查诊断的科室名称、位置等),可能需要进行的治疗手段、手术以及各种治疗方法的利弊,是否需要住院治疗等,并给出相应的医疗费用方案等等。基于疾病特征的诊疗查询则根据疾病所表现出来的特征,查询可能是什么疾病,由此确定检查诊疗方案。

虚拟医院的这一优势使患者能够了解整个就医过程及诊疗步骤,做到心中有数,从而减少整个诊疗检查过程所需要的时间,避免不必要的诊断治疗环节,使患者能够合理使用和降低医疗费用。

医疗人员则可通过虚拟医院环境中的可重复学习和训练模拟过程,提高和优化相关医疗技术,改善诊疗质量。同时,可以在任何时间、任何地点条件下为不同治疗点的医疗人员提供相应的诊断、治疗技术指导,提高边远地区的诊断治疗技术和水平。

在虚拟医院中,可以构造各种类型医学诊断治疗的虚拟训练平台,利用虚拟实景和交互式多媒体等技术培训诊疗救护人员。同时,虚拟医院还可以针对各类人员提供相关专题的保健知识和信息,提高其自我健康保护意识,从而保持和改善各类人员良好的健康和体质。

特殊虚拟医院如虚拟野战医院还可设置针对各类战场创伤的救治指导和训练,包括相应部位创伤的救治过程图文描述、救治技术方法以及通过多媒体实现的交互式模拟救治过程训练。例如大腿骨裂伤、烧伤、截肢[5][6][7]等的医疗救治过程指导等。

通过虚拟医院设置的BBS、Email、聊天室等方式,还可以提供远程交互式医疗服务;在基于Web的虚拟医院中嵌入医疗电子病历信息系统,则可使相关各级人员,通过相应的安全认证等级,了解相关患者的病史、病情、治疗信息及恢复情况等。

对于通信无法达到的地方,可将虚拟医院的内容作成光盘镜像提供给医疗人员使用。

虚拟医院的各类信息使用情况可使用Web服务器日志文件记录进行评估分析,同时,开辟用户意见区接受使用者的反馈意见,并据此修订、扩充和改善虚拟医院的信息服务。

总之,虚拟医院是医学信息服务的集成,它为各类人员提供方便的医疗信息资源服务以及训练、学习和模拟环境。

3 结束语

合理的组织信息可以使信息资源得到更加充分有效的利用,增强对特定信息资源的使用。本文所提出的虚拟医院是一个了解、学习和训练医疗救治技术和特殊救治过程的综合信息资源平台,它可以为医疗人员提供诊断治疗技术学习和训练的模拟平台,为患者提供就医导引,为其他相关人员提供相关医疗信息和健康指导等,其最终目的是为了提供更快、更好的医疗服务。建立虚拟医院后,还需要根据用户的使用情况和反馈意见,不断对其进行分析和评估,以便使虚拟医院的信息内容及质量得到持续的改进和完善。

参考文献

[1]D'Alessandro DM,Kreiter CD.Improving Usage of Pediatric Informa-tion on the Internet:The Virtual Children's Hospital.PEDIATRICS,1999,104(5):1-5.

[2]The Virtual Children's Hospital.http://vch.vh.org.

[3]D'Alessandro MP,D'Alessandro DM,Bakalar RS,et al.The Virtual Naval Hospital:the digital library as knowledge management tool for nomadic patrons.J Med Libr Assoc,2005,93(1):16-20.

[4]The Virtual Naval Hospital.http://www.vnh.org.

[5]Ronald Bergman.Anatomy of First Aid:A Case Study Approach:In-jury to Thigh Compound(Open)Fracture of Femur Use of Tourniquet.From the http://www.vnh.org.

[6]Ronald Bergman.Anatomy of First Aid:A Case Study Approach:Burns(by degree).From the http://www.vnh.org.

虚拟实现技术 篇2

利用拾取技术实现虚拟场景漫游中的碰撞检测

碰撞检测是实现虚拟场景漫游的重要组成部分.精确、实时的.碰撞检测是提高场景漫游真实性,增强用户沉浸感的重要手段.针对虚拟场景漫游常规检测方法算法复杂、计算量大的问题,提出了利用OpenGL拾取机制来实现虚拟场景漫游中的碰撞检测.实践证明,这种方法简单易行,能够满足实际应用需求,最后给出了算法加速的方法.

作 者：董晶晶 夏青 游雄 张伟 DONG Jing-jing XIA Qing YOU Xiong ZHANG Wei  作者单位：董晶晶,DONG Jing-jing(信息工程大学,测绘学院,郑州,450052;解放军61081部队,北京,100094)

夏青,游雄,张伟,XIA Qing,YOU Xiong,ZHANG Wei(信息工程大学,测绘学院,郑州,450052)

刊 名：测绘科学  ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)： 34(4) 分类号：P391.9 关键词：碰撞检测   虚拟环境   漫游   拾取  

虚拟实现技术 篇3

如何实现网吧带宽加速?

北京联宇益通科技公司通过与全国31个省份、92个运营商全面合作，利用在全国各地搭建的服务器资源，目前已经完全可以实现为网吧行业提供最完美的带宽加速解决方案，网吧只需在现有路由器中做适当调整或购买一个低价的路由设备就可实现利用此技术在全国各地的服务器中，寻找完美路由方案，实现不浪费带宽，最大限度加快访问速度的目的。同时在虚拟运营平台内部，已经完全构成了一个单独的“局域网络”，在将来还将会在这个平台上为用户提供更多资源，这已完全不是原有意义的网络加速或网站访问加速，而是实现了新型网络结构的飞跃，在中国几大运营商因为各自企业角度不能解决这些问题的时候，完美实现这一技术可谓真正的天堑变通途，实现最大的资源利用。

1、保障游戏用户不卡不掉，网吧用户在游戏时经常会遇到卡、掉线等意外。特别是在上网高峰时段，网络游戏用户往往只能固定选择靠近自己的服务器。通常情况下，作为游戏的设计来说，丢包小于2％，超过这个范围，用户就会感觉到游戏卡和掉线。NETPAS采用采用了独有的专利IP路由技术，通过自有的IP层级网络智能平台，帮助用户选择最佳传输路由来完成网络传输的优化工作。

2、网吧整体线路品质得到提高，相当于启用了网通、电信、教育网、铁通、联通、中国移动、中国长城、中国卫通等八家核心运营商的专线。通常情况下，网吧会拉双线。但即使是拉双线，也无法解决国内主要运营商之间的互通问题。同时，也无法解决同一运营商各城域网之间的延时问题。而使用NETPAS加速平台后，可以顺利的解决这个问题，同时，由于NETPAS和国内所有的一级运营商都有深度合作，NETPAS的用户也能享受到八线接入的快感。

3、便于管理和维护，不需要繁杂的设置。NETPAS是一个加速平台，与网吧的合作相当于一个接入关系。网吧用户使用专用接入设备或者软件，可以轻松的接入NETPAS网络平台。无需多线接入的多线调试等诸多麻烦

虚拟运营商发展商机无限

虚拟运营商(VNO：Virtual NetworkOperater)是指依靠电信运营商的网络来为客户提供灵活服务的运营商。通过自身的技术平台实现了一些传统的实体运营商所不能做到的一些事情。它通过在国内几十个节点的数据传输，使其用户跨越了不同运营商之间的互访障碍，在一定程度上解决了国内互通问题。他与各个传统运营商之间的关系是商业合作的伙伴关系，而不是竞争关系，这样无形中就克服了传统运营商之间由竞争而产生的壁垒。完全可以随着业务的需要在一些局部建设与传统运营商相同的电信资源。未来虚拟运营商发展商机无限！

微机保护装置虚拟平台技术及其实现 篇4

微机保护装置是电力系统安全稳定运行的关键设备,由于其专业性较强,研发过程也较特殊,需要一些专业设备,对复杂保护需要团队开发,研发成本较高。通常只有专业科研院所具备研发条件,而且需要长期的积累。

保护装置的研发包括保护算法、软硬件平台、功能调试等过程。其中,保护算法可先用MATLAB/Simulink,LabView或其他仿真工具来完成,之后在装置硬件上完成调试。但是,软硬件平台还需要完成人机界面、通信、自检等底层支持模块,而且在实际装置上满足功能调试也是保护产品研发的一个重要部分。

对于一个具备多个保护功能的保护装置,保护功能串行开发的研发周期较长,而并行开发需要的装置和调试仪器较多。为了提高保护装置的研发效率、降低装置学习和研究的门槛,可以考虑一种微机保护装置虚拟平台。该平台可以模拟保护装置的实际运行环境和功能接口,接收虚拟测试系统的数字输入,除了特殊的硬件性能测试,保护及其他所有功能模块都可以在虚拟装置上完成开发和调试,这样就可以组成较大的开发团队来并行完成大型保护装置的研发,不仅可以节省研发设备投入,而且可以大大提高效率。

1 微机保护装置虚拟平台

微机保护装置虚拟平台的结构如图1所示。

为了实现虚拟平台,需要先了解实际微机保护装置的2种架构。

1)单CPU架构

采用1个处理器处理所有任务,对于中低压保护可以采用循环和定时中断方式调度所有任务模块,对于高压保护可以采用嵌入式实时操作系统保证实时性和可靠性[1]。

2)双CPU架构

采用2个处理器,一个处理保护及相关任务,另一个处理通信或人机界面,这种方式可以保证在通信或人机接口有故障时不影响保护功能的运行性能。对于复杂通信如IEC 61850,需要在从处理器上构建操作系统以及协议栈环境。

不论装置采用哪一种硬件架构,需要的软件功能模块是类似的。一个典型的使用实时操作系统的装置固件架构如图2所示。

从图2中可以看到不同的软件层次和接口以及软件模块。其中,可编程逻辑模块依照IEC 61131标准[2],系统配置则依照IEC 61499标准[3]。这些软件模块是装置功能的基础和保障,也是装置功能调试的主要任务。国内外厂家软件架构设计上的区别在于:国外厂家通常采用操作系统实现功能模块化,逻辑上保证模块之间的独立性,实时操作系统的应用比较成熟;而国内厂家通常会考虑双处理器分别运行部分模块,从硬件上保证主要软件模块的安全性,对操作系统的应用比较谨慎,大多用来支持复杂的通信服务。

2 虚拟装置的架构

根据微机保护装置的软硬件架构,由于大部分硬件器件的输入输出模块接口如液晶显示器、AD/DA、键盘等都可以标准化,完全可以在PC机上虚拟硬件层,通过硬件驱动层的标准接口屏蔽底层硬件的不同,从而实现无差异的软件模块和上层应用开发平台。并且,由于目前大部分处理器都支持C/C++开发环境,该平台完全可以建立在大家都熟悉的Windows的MS Visual Studio C++环境上。

具体实现时,先把一个微机保护装置的软件模块化,将与硬件接口的驱动代码独立出来,并建立一个VC的软件项目,以便在Windows上实现这些驱动功能,如键盘响应、液晶显示、交流量输入、开关量输入、通信接口,以及NVRAM内存区模拟、数据结构初始化等。交流量信号输入需要考虑可以接收特定的波形文件数据。定值、事件和录波保存所需要的EEROM以及Flash存储器可以用文件模拟。之后用预编译选项将原有的硬件相关驱动在编译时切换到新的虚拟硬件代码上,再把其他的软件模块以及保护功能直接移植到Windows的多线程环境中,与新的虚拟硬件层模块一起编译链接即可生成虚拟装置软件。

对于不准备用操作系统的保护装置,只需建立一个独立线程和定时器来模拟主循环和定时中断调度。这种软件模式一般适用于中低压保护装置,相对简单。在熟悉保护装置软硬件的前提下,在VC上使用这种方案实现保护虚拟装置不需很长时间。

对准备使用操作系统的保护装置,软件架构要复杂得多,关键是要在Windows的多线程环境上实现一组多任务和任务间的通信接口来模拟实时操作系统环境。尽管Windows原则上不能模拟实时调度性能,但考虑到虚拟装置的主要目的是测试功能而不是实时性能,不需要实现实际装置,所以可以满足要求。这种多任务软件模式一般用于高压或复杂保护装置,以采用VxWorks操作系统作为装置的多任务环境为例,可以用Windows环境中的CreateThread调用替换VxWorks的taskSpawn。其他要移植的系统调用还包括信号量、事件和定时器等。

需要注意的是VxWorks中基于优先级的抢占式多任务处理和Windows的多任务调度机制有所不同。在构建多任务环境虚拟层的时候需要考虑系统架构,如任务优先权设置、出让次序、事件触发位置,以及定时器的实时问题。最终目的是实现上层应用调用VxWorks系统函数,再通过虚拟层调用Windows系统函数,实际的运行环境是在Windows上。操作系统虚拟层对上层应用完全透明。运行效果可以参见附录A图A1。

如果一个系列的保护装置采用了相同硬件平台,也可以把硬件驱动层生成统一的框架代码。这样,虚拟装置的工程环境可以建立成一个装置框架进程加上动态连接库的用户软件模块,使用公共变量区进行信息交互并规范接口。

完成了虚拟装置研发平台,所有的软件功能都可以在PC机环境上开发和进行单元测试,包括定值整定和保护事件记录、录波查询等。如果不考虑实时性能,其运行效果和实际装置完全一致,90%的开发工作包括单元测试都可以在VC开发环境上开发完成,之后只需要将上层软件在实际硬件的开发环境中和真正的硬件驱动程序一起编译即可生成装置应用程序直接进入系统测试。

通过硬件虚拟层设计,虚拟装置甚至可以接收波形仿真文件或者标准录波文件输入,从而测试一些特殊的系统故障或用例,方便复杂保护功能的算法和逻辑验证。有些国内同行也研究了类似的软件测试平台,可以通过转换文件数据格式来接收不同来源的仿真数据[4]。有些专家也在研究如何基于IEC 61850模型优化装置平台[5]。

西门子保护装置的研发采用了实时多任务环境,硬件虚拟层和操作系统虚拟层实现比较复杂,但通用性和灵活性好,可以适用于多个系列保护产品和硬件平台。目前最新的版本甚至可在一台计算机上虚拟多个装置并支持装置间的IEC 61850通信。

3 结语

基于虚拟装置平台,保护装置的不同软件模块可以并行开发,不仅节省了装置开发的环境投入,而且节省了硬件和测试仪器的投入,是大型研发项目团队合作开发的重要工具。西门子跨国研发中心的保护研发项目大多是依赖这样的平台完成开发的。

目前该虚拟装置平台还没有支持MATLAB和Simulink的波形文件或COMTRADE录波文件输入,只能完成保护功能的静态测试,要补充复杂测试样例甚至支持动模测试还需要进一步完善。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

参考文献

[1]鲁炜,靳希.基于实时操作系统的继电保护软件设计[J].继电器,2003,31(11):48-51. LU Wei,JIN Xi.Protection relay software designing based on real-time operation system[J],Relay,2003,31(11):48-51.

[2]罗海云,董慧娟.微机保护平台研究[J].电力系统自动化,2005, 29(8):92-95. LUO Haiyun,DONG Huijuan.Microcomputer based protective ??relay platform[J].Automation of Electric Power Systems, 2005,29(8):92-95.

[3]IEC 61499-1 Function blocks:PartⅠarchitecture[S]. 2005.

[4]庄恒建,刘万顺,焦邵华,等.微机保护用软件测试平台的开发[J].继电器,2004,32(17):46-49. ZHUANG Hengjian,LIU Wanshun,JIAO Shaohua,et al. Development of software test platform applied for computer protection[J].Relay,2004,32(17):46-49.

虚拟实现技术 篇5

晋江市养正中学 姚建议

[内容摘要] 要使得Internet和电子邮件等相关内容的教学顺利进行，通过DDN专线联接Internet，一间电脑室里五、六十位学生同时联接Internet那样的速度是可想而知，这样既不利于教学，也谈不上课堂效率。因此我们可以采用虚拟Internet进行教学，为使实践过程更为逼真，可以在服务器上配置虚拟主机，即使没有校园网，只有一间网络电脑室，采用本文介绍的方法也可以轻松实现虚拟Internet教学。

[关键词] 计算机、Internet、虚拟主机、域名

目前很多学校拥有校园网，有条件的也都通过DDN专线联接Internet，但是在一间电脑室里五、六十位学生同时联接Internet那样的速度是可想而知，这样既不利于教学，也谈不上课堂效率。即使没有校园网，只有一间网络电脑室，采用本文介绍的方法也可以轻松实现虚拟Internet教学。虚拟主机是目前intranet上常用的一种技术与方法，它可以使一个IP地址对应多个域名。本文将介绍如何在IIS（Internet Information Server）4.0上配置虚拟主机，以实现虚拟Internet教学。

一、安装IIS 4.0

要在IIS 4.0上配置虚拟主机，首先需要在Windows NT 4.0上安装IIS 4.0，IIS 4.0是Microsoft推出的Windows NT 4.0 Option Pack中的一个组件，需要Windows NT Service Pack 3或以上版本的支持。因此，要成功地安装IIS 4.0，需要以下安装步骤：

①安装Windows NT 4.0； ②安装Windows NT 4.0 Service Pack 3或更高版本； ③安装Windows NT 4.0 Option Pack。

另外，最好还要安装浏览器IE 4或更高版本，可以用它来测试虚拟主机是否设置功能。对于安装了Windows NT 4.0以及IIS 4.0的主机要配备好网卡，安装TCP/IP协议，并给其分配一个IP地址，例如，我们给它分配的IP地址为192.168.0.1。

二、建立虚拟主机路径

现在，我们想建立一个虚拟主机，对应IP地址192.168.0.1。为此，我们要先建立虚拟主机的路径，也就是虚拟主机的实际目录。这样，在浏览器的URL中只要输入虚拟主机名，就会显示出它的实际目录下的缺省的页面文件。

成功安装了IIS 4.0后，在IIS所在的硬盘上将建立一个Inetpub目录。例如，把IIS安装在C盘上，则出现一个c:Inetpub目录，在该目录下有一个wwwroot子目录，它用于存放页面文件。

三、新建与配置虚拟主机

有了虚拟主机的实际路径，接下来就可以在IIS中新建和配置虚拟主机了，步骤如下：  1.?在Windows NT的“程序”中选择“Windows NT 4.0 Option Pack”→“Microsoft Internet Information Server”→“Internet服务管理器”，弹出“Microsoft管理控制台”窗口。

2.在“Microsoft管理控制台”窗口的计算机名上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“新建”下的“Web站点”，弹出新建站点向导，在站点说明中输入虚拟域名，如：www.yzzx.net。

3.单击“下一步”，在IP地址栏中输入新站点的IP地址，即输入该服务器的IP地址，如：192.168.0.1。

4.单击“下一步”，在主目录栏中输入新建站点对应的主目录，如：主目录为c:Inetpubwwwroot。

5.单击“下一步”，选择“结束”，则在IIS上创建了一个新站点www.yzzx.net，此时，在“Microsoft管理控制台”窗口中将出现www.yzzx.net站点。

6.在www.yzzx.net站点上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“属性” →“Web站点” →“高级” →“高级多Web站点配置”，在对话框的第一行中显示了该站点的IP地址，选中该行，然后单击“编辑”按钮，在弹出对话框的主机标题名栏中输入www.yzzx.net，单击“确认”按钮返回。

通过以上步骤，我们建立了一个Web站点www.yzzx.net。

四、配置DNS

要在浏览器中访问虚拟主机，必须在NT上配置DNS服务，负责主机名到IP地址的解析。步骤如下：

1.?打开“控制面板” →“网络” →“服务” →“添加” →“DNS服务”，确认后即可安装DNS服务。

2.?从Windows NT的“程序”中选择“管理工具”下的“域名服务管理器”，弹出“域名服务管理器”窗口。

3.?在“域名服务管理器”窗口中选择“DNS”菜单下的“新建服务器”选项，在弹出的对话框中输入服务器IP地址或名称，如：输入IP地址192.168.0.1。确定后返回“域名服务管理器”窗口。

4.?在服务器的IP地址上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“新建区域”，出现新建区域向导，在“区域选择”栏中选择“主要”，单击“下一步”，在区域名处输入net，单击区域文件栏，则自动显示区域文件为net.dns，单击“下一步”，完成新建区域的操作，返回“域名服务管理器”窗口。

5． 在区域net上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“新建域”，在弹出对话框的域名处输入yzzx，确认后返回。

6． 在新建域yzzx上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择“新建主机”，在弹出对话框的主机名处输入www，在主机IP地址处输入192.168.0.1，确认后返回。

通过以上步骤，完成了虚拟主机www.yzzx.net的.DNS配置。这样，就可以把虚拟主机www.yzzx.net解析为IP地址192.168.0.1。

五、客户机

在局域网中，要想在Windows 95/98以及Windows NT等操作系统的客户机上通过浏览器访问虚拟主机，需要客户机安装并配置DNS。客户机需要配置好网卡，并安装TCP/IP协议。打开客户机的“控制面板”中的“网络”，选择TCP/IP，然后单击“属性”按钮，在弹出的“TCP/IP属性”对话框中选择“DNS配置”页，选择“启用DNS”，并在“DNS的搜索顺序”中添加服务器的IP地址，如上述配置虚拟主机的服务器IP地址192.168.0.1。

要测试是否成功地在IIS上实现了虚拟主机，可以在客户机上执行ping命令，如：

ping www.yzzx.net

把主页放在虚拟主机的主目录下，如在c:Inetpubwwwroot下放置了一个名为default.htm的默认页面文件，打开浏览器，在URL中输入www.yzzx.net就可以浏览该主页了。

另外，IIS直接支持ASP，在网上可以找到很多免费ASP源程序，那么我们可以在此基础上增加虚拟主机的功能，如聊天室、留言薄、邮件系统（如：邮件服务器 CmailServer软件构造形如***@yzzx.net的邮箱）等以充实虚拟Internet，因为我们是在一间电脑室或者是校园网上进行，因此浏览速度相当快，比较现实地进行Internet的虚拟教学。如果通过DDN专线联接Internet，再把服务器的网卡绑定一个Internet IP地址，安装离线浏览软件（如：Offline Explorer）并设置定时自动下载功能，把某个网站内容下载到虚拟主机的主目录下，这样教学就更为逼真。

[参考文献]

虚拟实现技术 篇6

关键词：虚拟现实；仿真系统；HLA技术

1 引言

分布式交互系统仿真可以利用计算机网络将多个武器平台仿真系统连接构成一个整体的虚拟现实战场环境，通过仿真系统可以进行装备论证、作战指挥训练、对抗演习和作战决策的实时对抗仿真，对于国防装备现代化有着重要的意义。高层体系结构HLA（High Level Architecture）是一个新的仿真技术框架，其显著的特点是通过运行支撑环境RTI提供通用的、相对独立的支撑服务程序，将仿真应用层同底层支撑环境功能分离开，即将具体的仿真功能实现、仿真运行管理和底层传输三者分离，隐蔽了各自的实现细节，从而使各个部分可以相对独立地开发。

本文研究了基于HLA的火炮虚拟现实仿真系统的设计与实现方法，系统通过虚拟现实的人机交互设备来跟踪用户的动作，为用户提供一个逼真的虚拟环境，并且通过HLA分布式交互系统实现与其他武器仿真平台的交互。

2 系统设计

(1) 火炮虚拟现实仿真平台

火炮虚拟现实仿真平台是一个虚拟现实的仿真应用，该平台采用先进的三维图像和多路传感输入等技术手段高度逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、动感等行为，进行模拟仿真，利用虚拟现实技术生成新概念火炮装备，通过火炮装备体系研究平台级站点的专用接口投入作战对抗，依次来评价新概念火炮装备自身的效能，为火炮装备的论证、研制、生产、使用及维护保养提供理论依据及定性、定量分析。通过该系统，使用者佩带的头盔式显示器将根据其头部空间位置的不同分别显示炮内或炮外的虚拟视景，操作者的不同操作动作由六自由度跟踪器和数据手套捕捉后作为与系统交互的工具，在这种情况下使用者所操作的对象均是由系统产生的虚拟物体，因此该系统可以适用于各种装甲车辆、各种武器和各种战场环境下的仿真。

(2) 基于HLA的交互仿真接口

HLA主要由三部分组成：规则（rules）、对象模型模板OMT（objectmodeltemplate）和接口规范（interfacespecification）。

HLA接口规范以服务的方式定义了联邦中联邦成员进行信息交互的方式，包括可调用的服务和应提供的回调服务，分为联邦管理、声明管理、对象管理、所有权管理、时间管理和数据分布管理等。通过定义HLA的接口规范，就可以通过HLA体系结构实现与联邦中其他联邦成员的交互。

3 系统实现

(1) 系统的硬件实现

虚拟现实系统硬件模块包括对新概念火炮装备中乘员身体感觉的仿真，火炮装备每个战斗乘员所需的操纵设备如下：驾驶员需要观瞄设备、手控转向设备（转向操纵杆或方向盘）、换档设备、启动设备、开关、脚控离合器、制动踏板和油门踏板等；炮长观瞄设备、瞄准手操纵台和火控计算机等；炮长观瞄设备、瞄准手操纵台、火控计算机等及电台通信设备，除脚控离合器、制动踏板、油门踏板和座椅外的其他操纵设备均由虚拟现实系统生成，火炮装备的每个战斗乘员通过操作虚拟场景中的虚拟操纵设备来控制虚拟场景，这些动作通过数据手套和六自由度跟踪器来进行跟踪，通过触觉反馈和头盔式显示器实现战斗乘员和虚拟环境之间的交互。视觉系统向操作者提供外界的视觉信息，该系统由产生视觉图像的计算机系统和将信号提供给操作者的头盔显示器组成。为了逼真地模拟真实的炮内和战场环境，虚拟现实系统还将提供和虚拟场景匹配的三维声音以加强乘员的浸没感和交互性。

(2) 分布式网络环境的实现

为实现分布式交互，火炮装备虚拟现实仿真系统的运行需要依靠分布式网络环境，在本系统中依靠的是HLA体系结构。

在火炮装备虚拟现实仿真系统所在的网络环境中，应该至少包含一台RTI服务器和一台数据中心服务器，其中RTI服务器的功能是提供本系统与其他仿真应用系统进行基于HLA的信息交互服务。由于本系统是一个完全支持HLA的分布式仿真应用，所以在仿真应用运行时，本系统是作为特定的联邦成员与其他仿真应用进行交互的。数据中心为本系统提供数据更新服务。为了使系统的维护更加便捷、安全，本系统同时提供了自动功能。

4 系统运行流程

用户启动本系统后首先需要设置一些仿真相关的参数，例如：车辆类型、HLA服务器等，之后便可以开始连接服务器运行仿真应用。连接服务器的过程包含：连接到HLA服务器，更新本地数据，加入联邦三个部分。

首先，本地系统访问仿真服务器（HLA服务器），察看是否需要更新本地数据。如果需要更新本地数据，则启动数据更新进程，否则直接初始化成员数据。本地系统根据预先制定的FOM表和SOM表将对应RTI所需的信息操作的各种类进行实例化，成功之后就得到了一系列用于与联邦进行数据交互的数据对象和交互对象，之后本地系统需要按照规则声明公布和定购，完成分布式仿真初始化的过程。

第二步，读取本地模型文件。本系统具有车型变化频繁，内部构造多变的特点，其中主要发生变化的部分是炮内的模型，而炮外的战场环境中的模型相对变化的可能性较小。所以针对这个特点，本系统将模型文件分成两种：（1）战场模型，不需要特定的配置文件。只要具有一般的视景仿真所需的特点：LOD、毁伤模型等。（2）炮内模型，除了具备一般的视景仿真的需要，每个炮内模型还需要有一个与其对应的配置文件。在这个配置文件中记录了当前模型所有可调用的DOF的接口，通过这些接口本系统可以实现用户与火炮的交互等重要的功能。

5 结论

在新装备日新月异的今天，炮兵部队的模拟训练已成为各国所关注和研究的重要问题，火炮虚拟现实仿真系统作为满足这一需求的根本物质基础，已成为炮兵作战仿真软件研制和开发需求中的重点内容。

参考文献

[1]姚益平.HLA/RTI的研究与实现[J].系统仿真学报,2000.

[2]周彦,戴剑伟.HLA仿真程序设计[M].北京:电子工业出版社,2002.

医院虚拟服务器技术的实现 篇7

稳定、可靠、灵活的IT架构和运行良好的医院信息系统对于保障医院信息安全、高效价值的利用, 以及对于保证医院业务连续性具有重要的作用, 而这些的关键需要真正发货医院虚拟服务器技术, 从而更好的整合无力服务其, 提高资源利用率;简化服务器配置, 提高系统管理效率, 实现医院整个信息系统的可用性。

由此, 本文, 从医院虚拟服务器技术的实现这一热点化话题出发, 具体分析了其内涵, 应用优势和实现的具体情况, 以期为虚拟化技术在医院信息化建设中的应用提供可行性参考。

1 虚拟服务器的基本原理和架构

1.1 虚拟服务器的概念

虚拟服务器, 简单地说就是将多个现独立的虚拟操作系统在单一的物理计算机上运行, 这可以最大化地利用服务器, 改变了传统的由单台的服务器运行单个应用程序的状态, 使服务器数量变相互隔离的多台虚拟机, 同时将相关的物理资源CPU、内存、磁盘和I/O设备等进行动态分区和共享, 组成一个可以动态管理的资源池, 从而简化服务器运维工作、节省硬件投入成本、保障系统安全、保证业务稳定运行。

当前, 虚拟服务器技术主要包括:VMware, Micro-soft和Citrix等, 在本文中的医院服务器虚拟技术中多采用VMware v Sphere。

1.2 虚拟机基本原理

虚拟机基本原理是要进行虚拟化的机器, 可以看作是平台硬件和操作系统的抽象化, 可实现独立运行。

VMw are的工作原理是直接在计算机硬件和操作上插入一个精简的软件层, 该软件层包含一个以动态和透明方式分配资源的虚拟机监视器, 多个操作系统和应用程序可以运行在单台物理机上, 相互之间共享硬件资源。虚拟机对于操作系统的类型没有特定限制, 相同或是不同均可, 可同时支撑多个业务平台。

1.3 虚拟化基础架构

虚拟架构能够实现硬件与操作系统和应用程序的分割隔离, 打包成独立的、可移动的虚拟机, 以便更好的实现系统的灵活性。支撑虚拟机的基础架构主要涉及两个软件层:虚拟化层和管理层, 其中虚拟化层提供虚拟化功能, 能够将主机硬件作为一组标准化资源进行聚合并将其提供给虚拟机。

管理层负责将主机的资源加入资源池中, 并对其进行管理, 从而实现物理及虚拟基础架构的有效监控和管理, 可以管理虚拟机的资源、置备虚拟机、调度任务、收集统计信息日志、创建模板, 实现虚拟机的高效自动化资源管理及高可用性。虚拟化基础架构平台如上图。

2 虚拟服务器技术在医院的应用实现

虚拟服务器技术在医院的应用实现, 需要多中硬件软件的支撑, 本文中的虚拟化平台的构建中采用VMware v Sphere虚拟化软件, 配备Windows或是Linx操作系统, 构建一个完善的医院服务器虚拟化平台, 以促进虚拟服务器技术在医院的应用实现。

1) 选用高性能、大容量的杰拓2U机架式服务器GR2312作为虚拟平台服务器组成虚拟化群集环境, 并为其配备高性能物理四核CPU及合适的内存, 选用VMware v Sphere虚拟化软件, 安装相应的医院应用软件, 通过虚拟服务器, 在服务其层面实现对医院各应用系统的优化整合。

2) 借助于VMw are v Ce nte r Se rve r集群管理软件集中管理ESXi虚拟化系统的服务器, 并实时监控主机、虚拟机、网络等, 动态分配及优化医院信息资源, 实现快速布置、实时迁移、负责均衡、高可用性及容错等众多功能, 提升医院IT人员对虚拟环境的管理控制能力。

3) 光纤交换机与HDS存储相连接, 便于虚拟集群上各个虚拟机都能使用HDS存储空间, 以实现虚拟机的高可用性, 同时, 设置两台同时连接核心网络和ESXi主机的交换机, 提高网络的冗余性, 即使其中一台ESXi主机和交换机发生故障, 虚拟机可通过自动迁移, 来保障医院业务的连续性。

4) 为了保障医院信息系统的安全、稳固运行, 可在可信网络层与服务器介入层之间配备必要的防火墙装置, 以进行安全隔离防护。

3 结语

目前, 医院信息化建设已经成为确保医院服务效率和水平的重要保证, 为了进一步提高医院信息系统的运行效率, 降低服务器能耗, 整合资源, 需要引入虚拟服务器技术, 以实现对医疗系统基本架构进行虚拟化改造的目的, 保障医疗系统数据高安全、高利用率。

摘要：当前, 医院虚拟化服务器技术的应用趋势愈加普遍, 虚拟服务器消除了在单台物理服务器上运行单个应用的需求, 给医院信息化建设带来了许多益处, 能够有效节省数据重心空间、降低能耗和冷却成本。由此, 本文通过分析虚拟服务器技术的基本原理和架构, 结合其在医院的应用, 探讨其在医院信息化建设中的实现过程。

关键词：医院自动化系统,虚拟服务器技术,VMware软件

参考文献

[1]周渝霞, 郝玉清, 顾凤军.虚拟服务器技术实现医院信息系统安全可靠[J].医疗卫生装备, 2010.

[2]邹福荣, 张丽, 潘素丽.用虚拟服务器技术保证医院网络安全发展[J].医疗装备, 2011.

虚拟实现技术 篇8

本文来源于上海市延河中学信息中心, 项目设计是现今课程标准中提倡的课程设计, 但是在实际课堂教学中学生往往会出现规定课时无法完成项目实验而需要课后继续完成的现象。

虚拟实验室利用的是桌面虚拟化技术, 它沿用了传统瘦客户端模型, 但是其具有让系统管理员与终端用户能够同时获得两种方式的优点:将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户能够获得完整的PC使用体验。网络管理员仅维护部署在中心服务器的系统即可, 不需要再为客户端计算机的程序更新以及软件升级带来的问题而担心。

桌面虚拟化技术在的本质是将桌面的操作环境与机器运行环境分离, 实现学生随时随地延续完成自己实验的目标, 避免了打乱学习过程持续发展的弊端。

随着网络的日益发展和信息化建设水平的不断发展, 不同学生的应用需求有着多样化的发展趋势, 鉴于成本控制的原因, 不能无限制添置新服务器以满足应用需求。如何提升虚拟实验室中虚拟化数据中心处理能力是关键, 应用服务虚拟机在实际应用中会出现内存不足的警告, 时间一久还会出现因内存不足而不能启动新的虚拟机的现象。

2、虚拟机内存优化

要解决虚拟机内存不足的问题, 就需要全面了解虚拟机的内存管理机制, 从中找出根本原因并寻找解决方案。

2.1 虚拟机的内存管理机制

当一台虚拟机在运行时, 虚拟机管理监控 (Hyervisor) 为该台虚拟机分配一段连续的地址空间的, 通过物理地址映射的方式来实现虚拟机的物理地址到宿主机的物理地址的转换。因此每台虚拟机都有三种不同的内存:虚拟机虚拟内存、虚拟机物理内存和宿主机物理内存。

当虚拟机第一次启动时, Hypervisor得知虚拟机的内存请求, 从宿主机的物理内存中分配给它。但是当虚拟机结束操作释放虚拟机的物理内存时, Hypervisor并不能及时的进行回收。虽然可以通过反复分配相同物理地址的给不同虚拟机使用的方法提高内存利用率, 但是久而久之还是会出现虚拟机动态内存超载的现象。

2.2 虚拟机动态内存超载解决方法

虚拟机内存超载意味着内存的过量使用, 即本机虚拟机所使用的物理内存总量大于本主机实际内存总量。VMware通过两种方式来实现和支持内存过量使用。

内存分配交换:运行于宿主机上的虚拟机, 有些处于运行状态而有些处于不活跃、不使用状态。通过强制回收这些不活跃、不适用状态虚拟机的内存并将这些内存分配给处于运行活跃状态的虚拟机去使用。

内存映射交换:因为内存的过量使用, 每一台虚拟机实际分配更少的物理地址, 通过映射来保证每一台虚拟机都能正常工作[1]。

2.3 虚拟机内存优化

本项研究将应用VMware提供的内存优化的方法, 通过打开某些功能提升虚拟机的整体性能。通过对比可知优化是否有效。

打开虚拟机属性, 在Memory选项页中3项关于内存的选项。

选项1是将所有虚拟机在启动时立即从主机分配与其设置相同的内存大小。若虚拟机设置了2G内存, 那么也会从主机上直接分配保留2G物理内存。这样会使虚拟机的性能最优化, 但不会使用上述的内存超载解决方法, 是当前虚拟化集群的默认选项。鉴于现有集群已经出现了内存不足的现象, 必须更改默认选项。

选项2和3都采用了内存超载解决方法的选项, 选项2适合运行虚拟机不多的主机, 选项3适合运行虚拟机较多的主机。鉴于学校教学实际应用特点, 将运行在资源池1的虚拟机, 即第一类应用如学生电视台视频制作软件premiere, 图形设计软件photoshop等, 虚拟机设为选项2;将运行在资源池2的虚拟机, 即第二、三类如数据库查询请求, 数据格式转换等, 虚拟机设为选项3。

3、虚拟机内存监测

3.1 测试环境和流程

选取一台ESX Server (Xeon 3.2G*2/8G RAM/Intel千兆网卡) 进行内存监测, 分别观察选择虚拟机内存选项1与选项3的内存变化情况。为了更有效直观的观察内存变化, 在测试主机上只安装2G的物理内存。通过PowerShell进行内存数据采集观察, 实验流程图如图3.1:

3.2 数据捕捉与分析

具体在测试中, 两次同时启动三台虚拟机, 每一次把它们的内存大小设为不同的条件, 作比较。

这一语句将获得所有以vmware为开头名称的进程的信息。返回的一组数据中包含如下的参数:

Handles:进程打开句柄数

NPM:进程正在使用的非分页内存量, 以KB为单位

PM:进程正在使用的可分页内存量, 以KB为单位

WS:进程工作集的大小, 包括进程最近引用的内存的页面, 以KB为单位

VM:正在使用的虚拟内存量, 包括磁盘上分页文件的存储, 以MB为单位

CPU:进程在所有处理机上的运行时间, 以S为单位

ID:进程的id号

ProcessName:进程的名称

1.如图3-2是三台虚拟机刚刚开启时的进程状态。进程名称都为vmware-vmx, 三台机器依次设置的内存、硬盘和虚拟机内存优化选项为:256MB, 8G, 选项1;256MB, 8G, 选项3;256MB, 8G, 选项2。

2.如图3-3, 将三台虚拟机的内存和硬盘分别修改为:768MB, 8G;512MB, 8G;256MB, 8G。虚拟机内存优化选项不变, 捕捉了2次数据。

从两次测试发现了三台虚拟机的许多参数即便都没有改变, 但是有一些参数有了明显的变化。变化的摘录见下表 (表3-1) :

Vmware1因为选用了虚拟机内存优化选项1, 同时内存容量也提升至768M, 所以内存使用量有了明显的增加。Vmware3虽然内存容量没有改变, 同时选用了虚拟机内存优化选项2, 所以内存量有了小幅的增长。只有Vmware2, 虽然内存容量增加至512M, 但是因为选择虚拟内存优化选项3, 所以内存量几乎没有任何变化。由此可见, 选择"Allow most virtual machine memory to be swapped"可以有效的控制虚拟机内存的增长, 保障主机有足够的物理内存可用, 在主机内存资源紧张时效果尤为明显。

3.3 测试小结

综上所述, 在数据中心虚拟化集群中部署虚拟机时, 需要根据实际情况对内存性能进行优化。

1.当部署第一类应用虚拟机如学生电视台视频制作软件premiere, 图形设计软件photoshop等时, 针对该类应用高CPU高内存占用的特性, 在并发数不高的前提下, 应该选择"Fit all virtual machine memory into reserved host RAM"选项以保证虚拟机性能最优化。

2.当部署第二类应用虚拟机如数据库查询请求时, 针对该类应用高并发数CPU与内存资源占用一般的特性, 应该选择"Allow some virtual machine memory to be swapped"选项保证在开启多个虚拟机时有足够的内存资源可以分配。

3.当部署第三类应用虚拟机如数据格式转换时, 针对该类应用极高的并发数以及CPU与内存资源占用低的特性, 应该选择"Allow most virtual machine memory to be swapped"选项保证在开启大量虚拟机时依然可以分配到内存资源。

摘要：本文介绍了虚拟实验室如何实现虚拟机内存优化的技术, 重点围绕中学校园学生实验的三类应用创设不同资源池的虚拟机应用, Vmware通过内存分配交换和内存映射交换两种方式来实现和支持内存过量使用。

关键词：虚拟实验室,VMware,虚拟化

参考文献

[1]熊林.VMware的技术与应用探析[J].开发研究与设计技术, 2007, 12:428-429.

[2]虚拟化落在实处-多种虚拟化技术[EB/OL].http://www.xuniji.com/vmware/view.asp?id=238, 2006-5-26.

[3]陆璐.在VMware中配置网络[J].郑州铁路职业技术学院学报, 2006, 18 (1) :39～40.

[4]杨少春.采用VMware构建虚拟并行计算网[J].计算机工程与设计, 2006, 27 (14) :2546～2547.

[5]陶文林.基于VMw are的虚拟密网系统的研究[J].计算机应用与软件, 2006, 23 (5) :131～134.

虚拟局域网技术的研究与实现 篇9

在局域网中, 会因过量的广播产生广播风暴, 造成网络通信堵塞, 甚至瘫痪。随着局域网技术的普及和网络规模的扩大, 广播风暴问题还会更加严重, 同时, 随着网络规模的扩大, 网络管理也会遇到越来越多的问题。虚拟局域网技术的出现和发展使上述问题得到了有效解决。

1虚拟局域网技术原理

虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组, 而这些网段具有某些共同的需求。虚拟局域网只是局域网给用户提供的一种服务, 而并不是一种新型局域网, 它是建立在交换技术的基础之上, 利用交换机对数据帧的传输和控制能力, 在网络的拓扑结构基础上建立多个逻辑网络, 这些逻辑网络中的工作站和服务器可以不受地理和物理连接的限制, 但同样具有物理局域网的功能和特点, 即同一网络内的节点可以相互访问, 而不同网络节点不能直接访问。这样就能够最大限度地控制广播域的范围以及减少由于共享介质所形成的安全隐患。

2虚拟局域网技术优点

VLAN技术的运用使在广播域的控制和网络管理方面提高了网络的性能, 并简化网络的管理。它主要有以下三方面的优点:

(1) 增加了网络组网和网络管理的灵活性;

(2) 提供建立防火墙的机制, 有效地控制网络上的广播;

(3) 提高了网络的利用率, 确保了网络的安全保密性。

3虚拟局域网的具体实现

在图1所示的局域网中, 如果没有划分VLAN的传统局域网, 它有两个局域网, 形成两个大的冲突域, 如果采用VLAN技术, 就可以重新进行, 组成三个VLAN, VLAN1为PC1、PC4、PC7和PC10, VLAN2为PC2、PC5、PC8和PC11, VLAN3为PC3、PC6、PC9和PC12, 分别为三个独立的逻辑网络, 每个虚拟局域网中的四台计算机可以直接通信, 不同虚拟局域网中的计算机不能通信。

划分虚拟局域网最常用的方法就是根据局域网交换机的端口来定义虚拟局域网成员, 虚拟局域网从逻辑上把局域网交换机的端口划分为不同的虚拟子网, 各虚拟子网相对独立。VLAN划分具体实现如下:

(1) 在交换机Switch0上定义三个VLAN, 分别为VLAN1, VLAN2, VLAN3。

(2) 在交换机Switch0上为VLAN分配端口成员。

重复以上语句, 将0/4上的端口分配到VLAN1中。

(3) 在交换机Switch1上为VLAN分配端口成员。

重复以上语句, 将0/10上的端口分配到VLAN1中。

(4) 重复以上操作, 将相应端口分配到VLAN2和VLAN3中。配置后交换机Switch0的VLAN配置结果如表1所示, Switch0的VLAN配置结果如表2所示。VLAN配置后, 使用ping命令进行实验结果测试, 同一虚拟局域网内的计算机之间可以实现互相访问, 不同虚拟局域网内的计算机之间相互访问受限。

结束语

虚拟局域网的组网方法十分灵活, 在功能和操作上与传统局域网基本相同, 在同一虚拟局域网中, 相互之间的通信就像在同一个局域网中一样, 大大简化了网络管理工作, 一个VLAN就是一个单独的广播域, VLAN之间相互隔离, 这样大大提高了网络的利用率, 确保了网络的安全保密性。所以, 研究虚拟局域网技术对网络发展具有一定意义。

参考文献

[1]伍孝金.计算机网络[M].北京:清华大学出版社, 2007.

[2]黄叔武, 刘建新.计算机网络教程[M].北京:清华大学出版社, 2007.

虚拟实现技术 篇10

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是一项融合了计算机图形学、人机接口技术、传感技术、心理学、人类工程学及人工智能的综合技术。目前虚拟现实技术在科技研究、虚拟仿真校园、虚拟教学、虚拟实验、教育娱乐等方面的应用已经较为广泛。其中,虚拟校园漫游系统就是虚拟现实技术在教育领域中最重要的具体应用之一。

本系统以仲恺农业工程学院海珠校区矢量数据和影像为基础,对虚拟现实技术、虚拟建模和虚拟漫游理论进行研究和实践,利用3D MAX建模和渲染,Photoshop材质和贴图,通过虚拟现实建模语言VRML的虚拟漫游和交互技术,以及基于VRML和Java Script的编程交互方法,对虚拟校园的三维仿真设计作了一个初步的尝试。本文对本虚拟校园系统的建模方法、交互性设计及二维导航系统作重点论述。

2. 虚拟校园系统总体框架

首先根据校园实景构建虚拟的道路,然后以道路为参照,把制作的各个楼群、校门、花草树木及其它对象放在相应的位置,最后通过导航人的化身对校园进行漫游。楼群的制作可分为空心楼体(只制作外部框架的楼体,如办公楼、教学楼、英东楼、图书馆、体育馆等)和实心楼体(内含细致场景的楼体),如教学楼中的多媒体教室、报告厅等等。在实心楼体中重点制作多媒体教室、学术报告厅,然后再对校园的其它主要建筑、楼群、分别进行建模,最后将其拼接成一个整体,构成一个桌面虚拟现实系统。浏览者可以利用输入设备控制自己的视点和视角,对这个虚拟场景进行全方位的浏览和交互。用户能够控制在虚拟场景中上、下、左、右、前、后全方位漫游,还支持鸟瞰模式,并能完成一些基本控制和交互功能,如多媒体教室的自动门、窗帘、风扇、多媒体投影仪、开关灯等等,系统还实现了室内漫游、二维导航地图等功能。

本虚拟校园漫游子系统的结构设计框图如图1所示。虚拟校园的鸟瞰效果图如图2所示。

3. 虚拟场景的建模

虚拟场景模型是整个实时漫游系统的基础,模型的好坏直接影响运行的效果和场景的逼真度,过多的模型细节会严重降低基于Web场景图形的绘制效率,因此在建模过程中往往要在模型的细节度和复杂性之间寻求平衡,必要时用纹理代替模型细节。本虚拟校园系统虚拟场景的建模方法主要有两种,一种是用VRML编辑器Vrmlpad2.0直接建模,经过反复实践,在Vrmlpad中进行建模可总结出以下五种方法:使用DEF/USE重用机制;使用Inline内联模型;使用PROTO节点定义原型;使用EXTERNPROTO构造普通类库;LOD技术。另一种建模方法是用三维建模软件3DS MAX进行建模。为了得到效果逼真、数据量小、适于网络传输的三维模型,使这两种建模方法相结合从而能达到最佳的性能和效率。下面对建模中几个关键问题进行讨论:

(1)基于图形与图像的混合建模技术

基于图形的建模方法(GBMR)[3]技术路线比较成熟,应用比较广泛,但在场景模型比较复杂的情况下,对复杂场景进行详细建模太过烦琐,实时显示的计算量较大,使用户对场景中虚拟对象的操作无法得到实时的反馈,且场景实时渲染绘制时对计算机软硬件要求也较高。而基于图像的建模绘制技术(IBMR)[3]是指用预先获得的一组图像(合成的或真实的)来表示场景的形状和外观,IBMR可提供更丰富的细节,较容易得到与真实环境相近的效果,生成图像的质量独立于场景的复杂性。但由于场景中的虚拟物体是图像中的二维对象,因而用户很难甚至不能与这些二维对象进行交互,出现漫游失真。因此,本系统采用基于图形与图像的混合建模技术作为三维场景模型建立的最主要建模技术,其基本思想是先利用IBMR构造虚拟场景的环境来获得逼真的视觉效果,同时对虚拟环境中用户要与之交互的对象利用GBMR来进行实体构建。利用逼真的纹理既可以提高模型的细节水平和真实感,又不增加三维几何造型的复杂度,从而减少了模型的多边形数量。尽管纹理贴图增加了下载时间和屏幕重画时间,但这比给物体建造细节代价要小得多。这种方法在实际开发时很有意义。

(2)场景中植物的建模

场景中的植物建模采用Doubleboard技术[4,5],Doubleboard技术是采用两个同样大小并且相互垂直的平面作为植物建模基础,然后在这两块薄面片上贴上相同的具有alpha通道的植物贴图。这种方法的优点在于不需要根据视点位置的变化不断地调整植物模型的角度,一旦模型建立从任何角度看(除俯视)都可以有很好的视觉效果。另一个优点在于模型的复杂度并没有明显增加,只是由一个平面变成了两个平面,纹理图像仍然只有一个,同时还可以使得在远视的情况下植物仍能保持很好的视觉效果。这种制作方法简单,可以构造出纹理较为复杂、逼真的植物模型,是一种理想的方法。对树的模型继续利用重用机制(DEF/USE),可以构建一排树,然后对这排树再利用重用机制就可以构建数排树。本虚拟校园场景所有树木的效果如图3所示。

(3)关于多个建筑物的合并

用一个单独的VRML文件创建虚拟校园系统这样复杂的虚拟空间是不现实的。首先,调试一个过于庞大、复杂的VRML文件是极为困难的,一个很小的语法错误就将引起一系列不可预料的结果产生;其次,通常浏览器读入一个VRML文件后才开始显示其创建的场景或造型,如果整个虚拟校园系统都被放到一个VRML文件中供用户在网上浏览,将会使下载和浏览速度大大的降低;另外,在实际开发过程中,使用一个VRML文件不利于开发人员的相互协作。因此,实际开发中需使用Inline节点在VRML中用于在虚拟世界中插入其它的VRML文件所创建的空间造型或者整个的空间场景,通过Inline节点可以方便地将不同开发人员创建的不同部分集成为一个整体。使用Inline节点内联其它的VRML文件中采用了约束框架的方法来加快VRML文件的浏览速度,即内联框架[6]。

本系统虚拟校园环境建模方法的原理图如图4所示。

4. 系统交互性的实现

虚拟漫游系统应该具有较好的交互性,使浏览者能够控制场景,使场景的动画效果更加逼真。虚拟场景的交互是通过VRML的交互机制来实现的。按照在VRML中有没有引用第三方语言,将交互分成非编程交互和编程交互。本系统的交互设计使用了非编程交互(基于VRML内建节点)和编程交互(基于VRML与Java Script语言的接口)的方法。虚拟校园中的动画和交互由许多发送事件经过一系列阶段组成,通过动画和交互事件路径的事件流程图如图5所示。

4.1 利用触发器技术和脚本代码提高场景的动态性和交互性

交互能力也就是用户干预能力已成为一个三维虚拟世界的重要内容。VRML主要通过设置路径、设计触发器及编写脚本程序实现这一点。通过ROUTE TO和触发器节点实现场景的简单交互,称为非编程交互,它是一种基于VRML内建节点的交互方法。在编程交互中,VRML引入了Script节点,Script节点中的域url指定一段实现事件处理的Java程序代码或脚本Javascript,然后将程序计算返回的结果递交给Script节点的输出事件,再通过ROUTE TO将该事件传递给场景某对象的相关域或使节点产生事件,达到改变场景的目的。这样,相应对象与普通节点、传感器节点、Script节点和Route相互协作,构成一个完整的事件体系。

在本设计中,除了设计完成室外虚拟环境的漫游之外,还实现了室内小范围空间(如虚拟多媒体电教室子系统、虚拟学术报告厅子系统)的自由交互式漫游。本系统室内场景的设计包括虚拟多媒体教室的建模和多媒体播放、控制功能的实现两部分,访问者进入多媒体教室可以自主进行资源浏览、视频点播、课件播放等操作。虚拟多媒体教室子系统[7]是指在计算机网络上利用多媒体和三维仿真技术构造的学习环境,使得身处不同物理位置的教师和学生可以更方便地进行学习和交流。利用实时通信功能实现传统教室中所能进行的大多数教学活动,并可利用异步通信功能实现前所未有的教学活动,如异步辅导、异步讲座等。在此基础上可以构造虚拟大学,最终实现现代远程教育。

本系统中,多媒体教室的自动门、灯的开关、风扇的转动、视频的自动播放、窗帘的移动等均使用了非编程交互和编程交互方法。例如,实现自动门动画的流程图、消息传递路径图和效果图分别如图6、图7和图8所示。

4.2 场景漫游二维地图导航系统实现

二维导航图是漫游系统中广泛使用的漫游向导工具。其中二维平面图实时显示浏览者在三维世界所在的位置及视点的朝向(指南针功能)。导航图中显示的是地图的全貌,指示点的位置随鼠标的位置变化而变化。

二维导航地图的实现主要用到了Script节点、ProximitySensor接近度传感器节点、BS浏览器自带节点Mouse Sensor、Layer2D和Transform2D以及用户自定义原型节点map2D。其事件传递过程为:使用接近度传感器ProximitySensor节点跟踪鼠标的轨迹,获得鼠标当前所在位置的坐标值,并将它的三维坐标转换成二维坐标,把用户当前所在位置的坐标值和方向值发送给标志物体的translation域和rotation域,在平面图上用图形或导航点显示出来,这就是二维导航系统的实现原理,如图9所示。在设计过程中,设置了二维地图的透明度,这样就不致影响用户浏览虚拟场景的效果。二维导航图的实现效果如图10所示。

5. 结束语

本文对虚拟现实场景的实现技术作了一定的研究,并在此基础上完成了仲恺农业工程学院海珠校区的交互式虚拟校园系统的建立,详细叙述了开发虚拟漫游系统用到的技术、方法和实现步骤。已可在浏览器上进行多视点,多场景浏览,在实现虚拟现实交互性方面作了深入的研究与探讨,并对虚拟漫游系统用户界面UI的制作技术以及二维导航地图的实现技术作了进一步的探索,为开发设计同类型软件项目提供了有益的借鉴和启发。

如何吸取国内外虚拟现实技术的研究成果和经验,并结合校园规划和设计的自身特点,以解决研究工作中出现的问题,将是我们今后的研究方向。

参考文献

[1]姜学智,李忠华.国内外虚拟现实技术的研究现状[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(2):238-240.

[2]3DVRI官方网站:http://www.3dvri.com

[3]石教英主编.虚拟现实基础及实用算法[M].北京:科学出版社,2002:180-230.

[4]SCHANK R C.The Virtual University[J].Cyberpsychology&Behavior,2000,3(1):9-16.

[5]胡小强.虚拟现实技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2005:255-283.