基于J2EE架構下的遠程教育通信平臺研究和應用

摘 要： 結合遠程教育的特點，詳細分析了遠程教育業務邏輯需求，提出應用Agent思想，討論并研究了MVC設計模式和Struts框架在現代遠程教育平臺中的應用，對TCP/IP通信協議應用層和相關規范進行了深入的探討與分析。并在此基礎上，將底層通信規范應用于遠程教育通信平臺中，實現了各級用戶間的開放式數據通信，實現了與電信部門的接口。

關鍵詞： J2EE； 通信規范； Agent； 智能通信

中圖分類號： TN911?34； TM417 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）21?0032?04

Research and application of distance education communication platform based on J2EE

ZHU Zinan

（Department of Basic Teaching， Changchun Vocational Institute of Technology， Changchun 130033， China）

Abstract： On the basis of the characteristics of distance education， the business logic requirement of distance education is analyzed in detail， and the application of Agent thought is proposed. The applications of MVC design mode and Struts framework in modern distance education platform are discussed and studied. The application layer and related standards of TCP/IP communication protocol are discussed and analyzed deeply. On this basis， the underlayer communication standards are applied to the distance education communication platform to realize the open data communication among users of all levels， and interface function with telecom department.

Keywords： J2EE； communication standard； Agent； intelligent communication

遠程教育是運用計算機網絡技術和多媒體技術實現交互式學習的新型教育模式，具有開放性、靈活性、普及性和學習的終生性等特點。它打破傳統的、封閉的辦學模式，實現可以在任何時間、任何地點，學習任何由優秀教師開設的課程[1]。這樣一種教學模式將有助于建立起一種滿足終生學習要求的教育保障體系。教育模式的不同，主要是教育對象、教育場所和時間的特殊性要求教育管理機構對傳統的教育管理體制進行改革，而充分利用現代科學技術，特別是計算機技術和通信技術建設一個符合自身特點的教育支撐平臺無疑是其中一項重要的內容[2]。

1 基于Agent的遠程教學模型

1.1 模型設計

本文提出一種基于Agent的遠程教學模型，旨在融合個性化學習和協作學習兩種學習觀的優點，構建一個可以實現學習的個性化和協同化的遠程教學系統。其中，分布在網絡空間中的Agents包括：學生Agent，教師Agent（由管理Agent派生），課件生成Agent，作業發布Agent，通信Agent，命題Agent等，這些Agent實體由管理Agent動態維護。管理Agent為各個學生Agent產生公有的教師、通信、命題等Agent實體，根據教學需要，每個學生Agent可以獲得私有的教師、課件生成、作業發布、通信等Agent實體。

1.2 系統的運行

在教學過程中，由學生通過人機接口申請學習登錄，生成學生Agent。系統得到學生的相關信息后，由位于服務器端的管理Agent進行學生信息分析和教學策略分析，生成課件內容和教師Agent，給學生分配適當的教師[3]。教學過程由學生Agent和教師Agent的交互和通信完成，學生Agent在教師Agent的協調和指導下，獲得學習伙伴和個人助手。根據需要，管理Agent適時生成作業發布Agent、命題Agent和通信Agent。課程教師或人類專家可通過人機接口對教學策略庫、資源庫、目標庫、試題庫、知識庫進行遠程維護。終止學習時，教師Agent完成學習效果分析并更新學生模型庫。

1.3 系統實現

（1） 采用軟件分治的策略，將學生Agent的任務分解交由自學Agent和協同學習Agent完成，教師Agent在整個教學控制中處于主導地位，其任務交由教學Agent，信息管理Agent和協同管理Agent分解協作完成[3]，管理Agent則由策略分析Agent、沖突檢測Agent、任務分派和調度Agent組成。

（2） 采用B/S結構模式，結合數據庫和動態網頁技術，根據學生個性需求產生課程內容。

（3） 采用移動Agent技術，各種Agent分布在網絡其他工作站或服務器上，由處于教育站點服務器端的管理Agent動態增刪，網絡負載小。

（4） 出于Java語言在實現Agent的獨特優勢考慮[2]，以Java作為系統開發平臺，利用Java在網絡計算方面的優勢降低開發成本。利用Java封裝健壯的DCOM形式的Agent，實現代碼重用。

2 遠程教育通信平臺總體分析

2.1 遠程教育通信平臺的系統框架

J2EE架構層是針對J2EE架構模型設計的分層實現方案，系統分為用戶層、Web應用層、業務邏輯層、持久化層，每一層采用獨立的設計模式，各層之間利用接口進行交互。技術組件層屬于公用的組件包，是在J2EE架構層上面設計的服務于整個系統的公用組件，相對比較獨立[4]。業務組件層是根據業務需求設計的公用業務組件，從層次上看是在技術組件層和J2EE架構層上面設計的，需要調用這兩層進行具體業務操作。業務模板層屬于最上一層，根據業務需求抽取業務模板，該層調用具體業務組件，滿足業務功能需求[5]。

對教師的管理，管理人員可以根據教師的各種特性選擇最適合任教的教師，為學生的教育教學質量提供最有力的保障[6]，如圖1所示。

Web應用層是用戶層和業務邏輯層交互的中間層，它作為翻譯器將用戶層的HTTP請求映射為業務邏輯層的服務調用，還可以根據應用程序和用戶狀態控制用戶的操作界面。提供的主要功能包括：對用戶層的請求作出響應、建立頁面裝配機制、建立頁面跳轉機制、實現業務分發調度服務、頁面數據的采集和展示、實現與業務層的數據接口功能。

業務邏輯層是連接Web應用層和數據層交互的中間層，它將用戶提交的數據通過Web應用層傳輸給數據庫層進行響應。遠程教育通信平臺的通用接口服務是在邏輯層完成的。業務邏輯層根據用戶在界面上的操作，Web應用層進行分析，調度相應的服務，根據用戶需要從數據層中提取相關數據作為供用戶選擇的部分，返回到業務邏輯層，再由Web應用層提交到用戶界面。

2.2 遠程教育通信平臺的功能設計

遠程教育平臺大致可分為四方面的功能，分別是總部整體管理，教學管理功能，學生學習功能和系統功能。每個功能都采用J2EE架構，每個功能下又分多個詳細功能，這就需要將本通信平臺與各個功能相結合[7]。

根據教育教學業務需求，可以把功能大體分為郵件通信和短信息通信。郵件通信又可以分為三個模塊：總部管理老師向學生發送郵件，總部管理老師向各校外學習中心老師發送郵件，各級管理老師向學生發送郵件。短信息通信功能可分為總部管理老師向學生發送短信息和總部管理老師向校外學習各級管理老師發送短信息，如圖2所示。

2.3 遠程教育通信平臺接入網絡分析

在本系統中，主要實現的是將通信技術應用于遠程教育系統平臺上，實現各級用戶的底層通信。底層通信主要涉及到的一是通過互聯網，利用電子郵件方便快捷的優點，實現網絡互聯通信；二是將短信息業務（其中包括多媒體短信息業務）應用于教學管理中。這兩項功能可分別采用JavaMailAPI和短信息技術實現。

JavaMailAPI的設計是為收發信息提供與協議無關的訪問。方式是把該API劃分成兩個部分：發送和接收獨立于提供程序/協議的消息；使用特定的協議語言[8]。

SMS（Short Message Service）由7個與短信息提交或接收相關的服務要素組成：

有效期（Validity?Period）：在將短消息成功送達用戶前，SMSC（Short Message Service Center，短消息服務中心）需要保證的存儲時間；

時間戳（Service?Center?Time?Stamp）：短消息中心提交消息時間；

協議標識（Protocol?Idetifier）：協議標識是SM?TL（Short Message Transfer Layer）用來指示上層使用的協議或表示與特定類型的通信設備進行交互；

標識還有要發送的短信（More?Message?to?Send）：告訴移動臺是否還有更多消息要發送；

優先級（Priority）：短消息服務中心告知PLMN短信的優先級；

消息等待（Message?Waiting）：一般是在上一次沒有成功發送時使用，表示SMSC還有消息要發送；

通知信息（Alert?SC）：通知SMSC關于移動臺的狀態。

3 系統設計與實現

3.1 系統準備及參數設置

為實現與短信網關的互連，企業首先需要向移動運營商申請接入短信網關的接入號、用戶名、密碼、企業代碼，獲得MO，MT端口號。在上述前提具備后，企業就可以以SP的身份接入短消息網關。具體涉及以下內容：網絡連接，申請專線或其他方式連接到移動運營商的短信網關；系統參數，參數設置包括短信網關IP地址、用戶名、密碼、服務號碼、MT端口、MO端口等信息；要求狀態報告的短信應用類型集合；WAPPush的類型集合；發送失敗的重發次數、時間間隔；告警接收地址等信息。運行環境，可以基于Windows實現，如Windows 2000 Advance Server與Microsoft SQL Server 2000的組合。

3.2 數據庫設計

采用MSSQL2000，短信應用平臺包括4個數據庫表，分別存放準備發送的消息、接收到的消息、參數配置和接收配置信息。接收配置表用來記錄各種業務代碼對應的處理程序。短信網關服務包括接收和發送程序，以服務的形式運行，通過CMPP協議與運營商的短消息網關（ISMG）進行通信。

（1） 短信發送程序

對原始短消息過濾是根據個人對短信的過濾設置進行過濾的。

發送長短信時，必須嚴格按照協議格式要求。

WAP Push類型的短消息有兩部分內容：消息提示及URL。編碼格式是UTF?8（字節數可變的編碼）格式，要嚴格按照格式要求發送。

（2） 接收線程流程

短信接收線程的工作包括：記錄ISMG的接收確認回執ID；記錄ISMG返回的手機終端已接收成功的回執信息碼，即狀態報告；對用戶發送的短信內容進行分析、處理。

上述短信平臺也只是一個基本的應用框架，完全可以在這個短信應用平臺之上進行擴展，實現更多的功能，以滿足企事業單位的不同業務要求。

3.3 遠程教育通信平臺的業務邏輯

通信系統根據教育教學業務需求，可以把功能大體分為郵件通信和短信息通信。現以郵件通信為例，說明本平臺通信流程。

學生收件人收到的內容一般由三部分組成：

（1） 系統根據郵箱地址自動生成的姓名和學號的確認部分。

（2） 發件人在內容欄中鍵入的發送內容。

（3） 最后一部分又分為以下四種情況：如果發送內容選擇的是發送成績，則第三部分就是學生各科的成績單列表；如果選擇的是選課交費情況，則第三部分是學生選課交費的情況；如果選擇的是注冊考試請況，則第三部分是學生的注冊情況；如果選擇的是學分查詢情況，則第三部分就是學生目前所獲得的學分狀況。

還可以添加附件，點擊“添加/取消附件”按鈕可以添加、刪除附件。

點擊“預覽”按鈕，可以預覽發送的郵件詳情，其中發送內容是以第一個收件人的情況顯示的。

最后點擊“發送”按鈕，發送郵件。

4 網絡計費及支撐平臺的研究

4.1 網絡計費

4.1.1 計費主要指標

不考慮一次性費用的情形，可以用作計費內容的主要指標歸納如下：

（1） 網絡流量，用戶網絡通信產生的字節統計；

（2） 占用時長，用戶網絡通信花費的時間統計；

（3） 周期費用，用戶選用服務的周期租金。

4.1.2 計費輔助指標

在網絡計費中同樣有類似的情況需要考慮。通過選擇不同的輔助指標，圍繞流量、時長、周期進行組合排列，合適的選取就形成了計費的策略。輔助的計費指標歸納如下：

（1） 應用，根據應用層使用的協議劃分，可以分類統計流量，比如視頻點播；

（2） 帶寬，根據網絡帶寬檔次，區分各檔次流量、時長、周期的單位費率；

（3） 時段，根據固定的時段劃分，區分各時段內流量、時長、周期的單位費率，比如忙閑時；

（4） 有效期，根據時間范圍的劃分，決定網絡可否使用，比如周六、周日有效；

（5） 訪問范圍，根據訪問的地址范圍，分類統計流量，比如國內外、特定IP；

（6） 累計使用量，根據累計使用情況，分段確定流量、時長的單位費率，比如50 MB以內，50～500 MB，500 MB以上；

（7） 用戶，根據用戶類型，區分各自流量、時長、周期的單位費率，比如網吧、家庭不同；

（8） 付費類型，根據付費方式區分各自流量、時長、周期的單位費率，比如預付費、月付、年付；

（9） 組合，以上各種可能的組合。

4.1.3 計費數據來源

計費的關鍵是如何取得用戶在空間和時間上對網絡資源的使用情況，即針對每個用戶的流量、時長數據。

計費的核心和基礎是計費內容的數據獲取，通過數據源特定的數據提供形式采集相應數據；歸納統計出用戶的網絡資源使用狀況；根據計費算法，計算出相應的用戶費用。

4.1.4 計費數據獲取

根據計費數據源的不同，計費數據的獲取方式也不相同，通過數據源和數據提供形式的歸納，計費數據的獲取方式可分為基于網絡節點設備獲取、基于應用服務器獲取和基于網絡監聽方式獲取三大類。

4.2 遠程教育通信支撐平臺的研究

一個完整的數據統計報表由數據獲取模塊、報表生成模塊、頁面三部分組成。

數據獲取模塊通過專門定制的數據接口從數據庫中提取數據，通過動態查詢語句，生成所需要的數據對象，傳遞給報表生成模塊。

報表生成模塊通過預先設置好的報表模板實現圖形的生成。任何類型報表的最終表現形式都是在JSP頁面上顯示。通過數據查詢模塊傳遞過來的數據對象生成報表。

頁面標簽負責把客戶請求傳遞給后臺控制模塊，控制模塊把該請求轉發給數據獲取模塊，提取數據。將數據保存到報表對應的數據對象中，創建數據項，數據類型，找報表模板中相應的數據項位置。

通過與遠程教育平臺的數據接口，定制所要查詢的數據，實現報表顯示界面。

5 結 論

本文依據遠程教育業務邏輯需求開發了一套符合我國現代遠程教育技術標準體系的遠程教育通信平臺，完成了需求調研、概要設計、詳細設計、架設方案設計與系統編程實現的工作。開發過程中應用MVC設計模式，基于J2EE技術的STRUTS框架設計，符合主流通信機制及規程，將Agent技術運用在系統中。系統布局合理，管理靈活，有較好的擴展性能。

參考文獻

[1] 張勁珊.基于J2EE的現代遠程教育系統研究與設計[J].科技經濟導刊，2015，27（5）：6?8.

[2] 李晶.基于J2EE的監獄教育改造系統的設計與實現[D].廣州：中山大學，2014.

[3] 孫靜晶，張鵬，汪魯才.基于J2EE的高職電子實驗教學管理系統的設計[J].科技風，2016（2）：12?14.

[4] 劉業飛，延保東.基于J2EE的體育管理信息系統研發[J].現代電子技術，2014，37（15）：105?106.

[5] 宋濤.J2EE技術下的交通安全信息系統設計[J].現代電子技術，2015，38（24）：94?96.

[6] 何成萬，余秋惠.MVC模型及軟件框架Struts的研究[J].計算機工程，2002，28（6）：274?275.

[7] 葉松云，許龍飛.基于J2EE的數據挖掘系統的設計與實現[J].計算機工程與應用，2003（6）：201?205.

[8] 白雪嬌.基于B/S架構的直放站網管設計[J].現代電子技術，2014，37（1）：57?59.