基于遠程通信教學管理系統設計的JSP技術研究

徐飛龍 蘆湘

摘? 要： 針對常規的遠程教學管理系統負載能力差的問題，設計基于JSP技術的遠程教學管理系統。通過以太網接口RS 485實現與通信機的連接，利用工控板、驅動芯片和板載撥碼開關完成通信機搭建。根據系統的功能模塊，利用JSP技術設計系統頁面，通過不同的頁面執行不同操作，根據教學管理業務的優先級合理分配網絡帶寬資源，實現遠程教學管理。結合硬件設計和軟件設計完成遠程教學管理系統整體設計。測試結果表明，與常規的教學管理系統相比，設計的基于JSP技術的遠程教學管理系統負載能力更強，適合應用在實際項目中。

關鍵詞： JSP技術; 遠程通信; 教學管理; 網絡資源分配; 通信機搭建; 系統設計

中圖分類號： TN915.1?34; TP315? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號： 1004?373X（2020）17?0130?04

Abstract： In view of the poor load capacity of the conventional remote teaching management system， a remote teaching management system based on JavaServer Pages （JSP） technology is designed. In terms of the design of system hardware， the communication equipment is connected to the system through Ethernet interface RS485， and the communication equipment is set up by the industrial control board， driver chip and on?board dial switch. In terms of the design of system software， the system page is designed with JSP technology according to the system function module. Different operations are managed with different pages. The network bandwidth resources are allocated reasonably according to the priority of teaching management business to achieve the remote teaching management. The overall design of the remote teaching management system is completed by the above designs. The test results show that， in comparison with the conventional teaching management system， the designed remote teaching management system based on JSP technology has more powerful load capacity. Therefore， it is suitable for practical projects.

Keywords： JSP technology; remote communication; teaching management; network resource allocation; communication equipment construction; system design

0? 引? 言

目前社會已經進入了以計算機和信息網絡為基礎的信息通信時代，通過互聯網發布多種不同的信息。高新信息技術在各行各業中發揮的作用越來越明顯，將其應用在教學領域中，特別是以網絡為基礎的遠程教學方面具有重要意義[1]。遠程教學最大的優點就是突破時間和空間的限制，實現遠距離教育教學[2]。但是隨著教學模式的改革，以及教育教學行業的發展，常規的遠程教學管理系統已經不能滿足現在的實際需求，對于龐大的用戶訪問量，其負載能力極差，嚴重影響遠程教學質量。針對這一問題，本文設計基于JSP技術的遠程教學管理系統。

在層出不窮的各種網絡技術中，JSP技術通過自身獨有的網頁與內容分離技術，以及可重用性的特點，在多個方面提高了動態網頁頁面的開發速度[3]。該技術具有強大的可伸縮性和多平臺適應性，一次編寫完成的代碼可運行在各種不同的操作系統中。將JSP技術應用到遠程教學管理系統中，利用該技術的特點解決常規的遠程教學管理系統存在的缺點。

1? 遠程教學管理系統硬件設計

在遠程教學管理系統硬件設計中，引用北斗通信機，采用以太網接口RS 485連接通信機，通信板使用RD120?6W板卡，該板卡提供6個接口[4]，接口引腳的詳細定義如表1所示。

通信機的主要控制芯片選擇GT6805工控板，該板采用ARM926EJ作為內核，接頭采用標準D89工頭，方便一邊調試一邊實現通信連接[5]。該工控板內部存在一個GPIO引腳，通過該引腳控制驅動芯片完成通信板的復位操作。

驅動芯片選擇ULN2003，主要用于驅動各種類型的負載[6]，功能框圖如圖1所示。

該驅動芯片電流增益高、工作電壓高，結合繼電器使用滿足通信板卡自動復位功能需求。

正常使用通信板時，板載撥碼開關為處理器的啟動模式選擇開關，設計兩種啟動模式：默認工作情況下，選擇NAND FLASH啟動模式;另一個模式為SD卡啟動模式，當系統移植或恢復時使用[7]。通過設計這兩種啟動模式，使工控板的運用更為方便，進而實現遠程教學管理系統的硬件集成。

2? 遠程教學管理系統軟件設計

2.1? 基于JSP技術的頁面設計

設計系統頁面需考慮遠程教學管理系統的實際需求，方便遠程教學的參與者進行各種教學活動和管理各種教學資源[8]。從功能上分，系統各部分具體的劃分如圖2所示。

根據圖2中顯示的各個模塊，利用JSP技術設計對應的頁面。系統中使用的所有JSP文件都保存在jsp_01，jsp_02和jsp_03中。其中，jsp_01目錄下存放的是學員訪問的所有JSP頁面;jsp_02下存放的是教師訪問的JSP頁面;學校管理員訪問的JSP頁面則存放在jsp_03中。

JSP頁面設計是利用JSP的定制標志來維護和擴展的前端頁面[9]。在JSP頁面設計中，主要利用其中的節（section）、區域（region）、模板（template）[10]，將系統中的頁面分為包含內容的區域和便于維護的模板，使訪問應用程序定義的所有區域更為迅速[11]。

系統中所有的頁面設計都通過使用模板和插入到模板的內容實現，模板內共包括4個區域：標題、側框、內容和頁腳[12]。通過設計頁面的背景，通過設計標題，設計內容，設計頁腳。

系統中不同用戶的所有區域都有相應JSP目錄中的regionDefin.jsp文件定義，主要代碼為。在一個文件中定義多個區域，使系統頁面的維護工作得到減輕，通過擴展實現區域之間內容上的共享，使區域具有可讀性[13]。通過JSP技術將頁面布局和頁面內容分離開來，在開發過程中，可根據系統實際需求的變化任意修改頁面內容，而不影響頁面整體布局，從而更好的進行遠程教學管理。

2.2? 分配遠程傳輸帶寬

遠程教學管理系統在教學過程中存在多人同時在線的情況，為了保證遠程教學的質量，確定傳輸速率的優先級，將網絡帶寬資源分配給合適的用戶使用。

用集合[Qns]表示網絡[s]中的第[n]個本地用戶組，本地用戶組的用戶是已經注冊的用戶，對于用戶訪問系統使用的終端，傳輸優先級通過不同的遠程教學管理業務的決策因子來判斷[14]。將優先級決策因子比較數值構成一個[m×m]的矩陣，即：

式中[a]表示不同的決策因子，各個決策因子的加權向量為[ω=ω1，ω2，…，ωm]，是矩陣[M]的最大特征值對應的特征向量，根據這一向量可得到決策因子的加權值[15]。系統中各個決策因子按照對遠程教學管理業務的影響程度相互比較，得到決策因子的加權值，根據加權值判斷傳輸速率優先級，形成優先級決策規則，以此為依據，分配網絡帶寬資源到不同的用戶終端。

則最優帶寬分配矩陣為：

式中：[z]表示用戶終端;[v]表示網絡傳輸速率;[fz，v]表示網絡[s]中的第[n]個帶寬資源對遠程教學管理業務的用戶終端[z]的頻譜效率。因帶寬資源有限和系統容量的限制，最優寬帶分配矩陣受到一定條件的約束，則帶寬分配矩陣的約束條件為：

式中[Kmin]和[Kmax]表示支持遠程教學管理業務的用戶終端的實際最大和最小帶寬資源。通過以上約束條件的限制，來滿足實際遠程教學管理業務的需求。至此遠程教學管理系統設計完成。

3? 遠程教學管理系統性能測試

3.1? 系統測試相關配置

測試基于JSP技術的遠程教學管理系統性能，為了使系統運行流程可靠，首先配置Java Web框架，Java Web配置采用XML文件發布信息，生成Web.xml文件，此文件保存至目錄Inf之下。Web.xml文件中配置了程序運行必要的信息，這些信息中包括對Servlet參數的初始化、JSP文件相應的映射，以及安全域的參數配置、環境變量等。完成描述符XML文件的部署，聲明使用的XML版本對文件的字符編碼做出新的規定。

另外，配置Struts開發框架，Struts.xml文件核心功能就是管理業務控制器。在正常情況下，系統存在一個默認狀態，在Inf目錄下，指定的Struts.xml文件被Struts2框架自動加載執行。通過這種方式Struts2框架提供模塊化方式管理配置以上文件。使用開源框架對數據庫進行操作，JDBC被輕量級封裝，對于系統中不同的操作方式，其操作更加簡單。配置文件的相關內容如圖3所示。

圖3中顯示的是數據庫在XML文件中的映射與連接，通過以上配置，實現對遠程教學管理系統數據庫以及其他功能的操作。

3.2? JSP界面測試

使用JSP標識生成頁面的動態內容，測試遠程教學管理系統中各個不同界面的跳轉情況，通過調用系統功能，檢查系統中某個具體的操作，驗證系統操作是否正常執行。

由于系統需要測試的數據龐大，涉及的窗口較多，測試結果較多，在此僅把登錄界面測試結果展示出來。測試不同權限的用戶是否能夠正常登錄。打開網頁瀏覽器，啟動tomcat服務器和數據庫，在頁面中輸入個人工號和密碼，點擊登錄按鈕。登錄成功和登錄失敗顯示的界面如圖4所示。

通過以上測試證實了系統中JSP界面跳轉正常，各項操作執行正常，滿足后續測試需求。

3.3? 系統負載能力測試及分析

基于以上配置測試基于JSP技術的遠程教學管理系統負載能力。為了更好地驗證設計的遠程教學管理系統的實際性能，引用常規的遠程教學管理系統在相同的系統配置下測試系統負載能力。測試結果如圖5所示。

觀察圖5中結果：圖5a）中顯示同時在線人數最多為302，網絡延時為37 ms，最高網速達到10.23 MB/s，最低網速為6.79 MB/s。在同時在線人數相同的情況下，圖5b）中顯示的網絡延時為174 ms，最高網速為7.28 MB/s，最低網速為2.74 MB/s。根據以上結果對比分析，實時在線人數相同的情況下，設計的基于JSP技術的遠程教學管理系統網絡延時較低，網速遠高于常規的遠程教學管理系統，說明本文系統的負載能力更強。

4? 結? 語

隨著社會信息化的迅速發展，網絡信息數據越來越龐大，網絡用戶也越來越多，常規的遠程教學管理系統不能負載龐大的訪問量，極易出現教學故障。針對這一問題，本文設計了基于JSP技術的遠程教學管理系統，利用JSP技術設計系統中所有需要訪問的頁面，并合理分配帶寬資源，保證教學管理質量。針對常規系統中存在的問題，設計相應的對比測試，結果證明設計的遠程教學管理系統有效地解決了常規系統中存在的問題，其負載能力得到了明顯的提升。

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