王永建 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

張富根 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

邢松峰 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村開放教育云平臺(tái)研究

王永建 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

張富根 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

邢松峰 中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師

開放教育平臺(tái)在農(nóng)村推廣意義重大，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能終端的普及，傳統(tǒng)的開放教育平臺(tái)已不適應(yīng)新的需求。分析了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的特點(diǎn)之后，首先設(shè)計(jì)了系統(tǒng)總體框架，定義了各層功能；然后設(shè)計(jì)了系統(tǒng)功能框架，闡述了各子系統(tǒng)的功能。針對(duì)傳統(tǒng)Java的I/O不適合大量數(shù)據(jù)連接的局限性，引入了JavaNI/O技術(shù)，明顯地提高了系統(tǒng)的效率。采用了最新一代移動(dòng)中間件--iMAG技術(shù)，克服了傳統(tǒng)移動(dòng)中間件的不足，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；云計(jì)算；智能終端；JavaNI/O；iMAG

1 引言

在當(dāng)今信息大爆炸時(shí)代，信息傳播的方式五花八門，信息更新日新月異。傳統(tǒng)的校園教育方式已不能滿足社會(huì)發(fā)展需要，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和終身教育將是未來(lái)趨勢(shì)。

農(nóng)村位置偏遠(yuǎn)、人員分散、教育資源稀缺，網(wǎng)絡(luò)教育很適合在農(nóng)村大力推廣，對(duì)促進(jìn)三農(nóng)建設(shè)具有重要意義。國(guó)家對(duì)農(nóng)村網(wǎng)絡(luò)教育也高度重視，早些年大力推廣“閉路電視+機(jī)頂盒+電視”模式的網(wǎng)絡(luò)教育，實(shí)現(xiàn)各類視頻、文字、圖片信息的點(diǎn)播功能，但是該系統(tǒng)學(xué)習(xí)和訪問(wèn)方式單一、互動(dòng)性差、系統(tǒng)可擴(kuò)展性不強(qiáng)。

尤其是近幾年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和智能手機(jī)的迅速普及，一場(chǎng)新的學(xué)習(xí)模式的變革正在興起，傳統(tǒng)的“閉路電視+機(jī)頂盒+電視”模式無(wú)法適應(yīng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下智能手機(jī)端的遠(yuǎn)程教育需求。

2012年11 月，誕生了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新理念——互聯(lián)網(wǎng)+。互聯(lián)網(wǎng)+是基于信息傳播的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新業(yè)態(tài)，催生了大量新的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)形態(tài)與商業(yè)服務(wù)模式。

云計(jì)算作為互聯(lián)網(wǎng)+的關(guān)鍵技術(shù)，提供了新的交付模式和服務(wù)模式，如快速便捷的交付模式，動(dòng)態(tài)高效的資源配置，強(qiáng)大可擴(kuò)展的處理能力，靈活方便的訂購(gòu)服務(wù)而發(fā)展迅速。

因此，建設(shè)面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，基于云計(jì)算的農(nóng)村開放教育平臺(tái)十分必要，本文對(duì)此作了設(shè)計(jì)與研究。

2 相關(guān)技術(shù)分析

2.1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)析

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet）由互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、智能終端3部分構(gòu)成。WWRF（WirelessWorldReserch Forum）定義的參考模型如圖1所示。

圖1 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)參考模型

APP為用戶提供交互界面和多種服務(wù)。

開放的API包含多種應(yīng)用接口，典型代表如.dll和. JavaPackage，接口程序?qū)⒕唧w應(yīng)用進(jìn)行封裝，若涉及到與其它系統(tǒng)對(duì)接，只需要其它應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。

移動(dòng)中間件處于手機(jī)操作系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間，實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用的連接、交互、支撐和服務(wù)，典型代表如iMAG、AppMobi、AppCan、PhoneGap等。移動(dòng)中間件能促使開源ESB和BAM平臺(tái)發(fā)揮更高效的作用。

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇包括IP、TCP、IGMP、ICMP、HTTP、SMTP、POP等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間通信服務(wù)與資源共享。

操作系統(tǒng)指智能終端操作系統(tǒng)，主要有蘋果的iOS、Google的Android、微軟的WindowsPhone、RIM的BlackBerryOS、阿里云YunOS等。

智能終端與通信硬件/固件，指處理器、內(nèi)存、緩存、射頻模塊，以及藍(lán)牙、紅外、GPS、NFC、攝像機(jī)、振動(dòng)馬達(dá)等。

2.2 云計(jì)算簡(jiǎn)析

云計(jì)算是一種服務(wù)，也是一種技術(shù),或者商業(yè)模式。按照服務(wù)模式，本文將云計(jì)算系統(tǒng)由低層到高層分為4層（見圖2）。

圖2 云計(jì)算分層框架

（1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS，Infrastructure as a Service），將服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全設(shè)施等構(gòu)建成云資源，將虛擬機(jī)、內(nèi)存、I/O、存儲(chǔ)、IP地址、網(wǎng)絡(luò)等組成虛擬化資源池，為用戶提供定制化服務(wù)。

（2）平臺(tái)即服務(wù)（PaaS，PlatformasaService），將開發(fā)環(huán)境/平臺(tái)和基礎(chǔ)能力（如數(shù)據(jù)分析處理、身份認(rèn)證、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等）作為服務(wù)，這是一種分布式服務(wù)，客戶在平臺(tái)上開發(fā)定制化應(yīng)用。

（3）軟件即服務(wù)（SaaS，SoftwareasaService），將應(yīng)用軟件或者應(yīng)用程序部署在PaaS上作為服務(wù)，根據(jù)客戶訂購(gòu)的功能、數(shù)量、時(shí)間、性能要求等提供相應(yīng)服務(wù)。

（4）呈現(xiàn)即服務(wù)（DaaS，Display as a Service），將Web、短彩信、APP、PC桌面、顯示大屏等作為服務(wù)。

3 總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體框架

借鑒云計(jì)算分層框架，本文將開放教育平臺(tái)由下自上分為4個(gè)層次，即資源與數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、服務(wù)層、界面呈現(xiàn)層（見圖3）。

資源與數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)平臺(tái)所需的基礎(chǔ)物理資源，數(shù)據(jù)獲取和管理；基礎(chǔ)平臺(tái)層提供服務(wù)層運(yùn)行所需環(huán)境或者支撐平臺(tái)；服務(wù)層實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)；界面呈現(xiàn)層負(fù)責(zé)最終的各種界面定制和頁(yè)面呈現(xiàn)。

3.1.1 資源與數(shù)據(jù)層

本層的主要職責(zé)和功能是通過(guò)適配器從第三方系統(tǒng)或本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)獲取、采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用和數(shù)據(jù)操作服務(wù)；分配、調(diào)度虛擬層資源。

數(shù)據(jù)操作服務(wù)包含的主要模塊為：

（1）數(shù)據(jù)采集服務(wù)

主要從第三方系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)適配服務(wù)進(jìn)行接口的銜接和數(shù)據(jù)的獲取。并進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和適配，進(jìn)而存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）數(shù)據(jù)緩存服務(wù)

針對(duì)平臺(tái)的業(yè)務(wù)需求，對(duì)一些業(yè)務(wù)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并緩存，通過(guò)分布式緩存等機(jī)制確保應(yīng)用在訪問(wèn)數(shù)據(jù)時(shí)有更好的性能。

（3）數(shù)據(jù)操作服務(wù)

實(shí)現(xiàn)對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)或第三方系統(tǒng)接口操作服務(wù)（增、刪、改、查等）操作。

（4）文件調(diào)用服務(wù)

實(shí)現(xiàn)對(duì)課件、視頻資源、文檔等文件的調(diào)用。

圖3 開放教育平臺(tái)總體框架

（5）流媒體轉(zhuǎn)換服務(wù)實(shí)現(xiàn)對(duì)流媒體文件的解碼和切片等操作。（6）任務(wù)批處理

跨平臺(tái)信息交互、與第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集均通過(guò)任務(wù)批處理框架保證數(shù)據(jù)的完整性；確保上下級(jí)之間信息的共享同步。

（7）虛擬資源

利用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、安全設(shè)施等構(gòu)建成虛擬化的資源。

3.1.2 基礎(chǔ)平臺(tái)層

本層提供服務(wù)層所需的中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、編譯平臺(tái)、數(shù)據(jù)分析處理平臺(tái)等。

3.1.3 服務(wù)層

（1）公共服務(wù)

公共服務(wù)包含了平臺(tái)所必須的基本服務(wù)。

通信服務(wù)

為平臺(tái)提供各類通信服務(wù)。

資源管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)資源的管理，包括資源目錄的組織、資源的上傳下載、版本管理等，實(shí)現(xiàn)資源的物理存儲(chǔ)和邏輯位置的映射。

用戶管理和權(quán)限管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的用戶和角色管理，管理用戶檔案、用戶組、角色；對(duì)平臺(tái)各個(gè)資源點(diǎn)進(jìn)行權(quán)限控制，通過(guò)角色和操作點(diǎn)對(duì)各種平臺(tái)資源（頁(yè)面、視圖、頁(yè)面部件、內(nèi)容、課件等）進(jìn)行鑒權(quán)和授權(quán)的管理。

報(bào)表服務(wù)

提供平臺(tái)統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)圖型和表格呈現(xiàn)、導(dǎo)出。

信息交流

提供博客和論壇等方式的交流平臺(tái)。

（2）應(yīng)用服務(wù)

應(yīng)用服務(wù)主要包含以下3部分：

遠(yuǎn)教服務(wù)

提供遠(yuǎn)程教育相關(guān)內(nèi)容（圖書、課件、新聞資訊等），學(xué)習(xí)考核方法等。

涉農(nóng)服務(wù)

提供農(nóng)村電商、涉農(nóng)培訓(xùn)、涉農(nóng)新聞資訊、涉農(nóng)金融、農(nóng)村便民服務(wù)等內(nèi)容。

公共應(yīng)用服務(wù)

實(shí)現(xiàn)各種視圖所必須的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)。包括平臺(tái)管理服務(wù)、資源內(nèi)容管理服務(wù)、各類應(yīng)用管理服務(wù)等。這些服務(wù)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)層獲取的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并為平臺(tái)各功能模塊提供邏輯服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的封裝和定制。

3.1.4 界面呈現(xiàn)層

本層包含2個(gè)子層次：（1）界面?zhèn)€性化管理服務(wù)

面向各級(jí)用戶等進(jìn)行個(gè)性化定制，設(shè)定自定義可選的頻道、專題、子視圖。并且結(jié)合權(quán)限和規(guī)則配置，確保內(nèi)容呈現(xiàn)的安全性。

（2）界面呈現(xiàn)

針對(duì)桌面用戶和移動(dòng)終端用戶，渲染輸出不同的界面呈現(xiàn)。

3.2 開發(fā)技術(shù)

3.2.1基于Java的NI/O

采用基于Java平臺(tái)的J2EE技術(shù)，系統(tǒng)采用SSH三層開源框架，構(gòu)建于B/S三層應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)之上。利用XML作為系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息資源整合；在應(yīng)用支撐平臺(tái)上采用WebServices基于XML的標(biāo)準(zhǔn)化接口定義。

傳統(tǒng)Java的I/O是基于流的方式，因此I/O被認(rèn)為是單個(gè)字節(jié)移動(dòng)，采用被稱為Stream的對(duì)象每次移動(dòng)一個(gè)字節(jié)。利用傳統(tǒng)Java的I/O建立的SOCKET服務(wù)器接收客戶端連接，適用于為每一個(gè)連接建立一個(gè)線程，但是如果連接數(shù)據(jù)量巨大時(shí)，服務(wù)器的開銷非常巨大。

為解決這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，本文采用JavaNI/O技術(shù)，這時(shí)I/O采用面向塊的思想，以塊的方式處理I/O數(shù)據(jù)，每一個(gè)操作在一步中生產(chǎn)或者消耗一個(gè)數(shù)據(jù)塊，NI/O將最耗時(shí)的I/O操作（填充和提取緩沖區(qū)）轉(zhuǎn)移回操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因而極大地提高了效率。

3.2.2 基于iMAG

移動(dòng)中間件發(fā)展至今已有3代，iMAG是典型代表，本文選用iMAG，具有AppMobi、AppCan、PhoneGap等基于HTML5的第二代移動(dòng)中間件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。例如，具有原生的客戶體驗(yàn)，強(qiáng)大的手機(jī)本地調(diào)用能力，同時(shí)支持在線和離線兩種應(yīng)用模式，iMAGManager可作為組織機(jī)構(gòu)移動(dòng)應(yīng)用的管理和運(yùn)營(yíng)的支撐系統(tǒng)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)功能框架

按照功能模塊，本文將系統(tǒng)分為6個(gè)子系統(tǒng)，分別為系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與資源子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與交換子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)共享發(fā)布子系統(tǒng)、前端展示子系統(tǒng)、業(yè)務(wù)功能子系統(tǒng)，具體參見圖4。

在平臺(tái)統(tǒng)一管理框架機(jī)制下，6個(gè)子系統(tǒng)相互獨(dú)立實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，通過(guò)統(tǒng)一的內(nèi)部信息共享和交換機(jī)制實(shí)現(xiàn)整體功能的實(shí)現(xiàn)?？筛鶕?jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行快速開發(fā)上線，可實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)模塊功能的靈活組裝形成新的業(yè)務(wù)版本。

4.2 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要包括人員組織管理、權(quán)限管理、模塊管理、接口管理、資源管理、性能管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等內(nèi)容，具體參見表1。

4.3 數(shù)據(jù)共享發(fā)布子系統(tǒng)

圖4 系統(tǒng)功能框架

表1 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)共享發(fā)布子系統(tǒng)由可視化設(shè)計(jì)工具、支撐引擎、資源管理系統(tǒng)和接口服務(wù)等組件構(gòu)成，由前端展示子系統(tǒng)對(duì)外發(fā)布信息，具體參見圖5。

基于信息資源管理的信息資源應(yīng)用模式，它類似于一個(gè)資源工廠，通過(guò)對(duì)各種資源的加工、處理，提供各種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，滿足不同終端的需求。

（1）資源整合

面對(duì)多數(shù)量、多類型的政府信息資源，平臺(tái)提供手動(dòng)錄入、批量導(dǎo)入、信息交換、信息抓取等采集手段。

（2）創(chuàng)建資源管理平臺(tái)

以元數(shù)據(jù)為核心，以多分類體系、多主題詞表和版本控制為主要方式，對(duì)信息資源進(jìn)行有序的整合，創(chuàng)建政務(wù)信息資源管理體系。

（3）資源遷移

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換接口，實(shí)現(xiàn)了與其他應(yīng)用系統(tǒng)的信息交換、信息遷移等功能，可以更方便地對(duì)信息進(jìn)行管理。通過(guò)用戶管理、權(quán)限控制、操作審計(jì)、分析與統(tǒng)計(jì)等功能，有效地保證了信息資源遷移的安全。

圖5 數(shù)據(jù)共享發(fā)布子系統(tǒng)框架

4.4 業(yè)務(wù)功能子系統(tǒng)

業(yè)務(wù)功能子系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能模塊分為兩種類型：

（1）統(tǒng)一建設(shè)業(yè)務(wù)模塊，是公用功能模塊，主要包括“新聞公告”“活動(dòng)專題”、“黨員遠(yuǎn)教”、“在線課堂”、“涉農(nóng)服務(wù)”、“社保民生”、“農(nóng)村商務(wù)”、“閱讀”、“便民服務(wù)”等功能體組成。

（2）特色模塊，是根據(jù)當(dāng)?shù)匦枨蟆⒌谌劫Y源引入聚合等情況建設(shè)的針對(duì)特定區(qū)域、特定人群的業(yè)務(wù)模塊。

4.5 前端展示子系統(tǒng)

前端展示子系統(tǒng)是主要用戶使用界面，它是由一組不同類型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式組成，具體包括網(wǎng)站、移動(dòng)客戶端、微信、短彩信4種展現(xiàn)方式，具體參見表2。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，引入了云計(jì)算，用戶利用智能終端通過(guò)Web或者APP都能訪問(wèn)平臺(tái)，方便快捷。農(nóng)村開放教育平臺(tái)要想更好的服務(wù)三農(nóng)，應(yīng)進(jìn)一步突破局限于教育的思維模式，要結(jié)合農(nóng)村的特點(diǎn)和需求，提供更多的契合當(dāng)?shù)仄惹行枨蟮姆?wù)。例如，嘗試為農(nóng)村留守兒童和空巢老人提供幼教服務(wù)、生活服務(wù)。開放教育平臺(tái)下一步的研究將側(cè)重與其它信息化系統(tǒng)的對(duì)接，提供更大范圍的信息共享和服務(wù)；利用新技術(shù)、新理念對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與改進(jìn)。

表2 前端展示子系統(tǒng)功能

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[17]邱玲.基于主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的危險(xiǎn)源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都∶電子科技大學(xué),2010.

[18]薛娟.基于RFID射頻技術(shù)的電信翼機(jī)通平臺(tái)的應(yīng)用研究[D].南京∶南京郵電大學(xué),2012.

[19]王琳.校園手機(jī)一卡通系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].通信管理與技術(shù),2011(3)∶47-51.

[20]朱繼團(tuán),胡瑩,黃志輝,等.混合云計(jì)算模式下政府網(wǎng)站資源服務(wù)平臺(tái)的搭建—以從化市政府門戶網(wǎng)站改版升級(jí)項(xiàng)目為例[J].廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,11(6)∶83-90.

Study and design of security supervision platform for card system in smartcampus

WANGYongjian,ZHANGFugen,XINGSongfeng

It has great significance for the promotion of open education platform in countryside. With the development ofmobile Internet and the popularity of intelligent terminals, the traditional open education platform doesn't adapt to the newrequirements.After analyzing the characteristics of mobile Internet and cloud computing, the overall framework of the systemis designed, and the function of each layer is defined. Then the framework of system function is designed, and the function ofeach subsystem is described. In view of the limitation of traditional Java's I/O, which is not suitable for a large number of dataconnection, the technology of Java NI/O is introduced, which is able to improve the efficiency of the system significantly. Thelatest generation of mobile middleware - iMAG is used, which can overcome the shortcomings of the traditional mobilemiddleware and furtherly optimize the performance of system.

mobile Internet；cloud computing；intelligent terminal；JavaNI/O；iMAG（

2016-11-01）