基于移動4G網絡模式下的實時匹配模型設計

宋陽　張興?！堉居?/p>

摘 要：隨著移動4G網絡的迅速發(fā)展以及多樣的學習方式，為學習者提供了便利的學習環(huán)境。建立一個提供計算機問答的學習平臺，滿足用戶學習時的場景化、個性化，有針對性的學習，將用戶、教師、資源融合，實現(xiàn)“秒下單、秒匹配、秒答疑”，連接所有計算機學習者。

關鍵詞：移動4G網絡；虛擬現(xiàn)實；秒匹配

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.118

1 引言

隨著計算機網絡和移動4G通訊網絡的高速發(fā)展，教學模式也發(fā)生了變化，通過移動手機APP、計算機網絡可以隨時訪問所需要的教育、教學資源，但在及時求助及時獲得解答方面還沒有一個完善的解決方案。為了滿足人群的需要，基于移動4G實時教學就是為解決這一問題的，建立一個平臺，可以為答疑者和學習者之間建立一個智能化的交流平臺，能夠做到“秒問秒答”，更好的為學習者服務。

針對計算機學科長期以來的教學實際問題，現(xiàn)通過移動終端設備可以隨時訪問教育資源的學習者，隨著計算機圖形學和計算機圖像處理的飛速發(fā)展，仿真技術和多媒體技術逐漸成熟，應用高新技術、模擬技術在電腦中進行仿真實驗，主要用于輔助教學實驗，可以收到先進、快速、直觀、靈活、安全、經濟的理想效果，是輔助傳統(tǒng)實驗的較佳方式，為用戶搭建一個具有針對性、高效學習的教育平臺。

2 移動4G教學平臺模型構建

目前，隨著互聯(lián)網的飛速發(fā)展，線下教育有時不能滿足求學者的需求，而許多互聯(lián)網在線教育機構如百度知道、知乎等，在學者提出問題后，可能在幾小時幾天甚至幾周后才能得到答案，不僅浪費時間，而且會影響到學者迫切想了解知識的心情。諸多在線教育機構雖然達到了求知的目的卻不能夠做到隨問隨答，給迫切想知道問題答案的學者帶來了一定的約束?；谝苿?G網絡模式下的實時匹配教學模式可以達到“秒提問秒答疑”，能夠給計算機學者做到隨時、及時得到想要的相關知識。

3 移動4G網絡策略

3.1 移動4G網絡硬件平臺搭建

4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數(shù)據(jù)、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL（4兆）快25倍，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個地區(qū)。

（1）內部網絡：滿足內部服務間交換數(shù)據(jù)，千兆或以上網絡連接內部集群服務器。（2）對外服務網絡：滿足大數(shù)據(jù)平臺對外服務需求，100MB或以上網絡Internet網絡。（3）數(shù)據(jù)接口服務網絡：滿足數(shù)據(jù)接口傳輸需求，100MB或以上網絡Internet網絡。（4）爬蟲專用網絡：滿足爬蟲采集互聯(lián)網資源，100MB或以上網絡Internet網絡。

3.2 結構層次搭建

4G是第四代移動通信技術，該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，嚴格意義上來講LTE只是3.9G，整個LTE網絡從接入網和核心網方面分為E-UTRAN和EPC兩個大的部分.只有升級版的LTE Advanced才滿足國際電信聯(lián)盟對4G的要求.4G系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務的接入系統(tǒng)，通過多媒體接入連接到基于IP的核心網中.基于IP技術的網絡結構使用戶可實現(xiàn)在3G、4G、WLAN及固定網間無縫漫游. 移動4G網絡結構層次模型如圖1所示。

4G移動系統(tǒng)網絡結構可分為三層：物理網絡層、中間環(huán)境層、應用網絡層。

物理網絡層提供接入和路由選擇功能，它們由無線和核心網的結合格式完成。

中間環(huán)境層的功能：有QoS映射、地址變換和完全性管理等。

物理網絡層與中間環(huán)境層及其應用環(huán)境之間：接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應用及服務變得更為容易，提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務，并運行于多個頻帶。

3.3 功能

作為全球場景化，個性化，即刻響應的計算機科目學習服務應用，此應用集結了全球計算機學習者和專業(yè)級別計算機服務者的閑置資源和空閑的時間，為學習計算機學科需求者提供志愿服務或有償服務。來自世界各地的需求者可以隨時隨地，按需求助，即時響應的學習環(huán)境。

（1）個性化。作為一款個性化的計算機學習應用，需求者隨時隨地只需“一鍵下單”，呼叫全球專業(yè)級別計算機服務者，在30秒內即刻連接到一個服務者，進行所需科目問題進行場景化解惑。遵循“一對一 即時匹配，秒答疑”服務理念。解答結束后需求者可以評價答疑滿意度并推送至科技圈共享。（2）場景化。對于計算機軟硬件需求者采用unity3D虛擬技術，程序代碼編輯器，語音是視頻通話等場景化服務功能. unity3D虛擬儀器場景是本功能的核心部分.需求者將在3DS MAX+Unity3D中創(chuàng)建的虛擬儀器及場景進行所需工具的選擇.之后與服務者雙方同時進入場景鏈接討論，虛擬儀器設備列表展示期間，用戶可以通過界面功能按鈕的方式，直接進入該設備仿真操作功能，即時進入操作狀態(tài).同時，仿真操作狀態(tài)也可以通過界面功能按鈕切換回該設備的展示狀態(tài).需求者和服務者在儀器場景選擇與仿真操作之間的切換。

Unity3D是由丹麥Unity Technologies公司開發(fā)的游戲開發(fā)引擎，主要用于 創(chuàng)建諸如建筑可視化、三維視頻游戲、虛擬現(xiàn)實、實時三維動畫等類型互動內容的綜合性創(chuàng)作工具與其它的虛擬現(xiàn)實開發(fā)方式相比，Unity3D具有如下優(yōu)勢：

第一，Unity3D為可視化開發(fā)引擎，自動化程度較高。

第二，unity3D可以直接導入并設置由3DS MAX、MAYA等專業(yè)三維制作軟件所建立的模型、材質、貼圖、骨骼和動畫等元素。

第三，Unity具有出色的跨平臺性，支持開發(fā)者跨越20余種不同平臺，包括WebGL、游戲主機、臺式機、VR設備和移動設備等。

4 建立大數(shù)據(jù)平臺

4.1 構建用戶和課程數(shù)據(jù)表

通過對基礎數(shù)據(jù)的id（序號）、gender（性別）、name（姓名）、age（年齡）、Education（教育程度）、major（專業(yè)）等數(shù)據(jù)，針對提問不同方向的學習人員可匹配相關老師解決問題。

4.2 精確匹配課程平臺

建立計算機課程學習平臺，利用用戶個性化需求實現(xiàn)精確匹配。該出發(fā)點是為適應計算機學者的特殊需求，在已經完成了較為系統(tǒng)的教育且具備了一定專業(yè)技能或學術專長基礎上，根據(jù)個人學習方向進行進一步補充需要的專業(yè)知識或技能，學習專業(yè)前沿的專題課程。

利用Quick Search算法實現(xiàn)實時精確匹配，Quick Search算法（亦稱Sunday算法）是Daniel M.Sunday 于1990年提出的一種快速搜索算法。該算法的核心思想是：在匹配過程中，模式串并不被要求一定要按從左向右進行比較還是從右向左進行比較，它在發(fā)現(xiàn)不匹配時， 算法能跳過盡可能多的字符以進行下一步的匹配，從而提高了匹配效率。按照這種字串移動算法，然后按照字符從右向左的的次序匹配。如果完全匹配了，則匹配成功；否則，再進行下一輪的移動，直到正文T的最右端結束。該算法最壞情況下的時間復雜度為 O（N*M）。對于短模式串的匹配問題，該算法執(zhí)行速度較快。 從而實現(xiàn)實時精準匹配，實現(xiàn)高效靈活性學習。

4.3 定向推送專業(yè)人士答疑

定向推送，就是把每一條信息推送給需要它和真正適合它的用戶，比如網上的定向推送廣告，就是根據(jù)用戶平時的訪問行為來判斷進行推送的。定向推送專業(yè)人士答疑模塊也是如此，我們根據(jù)用戶行為和用戶標簽進行分析用戶需求，將課程資源與權威專業(yè)性知識完美結合，充分利用，在對的時間，對的地方，將資源推給適合的人。

匹配完善課程平臺之后，可以通過大數(shù)據(jù)、云計算分析出相關的人群，并將相關學著針對性自動推廣發(fā)送過去。用戶可在平臺上根據(jù)自身個性化問題向該領域專業(yè)權威性學者進行提問，由專家在線解答并且實時匹配，充分解決了學習過程中的時延性問題，將問題進行高效解決。所以，定向推送專業(yè)人士答疑，是至關重要的。

5 UI界面設計

一個好的UI設計不僅是為了讓軟件別具一格，還要讓軟件的操作更簡潔、舒適。界面的設計可以根據(jù)用戶自己的興趣來選擇主題。為了得到高質量的學習，在學習的過程中我們將會屏蔽所有的消息，制造無打擾環(huán)境。我們的主打就是讓用戶體會到最高質和最輕松的學習。

5.1 課程選擇區(qū)

課程選擇區(qū)就是用戶所要選擇的一些課程，里面包含全國各大高校精英專業(yè)計算機老師或者教授講解的各個種類的計算機課程，課含金量很高。用戶可通過教師選擇、課程選擇、學校選擇的方式來選取自己喜歡的網課。

5.2 我的提問

學習期間會有疑慮，靠自己悟的話有時候就會適得其反，提問區(qū)就是要讓用戶養(yǎng)成不恥下問的好習慣。用戶提出的問題會有不同的老師給出相應的答案，不同的答案以及想法可以令用戶的思維更加開拓。用戶提出問題之后，系統(tǒng)會推薦一些相關的其他用戶提出的問題，這些問題用戶可以收藏，而用戶自己提出的問題系統(tǒng)會自動整理到一個文檔里，在整理之前系統(tǒng)會詢問用戶對此問題的理解程度，程度分為完全理解、稍稍理解、理解、有些不懂、完全不懂五個等級，用戶可通過題型查詢、關鍵字查詢或理解程度查詢來查找自己之前不能夠理解的地方。

5.3 科技圈

科技圈類似于微信的朋友圈，科技圈里每天會有IT大佬和高校老師分享自己的經驗以及生活，帶來正能量。用戶自己也可以發(fā)一些自己每天的生活、學習進度和學習筆記。可以在圈子里為選擇同一個課程的用戶舉辦競賽，獲獎者可以獲得對應的獎品。為了避免一些不法分子或者電子商務的打擾，系統(tǒng)會針對個別關鍵字進行自動屏蔽，給用戶營造一個良好的學習氛圍。

6 結束語

移動4G網絡模式教學是當前教學的一個重要的方向。本文主要提出了移動4G教學平臺模型構建是以后臺大數(shù)據(jù)平臺、移動4G網絡策略、移動4G終端UI界面設計為依據(jù)的能夠在移動4G網絡模式下進行實時匹配模式的教學，從而充分利用現(xiàn)代信息技術，更快更好地達到線上線下結合的教學目的。

參考文獻：

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基金項目：2016年度吉林省教育科學規(guī)劃課題“互聯(lián)網+Android 嵌入式程序設計基礎實驗教學仿真平臺的建設與研究”（GH16417）；2016年度吉林工程技術師范學院課題“基于移動4G網絡C語言課程研究”；2017年度吉林省科技廳“高校馬克思主義教育云平臺的建設與研究”（20170418040FG）；2017年度吉林省教育廳“十三五”科學技術研究規(guī)劃項目“互聯(lián)網+嵌入式系統(tǒng)移動4G教學終端研究”；2017年度吉林省教育科學“十三五”規(guī)劃課題“基于嵌入式系統(tǒng)基礎課程VR虛擬現(xiàn)實教學平臺研究”（ZD17144）。

作者簡介：宋陽（1973-），碩士，講師，從事計算機應用和嵌入式開發(fā)研究。

*為通訊作者