基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信原理課程教學(xué)資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

杜久玲 韓麗君

摘要：原有共享平臺(tái)在對(duì)教學(xué)資源的分類(lèi)上過(guò)于模糊，當(dāng)用戶發(fā)出請(qǐng)求時(shí)不能快速做出處理，導(dǎo)致請(qǐng)求響應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，影響對(duì)教學(xué)資源共享平臺(tái)的使用效果，為此，設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信原理課程教學(xué)資源共享平臺(tái)。在硬件設(shè)計(jì)上，以物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建課程教學(xué)資源共享平臺(tái)框架，對(duì)不同的用戶請(qǐng)求做出響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的傳輸和儲(chǔ)存功能。設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)模式下資源共享感知設(shè)備，利用多個(gè)形式的教學(xué)資源模塊布局，自動(dòng)觸發(fā)無(wú)線通信原理課程教學(xué)資源的共享流程。在軟件設(shè)計(jì)上，基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)置無(wú)線原理課程教學(xué)資源分類(lèi)模塊，多模塊內(nèi)容轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信原理課程資源共享，完成基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信原理課程教學(xué)資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以2000名學(xué)生為測(cè)試人數(shù)，分別運(yùn)用本文系統(tǒng)和原有系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)照，在全部用戶發(fā)出請(qǐng)求指令時(shí)，原有系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間平均為546.23s，而設(shè)計(jì)共享平臺(tái)對(duì)資料的響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10.26s，具有實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);無(wú)線通信原理課程;教學(xué)資源;資源共享;平臺(tái)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP302.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）22-0028-02

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教育和創(chuàng)新教育的多種手段，高校的教學(xué)模式不斷優(yōu)化，在國(guó)內(nèi)高等院校教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生了很大程度的科技變革[1]。其中無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，在院校的課程教育過(guò)程中，對(duì)更高素質(zhì)人才的培養(yǎng)提出了新要求?，F(xiàn)階段高新企業(yè)的發(fā)展迅速，對(duì)具備高技術(shù)性質(zhì)的人才，產(chǎn)生了較大的需求量，類(lèi)似于IT行業(yè)中對(duì)無(wú)線通信的高級(jí)人才，有了新的定義和選擇標(biāo)準(zhǔn)。因此在高等院校的教學(xué)模式，以及教育資源供給中，需要加強(qiáng)無(wú)線通信原理課程的內(nèi)容設(shè)定，以掌握更堅(jiān)實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)為標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以構(gòu)建無(wú)線通信原理課程的教學(xué)資源共享平臺(tái)為對(duì)象，對(duì)高等院校的教學(xué)應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，為教學(xué)的便利性和有效性提供理論基礎(chǔ)。

1 平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

1.1 以物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建課程教學(xué)資源共享平臺(tái)框架

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)資源共享通路的連接，以大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的形式，實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型教學(xué)資源的儲(chǔ)存和分類(lèi)。對(duì)無(wú)線通信原理課程的資源共享處理，就是利用現(xiàn)有的技術(shù)和手段，將信息的采集和傳遞以及儲(chǔ)存進(jìn)行有效連接，按照不同的請(qǐng)求形式，對(duì)用戶的需求做出及時(shí)響應(yīng)，使其能夠在發(fā)出請(qǐng)求時(shí)發(fā)出準(zhǔn)確的信息信號(hào)[2]。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)對(duì)無(wú)線通信原理課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分類(lèi)，將數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存作為共享的基礎(chǔ)，建立具有邏輯關(guān)系的共享平臺(tái)框架，具體如圖1所示。

根據(jù)圖1中內(nèi)容所示，在此次設(shè)計(jì)的共享平臺(tái)框架中共含有三個(gè)層級(jí)，包括課程資源信息的采集層和用戶的請(qǐng)求感知層，以及調(diào)配數(shù)據(jù)的傳輸層。在對(duì)教學(xué)課程的具體內(nèi)容進(jìn)行規(guī)則設(shè)定后，按照一定的規(guī)格進(jìn)行資源內(nèi)容的分類(lèi)，并設(shè)置不同的標(biāo)簽對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行打包處理。在對(duì)無(wú)線通信原理課程進(jìn)行資源采集時(shí)，可以直接對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，按照課程資源和專(zhuān)題資源以及音頻類(lèi)型，進(jìn)行分類(lèi)處理完成規(guī)范化采集。當(dāng)對(duì)課程資源完成儲(chǔ)備后，在后續(xù)接收數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存請(qǐng)求時(shí)，能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的匹配模式，自動(dòng)歸類(lèi)到已知的數(shù)據(jù)包中，便于后續(xù)課程資源的調(diào)取。

1.2 設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)模式下資源共享感知設(shè)備

資源信息共享的過(guò)程，不僅包含數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)，需要以高效率的數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，在對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行感知后，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類(lèi)型教學(xué)信息資源的調(diào)度和調(diào)配。終端部分選擇PFID局域請(qǐng)求設(shè)施，在ZigBee節(jié)點(diǎn)接收串口中，對(duì)不同的資源信息進(jìn)行傳輸，并依次調(diào)配給物聯(lián)網(wǎng)關(guān)中的協(xié)調(diào)器裝置[3]。當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收到請(qǐng)求指令后，直接將無(wú)線通信原理課程的資源進(jìn)行傳輸。同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)的共享平臺(tái)模式下對(duì)數(shù)據(jù)的冗余部分，進(jìn)行備份處理，留有對(duì)多余數(shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)空間，保證在用戶高峰期時(shí)資源訪問(wèn)數(shù)據(jù)的需求量。當(dāng)存在文件或者資源信息損壞時(shí)，能夠通過(guò)備份的數(shù)據(jù)中心，對(duì)無(wú)線通信原理課程的資源進(jìn)行整合，從而提供共享服務(wù)。

2 平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)置無(wú)線原理課程教學(xué)資源分類(lèi)模塊

無(wú)線通信原理課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，在進(jìn)行教學(xué)資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，需要密切注意實(shí)踐和理論的融合，通過(guò)教師對(duì)最新技術(shù)的研究和指導(dǎo)，以此對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行討論和分析。整個(gè)無(wú)線通信教學(xué)的過(guò)程，不再是單純的理論輸出，需要將實(shí)驗(yàn)操作和專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，促使學(xué)生能夠擁有自主動(dòng)手的能力。因此構(gòu)建無(wú)線通信原理課程的教學(xué)資源共享平臺(tái)，就是將大量的可選擇的資料進(jìn)行公開(kāi)處理，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中，能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，來(lái)完成預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的自主動(dòng)作。

在設(shè)置不同的無(wú)線原理課程教學(xué)資源分類(lèi)模塊中，需要對(duì)同類(lèi)型的資源信息進(jìn)行匹配，按照共有的規(guī)則完成數(shù)據(jù)的傳導(dǎo)和儲(chǔ)存，以此對(duì)不同類(lèi)型的課程資源信息進(jìn)行分類(lèi)處理[4]。將感知傳感器中的多個(gè)接收串口作為連接通路，當(dāng)資源信息進(jìn)行采集和傳輸時(shí)，需要對(duì)其內(nèi)在的傳輸模式，設(shè)置一個(gè)通用的邏輯行為規(guī)則，在資源信息互不打擾的前提下，對(duì)無(wú)線通信原理課程的教學(xué)資源進(jìn)行配置，計(jì)算表達(dá)式為：

[Q=minI=1ROT+I=1RI=1OTI]? ? ? （1）

公式中：無(wú)線通信課程的教學(xué)資源配置情況，用[Q]來(lái)表示;在傳輸通路中的配置傳感器具體參數(shù)，用[T]來(lái)表示，當(dāng)傳感器的可持續(xù)容許時(shí)間[O]，在不間斷的情況下，設(shè)置其連續(xù)的工作時(shí)長(zhǎng)，用[I]來(lái)表示，每個(gè)傳感器用[R]來(lái)表示，數(shù)量是可變化的。利用傳感器傳輸數(shù)據(jù)的最小參數(shù)變化，以此推斷不同類(lèi)型無(wú)線通信教學(xué)數(shù)據(jù)的傳輸模式，進(jìn)行對(duì)不同類(lèi)型資源信息的分類(lèi)處理。通過(guò)分類(lèi)后的資源信息數(shù)據(jù)包，設(shè)置同類(lèi)型數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存模式，并按照單位模塊的儲(chǔ)存規(guī)則進(jìn)行列表設(shè)置，在用戶發(fā)出請(qǐng)求指令后，能夠在內(nèi)容轉(zhuǎn)換下實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信原理課程資源共享。

2.2 多模塊內(nèi)容轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信原理課程資源共享

在無(wú)線通信原理課程教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變下，產(chǎn)生的教學(xué)資源信息數(shù)量急劇增加，為了保證教學(xué)的質(zhì)量和速度，需要將已知的教學(xué)資源進(jìn)行共享，實(shí)現(xiàn)在不同時(shí)間段內(nèi)的資源調(diào)取和應(yīng)用。在教學(xué)資源共享的過(guò)程中，會(huì)受到多種因素的影響，對(duì)教學(xué)資源的傳輸過(guò)程進(jìn)行噪聲干擾，使得具體傳輸?shù)臒o(wú)線通信原理課程產(chǎn)生的教學(xué)資料發(fā)生扭曲現(xiàn)象。

這種情況下不僅會(huì)增加共享的難度，還會(huì)降低用戶對(duì)課程資源的需求量，甚至是在接收完成數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)資源與預(yù)想結(jié)果不一致。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立的資源共享平臺(tái)的框架，能夠在該平臺(tái)啟動(dòng)時(shí)，直接利用多個(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的感知，無(wú)論是短距離的信息請(qǐng)求，還是長(zhǎng)距離的信息調(diào)取任務(wù)，均能夠在接收指令的瞬間，對(duì)用戶進(jìn)行精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的自動(dòng)傳輸效果[5]。在平臺(tái)框架的基礎(chǔ)上，將分類(lèi)完成的各個(gè)模塊進(jìn)行內(nèi)容轉(zhuǎn)化，在各自的傳輸通路內(nèi)設(shè)置請(qǐng)求規(guī)則，當(dāng)相似請(qǐng)求發(fā)出時(shí)，能夠直接歸類(lèi)到統(tǒng)一的模塊中，不會(huì)出現(xiàn)交叉現(xiàn)象。至此利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)置共享平臺(tái)框架，利用感知模塊的設(shè)定，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存規(guī)則的統(tǒng)一調(diào)配，通過(guò)多角度設(shè)置無(wú)線原理課程教學(xué)的資源分類(lèi)模塊，在多模塊內(nèi)容中完成資源轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信原理課程的資源共享，完成基于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信原理課程教學(xué)資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)。

3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析

為驗(yàn)證此次設(shè)計(jì)的共享平臺(tái)具有實(shí)際效果，能夠在無(wú)線通信原理課程教學(xué)中進(jìn)行資源共享，提高用戶的響應(yīng)請(qǐng)求時(shí)間，采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法進(jìn)行論證。選擇某高等院校的無(wú)線通信專(zhuān)業(yè)作為測(cè)試對(duì)象，分析其現(xiàn)有共享平臺(tái)的使用模式，按照對(duì)原理課程教學(xué)資源的需求類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)其全部的學(xué)生人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在不同教學(xué)需求中，愿意使用共享平臺(tái)學(xué)生的數(shù)量不一致。按照基本教學(xué)的模塊設(shè)定，將教學(xué)需求以預(yù)習(xí)板塊和復(fù)習(xí)板塊，以及實(shí)操板塊作為類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生在對(duì)現(xiàn)有的共享平臺(tái)使用人數(shù)，具體如下表1所示。

根據(jù)表中內(nèi)容所示，在該專(zhuān)業(yè)內(nèi)學(xué)生的總計(jì)人數(shù)為2000人，其中對(duì)現(xiàn)有共享平臺(tái)使用最多的教學(xué)類(lèi)別為實(shí)操板塊，人數(shù)為500人。相比預(yù)習(xí)板塊和復(fù)習(xí)板塊的使用人數(shù)，具有一定的優(yōu)勢(shì)，但常規(guī)情況下，無(wú)線通信原理課程的實(shí)操較為重要，需要大量的實(shí)踐操作進(jìn)行技術(shù)的學(xué)習(xí)。對(duì)現(xiàn)有平臺(tái)的使用情況進(jìn)行分析，主要是在學(xué)生發(fā)出共享請(qǐng)求指令時(shí)，能夠得到的課程教學(xué)信息資料不全面，需要多次發(fā)出請(qǐng)求進(jìn)行對(duì)比，降低了學(xué)生對(duì)平臺(tái)的使用熱情。且通過(guò)人數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，并不是所有的學(xué)生都向該平臺(tái)發(fā)送過(guò)請(qǐng)求，說(shuō)明現(xiàn)有共享平臺(tái)的使用效果不佳，上述情況符合此次實(shí)驗(yàn)設(shè)定。

為驗(yàn)證本次共享平臺(tái)的性能，直接將用戶請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，分別在不同數(shù)量的學(xué)生資源請(qǐng)求下，對(duì)比無(wú)線通信原理課程的資源共享時(shí)間。在測(cè)試前將三個(gè)分類(lèi)模塊的數(shù)據(jù)信息，全部上傳到MATLAB測(cè)試平臺(tái)中，對(duì)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的流程進(jìn)行設(shè)定，驗(yàn)證不同共享平臺(tái)應(yīng)用效果。現(xiàn)有共享平臺(tái)在接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，其流程仍按照自帶標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)本文平臺(tái)的數(shù)據(jù)接收的調(diào)取效果進(jìn)行分析，具體如下：

1） 交互功能：對(duì)分類(lèi)的教學(xué)請(qǐng)求類(lèi)型，分別設(shè)置三組無(wú)線傳感器作為流轉(zhuǎn)裝置，以傳感器作為數(shù)據(jù)請(qǐng)求的輸入手段，控制器最為響應(yīng)的輸出手段，對(duì)無(wú)線通信原理課程的教學(xué)資源進(jìn)行輸出控制。

2） 請(qǐng)求規(guī)范：利用三組傳感器對(duì)應(yīng)教學(xué)需求類(lèi)型，在學(xué)生發(fā)出資源數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)直接完成分類(lèi)處理，針對(duì)不同的響應(yīng)請(qǐng)求，分配好教學(xué)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)通路，保證不用學(xué)生用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求。

按照上述設(shè)定的原則，在測(cè)試平臺(tái)中對(duì)2000名學(xué)生，進(jìn)行全部人數(shù)的教學(xué)資源信息請(qǐng)求設(shè)定，在學(xué)生同時(shí)段發(fā)出不同類(lèi)型的教學(xué)需求時(shí)，測(cè)試兩組共享平臺(tái)對(duì)訪問(wèn)請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。為保證測(cè)試結(jié)果更加真實(shí)，對(duì)學(xué)生的教學(xué)需要不進(jìn)行分配，均按照模擬平臺(tái)的打亂處理進(jìn)行測(cè)試，只需要保證每輪測(cè)試的響應(yīng)請(qǐng)求中，三種教學(xué)類(lèi)型需求存在即可，具體響應(yīng)時(shí)間如下表2所示。

根據(jù)表中內(nèi)容所示，此次測(cè)試的結(jié)果以數(shù)據(jù)可用為標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求類(lèi)型下，即學(xué)生能夠得到真實(shí)的課程資料為前提。對(duì)比兩個(gè)共享平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)該專(zhuān)業(yè)學(xué)生全部發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，原有平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間平均為546.23s，超過(guò)了9min。本文平臺(tái)下對(duì)全部學(xué)生發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求的指令，在準(zhǔn)確發(fā)送資料的前提下，平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間平均為10.26s，不足1min，說(shuō)明具有應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文在分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)下，對(duì)原有的共享平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用資源的分類(lèi)效果進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的規(guī)則設(shè)定，完成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的無(wú)線通信課程教學(xué)資源共享平臺(tái)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在2000名學(xué)生全部發(fā)出請(qǐng)求指令時(shí)，原有系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間平均為546.23s，而本文平臺(tái)對(duì)資料的響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10.26s，具有實(shí)際的應(yīng)用效果。但由于本人的時(shí)間有限，在測(cè)試過(guò)程中對(duì)樣本選擇的數(shù)量較少，所得結(jié)果具有一定的偏差性，后續(xù)研究中會(huì)針對(duì)不足之處，選擇更多的人數(shù)作為響應(yīng)基準(zhǔn)，對(duì)資源共享平臺(tái)數(shù)據(jù)的處理效率進(jìn)行更深層次優(yōu)化，保證無(wú)線通信原理課程教學(xué)向更高質(zhì)量發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：張薇】