在教育机构中即时通信的体系结构及实现外文翻译资料

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计算机科学研究 59(2015)5-13

2015计算机科学与智能计算国际会议（简称ICCSCI）

在教育机构中即时通信的体系结构及实现

摘要

随着智能手机通信技术的发展，在教育机构中，尤其是对于学生和讲师来说，满足了他们对于真正的大众传媒（真实聊天）、简洁而又高效的需求。所以，这项研究的目的便是介绍基于安卓和网页的即时通信的体系结构的设计和实现，让它以另一种快速、具有前瞻性、更高效的方式应用到教育机构的沟通交流中。项目研究了来自于学生们和讲师们的调查问卷的数据。这个即时通信应用的开发运用了RUP的开发方法，基于XMPP协议以达到私人聊天、群组聊天、广播消息、调度消息文件的附件等特点。这个应用可以从教育机构上沟通讲师或者作为同学们和讲师们之间的交流工具。它也可以提供学生和讲师的电话号码和邮件地址。

关键词：即时通信，即时聊天，XMPP，个人聊天，广播消息，调度消息

  1. 介绍

即时通信（简称IM）已经成为全世界十分重要的沟通与交流的工具，它在传送时间上不像传统的电子邮件[1][2]，它具有实用性和高速度，平均的延迟时间是20秒，所以这种通信技术在聊天功能上已经成为了一种十分有效的得到快速响应的方式[3]。在存在意识技术中也就是监视用户是否在线，IM的响应能力比电子邮件更快[4][5]。除此之外，当电话的时候，IM更经济而且会减少入侵情况[6]。实现文件共享需求将增加的IM数量已经超过了电子邮件的数量[7]。因为聊天内容发生在一个窗口（并且聊天历史可见）所以使通过即时通信在线协作也变得更加简单。同样的，因为过去的信息不附着不用像电子邮件一样回复导致了IM的低带宽情况。韩国的研究表明，在一个公司中使用IM同样可以促进工作同事之间的关系[8]。

所以，在教育机构中，同样需要一个简洁而又高效的大众传播方式例如即时通信[9]。它的作用就是教育机构传递一些重要信息给学生、讲师、以及员工[10][11]。除此之外，还可以传递信息给家长以及机构外的地方[12]。通过电子邮件，一些信息类似于注册、付款、讲座、困难、考试时间、日程变化等就不会及时且清晰的传递给收件人。此外，一些信息通过短信传播也会有一些问题比如说收件人更改了自己的电话号码[13]。即时收件人更换了电话号码和电子邮件，即时通信应用也可以通过一个简单的账号来保存用户的联系信息（每个用户只有一个账号）。

本次研究在于设计和开发一个可以用来在教育机构中使用的即时通信的应用[14]。通过这个即时通信的应用可以和全世界的大学里面的讲师和学生沟通[15][16]。这种沟通可以在学生和讲师之间建立一个良好的关系[17]，也可以在学生和班级以及学校之间建立一种连接感[18]。减少学生的压力[19]、节省学生的时间和努力[20]，同样的还可以增添班级里面的愉快气氛[21]。因此，不管在校内还是校外，应该使用即时通信应用来帮助课程的活动[22]。以往的研究中，已经做完了建立即时通信体系（有一些应用到了教育机构中），但是都是私聊的，没有类似于一个讲师和一个班级的学生这样的群组聊天、消息提醒或者共享文件并收集学生的联系方式等。所以现在开发一款这样的应用迫在眉睫[5][14][15][23][24]。

  1. 应用程序的建议

本次开发的即时通信应用将在安卓手机和web中实现推送技术。IDC的研究表明，在2013年的第二个季度，在智能手机开发系统市场中，安卓占了69.1%[25]。122份来自于学生和讲师的调查问卷中显示，55%的受访者正在使用安卓4.X版本，33%的人使用黑莓5-7。该应用没有局限于安卓平台，我们在网页端也开发了同样的功能是因为有72%的人希望这么做。此外，78%的受访者这在应用LINE，70%应用BBM，66%的人应用WhatsApp，87%的人经常使用表情，76%的人使用联系人群组，74%的人使用文件共享，72%的人使用群组聊天，66%的人使用广播消息。这些功能都将列为此次的即时通信应用开发的参考。

本次研究的结果就是一个即时通信得应用，应用包括私人聊天、群组聊天、广播消息、调度消息、文件共享等功能。它将还与GoogleDrive和OneDrive共享文件。预期的结果将是这款应用可以让一些教育机构、讲师、和同学们的沟通更加快速、廉价和高效。

  1. 应用程序的开发方法

本次研究所应用的开发方法是RUP，其中包括四个阶段：初始阶段、细化阶段、构造阶段和支付阶段。在初始阶段，范围的定义和收集的要求来自于调查问卷的结果和一些面对面的采访。再第二个阶段，剩下的需求分析来自于一些建模语言（UML），例如使用流程（图1）。第三个阶段进行一些非关键的功能例如群组聊天、调度消息和一些广播消息，在这个阶段中也同样进行计划的实现，测试以及bug的修改和用户手册的更新。在最后的阶段，应用程序做完并且做发布程序给用户来做早期的beta测试。

图1 系统的使用流程

本次即时通信应用包括了两个部分：前台和后台。就像图1中描述的那样，前台是用来给使用者使用的。（包括学生、讲师、员工、家长和一些与机构有联系的社区）。分别在安卓平台上（图2）和网页端开发（图3）。

图2 安卓平台上的应用

后台部分是用来给代表教育机构的管理员以及超级管理员发送广播消息给用户、社区等。为达到管理目的，这部分将只在web平台上开发。

图3 web平台上的应用

在开发过程中，遇到一些困难，OneDrive在安卓平台上建立的有些限制，他的一些限制用法阻碍了开发的进程，在开发过程中用了一些错误的方法。其他的障碍是联系人状态的带宽管理，还有一些在网络不稳定时推送消息的损失。

  1. 架构模型的建议

安卓平台的即时通信应用开发使用的Openfire，基于XMPP协议连接到聊天服务器（图4）。Web端用于实现web应用程序，也是通过XMPP通信协议与聊天服务器相连，并且用的Mysql数据库，web服务器也可以和安卓手机上的应用程序进行通信[27]。

图4 应用的架构

Openfire是一个基于Java的开源应用程序，可以实现扩展消息处理现场协议（XMPP），它可以在windows、Linux和Macintosh系统上通过9090（HTTP）端口和9091（HTTP）端口完成web服务[28]。XMPP是一个网络协议，它提供实时通信的功能，例如即时消息、语音和视频会议、实时游戏、数据同步和XML搜索[29]。XMPP协议中客户端和服务端通过发送XML报文彼此沟通。它的结构分为三种：lt;message/gt;、lt;presence/gt;、和lt;iq/gt;（图5）。

图5 Stanza 结构

  1. 系统规格

聊天和Web服务器的体系结构设计和后端应用在一个服务器上实现规格如下：

bull;英特尔酷睿i7 3770 3.4GHz的处​​理器

bull;2 TB硬盘

bull;8 GB RAM

bull;互联网连接网络

bull;在Windows Server 2012 R2操作系统

bull;IIS 6.2版Web服务器

bull;3.8.2版Openfire XMPP服务器带有广播，搜索，OpenArchive插件

客户端应用程序S6310三星Galaxy智能设备上实现规格如下：

bull;4.0的Andr​​oid操作系统版本

bull;MSM7227A的Snapdragon 1 GHz的高通处理器

bull;分辨率为320times;480像素的触摸屏

bull;512 MB RAM

bull;支持80​​2.11 b / g / n的Wi-Fi或移动网络（EDGE，速度384左右KB /秒）

同时用于运行网络平台客户端的计算机具有以下规格：

bull;1.9 GHz的英特尔奔腾处理器P600

bull;2GB内存

bull;最近更新的浏览器（谷歌浏​​览器版32/20的Firefox版本/ Internet Explorer中11）

bull; Adobe Flash 11版本的浏览器插件

  1. 实验结果

应用程序通过DDMS或者Dalvik工具进行安卓平台上的性能测试[30]。在该图中，此应用占用CPU资源的7%（图6）。自动运行一次XMPP服务所用内存为21MB（图7）。

图6 安卓平台上CPU的占用率

图7 安卓平台上内存占用

使用版本为32.0.17版本的谷歌浏览器中的YSlow的扩展程序对web应用程序进行性能分析。对6个方面进行判断：如内容、缓存、CSSamp;JavaScript、图片及服务器。评估标准为A（良好）-F（很差）如表1-5。

基于对几个方面进行的实验，web应用程序综合性能等级B的分85（图8）。

图8 web应用程序总体实验结果评级

  1. 结论

即时通信技术已经在印度尼西亚的Bina Nusantara University实现了。这样可以在应用中利用广播消息来实时发送消息。架构模型结合聊天服务器（Openfire）后运行良好。它非常适合在安卓平台通过XMPP协议的实时聊天，也适合web服务器和通过HTTP协议的web平台。在安卓平台上和web服务器中数据交换需要web服务。

80%的被调查的人想要通过即时通信来传递消息，50%的人希望通过短信。如果学校通过IM来传播消息，93%的受采访者有意愿安装IM。IM还可以收集用户的联系信息与智能手机注册系统中使用的电话号码和电子邮件地址。如果情况紧急，电子邮件地址和电话号码可以提供给机构来直接练习用户。Web应用也提供服务给那些没有智能手机的人。

一些基于多媒体的功能在将来进一步开发的时候可以考虑，例如语音（VoIP）和视频聊天[31]，并且还会开发其他系统的此应用。应用程序也将进一步完善与优化，将具体到教育机构的每一个部门来发送广播。并及时的更新系统用户的联系消息，如电话号码和电子邮件。最后应用程序还要注意安全因素，以避免数据被盗[32]。

  1. 致谢

本次研究基于印度尼西亚的Bina Nusantara University的2014年的成果。

  1. 参考文献

1. Lundgren H, Gold R, Nordstrouml;m E, Wiggberg M. A distributed instant messaging architecture based on the Pastry peer-to-peer routing substrate. In SNCNW 2003, Swedish National Computer Networking Workshop, Stockholm. 2003 September.

2. Newman A, Brownell J. Applying Communication Technology: Introduction E-mail and Instant Messaging in The Hospitality Curriculum. Journal of Hospitality, Leisure, Sports, and Tourism Education. 2008; 1: p. 71-76.

3. Ritter P, Rechtsteiner C. Parlano. [Online].; 2013. Available from: http://www.parlano.com

4. Li H, Gupta A, Luo X, Warkentin M. Exploring the impact of instant messaging on subjective task complexity and user satisfaction. European Journal of Information Systems. 2011; 20: p. 139-155.

5. Schippers J, Remke A, Punt H, Wegdam M, Haverkort B. A massively scalable architecture for instant messaging amp; presence. Electronic Notes in Theoretical Computer Science. 2010; 261: p. 109-130.

6. Bronstein J, Newman A. IM 4 Learning. T D Magazine. 2006; 60(2): p. 47-51.

7.O.Osterman Research.[Online].;2013.Available from:

http://www.ostermanresearch.com/prospectus/or_improspectus2007.pdf

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