基于消息总线的校园移动信息服务平台大学毕业设计论文.docx

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基于消息总线的校园移动信息服务平台大学毕业设计论文

基于消息总线的

校园移动信息服务平台

二〇一〇年十月二日

一、简要介绍

随着计算机、通讯技术的快速发展和普及，校园网络已经成为高校数字化信息传输的重要媒介。

用户对信息资源获取速度需求不断提高的同时，对信息资源获取方式需求也不断提高。

传统座机固定用户端在满足需求的同时，也暴露出灵活机动不足和不能移动携带缺陷。

对此，网络用户和网络管理人员都祈盼不断能有更好的办法，解决网络信息资源获取方式问题。

按照“挖掘校园网络优势，打造新的沟通平台，引领高效移动服务，快速便捷共享资源”的开发目标，我们通过对传统资源利用方式和存在问题进行调研，对最新移动设备的工作原理、关键技术进行了深入分析，结合现行校园网管理实际情况，设计架构了高效灵活的移动校园软硬件体系。

进而，对该构架体系中的多项关键技术进行了深入研究，并据此打造出实用性较强、安全性较高的基于消息总线的校园移动信息服务平台（以下简称新型校园移动信息服务平台）。

新型校园移动信息服务平台充分挖掘校园网的潜在优势，采用国内最先进的WEB数据库、非结构化数据库技术、分布式数据库加工技术、数据推送技术，建立了支持跨平台、跨空间具有分布式、异构数据库环境的移动信息服务平台。

通过这个互动的移动信息服务平台，特别是推送校园资讯服务，“有利于用户更加容易地发现、获取和利用信息资源”这一服务目标也得以实现。

用户可以快速、高效、便捷地得到实时交互式信息服务，这样就能极大地突破了系统、地域和时空等条件限制，可以更快捷地掌握最新资讯、可以更方便地与人沟通，校园网络将变得更加宽广，学校师生的教学、工作和生活将变得更加高效和精彩。

平台开发流程经历了三个阶段：

信息移动化→整合集成化→推送应用化；上了三个台阶：

移动图书馆→移动校园资源→推送校园资讯。

信息移动化阶段开发的主题是移动图书馆。

首先利用移动通讯设备（如手机、掌上电脑）的便携灵活性，开发移动图书馆，解决信息移动化问题，实现图书信息查询的快捷便利。

整合集成化阶段开发的核心是移动校园网络资源，我们以移动图书馆为基础，把学校图书服务扩展到校园网络服务，整合了校园网上日常中最为需要、最常使用的查询业务，解决了校园网信息移动查询的通用化。

信息移动推送阶段开发围绕着的中心是消息总线，消息是校园网协同工作与业务流程的基本元素。

利用现有校园网，通过信息移动服务消息总线的架设，使各类型应用系统之间的资讯信息流自动推送，实现信息查询的多平台应用。

新型校园移动信息服务平台的架构思路：

在校园网络中心架设平台服务器，即为新型校园移动信息服务平台的“大脑”。

服务器使用了Push及PushRegistry实现数据推送技术建立支持跨平台通信。

运用Servlet、JavaBean以及先进的MVC模式设计建立起结构化的系统管理；采用国内最先进的WEB数据库，提供针对移动通讯的便利性；利用J2ME开发终端应用程序，构筑手机客户端；使用J2EE开发的WEB端的日常业务服务弥补手机端的不足。

通过软件控制和防火墙策略管理技术，来完成对校园移动信息服务机制的管理。

新平台可以帮助师生通过移动设备获取最新的各类校园信息，查询图书资料，并将各种相关信息推送给关注用户。

结合手机一卡通的开发需求，定制小额支付的身份认证，实现新型校园移动信息服务平台与手机一卡通的各种查询业务和支付业务更好的结合。

总体来看，新型校园移动信息服务平台有以下优势：

1、灵活性：

手机、PDA等便携式移动终端突破了有线连接所带来的束缚，可以不受时间、空间的限制来进行语音、视频、数据等信息的交流，从而为在校学生提供创造灵活的学习条件。

2、高效性：

移动信息服务平台使学习者摆脱固定时间、固定地点的束缚，使用可以随时获取网上的学习信息，进行学习交流。

同时，在移动中及时了解学校动态，从而提高办事效率。

3、广泛性：

随着3G等移动通讯技术的发展和应用，各种移动设备将会越来越普及，这将极大拓宽受教育的范围，促进学习型社会、终身教育的发展。

新型校园移动信息服务平台提供了一个自由的、灵活的、开放的、安全的信息资源共享平台，真正体现了校园网的价值和涵义，使校园网的服务提升到一个空前的水平。

因此，奉献一个集功能齐全、手段先进、形式多样、效率显著新型校园移动信息服务平台，具有特殊的重要的现实意义。

二、需求分析

1.解决资源获取方式单一与校园网络资源丰富矛盾的必要性

人类社会从古至今，每一次技术革新都曾不同程度地支持并促进了教育的发展，而随着教育科学的发展以及人们对教育要求的不断提高，传统的信息获取方式已经逐渐暴露出许多问题，其中校园网资源丰富与资源获取方式单一的矛盾已经日益明显激化，成为高校目前必须考虑，并准备着手解决的问题。

随着计算机技术、网络通讯技术的快速发展和普及，计算机网络已经成为高校数字化信息传输的重要媒介。

不同用户之间通过计算机网络实现信息获取、资源共享，便是其最热门的应用之一。

计算机局域网出现后，校园内的基于单机的管理系统开始转向网络管理系统，各部门之间的联系可通过管理系统实现，大大方便了办公，但是这种方式仍然需要固定的计算机终端设备方能够实现。

例如，在现行的校园网信息获取方式中，如果想查阅需要的资源，必须利用计算机才能获取校园资源达到资源共享的目的。

目前，高校已经开始架设校园无线局域网，但是由于基础设施不完善、覆盖范围有限和笔记本用户数量的限制等原因，仍旧无法满足广大用户对“更加容易地发现、获取和利用信息资源”这一服务需求，无法满足学校师生及时、便捷的得到想要的教学资源。

校园网络现行环境和架构，从空间和时间上束缚了人们查找信息的自由度，削减了获取和利用知识的积极性。

人们生活节奏明显加快，学习、工作、生活等压力与日俱增。

为了立足于这个社会，人们必须及时、快速获取各方面信息，应对瞬息万变的现实世界，由此，加强校园网的及时性以及便捷性成为如今面临巨大的问题。

我们必须充分挖掘校园网络优势，打造新的沟通平台，引领高效移动服务，快速便捷共享资源，才能解决资源获取方式单一与校园网资源丰富的矛盾。

为此，建立新型校园移动信息服务平台是非常迫切需要的。

2.紧跟IT时代潮流，与移动技术接轨的必然性

中国移动从20世纪80年代诞生以来，全力实施“服务与业务领先”的战略重点，确立了“世界一流通信企业”的发展战略目标，努力提升领先优势，已经成为IT时代潮流的领头羊。

移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游。

这些对于高等院校来说将面临更大的挑战。

高等院校是与时俱进、容易接受新事物、很快推广新技术的一个领域。

随着移动技术的快速发展和3G网络的推广，大学校园必然紧跟IT时代潮流，与移动技术接轨。

2.1移动技术领先发展趋势，势在必行

在中国，手机的普及率已经很高。

据相关报道，中国的手机普及率已经是世界第一。

而随着智能手机的广泛推广，手机上网的网民也迅速增长。

目前，在中国2.53亿网民中，使用手机上网的网民数已经达到7305万人。

中国信息互联中心的调查显示在手机上网的网民中，18～24岁的网民所占的比例最高，达到了41.7%（如图1），现在国内手机上网已经相当成熟，用户可以随时随地访问互联网。

3G网络的推广为了移动技术发展提供了一个更好的网络平台。

电信运营商针对高校学生提供的各种优惠政策，使高校学生能享受部分免费移动上网流量，从而使高校学生手机上网的比例更高。

高校中手机的高普及，特别是智能手机的高普及，给高校建立新型校园移动信息服务平台提供了良好的硬件基础。

图1各年龄段网民所占比例

2.2校园移动技术推广发展空间巨大

随着新技术革命浪潮的席卷，特别是高校对各个领域的研究与开发取得了丰硕的成果，信息服务能力也不断的深化。

高校是智力资源密集的地方，信息资源包罗万象，每个人所需信息都具有交叉性和互异性。

学海无涯，在学校师生面前，已经无法满足于传统的信息交流方式。

但在中国，移动通讯技术的应用集中在仅有的几所重点高等院校中，如何普及高校实用型移动软件是开发者首要思考的问题。

普通高等院校已逐步具备推广应用移动信息技术的基本环境，高校拥有专业的人力资源、技术资源，海量文献数据库与手机无线上网相结合是进行移动信息服务的优势所在，是高校高质量可持续的保证。

虽然，每个人所需信息都具有交叉性和互异性，但开发者要做的只需对信息的传输、检索、管理及个性化服务等方面开发，并进行进一步整合和集成。

2.3校外行业移动用户已经趋向普及

从全球来看，随着移动通信网络向3G时代的快速推进，移动数据业务发展呈现两大走势：

一方面大众化的移动数据业务正在快速增长；另一方面，移动行业应用开始加速发展。

放眼国内，随着3G网络的日益完善，电信运营商在积极地为大众用户提供日益丰富的移动数据业务的同时，还以推动整个社会持续、协调发展为己任，不断加快移动行业应用在教育及其他行业推广步伐，以移动信息化推动社会信息化，并取得了显著成效。

2008年4月1日，电信运营商在北京、上海等8大城市放号，正式揭开了3G网络的面纱。

当3G技术日益走向普及之时，各种移动信息化解决方案在公安、交通、金融、教育、工商等行业和部门正得到日益广泛的应用，移动行业应用的市场推广步伐正在全面加快。

如今，从手机银行到移动支付，从“家校通”到“警务通”，从“移动政务”到“移动工商”、“移动税务”、……一股移动信息化的春潮正奔涌而来。

面对逐渐普及的移动技术，可见，高校信息移动服务平台的建设已势在必行。

3.基于消息总线的移动信息服务平台的先进性

3.1特点及其优势

消息是校园系统工作和业务流程的基本元素，对于校园信息化而言，各个应用系统之间架设起自由沟通的消息总线，尤其是当前面对不同的异构系统时，无论来自哪个应用系统的消息，都会自动推送给用户，通过消息总线，结合现有的校园网内的基础服务，构成一个新的服务网络，使用校园的服务流程得以快速推进，减少了人为的等待和延误。

归纳基于消息总线的新型校园移动信息服务平台有如下特点：

（1）灵活性：

手机、PDA等便携式移动终端突破了有线连接所带来的束缚，可以不受时间、空间的限制来进行语音、视频、数据等信息的交流，从而为教师学生提供创造灵活的学习研究条件。

（2）高效性：

移动信息服务平台使用户摆脱固定时间、固定地点的束缚，使用时，可以随时获取网上的各种信息，进行沟通交流。

同时，能在时空移动中及时了解学校动态，提高办事效率。

（3）广泛性：

随着3G等移动通讯技术的发展和应用，各种移动设备将会越来越普及，这将极大拓宽受教育的范围，促进学习型社会、终身教育的发展。

3.2解决普通移动平台的难题

3.2.1解决“功能单一，无法很好的和校园资源结合”难题

一般的移动信息系统，功能上往往局限于某个单独的应用，很难与高校现有校园网进行全方位的综合性的应用，而对于功能单一的局限应用系统，建成后就未能赢得开发双方足够的重视，网络资源的利用率普遍偏低，造成一种“大马拉小车”的现象，引起初始投资和资源闲置的双重浪费。

3.2.2解决“教学资源的长尾”难题

“长尾”实际上是统计学中幂律（PowerLaws）和帕累托分布（Pareto）特征的一个口语化表达。

“长尾理论”示意图2所示。

图2：

“长尾理论”示意

图

“教学资源的长尾”难题实际上是如何分享丰富的校园网信息资源，而避免闲置浪费信息资源。

例如：

超级市场，这一边，看起来大同小异的产品堆满货架，让你无所适从；另一边，“按畅销度排名”的功能简明清晰，让你舒适无比。

两者的区别在哪里？

在于信息。

在前一个例子中，商家知道什么产品最畅销，只是没有告诉它的顾客。

在后一个例子中，顾客得到了这个信息。

同样对于丰富的校园网信息这些已经存在的资源，问题只是怎样与全校师生们分享它们。

更多的信息是好事，但前提是，信息提供方式必须有助于教师学生的选择获取，而不是把选择过程弄得更加混乱。

目前，在高校的校园网上，绝大多数教学资源没有被有效利用，没有找到自己的用户群。

其中根据调查获取的学校图书馆的馆藏数据，图书资源中的“长尾理论”更为突出，对校图书馆多年的流通数据进行的观察，大约10%的图书占全馆90%的流通量。

如此一来，如何开发利用80%由于种种原因未被自己的用户发现或重视的长尾资源，成为高校提高教学科研以至生活质量必须解决的问题。

本移动平台结合了长尾理论，综合考虑校园中的实际需求，开发了校园中由于种种原因未被自己的用户发现或重视的长尾资源，从空间和时间上释放了人们查找信息的自由度，加强了获取知识的积极性，使得校园的资源能够充分得到应用，大大方便了办公教学。

3.3与“手机一卡通”结合有良好的发展前景

同为手机业务平台，移动信息服务平台与“手机一卡通”业务整合是本平台后续研发的方向。

由于地方高校经费开支有限，RF手机卡刷卡机不可能在所有业务点普及安装。

新平台结合“手机一卡通”的开发需求，定制二维码身份认证。

只需对有连接上校园网的电脑加装普通摄像头，就可将其改造成“手机一卡通”终端机，实现身份验证，完成“手机一卡通”的各种查询业务和小额支付业务。

作为“手机一卡通”业务的硬件延伸，使其业务更加完善，学校管理由此进入到了一个更加规范化的时代。

为学校管理人员提供具有灵活性、面向全校的应用服务管理平台，是管理科学化的必要前提和基本途径。

规划中的结合平台具有标准统一、结构合理、运行效率高，投资成本低、适用面广的特点，为数字化校园提供了全面的数据规范化平台，结合学校的管理信息系统和快速宽带网，形成全校范围的移动数字空间和信息推送共享环境。

通过校园信息移动服务平台，实现“一机在手，走遍校园”，必将满足学校数字化建设的更多需求及更高目标。

三、概要设计

1.校园移动信息服务平台基本框架

校园移动信息服务平台（CampusMobileInformationPlat2form，简称CMIP）是指依托目前比较成熟的无线移动网络、校园网以及多媒体技术，学生和教师通过使用移动设备（如手机、PDA等）来更为方便灵活地实现交互式的各类信息传递和交流活动。

其基本构架如图3所示。

从图4中可以看到，校园移动信息服务平台系统主要由五部分组成：

Internet、无线移动网、校园网、移动终端设备和校园综合信息服务器。

图3：

校园移动信息服务平台的构成

图4：

校园移动信息服务平台基本机构

Internet：

是通过通信媒介连接的世界性计算机网络的总称。

无线移动网：

该网络是移动运营商为广大移动终端客户提供移动语音通信、数据业务服务的无线移动网络，由多个基站组成，用来发射或接收来自移动终端设备以及互联网的信息，并通过空中接口将移动台与互联网实现无缝连接。

校园网：

它是在学校区域内为学校教育提供资源共享、信息交流和协同工作的计算机网络信息系统，但又有统一的出口网关与Internet相接，它有自己的特点和规律，它既要有为学校的教育教学实现资源共享、信息交流、引导或辅助教学及协同工作等功能，又要有对外网访问的控制和过滤功能，使与互联网连接的师生可方便地进行信息交换，并可访问互联网上的丰富资源，同时又禁止外网不良信息的侵入，确保学生健康成长成才。

移动终端设备：

主要指手机、掌上电脑（PDA）及无线连接的笔记本电脑等。

从校园移动信息服务平台（CMIP）系统的构成来看，其校园网、Internet和校园综合信息服务器是各类信息资源的主要载体;而移动终端设备和无线移动网则是连接用户和互连网的主要媒介，正是这种媒介才使得CMIP系统独具魅力。

同时，随着移动通信技术的迅速发展，CMIP系统将给使用者提供更方便的服务。

校园综合信息服务器：

该服务器与校园网相连，存放丰富的教育教学资源以及相应的服务程序，以方便学校、教职工和学生间进行会议通知、活动通知、教学资源共享、信息查询等。

2.关键技术

2.1Servlet

Servlet是一种服务器端的Java应用程序，具有独立于平台和协议的特性，可以生成动态的Web页面。

本平台中的servlet担当客户请求（Web浏览器或其他HTTP客户程序）与服务器响应（HTTP服务器上的数据库或应用程序）的中间层。

Servlet是位于Web服务器内部的服务器端的Java应用程序，与传统的从命令行启动的Java应用程序不同，Servlet由Web服务器进行加载，该Web服务器必须包含支持Servlet的Java虚拟机。

2.2J2ME

J2ME是一种以广泛的消费性产品为目标的高度优化的Java运行时环境，其提供了创建运行在小型计算设备上的企业级Java应用程序的工具可移植性。

无线JAVA服务是一种新的移动数据业务的增值服务，为用户提供了一个开放的平台，实现端到端的移动增值服务架构。

J2ME通用联网框架用于网络连接及IO处理，利用HttpConnection、HttpsConnection接口，使得MIDlet通过Http协议与server通信。

手机端与服务器的结构如图5所示。

图5：

服务器内部构造

2.3Push及PushRegistry

Push技术是一种建立在客户服务器上，由服务器主动将信息通过异步方式将信息传送给设备并自动启动MIDlet程序的机制。

同传统的Pull技术相比，Push技术的优势在于信息的主动性和及时性。

通常进行网络连接的时候，是客户端主动去连接服务器，服务器处理请求并返回给客户端响应，这是同步处理机制。

而Push技术不同，它不需要应用程序通过“拉”的方式通过网络取得数据，应用程序需要的数据会被主动“推”向设备。

当设备接收到信息的时候，相关的MIDlet会被激活并开始运行，处理发送过来的数据。

在MIDP2.0规范的核心部分，“Push”是由两个组件：

java.microedition.io.PushRegistry类和应用管理软件构成。

PushRegistry类提供管理相关“Push”功能的网络连接与时间提醒的接口。

PushRegistry能自动使MIDlets激活，唤醒基于引入网络的连接或定时提醒。

2.4MVC模式

本设计中的web端、手机端以及服务端总体设计框架都采用MVC（Model-View-Control）模式。

MVC是一种目前广泛流行的软件设计模式

2.5基于Struts框架的Web端

Jakarta-Struts是Apache软件组织提供的一项开放源码工程，Struts把MVC设计模式运用到Web应用中，它由一组相互协作的类、Servlet及JSPTagLibrary组成。

基于Struts框架的Web应用程序基本上符合JSPModel2的设计标准，可以说是MVC设计模式的一种变化类型。

本系统的Struts结构如图6所示。

在Struts框架中，模型由ActionFormBean和其它实现业务逻辑的JavaBean或EJB组件构成，控制器由ActionServlet来实现，而视图由一组JSP文件构成。

此外，本平台还采用了面向对象的开发技术，选择Java这种平台无关的具有高移植性的面向对象开发语言，并采用Java多线程技术实现系统中的多个功能，后台数据库则采用MYSQL

图6：

Struts结构

3.系统实现架构

针对移动通讯的便利性，利用J2ME开发终端应用程序，构筑智能客户端。

通过PushRegistry注册机制动态注册引入的网络连接及定时提醒。

客户端参与监视网络活动、启动一个关联的MIDlet程序响应某个端口的网络活动，服务器主动将用户关心的数据Push向移动设备，当设备接收到信息的时候，相关的MIDlet会被激活并开始运行，处理发送过来的数据。

同时AMS通过定时提醒接口在预定的时间激活指定的MIDlet，检查终端实现图书超期手机自动提醒等功能。

另外为了解决移动通讯设备的局限性，这里通过web端的扩展，弥补手机上信息量少的不足，软件构架如图7所示。

图7：

平台物理构架

4.功能设计

4.1新闻模块

其主要功能是负责网络环境中各类资源信息的管理，实现一幅全局的资源试图，提供网络信息服务，并实时更新网络资源信息，为最终用户和网络环境中其他关键模块提供各类网格资源实时信息等。

该模块为校园资源、信息的发布中心，用户通过该模块，第一时间了解到校园所发生的大小事务。

4.2移动图书馆模块

其主要功能是负责图书详细信息查询、图书推荐、图书到期提醒、超期催还、藏书的详细地址以及图书续借功能，为每一位读者提供最为快捷，便利的服务。

该模块细化了用户群体，满足用户的个性化需求的同时，还节省用户发现和获取资源的时间，根据用户需求组织和更新信息资源，是资源都能够找到需要自己的读者。

4.3微博模块

其主要功能是提供一个基于用户关系的信息分享、传播以及获取平台，用户可以通过WEB端、以及客户端，以140字左右的文字更新信息，并实现即时分享。

该模块以个人面向网络的即时广播，通过群聚的方式，每个人都可以形成一个自己的听众群落；用微博客的方式，将个人的见解和观点发布给自己的听众，以最精炼的词汇来表达最高深的观点，实现了用户个人资源的即时共享。

4.4身份验证模块

其主要功能是生成一张实时的二维码图片，该图片上包含了用户唯一的个人信息，利用该模块，只需有相应的扫描设备，甚至一个普通的摄像头和一个终端设备，就能需要个人的信息核对或者小额支付的场合，例如进出图书馆，在超市购物。

4.5课程查询模块

针对传统课程管理模式下学生效率低下的问题，该模块提供了实时查询个人的课程信息，了解每日的课程安排，以及即时查询课程的变更信息的功能，与传统的课程管理模式相比，效率大大提高。

4.6IP地址查询模块

在以往要想接入校园网必须设置自己的IP地址，而获取IP地址的方法只有通过第二部计算机连接校园网查询对应的IP地址或者直接前往网络中心查询，针对这一现象，该模块提供了简单快捷的查询方式，直接查询想要的IP地址。

5.安全设计

校园移动信息服务平台的安全问题是事关平台良好运行以及数据信息安全能否得以保护和有效利用的关键，包括数据信息安全、网络安全等方面。

因此，必须构建安全、有效的防范机制，完善校园移动信息服务平台体系，从而实现资源的保护和共享的安全。

网络环境下的网上信息资源共享，首先要保证计算机系统和网络的软硬件设备安全，采取防火墙、防病毒软件等常用网络安全管理手段。

除此之外，还应根据信息共享内容安全问题的特点，采取信息安全领域专业技术手段实现内容安全保护。

根据当前科技信息资源共享呈现出的新特点和面临的内容安全威胁，在网上信息资源的网络化共享过程中，充分运用信息安全保护的新技术，同时采用多种安全管理技术并用，以实现通信过程中的内容安全保护。

5.1平台安全策略

为了解决B/S和C/S运行环境的稳定安全性，架设APACHE、MYSQL的服务器均是采用LINUX系统的。

LINUX系统在网络安全性和稳定性上都要高于WINDOWS的服务器。

5.2通讯安全策略

1、前置机通过VPN服务器，使用防火墙功能，只能和指定IP地址的计算机通信。

2、业务数据在传输过程中是安全的，前置机服务器与终端不会接通过真实网络进行连接，而是采用VPN方式进行封装加压传输数据。

前置服务器与系统服务器通过防火墙进行数据传输。

3、前置机服务器系统中设置了业务用户和IP地址对应的访问控制，防止授权用户冒充其他业务点进行登陆;

4、提高LINUX系统安全性，设置前置机服务器Root用户小能通过终端进行登陆

6系统性能指标

为了保证系统能够长期、安全、稳定、可靠、高效的运行，研发的校园移动信息服务平台应满足以下的技术指标：

6.1系统的先进性

目前计算机和网络技术发展相当快，在系统设计和开发的过程中，采用较先进的编程技术，保证在较长一段时