基于移动4G网络模式下的实时匹配模型设计

宋阳　张兴海　张志勇

摘 要：随着移动4G网络的迅速发展以及多样的学习方式，为学习者提供了便利的学习环境。建立一个提供计算机问答的学习平台，满足用户学习时的场景化、个性化，有针对性的学习，将用户、教师、资源融合，实现“秒下单、秒匹配、秒答疑”，连接所有计算机学习者。

关键词：移动4G网络；虚拟现实；秒匹配

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

1 引言

随着计算机网络和移动4G通讯网络的高速发展，教学模式也发生了变化，通过移动手机APP、计算机网络可以随时访问所需要的教育、教学资源，但在及时求助及时获得解答方面还没有一个完善的解决方案。为了满足人群的需要，基于移动4G实时教学就是为解决这一问题的，建立一个平台，可以为答疑者和学习者之间建立一个智能化的交流平台，能够做到“秒问秒答”，更好的为学习者服务。

针对计算机学科长期以来的教学实际问题，现通过移动终端设备可以随时访问教育资源的学习者，随着计算机图形學和计算机图像处理的飞速发展，仿真技术和多媒体技术逐渐成熟，应用高新技术、模拟技术在电脑中进行仿真实验，主要用于辅助教学实验，可以收到先进、快速、直观、灵活、安全、经济的理想效果，是辅助传统实验的较佳方式，为用户搭建一个具有针对性、高效学习的教育平台。

2 移动4G教学平台模型构建

目前，随着互联网的飞速发展，线下教育有时不能满足求学者的需求，而许多互联网在线教育机构如百度知道、知乎等，在学者提出问题后，可能在几小时几天甚至几周后才能得到答案，不仅浪费时间，而且会影响到学者迫切想了解知识的心情。诸多在线教育机构虽然达到了求知的目的却不能够做到随问随答，给迫切想知道问题答案的学者带来了一定的约束。基于移动4G网络模式下的实时匹配教学模式可以达到“秒提问秒答疑”，能够给计算机学者做到随时、及时得到想要的相关知识。

3 移动4G网络策略

3.1 移动4G网络硬件平台搭建

4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL（4兆）快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。

（1）内部网络：满足内部服务间交换数据，千兆或以上网络连接内部集群服务器。（2）对外服务网络：满足大数据平台对外服务需求，100MB或以上网络Internet网络。（3）数据接口服务网络：满足数据接口传输需求，100MB或以上网络Internet网络。（4）爬虫专用网络：满足爬虫采集互联网资源，100MB或以上网络Internet网络。

3.2 结构层次搭建

4G是第四代移动通信技术，该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式，严格意义上来讲LTE只是3.9G，整个LTE网络从接入网和核心网方面分为E-UTRAN和EPC两个大的部分.只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求.4G系统针对各种不同业务的接入系统，通过多媒体接入连接到基于IP的核心网中.基于IP技术的网络结构使用户可实现在3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游. 移动4G网络结构层次模型如图1所示。

4G移动系统网络结构可分为三层：物理网络层、中间环境层、应用网络层。

物理网络层提供接入和路由选择功能，它们由无线和核心网的结合格式完成。

中间环境层的功能：有QoS映射、地址变换和完全性管理等。

物理网络层与中间环境层及其应用环境之间：接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行于多个频带。

3.3 功能

作为全球场景化，个性化，即刻响应的计算机科目学习服务应用，此应用集结了全球计算机学习者和专业级别计算机服务者的闲置资源和空闲的时间，为学习计算机学科需求者提供志愿服务或有偿服务。来自世界各地的需求者可以随时随地，按需求助，即时响应的学习环境。

（1）个性化。作为一款个性化的计算机学习应用，需求者随时随地只需“一键下单”，呼叫全球专业级别计算机服务者，在30秒内即刻连接到一个服务者，进行所需科目问题进行场景化解惑。遵循“一对一 即时匹配，秒答疑”服务理念。解答结束后需求者可以评价答疑满意度并推送至科技圈共享。（2）场景化。对于计算机软硬件需求者采用unity3D虚拟技术，程序代码编辑器，语音是视频通话等场景化服务功能. unity3D虚拟仪器场景是本功能的核心部分.需求者将在3DS MAX+Unity3D中创建的虚拟仪器及场景进行所需工具的选择.之后与服务者双方同时进入场景链接讨论，虚拟仪器设备列表展示期间，用户可以通过界面功能按钮的方式，直接进入该设备仿真操作功能，即时进入操作状态.同时，仿真操作状态也可以通过界面功能按钮切换回该设备的展示状态.需求者和服务者在仪器场景选择与仿真操作之间的切换。

Unity3D是由丹麦Unity Technologies公司开发的游戏开发引擎，主要用于 创建诸如建筑可视化、三维视频游戏、虚拟现实、实时三维动画等类型互动内容的综合性创作工具与其它的虚拟现实开发方式相比，Unity3D具有如下优势：

第一，Unity3D为可视化开发引擎，自动化程度较高。

第二，unity3D可以直接导入并设置由3DS MAX、MAYA等专业三维制作软件所建立的模型、材质、贴图、骨骼和动画等元素。

第三，Unity具有出色的跨平台性，支持开发者跨越20余种不同平台，包括WebGL、游戏主机、台式机、VR设备和移动设备等。

4 建立大数据平台

4.1 构建用户和课程数据表

通过对基础数据的id（序号）、gender（性别）、name（姓名）、age（年龄）、Education（教育程度）、major（专业）等数据，针对提问不同方向的学习人员可匹配相关老师解决问题。

4.2 精确匹配课程平台

建立计算机课程学习平台，利用用户个性化需求实现精确匹配。该出发点是为适应计算机学者的特殊需求，在已经完成了较为系统的教育且具备了一定专业技能或学术专长基础上，根据个人学习方向进行进一步补充需要的专业知识或技能，学习专业前沿的专题课程。

利用Quick Search算法实现实时精确匹配，Quick Search算法（亦称Sunday算法）是Daniel M.Sunday 于1990年提出的一种快速搜索算法。该算法的核心思想是：在匹配过程中，模式串并不被要求一定要按从左向右进行比较还是从右向左进行比较，它在发现不匹配时， 算法能跳过尽可能多的字符以进行下一步的匹配，从而提高了匹配效率。按照这种字串移动算法，然后按照字符从右向左的的次序匹配。如果完全匹配了，则匹配成功；否则，再进行下一轮的移动，直到正文T的最右端结束。该算法最坏情况下的时间复杂度为 O（N*M）。对于短模式串的匹配问题，该算法执行速度较快。 从而实现实时精准匹配，实现高效灵活性学习。

4.3 定向推送专业人士答疑

定向推送，就是把每一条信息推送给需要它和真正适合它的用户，比如网上的定向推送广告，就是根据用户平时的访问行为来判断进行推送的。定向推送专业人士答疑模块也是如此，我们根据用户行为和用户标签进行分析用户需求，将课程资源与权威专业性知识完美结合，充分利用，在对的时间，对的地方，将资源推给适合的人。

匹配完善课程平台之后，可以通过大数据、云计算分析出相关的人群，并将相关学着针对性自动推广发送过去。用户可在平台上根据自身个性化问题向该领域专业权威性学者进行提问，由专家在线解答并且实时匹配，充分解决了学习过程中的时延性问题，将问题进行高效解决。所以，定向推送专业人士答疑，是至关重要的。

5 UI界面设计

一个好的UI设计不仅是为了让软件别具一格，还要让软件的操作更简洁、舒适。界面的设计可以根据用户自己的兴趣来选择主题。为了得到高质量的学习，在学习的过程中我们将会屏蔽所有的消息，制造无打扰环境。我们的主打就是让用户体会到最高质和最轻松的学习。

5.1 课程选择区

课程选择区就是用户所要选择的一些课程，里面包含全国各大高校精英专业计算机老师或者教授讲解的各个种类的计算机课程，课含金量很高。用户可通过教师选择、课程选择、学校选择的方式来选取自己喜欢的网课。

5.2 我的提问

学习期间会有疑虑，靠自己悟的话有时候就会适得其反，提问区就是要让用户养成不耻下问的好习惯。用户提出的问题会有不同的老师给出相应的答案，不同的答案以及想法可以令用户的思维更加开拓。用户提出问题之后，系统会推荐一些相关的其他用户提出的问题，这些问题用户可以收藏，而用户自己提出的问题系统会自动整理到一个文档里，在整理之前系统会询问用户对此问题的理解程度，程度分为完全理解、稍稍理解、理解、有些不懂、完全不懂五个等级，用户可通过题型查询、关键字查询或理解程度查询来查找自己之前不能够理解的地方。

5.3 科技圈

科技圈类似于微信的朋友圈，科技圈里每天会有IT大佬和高校老师分享自己的经验以及生活，带来正能量。用户自己也可以发一些自己每天的生活、学习进度和学习笔记。可以在圈子里为选择同一个课程的用户举办竞赛，获奖者可以获得对应的奖品。为了避免一些不法分子或者电子商务的打扰，系统会针对个别关键字进行自动屏蔽，给用户营造一个良好的学习氛围。

6 结束语

移动4G网络模式教学是当前教学的一个重要的方向。本文主要提出了移动4G教学平台模型构建是以后台大数据平台、移动4G网络策略、移动4G终端UI界面设计为依据的能够在移动4G网络模式下进行实时匹配模式的教学，从而充分利用现代信息技术，更快更好地达到线上线下结合的教学目的。

参考文献：

[1]邹湘军，孙健，何汉武等.虚拟现实技术的演变发展与展望[A].系统仿真学报，2004，16（09）：1095-1098.

[2]陈星宇，虚拟工程博物馆系统设计研究[B].合肥工业大学，2016.

[3]张志勇，唐永林，邢国春，张志刚.基于O2O模式的嵌入式智能生态系统模型研究[J].情报科学，2016，34（02）：96-99.

[4]張志勇，张兴海，宋阳，唐永林，张志刚.基于移动4G智能SAL生态系统模型研究[J].长春师范大学学报，2018，37（02）：29-34.

基金项目：2016年度吉林省教育科学规划课题“互联网+Android 嵌入式程序设计基础实验教学仿真平台的建设与研究”（GH16417）；2016年度吉林工程技术师范学院课题“基于移动4G网络C语言课程研究”；2017年度吉林省科技厅“高校马克思主义教育云平台的建设与研究”（20170418040FG）；2017年度吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划项目“互联网+嵌入式系统移动4G教学终端研究”；2017年度吉林省教育科学“十三五”规划课题“基于嵌入式系统基础课程VR虚拟现实教学平台研究”（ZD17144）。

作者简介：宋阳（1973-），硕士，讲师，从事计算机应用和嵌入式开发研究。

*为通讯作者