Диссертация (Математическое и программное обеспечение системы дистанционного обучения на базе веб-конференций), страница 7

Апплеты могут выполняться на всехплатформах, для которых доступна виртуальная Java-машина. JavaFX – платформа для создания RIA, позволяет строить унифицированныеприложения с насыщенным графическим интерфейсом. JavaFX расширяетвозможности Java, позволяя использовать библиотеки Java в приложенияхJavaFX при помощи специального языка программирования JavaFX Script.Платформа Adobe Flash наиболее распространена в сфере создания «богатых» вебприложений. Она обладает следующими достоинствами [107]:Высокая скорость и простота разработки благодаря наличию визуальногоредактора,позволяющегосоздаватьвизуальныеэлементыинтерфейсаприложения с использованием векторной графики.Большие возможности по работе с графикой, которые позволяют использоватьразличные встроенные визуальные эффекты и таким образом создавать вебприложения с богатыми возможностями.Поддержка всех видов мультимедиа (изображений, звука, видео) в различныхформатах и встроенная поддержка векторной графики.РазвитыевозможностиязыкаActionScript,программирования логики работы приложения.используемогодля31Возможность воспроизведения Flash-роликов внутри другого Flash-ролика, чтоактуально для демонстрирования презентаций, конвертированных в форматFlash.Поддержка средства синхронизации событий между всеми клиентами,подключёнными к серверу, называемого общими объектами («shared objects»).Функциональность, обеспечиваемая технологией Flash, позволяет выполнить всефункциональные и нефункциональные требования к веб-приложению, что обусловило еевыбор для разработки этого компонента.1.2.4.2.

Требования к приложению-редактору учебных заданийФункциональные требованияРедактор учебных заданий предоставляет удобный набор инструментов для созданияи редактирования учебных заданий, представляющих собой задачи для самостоятельногопошаговогорешенияподконтролемпреподавателявходевеб-конференции.Инвариантность относительно предметной области должна быть обеспечена широкимнабором изобразительных средств, включающих:создание формул из символьных элементов (букв, цифр, математическихсимволов),масштабированиеиперемещениеэлементов,добавлениефрагментов текста и полей для ввода значений с клавиатуры;создание рисунков, состоящих из геометрических фигур – окружностей,эллипсов, прямоугольников, прямых и произвольных линий, стрелок и т.д.;добавление изображений из внешних графических файлов.Интерфейс редактора должен позволять создавать несколько задач для одного занятияс возможностью быстрого переключения между задачами.Нефункциональные требования к редактору учебных заданий в целом аналогичнынефункциональным требованиям к клиентскому приложению.Т1 (требование к доступности): редактор должен работать напрямую через браузерклиентского компьютера.Т2 (требование наличия дружественного интерфейса): для комфортной работытребуетсяналичиедостаточнопростогоинтерфейса,доступногодляосвоениянеподготовленным пользователем.Т8 (требования к платформонезависимости): редактор должен предусматриватьработу на различных платформах и операционных системах компьютеров конечныхпользователей.Т9 (требования к протоколам и технологиям взаимодействия): редактор должениспользовать стандартные протоколы обмена данными с сервером – TCP, HTTP.32Технология должна поддерживать сохранение формул и графических элементов вкомпактном текстовом формате (XML или JSON) и обратное преобразованиесохраненных материалов в наглядный графический вид и, соответственно, иметьвстроенную поддержку обработки указанных форматов и средства векторного рисованияграфических примитивов с параметрами, указанными в XML- или JSON-файле.Ввиду аналогичности требований к редактору и клиентскому веб-приложению дляразработки редактора была также выбрана технология Adobe Flash.1.2.4.3.

Требования к мультимедийному серверуФункциональные требованияМультимедийный сервер – это компонент программной системы, обеспечивающийсинхронную работу всех пользователей в режиме реального времени и обмен аудио- ивидеоинформацией. К этому компоненту предъявляется следующий ряд функциональныхтребований.Наличие инструмента синхронизации событий, происходящих в ходе вебконференции, и рассылка уведомлений об этих событиях всем клиентскимприложениям, подключенным к серверу.Наличие средства синхронной передачи аудио- и видеопотоков от каждогоклиента всем остальным клиентам, подключенным ксерверупутемиспользования принципа «публикация-подписка».Возможность непосредственной работы с базой данных, общей с базой данных,используемой серверным приложением.Автоматическое подключение клиентских приложений в момент открытияпользователемвеб-страницы,содержащейклиентскоеприложениедляпроведения веб-конференций, и отключение пользователей в момент закрытиявеб-страницы или окна браузера.Обработка событий, происходящих в момент входа и выхода пользователей:рассылка события о появлении нового пользователя, определение места длядобавления окна с видеопотоком пользователя, запись посещений в базуданных, удаление окон пользователей, покинувших конференцию.Запуск сервера перед началом занятия и его остановка после окончаниязанятия во избежание несанкционированного использования вычислительныхресурсов.Нефункциональные требованияНефункциональные требования, предъявляемые к мультимедийному серверу:33Т3 (требование к надежности): технология должна обеспечивать стабильность ибесперебойность работы мультимедийного сервера с типичной нагрузкой (как правило,около 30-40 участников).Т7 (требование к производительности): производительность должна быть достаточнойдля одновременной работы студентов учебной группы, состоящей из нескольких десятковучастников.Т8 (требования к платформонезависимости): для обеспечения переносимостинеобходима независимость реализации мультимедийного сервера от платформы,гарантирующая его работу на различных серверных платформах (Windows Server,различные дистрибутивы Linux).Т10 (требования к скорости и стоимости разработки): мультимедийный сервер долженбытьоснованнасвободнораспространяемыхилинедорогихтехнологиях,предусматривающих их применение для некоммерческих и образовательных проектов.Технология должна предусматривать быструю разработку собственного мультимедийногосервера на основе расширения базовой функциональности, поставляемой разработчикомтехнологии.Выбор технологии для реализацииДлябыстройразработкимультимедийногосерверадоступныследующиетехнологии: Adobe Flash Media Server – коммерческий медиасервер компании Adobe. Red5 – свободно распространяемый, расширяемый медиасервер с открытымисходным кодом, написанный на языке Java. Wowza – дорогостоящий коммерческий медиасервер для крупных проектов,принадлежащий Wowza Media Systems.Из перечисленных решений лишь медиасервер Red5 удовлетворяет всем указаннымтребованиям к разрабатываемой системе, поскольку он относится к категории opensourceпроектов и распространяется бесплатно.

Red5 после установки обладает базовойфункциональностью и предоставляет набор методов и предопределенных коллбэков(callback-функций, вызываемых автоматически при наступлении определенного события),позволяющих реализовать логику работы разрабатываемого сервера: вход и выходпользователей, учёт их посещаемости, синхронизация различных событий в режимереального времени, оперативное и долговременное хранение данных.Порезультатамтестирования,мультимедийныйсервернаосновеRed5гарантированно обеспечивает стабильную работу веб-конференции при не менее чем 80подключенных клиентах, что с избытком покрывает потребности разрабатываемой34системы.

Это и обусловило выбор данного мультимедийного сервера для построенияСДО.1.2.4.4. Требования к серверному веб-приложениюФункциональные требованияСерверное веб-приложение – это компонент, который обеспечивает следующиефункции программного комплекса:построение и отображение веб-интерфейса системы дистанционного обучения;авторизация пользователей и вход в систему;обработка HTTP-запросов на чтение и запись данных, поступающих отклиентского приложения и редактора учебных заданий;учёт успеваемости студентов;индивидуализация процесса обучения каждого студента;планирование занятий и составление расписания.Одной из функций проектируемой программной системы является индивидуализацияпроцесса обучения для каждого студента.

Индивидуализация требует от системыпринятия решений на основе знаний специалистов (преподавателей) о методах выбораподходящей сложности заданий. Таким образом, серверное веб-приложение должновключать алгоритмы вывода рекомендаций, опирающиеся на знания специалистов, чтотребует наличия следующие компонентов: база знаний, формализующая знания экспертов; механизмы логического вывода; интерфейс для работы с пользователем, включающий редактирование базызнаний, настройку алгоритмов расчета, просмотр журнала расчетов.Таким образом, серверное приложение включает в себя программный компонент,обладающий всеми признаками экспертной системы. Серверное веб-приложение должноподдерживать реализацию алгоритмов, используемых экспертными системами, а такжесохранять экспертную информацию и текущие данные в базе данных.Нефункциональные требованияНефункциональные требования к серверному приложению включают следующиепункты:Т6 (требование к безопасности): необходимо наличие функции авторизациипользователей и современной, обновляемой защиты от внешних вторжений.Т7 (требование к производительности): производительность должна быть достаточнойдля обеспечения учебного процесса в рамках одного вуза (несколько десятков или сотенпользователей).35Т8 (требования к платформонезависимости): серверное веб-приложение должнопредусматривать работу на различных серверных платформах (Windows Server, Linux).Т9 (требования к протоколам и технологиям взаимодействия): веб-интерфейс,клиентское приложение и редактор при работе с серверным приложением должныиспользовать только протокол HTTP, посредством которого передаются данные вформатах HTML, JSON, XML.Т12 (гибкость и модифицируемость): веб-приложение должно предусматриватьоперативное внесение изменений в код для добавления новых функций, устраненияошибок и реализации пожеланий пользователей.Выбор технологии для реализацииДля создания серверного веб-приложения, работающего в рамках программнойсистемы указанных масштабов и удовлетворяющего перечисленным требованиям,доступны следующие широко распространённые технологии: язык PHP и фреймворки Yii, Zend, CakePHP, Laravel; язык Ruby и фреймворк Ruby on Rails; язык Python и фреймворк Django; язык Java и технология Java Server Pages (JSP); технология Active Server Pages (ASP) и др.Для разработки серверного веб-приложения был выбран язык Ruby и фреймворк Rubyon Rails благодаря следующим преимуществам [87, 118]:1.

Фреймворк построен на основе архитектуры MVC (Model – View – Controller,Модель – Представление – Контроллер), что позволяет упорядочить программныйкод и полностью отделить реализацию серверных алгоритмов от процессаформирования HTML-страниц.2. Использование Ruby on Rails позволяет достичь высокой скорости разработкиприложений за счет сжатого, лаконичного синтаксиса языка Ruby и следованияпринципам приоритета соглашений над конфигурацией. Согласно этомупринципу, если какой-либо компонент (класс, функция, таблица, файл и т.п.)соответствует соглашению наименования, то он наследует конфигурацию поумолчанию и не нуждается в дополнительной конфигурации.3. Открытость и платформонезависимость языка Ruby, а следовательно, и всехтехнологий, созданных на его основе.4.