基于蓝牙技术的近距离移动SNS设计与实现

摘 要：由于手机中GPS系统定位精度低和室内环境中卫星信号弱，造成移动SNS在室内和近距离环境中社交网络扩展性能差。针对这种情况，提出了基于蓝牙技术的近距离社交网络扩展算法。算法首先在服务器端保存SNS用户手机蓝牙地址与用户的对应信息，然后按照同一区域内“一台蓝牙手机搜索到另一台蓝牙手机”的蔓延模式找到直接相邻的周边用户列表，再在服务器端对周边用户列表按照深度优先算法进行社交网络的深度搜索，找到尽可能多的周边用户并建立社交网络。实验结果表明，移动SNS系统采用该算法比采用现有技术能更加有效、快速地扩展近距离范围内的社交网络。

关键词：蓝牙；移动社会化网络服务；近距离

中图分类号：TP319 文献标识码：A

1 引言 （Introduction）

SNS，全称Social Networking Services[1]，即社会化网络服务[2]，旨在帮助人们建立社会化网络的互联网应用服务。在国外，典型产品就是Facebook、MySpace。在国内，也出现了交友网站、微博、微信等当前最炽手可热的SNS应用，关于SNS的研究也越来越受重视。然而，未来SNS平台的阵地不仅是传统互联网，更多的是移动互联网[3]，移动SNS势不可挡。作为移动SNS中最基础最核心技术之一的社交网络扩展技术，也自然地成为了当前移动SNS研究领域中最重要的研究方向，最新研究成果如社交网络的结构支撑理论分析[4]、社交网络信息传播的博弈模型[5]等，这些成果是从数据结构、模型角度来研究问题，而本文将基于传播媒介的新角度，采用手机蓝牙技术和Wi-Fi局域网等技术相结合的手段进行研究与应用[6]。

2 问题的由来（Origins）

移动SNS产品功能主要包括增加好友（即扩展社交网络）、相册、分享、日志等。其中，最核心最基础的业务是增加好友，扩展社交网络的功能，即SNS业务的核心是社交网络[7]。目前移动SNS产品主要通过两种方式扩展社交网络：一种是通过直接查询应用软件数据库信息后再完成增加好友的方式；二是结合LBS（Location Based Service，基于位置服务）来查找地域附近的好友[8]，再通过增加好友来扩展社交网络的方式。第二种方式也是移动SNS区别于传统互联网SNS的重要特征。

采用LBS技术扩展社交网络的原理是利用手机自带的GPS接收器获取用户与好友之间的位置信息，计算出用户周边的好友信息，再通过增加周边的好友实现社交网络的扩展。这种基于GPS的LBS技术对于扩展社交网络起到了关键性的推动作用，但经过深入分析研究后发现它仍有不足之处：一是手机GPS采用的是粗码，精度最高达到100米，而且对于100米范围内距离越近的社交网络，反而会在搜索定位时变得模糊。二是室内使用GPS定位时，由于搜星数量过少，也很难进行有效的定位[9]。因此，在室内近距离范围内利用手机GPS定位方式扩展社交网络的方法将会失效。然而，社交网络理论表明，以需要进行社交的个体为中心画一圆，离圆中心越近的个体之间需要进行社交的可能性越高，社交的效果也越好。因此，在SNS中越是近距离的社交个体，其需要建立社交网络的愿望则更强烈、更有效，如参加同一次会议（或活动）的人之间都有相互结识的愿望。但这一点正好与当前室内近距离中使用手机GPS定位进行扩展社交网络性能差的情况相矛盾。因此，有必要设计一种能够在室内近距离有效扩展社交网络的移动SNS软件，解决移动SNS中社交网络扩展的“最后一公里”问题。

3 技术分析（Technical analysis）

研究发现大部分移动SNS软件的运行终端手机除了自带GPS功能外，一般还具有蓝牙功能。因此。本文将试图使用蓝牙技术设计一款可以在近距离范围内有效扩展社交网络的移动SNS软件。

关于蓝牙技术，普通手机中蓝牙设备标准主要采用3.0版，其理论传输最大距离为100米，在没有阻挡的室内，实际传播的距离约为30米，有障碍物的情况下，也能达到10米左右，其数据速率最高可达为24Mbps，而最新的蓝牙4.0[10]则传输速度更快、能耗更低。因此，蓝牙设备的性能既能满足发现附近社交网络所需的几百字节的传输要求，也能满足用于名片交换、文件传递等基本社交行为的网速要求。

目前蓝牙技术主要用于手机之间发送文件、蓝牙组网技术等。蓝牙组网的研究主要集中在蓝牙底层物理通信协议和位置固定的专用蓝牙设备组网研究，一般都是通过蓝牙微微网[11]和散射网方式组网。在国外研究中，也提供了较多的组网算法，主要有BTCP、BlueTrees、BlueStars、Scatternet-Route、近饱和组网方法[12]、遗传算法[13]等。如果将此类组网算法直接运用到手机组网进行社交网络扩展，则会因为算法需要修改手机底层硬件而不可行，或因组网速度过慢、适应性差等原因而不可取。

因此，本文将采用如下思路进行社交网络扩展的设计：同一个近距离区域内的手机蓝牙设备通过“一台蓝牙手机搜索到另一台蓝牙手机”的模式找到周边的用户，并在服务器端进行蓝牙地址列表和社交网络的深度搜索，就可以将整个近距离内的所有手机蓝牙设备都找到，并建立起整个社交网络，达到扩展社交网络的效果。目前，在国内采用这种方式设计的移动SNS社交网络扩展的研究与应用还处于空白。

4 基于蓝牙技术的近距离移动SNS设计（Design

of short-range mobile SNS based on Bluetooth

Technology）

4.1 移动SNS系统总体架构设计

在充分分析了移动SNS业务需求、网络需求等因素分析后，本文研究的移动SNS系统总体架构设计为三个部分实现：

（1）用户网络层

用户网络层是由使用移动终端的用户组成，用户设备上均安装了移动SNS的APP软件。一般来说，这些移动终端均具有移动通信网络、Wi-Fi网络、蓝牙网络等无线网络功能。用户端的SNS软件，具有进行用户注册、发现好友、用户间数据交换、文字和语音通信、好友圈、文件共享等社交功能。同时，在用户网络层，采用蓝牙技术进行附近社交网络的简单搜索。endprint

（2）无线通信网络层

无线通信网络层，主要是负责用户端的SNS软件与服务端的网络通信功能。无线通信网络主要是由移动通信基站（如3G、4G网络等）和Wi-Fi网络提供通信功能。而移动通信网络与Wi-Fi之间的选择则交由用户自行选择，只要能满足用户端与服务器之间的网络通信要求即可。

（3）服务器端

服务器端由Web服务器和数据库服务器组成。其中，数据库服务器主要负责存储用户数据，尤其是用户社交网络相关的数据。Web服务器主要负责对用户请求进行响应处理，完成服务器端社交网络的深度优先搜索与扩展算法的计算与处理功能，并将社交网络反馈给客户端。

4.2 基于蓝牙技术的近距离社交网络扩展算法设计

近距离移动SNS设计与实现中最核心的内容是基于蓝牙技术进行近距离社交网络扩展的算法设计。其算法设计分为五个阶段进行：

（1）初始化阶段

用户在初次使用移动SNS软件时，需要完成用户基本信息的注册。在注册的同时，算法会将用户手机的蓝牙MAC地址上传至服务端保存，这样在SNS服务端就保存了蓝牙MAC地址与用户信息一一对应的关系数据。同时，为了解决注册用户在不同手机上登录所带来的蓝牙MAC地址与用户信息不一致问题，算法设计成用户每次使用SNS软件时，将登录的用户名和登录所用手机的蓝牙MAC地址上传至服务器端，完成关系数据的更新操作。

其关系数据存储结构如表1所示。

表1 用户信息存储结构表

Tab.1 User information storage structure

序号 字段名 数据类型 备注

1 用户名 Varchar（50） 主键

2 密码 Varchar（20）

3 性别 Varchar（10）

4 爱好 Varchar（50）

5 状态 Varchar（10）

6 蓝牙MAC地址 Varchar（12） 唯一

与此同时，每次启动SNS软件的时候，算法将通过编程自动打开用户手机的蓝牙网络，为后续社交网络的扩展作好通信网络环境的准备。在本算法设计中，将此阶段登录SNS软件的用户称为算法发起用户，它负责发起整个算法的执行。

（2）搜索周边蓝牙设备阶段

所有安装了SNS软件的用户手机都已经在启动软件时完成了蓝牙设备的可见性设置工作。因此，算法发起用户可以通过自身的蓝牙设备对自身周边的手机蓝牙设备进行搜索与发现。搜索过程完成之后，算法发起用户可以获得他周围近距离内（近距离是指手机蓝牙的搜索范围距离，约10米）的所有手机蓝牙MAC地址列表。

此阶段的搜索周边蓝牙设备工作，可分为定时执行和用户手动执行两种方式进行。

（3）蓝牙地址上传与匹配阶段

将自动搜索与发现过程得到的蓝牙MAC地址列表通过移动通信网络或Wi-Fi网络上传至服务器端，然后将搜索的蓝牙地址与服务端注册用户的MAC地址进行一一匹配，从而得到一类地址匹配成功的用户信息列表和一类没有匹配成功的蓝牙地址列表。其中，匹配成功的用户信息列表为算法发起用户找到的直接周边用户信息，将此列表返回给算法发起用户，即可以进行建立社交关系、交换名片等后续社交行为了；而没有匹配成功的蓝牙地址列表则为没有安装此SNS软件的手机用户，为需要进一步推广安装SNS软件并进行社交网络扩展的用户。

同时，将得到一类已安装SNS软件的用户列表信息和一类没有安装SNS软件的手机蓝牙地址列表，并保存到服务端的数据库中。

（4）服务器端深度搜索周边蓝牙设备阶段

对第三阶段得到的已安装SNS软件的每一个用户，发送“搜索周边蓝牙设备”的指令，并告知其周边用户为算法发起用户。收到指令的用户手机立即执行第二阶段算法，将得到的它周围近距离内所有手机蓝牙MAC地址列表返回给服务器端。通过算法将此返回列表与算法发起用户的周边用户列表、服务端注册用户列表进行匹配比较。若此返回列表中的地址存在在服务器端注册列表中能匹配但在算法发起用户的周边用户列表中不能匹配的用户列表，则为算法发起用户周边的新节点，其距离约为两个蓝牙搜索距离，即约为20米，将此新列表的相关信息返回给算法发起用户。

以此类推，按照深度优先算法，对第三阶段得到的已安装SNS软件的每一个用户执行上述算法。对本阶段得到的周边用户的新列表，按照深度优先算法，执行上述算法。深度优先算法每推进一层执行，则与算法发起用户的物理距离增加一个搜索距离单位（一个单位约为10米）。

经过多个层次执行深度优先算法后，算法发起用户即可得到其周边的所有用户列表信息和没有安装SNS软件的用户列表信息。

本阶段算法的流程图如图1所示。

图1 服务器端深度搜索周边蓝牙设备算法流程图

Fig.1 The flow diagram of depth-first search algorithm

neighboring bluetooth devices on server

（5）用户端获得附近社交网络信息阶段

算法发起用户根据服务器端发送过来的所有周边用户列表信息进行增加好友操作，并进行后续的“名片与文件交换、聊天、语音”等社交活动。同时，算法发起用户也可以将本移动SNS软件通过蓝牙网络试图发送给周围近距离的没有安装此SNS软件但打开了蓝牙设备的用户，进一步扩展社交范围。考虑到性能、使用体验等方面的因素，本算法中的“名片与文件交换、聊天、语音”等社交活动的通信方式采用原有的移动通信网络或Wi-Fi来实现。

经过上述五个阶段后，算法能将算法发起用户周边近距离的所有用户找到，并建立起社交关系，达到了扩展了算法发起用户社交网络的效果。endprint

5 移动SNS软件的实现与测试（Implementation and

testing of the mobile SNS software）

5.1 技术实现方式

针对上述架构设计和近距离社交网络扩展算法设计，本文采用Android平台的手机作为开发终端，服务器采用“JSP+

Servlet+Struts+Spring+iBatis”技术体系，数据库采用免费、高性能的MySQL，完成了移动SNS软件原型开发，并取名为“迷你社交”。

5.2 测试

5.2.1 测试环境

考虑到本系统主要应用在会议室等公共环境，故选择一个可容纳300人、面积约为500平方米的会议室场地作为测试环境。使用8台手机及1台服务器进行实机验证。手机型号分别为小米手机6台以及三星Galaxy S4手机2台，共8台，并分别编号为1—8号。

5.2.2 功能测试

通过测试，手机端移动SNS软件的用户注册、登录、在线查找好友、查找附近的好友、发消息、传文件、交换名片等功能均能正常使用。其中，基于蓝牙技术实现的近距离移动SNS社交网络扩展方面的功能测试如图2所示。

图2 基于蓝牙技术的社交网络扩展功能测试截图

Fig.2 The extended function test screenshot of mobile

SNS based on bluetooth technology

5.2.3 算法效率测试

为了测试算法扩展社交网络延迟变化情况，进行了如下算法效率测试：

测试方法为随机选择手机在会议室的位置，分别以2台、4台、6台、8台手机为单位进行测试，并记录了发现附近社交网络的时延数据。测试表明：本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS扩展社交网络的时延较低，通常为3秒至6秒之间，并且随着社交网络中的手机数目增加，扩展社交网络的时延会有所增加，但均在一个低时延可接受的范围之内。

5.2.4 与原有方法的对比

将安装了移动SNS软件的实验手机的蓝牙设备关闭，换成采用原有基于GPS定位技术来搜索周边好友信息进行社交网络扩展，发现很多手机在GPS在启动过程中出现了搜索定位卫星时间过长，搜索到的卫星太少等问题而导致无法进行定位或精确定位，也就无从进行社交网络的有效扩展。因此，采用原有GPS定位的LBS技术在室内近距离范围内很难有效地进行社交网络的扩展，而采用本文所设计的基于蓝牙技术的近距离社交网络扩展算法无论从功能还是性能上，均能达到较满意的效果。

6 结论（Conclusion）

本文从当前最热门的移动SNS市场情况分析起，重点分析了移动SNS产品在近距离范围内，尤其是室内情况下社交网络发现与传播速度慢、社交效果不理想等现状情况，然后设计了一款移动SNS系统的总体架构，并着重通过手机自带的蓝牙设备，设计了一种适应近距离范围内能快速、有效地扩展社交网络的算法，并采用Java、Android技术实现了一款移动SNS软件原型，在真实环境对软件原型的功能和算法效率进行了测试，测试结果表明本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS软件，能有效解决原采用GPS技术进行定位的移动SNS软件在近距离范围内社交网络扩展性能差的缺陷，有效地解决了移动SNS中社交网络扩展的“最后一公里”问题。同时，为了进一步优化本文所设计的移动SNS，后续将结合蓝牙技术、Wi-Fi、GPS等多种技术完成进一步的研究。

参考文献（References）

[1] Zhu Zeng，Qiang Lu.Understanding Individual Adoption of

Social Networking Services：An Empirical Investigation.

Proceedings of 2011 3rd IEEE International Conference

on Information Management and Engineering（ICIME 2011）

VOL.05[C].Zhengzhou：Henan University of Technology，2011.

[2] 郑志刚，陆杰华.面向老年人的社会化网络服务平台研究[J].

计算机工程与科学，2012，34（5）：31-34.

[3] 李永梅.私密社交：开启SNS后时代序幕[J].互联网天地，2012

（06）：46-47.

[4] 韩毅，等.社交网络的结构支撑理论[J].计算机学报，2014，37（4）：

905-914.

[5] 黄启发，等.社交网络信息传播的博弈模型[J].小型微型计算

机系统，2014，35（3）：473-477.

[6] 许彪.移动SNS的社交网络传播方式现状分析与改进探索[J].

软件工程师，2014，17（7）：42-44.

[7] 闵栋.移动SNS业务跟踪研究[J].移动通信，2010（3）：13-17.

[8] 方颖松.LBS技术在移动设备中的发展与研究[J].信息与电脑

（理论版），2011（3）：117.

[9] 梁坤，施浒立，宁春林.室内环境中的GPS信号特性分析[J].天

文研究与技术，2008（1）：30-32.

[10] 徐飞.蓝牙数据传输增强技术研究及其基带芯片设计实现

[D].西安：西安电子科技大学， 2013.

[11] 王洪金，等.蓝牙微微网抗干扰策略的研究[J].无线通信技术，

2013（4）：11-15.

[12] 伍春，等.蓝牙无线传感器网络近饱和组网方法[J].计算机工

程与应用，2011，47（18）：114-117.

[13] 牛继来，刘勇.遗传算法在蓝牙scatternet组网中的应用[J].计

算机与数字工程，2012，40（7）：35-37.

作者简介：

许 彪（1981-），男，硕士，讲师，工程师.研究领域：移动计

算，软件工程.endprint

5 移动SNS软件的实现与测试（Implementation and

testing of the mobile SNS software）

5.1 技术实现方式

针对上述架构设计和近距离社交网络扩展算法设计，本文采用Android平台的手机作为开发终端，服务器采用“JSP+

Servlet+Struts+Spring+iBatis”技术体系，数据库采用免费、高性能的MySQL，完成了移动SNS软件原型开发，并取名为“迷你社交”。

5.2 测试

5.2.1 测试环境

考虑到本系统主要应用在会议室等公共环境，故选择一个可容纳300人、面积约为500平方米的会议室场地作为测试环境。使用8台手机及1台服务器进行实机验证。手机型号分别为小米手机6台以及三星Galaxy S4手机2台，共8台，并分别编号为1—8号。

5.2.2 功能测试

通过测试，手机端移动SNS软件的用户注册、登录、在线查找好友、查找附近的好友、发消息、传文件、交换名片等功能均能正常使用。其中，基于蓝牙技术实现的近距离移动SNS社交网络扩展方面的功能测试如图2所示。

图2 基于蓝牙技术的社交网络扩展功能测试截图

Fig.2 The extended function test screenshot of mobile

SNS based on bluetooth technology

5.2.3 算法效率测试

为了测试算法扩展社交网络延迟变化情况，进行了如下算法效率测试：

测试方法为随机选择手机在会议室的位置，分别以2台、4台、6台、8台手机为单位进行测试，并记录了发现附近社交网络的时延数据。测试表明：本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS扩展社交网络的时延较低，通常为3秒至6秒之间，并且随着社交网络中的手机数目增加，扩展社交网络的时延会有所增加，但均在一个低时延可接受的范围之内。

5.2.4 与原有方法的对比

将安装了移动SNS软件的实验手机的蓝牙设备关闭，换成采用原有基于GPS定位技术来搜索周边好友信息进行社交网络扩展，发现很多手机在GPS在启动过程中出现了搜索定位卫星时间过长，搜索到的卫星太少等问题而导致无法进行定位或精确定位，也就无从进行社交网络的有效扩展。因此，采用原有GPS定位的LBS技术在室内近距离范围内很难有效地进行社交网络的扩展，而采用本文所设计的基于蓝牙技术的近距离社交网络扩展算法无论从功能还是性能上，均能达到较满意的效果。

6 结论（Conclusion）

本文从当前最热门的移动SNS市场情况分析起，重点分析了移动SNS产品在近距离范围内，尤其是室内情况下社交网络发现与传播速度慢、社交效果不理想等现状情况，然后设计了一款移动SNS系统的总体架构，并着重通过手机自带的蓝牙设备，设计了一种适应近距离范围内能快速、有效地扩展社交网络的算法，并采用Java、Android技术实现了一款移动SNS软件原型，在真实环境对软件原型的功能和算法效率进行了测试，测试结果表明本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS软件，能有效解决原采用GPS技术进行定位的移动SNS软件在近距离范围内社交网络扩展性能差的缺陷，有效地解决了移动SNS中社交网络扩展的“最后一公里”问题。同时，为了进一步优化本文所设计的移动SNS，后续将结合蓝牙技术、Wi-Fi、GPS等多种技术完成进一步的研究。

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905-914.

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[10] 徐飞.蓝牙数据传输增强技术研究及其基带芯片设计实现

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[13] 牛继来，刘勇.遗传算法在蓝牙scatternet组网中的应用[J].计

算机与数字工程，2012，40（7）：35-37.

作者简介：

许 彪（1981-），男，硕士，讲师，工程师.研究领域：移动计

算，软件工程.endprint

5 移动SNS软件的实现与测试（Implementation and

testing of the mobile SNS software）

5.1 技术实现方式

针对上述架构设计和近距离社交网络扩展算法设计，本文采用Android平台的手机作为开发终端，服务器采用“JSP+

Servlet+Struts+Spring+iBatis”技术体系，数据库采用免费、高性能的MySQL，完成了移动SNS软件原型开发，并取名为“迷你社交”。

5.2 测试

5.2.1 测试环境

考虑到本系统主要应用在会议室等公共环境，故选择一个可容纳300人、面积约为500平方米的会议室场地作为测试环境。使用8台手机及1台服务器进行实机验证。手机型号分别为小米手机6台以及三星Galaxy S4手机2台，共8台，并分别编号为1—8号。

5.2.2 功能测试

通过测试，手机端移动SNS软件的用户注册、登录、在线查找好友、查找附近的好友、发消息、传文件、交换名片等功能均能正常使用。其中，基于蓝牙技术实现的近距离移动SNS社交网络扩展方面的功能测试如图2所示。

图2 基于蓝牙技术的社交网络扩展功能测试截图

Fig.2 The extended function test screenshot of mobile

SNS based on bluetooth technology

5.2.3 算法效率测试

为了测试算法扩展社交网络延迟变化情况，进行了如下算法效率测试：

测试方法为随机选择手机在会议室的位置，分别以2台、4台、6台、8台手机为单位进行测试，并记录了发现附近社交网络的时延数据。测试表明：本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS扩展社交网络的时延较低，通常为3秒至6秒之间，并且随着社交网络中的手机数目增加，扩展社交网络的时延会有所增加，但均在一个低时延可接受的范围之内。

5.2.4 与原有方法的对比

将安装了移动SNS软件的实验手机的蓝牙设备关闭，换成采用原有基于GPS定位技术来搜索周边好友信息进行社交网络扩展，发现很多手机在GPS在启动过程中出现了搜索定位卫星时间过长，搜索到的卫星太少等问题而导致无法进行定位或精确定位，也就无从进行社交网络的有效扩展。因此，采用原有GPS定位的LBS技术在室内近距离范围内很难有效地进行社交网络的扩展，而采用本文所设计的基于蓝牙技术的近距离社交网络扩展算法无论从功能还是性能上，均能达到较满意的效果。

6 结论（Conclusion）

本文从当前最热门的移动SNS市场情况分析起，重点分析了移动SNS产品在近距离范围内，尤其是室内情况下社交网络发现与传播速度慢、社交效果不理想等现状情况，然后设计了一款移动SNS系统的总体架构，并着重通过手机自带的蓝牙设备，设计了一种适应近距离范围内能快速、有效地扩展社交网络的算法，并采用Java、Android技术实现了一款移动SNS软件原型，在真实环境对软件原型的功能和算法效率进行了测试，测试结果表明本文所设计的基于蓝牙技术的近距离移动SNS软件，能有效解决原采用GPS技术进行定位的移动SNS软件在近距离范围内社交网络扩展性能差的缺陷，有效地解决了移动SNS中社交网络扩展的“最后一公里”问题。同时，为了进一步优化本文所设计的移动SNS，后续将结合蓝牙技术、Wi-Fi、GPS等多种技术完成进一步的研究。

参考文献（References）

[1] Zhu Zeng，Qiang Lu.Understanding Individual Adoption of

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[4] 韩毅，等.社交网络的结构支撑理论[J].计算机学报，2014，37（4）：

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[5] 黄启发，等.社交网络信息传播的博弈模型[J].小型微型计算

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[9] 梁坤，施浒立，宁春林.室内环境中的GPS信号特性分析[J].天

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[13] 牛继来，刘勇.遗传算法在蓝牙scatternet组网中的应用[J].计

算机与数字工程，2012，40（7）：35-37.

作者简介：

许 彪（1981-），男，硕士，讲师，工程师.研究领域：移动计

算，软件工程.endprint