P2P场景传输的移动设备移植

P2P场景传输的移动设备移植

摘要虚拟现实技术在这些年来发展迅速，已成为理论学者和商家争先竞逐的对象。随着智能手机、平板电脑的大规模普及，虚拟环境的终端已渐渐从PC 转移到PAD、手机等移动终端上，而与传统PC不同的是，PAD、手机的移动终端的存储空间非常有限，这样就成为虚拟现实技术在移动终端设备上普及的瓶颈。而本文主要关注的是这个问题。

关键词P2P；移动设备；无线网络

0 引言

虚拟现实技术在这些年来发展迅速，已成为理论学者和商家争先竞逐的对象。具有浸没感、交互性和构想性的虚拟现实技术产生了极大的魅力，然而随着虚拟现实不断扩张的同时，一系列的问题也随之出现，首先是大规模虚拟场景下载的实时性与服务器端有限带宽的矛盾，如今各类虚拟场景的复杂度和规模迅速增加，但基于客户端/服务器的下载模式中，服务器能提供的下载带宽却极其有限。第二是服务器端的有限处理能力与多用户并发下载之间的矛盾，由于用户规模变得越来越大，在基于Client/Server的下载模式中，大规模用户对大规模场景数据的并发请求势必给服务器带来极高的负载，并可能带来服务器瘫痪。第三是大规模场景的海量数据和用户终端较小存储空间之间的矛盾，随着智能手机、平板电脑的大规模普及，虚拟环境的终端已渐渐从PC转移到PAD、手机等移动终端上，而与传统PC不同的是，PAD、手机的移动终端的存储空间非常有限，这样就成为虚拟现实技术在移动终端设备上普及的瓶颈。而本文主要关注的是第三个问题。

1 研究现状和发展动态

互联网发展至今日，在各个方面、各个方向都有很大的突破，在两个方向，一个是虚拟现实，一个是P2P，这两项技术这些年来取得了长足的进步，而将这两项技术结合起来的尝试也已出现。

众所周知，P2P技术最近在视音频流媒体上应用很多，诸如BT、PPSTREAM 等视音频软件都是P2P技术的产物，于是我便想P2P技术应用在虚拟场景的传输上，然而，这两者又存在着显著的不同：1）视频、音频等媒体内容的传输往往只需考虑数据之间的时间相关性，用户对媒体内容的访问是线性的，而虚拟场景存储于三维空间中，传输虚拟场景传输更多考虑的是空间相关性和用户在虚拟空间中的非线性行为模式[1]；2）虚拟场景具有同视频、音频等数据不同的数据属性，对造型复杂的几何数据其编码难度高于线性媒体内容；3. 就应用层传输协议而言，流媒体传输主要依赖实时流媒体传输协议（RTSP）[2-4]等协议，而虚拟场景的传输目前较多使用HTTP协议。[5]总结了渐进式传输过程中的数据通信模式。

2 链路捆绑及数据的可靠传输

个人多媒体网关（MPG）和多媒体用户终端（MUE），并配有传输3D互动媒体的相关协议。子系统将实现移动链路捆绑协议和丢包控制技术：移动多链路捆绑技术可缓解带宽分配冲突和提高带宽利用率，为3D互动媒体应用提供非中断的通信；丢包控制技术则可以提供一种低时延、高可靠的实时传输技术。

如图所示，假设个人多媒体网关MPG已经建立了稳定的互联网连接，且终端设备MUE也已经建立了与MPG的有效连接。在图示的场景中，MUE可以请求MPG为其建立多链路捆绑服务，也就是3G/4G链路（超级链路）以及WiFi 链路（子链路）的捆绑。在捆绑完成的情况下，超级链路负责3D场景数据通信的信令，而子链路负责传送3D场景的基网格以及网格增量。因此一旦MUE移动超出MPG的WiFi覆盖范围造成子链路中断，基网格会通过超级链路传输，虽然通信质量会出现一定程度的下降，但超级链路不会受影响并将继续保持通信。MUE重新恢复WiFi连接后，通信负载又会动态地转移回此子链路。捆绑协议的设计实现如下所述：

1）MUE与MPG建立3G/4G网络连接，称之为超级链路；MUE请求将MPG 作为代理与远程服务器进行信令交互；

2）MPG与远程服务器以TCP/IP协议进行通信，建立通信信道；再发送就绪信号ACK回MUE；

3）如果MUE可以与MPG建立一个WiFi连接，则：

（1）MUE向MPG发送一个链路捆绑请求；

（2）请求确认后，MUE将3D场景的请求信息通过超级链路发送给远程服务器；

（3）MPG将收到远程服务器传回的3D场景数据的基网格和网格增量数据通过WiFi链路传回MUE；

4）如果MUE与MPG只存在超级链路（3G/4G），则：

（1）MUE将3D场景的请求信息通过超级链路发送给远程服务器；

（2）MPG将服务器返回的3D场景数据（包括基网格和必要的网格增量）通过超级链路传回MUE；

5）MPG作为MUE的中继节点与远程服务器进行通信，传输3D场景的基网格和网格增量。

只要MPG保持稳定和可靠，链路捆绑协议对于远程服务器而言是完全透明

的。尽管WiFi连接可能随时出现中断，只要保证MUE与MPG的超级链路能够有效地传输3D场景的基网格数据，此协议可以进一步延伸到提供高效的非中断服务。

3 结论

在阅读了大量相关文献之后，选择关键技术，进行可行性分析，设计程序模型的架构。然后进入编码工作，使用OPENGL ES等语言实现P2P场景传输技术并进行调试。在各种移动平台上进行测试，使结果趋向稳定。

参考文献

[1]Mayer-Patel K，Gotz D. Adaptive streaming for nonlinear media. IEEE Multimedia，2007，14（3）：68-83.

[2]Kuhn K. Using RTP and RTSP for real-time 3D interaction [thesis]. University of Maryland Baltimore County，2006.

[3]Brandt J，Wolf L，Kahmann V. Collaborative streaming in heterogeneous and dynamic scenarios. Communication of ACM，49（11）：58-63.

[4]Brandt J，Wolf L. Adaptive video streaming for mobile clients. In：Proc of NOSSDA V’08.，Braunschweig，Germany，ACM，2008：113-114.

[5]G.V. Popescu and C.F. Codella. An architecture for qos data replication in network virtual environments reality. In：Proc of VR’02 Orlando，Florida，USA，IEEE，2002. 41-48.