云桌面智能傳輸協議關鍵技術

中圖分類號：TN915 文獻標志碼：A 文章編號：1009-6868 (2012) 03-0032-002

摘要：文章通過在桌面傳輸協議中應用動態網絡服務質量(QoS)監控技術、實時對象檢測傳輸技術和場景緩存技術，實現了對不同網絡狀態、多種對象環境和場景遷移等情況下的智能桌面傳輸，提升了桌面協議對網絡、桌面對象以及場景的適應性。

關鍵詞：云計算；桌面傳輸協議；動態網絡服務質量監控技術；實時對象檢測傳輸技術；場景緩存技術

Abstract: Dynamic quality of service (QoS) monitoring technology， real-time object detection and transmission technology， and scene cache technology (all in the desktop transfer protocol) can be used for transmitting under different network conditions and in multiobject environments. They can also be used for scene migration and can enhance the adaptability of the desktop protocol to the network， desktop objects， and scenes.

Key words:cloud computing; desktop transform protocol; network QoS monitor technology; multiobject transform technology; scenes cache technology

云計算作為學術界和工業界的熱門技術，已在各行各業得到廣泛應用。在目前各種云技術應用中，云桌面已經成為典型應用。云桌面技術結合了虛擬桌面技術和云計算技術，其系統架構如圖1所示。

在云桌面系統中，操作系統和應用程序從終端上分離出來，托管到云計算平臺上。云計算平臺為每個用戶分配一臺虛擬機，提供合適的計算和存儲資源。

用戶的操作系統和應用程序運行在虛擬機上，用戶通過虛擬桌面訪問自己的應用程序。不同的終端只要安裝虛擬桌面客戶端就可以使用虛擬桌面。虛擬桌面客戶端能夠與虛擬機協商終端的能力，如屏幕大小、圖形處理能力等，以達到最佳的顯示效果。另外，終端的各種硬件設備，如通用串行總線(USB)接口、鍵盤鼠標、COM口、打印口等，能夠重定向到虛擬機中，被虛擬機中的應用程序感知，使應用程序如同運行在終端本地一樣[1]。

然而，在實際的云桌面系統中，終端如何高效、快速展現云端虛擬機桌面，極大的依賴于桌面傳輸協議。如何使桌面協議能夠智能的識別網絡的帶寬、智能的識別桌面的對象、智能的識別對象所在的場景，成為目前研究和實踐的關鍵技術問題[2-4]。

1 智能桌面傳輸協議關鍵

技術

云桌面應用場景是計算能力在服務端，用戶鍵盤輸入、屏幕輸出在云終端。用戶通過云終端操控使用云桌面，云桌面和云終端需要通過遠程傳輸協議實現兩者的交互。云桌面的用戶體驗依賴于遠程傳輸協議的高效實現。遠程傳輸協議需要解決的一個基本問題是，在有限并且動態變化的帶寬情況下，如何將云應用的輸出內容實時、高效地傳送到云終端。為了解決桌面傳輸協議在帶寬適應性、桌面對象適應性和場景適應性方面的問題，我們提出了多種的技術解決方案。

1.1 網絡QoS監控技術

虛擬桌面的傳輸質量直接受到主機和瘦客戶端之間的網絡質量的影響，所以對兩者之間的網絡質量的實時監測成為智能傳輸控制的前提。在目前我們的云桌面系統中，通過在協議層攜帶時間戳的方式來測量當前的網絡的傳輸時延。

對于每個報文，分別加入兩個字段，記錄前次收到時間戳(LRT)和當前發送時間戳(CST)。這樣，當接收方接收到該報文時，就能夠根據該報文的LRT和SCT計算出本地的發包時延。同時，根據接收方已經保存的上次發包時間戳(LST)和當前接收到報文的時間，減去在對端的處理時延，則我們可以得到報文在網絡中的處理時延。

報文傳輸時延計算如圖2所示。當B端回復報文給A時，其LRT =T B +Δt 1，CST=T B +Δt 1+Δt 2。當A端收到B端的報文時，其本地的LST =T A+Δt 1，而其當前時間為CT =T A+Δt 1+Δt 2+Δt 3。此時，可以計算得到報文發送的雙向時延為CT-LST-(CST-LRT )。

通過計算出系統側端到端的往返傳輸延時，同時結合系統當前的數據傳輸量可以用來來估算端點之間的帶寬。

通過上述方法估計的帶寬以及網絡的實時服務質量(QoS)狀態，對媒體傳輸規則進行協調控制，根據設定策略在允許帶寬內盡可能的傳輸高質量的圖像。

1.2 對象檢測傳輸技術

虛擬桌面的傳輸，本質上是圖像的傳輸。如何盡可能的減少圖像的傳輸帶寬成為了虛擬桌面關鍵技術問題之一。圖像壓縮算法盡管也是減少傳輸帶寬的方式之一，但是并不能解決所有的問題。首先，圖像編碼解碼的消耗較高，其次，圖像編解碼算法并不能完全根據桌面的對象實現自動的適配。

由于操作系統的桌面顯示是由不同的顯示對象組成，因此我們采用了基于對象監測和分級壓縮的技術進動態控制。首先，在服務器端的桌面協議上層，實現對桌面圖像對象的檢測。將當前桌面中的控件窗口、矢量圖像窗口、位圖窗口和文字窗口進行分解，將一幅平面圖像解釋成多個不同類型圖像的重疊覆蓋。

在傳輸協議中，將原來單一的視頻通道按照對象的個數分解成多個不同的對象傳輸通道，并設置一個對象控制通道對對象傳輸通道的疊加進行控制。對象組合控制傳輸如圖3所示。

在圖像傳輸通道中，根據對象的不同，采用不同的傳輸方式。對于文本，采用傳輸文本內容和文本屬性。對于矢量圖形，則傳輸圖形的形狀信息和渲染信息。對于控件對象，則傳輸控件屬性。對于位圖圖形，則采用原有的圖像壓縮方案。通過這樣的方式，原有的控件窗口、文字窗口和矢量圖形窗口都避免了復雜的圖像處理，降低了傳輸所用帶寬。

1.3 場景緩存技術

在用戶的桌面應用中，用戶會大量的在相似或關聯的圖像間切換，典型的應用場景如瀏覽網頁和文檔。傳統的方式在傳輸場景時，不考慮場景之間的關聯性，將每個桌面圖像都作為單獨的場景進行傳輸，在我們的云桌面系統中，利用場景之間的關聯，通過場景緩存技術來實現場景之間同對象的緩存。

在場景緩沖技術中，一種是完整對象緩沖技術，如圖4所示。

圖4中，當對象A和B顯示在當前場景中時，客戶端將這兩個對象緩存到本地對象池。在對象被切出當前場景時，緩存對象仍然能夠在其生存周期內進行存活。當對象A和B被重新切回場景時，不需要從服務器端發送對象A和B的描述指令，而只需要從本地緩存中讀取對象信息，通過服務器端傳送的位置信息進行疊加，即可得到用戶的真實場景。

對于單個對象，采用類似的原理實現部分對象的緩沖。如圖5所示。

當一個對象被部分切出當前場景時，對象仍作為一個整體存在本地緩沖中，當對象切出或者部分切入當前場景時，只需要通過本地緩存中的對象信息和服務器端傳送的位置信息疊加，就可獲得用戶真實場景。

2 結束語

云桌面最終需要桌面傳輸協議將桌面信息通過網絡在云終端展現給客戶。如何高效率地將云桌面傳輸到云終端，如何適應不同的網絡環境和應用場景，是桌面傳輸協議研究中的一項關鍵技術。在中興通訊的自主知識產權的云桌面系統中，通過網絡QoS實時監測技術、對象檢測傳輸技術和場景緩存技術，一方面極大的降低了協議的傳輸所需帶寬；另一方面提升了系統對帶寬的適應性，對云桌面環境的用戶體驗實現了提升。

3 參考文獻

[1] 馬蘇安， 梁亮. 虛擬化終端托管平臺及其關鍵技術 [C]//中國通信學會信息通信網絡技術委員會2011年年會論文集: 下冊， 2011年8月25-26日， 鄭州. 2011:1522-1527.

[2] 柯曉嵐. 呼叫中心云終端應用探討. 中小企業管理與科技 [J]. 2011(22):287-288.

[3] 肖云鵬， 劉宴兵， 楊莎莎等. 基于云計算的OMS即時通訊系統設計與實現 [J]. 重慶郵電大學學報(自然科學版)， 2010， 22(4):468-472.

[4] 張誠， 郭毅. 數據挖掘與云計算——專訪中國科學院計算技術研究所何清博士 [J]. 數字通信， 2011，(3):5-7.

收稿日期：2012-03-06

作者簡介

董振江，哈爾濱工業大學電磁場與微波技術碩士畢業；中興通訊股份有限公司業務研究院副院長；主要從事云計算技術、業務網絡架構、通信協議、移動互聯網等方向研究；已發表10余篇論文，在云計算領域提出了3項國際國內標準草案，2次獲得省部科技進步獎。

王治平，東南大學信息與信號處理專業博士畢業；中興通訊股份有限公司高級項目經理；從事云計算技術研究，負責新技術的研究、開發及產品化工作；先后負責發改委、科技部和工信部重大專項3項，申請并公開專利11個。

張恒生，安徽大學自動控制專業畢業；中興通訊股份有限公司預研工程師；主要從事云計算技術研究；已申請并公開專利8個。