一種鄰近移動無線網絡的多媒體交互系統設計與實現

陳豪 單宇豪 朱康帥

摘要 本文設計并實現了一種基于開源項目Alljoyn的鄰近移動無線網絡多媒體交互系統，本系統具有多終端多跳傳輸、數據傳輸可靠高效等優點，它是對傳統的WiFi-Direct功能進一步優化，系統能夠實現在某個小型自組織無線網絡內進行一對多或者多對多的文件傳輸功能。

【關鍵詞】Alljoyn無線網絡 數據傳輸 Wi-Fi

隨著智能設備的普及，人們在日常生活中使用智能設備的頻率越來越高，移動的智能設備之間進行信息傳遞的需求不斷增加，傳統蜂窩網絡有著速度慢（2G）或是資費貴（3G/4G）的缺點，而可供接入公共的無線網絡熱點（AP）少之又少，不方便進行信息傳遞。若是有一個新的無線傳輸手段能達到移動智能設備之間的信息傳遞，就可以滿足大眾的基本數據傳輸需求。

本項目通過在Android手機上開發一款能夠在有限數量設備之間進行多跳傳輸（ Multihops）的應用來實現用戶智能設備脫離互聯網進行無線路由，設計一個應用場景實現一個信息多跳傳輸的功能，并探討文件傳輸的低成本解決方案。

1研究背景與技術

國際物聯網行業聯盟AllSeen Alliance提供的開源項目AIIJoyn，可以讓智能設備之間通過多種無線技術實現跨平臺和基于服務發現的點對點連接。安裝了相應基于Alljoyn開發應用的智能終端設備，使用Alljoyn提供的技術可實現網內發現己存在服務并方便地進行無線連接，形成點對點鏈接，進行應用所需的基于服務的通信。

傳統的無線網絡搭建需要無線接入點AP的參與，建立的網絡存在一個中心設備（AP），如圖1左圖所示。而AIIJoyn可以充分運用智能設備上的無線模塊，利用Wi-Fi進行靈活的點對點的網絡聯網，實現多個設備之間的連接，如圖1右圖所示。因為Wi-Fi的連接擁有設備發現和服務發現的特性，以及在節點的應用層實現信息的存儲，這樣就可以實現節點之間的信息轉發功能。

Alljoyn技術通過在設備進程或者服務之間建立一條虛擬的總線進行通信（如圖2中的數字標號代表服務），而設備間通信則是將設備間的虛擬總線連接成為一條總線，實現信息在不同設備之間通信。

2系統功能概述

基于開源項目Alljoyn的鄰近移動無線網絡多媒體交互系統，有以下幾個功能：

2.1創建網絡、連接網絡

使用本系統能夠讓Host主機通過Wi-Fi創建一個小型自組織無線網絡，每個客戶機可以連接該網絡，從而達到所有用戶在同一個網絡覆蓋范圍之內互相通信的目的。

2.2傳輸文件

客戶機提供給主機一個文件名即可實現文件的上傳或下載。

本系統與現在有藍牙技術對比情況如表l所示，由此我們可以知道，基于AIIJoyn的多媒體交互系統其傳輸速度遠大于藍牙，且本系統支持多對多傳輸，不再是單一的一對多傳輸。

本系統的有以下優點：

（1）文件發送者只需要加入無線頻道，并選擇需要上傳的文件名，接收方則可以有選擇地下載該文件。發送者不需要手動選擇下載的文件，也不需要等待接收者確認接收，從而減少了發送者的操作和等待時間。

（2）其他用戶可以中途加入并接收剩余未發送的文件，減少了接收者等待時間和發送者讀取的次數。

但是，使用本系統的發送者需要一直保持加入無線頻道的工作狀態，手機等移動終端設備耗電會較大。圖3為系統原理圖。

若有中途加入的接收者，則跟隨前面的接收者一起接收剩余文件。當發送者發送文件結束標志時，接收者判斷己接收到的文件是否是完整的文件，若是，則結束本次傳輸;若不是則請求發送者發送所缺失的文件片段。發送者接收到請求即發送該片段，己完整接收的接收者不需接收該片段，未完整接收的接收者選擇接收該片段，發送完后再次判斷接收者是否全部接收完成，若己完成則結束本次傳輸。

3系統使用說明

系統測試環境是在windows 10操作系統下的mumu模擬器（Android版本：4.4.4）進行模擬試驗。

3.1主機創建無線頻道

首先HOST主機設置無線頻道名，缺省的頻道名稱改為輸入的頻道名，頻道狀態變“Idle”，如圖4所示。然后HOST主機點擊創建無線頻道，則頻道狀態變為Advertised。這時客戶機就可以尋找并加入該頻道，如圖5所示。

3.2客戶機連接頻道

用戶點擊“加入頻道”，可從下拉頻道中選擇HOST主機設置的頻道并加入，如圖6所示。

3.3客戶機上傳文件

用戶點擊“選擇”并選擇所需上傳的文件。上傳之后HOST主機與客戶機會顯示一條包括文件名的提示信息，如圖7所示。上述示例表示上傳2個文件成功，可提供其它客戶機選擇性下載。

3.4客戶機下載文件

用戶只需點擊所要下載的文件名，然后再點擊下載即可完成下載文件，如圖8所示。

3.5傳輸速率比較

在模擬試驗中，系統環境為Windows 10操作系統，CPU為i5-7300HQ，硬盤為SSD。測試中傳輸的文件大小為4096Mb，平均傳輸時間為190S，傳輸速度為21.6Mb/s。

4測試

本次測試是為了對比在不同型號手機試驗下該系統與藍牙的傳輸速率比較。

4.1測試環境

系統測試運行環境如表2所示。

4.2測試結果

通過真機測試數據分析，基于開源項目Alljoyn的鄰近移動無線網絡的多媒體交互系統的文件傳輸速率遠大于藍牙的傳輸速率。表3是本次測試結果。

5結語

本文實現了一種基于開源項目AlIJoyn的鄰近移動無線網絡的多媒體交互系統。本項目系統能夠實現在某個小型自組織無線網絡內進行一對多或者多對多的文件傳輸功能。

參考文獻

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