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移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)多媒體交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析論文
摘要：本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于開源項(xiàng)目AllJoyn的鄰近移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)多媒體交互系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有多終端多跳傳輸、數(shù)據(jù)傳輸可靠高效等優(yōu)點(diǎn)，它是對(duì)傳統(tǒng)的WiFi-Direct功能進(jìn)一步優(yōu)化，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在某個(gè)小型自組織無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行一對(duì)多或者多對(duì)多的文件傳輸功能。
【關(guān)鍵詞】AllJoyn；無線網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)傳輸；Wi-Fi
隨著智能設(shè)備的普及，人們?cè)谌粘Ｉ钪惺褂弥悄茉O(shè)備的頻率越來越高，移動(dòng)的智能設(shè)備之間進(jìn)行信息傳遞的需求不斷增加，傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)有著速度慢（2G）或是資費(fèi)貴（3G/4G）的缺點(diǎn)，而可供接入公共的無線網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)（AP）少之又少，不方便進(jìn)行信息傳遞。若是有一個(gè)新的無線傳輸手段能達(dá)到移動(dòng)智能設(shè)備之間的信息傳遞，就可以滿足大眾的基本數(shù)據(jù)傳輸需求。本項(xiàng)目通過在Android手機(jī)上開發(fā)一款能夠在有限數(shù)量設(shè)備之間進(jìn)行多跳傳輸（Multihops）的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)用戶智能設(shè)備脫離互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無線路由，設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)一個(gè)信息多跳傳輸?shù)墓δ�，并探討文件傳輸�(shù)牡统杀窘鉀Q方案。
1研究背景與技術(shù)
國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)聯(lián)盟AllSeenAlliance提供的開源項(xiàng)目AllJoyn，可以讓智能設(shè)備之間通過多種無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)和基于服務(wù)發(fā)現(xiàn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。安裝了相應(yīng)基于AllJoyn開發(fā)應(yīng)用的智能終端設(shè)備，使用AllJoyn提供的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)已存在服務(wù)并方便地進(jìn)行無線連接，形成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接，進(jìn)行應(yīng)用所需的基于服務(wù)的通信。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)搭建需要無線接入點(diǎn)AP的參與，建立的網(wǎng)絡(luò)存在一個(gè)中心設(shè)備（AP），如圖1左圖所示。而AllJoyn可以充分運(yùn)用智能設(shè)備上的無線模塊，利用Wi-Fi進(jìn)行靈活的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備之間的連接，如圖1右圖所示。因?yàn)閃i-Fi的連接擁有設(shè)備發(fā)現(xiàn)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)的特性，以及在節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)功能。AllJoyn技術(shù)通過在設(shè)備進(jìn)程或者服務(wù)之間建立一條虛擬的總線進(jìn)行通信（如圖2中的數(shù)字標(biāo)號(hào)代表服務(wù)），而設(shè)備間通信則是將設(shè)備間的虛擬總線連接成為一條總線，實(shí)現(xiàn)信息在不同設(shè)備之間通信。
2系統(tǒng)功能概述
基于開源項(xiàng)目AllJoyn的鄰近移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)多媒體交互系統(tǒng)，有以下幾個(gè)功能：
2.1創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)、連接網(wǎng)絡(luò)使用本系統(tǒng)能夠讓Host主機(jī)通過Wi-Fi創(chuàng)建一個(gè)小型自組織無線網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)客戶機(jī)可以連接該網(wǎng)絡(luò)，從而達(dá)到所有用戶在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)互相通信的目的。
2.2傳輸文件客戶機(jī)提供給主機(jī)一個(gè)文件名即可實(shí)現(xiàn)文件的上傳或下載。本系統(tǒng)與現(xiàn)在有藍(lán)牙技術(shù)對(duì)比情況如表1所示，由此我們可以知道，基于AllJoyn的多媒體交互系統(tǒng)其傳輸速度遠(yuǎn)大于藍(lán)牙，且本系統(tǒng)支持多對(duì)多傳輸，不再是單一的一對(duì)多傳輸。本系統(tǒng)的有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）文件發(fā)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(fā)送者不需要手動(dòng)選擇下載的文件，也不需要等待接收者確認(rèn)接收，從而減少了發(fā)送者的操作和等待時(shí)間。
�。�2）其他用戶可以中途加入并接收剩余未發(fā)送的文件，減少了接收者等待時(shí)間和發(fā)送者讀取的次數(shù)。但是，使用本系統(tǒng)的發(fā)送者需要一直保持加入無線頻道的工作狀態(tài)，手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備耗電會(huì)較大。圖3為系統(tǒng)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(dāng)發(fā)送者發(fā)送文件結(jié)束標(biāo)志時(shí)，接收者判斷已接收到的文件是否是完整的文件，若是，則結(jié)束本次傳輸；若不是則請(qǐng)求發(fā)送者發(fā)送所缺失的文件片段。發(fā)送者接收到請(qǐng)求即發(fā)送該片段，已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(fā)送完后再次判斷接收者是否全部接收完成，若已完成則結(jié)束本次傳輸。
3系統(tǒng)使用說明
系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境是在windows10操作系統(tǒng)下的mumu模擬器（Android版本：4.4.4）進(jìn)行模擬試驗(yàn)。
3.1主機(jī)創(chuàng)建無線頻道首先HOST主機(jī)設(shè)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(tài)變“Idle”，如圖4所示。然后HOST主機(jī)點(diǎn)擊創(chuàng)建無線頻道，則頻道狀態(tài)變?yōu)锳dvertised。這時(shí)客戶機(jī)就可以尋找并加入該頻道，如圖5所示。
3.2客戶機(jī)連接頻道用戶點(diǎn)擊“加入頻道”，可從下拉頻道中選擇HOST主機(jī)設(shè)置的頻道并加入，如圖6所示。
3.3客戶機(jī)上傳文件用戶點(diǎn)擊“選擇”并選擇所需上傳的文件。上傳之后HOST主機(jī)與客戶機(jī)會(huì)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(gè)文件成功，可提供其它客戶機(jī)選擇性下載。
3.4客戶機(jī)下載文件用戶只需點(diǎn)擊所要下載的文件名，然后再即可完成下載文件，如圖8所示。
3.5傳輸速率比較在模擬試驗(yàn)中，系統(tǒng)環(huán)境為Windows10操作系統(tǒng)，CPU為i5-7300HQ,硬盤為SSD。測(cè)試中傳輸?shù)奈募笮?096Mb，平均傳輸時(shí)間為190S，傳輸速度為21.6Mb/s。
4測(cè)試
本次測(cè)試是為了對(duì)比在不同型號(hào)手機(jī)試驗(yàn)下該系統(tǒng)與藍(lán)牙的傳輸速率比較。
4.1測(cè)試環(huán)境系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行環(huán)境如表2所示。
4.2測(cè)試結(jié)果通過真機(jī)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，基于開源項(xiàng)目AllJoyn的鄰近移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的多媒體交互系統(tǒng)的文件傳輸速率遠(yuǎn)大于藍(lán)牙的傳輸速率。表3是本次測(cè)試結(jié)果。
5結(jié)語
本文實(shí)現(xiàn)了一種基于開源項(xiàng)目AllJoyn的鄰近移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的多媒體交互系統(tǒng)。本項(xiàng)目系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在某個(gè)小型自組織無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行一對(duì)多或者多對(duì)多的文件傳輸功能。
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