一种邻近移动无线网络的多媒体交互系统设计与实现

陈豪 单宇豪 朱康帅

摘要 本文设计并实现了一种基于开源项目Alljoyn的邻近移动无线网络多媒体交互系统，本系统具有多终端多跳传输、数据传输可靠高效等优点，它是对传统的WiFi-Direct功能进一步优化，系统能够实现在某个小型自组织无线网络内进行一对多或者多对多的文件传输功能。

【关键词】Alljoyn无线网络 数据传输 Wi-Fi

随着智能设备的普及，人们在日常生活中使用智能设备的频率越来越高，移动的智能设备之间进行信息传递的需求不断增加，传统蜂窝网络有着速度慢（2G）或是资费贵（3G/4G）的缺点，而可供接入公共的无线网络热点（AP）少之又少，不方便进行信息传递。若是有一个新的无线传输手段能达到移动智能设备之间的信息传递，就可以满足大众的基本数据传输需求。

本项目通过在Android手机上开发一款能够在有限数量设备之间进行多跳传输（ Multihops）的应用来实现用户智能设备脱离互联网进行无线路由，设计一个应用场景实现一个信息多跳传输的功能，并探讨文件传输的低成本解决方案。

1研究背景與技术

国际物联网行业联盟AllSeen Alliance提供的开源项目AIIJoyn，可以让智能设备之间通过多种无线技术实现跨平台和基于服务发现的点对点连接。安装了相应基于Alljoyn开发应用的智能终端设备，使用Alljoyn提供的技术可实现网内发现己存在服务并方便地进行无线连接，形成点对点链接，进行应用所需的基于服务的通信。

传统的无线网络搭建需要无线接入点AP的参与，建立的网络存在一个中心设备（AP），如图1左图所示。而AIIJoyn可以充分运用智能设备上的无线模块，利用Wi-Fi进行灵活的点对点的网络联网，实现多个设备之间的连接，如图1右图所示。因为Wi-Fi的连接拥有设备发现和服务发现的特性，以及在节点的应用层实现信息的存储，这样就可以实现节点之间的信息转发功能。

Alljoyn技术通过在设备进程或者服务之间建立一条虚拟的总线进行通信（如图2中的数字标号代表服务），而设备间通信则是将设备间的虚拟总线连接成为一条总线，实现信息在不同设备之间通信。

2系统功能概述

基于开源项目Alljoyn的邻近移动无线网络多媒体交互系统，有以下几个功能：

2.1创建网络、连接网络

使用本系统能够让Host主机通过Wi-Fi创建一个小型自组织无线网络，每个客户机可以连接该网络，从而达到所有用户在同一个网络覆盖范围之内互相通信的目的。

2.2传输文件

客户机提供给主机一个文件名即可实现文件的上传或下载。

本系统与现在有蓝牙技术对比情况如表l所示，由此我们可以知道，基于AIIJoyn的多媒体交互系统其传输速度远大于蓝牙，且本系统支持多对多传输，不再是单一的一对多传输。

本系统的有以下优点：

（1）文件发送者只需要加入无线频道，并选择需要上传的文件名，接收方则可以有选择地下载该文件。发送者不需要手动选择下载的文件，也不需要等待接收者确认接收，从而减少了发送者的操作和等待时间。

（2）其他用户可以中途加入并接收剩余未发送的文件，减少了接收者等待时间和发送者读取的次数。

但是，使用本系统的发送者需要一直保持加入无线频道的工作状态，手机等移动终端设备耗电会较大。图3为系统原理图。

若有中途加入的接收者，则跟随前面的接收者一起接收剩余文件。当发送者发送文件结束标志时，接收者判断己接收到的文件是否是完整的文件，若是，则结束本次传输;若不是则请求发送者发送所缺失的文件片段。发送者接收到请求即发送该片段，己完整接收的接收者不需接收该片段，未完整接收的接收者选择接收该片段，发送完后再次判断接收者是否全部接收完成，若己完成则结束本次传输。

3系统使用说明

系统测试环境是在windows 10操作系统下的mumu模拟器（Android版本：4.4.4）进行模拟试验。

3.1主机创建无线频道

首先HOST主机设置无线频道名，缺省的频道名称改为输入的频道名，频道状态变“Idle”，如图4所示。然后HOST主机点击创建无线频道，则频道状态变为Advertised。这时客户机就可以寻找并加入该频道，如图5所示。

3.2客户机连接频道

用户点击“加入频道”，可从下拉频道中选择HOST主机设置的频道并加入，如图6所示。

3.3客户机上传文件

用户点击“选择”并选择所需上传的文件。上传之后HOST主机与客户机会显示一条包括文件名的提示信息，如图7所示。上述示例表示上传2个文件成功，可提供其它客户机选择性下载。

3.4客户机下载文件

用户只需点击所要下载的文件名，然后再点击下载即可完成下载文件，如图8所示。

3.5传输速率比较

在模拟试验中，系统环境为Windows 10操作系统，CPU为i5-7300HQ，硬盘为SSD。测试中传输的文件大小为4096Mb，平均传输时间为190S，传输速度为21.6Mb/s。

4测试

本次测试是为了对比在不同型号手机试验下该系统与蓝牙的传输速率比较。

4.1测试环境

系统测试运行环境如表2所示。

4.2测试结果

通过真机测试数据分析，基于开源项目Alljoyn的邻近移动无线网络的多媒体交互系统的文件传输速率远大于蓝牙的传输速率。表3是本次测试结果。

5结语

本文实现了一种基于开源项目AlIJoyn的邻近移动无线网络的多媒体交互系统。本项目系统能够实现在某个小型自组织无线网络内进行一对多或者多对多的文件传输功能。

参考文献

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