虚拟3d场景在网页间对等传输的实现

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 虚拟 3D 场景在网页间对等传输的实 现 摘 要：在 Web3D 虚拟场景的应 用中，如何用对等传输来支撑海量用户 对于海量模型数据的下载是亟待解决的 问题。利用谷歌公司的 WebRTC 技术， 该文尝试搭建了浏览器之间的对等数据 传输通道，分析了虚拟场景传输与加载 的特性，从提升加载速率和优化用户体 验的角度出发，设计和实现了虚拟 3D 场景在网页间对等传输的原型系统。实 际应用表明，该系统达到了设计目标， 成功实施运行，对于 P2P 技术在场景传 输方面的应用提供了一定的借鉴。 中国论文网 /8/view-12899533.htm 关键词： 对等传输； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 WebRTC； Web3D 中图分类号：TP393 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2016）36- 0203-04 The Realization of the Transmission of the Virtual 3D Scene between the Browsers WANG Cheng-ye （Software Institute，Tongji University，Shanghai 201800，China ） Abstract：In the application of Web3D， it is urgent to solve the problem that how to use the P2P transmission to support massive users to download massive model data. By the Googles WebRTC technology， this paper tries to build a peer-to-peer data transmission channel between browsers， analyzes the characteristics of virtual scene transmission and loading.To increase the loading rate and optimize the user -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 experience， the paper design and implement a prototype system of virtual 3D scene transmission between web pages. The practical application shows that the system achieves the design goal and provides some references for the application of P2P technology in the scene transmission. Key words：P2P transmission； WebRTC； Web3D 1 引言 拟现实（ VR）技术是近年最 为火热的技术，其用计算机模拟生成动 态的三维图形图像，营造出逼真的场景 氛围，并可以和用户进行实时交互。近 年来，随着浏览器技术的快速发展，尤 其是 WebGL 技术的逐步成熟，人们可 以开始在网页上加载和渲染大规模的 3D 模型。由于网页应用具有无需下载 客户端、灵活方便、跨平台等特点，基 于网页的虚拟现实被越来越多的应用到 生产生活的各项领域。例如常见的网页 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 虚拟游戏、网页场景漫游、网页模拟购 物等。由于 3D 虚拟场景应用具有场景 模型数据量大、用户量多的特点，如何 支持 3D 场景高效安全的传输成为了一 个新的课题。传统的 C/S 架构中，用户 统一向服务器发出下载请求。服务器面 临着巨大的负载压力和高并发的用户请 求，用户的下载质量也受到服务器上传 带宽的限制。采用 P2P 架构进行对等传 输可以解决上述问题，在 P2P 架构的传 输系统中，分布在系统中的节点既是模 型内容的下载者，也将自己已经下载好 的内容分享给其他节点。P2P 架构可以 充分利用用户节点的上传带宽，分担服 务器压力，提升传输效率。本文基于谷 歌公司的 WebRTC 技术，搭建了浏览 器间的数据信道，设计并实现了在浏览 器间对等传输虚拟场景的原型系统，为 用户化身在网页虚拟场景中的畅游提供 了网络支撑。 2 虚拟 3D 场景传输系统的总体 设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 2.1 虚拟 3D 场景传输系统的拓 扑设计 常见的 P2P 传输系统可划分为集 中式 P2P，分布式非结构化 P2P，分布 式结构化 P2P 和混合式 P2P1。在本系 统中，我们的节点架构使用混合式非结 构化的 P2P 架构。这样的设计是出于以 下的考虑： （1） 本系统针对的是大规模的 虚拟场景传输和海量用户，如果采用集 中式 P2P 架构，中心服务器管理系统中 所有节点的信息，虽然无需传输模型数 据，但仍然需要处理高并发的用户请求。 并且一旦中心服务器崩溃，整个系统就 无法运行。故集中式 P2P 架构不适合本 系统。 （2） 分布式结构化 P2P 系统一 般采用 DHT 结构来管理节点组织，节 点在系统中的资源发现、资源查找等行 为均建立在节点间的信令交换的基础之 上。现有的 WebRTC 技术虽然支持浏 览器间模型数据的传输，但信令的交换 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 还是要借助 WebSocket 和信令服务器才 能够进行。当前技术无法满足浏览器之 间直接传递信令。故结构化 P2P 不适合 本系统。 （3） 综上所述，浏览器间的 P2P 传输仍需借助信令服务器，而为了 防止信令服务器单点失效，系统需配置 多台信令服务器。因此，我们最终选择 了混合式非结构化的 P2P 架构，该架构 中有多个超级节点担当信令服务器的角 色。每个超级节点管辖一部分普通节点， 并为其管辖的普通节点中转信令，超级 节点之间也互相传递信令。系统具体的 拓扑设计如图 1 所示： 图中的节点有三种，普通节点、 超级节点和资源服务器。其中，普通节 点就是虚拟场景中的用户，被相对应的 超级节点管辖。普通节点向超级节点发 送请求以获取下载源节点2。超级节点 在系统中的作用主要有三个： （2） 普通节点通过 WebSocket 向超级 节点发送节点查询请求。超级节点接收 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 到报文后，搜索自身的存储，查找拥有 请求节点所需模型的最优下载源，并返 回给普通节点。同时，超级节点向下载 源中转普通节点的 SDP 信令，以帮助 两者之间建立 WebRTC 连接 8。 （3） 以上步骤完成后，超级节 点继续监听 9090 端口，以处理来自其 他节点的请求。 2.4.3 资源服务器的流程设计 （1） 资源服务器保存有系统模 型的初始副本，其监听来自普通节点的 下载请求。 （2） 一旦普通节点无法正常下 载模型，就转而向资源服务器发送请求。 资源服务器接收到请求后将相应的模型 传输给请求节点。 3 结论 对等传输系统的 Web3D 场景应 用的重要支撑，高效的传输系统能够保 证用户实时下载所见的场景模型，不会 感觉到卡顿和延迟。本