多媒体技术的进展

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多媒体技术的进展/2008/文章
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多媒体沉浸式技术和网络

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体积 2008 |文章ID. 426981 | https://doi.org/10.1155/2008/426981

Luca Berruti,Franco Davoli,Sandro Zappatore,Gianluca Massei,Amedeo Scarpiello 虚拟沉浸式学习环境中的远程实验室实验“,多媒体技术的进展 卷。2008 文章ID.426981 11. 页面 2008 https://doi.org/10.1155/2008/426981

虚拟沉浸式学习环境中的远程实验室实验

学术编辑:Ghassan Orreobib.
已收到 2008年3月7日
公认 2008年11月03日
出版 2008年12月14日

抽象的

虚拟沉浸式学习(VIL)测试台实现了虚拟协作的沉浸环境,能够整合自然背景和典型的手势,这些手势可能发生在传统讲座期间,增强了先进的实验课程。系统架构以及用于其实现采用的动机和最重要的选择,以及最重要的选择,以及最重要的选择。该方法的新颖性基本上依赖于其嵌入源于各种研究成果的功能(主要在Vicom国家项目中进行),并在一综合的框架中将“拼凑在一起”。这些功能以及其高便携性,良好的灵活性以及最重要的是,高昂的成本,使这种方法适合教育和培训目的,主要关于电信系统的测量,高校和研究中心以及企业。此外,该方法可以用于远程访问和共享许多不同活动中的昂贵的测量设备。示出了框架的沉浸特性,以及与特定应用相关的性能测量。

1.介绍

虚拟身临其境的通信(Vicom)是由意大利教育部,大学和研究(Miur)资助的国家项目,于2002年11月开始,并于2006年5月结束(http://www.vicom-project.it.it.).项目目标一直是能够提供移动虚拟沉浸式服务的通信系统的架构的设计。建筑框架及其功能已经用两种服务测试长椅进行了证明,表示为沉浸式环境中的移动性(mie)和虚拟沉浸式学习(vil)分别。特别是,VIL测试台实现了虚拟协作的沉浸环境,能够整合自然语境和典型的手势,这些手势可能发生在传统讲座期间,增强了先进的实验课程。已经实现了两种培训课程:第一个是面向虚拟恢复的画作,而第二个有关的电子测量应用,使学生能够远程控制意大利那不勒斯多媒体通信国家实验室的真实设备和仪器,以及在意大利博洛尼亚的Wilab。

3D虚拟现实应用程序允许讲师或教练之间的实时互动,以及没有物理呈现在同一教室的学生。学生被分组在设备齐全的教室内,通过IP网络互连。

虚拟现实(VR)的传统方法基于复杂且相对昂贵的设备,例如头戴式显示器(HMDS),数据手套和洞穴系统[1]。相反,建议的实现VIL测试台的方法具有杠杆结果,这些结果是与Vicom项目的特定工作包相关的研究活动的产出。特别地,VIL利用音频和视频处理算法实现与虚拟类的沉浸性交互,特定数据库以共享和管理所有上下文信息,多媒体板和嵌入式触觉界面,以显示对虚拟现实应用程序的不同方法,硬件/专门设计和实现的软件架构,以控制真实的测量仪器和设备(也可以放置在不同的实验室),以及虚拟恢复工具,以提高绘画的数字复制质量。

访问远程实验室仪器并单独或在讲师的监督下执行实验,已成为远程学习和培训的关键要素,而不仅仅是在技术学科。因此,远程测量实验演示实验室课程的布局和输出(无线局域网上的干扰产生和控制)也被描述。

论文组织如下。节2所需的硬件组成部分说明,而在Section3.提供了软件系统架构。部分4.还与商业解决方案相比,总结了电子测量软件架构的一些性能结果。最后,部分5.6.讨论操作示例和用户移动性问题,而在最后一节中得出。

2.硬件组件

在VIL方案中,通用用户到达VIL真实教室并通过会计阶段登录系统,以定义用户的配置文件并知道保留的座位。然后,讲师和学生进入虚拟课堂,它们由其头像代表,并达到自己的虚拟工作空间。因此,实时讲座在虚拟上下文感知环境中进行,其中互动以自然方式发生,通过场景分析系统和沉浸式输入设备。最后,讲座与实验实验室会话相辅相成,以监督街掌和合作电信级测量,利用专业的虚拟实验室软件。

拟议的情况已经实现,以符合Vicom项目的经济资源。为此目的,项目工作包的所有有用的研究结果已嵌入到系统中,而不是依靠市场上可用的非常昂贵的硬件,以进行数据采集和可视化环境中的可视化。

为了实现VIL目标,需要对一些增强型教室的设备进行规范和采购,通过这些教室,讲师和学生可以参加沉浸式讲座。这些教室通过CNIT国家网络互连,主要基于卫星平台(DVB)和RCS[2]),使中国科学技术研究院的大部分研究单位和实验室实现双向互联。该网络由欧洲通信卫星组织提供,以Skyplex技术通过Ka波段(HotBird6卫星)运行[3.],提供2mbps的整体卫星带宽,由有源地面站共享。特别是,这种网络连接了一些位于那不勒斯、博洛尼亚、佛罗伦萨、热那亚和比萨(意大利)的CNIT和CNR(国家研究委员会)实验室,这些实验室都参与了VIL试验台的开发。

由于不同类型的增强型教室,因此每个中心都可以选择特定的测试台组件来突出显示。设备齐全的课堂将包括以下硬件组件,以列出所有重要功能。(一世)视频显示系统。对于学生的课程,我们选择了由投影屏幕组成的可视化系统,两个线性偏振滤波器,两个XGA投影仪和被动眼镜(见图1).讲师用的是自动立体显示器。两个系统都必须配备专业的图形工作站。(ii)音频渲染系统。对于我们选择的学生课程,我们选择了无线耳机,而正常的扬声器足以让讲师。(iii)输入设备(见图2).任何用户都可以通过提供不同浸没感觉的输入设备与图形用户界面(GUI)交互。用户可以选择一个简单的鼠标,一个带有六个自由度的3D鼠标,触觉界面(由Pontedera,意大利的Percro实验室提供)或多媒体董事会(由意大利佛罗伦萨大学的CNIT研究单位提供))。(iv)贡献设备。在讲座或实验室实验期间,必须允许任何用户的音频和视频交互。对于学生的课程,我们选择了一个平移缩放(PTZ)圆顶摄像机(通过VISCA命令允许的控制)和全向麦克风,而简单的商业设备足以让讲师。视频系统控制架构(VISCA)是一种网络协议,旨在将各种视频设备接触到计算机。(五)场景分析系统。这些系统允许采集和分析上下文信息。他们需要准确的调整来克服环境问题(房间尺寸,光,噪音水平,混响等)。特别是奥迪位置系统,由米兰科技大学研究小组提供[4.[允许通过所获取的音频信号的相位处理定位扬声器的位置(它包括用于处理的麦克风阵列,音频混频器,用于处理的计算机和止损面板),允许请求识别系统,由热那亚大学的CNIT研究单位提供[5.[允许通过视频处理技术升高一只手(包括圆顶摄像机和用于处理的计算机)来简单地进行问题或干预的预留。最后,由CNIT研究单位在Cagliari大学的CNIT研究单位开发的特定应用程序能够控制PTZ圆顶相机来传输学生的视频进行预订。

3.软件架构

软件架构如图所示3.。这共同经验经理(CEM)当然是这种架构的主块,因为它管理了电子学习和实验实验室会议。上下文被捕获并分析场景分析(SA)模块,通过麦克风和摄像机阵列。这些信息存储在VIL数据库并由Java接口管理。

任何学生都可以选择同步或异步教学课程。在前一种情况下,CEM通过基于令牌的机制管理学生和讲师之间的交互:讲师可以完全释放或共享其权限,通过沉浸式图形用户界面(GUI)与CEM通信。交互输入(ii)允许与虚拟环境的互动,同时贡献投入(CI)允许在讲师启用后询问问题:视频和音频流动发生干预措施。在后一种情况下,一名学生可以下载存放在上面的讲座讲座的库通过IP视频通信(VIP) - 休舍录制函数并通过使用特定的播放器来可视化这些离线内容。

最后,LabNet服务器(LNS)和仪表集群经理(亦称经验经理)提供真实实验室仪器的遥控器,如部分所示3.2

3.1.图形用户界面

已经开发出一种新的沉浸式GUI来支持同步电子学习应用中的3D内容VIP-Teach,由LightComm提供(http://www.lightcomm.it.).这个GUI的组成部分(见图4.)是视频(MPEG4编解码器)、聊天、ppt演示、3D空间和管理窗口(包含在线学生和预订学生的列表)。具体来说,课堂中的3D内容是在虚拟现实建模语言(VRML),并由Java应用程序控制,以获得高度交互和沉浸式的世界,其行为由用户操作修改[6.] 实时。3D Studio Max,Viz和Maya等可用于在VRML文件格式中生成和导出非元素环境。事实上,它们实际上允许在3D环境中导航,3D对象之间的碰撞管理,在环境中移动的其他用户的头像,预约事件的可视化和有关用户的信息,通过名称和选择实验室会话搜索化身。

在讲座期间,讲师只需单击场景中的虚拟门,即可选择实验室课程。实验室课程中的3D内容(见图5.)通过3D Studio Max并通过3D Studio进行了建模极端虚拟现实(XVR)由VRMedia提供(http://www.vrmedia.it./)。

窃听会议由CNIT研究单位在佛罗伦萨和PISA S. Anna的大学实现,允许在着名绘画的高分辨率数字副本上进行实验虚拟恢复技术(如裂纹拆卸和填充)[7.],而TelemeSurement会议允许与真实仪器交互。在多对一的范式,在CNIT国家实验室开发的多媒体通信(那不勒斯)[8.]这个经验是协作的,即GUI接口允许讲师将实验的控制转移给学生,而在其中一对多范式,在博洛尼亚的WiLab实验室实现[9.[可以与“测量链”相互作用,其仪器在地理上分布在不同的位置。

作为窃听的担忧,设计的工具旨在获得所有损害所撤销的艺术品的数字版本;很大的优势是,如果制造错误,艺术品不会遭受任何类型的伤害,并且虚拟恢复器可以重新开始恢复过程。这对教育目标有用,以便在制作它的艺术家的意图和指导目标中查看艺术品,以便为实际修复程序提供在选择之前执行一些有用的测试的可能性最佳恢复技术。Telerestoration会议[10.允许下载位图格式的高质量数字图像,放大图像,并根据修复期间实际使用的技术恢复裂缝和空白。事实上,裂缝和缝隙是影响一幅画或一幅壁画的两个主要问题。它们或多或少严重地损坏了艺术品,这取决于它们的数量和严重性。

遥控会话能够以半自动方式去除裂缝,因为它需要借助人类用户的帮助,他们必须选择属于裂缝的一个像素;原因是,只有观察者可以决定暗线是否是裂缝,或者它属于艺术品的纹理或主题。如此合适地初始化,恢复自动过程能够通过插值技术恢复整个裂缝。

在艺术品的某些部分崩溃并下降时,会发生格拉纳斯,导致缺乏油漆。通过重新绘制根据某些恢复方法(例如)重新绘制已折叠的部件,操作色彩选择,色彩抽象,里加蒂诺, 和pointellism。他们的目标是填补空格,以便恢复艺术品的粗略均匀性,并避免在整个图像中存在讨厌的漏洞。

关于TelemeSurement系统,在旋钮,按钮和显示在其前面板上的旋钮,按钮和显示器可以由用户动态控制的意义上表示实验室“有源元素”的虚拟仪器代表实验室“有源元素”。测量结果的基础。这些活动元素由Java applet(在XVR应用程序的框架内运行)处理,该应用程序与服务器端基础架构通信,以便从真正的远程仪器交换命令,数据和结果。

XVR,借助于所有实验室会议都已代表,是虚拟现实应用快速发展的综合环境。XVR在两个主模块中构建:ActiveX控件模块,它托管技术的基本组件(如版本控制检查和插件接口),以及包含技术核心的XVR虚拟机(VM)模块(如3D图形引擎,多媒体引擎,以及管理其他内置XVR功能的所有软件模块)。

XVR功能包括:客户端插件作为Internet Explorer的ActiveX控件,导入3DSMAX 4.0或更高版本,高级OpenGL渲染引擎,专用脚本语言(S3D),顶点和像素着色器的支持,提供的字节代码编译器,运行 -时间可扩展模块功能,HTML页面使用JavaScript或VBScript,视频纹理支持AVI,将闪光图像导入为3D纹理。支持的音频格式包括WAV,MIDI,MP3和WMA;其他功能是位置3D音频支持,输入设备管理,远程连接支持(TCP和UDP管理)。

3.2。服务器端架构

CEM的主要组成部分是VIP教学服务器, 这LabNet服务器,3D服务器,如图所示6.

VIP教学服务器能够管理用户的帐户和权限,请注册讲座中的学生,并激活远程PC上的PowerPoint Viewer。它可以跟随网络门户,用于管理讲座'日历和PPPT演示的离线扩散,以及录音机允许记录讲座。

LabNet服务器[8.] Ad Hoc监督中央单位(SCU),管理对通用实验的访问,保证用户之间的互操作性和同步。特别是,由于一个控制模块,它使体验具有协作性,允许超级用户(讲师)通过VIP教学客户端界面将仪器控制(令牌)传递给低级用户(学生)。此外,由于数据提供模块,仪器数据以多播方式分发给用户,并且可以通过基于Java的适配层在3D接口上可视化。

3D经理(即3D服务器的主要组件)是一个纯Java应用程序,能够管理VIL数据库和与图形表示相关的信息,并处理化身的授权和场景的逻辑结构。

在传输层,VIP-DEST服务器采用UDP用于音频/视频流和TCP进行会话管理。TCP也用于3D服务器。LabNet Server采用TCP和UDP都采用TCP和UDP,下面将更详细地指定它们的使用。

在Naples的多媒体通信的国家实验室开发的电子测量实验的软件架构不久将在图中解释7.,通过使用自上而下的方法。以下涉及架构中涉及的SW模块。(一世)3D GUI显示仪器数据,并通过基于java的接口与体系结构的其余部分进行通信。(ii)LNS(LabNet服务器)管理用户访问实验并分发仪器数据。(iii)经验经理管理各个实验中的仪器的分配,实验变量的对应关系以及仪器驱动程序的作用。(iv)经验数据库包含实验表(列出每个ONE中涉及的仪器)和仪器表(以定义分配状态)。(五)测试床是电子测量会话的一组仪器驱动因素。用户数据通信依赖于UDP,以单播或多播方式。即使在卫星链路上,这种无连接通信协议也是轻便的,也是不可靠的。因此,LNS必须处理丢失的数据包和服务质量(QoS)问题。实验室会话通常涉及大量的用户站,因此应选择多播传输(无论网络支持,无论是否有效地使用可用带宽。另一方面,对于每种用户,通过TCP通信协议存在与服务器的可靠控制连接。它用于令牌交换和用于开始或参与实验。TCP比UDP重,但它保证了对系统正确工作至关重要的参数的稳定性和控制。

基于不同类型的用户访问,LNS知识仅限于实验和分配,但它不关心正在使用的仪器。事实上,体验经理建立了LNS与异构仪器世界之间的联系,管理仪器的分配和驱动程序的行动。特别是调用司机程序,经验管理器采用远程过程调用(rpcs)通过简单对象访问协议(SOAP)使用扩展标记语言(XML)来将其呼叫和超文本传输​​协议(HTTP)作为传输机制进行编码[11.]。驱动程序识别SOAP-RPC消息并将其转换为实验中涉及的仪器分配的读取/写入命令。

3.3.客户端架构

数字8.显示远程教室的主要组成部分。按照GUI,我们考虑了两个主要的软件模块:VIP教授客户3 d的客户

VIP教授客户为学生和讲师提供积极参与讲座所需的要素;这套工具包括多个音频/视频内容和PPT演示文稿,以及聊天框、管理窗口和共享板。此外,VIP教授客户与VIP教授服务器进行交互以管理用户的帐户,根据相对角色接收/传输音频和视频内容,以根据相对角色传输与LNS控制模块相关的令牌管理相关的信息,以与之交互VIL数据库将在上下文空间中发布令牌持有者,并提取预留数据。

基于VRML / XVR3 d的客户提供上下文信息,并创建课堂和讲座中涉及的乐器的3D沉浸式表示。VRML/XVR客户端与3D管理员交互,以记录用户并显示上下文信息(即用户身份、化身位置、学生预约),LNS数据提供模块通过基于Java的适配层写入和读取仪器和喷漆数据,VIL数据库用于数据上传/下载。

3.4.上下文数据交换

一个mysql db,命名VIL数据库如图所示9.,用于交换上下文数据。它由8个表组成,关于用户和环境。(一世)静态表包含用户个人资料,授权、环境设置, 和实验描述(ii)图形数据更新由两个动态表提供:用户对话框(任何客户端都写自己的数据)和用户信息(其中3D管理器插入全局数据以提供给所有客户端的更新)。(iii)表由外部应用程序使用,例如场景分析系统和VIP教授,管理预留。(iv)位置使用表以识别实际实验或改变它。

4.表现电子测量软件架构

LNS代表了电子测量软件体系结构的核心,在某种意义上,它可以被视为中间件,通过公共接口提供服务,以便在请求服务的人和提供服务的人之间建立联系。在其设计和实现过程中,非常注意解决几个cr问题非基准关注点,例如(一世)应用环境和工具的固有异构性;(ii)软件可移植性和可扩展性;(iii)灵活性(以简单的方式与各种设备进行互动);(iv)从测量仪器收集的多播数据的能力以便有效地使用传输资源。所有这些方面虽然非常相关,但不充分集中,并且通常被忽视,在市场上的一些产品中。

在LNS上进行了大量的测试,也与另一个非常流行的商业软件包进行了对比,主要目的有两个:评估LNS在高时延带宽产品(如卫星链路)信道存在时的有效性,了解LNS在数据调度和管理方面可承受的最大吞吐量。

4.1。卫星链接上的LNS性能

LNS在实卫星链路上的测试[12.] 目的是(一世)从接收端观察到的数据包丢包和抖动来评估LNS的效率;(ii)将建议软件平台与“数据套接字服务器(DSS)”的有效性进行比较LabVIEW套件的“数据套接字服务器(DSS)”,通过国家仪器将商业和非常流行的软件包进行远程试点仪器。用于性能评估的实验设置在图中描绘10.

“变量发生器”(VG)扮演着实验管理者的角色,产生每一个变量D.几秒钟传送了一组60变量的数据包(总净有效载荷量为8400字节)。由于在这两种情况下,在VG中产生的变量是相同的,因此性能的可能差异可以归因于LNS和DSS采用的不同协议,数据存储,检索和转发策略。LNS的多播能力在这些测试中未被利用,在比较中的公平性,因为使用的DSS版本不支持组播。

除了卫星实验设置外,还有两个相似的设置已被利用。在前者中,客户端站通过地面链路连接到LNS / DSS,其带宽量相当于在卫星链路(1.2Mbps)上的IP层上测量的平均容量。在后者中,客户站通过高速(100 Mbps)LAN直接连接到LNS / DSS,而不存在路由器和卫星链路。

桌子12(从 [12.),总结丢包和根均线(rms)延迟抖动(即,预期和实际可变运输时间之间的差异,即变量需要到达客户端的时间,因为它到达LNS / DSS)与定时变量D.在兰,陆地和卫星情景中。前表显示后者报告使用DSS获得的数据时与LN相关的数据。(每当可变损耗超过30%时,我们都希望省略相应的RMS,因为数据太少,以计算稳定且可靠的RMS值,有时DSS本身崩溃。)


可变时间D.[多发性硬化症] 局域网 陆生 卫星
损失(%) rms [ S] 损失(%) rms [ S] 损失(%) rms [ S]

1000 0. 70±2 0. 139±71. 0. 16615±70
500. 0. 72±3. 0. 170±78. 0. 15980±240.
350. 0. 75 ± 4 0. 258 ± 90 0. 11030±530.
300 0. 71±5 1.6 14141 ± 78 2.3 9120±212.


可变时间D.[多发性硬化症] 局域网 陆生 卫星
损失(%) rms [ S] 损失(%) rms [ S] 损失(%) rms [ S]

1000 0. 16750. 0.2 103000. 60 -
500. 0. 14500 25. 189000 82 -
350. 1.3 24500. 60 - 96. -

结果表明,从局域网到地面链路环境的LNS性能几乎没有变化,而卫星链路的RMS值更高。然而,在后一种情况下,均方根值从未超过时间变量的3%。此外,1000、500、350毫秒的时间变量没有损失。300毫秒的损失是由于队列长度,不足以为数据突发完全分配空间。

相反,当使用卫星链路时,DSS的性能急剧下降。比较表中的列2,强调了卫星链路固有的传播延迟如何强烈地影响以决策支持系统为中心的电子测量平台的整体性能。此外,DSS似乎无法管理变量的突发,这些变量的到达间隔时间小于350毫秒。

最有可能,LNS和DSS不同行为的主要原因是传输协议。DSS使用TCP作为传输协议,其性能可能受到大带宽延迟产品的存在负面影响,而LNS依赖于UDP(没有任何重新排序机构)。然而,DSS的TCP应用水平的采用不确保在接收器端处没有损失变量。这可能是由于DSS可能丢弃的事实到期(实际的DSS工作机制无证)到达了太晚了。相反,虽然LNS广泛地使用UDP分组来传达信息,但LNS的UDP亮度和效率允许事实上“可靠”的交付。显然,通过启用LNS拥有的多播能力,效率急剧增加。

4.2.LNS最大吞吐量

第二组测试旨在估计和比较LNS和DSS可持续的最大吞吐量,通过测量接收器的变量的损失在具有4个客户站的简单LAN场景中的变量损失。在每行,表3.[13.]报告当LNS和DSS正在使用时观察到的变量损失,在VG中产生的特定流量负载水平。在2100 kbps以上,不能测量DSS引入的可变损耗,因为DSS似乎无法支持这种重负荷;变量的更新不再通知用户站,有时DSS本身崩溃。


负荷产生 LNS变量的 DSS变量'
在VG 损失 损失

269 kbps 0% 0.2%
340 kbps 0% 9.5%
2100 kbps. 0% 33%
15 Mbps. 0% -
20 Mbps. 5.24% -
25 Mbps. 26.37% -

同样,LNS的性能明显优于DSS;此外,特别是在包丢失方面,当VG产生重负载时,DSS的性能会急剧下降。

5.一个有效的例子

在那不勒斯的多媒体通信的国家实验室的多达一个电视赎考会议上已经建立了一个特定的远程控制的演示。其目标是远程测试由矢量信号发生器产生的相邻干扰通道的存在的WLAN的操作条件。

具体来说,通过观察接收到的视频序列的质量和丢弃的数据包的数量,同时,允许对信道吞吐量进行定性(在某种程度上,定量)分析。通过在一个虚拟仪器的显示器上查看结果波形代表一个远程控制的真实频谱分析仪。视频TX产生一个Motion-JPEG编码流,为图右侧的接入点(AP)提供数据11.。该AP的RF输出与由此产生的干扰信号组合Agilent E-4438C矢量信号发生器。得到的总和遍历分配器,其中信号功率的主要部分通过第二AP被引导到视频接收器。解码的视频流被卫星WAN链路或互联网(从国立实验室从NEPLES的多媒体通信到任何远程站点的多媒体通信)进行重新发送到远程观察者。干扰信号的另一部分达到频谱分析仪(安捷伦E-4404B),可以远程显示干扰现象。GPIB总线(通过电子网设备适当地桥接到实验室LAN)传播命令并收集仪器的响应,从而允许完整的遥控器。

在我们的实验装置中,视频发送由VLC应用程序表示[14.],它产生被测信号(vizMotionJPEG-ended视频),而干扰流量由确定性恒定比特率信号组成,其电源可以由远程用户选择。

通过使用3D GUI(见图12.),可以通过单击开/关按钮打开和关闭虚拟仪器,以查看设备显示器(如频谱分析仪)上的干扰信号特征,通过点击仪器按钮,观察接收到的视频序列的质量,向学生传递和撤销令牌,了解视频传输的统计信息,并设置实验变量的值。

例如,当两个传输处于非传输通道时(在CH 1上的流量和在CH 7上的视频)时,任何用户都可以看到非常流畅的接收视频,实际上没有丢弃的分组,以及WLAN传输的经典频谱。如果干扰信号在相邻信道(CH 6)上移动,则可以看到一些丢弃的分组和低视频质量。如果两个传输在同一信道(CH 7)上,则完全停止视频传输,并且可以看到一个非常干扰的光谱。此时,如果干扰信号的幅度降低,则视频传输可以再次启动。

6.用户移动性问题

VIL测试台并没有明确地解决移动性问题。事实上,远程学习应用程序的核心不会改变,即使客户过去跟随一个讲座或访问一个实验室会议的特点是一定程度的流动性。无线接入是移动的必要条件,由于我们所描述的示例实验中的连接依赖于卫星连接,因此,无线接入确实得到了考虑。在这方面,值得记住的是,LabNet服务器协议,用于管理访问和控制测量设备的客户端群体,已经被证明在高带宽延迟产品网络(例如,卫星,甚至是某些类型的无线蜂窝网络),也与广泛的商业解决方案相比较。此外,只要传输速度可以达到0.8-1 Mbps,系统的全部功能一般都可以通过无线网络访问。有关安全的问题应该通过适当的身份验证和数据保护来处理。可以在无线链路和有线/无线网络边界上采用可能的QoS提供机制。

关于特别是用户移动性,可以建立与在VICOM项目(移动沉浸式环境(MIE)测试的机制中产生的机制的链接,可以实现用于本地化和用户指导。基于多种本地化技术的这种机制将促进移动用户到达特殊配备的教室,可以利用高级接口(例如,多媒体板,触觉接口或3D视频渲染)。

未来的发展将在移动环境中建立LINDA之间的软件界面(石灰)[15.],用于处理MIE测试床和VIL数据库中的上下文数据分布的中间件,以便在移动用户进入教室时自动获取他们的配置文件。

最终观察至于在网络层采用IPv6,特别是结合面对用户移动性问题的需求。VIL测试台已通过IPv4网络实现,但它可以轻松迁移到IPv6。特别地,移动IPv6(MIPv6)协议,IETF标准[16.]应考虑在IPv6内提供透明的主机移动性,因为它对其IPv4对应物提供了一些提供了更简单,更精简的协议的几个差异(等等,不需要外国代理商,将优化作为标准,综合支持处理地址(COA)和入口过滤,目的地选项,COA和组播路由,使用IPv6为归属代理发现等)。

7.结论

本文提出了VIL试验床的设计和实施以及其主要相关动机,以及关键方面。已经详细描述了软件和硬件策略,允许在虚拟环境中重现真正的学术教室的背景。

高便携性,良好的灵活性,高于所有,低成本,使这种方法适合教育和培训目的,主要关于电信系统,高校和研究中心以及企业的测量。

此外,该方法可以用于远程访问和共享许多不同的活动领域的昂贵的测量设备。事实上,许多测试的结果证明了所提出的解决方案的有效性,就高可持续的吞吐量水平和低延迟抖动与一个非常受欢迎的商业软件包相比,也在具有高的频道存在的情况下延迟带宽产品(如卫星链接)。

尤其在远程测量仪器和实验室设备的接入和管理方面,值得一提的是VIL测试平台采用的LNS平台正在逐步向web服务和网格架构发展[17.],利用最初在Gridcc欧洲项目的框架中开发的功能[18.]。具体而言,是仪器元素(IE),由GRIDCC开发,提供一套服务来控制和监控远程物理设备;用户将IE视为一组web服务,它为跨域协作提供了一种通用的语言,同时隐藏了访问特定工具的内部实现细节。VIL表示功能与基于网格的远程仪器服务的集成已在[19.]。

致谢

这项工作是由意大利教育和科学研究部(MIUR)在FIRB_VICOM项目框架内资助的。感谢之前的LABNET项目在创建电子测量框架方面的支持。这项工作是在意大利巴索伦戈(维罗纳)2007年IMMERSCOM上发表的一篇论文的扩展版本。

参考

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