Это, по сути, ограничение основного формата протокола protobuf;он поддерживает только одномерные массивы.
На ум приходят два варианта;во-первых, отправьте его в виде линейного массива и отправьте размеры отдельно.
Вы также можете представить его в виде списка объектов, каждый из которых имеет массив - по сути, зубчатый массив, но спромежуточный шаг.
Из двух, первый более простой и эффективный.
В любом случае, если вы отправляете что-то вроде интергера, вы должны посмотреть на «упакованное» кодирование (доступночерез свойство options) - это может еще больше уменьшить полезную нагрузку для массивов и т. д.