[发明专利]无线自组织网络中实时视频多跳中继方法

说明书

技术领域

本发明属于实时视频传输技术领域，涉及一种无线自组织网络中实时视频多跳中继方法。

背景技术

近年来，随着通信技术、网络技术和视频编解码技术的进步，结合了语音、视频等信息传输的无线多媒体应用也获得了长足的发展，其中无线流媒体通信由于具有连续性传输、数据量大、对实时性、可靠性要求高等特性而成为了人们研究的焦点。

经过多年的发展，有线流媒体传输技术已经十分成熟，如基于H.263标准的视频电话、视频点播系统、有线数字电视等技术已经获得广泛应用。然而，虽然有线流媒体传输技术能够提供比较稳定可靠的传输环境，但是由于受限于有线的传输媒介，在军事、救灾、抢险等领域运用起来较为不便。

与有线信道相比，无线自组织网络因其不需要固定基础设施、组网迅速、网络拓扑灵活等特点近年来发展迅速，在军事和应急通信领域应用前景广阔，如地震、火灾等突发事件发生后，固定的基础通信设施可能遭到破坏而无法正常工作，通过无线流媒体传输技术采集现场的视频信息并传送到远端指挥点能够对应急指挥提供重要的依据。尽管无线自组织网络的发展已经较为成熟，但是，要实现在自组织网络中实时视频流的多跳传输，使视频数据传送到用户能够保证一定的视频质量并且能够实时播放，还需要考虑自组织网络的单一信道带宽限制、高丢包率、链路不稳定等因素引起的视频质量下降问题。

无线自组织网络中，在大于3跳的情况下利用已有的路由协议进行视频数据的多跳传输，接收端接收到的视频数据不能满足用户需求。相关研究表明，数据包送达率（PDR）对接收端视频解码播放的质量起着至关重要的作用，在跳数大于一定门限之后，PDR会随着跳数的增多呈近似线性下降。例如，使用常见的AdHoc网络下的路由协议AODV或DSR，视频传输在4跳之后的PDR为95%，这时得到的图像质量只能模糊的识别出部分信息，已经无法得到令人满意的视频质量，而在5跳后PDR下降到80%左右的时候，更是无法从图像中获取到任何有价值的信息。在节点移动性较强的环境下，AODV表现较好，而在网络拓扑稳定的情况下，DSR表现较好，但它们在大于3跳之后均无法得到令人满意的视频质量。这是因为实时视频业务的数据量大，使得它在传输时需要较多的带宽资源，为了有效利用带宽，视频编码需要有较高的压缩率，致使传输中的丢包对视频解码的影响较大。

由于无线信道的广播特性，当一个节点在发送数据时，信道被占用，它的邻居节点不能再进行发送，但都可以侦听到该节点发送的数据包。如果有多个邻居节点需要该数据包，那么只需要一次发送就能够完成。合理利用这种广播特性可以有效地解决带宽受限的问题。

使用较适合在窄带宽的无线网络环境中传输流媒体的路由协议时，视频数据经过3跳后的丢包率大约只有千分之五，这时，我们可以利用丢包重传的方法修复视频数据。修复后的视频数据与视频源节点发送的原始视频数据几乎相同，再经过3跳传输后还能保持较低的丢包率，理论上视频数据在进行无限跳传输后还能保持很高的PDR（数据包送达率），改善因为传统多跳传输过程中丢失数据包引起的视频播放质量下降问题，使用户节点能够收到并流畅播放高质量的视频。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无线自组织网络中实时视频多跳中继方法，通过在传输链路上设置中继节点，利用中继节点对视频数据进行修复后再转发来提高视频数据包的送达率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线自组织网络中实时视频多跳中继方法，包括视频请求步骤、中继建立步骤和中继工作步骤；所述视频请求步骤为当某节点需要视频源节点的视频数据时，发送视频请求消息VREQ数据包寻找一条能满足视频传输的路径，该节点为用户节点，视频源节点为服务节点；所述中继建立步骤为用户节点收到视频请求确认消息VREP数据包后，计算出最小代价的链路，通过发送连接确认消息LACK数据包在所选链路上设置中继节点；所述中继工作步骤为当服务节点或中继节点收到LACK数据包后，开始向用户节点发送或转发视频数据，并且当视频传输链路质量变差时，发送链路中断消息LERR数据包和传送结束消息TEND数据包来结束视频传输，释放占用的网络资源；所述无线自组织网络中的每个节点既可以作为客户机发送视频和播放视频，又能充当中继为视频提供修复转发服务，每个节点都需要维护视频服务表和视频用户表。