[发明专利]多跳无线网络中传输实时视频流的机会路由方法

说明书

本发明提供了一种多跳无线网络中传输实时视频流的机会路由方法，包括：采用期望任意路径时延来度量将视频数据包按照机会路由的转发方式从各中继节点传输到指定目的节点所需的期望递交时延；借助视频数据包转发过程中节点间的协作，每个中继节点使用增强学习算法动态地更新该节点到目的节点的期望任意路径时延，最终通过给具有低期望任意路径时延的节点分配高中继优先级来实现低端到端时延的无线视频流传输。本发明能够较优地平衡实时视频流传输的可靠性需求和低时延需求，为用户提供更佳的实时视频观看质量。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地，涉及一种多跳无线网络中传输实时视频流的机会路由方法。

背景技术

近年来，实时视频流服务有着越来越丰富的应用场景，例如：视频会议、视频监控、现场直播等。与此同时，多跳无线网络，例如：无线网状网络、无线传感器网络、移动自组织网络也因其易于部署、低基础设施成本、多跳多路径的灵活性而受到广泛的关注。但是，多跳无线网络中进行实时视频流传输是一个非常重要且具有挑战性的问题。一方面，实时视频流具有很严格的传输要求。例如，由于视频数据编解码的依赖性和实时性，要求视频数据包的递交满足高可靠性和低时延性，否则未到达或者在规定播放时间之后到达用户的视频数据包是无效的。另一方面，无线信道因其固有的时变和易出错特性会引起高的数据包丢失和递交时延，从而导致用户观看实时视频的质量下降。

经过对现有技术的检索发现，Biswas等人在2005年的《ACM Special InterestGroup on Data Communication，pp.133-144，(美国计算机协会数据通信专业组，第133-144页)》上发表了题为“ExOR:Opportunistic multi-hop routing for wirelessnetworks(ExOR:无线网络中的机会多跳路由)”的文章，该文章设计和实现了最初的机会路由协议ExOR，实验结果表明，相比于传统的有固定下一跳的单路径路由方法，机会路由将吞吐量提升了两至四倍。但是，该文章所采用的路径开销度量方式为期望传输次数，仅仅考虑了传输的可靠性，而没有涉及数据包端到端时延的考量，并不能很好地用于实时视频流的传输。

经检索还发现，R.Matos等人在2012年的《IEEE International Conference onCommunications，pp.7060–7065，(电气电子工程师协会国际通信会议，第7060–7065页)》上发表了题为“Quality of experience-based routing in multi-service wireless meshnetworks(多服务无线网状网络中的基于用户体验质量的路由)”的文章，该文章在基于将增强学习应用于有线网络中的路由方法Q-routing的基础上，设计了一个有用户体验质量意识的对偶增强学习路由策略RL-TR，将增强学习算法应用到单路径无线路由协议中。但是，增强学习方法中固有的开发阶段和利用阶段时间配比的困境在无线网络环境中变得更加突出，因为有限的无线资源不能够支撑频繁的开发阶段，但时变的无线网络又需要开发阶段来捕捉动态变化的链路质量，因此直接将增强学习方法应用到传统的无线路由协议中，也不能很好地满足实时视频流的传输要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多跳无线网络中传输实时视频流的机会路由方法。

根据本发明提供的多跳无线网络中传输实时视频流的机会路由方法，应用在包含多个中继节点的无线网络中，将当前时刻负责转发视频数据包的中继节点记为第一中继节点，将第一中继节点所选定的下一跳中继节点记为第二中继节点；所述方法，包括：

第一中继节点根据待转发的视频数据包，确定所述视频数据包的目的节点，并构建与所述目的节点相对应的候选中继节点集；

将所述候选中继节点集的信息附加在所述视频数据包上，并将所述视频数据包广播给与所述第一中继节点相邻的所有节点；