專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸備用路徑選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小范圍的無(wú)線(xiàn)自組織Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和實(shí)時(shí)多媒體視頻業(yè)務(wù)， 具體涉及一種無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)結(jié)4見(jiàn)頻傳tr路徑選擇方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人先期提出的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)"一種無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)多媒體 視頻主備路徑傳輸方法"，解決了無(wú)線(xiàn)自組織Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中主路徑鏈路失 效后的實(shí)時(shí)多媒體視頻傳輸問(wèn)題，由于其中選取備用路徑的可參考現(xiàn)有方法 是選取主路徑的方法，這種方式使得當(dāng)多媒體視頻業(yè)務(wù)啟動(dòng)后就不進(jìn)行路徑 選取，因而使當(dāng)備用路徑失效或開(kāi)始選取主路徑時(shí)沒(méi)有選取到備用路徑時(shí)， 讓備用路徑形同虛設(shè)，從而無(wú)法解決無(wú)線(xiàn)自組織Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中主路徑鏈路 失效后的實(shí)時(shí)多媒體視頻傳輸問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸鏈路 路徑選擇方法，可以解決當(dāng)備用路徑失效或開(kāi)始選取主路徑時(shí)沒(méi)有選取到備 用路徑時(shí)所引起的問(wèn)題。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題這樣解決，提供一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸備用 路徑選擇方法，采用主、備路徑方式傳輸視頻數(shù)據(jù)，在視頻數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中， 源節(jié)點(diǎn)根據(jù)備用路徑的無(wú)有進(jìn)行或不進(jìn)行以下步驟
1.1) 源節(jié)點(diǎn)發(fā)出備用路由請(qǐng)求分組，再經(jīng)過(guò)一條或多條路徑內(nèi)中間節(jié)點(diǎn) 的轉(zhuǎn)發(fā)，最終被目的節(jié)點(diǎn)接收，或者直接被目的節(jié)點(diǎn)接收；
1.2) 目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑中每一節(jié)點(diǎn)的可用帶寬計(jì)算對(duì)應(yīng)路徑的可用帶 寬，將滿(mǎn)足所述業(yè)務(wù)要求的結(jié)果返回給所述源節(jié)點(diǎn)；1.3)源節(jié)點(diǎn)選取所述結(jié)果或所述結(jié)果之一作為備用路徑。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述步驟l.l)和1.2)發(fā)生在傳輸視頻 數(shù)據(jù)之前，所述備用路由請(qǐng)求分組也是主路由請(qǐng)求分組，所述步驟1.3)中源 節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選取所述結(jié)果作為主路徑或者在多個(gè)所述結(jié)杲中選擇其中二個(gè)分 別作為主路徑和備用路徑。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述步驟1.1) 、 1.2)和1.3)發(fā)生在 傳輸視頻數(shù)據(jù)過(guò)程中。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述步驟l.l)中發(fā)送是以一定時(shí)間間 隔周期進(jìn)行，直至所述步驟1.3)選取成功。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述時(shí)間間隔是3 ~ 6秒。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述時(shí)間間隔是4秒。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述可用帶寬是存在多跳干擾下的可 用帶寬。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述視頻數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述視頻數(shù)據(jù)是非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述源節(jié)點(diǎn)是視頻采集節(jié)點(diǎn)，所述中 間節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，所述目的節(jié)點(diǎn)是視頻接收節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸備用路徑選擇方法，在視頻數(shù) 據(jù)傳輸過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)備用路徑的無(wú)有進(jìn)行備用路徑選擇，保證備用路 徑的可獲取，確保無(wú)線(xiàn)自組織Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在主路徑鏈路失效后，仍然可以 進(jìn)行實(shí)時(shí)多媒體視頻傳輸。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一 步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是典型的無(wú)線(xiàn)Adhoc網(wǎng)絡(luò)實(shí)體圖。
圖2是與圖l對(duì)應(yīng)的Adhoc網(wǎng)絡(luò)示意圖。
圖3是本發(fā)明整體方案主備切換狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先，簡(jiǎn)單說(shuō)明本發(fā)明相關(guān)內(nèi)容 (-)自適應(yīng)鏈路失效檢測(cè)技術(shù)
為在無(wú)線(xiàn)Adhoc網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行視頻傳輸，首先必須要在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié) 點(diǎn)之間建立一條傳輸路徑，該傳輸路徑需要有滿(mǎn)足視頻傳輸速率要求的帶寬 可用。在找到這樣路徑后則可以開(kāi)始視頻流的傳輸。由于無(wú)線(xiàn)信道易受干擾 和較大的誤碼率，在傳輸過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)鏈路斷開(kāi)從而傳輸路徑失效的情形； 為此，需要經(jīng)常檢測(cè)是否發(fā)生鏈路失效。當(dāng)鏈路失效時(shí)需要使用其它的具有 所需帶寬資源的傳輸路徑，并將視頻流轉(zhuǎn)向這條路徑傳輸。
在本發(fā)明鏈路傳輸方法中，上游節(jié)點(diǎn)根據(jù)反映網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀態(tài)的參數(shù)一最 近收到的ACK的回程時(shí)間Round Trip Time值，簡(jiǎn)稱(chēng)RTT值，以下簡(jiǎn)寫(xiě)為 ACK-RTT—主動(dòng)向下游節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求ACK確認(rèn)。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)，ACK-RTT值較大，兩次請(qǐng)求ACK的時(shí)間間隔相對(duì)較長(zhǎng)，避免了發(fā)送ACK節(jié)點(diǎn) 去竟?fàn)幈疽逊泵Φ耐ǖ?。為避免在網(wǎng)絡(luò)負(fù)栽較輕時(shí)上游節(jié)點(diǎn)頻繁向下游節(jié)點(diǎn) 請(qǐng)求ACK,算法中設(shè)置了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)確定的下界值，當(dāng)ACK-RTT值低于該 下界值時(shí)，上游節(jié)點(diǎn)不向下游節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求ACK。判定鏈路失效的依據(jù)為ACK 超時(shí)，即ACK-TIMEOUT,該時(shí)間也由網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)決定規(guī)定ACK-TIMEOUT為3倍的最近一個(gè)ACK - RTT值。
t)無(wú)線(xiàn)Adhoc網(wǎng)絡(luò)路徑可用帶寬計(jì)算算法，其計(jì)算的原理如下
1. 無(wú)干擾情況
無(wú)隱蔽節(jié)點(diǎn)即多跳干擾下，802.11單跳飽和狀態(tài)下存在有穩(wěn)定的供網(wǎng)絡(luò) 層使用的吞吐率，其值約為物理帶寬乘以0.68。通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)傳送試驗(yàn)驗(yàn)證 了該分析結(jié)果的有效性在5.5Mbps物理帶寬下，最大飽和吞吐率約為0.68 x 5.5Mbps=3.74Mbps。
2. 存在干擾的情況
存在多跳干擾下網(wǎng)絡(luò)層可使用的飽和吞吐率下降至0.7Mbps，約為無(wú)干 擾下的飽和吞吐率的80 % 。
3.提出的路徑可用帶寬計(jì)算和預(yù)留方法
使用MAC提供給網(wǎng)絡(luò)層的最大穩(wěn)定吞吐率作為網(wǎng)絡(luò)層的有效帶寬。實(shí) 驗(yàn)表明以0.68乘物理的數(shù)據(jù)率，使用802.11可選的5.5Mbps,較有效的反 映最大穩(wěn)定吞吐率。
① 定義節(jié)點(diǎn)可用帶寬為(1 - a)x網(wǎng)絡(luò)層有效帶寬-本節(jié)點(diǎn)和一跳鄰居 節(jié)點(diǎn)占用帶寬之和。乘以因子(l - a)是為了扣除干擾的影響。在申請(qǐng)人所 作的大量試驗(yàn)中a取為0.2較為準(zhǔn)確，當(dāng)取物理帶寬5.5Mbps時(shí)，按oc取為 0.2扣除干擾影響，網(wǎng)絡(luò)層可用的最大帶寬約3Mbps。
節(jié)點(diǎn)占用帶寬=節(jié)點(diǎn)發(fā)送分組的速率=單位時(shí)間內(nèi)平均發(fā)送的分組的 長(zhǎng)度之和
節(jié)點(diǎn)可用帶寬=通道有效帶寬-本節(jié)點(diǎn)和鄰居節(jié)點(diǎn)占用帶寬之和
② 路徑可用帶寬
在對(duì)流內(nèi)干擾和流間干擾對(duì)可用帶寬計(jì)算的影響做了上述線(xiàn)性處理后， 路徑可用帶寬可計(jì)算如下
設(shè)P-(pl,…,pN)代表一條路徑，pk(l《"N)為路徑上的節(jié)點(diǎn)，pl為 源節(jié)點(diǎn)，pN為目的節(jié)點(diǎn)，bk為第k個(gè)節(jié)點(diǎn)的可用帶寬。對(duì)跳數(shù)《3的路徑， 路徑可用帶寬計(jì)算為Bp=min{bk|l《k《N}/N;否則B=min{bk|l《k《N}/4， 除以路徑跳數(shù)是考慮到流內(nèi)的干擾，而4跳以后流內(nèi)干擾變?yōu)楹愣ㄖ怠?br> 第二，說(shuō)明本發(fā)明
(-)備用路由機(jī)制是指無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在使用 一條路徑即主路徑為有嚴(yán)格QoS 要求的業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，始終維護(hù)另一條備用路徑滿(mǎn)足資源要求的路徑，當(dāng) 主路徑出現(xiàn)故障時(shí)立即將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到備用路徑傳輸，以避免重新路由導(dǎo)致的 較大的延遲和丟包。該機(jī)制包括了 保證備用路徑有效的路徑狀態(tài)探測(cè)機(jī)制， 主路徑和備用路徑的切換機(jī)制。
t)本發(fā)明的備用路由機(jī)制具體實(shí)現(xiàn)方法是當(dāng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)出路由請(qǐng)求分組 后，路由請(qǐng)求分組經(jīng)過(guò)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，最終被目的節(jié)點(diǎn)收到。目的節(jié)點(diǎn)經(jīng) 過(guò)計(jì)算后，如果路徑的可用帶寬大于源節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)所請(qǐng)求的帶寬，則會(huì)向源 節(jié)點(diǎn)發(fā)出路由應(yīng)答分組?；谡鼸E 802.11 MAC層的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中可用帶
寬計(jì)算在前面已有介紹。由于無(wú)線(xiàn)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中路徑的多樣性，因此源節(jié) 點(diǎn)會(huì)收到多條通往目的節(jié)點(diǎn)的路徑所對(duì)應(yīng)的路由應(yīng)答分組。我們?cè)谶@些路徑 中，選取一條作為主路徑，另外一條作為備用路徑。選擇的標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)定了一 個(gè)定時(shí)器，當(dāng)源節(jié)點(diǎn)收到第一個(gè)路由應(yīng)答分組時(shí)，啟動(dòng)該定時(shí)器，對(duì)那些在 定時(shí)器規(guī)定的時(shí)間內(nèi)返回的路由應(yīng)答分組所對(duì)應(yīng)的路徑，按路徑可用帶寬的 大小排序，選取可用帶寬最大的路徑作為主路徑，次之的路徑作為備用路徑。
規(guī)定的定時(shí)器時(shí)間ROUTE—PENDING—TIME長(zhǎng)度要適當(dāng)選取，如果時(shí) 間過(guò)短，有可能一些路徑的路由應(yīng)答還未返回。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響到多媒體 業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)傳輸，還有可能造成已返回的路由應(yīng)答中攜帶的路徑信息過(guò)期。 通過(guò)多次戶(hù)外實(shí)驗(yàn)，我們把ROUTE—PENDING—TIME設(shè)為500ms。
如果源節(jié)點(diǎn)發(fā)起的新業(yè)務(wù)在路由發(fā)現(xiàn)結(jié)束后，只是找到了主路徑，而沒(méi) 有找到備用路徑，則會(huì)周期性的發(fā)起路由請(qǐng)求來(lái)尋找備用路徑，為了避免因 路由請(qǐng)求過(guò)多導(dǎo)致的洪泛，并且為了降低網(wǎng)絡(luò)中傳輸DSR控制分組的開(kāi)銷(xiāo)， 我們選取的周期必須大于DSR—REQ_TIMEOUT，經(jīng)過(guò)我們多次的試驗(yàn)，把 周期設(shè)定為4秒是合適的，因此我們把路由請(qǐng)求的周期設(shè)定為4秒。
本發(fā)明備用路徑的具體作法是在找到備用路徑后，源節(jié)點(diǎn)必須按照備用 路徑周期性的發(fā)送路徑探測(cè)分組，目的節(jié)點(diǎn)收到后，會(huì)發(fā)出路由探測(cè)應(yīng)答分 組。源節(jié)點(diǎn)在指定間隔時(shí)間內(nèi)收到路由探測(cè)應(yīng)答分組后，會(huì)確認(rèn)備用路徑的 有效性，所述指定間隔時(shí)間的含義是指當(dāng)前時(shí)刻間隔上次收到路由探測(cè)應(yīng)答 分^L的時(shí)刻大于指定間隔時(shí)間，則確i人無(wú)^:,否則有效。在無(wú)線(xiàn)Adhoc網(wǎng) 絡(luò)中，由于鏈路的不可靠性，以及較低的帶寬，容易造成擁塞，所以單單一 次沒(méi)有收到探測(cè)應(yīng)答分組不應(yīng)該認(rèn)為此備用路徑失效，因此我們假定在連 續(xù)兩次沒(méi)有收到路由探測(cè)應(yīng)答分組時(shí)，認(rèn)為備用路徑失效。
多媒體業(yè)務(wù)在傳輸過(guò)程中使用主路徑，當(dāng)DSR路由協(xié)議中的Ack機(jī)制 檢測(cè)到主路徑鏈路失效后，如果此時(shí)存在有效的備用路徑，則會(huì)使用備用路 徑充當(dāng)主路徑，多媒體業(yè)務(wù)繼續(xù)使用新的主路徑進(jìn)行傳輸，而此時(shí)DSR須 再次為此多媒體業(yè)務(wù)的尋找備用路徑。
本發(fā)明主備用路徑的狀態(tài)切換，具體如圖3所示，包括四個(gè)狀態(tài)
31)主，備用路徑均不存在需發(fā)送路由請(qǐng)求，該請(qǐng)求對(duì)應(yīng)有3種結(jié)果
①無(wú)應(yīng)答，狀態(tài)不變；②有一條路由應(yīng)答，轉(zhuǎn)入狀態(tài)32);③有二條或以 上路由應(yīng)答，轉(zhuǎn)入狀態(tài)34);
32) 主路徑存在，備用路徑不存在需周期性發(fā)送路由請(qǐng)求，同時(shí)進(jìn)行 主路徑4企測(cè)，①主路徑有效，收到對(duì)應(yīng)路由應(yīng)答，轉(zhuǎn)入狀態(tài)34);②主路 徑無(wú)效，轉(zhuǎn)入狀態(tài)31);
33) 主路徑失效，備用路徑存在將備用路徑改為主路徑，轉(zhuǎn)入狀態(tài) 32);
34) 主，備用路徑均存在需對(duì)備用路徑周期性維護(hù)，同時(shí)進(jìn)行主路徑 檢測(cè)，①主路徑有效，備用路徑探測(cè)超時(shí)，轉(zhuǎn)入狀態(tài)32);②主路徑無(wú)效， 轉(zhuǎn)入狀態(tài)33)。
權(quán)利要求
1、一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸備用路徑選擇方法，采用主、備路徑方式傳輸視頻數(shù)據(jù)，其特征在于，在視頻數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)備用路徑的無(wú)有進(jìn)行或不進(jìn)行以下步驟1.1)源節(jié)點(diǎn)發(fā)出備用路由請(qǐng)求分組，再經(jīng)過(guò)一條或多條路徑內(nèi)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，最終被目的節(jié)點(diǎn)接收，或者直接被目的節(jié)點(diǎn)接收；1.2)目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑中每一節(jié)點(diǎn)的可用帶寬計(jì)算對(duì)應(yīng)路徑的可用帶寬，將滿(mǎn)足所述業(yè)務(wù)要求的結(jié)果返回給所述源節(jié)點(diǎn)；1.3)源節(jié)點(diǎn)選取所述結(jié)果或所述結(jié)果之一作為備用路徑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述步驟1.1) 和1.2)發(fā)生在傳輸視頻數(shù)據(jù)之前，所述備用路由請(qǐng)求分組也是主路由請(qǐng)求分 組，所述步驟1.3)中源節(jié)點(diǎn)優(yōu)先選取所述結(jié)果作為主路徑或者在多個(gè)所述結(jié) 果中選擇其中二個(gè)分別作為主路徑和備用路徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述步驟1.1)、 1.2)和1.3)發(fā)生在傳輸視頻數(shù)據(jù)過(guò)程中。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述路徑選擇方法，其特征在于，所述步驟 l.l)中發(fā)送是以一定時(shí)間間隔周期進(jìn)行，直至所述步驟1.3)選取成功。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述路徑選擇方法，其特征在于，所述時(shí)間間隔 是3 ~ 6秒。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述路徑選擇方法，其特征在于，所述時(shí)間間隔 是4秒。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述可用帶寬 是存在多跳干擾下的可用帶寬。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述視頻數(shù)據(jù) 是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述視頻數(shù)據(jù) 是非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)是 視頻采集節(jié)點(diǎn)，所述中間節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，所述目的節(jié)點(diǎn)是視頻接收節(jié) 點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸備用路徑選擇方法，在視頻數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)備用路徑的無(wú)有進(jìn)行或不進(jìn)行以下步驟1.1)源節(jié)點(diǎn)發(fā)出備用路由請(qǐng)求分組，再經(jīng)過(guò)一條或多條路徑內(nèi)中間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)，最終被目的節(jié)點(diǎn)接收，或者直接被目的節(jié)點(diǎn)接收；1.2)目的節(jié)點(diǎn)根據(jù)路徑中每一節(jié)點(diǎn)的可用帶寬計(jì)算對(duì)應(yīng)路徑的可用帶寬，將滿(mǎn)足所述業(yè)務(wù)要求的結(jié)果返回給所述源節(jié)點(diǎn)；1.3)源節(jié)點(diǎn)選取所述結(jié)果或所述結(jié)果之一作為備用路徑。這種方法，確保無(wú)線(xiàn)自組織Ad hoc網(wǎng)絡(luò)在主路徑鏈路失效后，仍然可以進(jìn)行實(shí)時(shí)多媒體視頻傳輸。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101193020SQ20061014553
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者向繼東, 志 廖, 張連芳, 竇志斌 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司