專利名稱：無線Ad hoc網絡視頻傳輸備用路徑選擇方法
技術領域：
本發(fā)明涉及小范圍的無線自組織Ad hoc網絡和實時多媒體視頻業(yè)務， 具體涉及一種無線Ad hoc網結4見頻傳tr路徑選擇方法。
背景技術：
本發(fā)明人先期提出的中國發(fā)明專利申請"一種無線Ad hoc網絡多媒體 視頻主備路徑傳輸方法"，解決了無線自組織Ad hoc網絡中主路徑鏈路失 效后的實時多媒體視頻傳輸問題，由于其中選取備用路徑的可參考現有方法 是選取主路徑的方法，這種方式使得當多媒體視頻業(yè)務啟動后就不進行路徑 選取，因而使當備用路徑失效或開始選取主路徑時沒有選取到備用路徑時， 讓備用路徑形同虛設，從而無法解決無線自組織Ad hoc網絡中主路徑鏈路 失效后的實時多媒體視頻傳輸問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是提供一種無線Ad hoc網絡視頻傳輸鏈路 路徑選擇方法，可以解決當備用路徑失效或開始選取主路徑時沒有選取到備 用路徑時所引起的問題。
本發(fā)明的上述技術問題這樣解決，提供一種Ad hoc網絡視頻傳輸備用 路徑選擇方法，采用主、備路徑方式傳輸視頻數據，在視頻數據傳輸過程中， 源節(jié)點根據備用路徑的無有進行或不進行以下步驟
1.1) 源節(jié)點發(fā)出備用路由請求分組，再經過一條或多條路徑內中間節(jié)點 的轉發(fā)，最終被目的節(jié)點接收，或者直接被目的節(jié)點接收；
1.2) 目的節(jié)點根據路徑中每一節(jié)點的可用帶寬計算對應路徑的可用帶 寬，將滿足所述業(yè)務要求的結果返回給所述源節(jié)點；1.3)源節(jié)點選取所述結果或所述結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 數據之前，所述備用路由請求分組也是主路由請求分組，所述步驟1.3)中源 節(jié)點優(yōu)先選取所述結果作為主路徑或者在多個所述結杲中選擇其中二個分 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 傳輸視頻數據過程中。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述步驟l.l)中發(fā)送是以一定時間間 隔周期進行，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，所述視頻數據是實時數據。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述視頻數據是非實時數據。
按照本發(fā)明提供的路徑選擇方法，所述源節(jié)點是視頻采集節(jié)點，所述中 間節(jié)點是數據轉發(fā)節(jié)點，所述目的節(jié)點是視頻接收節(jié)點。
本發(fā)明提供的無線Ad hoc網絡視頻傳輸備用路徑選擇方法，在視頻數 據傳輸過程中，源節(jié)點根據備用路徑的無有進行備用路徑選擇，保證備用路 徑的可獲取，確保無線自組織Ad hoc網絡在主路徑鏈路失效后，仍然可以 進行實時多媒體視頻傳輸。


下面結合附圖和具體實施例進一 步對本發(fā)明進行詳細說明。
圖1是典型的無線Adhoc網絡實體圖。
圖2是與圖l對應的Adhoc網絡示意圖。
圖3是本發(fā)明整體方案主備切換狀態(tài)轉移示意圖。
具體實施例方式
首先，簡單說明本發(fā)明相關內容 (-)自適應鏈路失效檢測技術
為在無線Adhoc網絡中進行視頻傳輸，首先必須要在源節(jié)點和目的節(jié) 點之間建立一條傳輸路徑，該傳輸路徑需要有滿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始視頻流的傳輸。由于無線信道易受干擾 和較大的誤碼率，在傳輸過程中會出現鏈路斷開從而傳輸路徑失效的情形； 為此，需要經常檢測是否發(fā)生鏈路失效。當鏈路失效時需要使用其它的具有 所需帶寬資源的傳輸路徑，并將視頻流轉向這條路徑傳輸。
在本發(fā)明鏈路傳輸方法中，上游節(jié)點根據反映網絡負載狀態(tài)的參數一最 近收到的ACK的回程時間Round Trip Time值，簡稱RTT值，以下簡寫為 ACK-RTT—主動向下游節(jié)點請求ACK確認。在網絡負載較重時，ACK-RTT值較大，兩次請求ACK的時間間隔相對較長，避免了發(fā)送ACK節(jié)點 去竟爭本已繁忙的通道。為避免在網絡負栽較輕時上游節(jié)點頻繁向下游節(jié)點 請求ACK,算法中設置了一個經驗確定的下界值，當ACK-RTT值低于該 下界值時，上游節(jié)點不向下游節(jié)點請求ACK。判定鏈路失效的依據為ACK 超時，即ACK-TIMEOUT,該時間也由網絡狀態(tài)決定規(guī)定ACK-TIMEOUT為3倍的最近一個ACK - RTT值。
t)無線Adhoc網絡路徑可用帶寬計算算法，其計算的原理如下
1. 無干擾情況
無隱蔽節(jié)點即多跳干擾下，802.11單跳飽和狀態(tài)下存在有穩(wěn)定的供網絡 層使用的吞吐率，其值約為物理帶寬乘以0.68。通過實際數據傳送試驗驗證 了該分析結果的有效性在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
存在多跳干擾下網絡層可使用的飽和吞吐率下降至0.7Mbps，約為無干 擾下的飽和吞吐率的80 % 。
3.提出的路徑可用帶寬計算和預留方法
使用MAC提供給網絡層的最大穩(wěn)定吞吐率作為網絡層的有效帶寬。實 驗表明以0.68乘物理的數據率，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)點可用帶寬為(1 - a)x網絡層有效帶寬-本節(jié)點和一跳鄰居 節(jié)點占用帶寬之和。乘以因子(l - a)是為了扣除干擾的影響。在申請人所 作的大量試驗中a取為0.2較為準確，當取物理帶寬5.5Mbps時，按oc取為 0.2扣除干擾影響，網絡層可用的最大帶寬約3Mbps。
節(jié)點占用帶寬=節(jié)點發(fā)送分組的速率=單位時間內平均發(fā)送的分組的 長度之和
節(jié)點可用帶寬=通道有效帶寬-本節(jié)點和鄰居節(jié)點占用帶寬之和
② 路徑可用帶寬
在對流內干擾和流間干擾對可用帶寬計算的影響做了上述線性處理后， 路徑可用帶寬可計算如下
設P-(pl,…,pN)代表一條路徑，pk(l《"N)為路徑上的節(jié)點，pl為 源節(jié)點，pN為目的節(jié)點，bk為第k個節(jié)點的可用帶寬。對跳數《3的路徑， 路徑可用帶寬計算為Bp=min{bk|l《k《N}/N;否則B=min{bk|l《k《N}/4， 除以路徑跳數是考慮到流內的干擾，而4跳以后流內干擾變?yōu)楹愣ㄖ怠?br> 第二，說明本發(fā)明
(-)備用路由機制是指無線網絡在使用 一條路徑即主路徑為有嚴格QoS 要求的業(yè)務傳輸的同時，始終維護另一條備用路徑滿足資源要求的路徑，當 主路徑出現故障時立即將業(yè)務轉移到備用路徑傳輸，以避免重新路由導致的 較大的延遲和丟包。該機制包括了 保證備用路徑有效的路徑狀態(tài)探測機制， 主路徑和備用路徑的切換機制。
t)本發(fā)明的備用路由機制具體實現方法是當源節(jié)點發(fā)出路由請求分組 后，路由請求分組經過中間節(jié)點的轉發(fā)，最終被目的節(jié)點收到。目的節(jié)點經 過計算后，如果路徑的可用帶寬大于源節(jié)點的業(yè)務所請求的帶寬，則會向源 節(jié)點發(fā)出路由應答分組。基于正EE 802.11 MAC層的Ad hoc網絡中可用帶
寬計算在前面已有介紹。由于無線Ad hoc網絡中路徑的多樣性，因此源節(jié) 點會收到多條通往目的節(jié)點的路徑所對應的路由應答分組。我們在這些路徑 中，選取一條作為主路徑，另外一條作為備用路徑。選擇的標準是設定了一 個定時器，當源節(jié)點收到第一個路由應答分組時，啟動該定時器，對那些在 定時器規(guī)定的時間內返回的路由應答分組所對應的路徑，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)定的定時器時間ROUTE—PENDING—TIME長度要適當選取，如果時 間過短，有可能一些路徑的路由應答還未返回。時間過長，會影響到多媒體 業(yè)務的實時傳輸，還有可能造成已返回的路由應答中攜帶的路徑信息過期。 通過多次戶外實驗，我們把ROUTE—PENDING—TIME設為500ms。
如果源節(jié)點發(fā)起的新業(yè)務在路由發(fā)現結束后，只是找到了主路徑，而沒 有找到備用路徑，則會周期性的發(fā)起路由請求來尋找備用路徑，為了避免因 路由請求過多導致的洪泛，并且為了降低網絡中傳輸DSR控制分組的開銷， 我們選取的周期必須大于DSR—REQ_TIMEOUT，經過我們多次的試驗，把 周期設定為4秒是合適的，因此我們把路由請求的周期設定為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)點必須按照備用 路徑周期性的發(fā)送路徑探測分組，目的節(jié)點收到后，會發(fā)出路由探測應答分 組。源節(jié)點在指定間隔時間內收到路由探測應答分組后，會確認備用路徑的 有效性，所述指定間隔時間的含義是指當前時刻間隔上次收到路由探測應答 分^L的時刻大于指定間隔時間，則確i人無^:,否則有效。在無線Adhoc網 絡中，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 次沒有收到探測應答分組不應該認為此備用路徑失效，因此我們假定在連 續(xù)兩次沒有收到路由探測應答分組時，認為備用路徑失效。
多媒體業(yè)務在傳輸過程中使用主路徑，當DSR路由協(xié)議中的Ack機制 檢測到主路徑鏈路失效后，如果此時存在有效的備用路徑，則會使用備用路 徑充當主路徑，多媒體業(yè)務繼續(xù)使用新的主路徑進行傳輸，而此時DSR須 再次為此多媒體業(yè)務的尋找備用路徑。
本發(fā)明主備用路徑的狀態(tài)切換，具體如圖3所示，包括四個狀態(tài)
31)主，備用路徑均不存在需發(fā)送路由請求，該請求對應有3種結果
①無應答，狀態(tài)不變；②有一條路由應答，轉入狀態(tài)32);③有二條或以 上路由應答，轉入狀態(tài)34);
32) 主路徑存在，備用路徑不存在需周期性發(fā)送路由請求，同時進行 主路徑4企測，①主路徑有效，收到對應路由應答，轉入狀態(tài)34);②主路 徑無效，轉入狀態(tài)31);
33) 主路徑失效，備用路徑存在將備用路徑改為主路徑，轉入狀態(tài) 32);
34) 主，備用路徑均存在需對備用路徑周期性維護，同時進行主路徑 檢測，①主路徑有效，備用路徑探測超時，轉入狀態(tài)32);②主路徑無效， 轉入狀態(tài)33)。
權利要求
1、一種Ad hoc網絡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據，其特征在于，在視頻數據傳輸過程中，源節(jié)點根據備用路徑的無有進行或不進行以下步驟1.1)源節(jié)點發(fā)出備用路由請求分組，再經過一條或多條路徑內中間節(jié)點的轉發(fā)，最終被目的節(jié)點接收，或者直接被目的節(jié)點接收；1.2)目的節(jié)點根據路徑中每一節(jié)點的可用帶寬計算對應路徑的可用帶寬，將滿足所述業(yè)務要求的結果返回給所述源節(jié)點；1.3)源節(jié)點選取所述結果或所述結果之一作為備用路徑。
2、 根據權利要求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)生在傳輸視頻數據之前，所述備用路由請求分組也是主路由請求分 組，所述步驟1.3)中源節(jié)點優(yōu)先選取所述結果作為主路徑或者在多個所述結 果中選擇其中二個分別作為主路徑和備用路徑。
3、 根據權利要求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)生在傳輸視頻數據過程中。
4、 根據權利要求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)送是以一定時間間隔周期進行，直至所述步驟1.3)選取成功。
5、 根據權利要求4所述路徑選擇方法，其特征在于，所述時間間隔 是3 ~ 6秒。
6、 根據權利要求5所述路徑選擇方法，其特征在于，所述時間間隔 是4秒。
7、 根據權利要求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、 根據權利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述視頻數據 是實時數據。
9、 根據權利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述視頻數據 是非實時數據。
10、 根據權利要求1所述路徑選擇方法，其特征在于，所述源節(jié)點是 視頻采集節(jié)點，所述中間節(jié)點是數據轉發(fā)節(jié)點，所述目的節(jié)點是視頻接收節(jié) 點。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Ad hoc網絡視頻傳輸備用路徑選擇方法，在視頻數據傳輸過程中，源節(jié)點根據備用路徑的無有進行或不進行以下步驟1.1)源節(jié)點發(fā)出備用路由請求分組，再經過一條或多條路徑內中間節(jié)點的轉發(fā)，最終被目的節(jié)點接收，或者直接被目的節(jié)點接收；1.2)目的節(jié)點根據路徑中每一節(jié)點的可用帶寬計算對應路徑的可用帶寬，將滿足所述業(yè)務要求的結果返回給所述源節(jié)點；1.3)源節(jié)點選取所述結果或所述結果之一作為備用路徑。這種方法，確保無線自組織Ad hoc網絡在主路徑鏈路失效后，仍然可以進行實時多媒體視頻傳輸。
文檔編號H04L12/28GK101193020SQ20061014553
公開日2008年6月4日 申請日期2006年11月20日 優(yōu)先權日2006年11月20日
發(fā)明者向繼東, 志 廖, 張連芳, 竇志斌 申請人:中興通訊股份有限公司