专利名称：无线Ad hoc网络视频传输备用路径选择方法
技术领域：
本发明涉及小范围的无线自组织Ad hoc网络和实时多媒体视频业务， 具体涉及一种无线Ad hoc网结4见频传tr路径选择方法。
背景技术：
本发明人先期提出的中国发明专利申请"一种无线Ad hoc网络多媒体 视频主备路径传输方法"，解决了无线自组织Ad hoc网络中主路径链路失 效后的实时多媒体视频传输问题，由于其中选取备用路径的可参考现有方法 是选取主路径的方法，这种方式使得当多媒体视频业务启动后就不进行路径 选取，因而使当备用路径失效或开始选取主路径时没有选取到备用路径时， 让备用路径形同虛设，从而无法解决无线自组织Ad hoc网络中主路径链路 失效后的实时多媒体视频传输问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种无线Ad hoc网络视频传输链路 路径选择方法，可以解决当备用路径失效或开始选取主路径时没有选取到备 用路径时所引起的问题。
本发明的上述技术问题这样解决，提供一种Ad hoc网络视频传输备用 路径选择方法，采用主、备路径方式传输视频数据，在视频数据传输过程中， 源节点根据备用路径的无有进行或不进行以下步骤
1.1) 源节点发出备用路由请求分组，再经过一条或多条路径内中间节点 的转发，最终被目的节点接收，或者直接被目的节点接收；
1.2) 目的节点根据路径中每一节点的可用带宽计算对应路径的可用带 宽，将满足所述业务要求的结果返回给所述源节点；1.3)源节点选取所述结果或所述结果之一作为备用路径。
按照本发明提供的路径选择方法，所述步骤l.l)和1.2)发生在传输视频 数据之前，所述备用路由请求分组也是主路由请求分组，所述步骤1.3)中源 节点优先选取所述结果作为主路径或者在多个所述结杲中选择其中二个分 别作为主路径和备用路径。
按照本发明提供的路径选择方法，所述步骤1.1) 、 1.2)和1.3)发生在 传输视频数据过程中。
按照本发明提供的路径选择方法，所述步骤l.l)中发送是以一定时间间 隔周期进行，直至所述步骤1.3)选取成功。
按照本发明提供的路径选择方法，所述时间间隔是3 ~ 6秒。
按照本发明提供的路径选择方法，所述时间间隔是4秒。
按照本发明提供的路径选择方法，所述可用带宽是存在多跳干扰下的可 用带宽。
按照本发明提供的路径选择方法，所述视频数据是实时数据。
按照本发明提供的路径选择方法，所述视频数据是非实时数据。
按照本发明提供的路径选择方法，所述源节点是视频采集节点，所述中 间节点是数据转发节点，所述目的节点是视频接收节点。
本发明提供的无线Ad hoc网络视频传输备用路径选择方法，在视频数 据传输过程中，源节点根据备用路径的无有进行备用路径选择，保证备用路 径的可获取，确保无线自组织Ad hoc网络在主路径链路失效后，仍然可以 进行实时多媒体视频传输。
下面结合附图和具体实施例进一 步对本发明进行详细说明。
图1是典型的无线Adhoc网络实体图。
图2是与图l对应的Adhoc网络示意图。
图3是本发明整体方案主备切换状态转移示意图。
具体实施例方式
首先，简单说明本发明相关内容 (-)自适应链路失效检测技术
为在无线Adhoc网络中进行视频传输，首先必须要在源节点和目的节 点之间建立一条传输路径，该传输路径需要有满足视频传输速率要求的带宽 可用。在找到这样路径后则可以开始视频流的传输。由于无线信道易受干扰 和较大的误码率，在传输过程中会出现链路断开从而传输路径失效的情形； 为此，需要经常检测是否发生链路失效。当链路失效时需要使用其它的具有 所需带宽资源的传输路径，并将视频流转向这条路径传输。
在本发明链路传输方法中，上游节点根据反映网络负载状态的参数一最 近收到的ACK的回程时间Round Trip Time值，简称RTT值，以下简写为 ACK-RTT—主动向下游节点请求ACK确认。在网络负载较重时，ACK-RTT值较大，两次请求ACK的时间间隔相对较长，避免了发送ACK节点 去竟争本已繁忙的通道。为避免在网络负栽较轻时上游节点频繁向下游节点 请求ACK,算法中设置了一个经验确定的下界值，当ACK-RTT值低于该 下界值时，上游节点不向下游节点请求ACK。判定链路失效的依据为ACK 超时，即ACK-TIMEOUT,该时间也由网络状态决定规定ACK-TIMEOUT为3倍的最近一个ACK - RTT值。
t)无线Adhoc网络路径可用带宽计算算法，其计算的原理如下
1. 无干扰情况
无隐蔽节点即多跳干扰下，802.11单跳饱和状态下存在有稳定的供网络 层使用的吞吐率，其值约为物理带宽乘以0.68。通过实际数据传送试验验证 了该分析结果的有效性在5.5Mbps物理带宽下，最大饱和吞吐率约为0.68 x 5.5Mbps=3.74Mbps。
2. 存在干扰的情况
存在多跳干扰下网络层可使用的饱和吞吐率下降至0.7Mbps，约为无干 扰下的饱和吞吐率的80 % 。
3.提出的路径可用带宽计算和预留方法
使用MAC提供给网络层的最大稳定吞吐率作为网络层的有效带宽。实 验表明以0.68乘物理的数据率，使用802.11可选的5.5Mbps,较有效的反 映最大稳定吞吐率。
① 定义节点可用带宽为(1 - a)x网络层有效带宽-本节点和一跳邻居 节点占用带宽之和。乘以因子(l - a)是为了扣除干扰的影响。在申请人所 作的大量试验中a取为0.2较为准确，当取物理带宽5.5Mbps时，按oc取为 0.2扣除干扰影响，网络层可用的最大带宽约3Mbps。
节点占用带宽=节点发送分组的速率=单位时间内平均发送的分组的 长度之和
节点可用带宽=通道有效带宽-本节点和邻居节点占用带宽之和
② 路径可用带宽
在对流内干扰和流间干扰对可用带宽计算的影响做了上述线性处理后， 路径可用带宽可计算如下
设P-(pl,…,pN)代表一条路径，pk(l《"N)为路径上的节点，pl为 源节点，pN为目的节点，bk为第k个节点的可用带宽。对跳数《3的路径， 路径可用带宽计算为Bp=min{bk|l《k《N}/N;否则B=min{bk|l《k《N}/4， 除以路径跳数是考虑到流内的干扰，而4跳以后流内干扰变为恒定值。
第二，说明本发明
(-)备用路由机制是指无线网络在使用 一条路径即主路径为有严格QoS 要求的业务传输的同时，始终维护另一条备用路径满足资源要求的路径，当 主路径出现故障时立即将业务转移到备用路径传输，以避免重新路由导致的 较大的延迟和丟包。该机制包括了 保证备用路径有效的路径状态探测机制， 主路径和备用路径的切换机制。
t)本发明的备用路由机制具体实现方法是当源节点发出路由请求分组 后，路由请求分組经过中间节点的转发，最终被目的节点收到。目的节点经 过计算后，如果路径的可用带宽大于源节点的业务所请求的带宽，则会向源 节点发出路由应答分组。基于正EE 802.11 MAC层的Ad hoc网络中可用带
宽计算在前面已有介绍。由于无线Ad hoc网络中路径的多样性，因此源节 点会收到多条通往目的节点的路径所对应的路由应答分组。我们在这些路径 中，选取一条作为主路径，另外一条作为备用路径。选择的标准是设定了一 个定时器，当源节点收到第一个路由应答分组时，启动该定时器，对那些在 定时器规定的时间内返回的路由应答分组所对应的路径，按路径可用带宽的 大小排序，选取可用带宽最大的路径作为主路径，次之的路径作为备用路径。
规定的定时器时间ROUTE—PENDING—TIME长度要适当选取，如果时 间过短，有可能一些路径的路由应答还未返回。时间过长，会影响到多媒体 业务的实时传输，还有可能造成已返回的路由应答中携带的路径信息过期。 通过多次户外实验，我们把ROUTE—PENDING—TIME设为500ms。
如果源节点发起的新业务在路由发现结束后，只是找到了主路径，而没 有找到备用路径，则会周期性的发起路由请求来寻找备用路径，为了避免因 路由请求过多导致的洪泛，并且为了降低网络中传输DSR控制分组的开销， 我们选取的周期必须大于DSR—REQ_TIMEOUT，经过我们多次的试验，把 周期设定为4秒是合适的，因此我们把路由请求的周期设定为4秒。
本发明备用路径的具体作法是在找到备用路径后，源节点必须按照备用 路径周期性的发送路径探测分组，目的节点收到后，会发出路由探测应答分 组。源节点在指定间隔时间内收到路由探测应答分组后，会确认备用路径的 有效性，所述指定间隔时间的含义是指当前时刻间隔上次收到路由探测应答 分^L的时刻大于指定间隔时间，则确i人无^:,否则有效。在无线Adhoc网 络中，由于链路的不可靠性，以及较低的带宽，容易造成拥塞，所以单单一 次没有收到探测应答分组不应该认为此备用路径失效，因此我们假定在连 续两次没有收到路由探测应答分组时，认为备用路径失效。
多媒体业务在传输过程中使用主路径，当DSR路由协议中的Ack机制 检测到主路径链路失效后，如果此时存在有效的备用路径，则会使用备用路 径充当主路径，多媒体业务继续使用新的主路径进行传输，而此时DSR须 再次为此多媒体业务的寻找备用路径。
本发明主备用路径的状态切换，具体如图3所示，包括四个状态
31)主，备用路径均不存在需发送路由请求，该请求对应有3种结果
①无应答，状态不变；②有一条路由应答，转入状态32);③有二条或以 上路由应答，转入状态34);
32) 主路径存在，备用路径不存在需周期性发送路由请求，同时进行 主路径4企测，①主路径有效，收到对应路由应答，转入状态34);②主路 径无效，转入状态31);
33) 主路径失效，备用路径存在将备用路径改为主路径，转入状态 32);
34) 主，备用路径均存在需对备用路径周期性维护，同时进行主路径 检测，①主路径有效，备用路径探测超时，转入状态32);②主路径无效， 转入状态33)。
权利要求
1、一种Ad hoc网络视频传输备用路径选择方法，采用主、备路径方式传输视频数据，其特征在于，在视频数据传输过程中，源节点根据备用路径的无有进行或不进行以下步骤1.1)源节点发出备用路由请求分组，再经过一条或多条路径内中间节点的转发，最终被目的节点接收，或者直接被目的节点接收；1.2)目的节点根据路径中每一节点的可用带宽计算对应路径的可用带宽，将满足所述业务要求的结果返回给所述源节点；1.3)源节点选取所述结果或所述结果之一作为备用路径。
2、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述步骤1.1) 和1.2)发生在传输视频数据之前，所述备用路由请求分组也是主路由请求分 组，所述步骤1.3)中源节点优先选取所述结果作为主路径或者在多个所述结 果中选择其中二个分别作为主路径和备用路径。
3、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述步骤1.1)、 1.2)和1.3)发生在传输视频数据过程中。
4、 根据权利要求1或3所述路径选择方法，其特征在于，所述步骤 l.l)中发送是以一定时间间隔周期进行，直至所述步骤1.3)选取成功。
5、 根据权利要求4所述路径选择方法，其特征在于，所述时间间隔 是3 ~ 6秒。
6、 根据权利要求5所述路径选择方法，其特征在于，所述时间间隔 是4秒。
7、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述可用带宽 是存在多跳干扰下的可用带宽。
8、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述视频数据 是实时数据。
9、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述视频数据 是非实时数据。
10、 根据权利要求1所述路径选择方法，其特征在于，所述源节点是 视频采集节点，所述中间节点是数据转发节点，所述目的节点是视频接收节 点。
全文摘要
本发明涉及一种Ad hoc网络视频传输备用路径选择方法，在视频数据传输过程中，源节点根据备用路径的无有进行或不进行以下步骤1.1)源节点发出备用路由请求分组，再经过一条或多条路径内中间节点的转发，最终被目的节点接收，或者直接被目的节点接收；1.2)目的节点根据路径中每一节点的可用带宽计算对应路径的可用带宽，将满足所述业务要求的结果返回给所述源节点；1.3)源节点选取所述结果或所述结果之一作为备用路径。这种方法，确保无线自组织Ad hoc网络在主路径链路失效后，仍然可以进行实时多媒体视频传输。
文档编号H04L12/28GK101193020SQ20061014553
公开日2008年6月4日 申请日期2006年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者向继东, 志 廖, 张连芳, 窦志斌 申请人:中兴通讯股份有限公司