CN101193019A

CN101193019A - 无线Ad hoc网络视频传输备用路径维护方法

Info

Publication number: CN101193019A
Application number: CNA2006101455353A
Authority: CN
Inventors: 向继东; 张连芳; 窦志斌; 廖志
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-06-04

Abstract

本发明涉及一种无线Ad hoc网络视频传输备用路径维护方法，包括：1.1)源节点沿备用路径周期性的发送路径探测分组，目的节点收到后，沿备用路径反向发回路由探测应答分组；1.2)源节点根据指定间隔时间内收到路由探测应答分组与否，确认备用路径的有效与否。这种方法，采用全程检测代替分段检测，仅需要源节点进行接收判断代替各节点都须进行接收判断，因而能减少系统检测开销，从而可以节省更多资源用于提高多媒体视频业务的网络服务质量。

Description

无线Ad hoc网络视频传输备用路径维护方法

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网络视频传输路径维护方法。

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，由于其中维护备用路径的可参考现有方法是检测主路径使用的分段检测方法，这种方式使得系统维护备用路径的开耗过大，从而不利于提高网络的服务质量。

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网络视频传输备用路径维护方法，可以降低检测备用路径失效的开销，同时不降低其检测质量。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种无线Ad hoc网络视频传输备用路径维护方法，包括以下步骤：

1.1)源节点沿备用路径周期性的发送路径探测分组，目的节点收到后，沿备用路径反向发回路由探测应答分组；

1.2)源节点根据指定间隔时间内收到路由探测应答分组与否，确认备用路径的有效与否。

按照本发明提供的路径维护方法，所述指定间隔时间是指当前时刻间隔上次收到路由探测应答分组的时刻大于指定间隔时间，则确认无效，否则有效。

按照本发明提供的路径维护方法，所述周期是每4秒一次，所述指定间隔时间是8～9秒。

按照本发明提供的路径维护方法，所述周期是每5秒一次，所述指定间隔时间是10～12秒。

按照本发明提供的路径维护方法，所述指定间隔时间是周期时间的二倍或以上。

按照本发明提供的路径维护方法，所述设定门限可以但不限制于是1-6。

按照本发明提供的路径维护方法，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维护方法，采用全程检测代替分段检测，仅需要源节点进行接收判断代替各节点都须进行接收判断，因而能减少系统检测开销，从而可以节省更多资源用于提高多媒体视频业务的网络服务质量。

附图说明

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Ad hoc网络实体图。

图2是与图1对应的Ad hoc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。

具体实施方式

首先，简单说明本发明相关内容：

(一)自适应链路失效检测技术：

为在无线Ad hoc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-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节点去竞争本已繁忙的通道。为避免在网络负载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。

(二)无线Ad hoc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0.68×5.5Mbps＝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-α)×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(1-α)是为了扣除干扰的影响。在申请人所作的大量试验中α取为0.2较为准确，当取物理带宽5.5Mbps时，按α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＝{p1，...，pN}代表一条路径，pk(1≤k≤N)为路径上的节点，p1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|1≤k≤N}/N；否则B＝min{bk|1≤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：

(一)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丢包。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。

(二)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，路由请求分组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IEEE 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组的时刻大于指定间隔时间，则确认无效，否则有效。在无线Ad hoc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，同时进行主路径检测，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)。

Claims

1.一种无线Ad hoc网络视频传输备用路径维护方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述路径维护方法，其特征在于，所述指定间隔时间是指当前时刻间隔上次收到路由探测应答分组的时刻大于指定间隔时间，则确认无效，否则有效。

3.根据权利要求1所述路径维护方法，其特征在于，所述周期是每4秒一次，所述指定间隔时间是8～9秒。

4.根据权利要求1所述路径维护方法，其特征在于，所述周期是每5秒一次，所述指定间隔时间是10～12秒。

5.根据权利要求1所述路径维护方法，其特征在于，所述指定间隔时间是周期时间的二倍或以上。

6.根据权利要求1所述路径维护方法，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。