CN101262652A - 基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统 - Google Patents

基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统 Download PDF

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CN101262652A CNA2008100642648A CN200810064264A CN101262652A CN 101262652 A CN101262652 A CN 101262652A CN A2008100642648 A CNA2008100642648 A CN A2008100642648A CN 200810064264 A CN200810064264 A CN 200810064264A CN 101262652 A CN101262652 A CN 101262652A
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沙学军
顾学迈
何晨光
叶亮
吴玮
秦丹阳
吴少川
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哈尔滨工业大学
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基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统,它涉及的是通信技术中移动网络多跳通信和多媒体流传输方法的技术领域。本发明解决了采用现有的传统的集群式的指挥调度系统所带来的只能进行语音传递和指挥系统不能灵活、快速移动等问题。该系统由多个同样配置的移动终端组成,这些终端可以快速、自发组织,形成移动自组网;各个移动终端通过多跳路由来实现多媒体流的传输;可以通过向各个移动终端输入控制指令从而达到对其他终端进行指挥调度的目的。在这种分布式组网方式中,允许指挥者或是移动终端在无基础通信设施的环境中进行无缝的互连互通;该系统支持单播、多播等传播方式,本系统的终端具有对等性,所以本系统具有良好的通用性和扩展性。

Description

基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统技术领域本发明涉及的是通信技术中移动网络多跳通信和多媒体流传输方法的技 术领域。背景技术传统的指挥调度通信系统一般都是集群式的控制,即是有中心的,通常要 预先架设网络基础设施才能使整个系统正常运行。例如,蜂窝移动通信系统要 有基站和移动交换中心等功能设施的支持;无线局域网一般也工作在有接入点 和有线骨干网的模式下。但对于有些特殊的应用场合,有中心的移动通信技术 并不能胜任。例如,战场上部队的快速展开和推进、发生地震或水灾等大型灾 害后的营救、野外科考、偏远矿山作业以及临时组织的大型会议等,这些场合 的通信就无法依赖于任何可能因灾害损毁而失去效用的网络基础设施;并且传 统的指挥调度系统中预先架设的语音网络会导致在指挥过程中出现只闻其声、 不见其人的情况,指挥者只能通过前方预先架设的语音信息进行判断后进行决 策分析,这样即导致了指挥者下达的命令缺乏准确性、及时性和安全性;同时, 传统指挥调度系统中的网络节点由于移动、RF传播条件变化、节点被毁等原 因容易造成网络结构上的损伤和破环,也会对所要实施的指挥工作造成巨大的 影响。发明内容本发明解决了采用现有的基于集群式移动通信方式的指挥调度系统所带 来的只能进行语音传递和指挥系统不能灵活、快速移动的问题。本发明的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统由多个移动终端 组成,其特征在于每个移动终端的结构相同,所述多个移动终端采用移动自组 网的形式组成网络系统,多个移动终端中的任意一个终端可以作为控制终端对 其它移动终端发送控制命令。本发明是由多个移动终端自发组织形成移动自组网,每个移动终端通过多 跳来实现多媒体流的传输,根据多媒体信息,向移动终端输入控制指令对其他 移动终端进行指挥调度。本发明中的每个移动终端可自动配置并以多跳的方式使移动装置相互连接,建立既灵活功能又强的移动自组网,因此,这些移动终端不仅能够实现话 音、视频等多媒体信息的相互通信,而且还能够实现控制指令的传输,并且可 以准确的采集现场的音频和视频信息;在这种分布式组网方式中,移动终端可 以自由而动态的自组织成任意临时性网络拓扑,从而允许指挥者或是移动终端 在无基础通信设施的环境中进行无缝的互连互通;该系统支持单播、多播等传 播方式,本系统的终端具有对等性,所以本系统具有良好的通用性和扩展性, 还避免了由于系统中的网络节点移动、RF传播条件变化、节点被毁等原因容 易造成的网络结构上的损伤和破坏等问题。 本发明优点在于:1) 具有独立组网的能力,网络的布设不依赖于任何预先架设的网络设施 终端开机后即可快速自动组网。任何单一终端故障不影响整个网络的运行。2) 系统支持单播和多播两种传输方式,在需要一点对多点控制时,采用 多播方式可以避免单播方式造成的对带宽和节点资源的浪费。3) 由于系统中的终端的对等性,所有终端都是同样的配置,增强的系统 的通用性和可扩展性。附图说明图1是本发明的移动终端结构示意图,图2是具体实施方式三所述的移动 终端的结构示意图。 具体实施方式具体实施方式一:本实施方式所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥 调度系统由多个移动终端组成,每个移动终端的结构相同,所述多个移动终端 采用移动自组网的形式组成网络系统,多个移动终端中的任意一个终端可以作 为控制终端对其它移动终端发送控制命令。具体实施方式二:结合图1说明本实施方式,本实施方式与具体实施方式 一所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统的区别在于,所述移动 终端由以下部分组成:多媒体单元l,用于根据控制单元3发出的命令采集多媒体信息,将多媒 体信息进行编码转换,使其转换为多媒体流,再由多媒体单元l发送给无线收 发单元2;或对无线收发单元2发送的多媒体流进行解码,输出多媒体信息;无线收发单元2,用于根据控制单元3发出的命令寻找路由,并选择最佳 路径,将接收到的多媒体流或控制命令按照选择好的最佳路径发送出去;另外 还能将接收到的由其它移动终端发送来的多媒体流或控制指令传送给多媒体 单元1和控制单元3;控制单元3,用于根据接收到的控制指令发出控制命令给无线收发单元2, 控制单元3还可用于由接收无线收发单元2发送的控制指令或发送多媒体接收 控制命令给多媒体单元1,还可用于执行接收到的控制指令。本系统的工作原理由以下方法步骤实现:一、 主动发送信息的移动终端通过控制单元3发送要求控制目的移动终端 的控制指令数据包给无线收发单元2;二、 主动发送信息的移动终端的无线收发单元2根据步骤一中所述的控制 指令数据包所包含的目的地址,寻找选择到达目的移动终端的最优路由;三、 步骤一中所述的控制指令数据包按照步骤二获得的最优路由采用多跳 的方式向目的移动终端传递控制命令;四、 目的移动终端通过它的无线收发单元2将接收到中间移动节点转发的 控制指令数据包发送到控制单元3,然后启动其多媒体单元l;五、 目的移动终端的多媒体单元l对视频、音频信息进行采集并进行编码, 最终形成多媒体数据包发送到目的移动终端的控制单元3;六、 目的移动终端的控制单元3发送要求发送步骤五获得的多媒体数据包给主动发送信息的移动终端的数据包给目的移动终端的无线收发单元2;所述 无线收发单元2寻找选择返回到达主动发送信息的移动终端的最优路由;七、 步骤五获得的多媒体数据包按照步骤六获得的最优路由发送给主动发送信息的移动终端;八、 主动发送信息的移动终端通过它的无线收发单元2接收步骤七所述的 多媒体数据包,并将所述多媒体数据包发送给主动发送信息的移动终端的多媒 体单元l进行解码,进而获得音频信息和视频信息进行显示播放。操作者可以在主动发送信息的移动终端观察到目的移动终端反馈回来的 视频信息和音频信息,然后根据实际情况发送指挥控制命令给目的移动终端, 如果需要获得阿络中其它移动终端的信息,采用上述办法发送控制命令给相应的被控制对象的移动终端就可以了。由于本发明每次发送信息之前,都能够获 得多条到达目的节点的路由,所以当其中一条传递信息失败的时候,可以立即 更换为另一条路由传递相关信息,还由于本发明获得的多条路由中没有相同的 中间节点,所以不会由于一个节点的损坏而导致多条路由失败,进而提高了数 据传输的可靠性。具体实施方式三、本实施方式与实施方式二所述的基于移动自组网的多媒 体分布式指挥调度系统的不同之处在于,所述多媒体单元l由拾音器l-l、播音器l-2、摄像头l-3、显示屏1-4、多媒体编码器l-5、多媒体解码器l-6、多 媒体服务器1-7和多媒体客户端1-8组成;其中拾音器l-l,用于采集音频信息,并将采集到的音频信息发送给多媒 体编码器l-5;摄像头1-3,用于采集视频信息,并将采集到的视频信息发送给多媒体编 码器1-5;多媒体编码器l-5,用于设置编码用的多媒体参数,所述多媒体参数包括 信息编码的方式、码流类型、图像参数、视频格式、视频分辨率、视频传输速 率、视频帧速率、视频流类型以及音频模式和音频速率,还用于根据设置的多 媒体参数对接收到的视频信息和音频信息进行编码形成多媒体流,还用于将所述多媒体流发送给多媒体服务器1-7;多媒体服务器1-7,用于设置多媒体客户端1-S的IP地址和端口号,并将 接收到的多媒体流发送到多媒体客户端1-8;多媒体客户端1-8,用于接收多媒体流,并将所述多媒体流发送给多媒体 解码器1-6;多媒体解码器1-6,用于设置视频音频的格式和类型,还用于对从多媒体 客户端l-8发送来的多媒体流进行解码形成视频信息和音频信息;还用于将解 码后获得的音频信息和视频信息分别发送给播音器l-2和显示屏1-4;播音器l-2,用于输出接收到的音频信号;显示屏l-4,用于输出接收到的视频信息。所述无线收发单元2由Wi-Fi无线网卡2-1、路由控制模块2-2组成;其 中Wi-Fi无线网卡2-1,用于将路由控制模块2-2传来的数据包转化成无线信号并发送;还用于通过天线接收有效信号并将其转化为数据包发送给路由控制 模块2-2进行处理;路由控制模块2-2用于接收多媒体单元1或控制单元3传来的数据包,还 用于根据所述数据包的信息寻找、维护到达目的地址的路由,并选择最佳路由 发送所述数据包;还用于判断Wi-Fi无线网卡2-1接收到的数据包所包含的目 的地址是否与本地地址相同,如果不相同,则将数据包转发给相邻的其它移动 终端,如果相同,则接收所述数据包并将其发送至多媒体单元1或控制单元3。所述控制单元3由控制指令客户端3-l、控制指令服务器3-2、控制指令 输入装置3-3、控制指令执行装置3-4组成;所述控制指令输入装置3-3,用于接收外部输入的控制指令,并将所述控 制指令发送给控制指令客户端3-1;控制指令客户端3-1,用于设置控制指令服务器3-2的IP地址和端口号, 还用于根据接收到的控制指令向控制指令服务器3-2发送数据包;控制指令服务器3-2,用于接收控制指令客户端3-1发送来的数据包,还 用于根据所述数据包的内容,发送控制指令给控制指令执行装置3-4;控制指令执行装置3-4,用于根据接收到的控制指令,分别发送控制命令 给无线收发单元2、多媒体单元1 。具体实施方式四、本实施方式与实施方式二或三的不同之处在于,所述无 线收发单元2寻找路由的方法是采用基于AODV协议的路由寻找选择方法, 它的具体过程为:主动发送信息的移动终端以广播的形式向其相邻的所有移动终端发出一 个包含目的移动终端信息的路由请求数据包,每个接到路由请求数据包的移动 终端寻找路由的过程为,a、 接收到路由请求数据包的移动终端判断本地地址是否是目的地址,如果是,则所述移动终端为目的移动终端,执行步骤C;如果不是,执行步骤b;b、 接收到路由请求数据包的移动终端判断所述数据包是否是重复接收的数据包,如果是,则丢弃所述数据包;如果不是,执行步骤c;c、 目的移动终端将本地地址加入到每一个接收到的路由请求数据包后, 按照所述每一个路由请求数据包的发送路由反向回应一个路由应答数据包给主动发送信息的移动终端;在每条反向路由上的中继移动终端将本地地址加入 到该路由应答数据包;d、主动发送信息的移动终端接收到路由应答数据包后,从数据包中读取 出完整的路由信息,并根据所述完整的路由信息给目的移动终端发送反馈信 息,主动发送信息的移动终端获得一条通往目的移动终端的完整路由;经过多个相邻移动终端的转发,主动发送信息的移动终端能够获得多条通 往目的移动终端的路由,即在主动发送信息的移动终端和目的移动终端之间建 立了多条完整的路由。本实施方式中所采用的路由控制采用改进AODV协议,使终端获得多条到 达目的终端的路由,并且获知整条路由上所有中继终端,以确保所有移动终端 采用相对有效的,稳定的路由进行通信;本系统支持单播和多播两种传输方式, 在需要一点对多点控制时,采用多播方式可以避免单播方式造成的对带宽和节 点资源的浪费;由于系统中的移动终端的对等性,所以本系统具有良好的通用 性和扩展性,还避免了由于系统中的网络节点移动、RF传播条件变化、节点 被毁等原因容易造成的网络结构上的损伤和破坏等问题。

Claims (6)

1、基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统,它由多个移动终端组成,其特征在于每个移动终端的结构相同,所述多个移动终端采用移动自组网的形式组成网络系统,多个移动终端中的任意一个终端可以作为控制终端对其它移动终端发送控制命令。
2、 根据权利要求1所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统,其特征在于所述移动终端由以下部分组成:多媒体单元(1),用于根据控制单元(3)发出的命令采集多媒体信息, 还用于将多媒体信息进行编码转换为多媒体流发送给无线收发单元(2);还用 于将接收到的无线收发单元(2)发送的多媒体流进行解码并输出;无线收发单元(2),用于根据控制单元(3)发出的命令寻找路由,并选 择最佳路径,还用于将接收到的多媒体流或控制命令按照选择好的最佳路径发 送出去;还用于将接收到的由其它移动终端发送来的多媒体流、控制指令分别 传送给多媒体单元(1)和控制单元(3);控制单元(3),用于根据接收到的外部控制指令发出控制命令给无线收发 单元(2),还用于根据接收到的无线收发单元(2)发送的控制指令,发送控 制指令给多媒体单元(1),还可用于执行接收到的控制指令。
3、 根据权利要求2所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统, 其特征还在于所述多媒体单元(1)由拾音器(1-1)、播音器(1-2)、摄像头(1-3)、显示屏(1-4)、多媒体编码器(1-5)、多媒体解码器(1-6)、多媒体 服务器(1-7)、多媒体客户端(1-8)组成;其中拾音器(1-1)和摄像头(1-3)用于采集视频和音频信息,并将采集 到的信息发送给多媒体编码器(1-5);多媒体编码器(1-5)用于设置信息编码的方式、码流类型、图像参数、 视频格式、视频分辨率、视频传输速率、视频帧速率、视频流类型以及音频模 式和音频速率,根据设定的多媒体参数对视频和音频进行编码;多媒体服务器(1-7)用于设置多媒体客户端(1-8)的IP地址和端口号,将编码过的多媒体流发送到多媒体客户端(1-8);多媒体客户端(1-8),用于接收多媒体流,并将所述多媒体流发送给多媒体解码器(1-6);多媒体解码器(1-6),用于设置视频音频的格式和类型,还用于对从多媒 体客户端(1-8)发送来的多媒体流进行解码形成视频信息和音频信息;还用 于将解码后获得的音频信息和视频信息分别发送给播音器(1-2)和显示屏 (1-4);播音器(1-2)和显示屏(1-4)分别用于显示解码过的视频信息、播放解 码过的音频信息。
4、 根据权利要求2所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统, 其特征还在于所述无线收发单元(2)由Wi-Fi无线网卡(2-1)、路由控制模 块(2-2)组成;其中Wi-Fi无线网卡(2-1)用于将路由控制模块(2-2)传来 的数据包转化成无线点信号,再通过天线发送出去;或者通过天线接收有效的 信号并将其转化为数据包传给路由控制模块(2-2)进行处理;路由控制模块(2-2)用于接收多媒体单元(1)和控制单元(3)传来的 数据包并为其寻找、维护到达目的地址的路由,并选择最佳路由将数据包发送 出去;或将Wi-Fi无线网卡(2-1)接收到的数据包进行判断,若该终端非目 的地址,则将数据包转发给临近的其他移动终端,反之,则接收这些数据包并 将其发送至多媒体单元(1)或控制单元(3)。
5、 根据权利要求2所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统, 其特征还在于所述控制单元(3)由控制指令客户端(3-1)、控制指令服务器(3-2)、控制指令输入装置(3-3)、控制指令执行装置(3-4)组成;其中控制指令输入装置(3-3)用于输入控制指令,送交控制指令客户端(3-1);控制指令客户端(3-1)用于设置控制指令服务器(3-2)的IP地址和端口 号,根据输入的控制指令,查询控制指令集,向控制指令服务器(3-2)发送 数据包;控制指令服务器(3-2)用于接收控制指令客户端(3-1)发送来的数据包, 还可以査询控制指令集,将相应的控制指令送交控制指令执行装置(3-4); 控制指令执行装置(3-4)用于数据控制指令,从而实现指挥调度。
6、 根据权利要求2所述的基于移动自组网的多媒体分布式指挥调度系统, 其特征还在于,所述无线收发单元(2)寻找路由的方法是采用基于AODV协议的路由寻找选择方法,它的具体过程为:主动发送信息的移动终端以广播的形式向其相邻的所有移动终端发出一 个包含目的移动终端信息的路由请求数据包,每个接到路由请求数据包的移动 终端寻找路由的过程为:a、 接收到路由请求数据包的移动终端判断本地地址是否是目的地址,如 果是,则所述移动终端为目的移动终端,执行步骤C;如果不是,执行步骤b;b、 接收到路由请求数据包的移动终端判断所述数据包是否是重复接收的 数据包,如果是,则丢弃所述数据包;如果不是,执行步骤C;C、目的移动终端将本地地址加入到每一个接收到的路由请求数据包后, 按照所述每一个路由请求数据包的发送路由反向回应一个路由应答数据包给 主动发送信息的移动终端;在每条反向路由上的中继移动终端将本地地址加入 到该路由应答数据包;d、主动发送信息的移动终端接收到路由应答数据包后,从数据包中读取 出完整的路由信息,并根据所述完整的路由信息给目的移动终端发送反馈信 息,主动发送信息的移动终端获得一条通往目的移动终端的完整路由;经过多个相邻移动终端的转发,主动发送信息的移动终端能够获得多条通 往目的移动终端的路由,即在主动发送信息的移动终端和目的移动终端之间建 立了多条完整的路由。
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