CN117979388B - 一种自组网视频通信方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自组网视频通信方法和系统，涉及无线通信技术领域。方法包括：采集并分析自组网中分析目标节点的第一探测反馈数据，确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长，生成目标节点的路由参考列表；确定自组网中的任意两个节点之间的传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；获取目标视频传输指令，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径；根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输。本发明提升了自组网视频通信过程中的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种自组网视频通信方法和系统。
背景技术
在当前的自组网视频通信技术背景下，动态的网络环境和节点的移动性带来了一系列的挑战，尤其是在保证视频传输质量和实时性方面。自组织网络（Ad Hoc网络）的特性使得节点之间可以直接通信或通过中继节点间接通信，以实现数据的传输。然而，由于节点的不断移动，这种网络的拓扑结构经常发生变化，导致不同节点之间直接或间接通信所需的时间受到显著影响。
传统的传输路径选择方法，例如基于节点之间的物理距离选择最短路径，虽然在静态或较为稳定的网络环境中表现良好，但在高度动态的自组网中存在一定的局限性。这是因为仅依赖物理距离无法全面反映由于网络拥堵、传输干扰、节点能量消耗和移动速度等因素导致的实际通信延迟。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种自组网视频通信方法和系统，通过周期性地分析不同节点间发送检测信号与接收其他节点反馈信号的时长来衡量节点之间通信等待时长，引入基于通信等待时长的动态路径选择机制，以提升自组网视频通信过程中的稳定性和可靠性。
本发明第一方面提供一种自组网视频通信方法，包括：
采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据，第一探测反馈数据包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
分析目标节点的第一探测反馈数据，目标节点为自组网中任意一个节点，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长，基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表；
对于自组网中的任意两个节点，确定两个节点之间的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；
获取目标视频传输指令，目标视频传输指令包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径；
根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输。
优选地，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
优选地，对于自组网中加入的新节点，还包括：
采集新节点的第二探测反馈数据，包括新节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
根据第二探测反馈数据确定与新节点建立直接通信链路的第一节点集合和未与新节点建立直接通信链路的第二节点集合；
对于第二节点集合中的任意一个节点，根据该节点的路由参考列表和第一参考集合确定该节点相对于新节点的第二通信响应时长，遍历第二节点集合，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，生成新节点的路由参考列表。
优选地，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案，包括：
根据两个节点分别对应的路由参考列表确定两个节点分别对应的第一通信响应时长，以两个节点分别对应的第一通信响应时长的均值与传输参考延时的和作为深度优先搜索算法的距离约束条件，通过深度优先搜索算法和距离约束条件确定两个节点的传输路径方案。
优选地，新节点的路由参考列表还包括新节点与第一节点集合中任意一个节点的通信等待时长，其中，新节点与第一节点集合中任意一个节点的通信等待时长基于新节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间进行计算。
优选地，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，包括：
以第二节点集合中任意一个节点为例，根据第二探测反馈数据确定第一参考集合中每个节点与新节点的通信等待时长，根据第一参考集合中每个节点的路由参考列表确定第一参考集合中每个节点与第二节点集合中任意一个节点的第一通信响应时长，计算第一参考集合中每个节点与新节点的通信等待时长和与第二节点集合中该节点的第一通信响应时长之和，选取时长之和最小值作为第二节点集合中该节点的第二通信响应时长。
本发明第二方面提供一种自组网视频通信系统，用于执行上述的一种自组网视频通信方法，包括：
数据采集模块，用于采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据，第一探测反馈数据包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
数据分析模块，用于分析目标节点的第一探测反馈数据，目标节点为自组网中任意一个节点，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长；
路由列表生成模块，用于基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表；
传输分析模块，用于确定自组网中的任意两个节点之间的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；
视频传输控制模块，用于获取目标视频传输指令，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径，根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输，其中，目标视频传输指令包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点。
优选地，对于视频传输控制模块，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
本发明具有以下有益效果：
本发明可用于周期性地分析节点间发送检测信号与接收其他节点反馈信号的时长来衡量节点之间的通信等待时长，根据节点间的通信等待时长为不同的视频传输指令确定较好的传输路径，基于自组网中节点位置的动态变化，引入基于通信等待时长的动态路径选择机制，保证自组网视频通信过程的低延时性，提升了自组网视频通信过程中的稳定性和可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种自组网视频通信方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中提供的一种自组网视频通信系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明实施例中提供的一种自组网视频通信方法的流程示意图，请参见图1，一种自组网视频通信方法，包括：
S1、采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据。
在本实施例中，对于自组网系统，多个节点可周期性的发送探测信号，每个节点在接收到来自其余节点发送的探测信号后进行响应并发送对应的反馈信号，第一探测反馈数据记录有探测过程中采集到的信息，至少包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间。
S2、分析目标节点的第一探测反馈数据，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长。
在本实施例中，以自组网中任意一个节点为例，记为目标节点，对于目标节点的第一探测反馈数据，根据第一探测反馈数据发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间，以两个时间的差值为参考，确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长，目标节点相对于自组网中任一节点的第一通信响应时长表示从目标节点发出的探测信号在被该节点接收后发出反馈信号，目标节点接收到对应的反馈信号这一过程所花费的时长。
S3、基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表。
在本实施例中，路由参考列表中多个目标节点以第一通信响应时长从小到大的顺序排列，用于指示不同节点之间进行通信的等待时长。
S4、确定自组网中的任意两个节点的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案。
本实施例中，以自组网中的任意两个节点为例，预先设定任意两个节点之间表示数据传输的时长的出现波动或者误差的参数，记为传输参考延时，即可容忍的两个节点之间预期的进行通信等待的时长与实际的通信等待时长的差值，根据两个节点分别对应的路由参考列表，确定两个节点通信的预估时长，再结合传输参考延时确定两个节点通信的最大预估时长，结合已知的路由参考列表，确定多个可选择的传输路径方案。本领域技术人员可以根据实际需要进行传输参考延时的设定，本实施例不对其进行具体限定。
值得说明的是，自组网中的节点有着可移动得性质，当节点的位置发生变化，自组网的拓扑结构也会发生变化，任意两个节点之间的直接通信或通过中继节点间接通信所需等待的时长也会变化，可能导致任意两个节点在通信时，两个节点通过直接连接建立的通信链路进行通信的时长，比通过间接连接建立的通信链路进行通信的时长更长，在中继节点的辅助下反而可以缩短通信的等待时长，因此本实施例中在确定两个节点通信的最大预估时长后，通过已知的路由参考列表，采用深度优先搜索算法确定可能存在的间接通信的传输路径方案。
示例性的，根据两个节点分别对应的路由参考列表确定两个节点分别对应的第一通信响应时长，以两个节点分别对应的第一通信响应时长的均值作为参考值，再结合传输参考延时，将参考值与传输参考延时的和作为深度优先搜索算法的距离约束条件，在距离约束条件下通过深度优先搜索算法确定两个节点之间满足距离约束条件的传输路径方案。
S5、获取目标视频传输指令，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径。
在本实施例中，目标视频传输指令至少包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点，用于指示传输所涉及到的对象、数据的来源与数据的接收方，根据前述已确定的任意两个节点之间的传输路径方案，得到目标视频传输指令对应的多个参考传输路径。
S6、根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输。
在本实施例中，确定目标视频传输指令对应的多个参考传输路径后，综合考虑各个传输路径所涉及到的多个节点已有的传输等待队列，以等待时长最短为目标，选择合适的目标传输方案，保证目标视频传输的实时性，降低传输时延，提升自组网视频通信的稳定性和可靠性。
进一步的，步骤S6中，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，具体包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
在本实施例中，为了提升传输效率，可将目标视频数据分为多个子数据包，每个子数据包的大小可结合自组网的通信链路资源进行合理设定，对于分割得到的多个子数据包，按照顺序依次进行分配，具体的，以任意一个子数据包为例，对于多个参考传输路径在确定每个参考传输路径的传输等待时长后，将该子数据包分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对该参考传输路径的传输等待时长，对每个子数据包执行上述相同的操作，将多个子数据包分配至一个或多个参考传输路径，从而得到对应的目标传输方案，考虑到不同节点所分配的任务存在差异，通过这种方式进行子数据包的分配，相较于采用单一的参考传输路径进行视频数据传输，传输的实时性进一步得到提升，降低了视频通信过程中的通信时延，提升用户的通信体验。
进一步的，本发明实施例提供的一种自组网视频通信方法，对于自组网中加入的新节点，还进行以下处理：
采集新节点的第二探测反馈数据，根据第二探测反馈数据确定与新节点建立直接通信链路的第一节点集合和未与新节点建立直接通信链路的第二节点集合。
在本实施例中，第二探测反馈数据记录有新节点与自组网中其余节点之间通信检测的相关数据，至少包括新节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间。对于自组网中加入的新节点，新节点向其余节点发送检测信号，通过分析接收到的反馈信号来确定新节点与自组网中其余节点之间的通信状况，具体的，对于可直接建立通信链路，即接收到对应的反馈信号的节点，构建得到第一节点集合，对于不可直接建立通信链路，即为接收到对应的反馈信号的节点，构建得到第二节点集合。
对于第二节点集合中的任意一个节点，根据该节点的路由参考列表和第一参考集合确定该节点相对于新节点的第二通信响应时长，遍历第二节点集合，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，生成新节点的路由参考列表。
在本实施例中，在构建得到第一节点集合和第二节点集合后，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长。
具体的，以第二节点集合中的任意一个节点为例，根据该节点的路由参考列表确定其与第一参考集合中每个节点的第一通信响应时长，根据第二探测反馈数据确定第一参考集合中每个节点与新节点的通信等待时长，对于第一参考集合中的任意一个节点，计算其与新节点的通信等待时长和与前述第二节点集合的节点的第一通信响应时长之和，选择两个时长之和的最小值作为该节点的第二通信响应时长，遍历第二节点集合，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，生成新节点的路由参考列表，新节点的路由参考列表还包括新节点与第一节点集合中各个节点的通信等待时长，即，路由参考列表包括表征新节点与自组网中任意一个节点进行通信所需等待时长的信息。
值得说明的是，本实施例中，对于新加入自组网的节点，以通信时长尽可能短、涉及的中继节点尽可能少为限制条件，以提高通信效率、降低节点的能耗为目标，确定表征新节点与自组网中不同节点进行通信需要等待的预估时长，当涉及到新节点与其余节点之间的视频数据传输时，采用上述的步骤S1至步骤S6所述的内容确定新节点与其余节点之间适合的视频数据传输方案。
本发明实施例提供的一种自组网视频通信方法，可用于周期性地分析节点间发送检测信号与接收其他节点反馈信号的时长来衡量节点之间的通信等待时长，根据节点间的通信等待时长为不同的视频传输指令确定较好的传输路径，基于自组网中节点位置的动态变化，引入基于通信等待时长的动态路径选择机制，保证自组网视频通信过程的低延时性，提升了自组网视频通信过程中的稳定性和可靠性。
图2为本发明实施例中提供的一种自组网视频通信系统的结构示意图，请参见图2，一种自组网视频通信系统，包括：
数据采集模块，用于采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据，第一探测反馈数据包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
数据分析模块，用于分析目标节点的第一探测反馈数据，目标节点为自组网中任意一个节点，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长；
路由列表生成模块，用于基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表；
传输分析模块，用于确定自组网中的任意两个节点之间的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；
其中，对于传输分析模块，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案，包括：
根据两个节点分别对应的路由参考列表确定两个节点分别对应的第一通信响应时长，以两个节点分别对应的第一通信响应时长的均值与传输参考延时的和作为深度优先搜索算法的距离约束条件，通过深度优先搜索算法和距离约束条件确定两个节点的传输路径方案。
视频传输控制模块，用于获取目标视频传输指令，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径，根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输，其中，目标视频传输指令包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点。
其中，对于视频传输控制模块，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
上述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种自组网视频通信方法，其特征在于，包括：
采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据，第一探测反馈数据包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
分析目标节点的第一探测反馈数据，目标节点为自组网中任意一个节点，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长，基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表；
对于自组网中的任意两个节点，确定两个节点之间的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；
获取目标视频传输指令，目标视频传输指令包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径；
根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输。
2.根据权利要求1所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
3.根据权利要求2所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，对于自组网中加入的新节点，还包括：
采集新节点的第二探测反馈数据，包括新节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
根据第二探测反馈数据确定与新节点建立直接通信链路的第一节点集合和未与新节点建立直接通信链路的第二节点集合；
对于第二节点集合中的任意一个节点，根据该节点的路由参考列表和第一参考集合确定该节点相对于新节点的第二通信响应时长，遍历第二节点集合，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，生成新节点的路由参考列表。
4.根据权利要求1所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案，包括：
根据两个节点分别对应的路由参考列表确定两个节点分别对应的第一通信响应时长，以两个节点分别对应的第一通信响应时长的均值与传输参考延时的和作为深度优先搜索算法的距离约束条件，通过深度优先搜索算法和距离约束条件确定两个节点的传输路径方案。
5.根据权利要求3所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，新节点的路由参考列表还包括新节点与第一节点集合中任意一个节点的通信等待时长，其中，新节点与第一节点集合中任意一个节点的通信等待时长基于新节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间进行计算。
6.根据权利要求3所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，确定第二节点集合中任意一个节点相对于新节点的第二通信响应时长，包括：
以第二节点集合中任意一个节点为例，根据第二探测反馈数据确定第一参考集合中每个节点与新节点的通信等待时长，根据第一参考集合中每个节点的路由参考列表确定第一参考集合中每个节点与第二节点集合中任意一个节点的第一通信响应时长，计算第一参考集合中每个节点与新节点的通信等待时长和与第二节点集合中该节点的第一通信响应时长之和，选取时长之和最小值作为第二节点集合中该节点的第二通信响应时长。
7.一种自组网视频通信系统，用于执行如上述权利要求1-6任一项所述的一种自组网视频通信方法，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集自组网中多个节点的第一探测反馈数据，第一探测反馈数据包括节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间；
数据分析模块，用于分析目标节点的第一探测反馈数据，目标节点为自组网中任意一个节点，根据目标节点发送检测信号的时间和接收到不同节点发出的反馈信号的时间确定目标节点相对于自组网中其余节点的第一通信响应时长；
路由列表生成模块，用于基于第一通信响应时长对自组网中除目标节点以外的节点进行排序，生成目标节点的路由参考列表；
传输分析模块，用于确定自组网中的任意两个节点之间的传输参考延时，根据两个节点分别对应的路由参考列表和传输参考延时，基于深度优先搜索算法确定两个节点的传输路径方案；
视频传输控制模块，用于获取目标视频传输指令，根据目标视频传输指令确定多个参考传输路径，根据每个参考传输路径的传输等待队列确定每个参考传输路径的传输等待时长，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，通过目标传输方案进行目标视频数据的传输，其中，目标视频传输指令包括目标视频数据、传输源节点和传输目标节点。
8.根据权利要求7所述的一种自组网视频通信系统，其特征在于，对于视频传输控制模块，根据多个参考传输路径的传输等待时长确定用于执行目标视频传输指令的目标传输方案，包括：
将目标视频数据分为多个子数据包并进行排序，对于任意一个子数据包，分配至传输等待时长最短的参考传输路径，并对所分配的参考传输路径的传输等待时长进行更新，按照顺序对多个子数据包执行上述操作，完成对多个子数据包的分配，得到目标传输方案。
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2024
- 2024-03-28 CN CN202410366060.9A patent/CN117979388B/zh active Active
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