靜態(tài)多跳AdHoc網(wǎng)絡(luò)中壓縮視頻實時傳輸性能評估*
0 引言
無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)（Wireless MobileAd-hocNetworks,簡稱Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)）是由一組自治無線移動通信節(jié)點組成的臨時性網(wǎng)絡(luò)。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)無需預(yù)先設(shè)置中心控制節(jié)點,也被稱為infrastructure-less網(wǎng)絡(luò),在基礎(chǔ)設(shè)施無法搭建、成本過高等臨時性場合,如軍事通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急搶險救災(zāi)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、個人信息網(wǎng)絡(luò)等有著廣泛的應(yīng)用前景。
Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)便利性的代價便是無線節(jié)點功能復(fù)雜度的提高和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?加之無線信道自身的時變特性,使得Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)面臨著許多問題,包括帶寬問題、能量消耗、鏈路斷合、傳輸延時、數(shù)據(jù)丟失等。對于終端用戶來說,要想在Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中確保服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service, QoS）是一件非常困難的事情,需要進(jìn)行良好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計和高效的無線收發(fā)器的開發(fā)。
有別于2G和3G等商用通信網(wǎng)絡(luò),Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)一般為專用網(wǎng)絡(luò),需要研究開發(fā)人員針對不同的應(yīng)用場景進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)。當(dāng)前大量的研究論文對于協(xié)議性能的評價都是基于“散布式”網(wǎng)絡(luò)場景的,即某一固定區(qū)域內(nèi)散布著一定數(shù)量（一般為幾十個）的節(jié)點進(jìn)行隨機路點（Random Waypoint）移動[1][2][3]。但是,在實際應(yīng)用場合,節(jié)點的配置和移動都是具有特定要求的,數(shù)量也未必需要很多,如科羅拉多大學(xué)進(jìn)行的無人機Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)研究[4][5]。Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于有中心單跳網(wǎng)絡(luò)的一個很大的表現(xiàn)在于其多跳特性,能夠有效擴展網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋距離,進(jìn)行協(xié)作式組網(wǎng),實現(xiàn)信息共享。本文主要考察靜態(tài)鏈狀多跳Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的性能。這種拓?fù)涞腁d Hoc網(wǎng)絡(luò)可以用作無人機遠(yuǎn)程偵察、傳感器遠(yuǎn)程信息獲取、網(wǎng)區(qū)內(nèi)信息共享、無中心視頻會議等應(yīng)用場合。
本文的組織結(jié)構(gòu)如下：第2部分構(gòu)建了實驗所需的實時視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真平臺;基于此平臺,第3部分進(jìn)行了靜態(tài)多跳鏈狀A(yù)d Hoc網(wǎng)絡(luò)的實時視頻傳輸仿真實驗,得到了多種路由協(xié)議條件下實時視頻傳輸?shù)男阅?第4部分對實驗結(jié)果進(jìn)行了討論;最后總結(jié)了本文的工作,并指明下一步的研究方向。
1 網(wǎng)絡(luò)實時視頻傳輸仿真平臺
我們構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)視頻實時仿真?zhèn)鬏斊脚_,此平臺可以將實時視頻流進(jìn)行模擬傳輸,通過改變網(wǎng)絡(luò)的配置,包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、�?jié)點數(shù)量、協(xié)議棧配置、移動性參數(shù)、背景業(yè)務(wù)流量等網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù),可以直接觀察到實時視頻流的接收質(zhì)量,進(jìn)行主觀評價;同時通過記錄的參數(shù)得到視頻分組成功投遞率（Packet Delivery Ratio,PDR）、延時、抖動等參數(shù),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定量比較與客觀評價。
1．1 實時仿真平臺對網(wǎng)絡(luò)模擬器的要求
我們開發(fā)的實時視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真平臺要求將視頻編碼器的輸出碼流遞交給網(wǎng)絡(luò)模擬器,網(wǎng)絡(luò)模擬器根據(jù)模擬網(wǎng)絡(luò)的配置情況,經(jīng)過應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、路由算法、介質(zhì)訪問控制（MEDIa Access Control,MAC）子層、鏈路層、物理層、天線發(fā)送出去,經(jīng)過信道的衰落（Loss）、多徑（Multi-Path）、陰影（Shadowing）效應(yīng),經(jīng)過可能的多跳傳輸?shù)竭_(dá)接收節(jié)點,接收節(jié)點再執(zhí)行發(fā)送的逆過程進(jìn)行解碼回放,由視頻解碼器進(jìn)行播放,我們便可以觀察到接收視頻質(zhì)量了。
