基于无线多跳网络的混合路由视频传输技术介绍

都应停止当前批次的发送，及时启动下一批次的发送。在每批次中，视频帧的打包应遵循IETF 相关标准[4]规定。即每一个数据包的长度应满足不超过MTU (Maximum TransmissionUnit，最大传输单元,一般为1 500 byte)的条件，每个P 帧单独组成1 个数据包，I 帧在每个限制长度内组成1 个包， 不足的部分单独组成1 个包。如果只利用ExOR 传输数据，由于无线多跳网络本身的随机性和不稳定性以及ExOR 最后几个包的传输延迟较大， 并不一定能保证每T s 的数据都能在T s 内传输完毕。这样就会造成某些批次最后几个数据包的丢失。而ExOR 调度机制本身决定了这最后几个数据包是随机的， 如果丢掉的恰好是I 帧的数据包，造成I 帧的丢失，就会导致这T s 的视频无法播放， 从而造成视频观看的不连续性和主观收看质量的下降。因此，不能简单地将ExOR 直接用于视频传输，必须根据视频传输的特殊性做相应地调整。

视频传输与一般数据传输所不同， 其特殊性之一就在于视频传输中数据包的重要性是不同的[5]。关键帧I 帧是重要的，一般要尽量保证I 帧传输的可靠性。因为1 个I 帧将影响并决定其后数个P 帧的解码，1 个I 帧的丢失将导致2 个I 帧之间的视频无法播放或视频质量急剧下降。而P 帧是非关键帧，丢失个别P 帧对视频质量影响不大，一般来说，P 帧只是尽量传输，并不进行差错重传。因此，必须根据数据包重要性的不同进行相应处理。对于I帧，应保证无差错地传输，而对于P 帧，尽力保证一定时间内尽量多的传送。同时，传统路由虽然传输速率不如机会路由， 但是传统路由网络结构清晰， 并且无须成批发送，配合差错重传会使得某些特定数据传输更有保障。所以，对于实时视频传输，可以利用传统路由对I 帧的数据包进行差错重传， 而对P 帧的数据包用机会路由进行尽力传输。这样，就同时利用了2 种路由的优点根据不同数据包的性质选择相应合适的路由协议进行传输， 并且解决了I 帧丢失的问题。
4 实验结果分析：

为了对算法进行验证， 在Windows 平台下利用C/C++语言编写了无线多跳网络仿真程序，实 现了传统路由(AODV)[6]、机会路由(ExOR)、混合路由3 种协议。无线网络参数基于802.11 b，网络拓扑如图2 所示，A 为源节点，E 为目标节点。视频采用MPEG-4 标准，每秒25 帧，其中有1 帧为I 帧，视频码率为220 Kbit/s。为了对3 种方法进行公平的比较，采用以下方法：1)传统路由对I 帧进行差错重传。2)每1 s 的视频作为一个批次发送，为了保证视频的连续性，每1 s 时间到时,无论当前批次的数据包是否传送完毕，都开始下个批次的传送。3)用报文投递率(PDR)来衡量效果，考虑到视频数据的特殊性，规定若I帧没有收到，由于其他P 帧无法解码，则报文投递率为0，即当前1 s 的数据丢失;若I 帧收到，报文投递率为收到帧数/总帧数。

图2 实验仿真网络拓扑图(直线上的数字是链路分组传递率)

实验结果如图3 所示， 传统路由虽然可以保障I 帧的传送，但由于端到端吞吐量较差，因此总的报文投递率较低，影响视频收看质量。机会路由端到端吞吐量高，报文平均投递率高，但由于内在的调度机制使得某些时间I帧丢失，导致视频无法播放，影响了视频播放的连续性。

图3 3 种方式传输视频结果比较

而混合路由的平均报文投递率远高于传统路由， 与机会路由相差不多，但可以有效减少I 帧的丢失，保障了视频播放的连续性。

　　5 小结：

无线多跳网络中机会路由的端到端吞吐量远高于传统路由，但由于机会路由内在的调度机制，单独利用机会路由传输视频会产生I 帧丢失的问题， 并严重影响视频传输质量。笔者提出了一种将I 帧和P 帧分别利用传统路由和机会路由传输的方法， 获得较高的报文投递率并降低了I 帧的丢失率， 取得了比单独利用传统路由或机会路由更好的性能。