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        無線Mesh網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控實(shí)踐研究

        2012-02-01 07:57:46陳君毅
        科技傳播 2012年11期

        任 鵬,陳君毅

        1.河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司,河北石家莊 050200

        2.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四所研究所,河北石家莊 050081

        Mesh技術(shù),作為網(wǎng)絡(luò)中“最后一公里”的競爭技術(shù)之一,對于目前的無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)展意義重大。目前無線Mesh網(wǎng)絡(luò)WMN的應(yīng)用已經(jīng)日趨廣泛,尤其是其核心技術(shù)特征在視頻監(jiān)控方面更是凸顯優(yōu)勢。

        1 Mesh核心技術(shù)優(yōu)勢分析

        用于視頻監(jiān)控的Mesh技術(shù),從本質(zhì)上具備其他無線數(shù)據(jù)傳輸所不能比擬的優(yōu)勢,可以從網(wǎng)絡(luò)的物理層面以及邏輯層面等多個角度展現(xiàn)出來。

        從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面看,Mesh技術(shù)具有一些天然的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò),通常在主干網(wǎng)部分采取樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),而在無線接入部分則通常采用星形設(shè)計(jì),每個用戶端都直接與且僅與接入節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系,這種網(wǎng)絡(luò)接入方式,對于接入節(jié)點(diǎn)的要求較高,其負(fù)擔(dān)相對較大。而Mesh網(wǎng)絡(luò)中,每一個無線節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送或接收信號,并且能夠在一定意義上成為其他節(jié)點(diǎn)的信號中繼,Mesh網(wǎng)絡(luò)中每一個節(jié)點(diǎn)都會與其周圍節(jié)點(diǎn)保持連通狀態(tài),呈現(xiàn)出網(wǎng)狀的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

        對于Mesh網(wǎng)絡(luò),可以通過骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)和客戶端Mesh結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建,骨干網(wǎng)Mesh結(jié)構(gòu)通過無線路由器簇提供一個可靠性相對較高的數(shù)據(jù)傳輸覆蓋區(qū)域,保證客戶端可以通過無線路由器接入骨干網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;而客戶端Mesh結(jié)構(gòu)則由多個客戶端構(gòu)成WMN,對多個無線客戶端進(jìn)行集成,并通過相應(yīng)的路由規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

        這種工作方式雖然在路由層面看會成為整個數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān),但是其多條冗余傳輸路徑的存在,為視頻信號的傳輸帶來了很大的便利。

        Mesh網(wǎng)絡(luò)中多個用戶接入端共同構(gòu)成WMN的運(yùn)行方式,行了了網(wǎng)絡(luò)中的多跳鏈路(Multi-hop),不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中客戶端直接與網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點(diǎn)相聯(lián)系的單跳鏈路,多跳鏈路的冗余鏈路傳輸方式,從一定角度看增加了邏輯層面的傳輸帶寬,對于流媒體的傳輸十分有利。同時多跳鏈路有效縮短了每一個單跳的傳輸距離,在改善信號衰減造成的數(shù)據(jù)丟失方面效果顯著,有效地提升了網(wǎng)絡(luò)的可靠性,對于不同路徑間信號的干擾也有所降低。

        從路由角度看,WMN面臨著更為復(fù)雜的路有需求。由于無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非固定,且WMN網(wǎng)絡(luò)本身的多跳傳輸方式,使得傳統(tǒng)路由協(xié)議無法得以應(yīng)用,而只能采用Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,主要包括動態(tài)源路由協(xié)議DSR以及Ad Hoc按需距離矢量路由協(xié)議AODV。就DSR協(xié)議而言,已經(jīng)有詳實(shí)數(shù)據(jù)表明在相同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載之下,其相對于傳統(tǒng)的PMP星形網(wǎng)絡(luò)在吞吐量和傳輸時延方面更具優(yōu)勢。而作為DSR與DSDV相綜合的ADOV協(xié)議,則采取了廣播式的路由機(jī)制,能夠在無法檢索到目標(biāo)地址路由信息的情況下通過廣播更快地將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)轿弧?/p>

        除上述Mesh技術(shù)特征以外,在其他方面,Mesh技術(shù)也有不俗表現(xiàn),例如:能夠?qū)Ψ菍ΨQ數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行適應(yīng)的TDD時分雙工,以及能夠更為充分利用WMN內(nèi)頻段資源的基于OFDM的多址技術(shù)OFDMA等。此外,Mesh技術(shù)目前也已經(jīng)相對成熟,雖然國際上對于Mesh技術(shù)簇的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)尚未得到完全建立,但是通過和現(xiàn)有的各種無線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合,特別是與IEEE802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)的融合,WMN已實(shí)現(xiàn)了有效的產(chǎn)品化,并且極具生命力,相信標(biāo)準(zhǔn)的出臺將隨著進(jìn)一步的技術(shù)成熟指日可待。

        2 基于WMN的視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

        目前Mesh技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的視頻監(jiān)控領(lǐng)域,并且基于其對流媒體傳輸?shù)募夹g(shù)優(yōu)勢,已經(jīng)在該領(lǐng)域中顯現(xiàn)出極大的生命力。從軟件層面上看,基于Mesh技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參見圖1。

        圖1 基于Mesh技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

        圖1大體展示了基于Mesh系統(tǒng)的視頻控制軟件結(jié)構(gòu),在系統(tǒng)完成初始化之后,用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問控制層的相關(guān)操作下達(dá)關(guān)于視頻采集、視頻壓縮以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)认鄳?yīng)指令,并且經(jīng)由用戶端的相應(yīng)設(shè)備對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并且進(jìn)而通過解壓最終播放。

        核心控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)通過各類驅(qū)動程序?qū)τ布M(jìn)行控制,完成相應(yīng)的任務(wù),通常采用Linux作為核心控制系統(tǒng)的開發(fā)基礎(chǔ),并且在配置時根據(jù)硬件資源選擇Flash 和SRAM 的大小,對于網(wǎng)絡(luò)子項(xiàng)中的TCP/IP和IEEE802.11協(xié)議的支持,對于不支持的選項(xiàng)全部去除借以縮減內(nèi)核體積,最后通過編譯得到相應(yīng)的Linux的內(nèi)核映像文件。

        在對整個系統(tǒng)完成了構(gòu)建之后,還需要反復(fù)測試確保整個系統(tǒng)的可靠性和易用性,才能正式投入使用。目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)日趨成熟,隨著技術(shù)的發(fā)展,Mesh的獨(dú)特優(yōu)勢畢竟在眾多領(lǐng)域發(fā)揮作用。

        [1]任智,郭偉.多跳無線網(wǎng)路由協(xié)議研究進(jìn)展[J].電信科學(xué),2003(8).

        [2]解亞琦,張海林,趙力強(qiáng),等.基于WLAN的Mesh網(wǎng)絡(luò)和PMP網(wǎng)絡(luò)性能比較[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007(3).

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