基于Mesh网络的视频图像多路径传输策略研究

摘要

二十一世纪是信息大爆炸的时代，未来的发展趋势将会是物联网，随着物联网规模日益增大，对无线网络传输的服务质量提出了更高的要求，尤其是无线视频的传输质量，视频服务占据带宽大，实时性要求高，然而目前无线链路之间相近频段干扰、外界环境干扰以及信号不稳定等使得无线网络的传输带宽更小，无线传输视频面临带宽、链路中断、能量消耗、传输延时等诸多问题，所以无线网络视频的流畅传输成为亟待解决的问题。针对此问题，本课题通过对多描述编码以及Mesh多路径路由协议经行了研究，设计实现了一种多描述编码和Mesh多路径相结合的视频图像传输方案。
　　该方案采用多描述编码为多路径并行传输产生视频信源，实现主要分为两方面来实现，针对多描述编码，方案采用基于采样的多描述，通过对时域奇偶采样获取多个描述，即通过对连续的视频帧进行奇偶采样获得两组帧，接收端在接收部分缺失的情况下，利用接收到的视频帧对丢失的视频帧根据二者的相关来进行恢复，最后通过采用FFmpeg的开源的编码库实现基于H.264视频编码的多描述编码。针对多路径路由方面，通过对分析 BATMAN协议原理及其协议行为，针对其单路径特点以及周期性发送 OGMs在多路径中会加大协议开销的问题，提出一种周期性广播和非周期性广播相结合的优化方案设计实现MP-BATMAN（Multi Path-BATMAN）协议，通过每个节点保留两个最优一跳邻居来实现多路径，并且引入描述，哈希值，内部标识符简化路由发现和路由更新过程，以此来降低protocol overhead（协议开销）。
　　在NS2网络仿真平台上进行仿真测试，实验结果表明多描述编码和多路径路由 MP-BATMAN相结合的视频传输在有损，网络链路不可靠的无线环境中，与传统的视频传输相比，获得了较好的视频图像质量以及视频传输的鲁棒性和可靠性。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及目的意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 无线MESH网络现状

1.2.2 多描述编码现状

1.3 本课题的主要研究内容

第2章 多描述编码及多路径原理分析

2.1 多描述编码原理

2.2 多描述的基本思想

2.2.1 多描述编码的特性

2.2.2 多描述编码的分类

2.2.3 多描述编码对网络的要求

2.3 多路径路由原理

2.3.1 多路径路由的关键技术

2.3.2 多路径路由的分类

2.4 本章小结

第3章 多描述视频编码设计与实现

3.1 引言

3.2 系统方案设计

3.3 基于H.264的采样多描述编码的设计

3.3.1 H.264编码标准介绍

3.3.2 DCT变换及量化

3.3.3 编码方法

3.4 基于H.264的采样多描述编码的实现

3.4.1 FFmpeg介绍

3.4.2 编码实现

3.5 本章小结

第4章 多路径路由MP-BATMAN设计与实现

4.1 BATMAN协议原理

4.1.1 系统模型

4.1.2 算法

4.1.3 BATMAN行为分析

4.2 MP-BATMANA协议设计与实现

4.2.1 优化方案

4.2.2 周期性的数据帧

4.2.3 非周期性数据帧

4.2.4 节点发现和建立链接

4.2.5 节点学习邻居节点的描述

4.2.6 路由更新原理

4.3 本章小结

第5章 性能测试及结果分析

5.1 多描述编码性能测试

5.2 网络性能仿真测试

5.2.1 仿真环境

5.2.2 仿真场景及性能指标

5.2.3 性能分析

5.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢