通信与网络中的基于无线通信与网络中的基于无线Mesh网视频监控系统的研究与开发网视频监控系统的研究与开发
引 言 近年来,一种新一代无线通信网——无线Mesh网(Wireless Mesh Network,WMN)技术引发业界的
重视和研究。由于它具备组网迅速、结构灵活、传输速率大、可靠性强、成本低等突出的优点,适应了市场对
网络视频监控的新需求,势必拓宽视频监控的应用范围[1]。本文结合对网络视频监控的需求,深入分析了无线
Mesh网络的技术特点,提出了一种利用多个单独视频终端节点构建基于无线Mesh技术的视频监控系统。 1
无线Me8h网络的关键技术 wMN作为移动AdHoc网络(MANET)的一种特殊形态,融合了WLAN和AdHtoc:
网络优点,成为一种新型宽带无线网络。与传统
引 言
近年来,一种新一代无线通信网——无线Mesh网(Wireless Mesh Network,WMN)技术引发业界的重视和研究。由于它
具备组网迅速、结构灵活、传输速率大、可靠性强、成本低等突出的优点,适应了市场对网络视频监控的新需求,势必拓宽视
频监控的应用范围[1]。本文结合对网络视频监控的需求,深入分析了无线Mesh网络的技术特点,提出了一种利用多个单独视
频终端节点构建基于无线Mesh技术的视频监控系统。
1 无线Me8h网络的关键技术
wMN作为移动AdHoc网络(MANET)的一种特殊形态,融合了WLAN和AdHtoc:网络优点,成为一种新型宽带无线网络。
与传统无线网络技术相比,WMN的以下几大关键技术更加适应网络视频监控的发展需要。
(1)网状拓扑
WMN采用类似Internet.的网状拓扑,包含了无线Mesh路由器和无线Mesh客户端两类基本设备,即骨干网Mesh结构和
客户端Mesh结构[2]。前者由无线路由器构成Mesh骨干网,提供一个大面积、高可靠性的覆盖区域,无线客户端通过路由器接
入骨干网实现业务功能。后者通过在无线客户端集成路由和配置功能,由多个客户端直接构成WMN。无论采用哪种结构,一
个节点的数据都可通过相邻多个具有路由功能的节点到达目标节点,局部网络的可靠性不受单一节点制约。网络负载分散在多
个节点实现,有效减少了节点的功耗,使采用便携式电源成为可能。上述特点使得WMN的骨干网和客户端同时具备了良好的
移动性,成为真正意义上的无线网络。本文采用多个Mesh终端节点来组建无线Mesh网络,无需其他路由器。
(2)多跳链路
wMN的每个节点和邻近节点互联,形成多跳链路(multi-hop),通过增加源节点和目标节点间的路径数量来提高网络带宽。
多跳链路缩短了每个单跳的距离,一方面降低了信号衰减及外界干扰导致的误码和丢包;另一方面用低功率信号传输,减小不
同路径之间的信号互扰,提高了带宽利用率和信道质量。不同路径间的信号互扰较小,当使用定向天线时,同一频段几乎可在
WMN中无限制复用,提高了频谱利用率[2]。因此,WMN与WLAN等单跳网络相比,更易于实现宽带视频监控等应用。
(3)动态路由协议
网络节点的移动性使WMN的拓扑结构处于动态变化中,使有线网上的距离矢量协议和链路状态协议无法应用,只能用Ad
Hoc网络的协议。其驱动方式分表驱动路由协议和源启动按需路由协议[4-5]。前者在网络中每个节点都维持一个到其他节点的
相对稳定的最新路由表,通过在网络内广播路由更新信息反映网络拓扑的变化,包括DSDV(目的序列距离矢量路由协议)和
WRP(无线路由协议);后者只有当节点需要时才建立并仅在通信过程中维持路由,通信完毕后路由自动拆除,通过不断地发现
路由、维持路由和拆除路由来适应拓扑的动态变化,主要包括DSR(动态源路由协议)和AODV(Ad Hoc按需距离矢量路由协
议)。已有仿真表明,基于DSR路由协议的WMN在相同负载条件下,与PMP星形网络相比具有更大的吞吐量和更小的延时
[6],能适应传输监控视频的需求。AODV协议以DSDV为基础,采用DSR中的按需路由思想进行改进。
(4)双工多址接入和分组交换技术
WMN的多跳链路要求节点应具有中继和转发功能,要采用双工通信实现数据的双向传输。此外,考虑到WMN中的非对称
业务传输占主流,采用TDD(时分双工)方式和基于OFDM的多址技术OFDMA,能够充分利用WMN的特点。WMN承载了包括
宽带IP接人、视频点播、网络会议在内的多种具有较高QoS要求的业务,通常在网络层使用分组交换实现。
2基于WMN的嵌入式视频监控系统
考虑到业务功能的灵活性,本文实现一种较为通用的视频监控网络平台,采用图1所示的由单个Mesh终端节点结构搭建
WMN。它由多个具有路由功能的无线终端节点互联构成Mesh网,在各点接入范围内分布有多个视频监控终端,完成现场视频
采集和压缩,并将视频流经最近的AP传输到与监控主机相连的目标节点;监控主机汇集了所有监控终端的视频流,进行解
压、处理和同步播放,同时实现本地存储或通过Internet完成视频转发。
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