基于Ad-Hoc网络的无线视频监控网络路由算法研究

　　0　引言

　　视频监控系统在各个领域中都有着广泛的应用。随着无线通信技术及互联网技术的飞速发展,视频监控系统也逐渐从模拟监控系统过渡到了数字监控系统,随后又出现了无线视频监控系统。目前应用较多的无线视频监控系统包括基于公众移动通信网络(如CDMA1X、GPRS等)的无线视频监控系统和基于无线局域网(WLAN)的无线视频监控。它们基本采用的是星型的网络结构,即只实现了无线视频节点与无线接入点(Access poin,t AP)间的互联,并没有形成真正的网状网络。

　　本文提出了一种基于Ad-Hoc网络的无线视频监控网络系统(图1),其意义就在于摆脱了对无线AP的依赖,每个监控节点都可以成为相邻节点间的中继节点,这样即降低了监控网络的安装成本,又增加节点布置的灵活性,这一点对基于无线局域网的无线视频监控系统非常有意义。要实现Ad-Hoc网络的无线视频监控系统,最核心的问题是要设计适合无线视频监控网络的路由算法,本文对此进行了研究。

　　1　网络特点分析

　　无线视频监控网络有其自身特点,既不同于传统网络,也不同于移动自组织网(MANET)。虽然在网络结构上与移动自组织网很相似,都是无线自组织多跳网络,但还是有很多不同。无线视频监控网络节点不移动或很少移动,而移动自组织网节点移动性很强;无线视频监控网络拓扑结构和路由较稳定,而移动自组织网络的拓扑结构和路由是在不断变化的;无线视频监控网络是以图像传输为目的,数据传输呈多对一或一对多的模式,而移动自组织网络实现的是各节点的互联,源节点和目标节点不固定。从以上这几个特点来看,无线视频监控网络其实与无线传感器网络十分相似,都是以数据为中心,完成某种监控任务的无线多跳网络,事实上监控摄像头也可以看作是一种传感器。

　　2　路由算法设计

　　Ad-Hoc网络的路由协议主要分为先验式路由协议(如DSDV:目的序列距离矢量路由协议)、反应式路由协议(如DSR:动态源路由协议)和混合式路由协议(如AODV:按需距离矢量路由协议)。

　　先验式路由协议又称为表驱动路由协议, DSDV就是一种典型的先验式路由协议。在DSDV中,每个移动节点都需要维护一个路由表,路由表表项包括目的节点、跳数和目的地序号,其中目的地序号由目的节点分配,主要用于判别路由是否过时,并可防止路由环路的产生。每个节点必须与邻节点周期性交换路由信息,当然也可以根据路由表的改变来触发路由更新。

　　反应式路由协议,又称为按需路由协议,是一种当需要发送数据时才查找路由的路由算法。在这种路由协议中,节点不需要维护及时准确的路由信息,当向目的节点发送报文时,源节点才在网络中发起路由查找过程,找到相应的路由。与先验式路由协议相比,反应式路由协议的开销较小,但是数据报传送的时延较大。