[發明專利]一種基于可擴展分層編碼的多徑傳輸方案

無效

• 申請號: 201110298813.X
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102364962A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 張登銀;文軍;程春玲
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N21/63
• 分類號: H04N21/63;H04N21/647;H04N7/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 龔擁軍

技術領域

本發明是一種在無線多媒體傳感器網絡中，針對視頻源經過可擴展分層編碼后的碼流提出的多徑傳輸方案。主要用于解決視頻信息在帶寬受限網絡中傳輸問題，屬于無線多媒體傳感器網絡中傳輸技術領域。?

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背景技術

無線多媒體傳感器網絡（Wireless?Multimedia?Sensor?Networks,?WMSN?）中節點能量有限，網絡帶寬相比有線信道較低，并且存在著信號衰減、噪聲干擾等多種因素，使得視頻流傳輸時面臨著包延時的大范圍起伏、損耗、流量限制等。針對這些問題，需要研究視頻的編碼方式和傳輸方式。目前的編碼技術中比較適合實時流媒體傳輸的是多描述編碼和分層編碼，而多描述編碼是將視頻源生成多個同等重要的碼流，故其碼流不能適應網絡帶寬和接收設備的特性進行自適應的調整。對視頻的傳輸，目前廣泛采用的是多路徑路由的方式，同時需要結合傳輸的碼流，為不同需求的碼流選擇相適應的路由。?

可擴展分層編碼方法能夠適應網絡帶寬的變化，同時可以滿足具有不同處理能力的用戶終端。在實際應用中，即使丟失增強層的碼流，接收端仍然可以保持可觀看的視頻質量，因此，可擴展分層視頻編碼可以很好的支持差分服務等不同QoS方式的網絡。?

WMSN中帶寬資源有限，而視頻流的傳輸又具有傳輸量大、實時性要求高，多徑傳輸的策略正是為了滿足這一特點而提出的。現有的多徑傳輸有兩種模式：一種是主/備模式，數據隨機的沿著一條路徑傳輸，或者沿著一條根據事先定義好的路徑傳輸，當主路徑失效后，備份路徑才可以承擔傳輸任務；另一種多徑傳輸技術是復制模式，源節點復制數據并同時沿著所有的路徑進行傳輸，以提高冗余性。這兩種方式雖然都有一定的效果，但前者限制了備份路徑的潛能并會很快消耗完主路徑的能量；后者增加了數據的冗余并浪費了資源和能量，而且都沒能有效的和視頻源經過可擴展編碼后的碼流特點相結合，沒有為不同的碼流選擇相適合的路由。?

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種WMSN中的多徑傳輸方案，以適應視頻源經過可擴展分層編碼后的碼流，來解決視頻信息在帶寬受限網絡中的傳輸問題。?

技術方案：本發明的方法是一種策略性的方法，通過修改WMSN中定向擴散路由協議，為每個節點建立能量時延梯度和時延梯度，根據該梯度信息為源節點和匯聚節點建立多條具有不同服務質量的路徑，使得視頻源經過可擴展編碼后的每一層碼流都能根據自己的特點進行更加合理的路徑選擇并加以傳輸。?

一、體系結構

????利用可擴展分層編碼進行視頻傳輸的基本原理如圖1所示，即對某個信源產生的具有一定分辨率的視頻數據進行累加層次編碼，在時間域或空間域等作用域上分成若干層次，包括一個基本層和一個或多個增強層，每個層次數據經過編碼后都可以獨立傳輸。基本層可以被獨立譯碼，而增強層碼流，需要和基本層一起解碼，經過一定的解碼器解碼后，基本層碼流可以保證最基本的視頻質量，而增強層碼流則可以提供增強的細節上的視頻質量。基本層中包含最基本的視頻信息和關鍵的時間信息，稱為關鍵幀，這種幀要求傳輸過程中具有高的可靠性和實時性；增強層中含有視頻幀中的細節信息，是視頻編碼的可選信息，稱為普通幀，這種幀對實時性要求較高，對可靠性要求較低。因此可以根據兩種碼流傳輸過程中的不同要求選擇不同的路徑。

基于定向擴散路由協議進行多徑傳輸的WMSN網絡建立多條路徑的過程包括興趣擴散、梯度建立和路徑加強三個階段。在梯度建立階段，傳統的定向擴散路由協議為每個節點僅建立了一個梯度項，從而建立起來的多條路徑無法對路徑服務質量加以區分，本文的改進方法為每個節點建立兩個梯度項，即能量時延梯度和時延梯度（分別稱為ET和T）。在多路徑的構建方面，傳統的定向擴散路由協議僅需要構建具有一種服務質量的多條路徑，本文的改進方法則需要構建具有多種不同服務質量的路徑。?

下面給出對定向擴散路由協議中梯度建立和多路徑構建兩個方面改進的具體說明。?

梯度建立：當匯聚節點向全網洪泛興趣消息時，進行梯度的建立，每個節點都維護一個興趣記錄表，對于節點接收到的每一個興趣，列表中都有一個表項，來記錄發送該興趣消息的鄰居節點的ET和T。?