一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，属于车载自组织网络无线通信领域。包括源节点发起视频请求过程，目的节点发起视频应答过程，目的节点发起视频传输过程及视频链路维护。本发明针对车载自组织网络拓扑结构变化快、网络带宽及平台处理能力有限等问题，提供了一种快速、简单、高效的车载自组织网络视频传输实现方法，该方法能够适应车载自组织网络拓扑结构快速变化的特点，降低了视频传输链路路由建立与维护成本，实现了车载自组织网络的视频传输，具有广阔的应用前景及重要的现实意义。
【专利说明】
一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法
技术领域
[0001]本发明属于车载自组织网络无线通信领域，具体涉及一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断发展和进步，汽车已然成了为人们出行的必备交通工具，随之也带来了种种交通安全问题。交通事故因其极强的“杀伤力”被称为世界“头号杀手”，作为智能交通系统重要基础之一的车辆网络概念就是在这种需求背景下提出的。车载自组织网络是专门为车辆问通信而设计的自组织网络，它创造性地将自组网技术应用于车辆间通信，使司机能够在超视距的范围内获得其他车辆的状况信息(如车速、方向、位置、刹车板压力等)和实时路况信息。车载自组网络的设计目标是建立一个车辆间通信的平台，不仅提高交通效率，还为司机的通行带来可靠安全和多重便利，使旅行者更加舒适。
[0003]随着信息技术的迅猛发展，人们已不再满足于车载自组织网络在智能交通与安全驾驶上的应用，对其提出了更高层次的互联网服务及视听娱乐需求。然而，与传统的有线网络不同，车载自组织网络有着拓扑结构变化快、网络带宽及平台处理能力有限等特点。以往对有线视频传输的研究已不再适用，视频实时传输数据量大、实时性高的特点使得视频传输在车载自组织网络上面临很大的难度。目前已有针对车载自组织网络视频传输的研究大部分也只在软件仿真层面，缺乏实际的应用案例。因此，研究一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法具有广阔的应用前景及重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，以解决车载自组织网络网络拓扑结构变化快、网络带宽及平台处理能力有限的问题，
[0005]本发明采取的技术方案是，车载自组织网络由三个以上节点组成，每个节点既是视频信息的请求者，即源节点S，又是视频信息的提供者，即目的节点D，还是视频信息的中继者，即中间节点M，其特征在于，包括下列步骤:
[0006]步骤1:源节点S发起视频请求过程；
[0007]步骤1.1:源节点S广播发送视频请求报文，启动对目的节点D的视频请求过程;所述发送视频请求报文方法如下:
[0008](I)初始化设置，包括视频请求超时时长、视频请求最大重发次数及视频请求定时器的设置；
[0009](2)启动视频请求定时器，生成并发送视频请求报文；
[0010](3)如果在视频请求超时时长内收到目的节点D的视频应答报文，则关闭视频请求定时器，停止发送视频请求报文;如果在视频传输超时时长内未收到目的节点D的视频应答报文，则判断视频请求报文发送次数是否超过视频请求最大重发次数;如果视频请求报文发送次数未超过视频请求最大重发次数，则重启视频请求定时器，并重新广播发送视频请求报文;如果视频请求报文发送次数超过视频请求最大重发次数，则停止发送视频请求报文；
[0011]步骤1.2:中间节点1(其中i多1)及目的节点D接收及处理视频请求报文，完成源节点S的视频请求过程，同时建立从目的节点D到源节点S的反向路由。所述处理视频请求报文方法如下:
[0012]判断本节点是否存在到视频请求报文源节点S的反向路由；如果本节点不存在此反向路由，则在路由表中添加此反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文;如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文； 如果本节点存在到视频请求报文源节点S的反向路由，则判断本节点是否第一次收到该视频请求报文;如果本节点不是第一次收到该视频请求报文，则对该视频请求报文采取丢弃处理;如果本节点是第一次收到该视频请求报文，则更新本节点的反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文；如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文。
[0013]步骤2:目的节点D发起视频应答过程；
[0014]步骤2.1:目的节点D单播发送视频应答报文，启动对源节点S的视频应答过程；
[0015]步骤2.2:中间节点1(其中i》l)及源节点S接收及处理视频应答报文，完成目的节点D的视频应答过程，同时建立从源节点S到目的节点D的正向路由。所述处理视频应答报文方法如下:
[0016]判断本节点是否为视频应答报文的目的节点S;如果本节点是视频应答报文的目的节点S，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的正向路由；如果本节点不是视频应答报文的目的节点S，则判断本节点是否存在到视频应答报文源节点D的正向路由；如果本节点不存在到视频应答报文源节点D的正向路由，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的正向路由，单播转发视频应答报文;如果本节点存在到视频应答报文源节点D的正向路由，调整并更新该正向路由，单播转发视频应答报文；
[0017]步骤3:目的节点D发起视频传输过程及视频链路维护；
[0018]目的节点D发起视频传输过程:[〇〇19](1)目的节点D发送视频信息；
[0020](2)中间节点Mi(其中i彡1)接收和转发视频信息；
[0021](3)源节点S接收视频信息。[〇〇22] 视频链路维护:[〇〇23](1)所有视频传输链路上的节点周期性广播发送HELLO报文，通知邻居节点自身节点的存在;邻居节点接收、处理ffiLLO报文。所述处理HELLO报文方法如下:[〇〇24]查找并判断是否存在到HELLO报文源节点的路由条目。如果存在在到HELLO报文源节点的路由条目，则更新此路由条目的本地时间；如果不存在到ffiLLO报文源节点的路由条目，则丢弃该HELLO报文。
[0025](2)所有视频传输链路上的节点周期性检查本地路由表，如发现存在超时路由条目，其广播发送视频链路出错报文，向邻居节点通报其失效路由；邻居节点接收、处理视频链路出错报文。所述处理视频链路出错报文方法如下:
[0026]a.判断是否存在失效路由；如果存在失效路由，则删除失效路由，如果不存在失效路由，则丢弃该视频链路出错报文；
[0027]b.判断是否存在超时路由；如果存在超时路由，则删除超时路由并加入视频链路出错报文不可达IP组，转发视频链路出错报文;如果不存在超时路由，则直接转发视频链路出错报文。
[0028]本发明的优点:
[0029](I)本发明提供了一种快速、简单、高效的车载自组织网络的视频传输实现方法，实现了车载自组织网络的多跳无线视频传输。该方法在源节点发送视频请求、目的节点回复视频应答的同时，实现了视频传输链路双向路由的建立，缩短了视频传输的准备时间，更好的适应了车载自组织网络拓扑结构变化快的特点；
[0030](2)针对车载自组织网络拓扑结构变化快的问题，通过中间节点对视频请求报文有节制的洪泛及视频应答报文快速定向单播，从而实现了自组织路由的快速建立；
[0031](3)针对车载自组织网络网络带宽受限的问题，通过中间节点减少对视频请求报文的洪范、控制HELLO报文广播节点及减少视频链路出错报文广播次数，降低了自组织路由建立与维护带宽成本；
[0032](4)针对车载自组织网络平台处理能力有限的问题，通过在Linux内核空间实现对视频控制报文的处理及利用HELLO报文更新路由表路由条目有效时间，降低了对平台处理资源的占用。
【附图说明】
[0033]图1是车载自组织视频传输流程图；
[0034]图2是netf ilter 框架图；
[0035]图3是车载自组织网络示意图；
[0036]图4是视频请求报文发送流程图；
[0037]图5是视频请求报文处理流程图；
[0038]图6是视频应答报文处理流程图；
[0039]图7是HELLO报文处理流程图；
[0040]图8是视频链路出错报文处理流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图，对本发明中一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法进行完整描述。
[0042]一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法。车载自组织网络由三个以上节点组成，每个节点既是视频信息的请求者(即源节点)，又是视频信息的提供者(即目的节点)，还是视频信息的中继者(即中间节点)。如图1所示，该实现方法包括视频请求、应答、维护及传输过程。
[0043]如图2所示，该实现方法利用Linux内核1^^打1七61框架，在?1^_1?01]1'1抓及11^^1^_OUT两个钩子点设置钩子函数，对流经节点网络层的数据包进行抓取及处理，实现视频链路的建立、维护及传输。其中netf i 1 ter是Linux操作系统内核2.4以后核心防火墙，可实现对数据包过滤及处理、地址伪装、动态网络地址转换，以及基于用户及媒体访问控制地址的过滤和基于状态的过滤、包速率限制等。
[0044]如图3所示，车载自组织网络包括三个以上节点，其自组织视频传输实现方法包括以下步骤:
[0045]步骤1:源节点S发起视频请求过程。
[0046]源节点S以广播方式洪泛视频请求报文，快速建立一条从目的节点D到源节点S路由，为防止节点重复接收处理视频请求报文，各节点采取直接丢弃重复报文的方式，以减少广播报文在网络中泛滥，降低路由建立带宽成本及对平台处理资源的占用。
[0047]步骤1.1:源节点S广播发送视频请求报文，启动对目的节点D的视频请求过程。如图4所示，发送视频请求报文方法如下:
[0048](1)初始化设置，包括视频请求超时时长、视频请求最大重发次数及视频请求定时器；
[0049](2)启动视频请求定时器，生成并发送视频请求报文；
[0050](3)如果在视频请求超时时长内收到目的节点D的视频应答报文，则关闭视频请求定时器，停止发送视频请求报文;如果在视频传输超时时长内未收到目的节点D的视频应答报文，则判断视频请求报文发送次数是否超过视频请求最大重发次数;如果视频请求报文发送次数未超过视频请求最大重发次数，则重启视频请求定时器，并重新广播发送视频请求报文;如果视频请求报文发送次数超过视频请求最大重发次数，则停止发送视频请求报文。[〇〇51]步骤1.2:中间节点1(其中i多1)及目的节点D接收及处理视频请求报文，完成源节点S的视频请求过程，同时建立从目的节点D到源节点S的反向路由。如图5所示，处理视频请求报文方法如下:
[0052]判断本节点是否存在到视频请求报文源节点S的反向路由；如果本节点不存在此反向路由，则在路由表中添加此反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文;如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文； 如果本节点存在到视频请求报文源节点S的反向路由，则判断本节点是否第一次收到该视频请求报文。如果本节点不是第一次收到该视频请求报文，则对该视频请求报文采取丢弃处理;如果本节点是第一次收到该视频请求报文，则更新本节点的反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文；如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文。[〇〇53]步骤2:目的节点S发起视频应答过程。
[0054]目的节点D以单播的方式向源节点S发送视频应答报文，快速建立一条从源节点S 到目的节点D的正向路由。
[0055]步骤2.1:目的节点D单播发送视频应答报文，启动对源节点S的视频应答过程。 [〇〇56]步骤2.2:中间节点1(其中i多1)及源节点S接收及处理视频应答报文，完成目的节点D的视频应答过程，同时建立从源节点S到目的节点D的正向路由。如图6所示，处理视频应答报文方法如下:
[0057]判断本节点是否为视频应答报文的目的节点S;如果本节点是视频应答报文的目的节点S，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的正向路由。如果本节点不是视频应答报文的目的节点S，则判断本节点是否存在到视频应答报文源节点D的正向路由。如果本节点不存在到视频应答报文源节点D的正向路由，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的正向路由，单播转发视频应答报文;如果本节点存在到视频应答报文源节点D的正向路由，调整并更新该正向路由，单播转发视频应答报文。
[0058]步骤3:目的节点S发起视频传输过程及视频链路维护。
[0059]目的节点D在发起视频传输的同时，视频传输链路上各节点启动路由维护过程，确保视频传输链路的有效性。
[0060]目的节点S发起视频传输过程:
[0061]目的节点D将视频信息沿建立的视频传输链路定向单播，为源节点S提供视频服务。步骤如下:
[0062](I)目的节点D发送视频信息；
[0063](2)中间节点Mi(其中i彡I)接收和转发视频信息；
[0064](3)源节点S接收视频信息。
[0065]视频链路维护:
[0066]通过节点广播发送及邻居节点接收、处理HELLO报文，节点更新路由条目的本地时间;通过定期检查路由表，发现超时路由条目并广播视频链路出错报文。方法如下:
[0067](I)所有视频传输链路上的节点周期性广播发送HELLO报文，通知邻居节点自身节点的存在;邻居节点接收、处理HELLO报文。如图7所示，处理HELLO报文方法如下:
[0068]查找并判断是否存在到HELLO报文源节点的路由条目。如果存在在到HELLO报文源节点的路由条目，则更新此路由条目的本地时间；如果不存在到HELLO报文源节点的路由条目，则丢弃该HELLO报文。
[0069](2)所有视频传输链路上的节点周期性检查本地路由表，如发现存在超时路由条目，其广播发送视频链路出错报文，向邻居节点通报其失效路由；邻居节点接收、处理视频链路出错报文。如图8所示，处理视频链路出错报文方法如下:
[0070]a.判断是否存在失效路由；如果存在失效路由，则删除失效路由，如果不存在失效路由，则丢弃该视频链路出错报文；
[0071]b.判断是否存在超时路由；如果存在超时路由，则删除超时路由并加入视频链路出错报文不可达IP组，转发视频链路出错报文;如果不存在超时路由，则直接转发视频链路出错报文。
[0072]源节点S在收到视频链路出错报文时，如存在失效路由，删除其失效路由并重新启动视频请求、视频应答、视频传输及视频链路维护过程。
【主权项】
1.一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，车载自组织网络由三个以上节点组成，每个节点既是视频信息的请求者，即源节点，又是视频信息的提供者，即目的节点，还是视频信息的中继者，即中间节点，其特征在于，包括下列步骤: 步骤1:源节点S发起视频请求过程； 步骤2:目的节点D发起视频应答过程； 步骤3:目的节点D发起视频传输过程及视频链路维护。2.根据权利要求1所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在于，步骤I中源节点S发起视频请求过程如下: 步骤I:源节点S广播发送视频请求报文，启动对目的节点D的视频请求过程； 步骤2:中间节点跑及目的节点D接收及处理视频请求报文，其中i多I，完成源节点S的视频请求过程，同时建立从目的节点D到源节点S的反向路由。3.根据权利要求2所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在于，步骤I中源节点S发送视频请求报文方法如下: 步骤1:初始化设置，包括视频请求超时时长、视频请求最大重发次数及视频请求定时器的设置； 步骤2:启动视频请求定时器，生成并发送视频请求报文； 步骤3:如果在视频请求超时时长内收到目的节点D的视频应答报文，则关闭视频请求定时器，停止发送视频请求报文;如果在视频传输超时时长内未收到目的节点D的视频应答报文，则判断视频请求报文发送次数是否超过视频请求最大重发次数;如果视频请求报文发送次数未超过视频请求最大重发次数，则重启视频请求定时器，并重新广播发送视频请求报文;如果视频请求报文发送次数超过视频请求最大重发次数，则停止发送视频请求报文。4.根据权利要求2所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在于，步骤2中中间节点跑及目的节点D处理视频请求报文方法如下，其中i多1: 判断本节点是否存在到视频请求报文源节点S的反向路由；如果本节点不存在此反向路由，则在路由表中添加此反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文;如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文;如果本节点存在到视频请求报文源节点S的反向路由，贝Ij判断本节点是否第一次收到该视频请求报文;如果本节点不是第一次收到该视频请求报文，则对该视频请求报文采取丢弃处理；如果本节点是第一次收到该视频请求报文，则更新本节点的反向路由，然后判断本节点是否为视频请求报文的目的节点D;如果本节点是视频请求报文的目的节点D，则本节点向视频请求报文源节点S单播回复视频应答报文;如果本节点不是视频请求报文的目的节点D，则广播转发该视频请求报文。5.根据权利要求1所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在于，步骤2中目的节点D发起视频应答过程方法如下: 步骤I:目的节点D单播发送视频应答报文，启动对源节点S的视频应答过程； 步骤2:中间节点跑及源节点S接收及处理视频应答报文，其中i>l，完成目的节点D的视频应答过程，同时建立从源节点S到目的节点D的正向路由。6.根据权利要求5所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在 于，步骤2中中间节点姐及源节点S处理视频应答报文方法如下，其中i多1:判断本节点是否为视频应答报文的目的节点S;如果本节点是视频应答报文的目的节 点S，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的正向路由；如果本节点不是视频应答报 文的目的节点S，则判断本节点是否存在到视频应答报文源节点D的正向路由；如果本节点 不存在到视频应答报文源节点D的正向路由，则在路由表中添加到视频应答报文源节点D的 正向路由，单播转发视频应答报文;如果本节点存在到视频应答报文源节点D的正向路由， 调整并更新该正向路由，单播转发视频应答报文。7.根据权利要求1所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在 于，步骤3中目的节点D发起视频传输过程方法如下:步骤1:目的节点D发送视频信息；步骤2:中间节点Mi接收和转发视频信息，其中i多1;步骤3:源节点S接收视频信息。8.根据权利要求1所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在 于，步骤3中视频链路维护方法如下:所有视频传输链路上的节点周期性广播发送ffiLLO报文，通知邻居节点自身节点的存 在;邻居节点接收、处理ffiLLO报文；所有视频传输链路上的节点周期性检查本地路由表，如发现存在超时路由条目，其广 播发送视频链路出错报文，向邻居节点通报其失效路由；邻居节点接收、处理视频链路出错 报文。9.根据权利要求8所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在 于，邻居节点处理ffiLLO报文方法如下:查找并判断是否存在到ffiLLO报文源节点的路由条目；如果存在在到HELLO报文源节点 的路由条目，则更新此路由条目的本地时间；如果不存在到ffiLLO报文源节点的路由条目， 则丢弃该HELLO报文。10.根据权利要求8所述的一种应用于车载自组织网络的视频传输实现方法，其特征在 于，邻居节点处理视频链路出错报文方法如下:步骤1:判断是否存在失效路由；如果存在失效路由，则删除失效路由，如果不存在失效 路由，则丢弃该视频链路出错报文；步骤2:判断是否存在超时路由；如果存在超时路由，则删除超时路由并加入视频链路 出错报文不可达IP组，转发视频链路出错报文;如果不存在超时路由，则直接转发视频链路 出错报文。
【文档编号】H04W40/24GK105959994SQ201610236462
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月17日
【发明人】孙晓颖, 周锦阳, 曲良东, 于海洋, 吴哲, 陈建
【申请人】吉林大学