无线Mesh网视频监控系统的研究与开发.doc

无线Mesh网视频监控系统的研究与开发
来源：单片机与嵌入式系统应用

引言
近年来，一种新一代HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%CE%DE%CF%DF%CD%A8%D0%C5"\t"_blank"无线通信网——无线Mesh网(WirelessMeshNetwork，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HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%CD%F8%C2%E7"\t"_blank"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，HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%C8%DA%BA%CF"\t"_blank"融合了HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/WLAN"\t"_blank"WLAN和AdHtoc：网络优点，成为一种新型HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%BF%ED%B4%F8"\t"_blank"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MeshHYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%C2%B7%D3%C9%C6%F7"\t"_blank"路由器和无线Mesh客户端两类基本设备，即HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%B9%C7%B8%C9%CD%F8"\t"_blank"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HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%CC%EC%CF%DF"\t"_blank"天线时，同一频段几乎可在WMN中无限制复用，提高了HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/%C6%B5%C6%D7%C0%FB%D3%C3%C2%CA"\t"_blank"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AdHoc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(AdHoc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HYPERLINK"http://www.c114.net/keyword/PMP"\t"_blank"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