基于跨层设计的无线mesh网络多媒体传输

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1、万方数据国圆困基于跨层设计的无线Mesh网络多媒体传输【张磊朱颖】I口●无线Mesh网J镕-(WMN)是一种新型的宽带无线多跳网络，它以覆盖范围广，投资成本低，组网灵活等诸多优点受到广泛的关注．它的业务主要是来自因特网的业务，那么如何在WMN中有效地传输宽带多媒体业务是一个重要的课题．本文借鉴自上而下的跨层设计方法，考虑分级编码中不同层次数据的重要程度，与802．11eEDCA协议中提供的QoS优先级相结合，采用一种针对分层视频传输的跨层映射方案，使重要性不同层次的数据时应不同优先级的信道接入参数集，从而实现对分级视频的不等保护，提高了视频在

2、wMN中传输的可靠·陛．)>关键词：WMN；流媒体传输；可分级编码；QoS；跨层张磊江苏省邮电规划设计院，工程师，从事无线网络规划工作．朱颖南京邮电大学通信与信息工程学院，硕士研究生，主要研究方向为多媒体通信与信号处理．1引言无线Mesh网，即无线网状网，是一种分布式的多跳网络。它是从移动Adhoc网络分离出来，并承袭了部分无线局域网技术的新的网络技术。WMN作为一种新型的宽带无线网络结构，一种高容量，高速率的分布式网络，它与传统的无线网络有较大的差别。在网络拓扑上，WMN与移动Adhoc网络相似，但网络大多数节点基本静态不移动，拓扑变化较小

3、；在单跳接入上，WMN可以看成是一种特殊的WLAN。因此，WMN可看成是一种WLAN和AdHoc网络的融合，且发挥了两者的优势。WMN的业务主要来自因特网，宽带多媒体通信业务是它的主要业务之一，WMN的设计目标是提供高质量、稳定的Internet接入服务，更关心网络的吞吐量、带宽等服务质量的保。2流媒体业务在WMN中传输的特点和挑战(1)实时适应网络带宽的变化在WMN中，由于多径衰落，同频干扰，噪声等因素万方数据万方数据万方数据基于跨层设计的无线Mesh网络多媒体传输I其中ACl的竞争窗口的最大值和最小值选择802．11b中的常用值aCWmi

4、n=31，aCWmax=l023，三种接入类别的帧间隔AIFS均设为50ps。最大重传次数根据上述的理由设定。5仿真实验环境配置下面我们将对应用层到MAC层的映射方案进行仿真，以验证在复杂的无线Mesh网络环境中，采取这种方案更好地保护了分级编码中重要的视频数据，同时部分放弃了对低等级视频数据的保护，以保证传输后在解码端的正确解码。本实验采用NS2—2．30版本实现无线Mesh网络环境的模拟。操作系统环境为Windows+Cygwin。物理层采用两条路径地面反射的传播模式TwoRayGround，MAC层分别遵守IEEE802．11和IEEE

5、802．11e，无线网络带宽为2Mbps，队列采用DTail／PriQ模式，路由协议采用AODV协议。在实验中我们采用了拓扑图如图2，一共设置了5个网络节点，3条业务流，其中节点O到节点3传输视频数据流，节点2到节点4传输背景业务cbrO业务流，节点1到节点3传输背景业务cbrl业务流，所有的背景业务的发送速率为448kbit／s，发送间隔为3．75ms，优先级都设为2(0所代表的优先级最高)，属于尽力而为业务，对应于EDCA协议中的接入类别1(AClo所有的业务都设置在第1s启动，来达到竞争信道的目的，对于视频流从第1s到第1．1s仅发送参

6、数集，从第1．1s开始发送视频流的其他数据。图2仿真拓扑图实验序列采用MOBILE_-176x144—15-orj9—01．yuv。6仿真结果我们在拓扑环境中进行mobile序列的传输，在实验中我们分别使用802．11DCF、802．11eEDCA和我们的QoS映射方案进行比较实验，实验结果如图3、图4和图5所示。口QoSarch日H)cA口DcFbasicbi8crmmenhancebian=a图3mobile基本层和增强层收包率比较图图4mobile基本层编码数据延迟2009．8’广东通信技术圆圜困万方数据圆圈图5mobile增强层编码数

7、据延迟在我们的方案中由于参数集的优先级最高，并且独立于其他视频流数据先发送，因此保证了它的100％接收，也就能保证视频能够解码。图3是在三种方案下基本层和增强层的收包率的比较柱状图，若MAC层使用DCF协议，视频业务与其他背景业务没有优先级之分，所有的业务都使用相同的信道接人参数进行信道竞争，因此从图中我们可以看到在DCF下，无论是基本层数据还是增强层数据，在背景业务与其公平竞争的情况下，丢包率是相当高的。再看视频业务在EDCA协议下传输的情况，在EDCA中，视频业务被分配到接入类别2(AC2)，其优先级仅次于语音业务，视频中的基本层数据和增

8、强层数据都使用相同的优先级别，即优先级别1，对应使用的是AC2规定的一组信道接入参数，由于背景业务的优先级设置为2，比视频业务的优先级低，因此基本层和增强层的收包率