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1、南京航空航天大学 硕士学位论文 移动Ad hoc网络多树视频组播路由协议的研究 姓名：胡杰 申请学位级别：硕士 专业：计算机科学与技术 指导教师：陈兵 20081201 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 随着无线信道带宽的增加和移动设备计算能力的增强，移动 Ad hoc 网络中的视频应 用将越来越多。视频数据的速率高、软实时、帧间依赖等特性和移动 Ad hoc 网络的拓扑结 构动态变化、 节点间多跳连接及无线信号的不稳定等特征使得移动 Ad hoc 网络中的视频通 信成为一个具有挑战性的命题。Ad hoc 网络平面式结构的优点之一是源节点与目的节点之 间存在多条路径，因而在源和目的节点
2、之间采用多个路径同时进行数据传输可以保证视频 传输的持续性和健壮性，提高视频接收质量。 本文研究了移动 Ad hoc 网络中基于多组播树的视频组播技术，即将组播技术与多路 径传输技术相结合，应用 MDC 视频编码技术进行视频组播。多树组播路由的基本思想是在 组播源和组播接收者之间建立多棵组播树，然后将视频流分割成多个描述子码流，每个子 码流在不同的树上并发传输。 文章首先介绍了移动 Ad hoc 网络的各种组播路由协议，分析了现有组播路由协议不 适用于移动 Ad hoc 网络视频传输的原因，提出了移动 Ad hoc 网络视频组播协议应满足的 要求；其次，研究比较了常用的几种稳定路径选择方法，采
3、用基于邻居变化率的稳定路径 选择方法，对 MAODV 组播路由协议进行改进，使得组播树的分支链路跳数少且比较稳定， 仿真结果表明改进后的协议SP-MAODV 协议提高了分组传输成功率，降低了路由开销， 减少了平均端到端传输时延；最后，对 SP-MAODV 协议进行扩展，提出一种新的多树视频组 播路由协议 MTVMR，该协议能在一次路由过程中建立两棵节点尽量不相交的组播树或使源 节点能通过两条相似度低的路径与组播组相连，保证了视频传输的持续可达性，进而提高 了视频传输质量。 关键词 关键词：移动 Ad hoc 网络，组播，视频，稳定路径，多树，MAODV，多描述编码 移动 Ad hoc 网络多树
4、视频组播路由协议的研究 ii ABSTRACT With the increasingly broadened wireless channel bandwidth and enhanced computation capability of the mobile devices, video applications will be widely used in the mobile Ad hoc networks. The video communication becomes the challenge in the mobile Ad hoc networks because of s
5、uch features as high data rate, soft real-time nature and inter-frame dependence of the video data, as well as the mobility of nodes, time-varying nature of the wireless channel. The Ad hoc plane structure provides multiple paths from the source nodes to the destination nodes, which ensures the cont
6、inuity and robustness of the data transmission and improves the receive quality. MDC-based video multicast technology in Ad hoc network integrates the advantages of such techniques as multiple multicast tree and multi-path transmission. The basic principle of multiple tree multicast routing is to es
7、tablish multiple multicast trees between the sender and the receiver, thereby to divide the video flow into multiple MDC subflows. Each of the MDC subflow can be tranmitted over different trees. Firstly, various multicast routing protocols applicable to mobile Ad hoc networks are introduced, and the
8、 features and requirements of the Ad hoc video data transmission are analyzed in this paper. Secondly, SP-MAODV is proposed as the improvement of MAODV protocol based on the study on the common path selection methods and with reference to the method of selecting steady path based on the neighbor cha
9、nge ratio. The proposed SP-MAODV protocol has less chain hops and renders stable performance. Meanwhile, the simulation result shows that the SP-MAODV protcol provides improved packet delivery ratio, lower routing overhead, and shorter end-to-end delay. At the end of this paper, the extension of SP-
10、MAODV protocol and the MTVMR protocol are further provided. The MTVMR protocol selects the most dissimilar multicast paths between the multicast trees, thus ensuring the continuity of video data transmission and improving the receive quality of the video flow. Key Words:Mobile Ad hoc Networks; Multi
11、cast; Video; Stable Path; Multiple tree; MAODV; Multiple Description Coding 南京航空航天大学硕士学位论文 图清单 图 2. 1 主要的移动 Ad hoc 网络组播路由协议及其分类 6 图 2. 2 多描述编码模型.11 图 2. 3 基于多描述编码的多路径视频传输体系结构 15 图 3. 1 源节点与目的节点间的路径18 图 3. 2 邻居节点变化率检测算法流程图19 图 3. 3 RREQ 消息的传播25 图 3. 4 RREP 消息的传播26 图 3. 5 MACT 消息的传播27 图 3. 6 节点 S 加入后的
12、组播树 .27 图 3. 7 仿真动画截图.34 图 3. 8 数据分组传输成功率的比较（1）36 图 3. 9 路由开销的比较（1） .37 图 3. 10 平均端到端时延的比较（1）38 图 3. 11 节点最大移动速度相同、场景不同下的时延比较.38 图 3. 12 平均时延抖动的比较 .39 图 4. 1 多树组播 RREQ 消息的传播43 图 4. 2 多树组播 RREP 消息的传输44 图 4. 3 多树 MACT 消息的传播 .47 图 4. 4 节点 S 加入后的多组播树 .48 图 4. 5 多树剪枝消息的传输 .48 图 4. 6 多树网络拓扑.49 图 4. 7 数据分组
13、传输成功率的比较（2）51 图 4. 8 路由开销的比较（2） .52 图 4. 9 平均端到端时延的比较（2）52 移动 Ad hoc 网络多树视频组播路由协议的研究 vi 表清单 表 2. 1 移动 Ad hoc 网络典型组播路由协议比较 9 表 3. 1 路径稳定度计算方法比较. 18 表 4. 1 几种多树组播路由协议的比较41 表 4. 2 tree-1 的可能路径.44 表 4. 3 tree-2 的可能路径.44 南京航空航天大学硕士学位论文 vii 注释表注释表 AP Access Point 无线接入点 AOMDV Ad hoc On-Demand Multipath Dis
14、tance Vector Ad hoc Ad hoc 按需多径距离矢量路由协议 ARQ Auto Retransmission Request 重传丢失和出错的数据 BL Base Layer 基本层码流 CAMP Core Assisted Mesh Protocol CBR Constants Bit Rate 固定码率 DDM Differential Destination Multicast EL Enhancement Layer 增强层码流 FEC Forward Error Correction 前向纠错 GRPH Group Hello 组播组 Hello 消息 IETF I
15、nternet Engineering Task Force 互联网工程任务组 ITAMAR Independent-tree Ad hoc Multicast Routing LAM Lightweight Adaptive Multicast LC Layered Coding 分层编码 MACT Multicast Activation 路由激活消息 MAODV Multicast Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol Ad hoc 按需矢量组播路由协议 MANET Mobile Ad-Hoc Network 移动 Ad ho
16、c 网络 MDC Multiple Descriptions Coding 多描述编码 MPT Multiple Path Transport 多路径传输 MTVMR Multiple Tree Video Multicast Routing 多树视频组播路由 SDC Single Description Coding 单描述编码 MT-MAODV Multiple-Tree Multicast Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing Protocol 多树视频组播路由协议 ODMRP On-Demand Multicast Routing Protocol 按需组播路由协议 RREP Route Reply 路由应答消息 RREQ Route Request 路由请求消息 移动 Ad hoc 网络多树视频组播路由协议的研究 viii QoS Quality of Service 服务质量 SP-MAODV stable path based MAODV 基于稳定路径的 MAODV 协议 MDTMR Seria
