無線Mesh網絡視頻監控實踐研究

任 鵬，陳君毅

1.河北遠東通信系統工程有限公司，河北石家莊 050200

2.中國電子科技集團公司第五十四所研究所，河北石家莊 050081

Mesh技術，作為網絡中“最后一公里”的競爭技術之一，對于目前的無線數據傳輸發展意義重大。目前無線Mesh網絡WMN的應用已經日趨廣泛，尤其是其核心技術特征在視頻監控方面更是凸顯優勢。

1 Mesh核心技術優勢分析

用于視頻監控的Mesh技術，從本質上具備其他無線數據傳輸所不能比擬的優勢，可以從網絡的物理層面以及邏輯層面等多個角度展現出來。

從網絡拓撲結構方面看，Mesh技術具有一些天然的優勢。傳統的無線數據傳輸網絡，通常在主干網部分采取樹形拓撲結構，而在無線接入部分則通常采用星形設計，每個用戶端都直接與且僅與接入節點相聯系，這種網絡接入方式，對于接入節點的要求較高，其負擔相對較大。而Mesh網絡中，每一個無線節點都可以發送或接收信號，并且能夠在一定意義上成為其他節點的信號中繼，Mesh網絡中每一個節點都會與其周圍節點保持連通狀態，呈現出網狀的邏輯拓撲結構。

對于Mesh網絡，可以通過骨干網Mesh結構和客戶端Mesh結構進行構建，骨干網Mesh結構通過無線路由器簇提供一個可靠性相對較高的數據傳輸覆蓋區域，保證客戶端可以通過無線路由器接入骨干網進行數據傳輸；而客戶端Mesh結構則由多個客戶端構成WMN，對多個無線客戶端進行集成，并通過相應的路由規則進行數據的傳輸。

這種工作方式雖然在路由層面看會成為整個數據傳輸網絡的負擔，但是其多條冗余傳輸路徑的存在，為視頻信號的傳輸帶來了很大的便利。

Mesh網絡中多個用戶接入端共同構成WMN的運行方式，行了了網絡中的多跳鏈路（Multi-hop），不同于傳統網絡中客戶端直接與網絡接入節點相聯系的單跳鏈路，多跳鏈路的冗余鏈路傳輸方式，從一定角度看增加了邏輯層面的傳輸帶寬，對于流媒體的傳輸十分有利。同時多跳鏈路有效縮短了每一個單跳的傳輸距離，在改善信號衰減造成的數據丟失方面效果顯著，有效地提升了網絡的可靠性，對于不同路徑間信號的干擾也有所降低。

從路由角度看，WMN面臨著更為復雜的路有需求。由于無線網絡的拓撲結構非固定，且WMN網絡本身的多跳傳輸方式，使得傳統路由協議無法得以應用，而只能采用Ad Hoc網絡協議，主要包括動態源路由協議DSR以及Ad Hoc按需距離矢量路由協議AODV。就DSR協議而言，已經有詳實數據表明在相同的網絡負載之下，其相對于傳統的PMP星形網絡在吞吐量和傳輸時延方面更具優勢。而作為DSR與DSDV相綜合的ADOV協議，則采取了廣播式的路由機制，能夠在無法檢索到目標地址路由信息的情況下通過廣播更快地將數據包傳輸到位。

除上述Mesh技術特征以外，在其他方面，Mesh技術也有不俗表現，例如：能夠對非對稱數據傳輸進行適應的TDD時分雙工，以及能夠更為充分利用WMN內頻段資源的基于OFDM的多址技術OFDMA等。此外，Mesh技術目前也已經相對成熟，雖然國際上對于Mesh技術簇的相應標準尚未得到完全建立，但是通過和現有的各種無線通信和網絡技術融合，特別是與IEEE802.11a/b/g標準的融合，WMN已實現了有效的產品化，并且極具生命力，相信標準的出臺將隨著進一步的技術成熟指日可待。

2 基于WMN的視頻監控系統結構分析

目前Mesh技術已經廣泛應用的視頻監控領域，并且基于其對流媒體傳輸的技術優勢，已經在該領域中顯現出極大的生命力。從軟件層面上看，基于Mesh技術的視頻監控系統的結構參見圖1。

圖1 基于Mesh技術的視頻監控系統的結構

圖1大體展示了基于Mesh系統的視頻控制軟件結構，在系統完成初始化之后，用戶可以通過網絡訪問控制層的相關操作下達關于視頻采集、視頻壓縮以及數據傳輸等相應指令，并且經由用戶端的相應設備對視頻數據進行接收并且進而通過解壓最終播放。

核心控制系統負責通過各類驅動程序對硬件進行控制，完成相應的任務，通常采用Linux作為核心控制系統的開發基礎，并且在配置時根據硬件資源選擇Flash 和SRAM 的大小，對于網絡子項中的TCP/IP和IEEE802.11協議的支持，對于不支持的選項全部去除借以縮減內核體積，最后通過編譯得到相應的Linux的內核映像文件。

在對整個系統完成了構建之后，還需要反復測試確保整個系統的可靠性和易用性，才能正式投入使用。目前的視頻監控系統已經日趨成熟，隨著技術的發展，Mesh的獨特優勢畢竟在眾多領域發揮作用。

[1]任智，郭偉.多跳無線網路由協議研究進展[J].電信科學，2003(8).

[2]解亞琦，張海林，趙力強，等.基于WLAN的Mesh網絡和PMP網絡性能比較[J].現代電子技術，2007(3).