羅丹

(信陽農(nóng)林學(xué)院，信息工程學(xué)院，河南 信陽 464000)

信息時代的到來為人們生活帶來了一定的便捷條件，人們已經(jīng)可以使用多種移動式終端設(shè)備。當(dāng)設(shè)備處于原始無網(wǎng)絡(luò)、無信號、無空間基站區(qū)域時，Ad-hoc作為一種無線通信式網(wǎng)絡(luò)，為手機使用者提供了一種新的網(wǎng)絡(luò)鏈接方式，該種網(wǎng)絡(luò)連接方式具備無線傳輸、P2P連接、自由組織等優(yōu)勢[1]。使用該種方式可使多種移動終端脫離網(wǎng)線的控制，不需要以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在使用中具有不固定性，均可以實現(xiàn)與其它網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點保持動態(tài)化聯(lián)絡(luò)。同時，各個節(jié)點均可作為手機設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)起始點或網(wǎng)絡(luò)終端點，進而可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的不間斷連接，一旦出現(xiàn)單個節(jié)點故障時，便存在其它節(jié)點頂替該節(jié)點的位置，為移動設(shè)備的使用提供可持續(xù)運行的后臺。

隨著Ad-hoc連接方式的不斷優(yōu)化，更是為手機多媒體通信提供了新的方向。基于上述背景，以Android手機為例，開展Ad-hoc在Android手機多媒體通信開發(fā)中應(yīng)用的研究，促進無線多媒體移動終端滿足當(dāng)下信息化背景下的通信要求，提高信息傳輸?shù)男?，進而優(yōu)化用戶的體驗感，實現(xiàn)Android手機多媒體通信在市場的可持續(xù)發(fā)展。

1 基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信開發(fā)設(shè)計

結(jié)合Ad-hoc在應(yīng)用過程中具有自由組合、無控制中心、無節(jié)點抑制、動態(tài)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等特點，進行基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信開發(fā)的研究。通信流程如圖1所示。

首先，所有通信方式均是建立在Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)連接上的，手機接收對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，進行電子信號與模擬之間的轉(zhuǎn)換，整理信息實施數(shù)據(jù)集壓縮并編碼，收集具有關(guān)鍵信息的數(shù)據(jù)幀。其次，經(jīng)過Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)后采用相反的方式為用戶提供有價值的信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)手機多媒體通信的開發(fā)[2]。結(jié)合上述通信流程，從手機通訊數(shù)據(jù)幀提取及處理、路由通信協(xié)議選擇、手機通信路徑參數(shù)計算、手機多媒體通信線路選擇方面，開展基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信開發(fā)研究。

1.1 手機通信串口接收幀數(shù)據(jù)及處理

手機通信的傳輸速率為19200bit/s，一般情況下，發(fā)送模式為：1起始位、8數(shù)據(jù)位(LSB)、1位奇校驗位、1終止位；接收模式為：1起始位、8數(shù)據(jù)位(LSB)、1位奇校驗位、1終止位。發(fā)送數(shù)據(jù)一幀包括2個字節(jié)，一個字節(jié)8位。連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送周期40 ms，為了實現(xiàn)Android手機多媒體的無網(wǎng)絡(luò)通信，首先應(yīng)分析Android手機內(nèi)環(huán)形通信緩沖區(qū)域的編碼功能，該區(qū)域內(nèi)主要包括多種鑲嵌式信息節(jié)點，信息在傳輸過程中，采用多線程通信的方式，將收集的信息數(shù)據(jù)進行解碼，在用戶播放過程中進行信號的轉(zhuǎn)換，設(shè)置圓環(huán)狀信息緩沖區(qū)域，該部分作為信息傳遞的臨界點可以為信息處理提供充足的時間[3]。如圖2所示。

圖2信息處理環(huán)形緩沖區(qū)域

圖2為基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信緩沖區(qū)域。結(jié)合上述方法將包含多種激勵矢量的數(shù)據(jù)碼本作為傳輸中的數(shù)據(jù)幀，每次在進行對應(yīng)數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)倪^程中均可在緩沖區(qū)域內(nèi)檢索一個最佳碼本，進行碼本數(shù)值的編號[4]。利用CELP算法進行手機通訊數(shù)據(jù)幀提取，對于具有多元化形式的數(shù)據(jù)同樣可按照標(biāo)準(zhǔn)的算法流程進行數(shù)據(jù)提取。

將提取的信息進行數(shù)據(jù)傳輸類型、數(shù)據(jù)傳輸時比特數(shù)值、數(shù)據(jù)延遲傳輸實踐、數(shù)據(jù)幀是否存在空間時隙、數(shù)據(jù)集的復(fù)雜等級、MOS傳輸?shù)?，多種傳輸信息之間的對比，將較難處理的信息提取后進行信息分類，周期性地試探手機傳輸時的網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)傳輸比特數(shù)值超過15Kbps時選擇對應(yīng)的數(shù)據(jù)解碼方案。例如，在基于Ad-hoc的網(wǎng)絡(luò)通信良好的情況下，有選擇性地分解數(shù)據(jù)幀，將數(shù)據(jù)幀分解成高清晰度高頻率的數(shù)據(jù)集。在網(wǎng)絡(luò)通信較差的情況下，選擇低頻率的解碼方案，確保信息傳遞不被影響，實現(xiàn)基于Ad-hoc的Android手機通訊數(shù)據(jù)幀提取及處理。

1.2 路由通信協(xié)議選擇

首先掌握信息在節(jié)點中傳輸?shù)哪芰?，結(jié)合節(jié)點具備的傳輸周期，依照不同信息數(shù)據(jù)在傳輸過程中損耗的能量，提出對應(yīng)的通信輸出策略[5]。MTPR作為現(xiàn)代化信息背景下通信傳輸能耗最小的通信協(xié)議，假定其傳輸中能耗具有一定的可調(diào)節(jié)性，且忽略其它影響能耗的多種外界因素?？蓪崿F(xiàn)通信中，數(shù)據(jù)輸出時自動選擇發(fā)射功率較小、效率較高的信息節(jié)點，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸路徑中能耗最小的作用。信息數(shù)據(jù)在路徑中的一次迭代流程為：當(dāng)節(jié)點收集到某一條傳輸鏈路的信息報文時，自動計算在該點傳輸時的能耗總量，并將計算結(jié)果與傳輸目的地節(jié)點耗能數(shù)據(jù)進行對比，若存在轉(zhuǎn)發(fā)能耗更小的現(xiàn)象，即應(yīng)跳轉(zhuǎn)計算的路徑，若不滿足上述條件，自動跳轉(zhuǎn)至下一節(jié)點進行相同步驟的操作。若不采用上述方式直接進行節(jié)點信息的傳輸，即忽略信息傳輸能耗等問題，會造成信息傳輸中能量消耗過大，導(dǎo)致信息傳輸中斷，直接影響終端設(shè)備的生長壽命。

根據(jù)目前有關(guān)調(diào)查數(shù)顯示，MTPR路由傳輸協(xié)議是與Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)連接方法最為匹配的協(xié)議，在此基礎(chǔ)上，采用基于Ad-hoc的MDR專用數(shù)據(jù)寄存器可實現(xiàn)將信息剩余能量與Android手機的平衡值進行綜合性對比，一方面可促進無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男?，另一方面可提升傳輸?shù)木C合性能，實現(xiàn)最優(yōu)化路由通信協(xié)議的選擇。

1.3 Android手機通信路徑參數(shù)計算

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定傳輸，首先進行通信中多種路徑總耗能的計算[6]。由于其通信過程中受到多種外界因素的影響，因此模擬信號在到達(dá)終端時，會具有一定的傳輸陰影效應(yīng)、多路徑傳輸衰敗效應(yīng)等。終端接收的功率會隨著通信路徑的增長而逐漸減弱?；谏鲜鰲l件，能耗計算公式如下：

Pi=NPT+M?T+α

(1)

式(1)中，P表示總能耗；i表示選擇的節(jié)點；N表示選擇的通信路徑；T表示路徑的長度；M表示基于Ad-hoc的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境；?表示通信終點；α表示影響傳輸?shù)亩喾N外界因素。通過上述計算公式，可有效的進行能耗的計算，通過路徑總能耗的計算，可同時進行通信接收端能耗值的計算。如公式(2)所示。

Pj=MPR

(2)

公式中j表示通信接收端點；R表示已經(jīng)處理的能耗。根據(jù)能耗的計算進行信息傳遞時間的分析，考慮到Android手機的使用壽命，可將通信路徑從如下2個方面進行考慮。當(dāng)基于Ad-hoc的耗能參數(shù)傳輸大于優(yōu)化值時，表明通信中應(yīng)放棄該節(jié)點。當(dāng)基于Ad-hoc的耗能參數(shù)傳輸小于優(yōu)化值時，表明該節(jié)點為能耗選擇較低點，可實施該條傳輸路徑。

1.4 手機多媒體通信線路選擇

應(yīng)綜合考慮節(jié)點傳輸時間、通信傳輸質(zhì)量、能耗影響因素，進而提升手機多媒體通信的質(zhì)量，起到延長移動設(shè)備壽命的作用[7]。在析出的多條路徑中，從中選擇通信時間較低的線路最為最終通信線路。計算公式如下：

(3)

公式(3)中L表示具體選擇的通信線路；T表示通信時間；G表示該線路中所有節(jié)點的集合。通過計算公式(3)，可進行路徑的確定，實現(xiàn)Ad-hoc在Android手機多媒體通信開發(fā)中的應(yīng)用研究[8-9]。

2 實驗

2.1 實驗步驟及數(shù)據(jù)

采用設(shè)計實驗的方法，驗證本文設(shè)計的基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信方法具有一定的可利用性。實驗步驟如下：

(1)首先建設(shè)隨機網(wǎng)點模型，自定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在規(guī)定范圍內(nèi)可無限制移動，設(shè)置每個通信節(jié)點的傳輸效率為0～無窮大，信息節(jié)點到達(dá)某一位置后，可隨機選擇其它節(jié)點進行持續(xù)移動。

(2)模擬用在使用Android手機進行多媒體通信，設(shè)置手機的運行速度為1.6m/s，節(jié)點的最大移動速度為4.5m/s。設(shè)定Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)解碼壓縮包為729國際標(biāo)準(zhǔn)。

(3)采用傳統(tǒng)的通信方法在Ad-hoc區(qū)域內(nèi)進行通信，計算信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端與原始傳輸數(shù)據(jù)的同步率，記為對照組；

(4)采用本文設(shè)計的通信方法進行相同的操作，計算信息數(shù)據(jù)同步率，記為實驗組。

取6部手機IP分別設(shè)置為192.168.88.1、192.l68.88.2、192.168.883、192.168.88.4、192.168.88.5、192.168.88.6,依次命名為A、B、C、D、E、F。在室內(nèi)使用6部手機分別發(fā)送1000次數(shù)據(jù)消息,其中DEF手機通過設(shè)計方法接收數(shù)據(jù)消息，ABC在實驗中使用傳統(tǒng)方法接收數(shù)據(jù)消息,測試所用的文本、聲音和圖片數(shù)據(jù)量大小分別為12 kbyte、2.8 kbyte和29 kbyte。

2.2 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述設(shè)計的仿真實驗，收集6組實驗數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進行整理并記錄，如圖3所示。

根據(jù)上述設(shè)計的實驗及對比曲線圖，可得出如下結(jié)論：本文設(shè)計的基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信方法比傳統(tǒng)方法對于信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐匠潭雀?，因此，在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大該種方法的Android手機在多媒體通信中的應(yīng)用。

圖3對比曲線圖

3 結(jié)束語

本文從通訊數(shù)據(jù)幀提取及處理、路由通信協(xié)議選擇、Android手機通信路徑參數(shù)計算、手機多媒體通信線路選擇方面，開展了基于Ad-hoc的Android手機多媒體通信方法的設(shè)計，有效地提升了信息傳輸?shù)耐叫裕詈蟛捎迷O(shè)計實驗的方式驗證了本文設(shè)計的方法具有一定的可使用性。