摘要：隨著無線技術(shù)的日益發(fā)展，無線視頻監(jiān)控技術(shù)日益成為監(jiān)控系統(tǒng)重要的發(fā)展方向，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越被各行各業(yè)所接受。其安裝方便、靈活性強、性價比高等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線監(jiān)控方式，建立被監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的連接，該文主要對無線技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，無線傳輸系統(tǒng)的介紹，及無線監(jiān)控方案的設(shè)計等方面闡述。

關(guān)鍵詞： 無線技術(shù)；視頻監(jiān)控；接入方式；傳輸技術(shù)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）02-0399-04

無線傳輸技術(shù)和視頻監(jiān)控技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了無線監(jiān)控，無線監(jiān)控系統(tǒng)就是基于WLAN通信的監(jiān)控系統(tǒng)。從某種意義上講，無線監(jiān)控是對現(xiàn)有有線監(jiān)控的擴展和補充，將監(jiān)控系統(tǒng)無線化，使用戶能更方便的得到突發(fā)事件地點圖像。無線監(jiān)控可以通過無線通訊手段，將不同地點的現(xiàn)場信息實時傳送到監(jiān)控中心，并且自動形成視頻數(shù)據(jù)庫便于日后的檢索回放。在無線監(jiān)控系統(tǒng)中，無線監(jiān)控中心需要實時得到被監(jiān)控點的視頻信息，并且該視頻信息必須是連續(xù)、清晰的。

1 無線監(jiān)控的應(yīng)用場景

無線監(jiān)控可以廣泛應(yīng)用于范圍廣、分布散的安全監(jiān)控、交通監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、家庭監(jiān)控等眾多領(lǐng)域。如：

1）取款機、銀行柜員、超市、工廠等無線監(jiān)控服務(wù)；

2）看護所、幼兒園、學(xué)校提供遠程無線監(jiān)控服務(wù)；

3）電力電站、電信基站的無人值守系統(tǒng)；

4）石油、鉆井、勘探等無線監(jiān)控系統(tǒng)；

5）智能化大廈、智能小區(qū)無線監(jiān)控系統(tǒng)；

6）流水線無線監(jiān)控系統(tǒng)，倉庫無線監(jiān)控系統(tǒng)；

7）森林、水源、河流資源的遠程無線監(jiān)控；

8）戶外設(shè)備無線監(jiān)理；

9）橋梁、隧道、路口交通狀況無線監(jiān)控系統(tǒng)。

2 無線監(jiān)控的優(yōu)勢

無線監(jiān)控相對于有線監(jiān)控來講有以下優(yōu)勢：

1）接入方式靈活方便：具有較好的擴展性，監(jiān)控可以隨時、隨地的將新的監(jiān)控點接入到現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)中，不需要新建網(wǎng)絡(luò)、增加設(shè)備，具有較強的移動性能。

2）建造成本低：采用無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，可以擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的束縛，直接一次對無線網(wǎng)絡(luò)投資，不需要挖溝埋管，特別適合室外場景復(fù)雜、室內(nèi)裝修好的場地。

3）施工周期短：有線網(wǎng)絡(luò)布線工程周期較長，特別對于復(fù)雜地形地貌，采用無線技術(shù)，可以較好解決施工周期問題。

4）維護簡便：無線監(jiān)控前端設(shè)備大多數(shù)都為即插即用、免維護系統(tǒng)，無需對傳輸線路維護，大大降低了監(jiān)控系統(tǒng)的維護成本、維護周期。

在無線監(jiān)控點，通常使用攝像頭對現(xiàn)場情況進行實時采集，該監(jiān)控點可以是固定點，也可以是移動接入點。接入點將采集到的視頻信號進行編碼后，再將視頻數(shù)據(jù)交給無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳到應(yīng)急指揮中心，通過解碼之后，可以放映到電視墻、VC客戶端，或者接入到視訊系統(tǒng)，視訊會議參與方可以同時進行觀看，達到對遠程現(xiàn)場的一個即時監(jiān)控。通過移動接入點，我們可以做到隨時隨地無線監(jiān)控。

3 無線傳輸系統(tǒng)的選擇

圖1 各無線技術(shù)傳輸速率及覆蓋范圍

當前無線傳輸技術(shù)主要有2G技術(shù)（GSM）、2.5G（GPRS/CDMA）、3G（WCDMA/TDSCDMA）無線城域網(wǎng)技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)，如上圖所示

上圖可以看出GPRS、CDMA1x 等無線方式無法滿足對帶寬需求較高的用戶需求（GPRS撥號速率僅為144Kbps，CDMA1x速率為307Kbps） ，WiMAX 主要是針對城域網(wǎng)范圍的接入覆蓋，將會與WLAN融合發(fā)展。但是目前WiMAX由于頻段的問題仍然受到國家管制，難以大規(guī)模得到應(yīng)用；無線局域網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢是具備可移動性、建網(wǎng)快，不受線纜資源以及工程安裝環(huán)境的限制，可隨時隨地的給最終用戶提供服務(wù)。目前無線局域網(wǎng)技術(shù)已成熟完善，802.11技術(shù)標準制定了網(wǎng)絡(luò)接入、空口安全、用戶隔離、多AP間慢速切換等特性規(guī)范。隨著WLAN的802.11n技術(shù)和產(chǎn)品的成熟已使得無線能夠達到300Mbps的帶寬，因而WLAN是目前最適合傳輸實時視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的無線技術(shù)。

另外隨著3G技術(shù)的發(fā)展與延伸，3G移動通信無線系統(tǒng)從概念的運作，到小范圍的試點，再到目前的正式商用，經(jīng)歷了漫長的過程，三大運營商紛紛提前規(guī)劃基于3G高速無線接入特性的業(yè)務(wù)，在將來基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控應(yīng)用將是核心支柱。

4 無線監(jiān)控的部署

相對于有線監(jiān)控，無線監(jiān)控的承載網(wǎng)為無線信號，我們在進行無線網(wǎng)絡(luò)部署的時候，需要充分考慮到無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的特性，以下圖為例，這是一個小型的園區(qū)網(wǎng)無線監(jiān)控系統(tǒng)，使用WLAN作為傳輸網(wǎng)絡(luò)。中心1號點作為落地點，以有線的方式接入到監(jiān)控中心服務(wù)器，其他的監(jiān)控節(jié)點都使用無線的方式接入到1號點。

4.1 接入方式選擇

接入方式共有3種：

1）點對點接入：7號點使用點到點的方式接入到中心1號點；

2）點對多點接入：2號點和3號點使用點對兩點的方式接入到中心1號點，這兩個節(jié)點共享該頻段的帶寬；

3）多點級聯(lián)：4號點、5號點、6號點級聯(lián)接入到中心1號點各監(jiān)控點的平均可用帶寬；

4）7號點獨享一個頻段的網(wǎng)絡(luò)帶寬，一個頻段的帶寬20Mbps，按50%的余量計算還有10M帶寬；

5）2、3號點共享一個頻段的網(wǎng)絡(luò)帶寬，平均每點可得5M帶寬；

6）4、5、6號點共享6號點到1號點的一個頻段帶寬，平均每點可得3.3M帶寬。

在實際部署時，可以根據(jù)上面三種方式的帶寬分享情況來選擇接入方式。11a、11g共有8個互不干擾的信道，因此每個落地點的設(shè)計頻段不能超過8個。

4.2 無線天線的選擇

無線天線按方向性分類可分為：全向天線和定向天線，全向天線發(fā)出去的射頻能量在各個方向上平均分布，適用于大面積的接入；而定向天線的射頻能量主要集中在某一個方向上，適用于遠距離傳輸或者扇形覆蓋。

在點到點或者多點級聯(lián)方式時，建議使用定向天線；點到多點接入方式時，需要考慮多點的角度大小，可使用增益較小的定向天線或者全向天線。如果無線接入點是移動接入點，則前端需要使用全向天線進行覆蓋。無線視頻業(yè)務(wù)對于誤碼率、切換效率、時延、帶寬穩(wěn)定性、安全等方面的有較高的依賴性。實際應(yīng)用中，如下幾點必須達到用戶要求。

4.2.1 系統(tǒng)安全

對于無線網(wǎng)絡(luò)，其傳輸介質(zhì)是開放的，任何人都可以監(jiān)聽到你發(fā)出去的無線信號，也可以主動向你發(fā)送無線信號。因此，既需要對無線接入點進行身份認證，也需要對無線傳輸信號進行加密。

4.2.2 切換效率

當前端是移動接入點時，會從一個服務(wù)區(qū)漫游到另一個服務(wù)區(qū)，在跨服務(wù)區(qū)的時候，需要進行無縫切換，圖像不能有明顯的丟幀現(xiàn)象。

4.2.3 帶寬及帶寬穩(wěn)定性

無線網(wǎng)絡(luò)帶寬需求要參照系統(tǒng)規(guī)劃說明書，一條無線網(wǎng)橋最多同時傳輸幾路視頻信號，而每路視頻信號的碼流帶寬又有多大，總和加起來之后，就是這條無線網(wǎng)橋必須要達到的帶寬。無線網(wǎng)絡(luò)的真實帶寬受到空間距離、信號強度以及環(huán)境干擾等因素的影響。另外帶寬穩(wěn)定性也是一個很重要的因素。

4.2.4 網(wǎng)絡(luò)丟包兼容性

無線網(wǎng)絡(luò)是一個不可靠的網(wǎng)絡(luò)，誤碼和丟包是經(jīng)常會發(fā)生的。監(jiān)控系統(tǒng)需要對網(wǎng)絡(luò)有一個比較強的兼容性，即使發(fā)生了一定的錯包、丟包，也能保證音視頻的質(zhì)量。

4.2.5 延時及抖動

在無線網(wǎng)絡(luò)受到干擾，發(fā)生丟幀重傳時，會導(dǎo)致報文出現(xiàn)較大的延時及抖動，這樣在編碼器端需要進行緩存解碼，防止圖像出現(xiàn)時快時慢的現(xiàn)象。另外客戶在進行前端云臺操作時，也不應(yīng)出現(xiàn)明顯的滯后感。

5 無線監(jiān)控應(yīng)用方案

圖3 無線監(jiān)控解決方案

該無線監(jiān)控解決方案整合了無線網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控解決方案的優(yōu)勢，將IP智能監(jiān)控從通常的有線網(wǎng)絡(luò)接入延伸到無線網(wǎng)絡(luò)接入，根據(jù)用戶的應(yīng)用場景提供豐富多樣的無線組網(wǎng)接入模式，通過統(tǒng)一網(wǎng)管對無線資源和監(jiān)控資源進行統(tǒng)一管理和控制，形成整體的無線監(jiān)控解決方案。

無線監(jiān)控解決方案整體由總控中心、分控中心、前端接入和客戶端接入幾部分組成，通常總控中心利用局域網(wǎng)互連，分控中心、前端接入和客戶端接入都可以通過多種無線方式接入到總控中心的網(wǎng)絡(luò)，總控中心主要由視頻數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、IP存儲、智能分析系統(tǒng)、管理客戶端、顯示系統(tǒng)和統(tǒng)一智能網(wǎng)管等核心部件組成；分控中心較為簡單，通常部署IP存儲和管理服務(wù)器等，通過多級多域方式接入到總控中心，在無線監(jiān)控解決方案中分控中心可通過高帶寬的點到點的無線方式接入，保障控制中心間的監(jiān)控業(yè)務(wù)的相互查閱和調(diào)用；客戶端接入通過無線網(wǎng)卡接入到固定AP上，對視頻圖像進行實時查看和歷史查詢；前端接入通常包括攝像頭、編碼器和AP等，通常會存在多個前端接入場景，可采用點到多點和多點級聯(lián)方式接入。

6 總結(jié)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展一直是應(yīng)用的便捷性、技術(shù)的先進性為方向。無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)無論是應(yīng)用、技術(shù)還是發(fā)展環(huán)境上都獨特的魅力和優(yōu)勢，必然在視頻監(jiān)控領(lǐng)域占據(jù)一定的比例，預(yù)計在未來的幾年里將有較快的發(fā)展速度。

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