主頁（http://www.130131.com）：武警部隊無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

【中國集群通信網】視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛用于武警部隊，有力提升了武警部隊的執(zhí)勤備戰(zhàn)能力。但武警部隊駐扎范圍廣，如水壩、重要倉庫、礦產資源基地、橋梁、隧道等，監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠，利用傳統(tǒng)有線網絡的視頻監(jiān)控往往成本高且難以實現(xiàn)，其次實時視頻監(jiān)控的需求越來越多，對同一套系統(tǒng)的覆蓋面和實施距離也提出了更高的要求。在這些情況下，基于多種無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控體現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢。無線局域網和無線寬帶接入技術，可以將多個監(jiān)控點和遠端控制中心連接起來，可以在最短的時間內快速建立起無線監(jiān)控網絡。

　　目前常用的無線接入技術包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。與其他技術相比，WiMAX具有傳輸距離遠、接入速率高、帶寬高等優(yōu)點，可以保證視頻流的傳輸質量，同時使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速、簡便。本文結合武警部隊特點，提出了一種基于WiMAX無線寬帶接入技術的監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，也適用于其他應急狀態(tài)下組建監(jiān)控網絡，并給出了系統(tǒng)建設中注意事項。

　　1 WiMAX技術特點和優(yōu)勢

　　WiMAX是一項新型的無線通信技術，全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Micro-wave Access)，是基于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網(Broadband Wireless Access MetropolitanArea Network，BWAMAN)，能提供面向互聯(lián)網的高速連接。WiMAX技術具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達到75 Mb/s;傳輸距離遠，最大傳輸半徑50 km，其網絡覆蓋面積是3G基站的10倍。

　　1.1 WiMAX系統(tǒng)組成

　　WiMAX網絡體系結構如圖1所示，其由核心網絡、基站、用戶基站、接力站、用戶終端設備及網管組成。通常的WiMAX系統(tǒng)包括一個基站和多個用戶基站，也可以根據(jù)需要設置若干個接力站，形成單點對多點或多點對多點的體系結構。

　　核心網絡：WiMAx連接的核心網絡通常為傳統(tǒng)交換網或因特網。WiMAX提供核心網絡與基站間的連接接口。

　　基站：提供用戶基站與核心網絡間的連接，通常采用扇形天線或全向天線，可提供靈活的子信道部署與配置功能，并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級擴展網絡。

　　用戶基站：屬于基站的一種，提供基站與用戶終端設備間的中繼連接，通常采用固定天線，并被安裝在屋頂上�；�站與用戶基站間采用動態(tài)適應性信號調制模式。

　　接力站：通常用于提高基站的覆蓋能力，即充當一個基站和若干個用戶基站(或用戶終端設備)間信息的中繼站。

　　用戶終端設備：完成具體的應用功能，例如視頻監(jiān)控。

　　網管系統(tǒng)：用于監(jiān)視和控制網內所有的基站和用戶基站，提供查詢、狀態(tài)監(jiān)控、軟件下載、系統(tǒng)參數(shù)配置等功能。

　　1.2 WiMAX技術用于的武警部隊無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　武警部隊所使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一般數(shù)百米內設一個監(jiān)控點，具有覆蓋范圍廣，覆蓋點多、質量要求高等特點。而目前無線監(jiān)控系統(tǒng)多使用基于Wi-Fi的IP無線監(jiān)控技術，其采用IEEE 802.11作為無線傳輸標準，傳輸距離僅幾百米，其數(shù)據(jù)傳輸率較低，QoS機制不夠完整，這都限制其在武警部隊中的應用。

　　WiMAX的覆蓋能力完全滿足視頻監(jiān)控點的分布特點，在一個WiMAX基站覆蓋范圍內可存在多個連續(xù)設置的監(jiān)控點。同時，WiMAX具有非視距傳輸?shù)奶匦�，可以滿足復雜環(huán)境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線網絡接入(Cable、DSL)的無線擴展，方便地實現(xiàn)邊遠地區(qū)的網絡連接。

　　WiMAX采用面向連接方式，定義了完整的QoS機制。其MAC層支持4種業(yè)務：非請求的寬帶分配業(yè)務、實時輪詢業(yè)務、非實時輪詢業(yè)務、盡力傳輸業(yè)務，向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語音服務，能夠滿足視頻監(jiān)控所需的QoS要求。

　　采用802.16d標準工作在頻分雙工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一對3.5 MHz頻點，一個扇區(qū)可提供的上、下行總帶寬超過15 Mb/s;每個WiMAX客戶端(即WiMAX CPE——Client Produce Equipment，用戶端設備產品)可提供最大10 Mb/s的吞吐量，能夠滿足各種帶寬需求的監(jiān)控要求;按照每個監(jiān)控點1 Mb/s帶寬需求，單個WiMAX基站可支持10個左右的監(jiān)控點視頻傳輸需求。

　　基于WiMAX技術的武警部隊無線監(jiān)控系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)由前端視頻采集、網絡傳輸以及視頻信息管理三個子系統(tǒng)組成。前端視頻采集子系統(tǒng)主要用于信息監(jiān)控。網絡傳輸子系統(tǒng)以無線和有線方式完成監(jiān)控中心和前端視頻采集的數(shù)據(jù)交換。視頻信息管理子系統(tǒng)主要完成視頻信息的存儲、轉換、加密等。系統(tǒng)的整體結構如圖2所示。

　　2.1 前端視頻采集子系統(tǒng)

　　前端視頻采集子系統(tǒng)位于監(jiān)控點，主要進行監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集，包括無線攝像機、云臺、解碼器等設備。前端系統(tǒng)的傳輸接入必須采用數(shù)字接入方式，在前端就將圖像轉化成數(shù)字信號再傳遞到監(jiān)控中心，以減少傳輸帶寬。

　　該系統(tǒng)選用的無線攝像機是一種集視頻壓縮技術、網絡技術、嵌入式等多種先進技術于一體的數(shù)字攝像設備。集成了鏡頭、光學過濾器、影像感應器、視頻壓縮卡、無線網卡等設備，能夠實現(xiàn)視頻采集、視頻壓縮以及無線網絡傳輸?shù)戎T多功能，這樣無需計算機的協(xié)助便可獨立完成監(jiān)控點的工作。無線攝像機有自己獨立的IP地址，這樣監(jiān)控中心以及城域網上的用戶使用標準的瀏覽器就可以根據(jù)IP地址對網絡攝像機進行訪問、觀看實時圖像和監(jiān)測數(shù)據(jù);授權用戶可以通過網管系統(tǒng)遠程控制攝像機和云臺鏡頭的動作或對系統(tǒng)進行配置，從而可以對目標進行全方位的監(jiān)控。

　　云臺是安裝和支撐攝像頭的設備，分為兩種固定云臺和電動云臺。固定云臺適用于監(jiān)視范圍不大的情況，在固定云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機的水平和俯仰的角度，達到最好的工作姿態(tài)后，只要鎖定調整狀態(tài)就可以了。電動云臺適用于對大范圍進行掃描監(jiān)視，它可以擴大攝像機的監(jiān)視范圍，通過接收來自控制器的信號精確地運行定位。由于不同廠家的云臺和控制設備所使用的協(xié)議都各不相同，解碼器主要用于中轉控制端發(fā)出的數(shù)字信號。

　　2.2 網絡傳輸子系統(tǒng)

　　網絡傳輸子系統(tǒng)由WiMAx　CPE、無線基站和IP承載網組成。WiMAX　CPE作為WiMAX網絡的無線客戶終端，布設于監(jiān)控點，使用小波束角定向天線，完成與基站的數(shù)據(jù)相互交換。無線基站主要接入多個WiMAX　CPE設備，同時完成與IP承載網的數(shù)據(jù)交換。單WiMAX扇區(qū)站下可支持多CPE，每個CPE負責接入一個或多個視頻監(jiān)控前端，CPE的射頻模塊將信號變頻到適宜的頻率經天線發(fā)送到WiMAx基站，實現(xiàn)對多個監(jiān)控點視頻信號的匯聚。
(中國集群通信網 | 責任編輯：陳曉亮)