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網絡視頻監控系統以其直觀、方便、信息內容詳實被廣泛應用于生產管理、保安等場合,視頻監控系統的一般過程是:在一些重要的場所安放一個或若干個攝像機拍攝監控現場,然后將視頻信號通過一定的傳輸網絡(線纜、無線、光纖或以太網),傳到指定的監控中心,再通過存儲設備,將媒體存儲到存儲介質上,同時還可以根據不同需要和途徑在現場安裝其它的探測裝置作為監控系統的輔助設備。
無線監控應用范圍
1、民用小范圍應用
目前在民用領域應用的無線監控系統,多在辦公場所、廠區等小范圍中使用,以WLAN、WiFi網絡方式為主。在這些已建建筑群中,若采用有線監控,則有可能對原有建筑造成破壞,需要挖槽、埋線等,因此不便于采用傳統有線監控。據天地偉業陳虹旭介紹,該種方式布網簡單,只需一個無線路由器,即可進行傳輸,且無網絡附加費用,在一些區域較小又需要使用監控的場合,采用此種方式來傳輸視頻,不失為一個比較好的方式。
但此種方式應用范圍有限,在完全無障礙的空曠場所,其傳輸距離可達到200米。而在相距較近的建筑群中也可實現視頻傳輸,但相對來說,其傳輸質量會受到影響,還需要有待改進。
2、自建無線網絡應用
在森林防火、偏遠山區、油田、風景區、電力、水利、環保等大范圍、長距離固定點的監控應用中,采用無線監控是較好的解決方法。在此類應用中,因受范圍廣、地理位置偏遠、不易布線等因素的制約,如果采用傳統有線監控方式會使線路敷設和維護成本非常高,因此通常建議采用無線監控,如微波。
建設無線網其造價一般受距離的遠近和基站點數量的制約,也有前期一次性投入和后期維護的費用,但帶寬有保障,圖像質量較好,可滿足遠程監控的要求。因此有業內人士說,行業自建無線網應屬公建設施,由政府進行投資較合理。
3、使用運營商網絡
移動、電信、聯通等運營商,會提供一些無線傳輸網絡,如2.75G、3G等。可應用于各類需無線監控應用的場合,如公交車載監控、出租車監控、地鐵高鐵監控等應用領域。此種應用一般租用運營商網絡,其特點是空間范圍非常廣,只要運營商網絡所達的區域均可使用。但其需每月支付給運營商一定的租賃費,且目前價格較為昂貴,帶寬與傳輸速率也有待進一步提高。
無線傳輸技術分解
目前無線圖像傳輸尚未形成典型的產業化發展模式,實現的技術方式也各不相同,下面就一些可用于無線圖像傳輸的相關接入技術作簡要介紹。
CDMA技術
CDMA即碼分多址技術,它允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據,而不需要利用電路交換模式的網絡資源;從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。CDMA無線網絡的移動傳輸技術具有保密性好、抗干擾能力強、抗多徑衰弱、系統容量配置靈活、建網成本低等優點。對于安全防范系統來說,一般采用低傳輸幀率以保證傳輸的清晰度,因為只有CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調查取證的需要。但是,CDMA傳輸存在帶寬不足的缺陷,其下行帶寬153K,上行帶寬70K~80K,因而傳輸流暢的視頻基本上不可能實現。由于圖像只有幾幀,只能以抓圖的形式來傳輸,并且為小畫面尺寸,因此無法滿足實時移動圖像視頻監控的需要。
GPRS技術
GPRS是一種基于GSM系統的無線分組交換技術,支持點對點和點對多點服務,以“分組”的形式傳送數據。GPRS最主要的優勢在于永遠在線和按流量計費,不用撥號即可隨時接入互聯網,隨時與網絡保持聯系,資源利用率高。但是同CDMA一樣,它存在帶寬不足的問題,無法滿足高質量實時的視頻監控需求。
Wi-Fi技術
Wi-Fi屬于短距離無線技術,覆蓋范圍可達100米,Wi-Fi的技術和產品到目前為止,已經相當成熟。Wi-Fi無線保真技術,其傳輸速度快,802.11b的帶寬可以達到11Mbit/s,而802.11a及802.11g更可達54Mbit/s。但只能做到通視傳輸、定向傳輸,難以支持移動傳輸,從而限制了它在視頻監控系統的應用,而且由于安全性較差,非常容易受到來自外界的攻擊。
WiMax技術
WiMax是基于IEEE802.16標準的無線城域網技術,能提供面向互聯網的高速連接,適用于靜止和半靜止狀態下訪問網絡,其傳輸速率可達60Mbps。在安全性方面,WiMAX提供了加密機制,在介質訪問層(MAC)中定義了加密子層,通過使用數字證書的認證方式確保無線網絡內傳輸的信息得到安全保護。WiMAX是點對多點的寬帶無線接入技術,采取了動態自適應調制、靈活的系統資源參數及多載波調制等一系列新技術,并兼具較高速率的傳輸能力(可達70Mbit/s?100Mbit/s)及較好的QoS與安全控制,覆蓋范圍可以達到1-3英里,主要定位在移動無線城域網環境,然而802.16e獲得足夠的全球統一頻率存在一定難度,且建設成本和設備價格較高。
COFDM技術
COFDM圖像傳輸技術具有頻譜利用率高和可對抗多徑時延擴展等特點,是早期用于軍事無線電傳輸的一種多載波數字通信調制技術,也是較為完備的移動接收和傳輸技術。COFDM的實用價值主要是突破了視距限制,對噪聲和干擾有著很好的免疫力,并能繞射和穿透遮擋物。它能同時分開多個數字信號,并且可以在干擾的信號周圍安全運行。它能夠持續不斷地監控傳輸介質上通訊特性的突然變化,其通訊路徑傳送數據的能力會隨時間發生變化,且COFDM能動態地與之相適應,并接通和切斷相應的載波,以保證持續成功地通信。同其他基于OFDM的技術一樣,COFDM繼承OFDM的優點的同時,也不可避免地存在OFDM技術的普遍不足。對頻偏和相位噪聲比較敏感,頻偏和相位噪聲會使各個子載波之間的正交特性惡化,僅僅1%的頻偏就會使信噪比下降30dB。功率峰值與均值比(PAPR)大,導致射頻放大器的功率效率較低,高峰均值比會增加對射頻放大器的要求,導致射頻信號放大器的功率效率降低。負載算法和自適應調制技術會增加系統復雜度。負載算法和自適應調制技術的使用會增加發射機和接收機的復雜度,并且當終端移動速度每小時高于30公里時,自適應調制技術就不是很適合了。
MiWAVE技術
MiWAVE系統采用4G核心技術,繼承了COFDM的優點,摒棄COFDM的不足之處。
上行空口技術采用DFT-S-GMC,即基于離散傅立葉變換擴頻的正交頻分多址,采用DFT進行頻域擴頻,因而降低了傳輸信號峰均比,適合上行鏈路傳輸。同時DFT-S-GMC采用逆濾波器組變換(IFBT),實現頻分復用和頻分多址。DFT-S-GMC每個子帶的寬帶相對于載波頻偏和多普勒頻移較大。同時每個子帶之間具有一定的頻域保護間隔,此外每個子帶的頻譜具有陡峭的帶外衰減,這些特征使得GMC對載波頻偏和定時誤差引起的多用戶間干擾具有較強的頑健性,相比于傳統的OFDM空口技術性能更佳,MiWAVE下行空口技術OFDMA比傳統的FDMA提高了頻譜利用率。此外,OFDMA采用時、頻兩維資源調度,可提供精細的數據率顆粒度,以支持具有不同服務質量要求的多媒體應用。
結語
綜上所述,接入技術作為無線圖像監控傳輸技術的核心決定了監控系統的性能及應用,各種接入技術在其誕生之初即存在性能差異性,并不能簡單地將其區分優劣。在實際應用中,面對不同的應用場景,選擇滿足應用需求的傳輸方式,以求達到最佳的性價比。但是,隨著無線圖像監控的實時性要求不斷提高,寬帶接入技術已成為了必然趨勢,窄帶接入技術將逐漸淡出人們的視線。同時,無線圖像傳輸技術趨向于更多樣化的應用,已不再局限于簡單的圖像傳輸應用;在實時監控的同時,大量的監控數據和交互數據傳輸也對監控傳輸網也提出了新的要求,具備優異的傳輸性能,能滿足多種應用的無線圖像監控傳輸技術將是未來安防監控的首選。
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