WiMAX技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

視頻監(jiān)控點(diǎn)分布在城市的各個(gè)角落，同時(shí)城市建設(shè)規(guī)范性要求施工減少對道路路面造成的破壞，在建設(shè)過程中，部分地區(qū)無法實(shí)現(xiàn)光纜的埋地鋪設(shè)，必然會遇到“最后一公里”的接入難題，采用無線技術(shù)進(jìn)行視頻監(jiān)控信號的傳輸就成為一種很好的選擇。WiMAX系統(tǒng)的無線傳輸特性，可以保證視頻流的傳輸質(zhì)量，同時(shí)使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速、簡便。

WiMAX的應(yīng)用特點(diǎn)

分布于城市道路、工廠、社區(qū)等處的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一般數(shù)百米內(nèi)設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，WiMAX的覆蓋能力完全滿足視頻監(jiān)控點(diǎn)的分布特點(diǎn)，在一個(gè)WiMAX基站覆蓋范圍內(nèi)存在多個(gè)連續(xù)設(shè)置的監(jiān)控點(diǎn)。同時(shí)，WiMAX具有非視距傳輸?shù)奶匦?，可以滿足復(fù)雜的城市環(huán)境中的傳輸要求。

采用802.16d標(biāo)準(zhǔn)的WiMAX工作在FDD模式上，占用一對3.5MHz頻點(diǎn)，多個(gè)用戶端設(shè)備（CPE）情況下一個(gè)扇區(qū)可提供的上、下行總帶寬超過15Mbit/s；每個(gè)CPE可提供最大10Mbit/s的吞吐量，足夠滿足各種帶寬需求的監(jiān)控要求；按照每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)1Mbit/s帶寬需求，單WiMAX基站可支持10個(gè)以上的監(jiān)控點(diǎn)視頻傳輸需求。

WiMAXCPE提供數(shù)據(jù)口，可以在各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接攝像頭；基站上連到城域網(wǎng)路由器。

整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

實(shí)際組網(wǎng)中，工程師可根據(jù)視頻監(jiān)控點(diǎn)分布的位置，結(jié)合可安裝WiMAX無線接入基站的機(jī)房資源、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布情況以及可用頻率資源情況，選擇合適的站址設(shè)立WiMAX中心站（基站），各監(jiān)控點(diǎn)作為無線接入的遠(yuǎn)端站，通過和基站間的空中鏈路實(shí)現(xiàn)和中心基站的連接，中心基站通過100Mbit/s端口接入IP承載網(wǎng)，這樣各監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過WiMAX無線接入的方式通過中心機(jī)房匯聚后接入監(jiān)控中心（如圖所示）。

監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 src="http://image.c114.net/080619.gif" width=400>

根據(jù)城市監(jiān)控點(diǎn)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，WiMAX用戶端選用室外型設(shè)備。

中心站從邏輯上可分為兩個(gè)部分：扇區(qū)基站和扇區(qū)天線部分。扇區(qū)基站是業(yè)務(wù)匯聚部分，并提供到IP承載網(wǎng)的100Mbit/s以太接口。

WiMAX用戶端置于監(jiān)控點(diǎn)，可服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控終端設(shè)備（即一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上有多個(gè)攝像頭的多路視頻信號）。WiMAX用戶端使用小波束角定向天線。終端在上行方向上將來自監(jiān)控終端或用戶駐地網(wǎng)的業(yè)務(wù)適配、匯聚，通過無線鏈路傳送到基站；在下行方向上提取WiMAX中心基站業(yè)務(wù)，分配給各WiMAX用戶端。

網(wǎng)管系統(tǒng)完成對WiMAX設(shè)備基本的配置、管理信息的采集。

基于WiMAX的無線IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)

WiMAX無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻采集前端系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和視頻流信息處理系統(tǒng)三個(gè)部分組成。

采用WiMAX進(jìn)行視頻監(jiān)控傳輸，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(zhuǎn)化成數(shù)字信號再傳遞到監(jiān)控中心，這樣進(jìn)行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是占用帶寬小，自動維護(hù)可到達(dá)前端監(jiān)控點(diǎn)。模擬圖像在前端通過DVS轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，前端提供帶存儲的DVS，通過WiMAX無線接入方式將數(shù)字信號傳到局端（監(jiān)控中心）。

模擬信號在前端轉(zhuǎn)換成視頻信號時(shí)，采用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、攝像機(jī)（模擬）、云臺解碼器、報(bào)警輸入/輸出設(shè)備組成前端視頻采集和報(bào)警控制系統(tǒng)，采集好監(jiān)控點(diǎn)的視頻信息，經(jīng)過WiMAXCPE處理為射頻信號后發(fā)往基站，再由基站通過以太網(wǎng)傳輸?shù)奖镜匾曨l監(jiān)控中心統(tǒng)一監(jiān)視、管理。同時(shí)，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS485控制接口，實(shí)現(xiàn)云臺控制、遠(yuǎn)程維護(hù)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等。

網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)由WiMAX無線網(wǎng)絡(luò)以及WiMAX與Internet系統(tǒng)接入設(shè)備等組成，單WiMAX扇區(qū)站下可支持多CPE，每個(gè)CPE負(fù)責(zé)接入一個(gè)或多個(gè)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(jīng)天線發(fā)送到WiMAX基站，實(shí)現(xiàn)對多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)視頻信號的匯聚。

信息處理系統(tǒng)功能包括視頻信息的存儲、轉(zhuǎn)換、壓縮、加密等。

不同的業(yè)務(wù)類型造成單WiMAX扇區(qū)基站下支持的CPE個(gè)數(shù)不同。

工程中需要注意的問題

基站選址應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)分布實(shí)際情況，選擇業(yè)務(wù)密集區(qū)中心的制高點(diǎn)（某幢大樓或鐵塔上）作為中心基站的站址，盡量使得中心站與用戶終端間達(dá)到可視和近可視距離，提高無線鏈路的可靠性，保證視頻信息傳輸質(zhì)量。

在工程設(shè)計(jì)前，工程師應(yīng)搜集被覆蓋地區(qū)的地形及阻擋物數(shù)據(jù)，由于實(shí)際的覆蓋區(qū)域不可能呈完全的理想平坦分布，如不考慮地形及遮擋物因素做出網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，會與實(shí)際情況相去甚遠(yuǎn)。

地面無線接入系統(tǒng)的特點(diǎn)決定了其不可避免地會遇到干擾問題，這種干擾主要來自于其它扇區(qū)的鄰頻或同頻干擾。要想克服干擾的影響，工程師首先盡可能選用具有抗干擾技術(shù)設(shè)計(jì)的設(shè)備，其次可借合理網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，基站選址及用戶端天線位置、方向均須認(rèn)真選擇以確保系統(tǒng)內(nèi)各用戶終端間的相互干擾降低到最低限度。具有BIT/SK、QPSK、16QAM、64QAM等多種調(diào)制方式自適應(yīng)切換技術(shù)的系統(tǒng)，可充分保證系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)傳輸支持能力，同時(shí)保證無線鏈路的可靠性。

系統(tǒng)開通后，應(yīng)對各基站各扇區(qū)的流量進(jìn)行長期觀測，在某些容量要求和實(shí)際扇區(qū)提供容量確實(shí)不相適應(yīng)的扇區(qū)，工程師應(yīng)采取相應(yīng)調(diào)整手段。比如一個(gè)扇區(qū)可提供10Mbit/s的容量，而長期觀察證明，該扇區(qū)的需求量明顯小于10Mbit/s的話，則可從該扇區(qū)移去一個(gè)載波，將多余的載波移作它處繁忙扇區(qū)使用。通過此類扇區(qū)容量整合優(yōu)化，也可進(jìn)一步提高整系統(tǒng)的頻率利用率。