大部分城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)受分布及建置點(diǎn)的數(shù)量，以及建置地點(diǎn)的環(huán)境和建筑物的影響，期望在道路設(shè)施施工上，盡量降低及減少對(duì)路面的破壞。因此系統(tǒng)建置中，盡量避免在道路底下或是路側(cè)埋設(shè)附掛光纖電纜，在系統(tǒng)的傳輸上采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。但由于視頻監(jiān)控點(diǎn)分布在城市的不同區(qū)域，建筑物所產(chǎn)生的信號(hào)受到遮蔽或是傳輸文件受阻，是必然會(huì)遇到的問(wèn)題。以下我們就來(lái)分別探討采用不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式可能帶來(lái)的系統(tǒng)建置問(wèn)題。

無(wú)線監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)高嗎?

首先，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻對(duì)于碼率及畫(huà)面時(shí)延、帶寬穩(wěn)定性等要求較高，如果這些部份處理不當(dāng)造成傳輸不暢，傳回畫(huà)面可能出現(xiàn)模糊狀的馬賽克情形、畫(huà)面跳動(dòng)、延時(shí)或過(guò)大停格等?？梢?jiàn)如果影像監(jiān)控系統(tǒng)沒(méi)有嚴(yán)格按照電信規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)WLAN的架設(shè)方式，可能導(dǎo)致部分無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)得到無(wú)法高效率的使用。

再者隨著無(wú)線技術(shù)的不斷演進(jìn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控架構(gòu)在越來(lái)越多的監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，而且傳輸形式和傳輸內(nèi)容一直在不斷嘗試突破，這里面包含這WiFi、3G與Wimax，其中GPS及TD-LTE(4G)也已開(kāi)始進(jìn)入監(jiān)控應(yīng)用層面。

但我們此處不是討論形式，而是討論這些無(wú)線架構(gòu)在應(yīng)用上面臨的問(wèn)題。由于架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)定參數(shù)的復(fù)雜性，我們也就將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成敗風(fēng)險(xiǎn)列為系統(tǒng)建置的第一個(gè)問(wèn)題所在。

Wimax傳輸欲迎又止，困難上路?

我們撇開(kāi)WiFi和3G的WLAN初階系統(tǒng)，直接進(jìn)入探討Wimax，這種IEEEE 802.16的無(wú)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。比較適合于一些無(wú)法鋪設(shè)網(wǎng)線或光纖電纜的地方，而且成本及網(wǎng)絡(luò)傳輸基本可以滿足用戶需求。在4G尚未形成風(fēng)潮前，作為最有效的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式之一，Wimax除了被大量運(yùn)用于城市監(jiān)控，在科技工業(yè)園區(qū)監(jiān)控、城市輕軌運(yùn)輸系統(tǒng)、港口特定碼頭及大范圍游憩樂(lè)園或森林游樂(lè)區(qū)管理監(jiān)控可中也有應(yīng)用。

以城市監(jiān)控應(yīng)用為例(如圖1)，采用Wimax作為視頻監(jiān)控傳輸介質(zhì)，在前端影像系統(tǒng)的輸出信號(hào)接入傳輸時(shí)，將轉(zhuǎn)換成為T(mén)CP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號(hào)方式，在前端就將影像轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)IP信號(hào)再傳遞到城市監(jiān)控中心，這樣傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是占用帶寬小，管理查詢可到達(dá)攝影機(jī)前端。IP攝像機(jī)或模擬攝像機(jī)通過(guò)DVS轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)字信號(hào)，在前端可以裝設(shè)有本地儲(chǔ)存的DVR或DVS，通過(guò)Wimax無(wú)線傳輸方式，將影像、PTZ控制數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心端。

圖1  Wimax無(wú)線影像監(jiān)控發(fā)射與接收基站圖示

目前的Wimax無(wú)線傳輸設(shè)備至少都具備有以下規(guī)格條件才能采用:

·符合IEEE 802.16 無(wú)線通信協(xié)議，傳輸接口10/100/1000 Base T;

·支援通訊協(xié)議PPP、HTTP、SNMP、TCP/I;

·預(yù)留WiMax無(wú)線通信設(shè)備網(wǎng)管系統(tǒng)接口，可由未來(lái)網(wǎng)管系統(tǒng)進(jìn)行路徑、效能及告警管理;

·工作頻率符合ISM 5.8GHz，符合調(diào)變OFDM技術(shù);

·數(shù)據(jù)傳輸速率支持每秒全雙工傳輸 (Throughput) 不得低于20Mbps;

·戶外型，傳輸距離100公尺有效傳輸功率不低于20dBm(EIRP)，能在不干擾其他設(shè)備下良好溝通;

·工作環(huán)境溫度范圍從0℃?50℃，電源為戶外型之交直流電源供應(yīng)器，其操作電壓AC 110?240 伏;

·支持單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)及單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)聯(lián)機(jī);

·具備至少I(mǎi)P66保護(hù)等級(jí)及抗干擾傳輸模式技術(shù);

·軟件升級(jí)可以無(wú)線方式重新編輯;

·支持無(wú)線加密功能，防止未經(jīng)授權(quán)之侵入;

·天線為全指向性，可分離外接，須提供U型環(huán)固定器座并可調(diào)整設(shè)備仰角;

·需符合低功率射頻設(shè)備;

·提供IP分配器，兩組10/100/1000 Base T輸入接口;

·提供一只防水型不銹鋼電源箱，以安裝電源轉(zhuǎn)換器、以太網(wǎng)絡(luò)光電轉(zhuǎn)換器及IP分配器等;

·提供固定架設(shè)備。

Wimax傳輸滿足多頻道多鏈路無(wú)線監(jiān)控

模擬攝像機(jī)信號(hào)在前端轉(zhuǎn)換成數(shù)字網(wǎng)絡(luò)訊號(hào)時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、模擬攝像機(jī)、云臺(tái)編譯碼器、報(bào)警輸入/輸出設(shè)備組成的視頻控制采集和報(bào)警控制系統(tǒng)(一般成為終端或TC端)，將監(jiān)控點(diǎn)的視頻訊號(hào)轉(zhuǎn)換為T(mén)CP/IP信號(hào)后，再通過(guò)Wimax CPE轉(zhuǎn)換為無(wú)線電射頻信號(hào)后，發(fā)往中繼或終端接收站，再由終端站以TCP/IP以太網(wǎng)信號(hào)傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控中心。同時(shí)，Wimax接口具有RS-422/485控制接口，具有回轉(zhuǎn)云臺(tái)的PTZ控制及遠(yuǎn)程DVS及、IP攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)定維護(hù)等功能。

Wimax網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、天線以及Wimax、Ethernet 、TCP/IP信號(hào)轉(zhuǎn)換設(shè)備所組成，一個(gè)Wimax基站可支持多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器，每個(gè)轉(zhuǎn)換器可接入一個(gè)或多個(gè)攝像機(jī)視頻控制端，信號(hào)轉(zhuǎn)換器的射頻模塊將信號(hào)變頻到適宜的頻率，再經(jīng)天線發(fā)送到Wimax中繼或終端站，透過(guò)鏈路建置可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)視頻信號(hào)的集中轉(zhuǎn)發(fā)管控。

Wimax無(wú)線監(jiān)控傳輸潛在問(wèn)題有哪些?

通常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)會(huì)跨越數(shù)百公尺或數(shù)公里的范圍，(如圖2)需要根據(jù)Wimax無(wú)線網(wǎng)絡(luò)涵蓋范圍去規(guī)劃設(shè)計(jì)攝像機(jī)的安裝位置，這其中需要考慮很多架設(shè)因素;包含樹(shù)木、電桿、燈桿及廣告廣告牌等障礙物遮擋，以及大型金屬物體，如公交車(chē)、地面式地鐵車(chē)廂、金屬玻璃帷幕建筑物的金屬電波吸收干擾，高頻頻率、大電源電流干擾、控制管理軟件的安裝兼容性等因素問(wèn)題。同時(shí)Wimax非常適合施工應(yīng)用，由于在非金屬墻面或建筑物上可以有很好的反射效果，因此，可以采取利用建筑物反射電波和傳輸路由轉(zhuǎn)彎的方式，但先決條件是確定無(wú)金屬干擾，或者是有墻面附掛物體出現(xiàn)改變電波反射角。

圖2  Wimax在城市監(jiān)控的實(shí)際應(yīng)用

Wimax無(wú)線系統(tǒng)分為無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可的2.4G?4.9GHz頻率(公網(wǎng)域)及無(wú)需申請(qǐng)的使用許可5.2G?5.8GHz頻率(私網(wǎng)域用)，目前大部分廠商及工程商都采用了無(wú)需申請(qǐng)的5.8GHz無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案。但有些工程仍會(huì)需要使用功率更高更強(qiáng)的公網(wǎng)域無(wú)線電以確保沒(méi)有干擾。不過(guò)申請(qǐng)?jiān)S可頻率是很麻煩又耗費(fèi)時(shí)的工作，所以大部分工程商還是會(huì)使用無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可的頻道使用。

但是無(wú)論系統(tǒng)發(fā)射功率有多強(qiáng)，傳輸上功率都會(huì)因?yàn)閭鬏斁嚯x的增長(zhǎng)而產(chǎn)生遞減。且國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格限制了信號(hào)覆蓋范圍，因此在項(xiàng)目施工上勢(shì)必會(huì)碰到信號(hào)交錯(cuò)或頻道重疊的現(xiàn)象。這表示W(wǎng)imax必需注意建筑物等一些障礙，而Wimax的傳輸距離是有局限的。干擾可能會(huì)影響到傳輸，且最好避免使用2.4GHz?4.9GHz頻率范圍，因?yàn)檫@種頻道下干擾影響會(huì)更加明顯。

Wimax發(fā)射點(diǎn)依規(guī)劃分布情況，選擇區(qū)域內(nèi)的各個(gè)制高點(diǎn)(如大樓頂或自立鐵柱上)作為基站點(diǎn)，且中端點(diǎn)與發(fā)射點(diǎn)要為可視距離，以確保無(wú)線鏈路的可靠性及極佳的傳輸質(zhì)量(如圖3)。

圖3 城市無(wú)線監(jiān)控Wimax中繼基站應(yīng)用

工程商在施工前，現(xiàn)場(chǎng)工程師應(yīng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，了解工區(qū)范圍內(nèi)的地形及建筑物燈阻礙物信息，若工程商沒(méi)有做好這個(gè)部分，那最終網(wǎng)絡(luò)傳輸效果可能會(huì)讓工程商在施工過(guò)程中疲于奔波。另外，地磁波干擾也是一大隱憂問(wèn)題，無(wú)線傳輸系統(tǒng)不可避免會(huì)碰到干擾問(wèn)題，這種干擾可能來(lái)自設(shè)備本身對(duì)地干擾，也可能來(lái)自其它系統(tǒng)鄰頻的干擾。要確實(shí)清除這些干擾就要合理的做好網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，包括發(fā)射及中繼、終端基站選點(diǎn)、天線架設(shè)位置、方向等都要進(jìn)行一而再的確認(rèn)，工地測(cè)試方能進(jìn)行架設(shè)及調(diào)校。最好Wimax設(shè)備是具有BIT/SK、QPSK、16QAM、64QAM等多種調(diào)制方式自我調(diào)校能力，以保證傳輸大容量數(shù)據(jù)及確保無(wú)線鏈路的可靠性。

區(qū)域無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的最佳選擇

以Wimax無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建置影像監(jiān)控系統(tǒng)為例，雖然在經(jīng)費(fèi)、成本、網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題上仍有很多顧慮，且大部分在交通、政府機(jī)構(gòu)行業(yè)應(yīng)用較多，但在長(zhǎng)期使用后，就成本而言是比租用運(yùn)營(yíng)商電信網(wǎng)絡(luò)要來(lái)的經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在安全性與可靠度上要?jiǎng)龠^(guò)ADSL+VPN的架構(gòu)。

因?yàn)榫哂芯W(wǎng)絡(luò)安全性高，較少信息外泄 的特點(diǎn)，很多行業(yè)都會(huì)采用這種技術(shù)方式來(lái)解決寬帶無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯?wèn)題。例如國(guó)內(nèi)水利發(fā)電取水監(jiān)控、還有部分省份高新科技園區(qū)就是采用這種封閉式的無(wú)線寬帶傳輸架構(gòu)。

城市無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能夠更靈活地滿足無(wú)線寬帶架構(gòu)的需求，但是這類無(wú)線影像監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)帶來(lái)更多的施工及調(diào)整、維護(hù)的問(wèn)題。因此，工程商及系統(tǒng)規(guī)劃者要了解哪種環(huán)境下才適合使用Wimax技術(shù)，要事先充分了解Wimax無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膬?yōu)劣，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)項(xiàng)目的使用才更有益。

綜合上述，如果能在城市中合理且科技化地利用Wimax無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，那么它所帶來(lái)的安全與經(jīng)濟(jì)效益將無(wú)比可觀。