基于WiMAx技術(shù)的武警部隊無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1．2 WiMAX技術(shù)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(nèi)設(shè)一個監(jiān)控點，具有覆蓋范圍廣，覆蓋點多、質(zhì)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(shù)，其采用IEEE 802．11作為無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(nèi)可存在多個連續(xù)設(shè)置的監(jiān)控點。同時，WiMAX具有非視距傳輸?shù)奶匦?，可以滿足復(fù)雜環(huán)境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線網(wǎng)絡(luò)接入(Cable、DSL)的無線擴展，方便地實現(xiàn)邊遠(yuǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)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(wù)：非請求的寬帶分配業(yè)務(wù)、實時輪詢業(yè)務(wù)、非實時輪詢業(yè)務(wù)、盡力傳輸業(yè)務(wù)，向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語音服務(wù)，能夠滿足視頻監(jiān)控所需的QoS要求。
采用802．16d標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備產(chǎn)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。

2 基于WiMAX技術(shù)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)換、加密等。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)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(jìn)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(shè)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(zhuǎn)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(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式等多種先進(jìn)技術(shù)于一體的數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備。集成了鏡頭、光學(xué)過濾器、影像感應(yīng)器、視頻壓縮卡、無線網(wǎng)卡等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)視頻采集、視頻壓縮以及無線網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)上的用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器就可以根據(jù)IP地址對網(wǎng)絡(luò)攝像機進(jìn)行訪問、觀看實時圖像和監(jiān)測數(shù)據(jù)；授權(quán)用戶可以通過網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制攝像機和云臺鏡頭的動作或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行配置，從而可以對目標(biāo)進(jìn)行全方位的監(jiān)控。
云臺是安裝和支撐攝像頭的設(shè)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(diào)整攝像機的水平和俯仰的角度，達(dá)到最好的工作姿態(tài)后，只要鎖定調(diào)整狀態(tài)就可以了。電動云臺適用于對大范圍進(jìn)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(shè)備所使用的協(xié)議都各不相同，解碼器主要用于中轉(zhuǎn)控制端發(fā)出的數(shù)字信號。
2．2 網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)由WiMAx　CPE、無線基站和IP承載網(wǎng)組成。WiMAX　CPE作為WiMAX網(wǎng)絡(luò)的無線客戶終端，布設(shè)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(shè)備，同時完成與IP承載網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換。單WiMAX扇區(qū)站下可支持多CPE，每個CPE負(fù)責(zé)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(jīng)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。
2．3 視頻信息管理子系統(tǒng)
視頻信息管理子系統(tǒng)設(shè)在監(jiān)控中心，主要由視頻存儲服務(wù)器和監(jiān)控管理服務(wù)器組成，完成視頻信息的存儲、管理、查詢、系統(tǒng)配置和實時監(jiān)控等任務(wù)。監(jiān)控管理服務(wù)器為整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)邏輯控制，完成監(jiān)控中心的視頻圖像切換或分發(fā)，對WiMAX CPE進(jìn)行參數(shù)配置、實時查看指定點監(jiān)控信息，是視頻監(jiān)控的核心業(yè)務(wù)實現(xiàn)平臺。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器完成視頻監(jiān)控信息的存儲、管理與備份，并為局域網(wǎng)的其他服務(wù)器和授權(quán)用戶提供歷史數(shù)據(jù)瀏覽、檢索等服務(wù)。