無線通信技術在平安城市建設之應用分析
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近年來，隨著中國城市化進程的加速，城市規(guī)模不斷擴張，城市人口不斷增長?？焖僭鲩L的人口以及由此而來的不斷增大的人口流動性，給城市治安監(jiān)管帶來很大的壓力。傳統(tǒng)的以人力防范和事后處理為主的公安管理模式已經開始制約城市治安管理水平的進一步提高。城市公安管理部門迫切需要采取更多的技術手段來提高管理范圍和效率，彌補人力管理資源缺乏和效率不高的缺點。在這個大背景下，各地政府陸續(xù)開工建設平安城市項目。平安城市（城市動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)）是一個覆蓋整個城市的大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)，業(yè)務范圍覆蓋治安、交管、消防、刑偵、內保等多個公安警種，系統(tǒng)組成包括社會治安監(jiān)控系統(tǒng)、交通智能卡口系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、社會重點防范單位監(jiān)控系統(tǒng)等多個獨立而又互相協(xié)作的子系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心是城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)。
二、平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的傳輸網絡分析
在大多數(shù)的平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，有線網絡（電纜或光纖）一直是主流的傳輸模式，通過架空或地埋方式搭建的有線網絡，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像傳輸提供了高質量的信息高速公路。近年來，隨著平安城市項目逐漸向二、三級城市推進，有限的線路資源、復雜的地理環(huán)境往往成為有線網絡發(fā)展的瓶頸。另外，網絡建設過程中，城市管理者們對環(huán)境保護、建網速度、建網成本、維護費用等的要求也在不斷提升，在這種情況下，無線傳輸網絡以其高度的靈活性、便捷性、移動性、低成本和保護用戶投資等特性，在平安城市項目中嶄露頭角。
2.1有線傳輸網絡
平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的有線傳輸網絡，其傳輸媒介主要是光纖，結合網絡節(jié)點的光端機、路由器、交換機、Hub和前端的以太網線等設備和材料，組成有線傳輸網絡，完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)信號的傳輸。
有線傳輸網絡的優(yōu)點是帶寬高、穩(wěn)定性好。但在某些場合會受到布線本身的限制，如審批流程長、布改線工程量大、網絡節(jié)點不可移動等；特別是當要把相距較遠的節(jié)點連接起來時，鋪設專用有線通信線路的施工難度大、費用高、耗時長，不能完全滿足平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的投資控制和建設速度的需求。
2.2無線傳輸網絡
平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的無線傳輸網絡是通過無線電技術，將數(shù)字化后的視頻信號承載在無線電波上，從發(fā)射端（前端）傳送到接收端（如監(jiān)控中心）的傳輸網絡。無線傳輸網絡與有線傳輸網絡最大的不同在于傳輸媒介的不同，在無線傳輸網絡中，無線電技術取代了傳統(tǒng)的光纖。由于無線傳輸系統(tǒng)只需考慮網絡節(jié)點（即安裝點）的環(huán)境條件，從而大大地降低了施工難度，提高了建設效率。
無線傳輸網絡的優(yōu)點是組網靈活、安裝便捷、維護費用低，且可擴展性好。從組網模式上看，可分為點對點組網模式和點對多點組網模式。
點對點組網模式常用于固定的兩個站點之間，是無線組網的常用方式。這種方式建成的網絡，傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。點對點組網模式如圖1所示。
圖1點對點組網模式
點對多點組網模式常用于一個中心點和多個遠端點的情況。這種方式建成的網絡，組網成本低，維護簡單，調試方便。點對多點組網模式如圖2所示。
圖2點對多點組網模式
平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中常用的無線通信技術
圖3平安城市無線視頻監(jiān)控綜合應用場景
3.1寬帶無線接入系統(tǒng)
寬帶無線接入系統(tǒng)（BroadbandWirelessAccessSystem）是一種基于IP的、支持高速率的無線系統(tǒng)。系統(tǒng)利用無線包交換技術來實現(xiàn)包括快速Internet接入、視頻流傳輸、局域網互聯(lián)、VoIP和虛擬專網（VPN）等高速的IP業(yè)務。系統(tǒng)支持蜂窩組網，具備大規(guī)模應用部署能力。
系統(tǒng)通常工作在免申請頻段（5.8GHz），使用時分雙工（TDD）模式，利用正交頻分復用（OFDM）調制和前向糾錯（FEC）技術，可以支持較好的非視距（NLOS）應用，在復雜的地理環(huán)境條件下，給用戶提供最好的覆蓋。系統(tǒng)傳輸距離較遠，最遠可達50公里。
綜合寬帶無線接入系統(tǒng)的特點我們可以看出，在平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，寬帶無線接入系統(tǒng)以其高速率和遠傳輸距離的特點，相對于其它無線技術，具有比較優(yōu)勢，非常契合視頻信號高速率、遠傳輸距離的基本要求。
在寬帶無線接入系統(tǒng)市場上，奧維通的BreezeACCESSVL和BreezeNETB產品，以其優(yōu)異的性能表現(xiàn)，占據(jù)了較大的市場份額。這兩款產品均工作在4.9-5.8GHz頻段，射頻采用正交頻分復用調制和前向糾錯技術，可以有效地克服電磁波的多徑衰落和干擾，支持更好的非視距傳輸能力，確保在復雜的傳播環(huán)境下，提供高速穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
圖4奧維通BreezeACCESSVL及BreezeNETB系統(tǒng)支持頻段
系統(tǒng)特點：
支持點對點和點對多點組網模式（其中BreezeNETB僅支持點對點組網模式）；
根據(jù)視頻監(jiān)控要求優(yōu)化上行帶寬；
支持視頻流業(yè)務等級（QoS）；
視頻數(shù)據(jù)空中加密（WEP、AES或FIPS197）；
支持移動視頻監(jiān)控；
具有SNMP的遠程配置和管理功能；
圖5基于SNMP的網絡管理平臺界面
安裝簡便，擴展快速，節(jié)省投資且搬遷方便；
圖6BreezeACCESSVL硬件安裝場景
方便與有線傳輸網絡無縫集成。
圖7全室外型的無線視頻監(jiān)控應用3.2移動無線視頻傳輸系統(tǒng)
另外，在平安城市項目中的一些特殊場合，為實現(xiàn)在復雜環(huán)境下向上級監(jiān)控指揮中心提供重要監(jiān)控目標高質量的實時視頻、音頻圖像，一種基于330MHz專用頻率的移動無線視頻傳輸系統(tǒng)應運而生。
系統(tǒng)特點：
采用高清晰圖像的編解碼技術和圖像壓縮技術；
滿足高質量視頻、音頻的傳輸；
適合非視距、運動中高速數(shù)率傳輸?shù)囊螅?
具備較強的抗電磁干擾性能；
便攜式與車載式設備能夠相互組合互通使用。
3.3無線系統(tǒng)組網及頻率規(guī)劃
寬帶無線接入系統(tǒng)組網及頻率規(guī)劃比較靈活，現(xiàn)以5.8GHz頻段為例進行詳盡分析。
5.8GHz頻段可用頻率波道配置如下圖所示，共有10個20MHz頻點（有頻率交叉），具體頻率值如圖8所示。
圖85.8GHz可用頻率波道配置圖
在進行單基站頻率配置時，遵循圖9（10MHz）和圖10（20MHz）所示原則。圖中單基站配置分別為OMNI（360°）×1扇區(qū)、120°×3扇區(qū)、90°×4扇區(qū)和60°×6扇區(qū)。
圖95.8GHz單基站頻率分配示意圖（10MHz）
圖105.8GHz單基站頻率分配示意圖（20MHz）
在平安城市網絡建設初期，可采用120°×3扇區(qū)（20MHz）的單基站配置。每扇區(qū)空口容量54Mbps，每基站容量為162Mbps。后期如網絡容量需求擴大，可使用90°×4扇區(qū)，每基站容量將擴大至216Mbps。
移動無線視頻傳輸系統(tǒng)可用頻率資源較少，提供帶寬低，從技術角度講，在平安城市建設中，移動無線視頻傳輸系統(tǒng)較難進行大規(guī)模的組網(如使用8MHz/信道，可用信道僅1個，無法進行多扇區(qū)劃分和頻率復用；而如采用2MHz/信道，可用信道為4個，可以考慮多扇區(qū)劃分和頻率復用，但由于信道帶寬減小4倍，相應的系統(tǒng)容量也會減小4倍)。
3.4兩種主要無線技術參數(shù)比較表
技術
項目寬帶無線接入系統(tǒng)移動無線視頻傳輸系統(tǒng)
技術成熟度成熟比較成熟
工作頻率4900－5850MHz336－344MHz
可用頻率帶寬950MHz8MHz
調制方式OFDMCOFDM
信道帶寬10/20/40MHz2－8MHz
頻率開放狀態(tài)開放頻率應急指揮、公共安全、
搶險救災專用
組網方式點對點/點對多點點對點/點對多點
組網能力通過合理的扇區(qū)劃分和頻率
復用，具備大規(guī)模組網能力頻率資源有限，無法在
同一區(qū)域組建大規(guī)模網絡
傳輸距離50km8－15km
傳輸路徑要求非視距非視距
最大容量54/108Mbps/300Mbps2-20Mbps
是否支持移動支持低速移動支持移動
從上表可以看出，寬帶無線接入系統(tǒng)以其高容量、規(guī)模組網能力和長距離傳輸取勝，非常適合在平安城市傳輸網絡中的接入層、匯聚層（及部分骨干層）應用，特別是在網絡的接入和匯聚節(jié)點，可以作為光纖的替代來使用。
而且，比照光纖，寬帶無線接入系統(tǒng)有很大的成本優(yōu)勢。在沒有光纖資源或光纖資源不足的區(qū)域，用寬帶無線接入系統(tǒng)代替光纖，在提供同等通信質量的情況下，寬帶無線接入系統(tǒng)的投資成本要遠遠小于光纖的投資成本，從保護用戶投資的角度考慮，在特定區(qū)域，寬帶無線接入系統(tǒng)有著廣闊的應用空間。
移動無線視頻傳輸系統(tǒng)主要以其移動性取勝，在平安城市的一些特殊場合（如移動中的視頻傳輸）進行應用。
總體來看，兩種無線技術本身是互補關系。作為平安城市建設中可以選擇的兩種主要無線技術，它們的加入，有力地補充了有線傳輸網絡天然的缺陷和不足，大大提高了網絡規(guī)劃的靈活性。
結束語
從平安城市建設的情況看，單純的基于有線的傳輸網絡在進行視頻監(jiān)控信號傳輸時存在著明顯的缺點。這些缺點有：布點受限制，監(jiān)控點的選擇一般都需靠近有線接入節(jié)點的地方，這種方式限制了布點的靈活性；布點工程量大，需要鋪設網線和光纖，由于基礎網絡的工程量比較大，因此一般有線傳輸比較適用于已有基礎網絡的場合；工程周期長，鋪設基礎線纜耗時耗力；缺乏靈活性、移動性，擴展和調整不方便，會增加不必要的基礎網絡建設和工程施工量。
而無線傳輸網絡具有諸多先天性的優(yōu)點，可以讓視頻監(jiān)控徹底擺脫有線傳輸網絡帶來的種種限制，伴隨著相關無線技術（如終端技術、組網技術、傳輸技術等）的持續(xù)進步，并與其它安防技術的緊密融合，我們相信，未來平安城市的傳輸網絡，必然是一種有線與無線相結合的方式。其中，（光纖）有線傳輸網絡主要負責骨干網絡的高數(shù)據(jù)量(Gbps)傳輸，無線傳輸網絡負責匯聚和接入層的中低數(shù)據(jù)量（10/100Mbps）傳輸。當然，對于一些前端到接入節(jié)點較近的情況（100米以內），中低數(shù)據(jù)量的傳輸也可使用有線以太網線直接連接的方式完成?？傊跓o線的視頻監(jiān)控業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸，必將在平安城市的建設中獲得越來越廣泛的應用。
參考文獻：
工信部《關于專用移動無線視頻傳輸系統(tǒng)使用頻率的通知》
GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術規(guī)范》
奧維通有限公司《BreezeACCESSVLVer.5.5SystemManual》
奧維通有限公司《BreezeNETBVer.5.5SystemManual》
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