無線流媒體監(jiān)控技術探討
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隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會治安形勢日趨復雜，各類突發(fā)事件、刑事案件、治安案件和災害事故時有發(fā)生，大型集會和重要保衛(wèi)任務十分繁重。2005年9月中國公安部正式啟動城市聯(lián)網(wǎng)報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設（3111工程），在全國范圍內省、市、縣三級開展報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設，推動“平安城市”建設步伐。目前各主要城市如北京、廣州、深圳、杭州已開始加快建設城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)。上海市公安局加強對巡邏警車及警員的無線通信裝備配置，依托有/無線通信、圖像通信、GPS巡邏、運鈔車自動定位、GIS地理信息、計算機輔助決策系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡平臺，進一步提升指揮中心的應急反應、社會聯(lián)動、指揮調度和輔助決策能力。
1、無線流媒體監(jiān)控技術概述
無線流媒體網(wǎng)絡多媒體監(jiān)控管理平臺集無線通信、流媒體、視頻處理、計算機網(wǎng)絡和自動化技術于一身，是視頻、音頻、數(shù)據(jù)和圖示一體化的解決方案。兼?zhèn)渚W(wǎng)絡視頻監(jiān)控、視頻會議、視頻直播等功能，具有超大規(guī)模組網(wǎng)能力，為無線監(jiān)控系統(tǒng)在公安行業(yè)的應用提供了技術保障，為各種突發(fā)事件和應急事件提供良好準備，使車載監(jiān)控、公共交通工具（公共汽車、地鐵、長途汽車等）監(jiān)控等難度較大的監(jiān)控成為可能。無線網(wǎng)絡、流媒體業(yè)務主要面向GPRS/EDGE、CDMA、3G等提供較高帶寬（100kbit/s以上）的無線分組網(wǎng)絡。3G網(wǎng)絡空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務的開展提供良好基礎，結合無線系統(tǒng)不受時間、地點限制的特點，使移動流媒體業(yè)務更具吸引力。視頻編碼器和自適應高性能流媒體服務器設備使得圖像清晰度達到FullD1（DVD）效果，實時性好，方便使用，可直接通過Web方式進行遠程監(jiān)控和遠程管理，為用戶提供靈活的監(jiān)控畫面選擇、電子地圖使用，充分利用防火墻/VPN、加密、權限管理、安全認證，實時時鐘等技術，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權使用和破壞。
在城市安防聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，由于前端設備及主干網(wǎng)絡帶寬的限制，海量用戶并發(fā)訪問視頻資源時極易產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞。在大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中采用流媒體分發(fā)技術，依靠分布式流媒體服務器集群可實現(xiàn)音/視頻流的分層轉發(fā)，從根本上避免大規(guī)模并發(fā)流量產(chǎn)生的網(wǎng)絡瓶頸；單臺流媒體服務器的帶寬在100M～1000M左右，可以滿足千路用戶的點播請求（以每路384kbps計算）。這樣前端設備只需發(fā)送一份數(shù)據(jù)到流媒體服務器上，再由流媒體服務器進行緩沖轉發(fā)，客戶端則統(tǒng)一連接到流媒體服務器獲取視頻數(shù)據(jù)，真正實現(xiàn)多路用戶的并發(fā)訪問，節(jié)省了前端設備寶貴的帶寬。雖然流媒體服務器是分布式管理的，但對所有用戶的授權是集中式管理的，從而保證了服務的連續(xù)性和業(yè)務數(shù)據(jù)的安全性。
2、無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)的相關技術
CDMA無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)是集流媒體編解碼、嵌入式及CDMA1X網(wǎng)絡通信技術等高新技術的整合產(chǎn)品，融合了傳統(tǒng)監(jiān)控、無線網(wǎng)絡、動態(tài)跟蹤、手機點播等技術，為各種復雜環(huán)境、重要區(qū)域或遠程地點的日常、應急監(jiān)視和控制提供卓越的監(jiān)控應用。
2.1流媒體編解碼技術
隨著數(shù)字視頻編解碼技術、嵌入式視頻服務器及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)正迅速從傳統(tǒng)的基于有線電視技術的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)向基于IP技術的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)方向發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控已在某些領域取代原有的模擬監(jiān)控?；贗P技術的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字編碼壓縮技術（MPEG4、H.264或M-jpg2000）、數(shù)字視頻壓縮技術將模擬視頻信號、數(shù)據(jù)信號或語音進行編碼，壓縮并打成IP包，通過有線或者無線IP網(wǎng)絡把視頻信息以數(shù)字化形式進行傳輸。只要是網(wǎng)絡可到達地方就一定可實現(xiàn)視頻監(jiān)控和記錄，用戶可在安裝有專用解壓縮軟件的計算機、掌上電腦（PDA）、手機或電視墻、大屏幕上觀看瀏覽，控制遠程實時視頻圖像，并結合實時錄像報警聯(lián)動、數(shù)據(jù)傳輸、語音對講等，這種監(jiān)控可與很多其它系統(tǒng)進行完美的結合。
壓縮技術就是將數(shù)據(jù)中冗余信息去掉（去除數(shù)據(jù)之間相關性），壓縮技術包含幀內圖像數(shù)據(jù)壓縮技術、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術和熵編碼壓縮技術。MPEG-4系統(tǒng)設計過于復雜，使MPEG-4難以完全實現(xiàn)并兼容，加上高昂的專利費，很難在視頻會議、可視電話等領域實現(xiàn)。用H.264（MPEG-4/part10）視頻壓縮標準，壓縮比極高、圖像質量好、信道適應性更好、碼流更低。H.264的設計簡潔，使它比MPEG-4更容易推廣，更容易在視頻會議、視頻電話中實現(xiàn)，更容易實現(xiàn)互連互通，可簡便地和G.729等低比特率語音壓縮組成一個完整的系統(tǒng)。
2.2嵌入式視頻Web服務器技術
嵌入式視頻服務器的網(wǎng)絡化數(shù)字視頻監(jiān)控為業(yè)界公認最穩(wěn)定、最有效的系統(tǒng)，由嵌入式處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統(tǒng)及特定應用程序等組成，是集軟硬件于一體的獨立工作“器件”。嵌入式操作系統(tǒng)是實時的，是一種支持嵌入式系統(tǒng)應用的操作軟件，它是嵌入式網(wǎng)絡計算機視頻室極為重要的組成部分，包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統(tǒng)內核、設備驅動接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等，具有通用操作系統(tǒng)的基本特點。
嵌入式視頻Web服務器原理：用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)。攝像機送來的視頻信號數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置Web服務器，用戶可直接用瀏覽器觀看Web服務器上攝像機圖像，授權用戶可控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統(tǒng)配置。由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，省掉復雜電纜，安裝又方便（一個IP地址），用戶無需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀看。
嵌入式系統(tǒng)應具有的特點是：a）高可靠性。在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，要求系統(tǒng)仍然能夠正常工作；許多嵌入式應用要求實時處理能力，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)具有實時處理能力；嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器中或閃存中，也就是說軟件要求固態(tài)化存儲，而不是存儲在磁盤等載體中。b）體積小。不具備像硬盤那樣大容量存儲介質，大多用閃存作存儲介質，結構緊湊，體積微小。
2.3CDMA1X無線網(wǎng)絡通信技術
CDMA1X是聯(lián)通在優(yōu)化CDMA網(wǎng)絡中推出的第2.75代數(shù)據(jù)傳輸通信技術，CDMA1X在傳遞速率、功能方面較GPRS具有優(yōu)勢，可取代過去傳統(tǒng)有線MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等方式。為確保視頻壓縮文件穩(wěn)定傳輸需有足夠的網(wǎng)絡帶寬，不同視頻壓縮文件對網(wǎng)絡帶寬要求不同，為達到更好視頻質量，網(wǎng)絡帶寬就更重要。CDMA1X理論速率153.6kbps，實際速率80kbps，超過有線電話撥號上網(wǎng)的56kbps，是平均30kbps～40kbps的GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-3倍，用MPEG-4格式可穩(wěn)定可靠地傳輸數(shù)字視頻流。
3、無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)特點
1）無線流媒體監(jiān)控具有傳輸速率高、實時性強、傳輸距離遠、低時延（對視頻應用非常關鍵）和設備成本低的特點?？商峁└咝Ш徒?jīng)濟的視頻傳輸解決方案。寬帶無線接入設備提供11Mbps/54Mbps的高網(wǎng)絡帶寬，可將不同地點現(xiàn)場視頻信息通過無線通信手段實時傳送到監(jiān)控中心，支持采用H.263/MPEG-1/2/4等格式的數(shù)字視頻流穩(wěn)定可靠地持續(xù)傳輸，最遠傳輸距離可以達到50km以上，并且不受山川、河流、橋梁、道路等復雜地形限制。
2）組網(wǎng)靈活，可擴展性好。由于沒有線纜限制，擴充性強，可靈活方便地進行安裝布署；維護費用低，一次性投資無運營費用，工程建設周期短；保護用戶已有投資，即使用戶需搬遷辦公地點，只需把無線設備搬遷至新地點安裝即可。
3）系統(tǒng)功能強大、靈活，全數(shù)字化錄像便于保存和檢索。根據(jù)監(jiān)控中心存儲空間大小。圖像采集尺寸、質量和頻率，可記錄長達幾小時到幾個月的錄像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡化異地存儲。用戶可對記錄下來的錄像數(shù)據(jù)進行播放、定位及快放、慢放等。
4）高可靠性，保證不間斷視頻監(jiān)控。抗射頻干擾性能強，接收靈敏度理想，寬范圍天線能提供強大、可靠的無線傳輸；安全性較高，無線網(wǎng)絡有ESSID、MAC地址過濾及Web加密等安全措施與視頻系統(tǒng)管理結合多重加密手段，安全性等同于有線。
5）地域的遠程實時監(jiān)控。遵循全球統(tǒng)一的技術標準和通信協(xié)議TCP/IP，因特網(wǎng)傳輸多媒體信息，視頻傳輸依賴的通信網(wǎng)絡包括LAN/WAN、ISDN、DDN、ATM、PSTN等。
6）移動性。無線局域網(wǎng)設置允許用戶在任何時間、任何地點訪問網(wǎng)絡數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問地點，因此用戶可在網(wǎng)絡中漫游。
4、無線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)組成
1）視頻圖像采集點
在公安警車安裝監(jiān)控攝像機（彩色或黑白、固定或活動云臺、定焦或變焦）、CDMA視頻數(shù)據(jù)處理終端（視頻編解碼器）和軟件系統(tǒng)。監(jiān)控攝像機采集突發(fā)事件視頻信號，云臺由控制中心計算機控制，可對攝像機進行水平360
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