WiMAX技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

　　視頻監(jiān)控點分布在城市的各個角落，同時城市建設規(guī)范性要求施工減少對道路路面造成的破壞，在建設過程中，部分地區(qū)無法實現(xiàn)光纜的埋地鋪設，必然會遇到“最后一公里”的接入難題，采用無線技術進行視頻監(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量，同時使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速、簡便。

　　WiMAX的應用特點

　　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)百米內設一個監(jiān)控點，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基站覆蓋范圍內存在多個連續(xù)設置的監(jiān)控點。同時，WiMAX具有非視距傳輸?shù)奶匦?，可以滿足復雜的城市環(huán)境中的傳輸要求。

　　采用802.16d標準的WiMAX工作在FDD模式上，占用一對3.5MHz頻點，多個用戶端設備（CPE）情況下一個扇區(qū)可提供的上、下行總帶寬超過15Mbit/s；每個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；按照每個監(jiān)控點1Mbit/s帶寬需求，單WiMAX基站可支持10個以上的監(jiān)控點視頻傳輸需求。

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

　　整體網(wǎng)絡架構

　　實際組網(wǎng)中，工程師可根據(jù)視頻監(jiān)控點分布的位置，結合可安裝WiMAX無線接入基站的機房資源、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點的分布情況以及可用頻率資源情況，選擇合適的站址設立WiMAX中心站（基站），各監(jiān)控點作為無線接入的遠端站，通過和基站間的空中鏈路實現(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)控點的數(shù)據(jù)通過WiMAX無線接入的方式通過中心機房匯聚后接入監(jiān)控中心（如圖所示）。

　　WiMAX技術在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

　　根據(jù)城市監(jiān)控點的業(yè)務特點，WiMAX用戶端選用室外型設備。

　　中心站從邏輯上可分為兩個部分：扇區(qū)基站和扇區(qū)天線部分。扇區(qū)基站是業(yè)務匯聚部分，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，可服務于一個或多個監(jiān)控終端設備（即一個監(jiān)控點上有多個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，分配給各 WiMAX用戶端。

　　網(wǎng)管系統(tǒng)完成對WiMAX設備基本的配置、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)絡傳輸系統(tǒng)和視頻流信息處理系統(tǒng)三個部分組成。

　　采用WiMAX進行視頻監(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，在前端就將圖像轉化成數(shù)字信號再傳遞到監(jiān)控中心，這樣進行傳輸?shù)膬?yōu)點是占用帶寬小，自動維護可到達前端監(jiān)控點。模擬圖像在前端通過DVS轉換成數(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）。

　　模擬信號在前端轉換成視頻信號時，采用網(wǎng)絡視頻服務器、攝像機（模擬）、云臺解碼器、報警輸入/輸出設備組成前端視頻采集和報警控制系統(tǒng)，采集好監(jiān)控點的視頻信息，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，提供標準的RS485控制接口，實現(xiàn)云臺控制、遠程維護網(wǎng)絡視頻服務器等。

　　網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)由WiMAX無線網(wǎng)絡以及WiMAX與Internet系統(tǒng)接入設備等組成，單WiMAX扇區(qū)站下可支持多CPE，每個CPE負責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。

　　信息處理系統(tǒng)功能包括視頻信息的存儲、轉換、壓縮、加密等。

　　不同的業(yè)務類型造成單WiMAX扇區(qū)基站下支持的CPE個數(shù)不同。

　　工程中需要注意的問題

　　基站選址應根據(jù)業(yè)務分布實際情況，選擇業(yè)務密集區(qū)中心的制高點（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量。

　　在工程設計前，工程師應搜集被覆蓋地區(qū)的地形及阻擋物數(shù)據(jù)，由于實際的覆蓋區(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)絡規(guī)劃，會與實際情況相去甚遠。

　　地面無線接入系統(tǒng)的特點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設計的設備，其次可借合理網(wǎng)絡規(guī)劃，基站選址及用戶端天線位置、方向均須認真選擇以確保系統(tǒng)內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等多種調制方式自適應切換技術的系統(tǒng)，可充分保證系統(tǒng)大 容量數(shù)據(jù)傳輸支持能力，同時保證無線鏈路的可靠性。

　　系統(tǒng)開通后，應對各基站各扇區(qū)的流量進行長期觀測，在某些容量要求和實際扇區(qū)提供容量確實不相適應的扇區(qū)，工程師應采取相應調整手段。比如一個扇區(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，也可進一步提高整系統(tǒng)的頻率利用率。