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

0 引 言
??? 視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛用于武警部隊，有力提升了武警部隊的執(zhí)勤備戰(zhàn)能力。但武警部隊駐扎范圍廣，如水壩、重要倉庫、礦產(chǎn)資源基地、橋梁、隧道等，監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控往往成本高且難以實現(xiàn)，其次實時視頻監(jiān)控的需求越來越多，對同一套系統(tǒng)的覆蓋面和實施距離也提出了更高的要求。在這些情況下，基于多種無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控體現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢。無線局域網(wǎng)和無線寬帶接入技術(shù)，可以將多個監(jiān)控點和遠端控制中心連接起來，可以在最短的時間內(nèi)快速建立起無線監(jiān)控網(wǎng)絡。
??? 目前常用的無線接入技術(shù)包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。與其他技術(shù)相比，WiMAX具有傳輸距離遠、接入速率高、帶寬高等優(yōu)點，可以保證視頻流的傳輸質(zhì)量，同時使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速、簡便。本文結(jié)合武警部隊特點，提出了一種基于WiMAX無線寬帶接入技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設計方案，也適用于其他應急狀態(tài)下組建監(jiān)控網(wǎng)絡，并給出了系統(tǒng)建設中注意事項。

1 WiMAX技術(shù)特點和優(yōu)勢
??? WiMAX是一項新型的無線通信技術(shù)，全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Micro-wave Access)，是基于IEEE 802．16標準的寬帶無線接入城域網(wǎng)(Broadband Wireless Access MetropolitanArea Network，BWAMAN)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。WiMAX技術(shù)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達到75 Mb／s；傳輸距離遠，最大傳輸半徑50 km，其網(wǎng)絡覆蓋面積是3G基站的10倍。
1．1 WiMAX系統(tǒng)組成
??? WiMAX網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，其由核心網(wǎng)絡、基站、用戶基站、接力站、用戶終端設備及網(wǎng)管組成。通常的WiMAX系統(tǒng)包括一個基站和多個用戶基站，也可以根據(jù)需要設置若干個接力站，形成單點對多點或多點對多點的體系結(jié)構(gòu)。

??? 核心網(wǎng)絡：WiMAx連接的核心網(wǎng)絡通常為傳統(tǒng)交換網(wǎng)或因特網(wǎng)。WiMAX提供核心網(wǎng)絡與基站間的連接接口。
??? 基站：提供用戶基站與核心網(wǎng)絡間的連接，通常采用扇形天線或全向天線，可提供靈活的子信道部署與配置功能，并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級擴展網(wǎng)絡。

當視頻信息傳送到監(jiān)控中心后，監(jiān)控管理服務器首先對視頻信息進行分析，判斷是否是授權(quán)用戶所需要實時瀏覽的監(jiān)控信息，如果是則將其轉(zhuǎn)發(fā)至指定用戶，例如電視墻或者網(wǎng)內(nèi)其他用戶，同時將視頻信息傳送至視頻存儲服務器進行歸檔管理。同時，監(jiān)控管理服務器接收管理人員的管理指令，并將指令發(fā)送至指定的CPE設備，進行監(jiān)控點參數(shù)配置等工作，如圖3所示。

3 系統(tǒng)建設的注意事項
??? 系統(tǒng)在建設和使用過程中還需要注意以下四點，確保系統(tǒng)的順利應用。
??? 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(某鐵塔上或山頂)作為中心基站的站址，盡量提高無線鏈路的可靠性，避免因地形及遮擋物等不良因素，保證視頻信息傳輸質(zhì)量。
??? 無線系統(tǒng)抗干擾能力 地面無線接入系統(tǒng)往往受到來自于其他扇區(qū)的鄰頻或同頻干擾。要想有效克服干擾的影響，首先在施工中盡可能選用具有抗干擾技術(shù)設計的設備，其次必須合理網(wǎng)絡規(guī)劃，選擇基站位置和用戶端天線位置、方向等，以確保系統(tǒng)內(nèi)各用戶終端間的相互干擾降低到最低限度。在工程中選用具有BIT／SK，QPSK，16QAM，64QAM等多種調(diào)制方式自適應切換技術(shù)的系統(tǒng)，可充分保證系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)傳輸支持能力和無線鏈路的可靠性。
??? 頻率規(guī)劃和負載均衡系統(tǒng)規(guī)劃之初要在已有頻率的基礎上，充分考慮天線配置的靈活性和熱點分布特點，在滿足覆蓋和容量的前提下高效的使用頻率。系統(tǒng)開通后，仍需對各基站各扇區(qū)的流量進行長期跟蹤觀測，實時調(diào)整修正與實際容量不相適應的扇區(qū)。如一扇區(qū)按照10 Mb／s的容量進行設計，經(jīng)觀測發(fā)現(xiàn)，該扇區(qū)的需求量明顯小于10 Mb／s，則從該扇區(qū)將多余的載波到移到其他流量需求大的扇區(qū)使用，以提高整系統(tǒng)的頻率利用率，保持負載均衡。
??? 視頻圖像壓縮技術(shù) 視頻圖像信息量龐大，而無線信道帶寬相對有限，正確選擇壓縮標準能夠保證視頻信息流暢地傳輸。建議選用H．264技術(shù)，比H．263節(jié)約50％左右的傳出碼流，可以大大減小傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，很好地解決圖像信息和帶寬之間的突出矛盾。

4 結(jié) 語
??? 本文提出了基于WiMAX無線寬帶接入技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有監(jiān)控范圍廣、安裝方便、靈活性強等優(yōu)點，適合于武警部隊進行大規(guī)模臨時場所，需要快速構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)或邊緣地區(qū)不易進行有線接入的地方應用，對提高武警部隊戰(zhàn)斗力有著實際的意義。隨著WiMAX技術(shù)的日趨成熟，它的應用將在實時監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。