大部分城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)受分布及建置點的數量,，以及建置地點的環(huán)境和建筑物的影響,，期望在道路設施施工上，盡量降低及減少對路面的破壞,。因此系統(tǒng)建置中,，盡量避免在道路底下或是路側埋設附掛光纖電纜，在系統(tǒng)的傳輸上采用無線網絡架構,。但由于視頻監(jiān)控點分布在城市的不同區(qū)域,，建筑物所產生的信號受到遮蔽或是傳輸文件受阻，是必然會遇到的問題,。以下我們就來分別探討采用不同的無線網絡傳輸方式可能帶來的系統(tǒng)建置問題,。
無線監(jiān)控風險高嗎?
首先，由于無線網絡視頻對于碼率及畫面時延,、帶寬穩(wěn)定性等要求較高,，如果這些部份處理不當造成傳輸不暢，傳回畫面可能出現模糊狀的馬賽克情形,、畫面跳動,、延時或過大停格等?？梢娙绻跋癖O(jiān)控系統(tǒng)沒有嚴格按照電信規(guī)范標準設計WLAN的架設方式,，可能導致部分無線網絡監(jiān)控系統(tǒng)得到無法高效率的使用。
再者隨著無線技術的不斷演進,，無線網絡監(jiān)控架構在越來越多的監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛應用,，而且傳輸形式和傳輸內容一直在不斷嘗試突破，這里面包含這WiFi,、3G與Wimax,，其中GPS及TD-LTE(4G)也已開始進入監(jiān)控應用層面。
但我們此處不是討論形式,，而是討論這些無線架構在應用上面臨的問題,。由于架構與網絡設定參數的復雜性，我們也就將無線網絡成敗風險列為系統(tǒng)建置的第一個問題所在,。
Wimax傳輸欲迎又止,，困難上路?
我們撇開WiFi和3G的WLAN初階系統(tǒng)，直接進入探討Wimax,，這種IEEEE 802.16的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻采集前端系統(tǒng),、網絡傳輸系統(tǒng)和視頻流信息處理系統(tǒng)三個部分組成,。比較適合于一些無法鋪設網線或光纖電纜的地方，而且成本及網絡傳輸基本可以滿足用戶需求,。在4G尚未形成風潮前,，作為最有效的無線網絡方式之一，Wimax除了被大量運用于城市監(jiān)控,，在科技工業(yè)園區(qū)監(jiān)控,、城市輕軌運輸系統(tǒng)、港口特定碼頭及大范圍游憩樂園或森林游樂區(qū)管理監(jiān)控可中也有應用,。
以城市監(jiān)控應用為例(如圖1),，采用Wimax作為視頻監(jiān)控傳輸介質，在前端影像系統(tǒng)的輸出信號接入傳輸時,，將轉換成為TCP/IP網絡數字信號方式,，在前端就將影像轉換成網絡IP信號再傳遞到城市監(jiān)控中心，這樣傳輸的優(yōu)點是占用帶寬小,，管理查詢可到達攝影機前端,。IP攝像機或模擬攝像機通過DVS轉換成TCP/IP數字信號，在前端可以裝設有本地儲存的DVR或DVS,，通過Wimax無線傳輸方式,，將影像、PTZ控制數字信號傳輸到監(jiān)控中心端,。
圖1 Wimax無線影像監(jiān)控發(fā)射與接收基站圖示
目前的Wimax無線傳輸設備至少都具備有以下規(guī)格條件才能采用:
·符合IEEE 802.16 無線通信協議,，傳輸接口10/100/1000 Base T;
·支援通訊協議PPP、HTTP,、SNMP,、TCP/I;
·預留WiMax無線通信設備網管系統(tǒng)接口，可由未來網管系統(tǒng)進行路徑,、效能及告警管理;
·工作頻率符合ISM 5.8GHz,，符合調變OFDM技術;
·數據傳輸速率支持每秒全雙工傳輸 (Throughput) 不得低于20Mbps;
·戶外型，傳輸距離100公尺有效傳輸功率不低于20dBm(EIRP),，能在不干擾其他設備下良好溝通;
·工作環(huán)境溫度范圍從0℃?50℃,，電源為戶外型之交直流電源供應器,，其操作電壓AC 110?240 伏;
·支持單點對單點及單點對多點聯機;
·具備至少IP66保護等級及抗干擾傳輸模式技術;
·軟件升級可以無線方式重新編輯;
·支持無線加密功能,，防止未經授權之侵入;
·天線為全指向性，可分離外接,，須提供U型環(huán)固定器座并可調整設備仰角;
·需符合低功率射頻設備;
·提供IP分配器,，兩組10/100/1000 Base T輸入接口;
·提供一只防水型不銹鋼電源箱，以安裝電源轉換器,、以太網絡光電轉換器及IP分配器等;
·提供固定架設備,。
Wimax傳輸滿足多頻道多鏈路無線監(jiān)控
模擬攝像機信號在前端轉換成數字網絡訊號時，通過網絡視頻服務器、模擬攝像機,、云臺編譯碼器,、報警輸入/輸出設備組成的視頻控制采集和報警控制系統(tǒng)(一般成為終端或TC端)，將監(jiān)控點的視頻訊號轉換為TCP/IP信號后,，再通過Wimax CPE轉換為無線電射頻信號后,，發(fā)往中繼或終端接收站，再由終端站以TCP/IP以太網信號傳輸到視頻監(jiān)控中心,。同時,，Wimax接口具有RS-422/485控制接口，具有回轉云臺的PTZ控制及遠程DVS及,、IP攝像機,、網絡設定維護等功能。
Wimax網絡傳輸系統(tǒng)由無線網絡傳輸設備,、天線以及Wimax,、Ethernet 、TCP/IP信號轉換設備所組成,，一個Wimax基站可支持多個信號轉換器,，每個轉換器可接入一個或多個攝像機視頻控制端，信號轉換器的射頻模塊將信號變頻到適宜的頻率,，再經天線發(fā)送到Wimax中繼或終端站,，透過鏈路建置可實現對多個監(jiān)控點視頻信號的集中轉發(fā)管控。
Wimax無線監(jiān)控傳輸潛在問題有哪些?
通常無線網絡架構會跨越數百公尺或數公里的范圍,，(如圖2)需要根據Wimax無線網絡涵蓋范圍去規(guī)劃設計攝像機的安裝位置,，這其中需要考慮很多架設因素;包含樹木、電桿,、燈桿及廣告廣告牌等障礙物遮擋,，以及大型金屬物體，如公交車,、地面式地鐵車廂,、金屬玻璃帷幕建筑物的金屬電波吸收干擾，高頻頻率,、大電源電流干擾,、控制管理軟件的安裝兼容性等因素問題。同時Wimax非常適合施工應用,，由于在非金屬墻面或建筑物上可以有很好的反射效果,，因此，可以采取利用建筑物反射電波和傳輸路由轉彎的方式,，但先決條件是確定無金屬干擾,，或者是有墻面附掛物體出現改變電波反射角,。
圖2 Wimax在城市監(jiān)控的實際應用
Wimax無線系統(tǒng)分為無需申請許可的2.4G?4.9GHz頻率(公網域)及無需申請的使用許可5.2G?5.8GHz頻率(私網域用)，目前大部分廠商及工程商都采用了無需申請的5.8GHz無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案,。但有些工程仍會需要使用功率更高更強的公網域無線電以確保沒有干擾,。不過申請許可頻率是很麻煩又耗費時的工作，所以大部分工程商還是會使用無需申請許可的頻道使用,。
但是無論系統(tǒng)發(fā)射功率有多強,，傳輸上功率都會因為傳輸距離的增長而產生遞減。且國家標準嚴格限制了信號覆蓋范圍,，因此在項目施工上勢必會碰到信號交錯或頻道重疊的現象,。這表示Wimax必需注意建筑物等一些障礙，而Wimax的傳輸距離是有局限的,。干擾可能會影響到傳輸,，且最好避免使用2.4GHz?4.9GHz頻率范圍，因為這種頻道下干擾影響會更加明顯,。
Wimax發(fā)射點依規(guī)劃分布情況,，選擇區(qū)域內的各個制高點(如大樓頂或自立鐵柱上)作為基站點，且中端點與發(fā)射點要為可視距離,，以確保無線鏈路的可靠性及極佳的傳輸質量(如圖3),。
圖3 城市無線監(jiān)控Wimax中繼基站應用
工程商在施工前，現場工程師應進行實地調查,，了解工區(qū)范圍內的地形及建筑物燈阻礙物信息,，若工程商沒有做好這個部分，那最終網絡傳輸效果可能會讓工程商在施工過程中疲于奔波,。另外,，地磁波干擾也是一大隱憂問題，無線傳輸系統(tǒng)不可避免會碰到干擾問題,，這種干擾可能來自設備本身對地干擾,，也可能來自其它系統(tǒng)鄰頻的干擾。要確實清除這些干擾就要合理的做好網絡規(guī)劃,，包括發(fā)射及中繼,、終端基站選點、天線架設位置,、方向等都要進行一而再的確認,，工地測試方能進行架設及調校。最好Wimax設備是具有BIT/SK,、QPSK,、16QAM、64QAM等多種調制方式自我調校能力,，以保證傳輸大容量數據及確保無線鏈路的可靠性,。
區(qū)域無線監(jiān)控系統(tǒng)的最佳選擇
以Wimax無線網絡建置影像監(jiān)控系統(tǒng)為例，雖然在經費,、成本,、網絡安全問題上仍有很多顧慮，且大部分在交通,、政府機構行業(yè)應用較多,，但在長期使用后，就成本而言是比租用運營商電信網絡要來的經濟,，同時在安全性與可靠度上要勝過ADSL+VPN的架構,。
因為具有網絡安全性高，較少信息外泄 的特點,，很多行業(yè)都會采用這種技術方式來解決寬帶無線電網絡傳輸的問題,。例如國內水利發(fā)電取水監(jiān)控、還有部分省份高新科技園區(qū)就是采用這種封閉式的無線寬帶傳輸架構,。
城市無線監(jiān)控網絡能夠更靈活地滿足無線寬帶架構的需求,，但是這類無線影像監(jiān)控系統(tǒng)也會帶來更多的施工及調整、維護的問題,。因此,，工程商及系統(tǒng)規(guī)劃者要了解哪種環(huán)境下才適合使用Wimax技術，要事先充分了解Wimax無線網絡傳輸的優(yōu)劣,，對于整個系統(tǒng)項目的使用才更有益,。
綜合上述，如果能在城市中合理且科技化地利用Wimax無線網絡監(jiān)控系統(tǒng),，那么它所帶來的安全與經濟效益將無比可觀,。