浅谈Wimax无线网络在城市视频监控系统建置问题 - 安防知识网

本文以城市监控系统为基础，谈了Wimax无线网路在城市监控系统中应用的瓶颈、传输、潜在的风险、未来的发展等等，为城市视频监控发展无线布置提供了参考。

　　大部分城市视频监控系统受分布及建置点的数量，以及建置地点的环境和建筑物的影响，期望在道路设施施工上，尽量降低及减少对路面的破坏。因此系统建置中，尽量避免在道路底下或是路侧埋设附挂光纤电缆，在系统的传输上采用无线网络架构。但由于视频监控点分布在城市的不同区域，建筑物所产生的信号受到遮蔽或是传输文件受阻，是必然会遇到的问题。以下我们就来分别探讨采用不同的无线网络传输方式可能带来的系统建置问题。

　　无线监控风险高吗?

　　首先，由于无线网络视频对于码率及画面时延、带宽稳定性等要求较高，如果这些部份处理不当造成传输不畅，传回画面可能出现模糊状的马赛克情形、画面跳动、延时或过大停格等。可见如果影像监控系统没有严格按照电信规范标准设计WLAN的架设方式，可能导致部分无线网络监控系统得到无法高效率的使用。

　　再者随着无线技术的不断演进，无线网络监控架构在越来越多的监控系统中得到广泛应用，而且传输形式和传输内容一直在不断尝试突破，这里面包含这WiFi、3G与Wimax，其中GPS及TD-LTE(4G)也已开始进入监控应用层面。

　　但我们此处不是讨论形式，而是讨论这些无线架构在应用上面临的问题。由于架构与网络设定参数的复杂性，我们也就将无线网络成败风险列为系统建置的第一个问题所在。

　　Wimax传输欲迎又止，困难上路?

　　我们撇开WiFi和3G的WLAN初阶系统，直接进入探讨Wimax，这种IEEEE 802.16的无线视频监控系统主要由视频采集前端系统、网络传输系统和视频流信息处理系统三个部分组成。比较适合于一些无法铺设网线或光纤电缆的地方，而且成本及网络传输基本可以满足用户需求。在4G尚未形成风潮前，作为最有效的无线网络方式之一，Wimax除了被大量运用于城市监控，在科技工业园区监控、城市轻轨运输系统、港口特定码头及大范围游憩乐园或森林游乐区管理监控可中也有应用。

　　以城市监控应用为例(如图1)，采用Wimax作为视频监控传输介质，在前端影像系统的输出信号接入传输时，将转换成为TCP/IP网络数字信号方式，在前端就将影像转换成网络IP信号再传递到城市监控中心，这样传输的优点是占用带宽小，管理查询可到达摄影机前端。IP摄像机或模拟摄像机通过DVS转换成TCP/IP数字信号，在前端可以装设有本地储存的DVR或DVS，通过Wimax无线传输方式，将影像、PTZ控制数字信号传输到监控中心端。

图1 Wimax无线影像监控发射与接收基站图示

　　目前的Wimax无线传输设备至少都具备有以下规格条件才能采用:

　　·符合IEEE 802.16 无线通信协议，传输接口10/100/1000 Base T;[nextpage]

　　·支援通讯协议PPP、HTTP、SNMP、TCP/I;

　　·预留WiMax 无线通信设备网管系统接口，可由未来网管系统进行路径、效能及告警管理;

　　·工作频率符合ISM 5.8GHz，符合调变OFDM 技术;

　　·数据传输速率支持每秒全双工传输 (Throughput) 不得低于20Mbps;

　　·户外型，传输距离100公尺有效传输功率不低于20dBm(EIRP)，能在不干扰其他设备下良好沟通;

　　·工作环境温度范围从0℃〜50℃，电源为户外型之交直流电源供应器，其操作电压AC 110〜240 伏;

　　·支持单点对单点及单点对多点联机;

　　·具备至少IP66保护等级及抗干扰传输模式技术;

　　·软件升级可以无线方式重新编辑;

　　·支持无线加密功能，防止未经授权之侵入;

　　·天线为全指向性，可分离外接，须提供U型环固定器座并可调整设备仰角;

　　·需符合低功率射频设备;

　　·提供IP分配器，两组10/100/1000 Base T输入接口;

　　·提供一只防水型不锈钢电源箱，以安装电源转换器、以太网络光电转换器及IP分配器等;

　　·提供固定架设备。

　　Wimax传输满足多频道多链路无线监控

　　模拟摄像机信号在前端转换成数字网络讯号时，通过网络视频服务器、模拟摄像机、云台编译码器、报警输入/输出设备组成的视频控制采集和报警控制系统(一般成为终端或TC端)，将监控点的视频讯号转换为TCP/IP信号后，再通过Wimax CPE转换为无线电射频信号后，发往中继或终端接收站，再由终端站以TCP/IP以太网信号传输到视频监控中心。同时，Wimax接口具有RS-422/485控制接口，具有回转云台的PTZ控制及远程DVS及、IP摄像机、网络设定维护等功能。

　　Wimax网络传输系统由无线网络传输设备、天线以及Wimax、Ethernet 、TCP/IP信号转换设备所组成，一个Wimax基站可支持多个信号转换器，每个转换器可接入一个或多个摄像机视频控制端，信号转换器的射频模块将信号变频到适宜的频率，再经天线发送到Wimax中继或终端站，透过链路建置可实现对多个监控点视频信号的集中转发管控。

　　Wimax无线监控传输潜在问题有哪些?

　　通常无线网络架构会跨越数百公尺或数公里的范围，(如图2)需要根据Wimax无线网络涵盖范围去规划设计摄像机的安装位置，这其中需要考虑很多架设因素;包含树木、电杆、灯杆及广告广告牌等障碍物遮挡，以及大型金属物体，如公交车、地面式地铁车厢、金属玻璃帷幕建筑物的金属电波吸收干扰，高频频率、大电源电流干扰、控制管理软件的安装兼容性等因素问题。同时Wimax非常适合施工应用，由于在非金属墙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电波和传输路由转弯的方式，但先决条件是确定无金属干扰，或者是有墙面附挂物体出现改变电波反射角。

图2 Wimax在城市监控的实际应用

　　Wimax无线系统分为无需申请许可的2.4G〜4.9GHz频率(公网域)及无需申请的使用许可5.2G〜5.8GHz频率(私网域用)，目前大部分厂商及工程商都采用了无需申请的5.8GHz无线视频监控系统方案。但有些工程仍会需要使用功率更高更强的公网域无线电以确保没有干扰。不过申请许可频率是很麻烦又耗费时的工作，所以大部分工程商还是会使用无需申请许可的频道使用。[nextpage]

　　但是无论系统发射功率有多强，传输上功率都会因为传输距离的增长而产生递减。且国家标准严格限制了信号覆盖范围，因此在项目施工上势必会碰到信号交错或频道重叠的现象。这表示Wimax必需注意建筑物等一些障碍，而Wimax的传输距离是有局限的。干扰可能会影响到传输，且最好避免使用2.4GHz〜4.9GHz频率范围，因为这种频道下干扰影响会更加明显。

　　Wimax发射点依规划分布情况，选择区域内的各个制高点(如大楼顶或自立铁柱上)作为基站点，且中端点与发射点要为可视距离，以确保无线链路的可靠性及极佳的传输质量(如图3)。

图3 城市无线监控Wimax中继基站应用

　　工程商在施工前，现场工程师应进行实地调查，了解工区范围内的地形及建筑物灯阻碍物信息，若工程商没有做好这个部分，那最终网络传输效果可能会让工程商在施工过程中疲于奔波。另外，地磁波干扰也是一大隐忧问题，无线传输系统不可避免会碰到干扰问题，这种干扰可能来自设备本身对地干扰，也可能来自其它系统邻频的干扰。要确实清除这些干扰就要合理的做好网络规划，包括发射及中继、终端基站选点、天线架设位置、方向等都要进行一而再的确认，工地测试方能进行架设及调校。最好Wimax设备是具有BIT/SK、QPSK、16QAM、64QAM等多种调制方式自我调校能力，以保证传输大容量数据及确保无线链路的可靠性。

　　区域无线监控系统的最佳选择

　　以Wimax无线网络建置影像监控系统为例，虽然在经费、成本、网络安全问题上仍有很多顾虑，且大部分在交通、政府机构行业应用较多，但在长期使用后，就成本而言是比租用运营商电信网络要来的经济，同时在安全性与可靠度上要胜过ADSL+VPN的架构。

　　因为具有网络安全性高，较少信息外泄的特点，很多行业都会采用这种技术方式来解决宽带无线电网络传输的问题。例如国内水利发电取水监控、还有部分省份高新科技园区就是采用这种封闭式的无线宽带传输架构。

　　城市无线监控网络能够更灵活地满足无线宽带架构的需求，但是这类无线影像监控系统也会带来更多的施工及调整、维护的问题。因此，工程商及系统规划者要了解哪种环境下才适合使用Wimax技术，要事先充分了解Wimax无线网络传输的优劣，对于整个系统项目的使用才更有益。

　　综合上述，如果能在城市中合理且科技化地利用Wimax无线网络监控系统，那么它所带来的安全与经济效益将无比可观。