【安防知识网】在提出平安城市之前，各部门都在自己的治安薄弱环节和重点部位进行了安防系统的建设，但各部门没有进行有效的联网，因此，部门相互之间的协调能力不强，对紧急事件的反应能力不够迅速，如何将各部门分散的监控系统统一到一个公共的安全平台是平安城市建设工程的重点。

　　系统联网的链路有无线和有线两种，在有光缆或网络连接的节点都可以采用有线方式将各监控点的信息编码发送到公共安全平台，在无光缆或网络的地方就需要采用无线方式进行网络建设。在此，我们针对公共安全平台无线链路的设计提出下文中几点建议。

　　无线传输系统

　　无线视频监控具体采用哪一种、哪一个频段的无线系统进行传输，要根据整体方案性价比和系统扩充冗余来决定，总的来讲有如下因素。

　　首先是覆盖区域接入站点的数量。现有的接入系统主要包括2.4G(802.11b 11Mbps)/5.8G(802.11a 54Mbps)两种，具体采用何种方式要根据两个方面来决定：覆盖区域所需的接入带宽;覆盖区域视频监控头的数量以及监控头的压缩比确定整个区域所需的接入带宽。如果一个接入区域的视频监控头数量比较少可以采用2.4G系统，数量较多的话采用5.8G系统解决更为合理。

　　其次是频率资源利用率，大规模无线系统组网除了考虑系统吞吐量的问题以外，还要考虑整体组网频率资源的利用率。举例来讲，某区域有12个视频监控站点需要接入，如果采用2.4G/11Mbps系统来解决传输问题，大致需要三套无线中心基站设备来提供接入带宽，也就是说2.4G/11Mbps系统需要三个频点来解决传输。如果采用5.8G/54Mbps 系统来解决传输问题，使用一套无线中心基站设备就可以满足视频系统对带宽的需求，也就是说1个频点就可以解决传输问题。

图1 公安视频监控平台结构图

　　大规模城市范围内组网时频点的使用有时候非常重要。2.4GHz无线系统有三个完全不重叠的工作频点。5.8GHz无线系统有6个完全不重叠的工作频点。如果在某一点同时架设4套2.4GHz无线系统就可能会出现相互干扰的情况。

　　[nextpage]无线传输系统的基本要求

　　对于大规模的无线视频系统应该具备如下几个要求，才能够满足大规模、大数据量的视频流媒体应用需求。

　　室外型无线系统

　　无线传输系统首先应该适应工作现场的环境要求，由于中国地域辽阔，各个地区的气候条件各不相同、四季分明，温差和湿度各不相同，这就要求无线传输系统必须要适应当地气候条件，保证稳定的链路传输。

　　满足长距离传输要求

　　无线系统的覆盖距离越长，需要架设的基站数量越少，这决定系统传输距离的主要因素有几个方面：系统的发射功率、系统不同调制方式的接收灵敏、系统地延时处理机制。发射功率越高、系统接收灵敏度要求越低，系统的传输距离越远。换句话讲，同样通讯距离的情况，系统可采用的天馈线系统越小，施工和维护更方便。而发射功率和接收灵敏度是建立无线系统连接的前提条件，真正保证系统稳定传输的条件是系统延时处理机制。

　　大规模组网要求

　　平台级的无线视频传输系统中组网能力也是主要考察的指标，影响组网能力的主要有如下几个因素。

　　首先是系统数据的交换方式，无线系统的数据交换方式分为硬件实现和软件实现两类，在点对点的简单组网中这两种方式对系统的性能影响不大，但是在点对多点的应用中两者的性能差别很大，主要是点对多点的速率跳水问题。例如，软件交换方式的无线系统在超过3个远端站点的情况下，每个远端点所得到的数据带宽就不是总吞吐量1/3，而是远远低于这个数值;而硬件交换方式的无线系统就不会有这个问题，这是大规模组网的基本要求。

　　其次，无线系统的ATPC(自动发射功率控制)功能，这对有区域内远端站点较多和OFDM系统有至关重要的意义。每个无线远端站点可以根据之间的信号强度来调整设备本身的发射功率，来避免整个系统由于远近效应产生的干扰。

　　再次，无线传输系统对VLAN的支持。由于网络规模的扩大以及系统业务应用的增加，我们不得不采用VLAN技术来避免各个站点由于网络协议产生的广播风暴，提高整个网络系统的效率。

　　最后，无线传输系统要具有网管功能。因为整个系统中的站点非常多，所以我们需要有一套方便设备管理的网管平台。网管系统应该包括设备的查询、参数修改、故障诊断、用户管理等功能，方便我们对整个大网进行管理。

　　支持大规模视频业务

　　无线传输系统对视频业务的支持主要表现在两个方面。第一，传输的稳定性。无线传输系统的稳定性是无线视频应用成败的关键，这是由于视频业务的传输特性确定的。在传统的数据传输应用中，数据文件往往在数据服务器上留有备份，即使传输链路出现抖动和波动，网络协议都可以通过重传的机制来保证数据的完整性，不同的网络传输性能只是表现出传输时间的快慢，而不会影响数据传输的完整性。视频流媒体应用本身就不存在重传机制，因为视频应用大多采用UDP协议连接，并且重传的数据由于视频的变化也不是原来我们需要的数据，也会造成显示系统的马赛克。所以只有通过解决系统的稳定性才是保证视频流媒体传输的根本性问题。

　　第二，视频组播协议及组播控制协议的支持，视频流媒体应用采用组播的协议主要是为了节省网络传输带宽和简化网络传输结构。[nextpage]

　　视频系统基本要求

　　视频编解码器

　　视频编解码器主要应该注意：码流限制、组播支持功能以及同等带宽的图像效果。

　　在无线传输系统中的网络带宽是最宝贵的资源，所以必须要求视频编码器能够对视频码流进行限制，如果出现设置1M码流带宽而突发码流到2M 或3M的话，无线系统的预留带宽就无法进行设置，出现网络数据堵塞。

　　而组播支持则是为了更好地进行大规模的组网。另外，同等带宽条件下的图像效果是衡量一个编码器的一个重要的指标。

　　视频服务器软件系统

　　视频服务器软件系统主要包括如下功能：软件构架、组网能力、分屏显示、软件矩阵、录像管理、转发模式。

　　网络优化网络传输效率

　　网络优化主要是对一些中继站点、监控中心等核心交换站点的网络交换机进行合理的配置来保证整体网络的传输效率。

　　主要措施包括不同业务网络VLAN隔离广播域、单播路由、组播路由、访问控制列表。

图2 视频码流网络带宽传输图

　　分布式存贮、集中式管理

　　分布式存储、集中式管理是将整个视频录像存储任务分级存放。这样做有两点好处，首先可以减轻监控中心的存储压力，其次可以减轻主干传输链路的压力。在上级中心需要观看下级中心所属图像的时候才会产生数据流，避免主干链路的数据堵塞。[nextpage]

　　整体拓扑结构设计

　　我们觉得把众多视频监控点统一集中到一个监控中心的拓扑接口可能存在一些问题，所以建议使用二级分中心的方式来解决。

　　如图1所示，由于公安的视频平台都是在城市环境中搭建，采用1个监控中心很难满足覆盖所有监控站点的需求，所以采用中继站点的方式是一个很好的解决方案。

　　另外，由于我们整个网络的视频监控业务类型比较复杂，特别是视频监控应用对传输链路的网络带宽的要求比较高，所以必须保证每条链路的传输带宽(每条链路我们预计分配1-2Mbps带宽)，这样对整个数据中心的接入容量要有非常高的要求。换句话讲，必须要求接入中心安装更多的中心基站设备来提高整个接入中心的数据吞吐量，这样对接入中心频率资源的规划带来很大的问题。

图3 无线点对多点组播传输示意图

　　设计接入中心所负责远端站点的接入数量

　　接入中心可以接入的远端站点的数量取决于如下几个因素，首先是每个远端站点承载业务的带宽需求。每个远端站点所承载业务的带宽需求是一个很大的因素，远端站点的业务类型一般有视频业务、报警数据采集业务、音频业务3 种。其次是接入中心的数据接入容量，组成接入中心的设备数量以及每台设备的净数据吞吐量直接决定了接入中心的数据接入容量。例如，同样都是54M的无线设备，但是各种设备的净数据吞吐量各不相同，所以必须参照无线设备的净数据吞吐量而不是无线设备的协议速率。最后是无线设备设计的接入容量，由于各个无线厂家针对点对多点的控制协议和实现方式不同，所以也会影响到每个接入中心所接入的远端站点的数量。这主要是控制协议、实现方式、设备的处理能力导致各个厂家的无线设备点对多点接入数量的差异。控制协议、实现方式、处理能力导致的远端站点实际吞吐量的衰落，最后每个站点得到的数据吞吐量不是总吞吐量/N的结果，有可能远远小于这个值。

　　综上所述，远端站点的接入数量一般=接入中心的数据接入容量/每个远端站点的带宽需求。

　　视频业务接入容量设计的根本决定因素

　　视频流媒体组播传输的优势和必要性

　　视频应用基本都是采用组播的方式传输，因为视频监控项目一般都有多个单位和部门对前端视频进行监控和控制。以公安系统为例，一般基层派出所、公安分局、上级主管部门等单位都有可能需要对前端视频点进行监控。如图2所示的视频码流网络带宽情况。[nextpage]

　　即使没有这么多单位需要观看视频图像信息，在网络监控中心也会存在计算机软件解码观看视频和硬解码上电视墙同时观看的问题。另外随着网络的扩充和完善，都会牵涉到网络消耗的问题;而多路组播传输可以最大限度地节省有限的网络带宽资源。

　　视频组播传输对无线传输设备提出更高要求

　　由于视频采用组播的方式进行传输，所以要求无线传输设备具有针对组播包的控制和管理功能。如果设备不具有组播识别和控制的功能，在无线点对多点传输视频的情况下(如图3所示)每个远端站点发送的视频包都会转发到其他远端的视频监控点。以图3的1 对6点为例，我们需要每条链路传输的是1路视频码流，但是实际上每条链路传输1X6 路的视频数据码流，这样会产生广播风暴导致网络系统瘫痪。如果无线设备具有组播的控制和管理的功能，就可以很好地控制数据流向，避免产生广播风暴，更好地进行视频业务的传输。

　　视频组播传输对网络设备提出更高要求

　　因为视频组播传输的方式，所以要求交换节点上的网络交换设备必须支持组播管理功能。在整个视频网络中，各个分中心点、视频监控中心点放置的网络交换机必须支持组播管理功能(IGMP协议)。IGMP协议可以根据每条主干链路的视频请求复制一个视频流媒体数据包给需要观看视频图像的网络端口。像D-LINK3226S、华为3526E、CISCO3550等交换机都可以实现这样的功能。

　　由于网络规模比较大，必须考虑各个核心交换设备的配置问题，各个中心节点的网络设备选型、参数配置等等。主要是配置好单播路由、组播路由，做好前期的网络规划。

　　特别注意的是，在大规模的视频监控系统中必须要求无线传输设备和网络交换设备同时都具有组播的识别、管理控制的功能，因为网络交换机只能管理到自身网络端口内的组播传输，不能管理到网络交换机所连接的无线系统内组播产生广播风暴。

　　视频监控中心结构图

　　监控中心一般包括视频显示系统、矩阵控制系统、硬件视频解码系统、网络交换系统、软件视频解码系统、硬盘录像系统(如图4)。

图4 视频监控中心结构图

　　监控中心通过无线网络接收到的视频流媒体传输到网络交换机上，视频编解码器设备通过网线连接到网络交换机上，把网络上的视频流媒体解码还原成模拟的视频信号。视频解码器的视频输出和485 的控制线一起连接到视频矩阵相应的接口，视频矩阵的视频输出通过视频线连接到电视墙进行显示。遥控键盘通过数据线和视频矩阵相连接，通过遥控键盘可以对远端的视频监控点进行摄像机的旋转、变焦等等一系列的控制。

　　我们可以将计算机连接到网络交换机上，通过计算机安装的视频软件平台同时对视频进行软件的显示和控制，并且可通过软件本身的功能进行各种条件的录像。这里的网络交换和无线设备也必须具有视频组播的传输和管理功能，这样避免由于视频组播产生的广播风暴造成网络系统的瘫痪。[nextpage]

　　远端视频监控点结构图

　　每个无线远程监控点的结构如图5所示，包括无线传输系统、视频编码系统、摄像机和云台系统。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆连接到视频编码器得视频输入端，视频编码器的485接口通过485控制线和云台解码器相连，通过接收还原监控中心的控制键盘或视频监控服务器发送的云台、摄像机的控制信息，驱动云台、摄像机进行旋转、变焦等等一系列的控制。视频编码器的网络接口通过网线连接到网络交换机上，无线设备通过网线连接到网络交换机，将视频编码器输出的视频流媒体传输到监控中心。

图5 远端视频监控点结构图