近年来,随着监控应用的多元化,监控的环境也日益复杂,于是催生了无线视频传输等新技术。伴随着无线数据传输技术的发展,无线网络也不断地在扩展应用领域,如安保车、运钞车、消防车、公安警车等应用。本文主要就移动视频监控系统的三种主要传输方式,与您一同探讨。
文/罗强
随着多媒体通信技术和数字视频监控技术的不断发展,视频监控系统应用场所也日益多样化,作为监控新领域的移动视频监控系统,也乘着3G网络和2008北京奥运会的春风,发展喜人。在近期举行的“ICT中国?2007高层论坛”上,中国移动副总裁沙跃家首次对外宣布了一系列创新的奥运产品,在为奥组委提供的业务中,就包括了移动视频监控、人员车辆POC手机指挥调度和移动宽带视频辅助裁判服务等产品。
所谓移动视频监控系统,即指由前端摄像机获取原始图像资料,通过无线网络视频传输服务器,对原始图像资料进行压缩处理,并将压缩后的音视频图像利用无线通信网络信道传输到后端,以实现音视频图像的实时传输及同步在线监控的功能。近年来,移动视频监控因具有无须布线、机动性强、灵活性和可扩充性高等特点,逐渐成为视频监控领域一个蓬勃兴起的热点和行业发展的增长点。
传输系统,三足鼎立
移动通信的最终目标是实现无所不在的通信,即任何人在任何时间和任何地点均能实现相互通信。无线通信系统能最大限度的利用频域、码域、空域等各种资源,提供大容量的通信能力,尤其是支持高质量多种速率的多媒体业务,动态地运行在多层小区、多种通信环境和多种通信网络之中。据了解,应用在移动视频监控系统的主流传输有卫星、无线局域网和无线广域网三种方式。
卫星,定位高端的嘹望者
据了解,通过卫星传输视频信号的流程如下:当移动信息采集车采集信息后,通过卫星转发到地面固定基站,再由该地面固定基站通过光缆,传输到指挥中心,以确保应急现场的视听信息能及时在指挥中心显示和存储。同时,还可通过该系统指挥中心及时向事发现场传回事件处理的决策指挥。
杭州竞天数码科技有限公司总经理黄戟向笔者介绍道,目前通过卫星传输视频信号的方式有两种,一种是静中通,就是在移动物体(诸如车辆)不动时,开始进行传输,这种传输方式在实际应用中比较普遍;另一种是动中通,即车辆在移动过程中进行相应的监控,这样就需要有自动对星和自动追星系统,但这种技术发展并未成熟,其在全球的推广也不算太好。而对于卫星传输的优势,他也表示,卫星的覆盖面比较广,能较好地解决传输距离的影响,只需建一个固定基站,就能满足通讯要求。同时,通过对数字信号进行加密处理,还能确保传输视听信息的安全。
对于卫星传输的劣势,大多业内人士都表示,价格昂贵是影响其发展的最主要因素。北京世纪乐图数字技术有限责任公司总经理计毓卓表示,就静中通而言,目前国内的很多厂家用的都是泰国的IP star卫星,其采用的是定点传输,不带IP双向功能,但就这样,一个月包月也要数千元人民币,如果增加其他功能,传输价格也将会更高。除此之外,卫星还是有覆盖盲点,在山脚、高架桥、隧道等有物体遮挡的死角,其传输的信号也会受到影响。
基站局域网,适合近距离监控
据悉,无线数据传输方式除了卫星之外,还有WLAN(Wireless LAN 无线局域网)、数字微波等多种无线方式可以传输音视频数据信息。WLAN、数字微波等方式属于基站局域网,通过传输系统可以使用户在本地创建无线连接,可用于临时办公室或其他无法大范围布线的场所,或用于增强现有的LAN(Local Area Network局域网),使用户可以在不同时间、不同地点工作。据大多业内人士介绍,目前移动视频监控系统中,应用得最多的传输系统,还是WLAN、数字微波等基站局域网系统,诸如深圳科卫泰、南京智达康、成都德加拉、湖南华美等厂家的产品都是通过微波进行传输。
南京智达康无线通信科技有限公司工程师胡杰介绍道:WLAN、数字微波具有带宽高、抗干扰等特点,目前在局域网中应用得比较多,客户只要一次投资建设基站即可。由于该无线视频监控传输的数据为IP数据,可以很好与Internet网互连互通,同时,还可实现在局域网内,只要有网络的地方便可进行实时的观看。
然而,传输距离问题一直是困扰基站局域网发展的一个重要问题,南京天地杰通信设备有限公司商务部经理唐炬就表示,WLAN和数字微波,比较适合于小面积的局域范围内使用,通过自己架设一些大功率的网桥或者基站,以实现传输功能,也由此而受到了功率的限制,一般的传输距离只有10-15公里,同时,由于传输方式采用的是点对点传播,也会由于受到建筑物、山体等遮挡,而影响图像的监看效果。除此之外,无论是WLAN和数字微波都是采用广电系统中闲置的公共频率,且由于无线频率无可再生,所以当广电系统重用那个频率时,监控频率则就作废,而且频率干扰也是比较严重。
广域公网,覆盖面积最广
视频压缩技术和网络宽带技术的迅速发展已使高质量流媒体图像通过Internet网络流畅地传输成为现实,具有广阔的应用领域。与此同时,随着广域公网的CDMA、GPRS技术的发展,使高质量图像也能通过CDMA、GPRS无线网络传输(尽管图像不能完全流畅),给不能利用宽带网传输视频图像的场合开拓了新前景。基于CDMA、GPRS网络的无线网络视频监控系统具有很强的灵活性和机动性,能解决移动状态下和应急指挥方面的监控需求,尤其在公安警车、运囚车、运钞车、消防车、环卫车、交通巡逻车、气象监测车、城管检察车、长途客/货车以及其他应急抢险车等方面的需求已相当紧迫。
笔者在采访中了解到,随着目前移动公网的不断完善,特别是3G网络在一些试点城市的试运行,广域公网传输方式也越来越受到业内人士的关注,大有赶超基站局域网之势。据了解,诸如杭州竞天、北京世纪乐图、北京颐信、南京天地杰等许多厂家都推出了通过广域公网传输的移动视频监控产品。天津天地伟业数码科技有限公司产品中心经理李品就谈到,GPRS、CDMA属于全国漫游方式,覆盖面积相当广,数据信号能通过公网进行传输。由于基站是由运营商统一布设,解决了网络架构问题,尽管基础设施成本比较高,但由于用户是直接租用电信和网通的网络,直接分摊到用户上的资费,还是比较便宜的。
业内人士一谈到GPRS、CDMA,都会指出带宽是限制其发展的最主要问题,据了解,GPRS的理论网络速度峰值可以达到112Kbps,而实际平均带宽在10Kbps-30Kbps之间;CDMA数据传输上带宽理论值为153Kbps,实际平均带宽为20Kbps-80Kbps,当网络不稳定时,对于监看的需求,就更加难以保证了。
发展势头旺盛,阻碍依旧存在
近年来,随着监控应用的多元化,监控的环境也日益复杂,于是催生了无线视频传输等新技术。伴随着无线数据传输技术的发展,无线网络也不断地在扩展应用领域,如安保车、运钞车等应用。天津天地伟业李品就表示,相对于传统的有线网络,无线数据传输网络具有以下几个特点:首先,其布线灵活,在通信距离内只要在数据传输的地方安装传输模块就能实现数据传输模块,而且每个传输模块还可以兼做通信中继,在超过通信距离的情况下,也只要加装通信中继便可以了,这样减少了工程造价,不需要穿墙拉线,而且相对于有线网络,无线网络的组建、配置和维护都较为容易,一般计算机操作人员便可以胜任网络管理的工作。其次,在一些不方便搭建有线的地方,诸如海上监控、移动车辆监控等系统中,采用无线视频监控也是唯一的选择。第三,采用移动视频传输系统,可以随时随地更改和增加线路节点,实现多种数字与模拟传输,实现温度、压力等数据的传输,而且维修便利,可方便的实现对网络故障的监视。
尽管无线视频传输有着有线视频传输无可比拟的优点,但由于视频的传输和播放有着严格的要求,要求网络为视频能提供足够的带宽、可以容忍的时延、较低的误码率,然而这三点正是移动视频监控系统不能保证的。而行业的标准尚未确定,用户的需求不理性,也是阻碍移动视频监控系统发展的重要原因。
带宽严峻受限
据了解,无线网络的频谱和功率是受到严格控制的,无论是局域网还是广域网,能够达到的带宽远远低于有线网络,因此如何高效地利用无线资源、减少开销,提高系统容量,是无线多媒体网络面临的主要问题之一。宝丰ATI(惠州)电子科技有限公司国内业务部总监李学文举了一个例子,当利用公众服务的移动网络实现视频监控业务时,其单个终端的有效带宽相当有限,而且由于移动运营商一般是利用同一个网络承载语音、数据业务,而占据了高带宽的监控数据就极容易发生丢包现象,而且可用的带宽也经常受到波动,若视频编码以固定的码率传输,则必须设定得很小,否则便会由于无线信道带宽的波动,使传输数据包丢失严重,影响视频传输质量。
由于移动无线信道是一个变化的环境,信道容量和接收端的信噪比等都是随机变化的,所以必须通过合理调整,利用各种参数和资源,使传输方案尽可能与信道相匹配,为此,国内很多厂家也都朝着这个方向去努力。杭州竞天数码黄戟便谈到,在受到广域网带宽限制的情况下,可以通过将多个信道进行捆绑,加强同一时段的传输量,以达到实时监看的效果,以CDMA为例,以前多为单模块、双模块,现在能进行多模块捆绑8路,通过8块联通的CDMA捆绑式模块,将图像分别拆包传输,由于一个CDMA模块的实际传输量经测试只有40-50K,8个捆绑式模块的传输量就达到了320-400K,在理论上就可以完成图像每秒25帧的全实时传输。
德加拉(成都)数码科技发展有限公司技术支持工程师雷冲也表示,对于带宽限制、信号丢包等问题,还可以采用空间无线传输链路技术(多载波传输技术),通过各个子载波之间进行联合编码,这样不但具有很强的抗衰减能力,还能提高对多普勒相移和多径干扰的免疫力,以实现高码流、高画质的音视频在移动中的无线实时传播。
不过大多数业内人士还是表示,尽管国内部分厂家采取了各种措施来确保实时性,但就目前国内的带宽而言,仅仅只能满足用户的最底层的需要,以多路捆绑技术拨号为例,当多个CDMA1X在一个小范围同时拨号发送数据时,每一张卡的拨号时间不一,也就是不能在同一时间多路CDMA1X模块同时登陆,这势必造成数据无法按照想象中的需求达标。移动视频监控系统要想解决带宽问题的困扰,还有很长一段路要走。
移动终端如何解决漫游和切换
在无线宽带多媒体网络中,终端是允许移动的,这样也就导致了在同样的无线视频监控系统中,即使传输吗率和传输距离不变,由于传感器载体或监控终端的移动,其误码率也会大幅度上升,移动越快,影响就越大,大到一定程度便会使信号中断。
湖南华美安全设备有限公司经理胡波就表示,在目前而言,很多用于固定或低速移动的无线视频监控系统,如2.4GHz或5.8GHz的扩频传输设备和无线局域网(WLAN),适应不了高速移动的无线视频监控应用。即使专为移动通信而设计的3G手机,在室内或静止状态可传2Mbps,到了室外的中低速移动状态就降至384kbps,而在高速移动状态就只能保证144kbps了。在构建无线视频监控系统时,也必须要考虑终端在移动过程中该如何解决传输速率问题。
用户的认知度有待提高
笔者在采访中了解到,目前用户对移动视频监控的认知度还处于初期阶段,北京世纪乐图计毓卓就谈到,从用户和工程商反馈的信息来看,大多数用户的需求并不明确,对技术并不了解,往往是凭一种感觉去需要,而目前移动视频技术还属于起步阶段,根本不可能达到科幻电影中通过手机便能实现多种功能的需求,甚至跟有线相比,都有很长的距离需要去追赶,同时,由于无线视频监控还有很多技术壁垒,由此也导致了用户的期望值过高。
除此之外,过高的价格也使很多用户对移动视频监控系统望而却步,目前移动视频监控还停留在高端阶段,且就目前的技术而言,最好的产品也只能满足用户的最低需求,而就市场分额而言,其与有线视频监控产品相比,所占比例也可谓是微乎其微。不过伴随着市场的不断成长和技术的不断完善,相信会逐渐满足用户的不同需求。
3G,机遇与挑战并在
2007年3月,北京等八城市启动TD-SCDMA预建设,3G网络的建成也不再遥遥无期,而3G具备高速传输和下载远程音视频的得天优势,也让移动视频监控、报警成为可能。据了解,3G的优势是在原来2G(GSM)和2.5G(CDMA)通讯的基础上,带宽有数10倍的增加,实现实时的高清晰视频和语音业务,如果将它应用到安防行业,可能真正造就一个新的的移动视频监控行业。
3G在准静止条件下能够达到2Mbps的速率,即使在高速运动环境中,传输速率也可以达到144kbps,能较好地满足移动视频监控的需求。也正由此,业内人士都在期待3G网络的快速到来,但部分业内人士还是表示,虽然3G的建成对安防产业有很大的促进作用,但即使在传统通信领域内,3G的影响也不可能在短期内被放大,初期也只不过是原有通信方式的补充。
杭州竞天数码黄戟就表示,随着3G工程的实现,会将移动视频监控推向更宽广的应用领域,但也不能盲目乐观,首先制约的将还是带宽问题,就乐观情形来看,3G的传输可能达到200-500kbps,但其前期还是在确保语音网络的稳定,然后才会逐渐放开数据网络中心,尽管这样能将视频的传输量成倍增加,但也不会达到和有线视频监控的效果一样的理想状态。
北京世纪乐图计毓卓也谈到, CDMA、GSM的网络普及已经20年有余,而3G还没有真正的开始,尽管现在在一些城市进行试点,但要真正成为广域网铺展开来,至少也要5年的工夫,而且目前3G核心技术芯片,还没有公开,也没有进行批量生产,真正达到应用的程度,也是一个时间上的问题。同时,3G的重点还是于数据业务,而费用该如何去收取,也是要考虑的问题,以GPRS为例,传输1kb是1分钱,而对于未来如此大的带宽,其传输所收的费用又该如何去计算,这也是影响3G与监控业务结合的一个关键问题。
如何将3G与移动视频监控进行业务上融合,是未来考虑的一个重要问题,作为移动视频监控厂商,如何针对某一细分领域,充分利用3G的网络优势,让移动监控成为方案中的新亮点,这也是厂家所要考虑的。同时,伴随着无线网络趋向的多元化,3G也并不是移动视频监控厂商唯一的选择,如预计在2007年底、2008年初开始大量生产的WIMAX(Worldwide Interpoperability for Microwave Access 无线城域网),能在一个城市内实现无线入网,带宽更能达到4G,传输速率也将得到很大的提高。相信在不久的将来,移动视频监控系统必将吸收各种不同网络介质的养分,开出各种各样的美丽花朵。