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3G新时代 浅谈无线网络摄像机应用

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不知不觉,我们已经从传统的2G移动通信跨越到了现在的3G时代。3G时代的到来,无疑更为网络尤其是无线网络通信的应用提供了另一种选择。通过3G技术,实现多媒体大容量的数据信息的无线传输,也为无线视频监控开辟另外一片天地提供了重要的技术保障。

    3G时代的到来,会进一步促进无线视频监控的飞速发展。无线视频监控,从一开始就注定要与无线网络结下不解之缘。相比以往的无线视频监控,3G时代的无线视频监控完全可以脱离传统的固有架构。利用3G智能移动终端,不受地域时间限制实时远程监控,能为无线视频监控提供更便捷、更稳定的监控服务,和更广泛、更灵活、突破时空限制的监控使用感受。

一、无线网络摄像机新契机
    3G无线通信带宽高、覆盖广、安全性突出等技术特点,同样解决了安防行业长距离数字化无线监控的瓶颈,为无线视频监控开辟了一条新的道路。例如车载无线视频监控、移动手机监控、偏远地区点位监控等在原有的技术条件下都无法得到很好的解决,而通过3G高性能通信数据传输效果,这些不再成为困扰厂商的问题。

    但在2000年时,网络摄像机才刚出现在国内安防市场,在那个时期,通过同轴电缆传输的传统模拟监控占据着市场主流多年,网络视频监控产品由于种类少,价格昂贵,技术水平不适应当时网络建设环境等因素,并不为大家所重视。但是,经过几年的沉淀和发展,至2005年,大量监控厂家看清市场前景,开始转型投入网络视频监控领域。随着IT产业的发展,网络视频监控设备的价格也已经不再昂贵,技术更加成熟,众多工程商开始越来越多的发现网络视频监控带来的便捷,逐步开始接受这种更加先进的系统构筑方式,更多的大型项目出现了全数字化监控的身影,网络视频监控的趋势不再被人所怀疑。

    时间定格到2008年,全民安全意识逐渐提高,安防监控对于他们已经不再陌生,从银行到交通路口,从小区周边到连锁超市,都会看到监控产品的存在,大量案件在安防监控产品的帮助下所破获,人们意识到视频监控对于生产生活安全的重要性,而网络视频监控凭借先进的技术和贴近用户习惯的使用方式,逐步走进人民的生活当中。

    众多传统安防厂商或者传统IT厂商也看到了民用安全防范需求的快速增长所带来的发展契机,推出了民用化的安防产品,如索尼、天地伟业、爱国者等品牌,这些企业推出的产品可以说是集成了众多安防最新技术和应用,使得人们可以全方位的"武装"自己的居室,并且由于民用化特点,此类产品都有别去传统安防产品,在外形上体现小巧时尚,功能上简单易用。比如通过多区域移动侦测(VMD)功能,用户可以家中如门窗等地方设置报警功能,当有人闯入时,可以主动侦测,发生报警,并对犯罪过程进行录像;通过集成报警功能的网络视频监控摄像机,还可以采集烟感、煤气感应等信号,探测到危险时主动报警,这些贴心的功能都得到了用户的认可。[nextpage]

    民用化发展另一个推动者便是各大运营商,市场趋势逐渐被认可,运营商凭借自己自身网络资源优势,对客户监控资源整合,统一监控厂商标准,推出了如"全球眼"、"宽视界"等监控管理平台,使用户使用方便。

    一年前,通过运营商的重组,形成了新移动(中移动+中铁通),新电信(中电信+中联通CDMA网),新联通(中联通GSM网+中网通),整合后的运营商都有固网和无线业务,伴随着3G牌照的发放,作为"最后一公里"的接入,3G无线应用更能发挥自身技术优势,使得用户接入更加灵活,配合手机监控,真正做到随时随地的使用。

    我们都知道3G无线应用是运营商业务增长的重要手段,按照无线上下行带宽分类来说,上行业务中无线视频监控无疑是最好的选择,从应用来讲,可以实现手机访问视频源,应急指挥或是特殊点位的监控要求,这些也极大的满足了社会需求,这些技术的应用能最大的发挥3G网络的优势,体现覆盖全,带宽高等特点。

    数字监控普遍使用的画面大小为D1(720×576)、HalfD1(720×288)和CIF(352×288)等,带宽占用分别为1.5Mbps、1Mbps和384Kbps,在以前,通过传统无线技术不能充分满足实时监控的要求,而现在,通过新移动TD-SCDMA,新电信CDMA20001xEV-DO和新联通W-CDMA的3G解决方案,可以完全实现较高质量无线网络视频监控。这也就为无线视频监控的进一步发展提供了良好的技术外部环境,也为无线网络摄像机的应用发展提供了新契机。


二、无线网络摄像机应用特点
    3G网络摄像机的应用范围是非常广泛的,据了解目前有的城市已经在地铁公交等领域应用3G无线网络和网络摄像机实现无线视频监控。如奥运期间,为了保障奥运安全,北京的地铁列车建设了全程监控系统,可以把高速行驶的列车车厢内的图像传输到地面控制中心。在公交车方面应用3G技术,公交视频监控将迈入无线时代,广州、上海,深圳都已经安装移动视频监控系统,而且公交监控在二、三线城市也具有广阔的发展空间。[nextpage]

    其实最广阔的市场应用,比如像3G手机移动监控、家用/商用智能安防的应用领域。3G网络摄像机一旦进入个人家庭销售领域,会带来整个产业的巨大变革。3G家庭监控具备专业的无线远程监控功能,当出现盗贼入侵、意外失火或是煤气泄漏等状况,它会把报警信息发送到主人手机上,让主人及时获悉并做出处理。3G家庭监控还可以根据指令拍摄下家中的实时视频画面,并发到主人手机中供以后取证。对于中高端家庭来说,这具有相当的诱惑力。在美、英等国,个人视频监控与公共视频监控,行业视频监控并列为三大应用,个人使用视频监控主要是应用于住宅的安全防范和财产的监控,国内市场上已经有了诸多探索。如,中国电信推出了"全球眼"基于EVDO技术的移动监控业务,中国联通推出的"视频看家"W-CDMA的监控业务。

    当前的网络摄像机在技术上还有很大的发展空间,视频质量还不能令人满意,表现在网络延迟、数据纠错、动态视频的连贯性等方面。产品技术发展需要网络设备制造商,终端设备制造商、系统集成服务商、芯片厂商、终端软件商等整个产业链的努力。预计不久的将来,3G网络的大范围普及,手机用户将真正实现"随时随地"无缝式的无线监控,将更加促使无线视频监控市场的发展。

    现在已经有相当一部分市场认识到3G无线监控带来的好处,无线车载监控就是其中之一,公共设施的安全一直是社会关注的焦点,公交系统由于是城市交通不可或缺的一部分,更是得到了各级领导的重视,而移动监控的特点决定无法通过传统有线传输,3G通信无疑可以良好的解决现有问题,也是3G无线监控最有前景的市场之一,通过成功应用于移动车载监控,3G无线技术的优越性会被市场所认可、接受。

    就如同前几天的网络视频监控市场一样,3G技术的发展并不能代表无线监控市场会在一两年内得到广泛的应用,正好相反,这一两年刚好是安防无线监控的市场的痛苦挣扎期,无论从技术应用成熟度,消费观念的改革,运营商经营模式的转变,整个市场的成熟需要一定时间。

    在这段时间内,市场导向会完成安防厂商、通信芯片厂商上下游厂商的配合,好比德州仪器(TI),海思半导体(HI)占领了9成以上的国内网络视频压缩芯片供应一样,3G无线通讯解决方案提供商联芯科技(大唐通信子公司)、T3G、华为、中兴等都将最终绑定各自安防厂商,提供产品以及最终解决方案,而3家运营商也会为各自网络的建设和使用展开激烈的竞争,从基站的架设,信号覆盖率,以及资费服务等各个方面着手以获得更多的消费者。安防厂商也会根据网络建设情况,芯片功能的增补以及最终用户实际使用反馈,优化现有产品,丰富整个产品线,可以说一个市场的成熟是复杂而微妙的,但这个趋势不会受到怀疑。

三、无线网络摄像机应用案例
    伴随派出所管辖区域的不断扩大,交通路口众多、人口密集、城市人口流量也随之增大。另外伴随旅游、交通、工业、商业中心等发展的加快,旅游人数和外来人员也呈现日益增多的局面,这就使得城市治安管理问题日趋严重。而在派出所警力有限的现状下,引入技术安全防范和技术侦察,形成人防、技防、物防相结合的方式,而这也是解决目前公安系统的"有效管理"与"经济成本"间的矛盾的必要手段。为了满足该区域的治安环境监控及道路监控的安防需要,根据"人防、技防、物防相结合"的原则以及"严密、合理、可靠、经济、完善"的设计思想,真正做到监控安全有效、管理及时到位。在有限的警力资源状况下,提高出警效率,合理配置警力,将治安犯罪消灭在萌芽状态,保证一方平安。天视通科技与xxx公司联合为该区域量身设计的"远距离无线视频监控系统",以期建立以数字化无线视频监控为主的城市治安道路监控系统,为确保城市安全和公安系统提高效率做出贡献。[nextpage]

    需求分析:本项目以派出所为区域监控中心,在其管辖的主要公共汽车站、街道路口、主要建筑物门口、主要住宅小区门口、公共广场、热点商业街、娱乐场所门口和治安巡警车上设计监视数字摄像机(监视点),初步设定3个视频监控点。

    项目难点分析和解决办法:该项目最大的难点是所用摄像点的图像信号传送到监控中心所需要的带宽和传输距离,使用一般的有线传输是无法克服传输距离和施工难度大的问题,所有监视点到监控中心,全部采用无线的传输的手段。

    系统分析:以上的分析和解决办法,能全面部署该区域的视频监控点,能在派出所监控中心实时地视频监控整个区域的实况;而且通过简单的接入公安专网,各级领导也能够利用桌面办公PC迅速、直观、准确的了解基层一线的工作情况以及突发事件的现场状况。

    最佳的通讯传输网络:微波无线网络,解决街道铺线难度大,传输距离远等问题。

    针对所管辖区域范围广、人员流动密集、监控点分散,布线困难,采用无线CDMA网络摄像机TS802MAH最适宜。该提供可同时监控四十八路摄像机的监控软件(MultiViewer),它具有实时监控、记录每一帧和只记录动态帧功能,可以把收录的影像转为视频的格式,录制的下的文件可以通过微软的WindowsMediaPlayer播放器直接播放。

1、TS802MAH产品介绍
(1)TS802MAH简介
    TS802MAH基于CDMA数字移动通讯网络,真正实现无缝覆盖,并且没有距离限制。CDMA内包含一个镜头、一个光学滤镜、一个视频撷取器、视频压缩器及内置Web服务器,带有以太网口,外接CDMAModem,不依附于个人电脑,可独立运作,只要接通电源,插上电话卡即可从世界任何地方,在一般的浏览器(InternetExplorer、Netscape)上就可监看TS802MAH传送的实时动态图像。

(2)系统需求:
    操作系统:Win2000/XP、InternetExplorer5.0以上

(3)实施方案:
1.在每一个需要监看的地方装置一台TS802MAH无线IP网络摄像机。
2.安装灵活方便,只需接通电源,插上电话卡,即可连接到CDMA网络中,通过互联网即可将实时的图像传送到世界各地。[nextpage]

2、应用设计
(1)需求分析
    本项目以派出所为区域监控中心,在其管辖的主要公共汽车站、街道路口、主要建筑物门口、主要住宅小区门口、公共广场、热点商业街、娱乐场所门口和治安巡警车上设计监视数字摄像机(监视点),初步设定3个视频监控点。

(2)项目难点分析和解决办法
    该项目最大的难点是所用摄像点的图像信号传送到监控中心所需要的带宽和传输距离,使用一般的有线传输是无法克服传输距离和施工难度大的问题,所有监视点到监控中心,全部采用无线的传输的手段。

(3)系统分析
    以上的分析和解决办法,能全面部署该区域的视频监控点,能在派出所监控中心实时地视频监控整个区域的实况;而且通过简单的接入公安专网,各级领导也能够利用桌面办公PC迅速、直观、准确的了解基层一线的工作情况以及突发事件的现场状况。

(4)最佳的通讯传输网络
    微波无线网络,解决街道铺线难度大,传输距离远等问题。

3、天视通流媒体(图像压缩方式)监控特性
(1)流媒体压缩方式
    天视通的网络摄像机和网络视频服务器系列产品,采用先进MPEG4纯硬压缩,兼容WMV编码格式,即编码出来的视频流就是流媒体格式,是Windows的流媒体格式-微软的核心ASF(AdvancedStreamFormat)。[nextpage]

(2)世界领先兼容性
    TOPSEE的流媒体格式,在Windows操作系统的电脑中不需安装任何软件和插件,直接使用MediaPlayer播放TOPSEE的摄像输出的音视频信号或录制的音视频文件,全球(安装了Windows的PC,2004年保有量为8.20亿台)有超过5亿台PC可以直接播放TOPSEE的网络摄像机的信号。

(3)图像流畅特性
    流媒体的关键技术之一是通讯的智能检测和智能视音频流的缓冲,留用有效的带宽,特别是广域网的波动比较大的通讯带宽,可以有效控制视音频播放的速度,做到视音频流畅、连贯,这是同行中其他压缩格式所无法做到的。

(4)低码流高清晰
    天视通的流媒体技术,实现清晰经典全实时配置:352x288像素200Kb,25帧;176x144像素60Kb,25帧;手机远程监控变为现实,也可通过个人电脑轻松地进行远程监控。

(5)电信级运营平台
    TOPSEE的网络摄像机直接输出流媒体格式视频和音频,并且内嵌的流媒体服务器与MediaService无缝连接,这样运营商可快速轻松架设大型流媒体运营平台。采用MediaService流媒体发布中心,同时管理千万台TOPSEE网络摄像机实时流媒体源成为现实。

4、天视通数字微波无线视频监控特性
(1)成熟稳定的数字微波通讯
    天视通微波无线摄像机采用低功耗设计,系统集成度高(例:TS806WA=模拟摄像机+云台+视频编码器+流媒体服务器+控制解码器+网桥),采用最成熟的802.11B数字微波无线技术,传输距离远、抗干扰能力强,解决了铺设线缆困难的问题。

(2)"无线-无线"桥接性
    设定为"网桥模式",无线摄像机不单本身可完成视频传输,还可以接收其他无线摄像机的视频信号,然后再一起传送到监控中心,实现"无线-无线"的"双重功能"。在城市有阻挡物的情况下,满足"借道连接,绕开障碍物"的功能。详见下图"典型无线监控系统图"。

(3)"无线-有线"桥接性
    设定为"网桥模式",无线摄像机不单本身可完成视频传输,还可以通过五类线接收其他摄像机的视频信号,然后再一起传送到监控中心,实现"无线-有线"的"双重功能"。详见下图"典型无线监控系统图"。 [nextpage]

(4)热点覆盖和轻易架设机动监控中心
    设定为"网桥+AP模式",无线摄像机不单本身可完成视频传输,同时提供接入节点,让其他设备接入,只需一台无线PC即可架设机动监控中心。详见下图"典型无线监控系统图"。

(5)点对多点特性
    天视通微波无线网络摄像机系列产品,可设定为"客户端"、"AP-接入点(基站)"、"网桥(网桥+AP模式)"工作模式,灵活组网。详见下图"典型应用图"。

(6)接力连接特性
    集成无线网桥功能的网络摄像机,实现手拉手的接力,在应用中节省中继设备。

(7)有线汇聚无线传输特性
    解决不好敷设的有线线缆的场合,降低成本,详见下图"典型应用图"。

(8)中心节点特性
    中心节点传输,解决了微波需要直线传输的弱点,形成借道连接,绕开障碍物。[nextpage]

(9)空中加密确保数据安全传输
    在视音频数据传输网络中针对安全性较弱的无线数据链路,为确保数据传输安全,在WEP加密认证的基础上建立虚拟专用网络系统(VPN)并引入高强度数据加密以确保传输安全,详见下图"空中加密数据安全传输视图"。

(10)总流媒体系统结构


[nextpage]    独立完成图像采集、视频的压缩和远程无线的传输。

    传输网络:包括ADSL、宽带、专线、WIFI接入Internet设备、局域网的网线(有线和无线)和网络设备。

    图像显示和录像设备:主要采用PC架构,根据图像显示和录像的路数进行配置,并且根据实际的需求安装相关的软件。

    软件系统:服务器端软件(TOPSEEService),客户端软件。

5、方案总结
1.设备成本低,性价比高,集成程度高,功能强、可靠性高,体积小,安装方便,有效的降低了系统的复杂程度及安装、调试、维护的人工,节约投资,降低实施和维护成本;
2.工程建设周期短;
3.可灵活方便地进行安装布署;
4.扩充性强;
5.提供高可靠性用户管理机制,通过权限设置,各用户都能在自己权限内的操作监控图像,保证系统安全。支持不间断的视频监控;
6.支持远程监控,异地可进行浏览、图像保存、录像,动态回放,图像转存。
7.采用专用的视频压缩芯片,在局域网内,最高可传输30帧/秒的清晰图像。
8.该方案可以提供一个视频运营中心服务平台,让全球的人通过互联网访问服务平台,看到景点的实时场景,达到扩大宣传的目的。

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