摘要：隨著運營商網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，以及無線傳輸技術(shù)的日益成熟，傳統(tǒng)意義上的監(jiān)控模式已不能滿足人們對多元化視頻監(jiān)控的需求，基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控油然而生。文章通過初步調(diào)查，對現(xiàn)今視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的需求進行分析，提出了適用于多種場景的無線視頻監(jiān)控模式，加以運營商提供的優(yōu)質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并對運營商針對監(jiān)控業(yè)務(wù)需求方的配合提出了建議。根據(jù)無線視頻監(jiān)控對于帶寬的要求，分析了目前運營商網(wǎng)絡(luò)中較為成熟的3G和無線網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)，提出無線網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)將成為其最主要的承載媒介。整套系統(tǒng)既發(fā)揮了無線視頻監(jiān)控的主要功能，又提供了除傳統(tǒng)PC以外如手機終端等更多元化的訪問模式，盡顯了基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控的技術(shù)特點和經(jīng)濟優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：無線傳輸技術(shù)；3G；多元化；優(yōu)質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

0 引言
    近年來，隨著通信技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)越來越多地進入人們的日常生活和工作中。伴隨著平安城市理念的出臺，相較重大公共領(lǐng)域固定的高端市場，24小時便利店、超市、購物中心、百貨店、車輛加油站等都為視頻監(jiān)控的應(yīng)用提供了更加廣闊的平臺。針對這類日常生活接觸的園區(qū)和室內(nèi)監(jiān)控場景，是否有一種最為適當便捷的應(yīng)用模式，可在多場合中提供視頻監(jiān)控，這是一個值得我們探究的課題。

1 視頻監(jiān)控的發(fā)展歷史
    視頻監(jiān)控制技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段，70年代末到90年代中，這個階段以閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)為主，也就是第一代模擬電視監(jiān)控系統(tǒng)。其傳輸媒介為視頻線纜，由控制主機進行模擬處理。主要應(yīng)用于銀行、政府機關(guān)等高檔場所。第二階段，90年代中至90年代末，以基于PC機插卡式的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主，此階段也被稱為半數(shù)字時代。其傳輸媒介依然是視頻線纜。由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(DVR)進行數(shù)字處理與存儲。此階段應(yīng)用也多限于對安全度要求較高的場所。第三階段，90年代末至今，以嵌入式技術(shù)為依托，以網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)為平臺，以智能圖象分析為特色的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)為主，自此，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展也進入了數(shù)字時代。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用不再局限于安全防護，逐漸也被用于遠程辦公、遠程醫(yī)療、遠程教學等領(lǐng)域。

2 視頻監(jiān)控的發(fā)展趨勢
    伴隨著用戶市場需求的變化以及相應(yīng)的計算機技術(shù)、編解碼技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)將會呈現(xiàn)以下幾方面的發(fā)展趨勢：
    (1)IP化。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，基于IP的視頻監(jiān)控更能為人們所接受，網(wǎng)絡(luò)攝像機把壓縮的視頻信息通過TCP／IP協(xié)議，采用流媒體技術(shù)實現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸，擁有授權(quán)的用戶可以隨時訪問互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對整個監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存儲、授權(quán)控制等功能。
    (2)無線化。當監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠，或被監(jiān)控對象不固定(如出租車、運鈔車等)時，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控往往成本高且難以實現(xiàn)，而基于多種無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控則具有不可替代的優(yōu)勢。應(yīng)該看到，隨著無線寬帶技術(shù)的進一步發(fā)展，無線視頻監(jiān)控將以其組網(wǎng)靈活、受地域限制少的優(yōu)勢被越來越多的應(yīng)用。
    (3)集成化。隨著社會的發(fā)展進步，視頻監(jiān)控系統(tǒng)將成為全社會的公共資源而趨于共享，目前相關(guān)廠家提供的解決方案是面向電信運營商的可運營的平臺，實現(xiàn)跨區(qū)域的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理、資源共享，同時能夠融合IPTV、3G流媒體、可視通訊、會議電視等多媒體業(yè)務(wù)。
    (4)智能化。智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展比較高級的層次，隨著技術(shù)的發(fā)展，全智能的監(jiān)控系統(tǒng)將要求事發(fā)前能夠識別并做出正確的判斷，為人們提供最為有效、及時的快速反應(yīng)措施。

3 適用于多場景視頻監(jiān)控的技術(shù)特點
    因此，符合發(fā)展趨勢，并能適用于多場景的視頻監(jiān)控技術(shù)至少具備以上四點條件的前三點，即兼顧IP化、無線化和集成化的視頻監(jiān)控應(yīng)用模式。
3．1 IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的特點
    所謂IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就是能夠?qū)⒁曨l信息數(shù)字化，并通過有線或無線IP網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。這使實時監(jiān)控和錄像等功能可以擴展到所有具備網(wǎng)絡(luò)連接的地方，同時也使這類系統(tǒng)可以方便地與其他安防系統(tǒng)(如門禁系統(tǒng)等)實現(xiàn)無縫對接。IP監(jiān)控解決方案可以全部由網(wǎng)絡(luò)攝像機構(gòu)成，也可以由模擬攝像機加視頻服務(wù)器構(gòu)成，或者同時由兩者混合構(gòu)成。與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)具有更為強大的功能：1)利用網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)遠距離高質(zhì)量信號傳輸；2)更加安全可靠；3)更加強大的分析處理視頻圖像的功能；4)升級擴容簡單方便。
    IP監(jiān)控正是由于它系統(tǒng)的安全性、低成本和可擴展性，逐漸鞏固了其在現(xiàn)有監(jiān)視市場的應(yīng)用地位。
3. 2 無線視頻監(jiān)控的特點
    無疑，IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控加以后臺軟件端的支撐，基本可以做到視頻監(jiān)控IP化和部分的集成化，加以無線通信技術(shù)的擴充應(yīng)能構(gòu)成最為實用的應(yīng)用模式。所以不難推論我們所探究的能適用于多場景的視頻監(jiān)控技術(shù)必然也包含了無線視頻監(jiān)控的元素。
    隨著無線通信技術(shù)的日益發(fā)展，傳輸帶寬不斷提高，通信終端的實時信息處理能力飛速增強，無線多媒體應(yīng)用日漸成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點，也成為人們的必然需求。無線化視頻監(jiān)控包括兩方面內(nèi)容：一是監(jiān)控中心的移動。通常情況下，被監(jiān)控對象或是攝像機往往是固定的，而作為監(jiān)控系統(tǒng)的使用者(監(jiān)控中心)則可以是動態(tài)的。二是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的無線化。當監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠，或被監(jiān)控對象不固定時，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控技術(shù)往往成本高且難以實現(xiàn)。無線視頻監(jiān)控的優(yōu)勢體現(xiàn)在：
    (1)綜合成本低，只需一次性投資，無需布線，不破壞原有的環(huán)境設(shè)施，施工周期短，可隨時改變監(jiān)控點位置，最大限度保護用戶投資，“一勞永逸”；
    (2)不受地形限制，監(jiān)控點增減方便靈活，可監(jiān)控距離長；
    (3)維護費用低，無線監(jiān)控維護由網(wǎng)絡(luò)提供商維護，前端設(shè)備是即插即用、免維護系統(tǒng)；
    (4)圖像質(zhì)量可控、資料檢索方便。
    其中，特別需要提到的是，在很多施工環(huán)境下，由于戶外破路受限或者室內(nèi)裝修不能破壞的情況下，有線視頻監(jiān)控很難順利完成。而無線視頻監(jiān)控技術(shù)恰恰能很突出地解決這一難題。因此，將無線傳輸技術(shù)融合在IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中的無線視頻監(jiān)控基本能滿足在各場合中提供視頻監(jiān)控的需要。
    然而，無線視頻監(jiān)控技術(shù)亦不是十全十美的，其本身也存在一定的局限和缺點。其中最為突出的就是無線傳輸過程中受干擾因素過多。戶外天氣的變化，室內(nèi)一扇門、一堵墻等任何隔斷都會對無線傳輸?shù)穆窂綋p耗造成相應(yīng)的影響，降低視頻傳輸質(zhì)量，甚至出現(xiàn)偶爾的間斷。由于這一難點的確在無線傳輸技術(shù)中無法避免，我們只能在尋求更好的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上入手?？紤]到這一點，運營商的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自然是不二的選擇。于是基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控應(yīng)運而生。

4 基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控分析
4．1 運營商網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對比
    目前運營商主要建設(shè)的適用于視頻監(jiān)控的無線環(huán)境有WLAN和3G網(wǎng)絡(luò)。其中3G網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋主要分為室外宏站的廣域覆蓋和室內(nèi)分布系統(tǒng)的熱點覆蓋兩類。3G網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控是通過在網(wǎng)絡(luò)攝像頭中加置3G模塊以將信號編碼后通過3G網(wǎng)絡(luò)傳輸至IP網(wǎng)絡(luò)，但由于各家運營商所建3G網(wǎng)絡(luò)標準不同，而各地區(qū)所接收網(wǎng)絡(luò)信號參差不齊，為其推廣帶來弊端。雖然3G已經(jīng)開始應(yīng)用于無線視頻監(jiān)控，但在傳輸數(shù)據(jù)量巨大的視頻流時，除了資費問題外，仍然存在一些問題：
    (1)無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬與頻率資源更為有限。由于公共移動通信網(wǎng)絡(luò)的單個終端有效帶寬相當有限，往往需要同時承載語音、數(shù)據(jù)等傳輸業(yè)務(wù)。目前的3G網(wǎng)絡(luò)即使用來傳輸CIF圖像，一個基站只能帶幾個監(jiān)控點，而且3G網(wǎng)絡(luò)速度不穩(wěn)定，只能作為輔助手段；
    (2)無線信道的誤碼率比較高，特別是當終端設(shè)備處于移動狀態(tài)時，可用帶寬和誤碼率指標有較大幅度下降，可用帶寬經(jīng)常發(fā)生波動，高帶寬的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)易發(fā)生丟包，可靠性低；
    (3)通信系統(tǒng)為共享信道資源，在應(yīng)急情況下發(fā)生局部性負荷劇增時，有可能造成不可容忍的延時甚至阻塞問題。
    故在目前的大環(huán)境下，3G網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控并不成熟，有待發(fā)展。而基于WLAN所提供的豐富穩(wěn)定的帶寬，運營商所提供的WLAN熱點覆蓋的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)則為無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用提供了更優(yōu)的平臺。
4．2 運營商WLAN分布系統(tǒng)分析
    運營商的WLAN分布系統(tǒng)一般是由該熱點或覆蓋區(qū)域所屬的傳輸機房為中心呈樹型結(jié)構(gòu)分布的。比如在園區(qū)內(nèi)，每個子樓中布放相應(yīng)數(shù)量的樓道交換機，由其按需求分配到各樓層設(shè)置對應(yīng)數(shù)量的AP，再由AP在其管轄樓層連接若干副天線發(fā)射運營商的WLAN信號。而最終由在傳輸機房內(nèi)的匯聚交換機對所有樓道交換機進行收斂后上聯(lián)至傳輸設(shè)備，經(jīng)由其通過運營商傳輸平臺進入IP網(wǎng)絡(luò)。對于單棟樓宇亦然，即在多樓層設(shè)置一定數(shù)量樓層交換機負責該區(qū)域的AP，AP下掛天線覆蓋，而傳輸機房內(nèi)的匯聚交換機對其收斂后向外。
    目前運營商的WLAN主要是依照IEEE802．11g的標準，基于IEEE802．11g的WLAN具有速率高、覆蓋范圍較大、價格較低、設(shè)備的互用性好(WIFI聯(lián)盟統(tǒng)一認證)且向后兼容IEEE802．11b等優(yōu)點。已經(jīng)成為當今WLAN的主流標準。IEEE802．11g的標稱數(shù)據(jù)率最高可達54Mbps。然而在實際使用中，發(fā)現(xiàn)基于IEEE802．11g的WLAN傳輸?shù)膬魯?shù)據(jù)率遠低于標稱值。影響其最主要的因素有：1)成幀效率；2)信道共享效率；3)沖突避免效率。所以實際情況下，一般WLAN的傳輸凈數(shù)據(jù)率為20Mbps左右。
4．3 基于運營商WLAN分布系統(tǒng)的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用解析
    針對通常情況以本地監(jiān)控為主的無線視頻監(jiān)控，基于運營商整套無線網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)加以應(yīng)用，建議向運營商網(wǎng)運單位申請對其分布系統(tǒng)中的交換機劃分不同VLAN。令前端監(jiān)控攝像頭采集的視頻信息通過編碼后由WLAN傳至AP后經(jīng)由數(shù)據(jù)分流功能以不同的SSID從AP、樓道交換機傳至匯聚交換機。并通過與匯聚交換機級聯(lián)的方式將數(shù)據(jù)傳送到本地監(jiān)控中心的交換機上，再經(jīng)由多媒體服務(wù)器到監(jiān)控用PC上，由后端軟件提供多路視頻監(jiān)控觀看。在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，按前端采集點向無線AP傳輸圖像選擇D1格式，碼流設(shè)置為平均傳輸速率2Mbps。在不妨礙普通用戶從其他終端(手機、筆記本電腦等)訪問運營商WLAN的使用環(huán)境下，每個AP至少能帶5路以上視頻，基本可以滿足一般的視頻監(jiān)控需求。需要指出的是，在此無線視頻監(jiān)控應(yīng)用中，需將用于視頻監(jiān)控的SSID單獨命名后在公共廣播中隱藏，避免其他用戶干擾。另一方面，鑒于無線信號在傳輸介質(zhì)中易受干擾的情況，考慮針對特定重要位置的前端無線網(wǎng)絡(luò)攝像機配置大容量SD卡以存儲當天視頻信息，做到前后端分開存儲的模式，以確保整個監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。按照每個監(jiān)控點以D1格式存儲1天需要消耗21G(2Mbps／8×3600秒×24小時／1024)，在重要位置的前端采集點可配置32G或64G的SD卡以存儲當天信息。
    值得一提的是，此類基于運營商WLAN網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控已有實際運用的經(jīng)驗。筆者有幸在2011年曾接觸過一個項目，上海某三甲醫(yī)院為保障院內(nèi)人員財產(chǎn)安全，需部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)。而其本身有幾棟市級保護建筑，歷史悠久，對布線帶來很大困難。院方一再強調(diào)不能破壞建筑內(nèi)環(huán)境，并提出以下要求：1)少量布線即可對醫(yī)院各個監(jiān)控點進行全方位實時監(jiān)控；2)各視頻監(jiān)控點集中管理，數(shù)據(jù)存儲安全可靠；3)系統(tǒng)故障率低、維修方便迅捷，以保證監(jiān)控的連續(xù)性；4)除本地監(jiān)控外，將來有需要可拓展遠程多終端視頻觀看。針對院方所提的需求進行概括，其本質(zhì)即在視頻監(jiān)控質(zhì)量不降的情況下盡可能地減少布線。這為該工程的技術(shù)實現(xiàn)帶來了不小的挑戰(zhàn)，所幸該醫(yī)院之前已做過上海移動WLAN覆蓋工程，在院內(nèi)進行了少量布線，并在樓道口集中布放了交換機。因此方案團隊最終嘗試采用無線視頻監(jiān)控模式，并架設(shè)在運營商LAN分布系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。監(jiān)控點均設(shè)置在WLAN分布系統(tǒng)最末端的天線附近，以確保監(jiān)控點與天線間僅存在自由空間路徑損耗，而無門墻等隔擋，能更好地提供信號傳輸環(huán)境。由于整個系統(tǒng)是架設(shè)在運營商接入網(wǎng)絡(luò)中的，所以為后期拓展遠程觀看服務(wù)也提供了基礎(chǔ)，很好地滿足了業(yè)主所提的要求。這一案例為此類新應(yīng)用提供了扎實的依據(jù)和實踐數(shù)據(jù)，其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如下：

    針對遠程客戶端的視頻監(jiān)控功能，此應(yīng)用也可以拓展。僅需運營商為監(jiān)控場所建設(shè)一根數(shù)據(jù)專線，即可通過VPN方式令具有相關(guān)權(quán)限的用戶從遠程觀看視頻。不僅如此，由于此應(yīng)用基于運營商網(wǎng)絡(luò)，用戶可選擇視頻監(jiān)控的終端。依靠現(xiàn)今3G網(wǎng)絡(luò)的支撐，也可選擇以QCIF、QVGA等格式在手機終端上觀看。真正做到了無線視頻監(jiān)控的集成化、多元化。可見，無線視頻監(jiān)控一旦以運營商的網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)后，在遠程觀看終端上也將出現(xiàn)革新和突破。
4．4 基于運營商網(wǎng)絡(luò)無線視頻監(jiān)控的特點
    因此，本視頻監(jiān)控是一種基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，必須建立在監(jiān)控場所已建運營商WLAN網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。協(xié)調(diào)運營商劃分原WLAN系統(tǒng)的VLAN，以提供一個新的VLAN用于本地視頻監(jiān)控。并為前端重要位置的無線網(wǎng)絡(luò)攝像機配置SD卡，以彌補無線傳輸過程中可能的不穩(wěn)定因素。此應(yīng)用亦可通過該場所的外部傳輸光纜連接運營商大網(wǎng)后提供遠程多終端視頻觀看。在真正意義上達到視頻監(jiān)控應(yīng)用向集成化發(fā)展的目的。具體歸納其特點如下：
    (1)工程布線量最小化，在原有分布系統(tǒng)基礎(chǔ)上，幾乎零布線；
    (2)無線信號損耗最小化，無線傳輸部分幾乎僅存在自由空間路徑損耗；
    (3)頻點干擾最小化，AP設(shè)置合理，已由運營商覆蓋方案全權(quán)考慮；
    (4)監(jiān)控后端布線系統(tǒng)維護安全級別更高，其AP、交換機及饋線等由運營商維護；
    (5)采用前后端分開存儲，真正做到視頻信息雙備份，以彌補無線傳輸不穩(wěn)定。
    (6)綜合成本最低，大部分需布線處已由運營商前期投資；
    (7)后期護容簡便，無線方式僅需考慮供電與帶寬，無新增布線量。可靈活增加監(jiān)控點位。
    (8)后期可根據(jù)需求拓展遠程觀看模式，提供多種終端監(jiān)控，真正做到集成化、多元化。

5 結(jié)語
    綜上，伴隨各大運營商近年來在“無線城市”概念上的充分詮釋，WLAN網(wǎng)絡(luò)的高密度建設(shè)幾乎在我們?nèi)粘＝佑|的園區(qū)、商務(wù)樓、賣場等公共場所均已完成無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此，此視頻監(jiān)控的新應(yīng)用理應(yīng)逐漸被用于各種場景。
    視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展一直是以應(yīng)用的便捷性、技術(shù)的先進性為方向。基于運營商網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控無論是應(yīng)用、技術(shù)還是發(fā)展環(huán)境上都具備獨特的魅力和優(yōu)勢，相信不久的將來在監(jiān)控模式中必將占有一席之地。