浅谈无线视频监控传输技术发展

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1、浅谈无线视频监控传输技术发展浅谈无线视频监控传输技术发展浅谈无线视频监控传输技术发展来源于中国安防网视频图像传输无线化打破了传统同轴电缆和光纤图像监视受制于硬件连接的不利局面，具有更强的灵活性和方便性，基于无线网络的视频监视系统应运而生。无线视频传输技术的发展已对无线移动网络的架构和协议产生了深远的影响，但由于无线信道带宽资源有限，干扰因素多，而视频信号数据量大，实时性要求高等问题。 无线视频监控传输技术 可靠信道上信号传输研究的目的是充分利用信道的带宽资源；而对于不可靠信道，传输中研究的重点则是充分利用带宽资源来实现可靠传输，即容错传输技术。这里讨论在无线信道上的视频传输机制，其主要的研究点

2、是容错传输控制。容错传输控制技术根据其控制方式的不同可以分为三大类：即前向错误控制、基于反馈的ARQ 和信源信道联合编码。前向错误控制（Forward Error Control，FEC）包括信道纠错编码技术、交织打包技术和优化的包调度机制等。基于反馈的 ARQ 技术包括利用多帧参考机制的参考帧选择（Reference Picture Selection，RPS）机制、混合ARQ（Hybrid，HARQ）机制和基于 ARQ 的反馈错误跟踪技术。由于基于 ARQ 的容错传输控制技术具有优良的性能，所以在此重点介绍ARQ 相关的传输控制技术，并讨论现有视频容错传输机制存在的不足。 前向错误控制采用

3、前向纠错编码的方式来克服信道错误。在信道出错概率波动比较剧烈的情况下（如现有的移动信道） ，为了获得一定的传输质量，前向纠错编码必须根据当前估计的最差情况来增加冗余校验比特，这会导致带宽资源的浪费。对带宽资源本来就有限的无线信道而言，显然是不能满足要求的。为此，考虑把 ARQ 技术和前向错误控制结合起来，称为 HARQ 技术。HARQ 分为两类：I类 HARQ 中，发送端的前向编码要具有一定的纠错能力，当接收端发现错误后，首先利用前向纠错编码来纠正错误。如果错误被纠正，则向发送端传送一个当前包接收成功的反馈信息（ACK） ，反之则发送接收失败消息（NACK） 。发送端如果收到 ACK，则继续发

4、送下一个数据包，否则，则重发出错的数据包。由此可见 I 类 ARQ 需要较强的前向纠错编码，在错误率较低的应用场合会导致带宽资源的浪费，但在错误率高的环境下能够获得比其他类型 ARQ 机制更好的吞吐效率。类 ARQ 中只要求前向纠错编码具有检错能力即可，根据关于信道编码纠错能力的理论可知，这可以起到节约带宽的作用。当接收端发现错误后，发送重传请求；发送端只传送出错数据对应的具有纠错能力的校验码。当接收端收到后，如果仍然不能纠正错误，则继续发送重传请求，发送端可以选择重传整体出错数据和校验码，也可以选择发送更强纠错能力的校验码，具体因控制策略不同可有所调整。鉴于无线信道错误率高，具有反馈信道的无

5、线传输通常采用 HARQ-I。图 2 显示了采用 HARQ-I 的无线视频传输系统，图中虚线框代表了传输中错误控制的流程。根据 HARQ-I 的设计原理，接收端发现错误后，首先进行前向错误纠正（图中第一层错误屏障） ，如果不能纠正且当前系统满足时延限制，则发送 ACK 请求来让发送端重传出错部分的数据（第二层错误屏障） 。这样的重传可以重复到接收端收到正确的数据或者重传延迟超出系统时延限制为止。如果重传结束后仍然不能得到正确的数据包，在接收端就会用错误隐藏技术来进行错误恢复（第三层错误屏障） 。可以看出，这种机制的基本思想是出错后尽量使用 ARQ 技术来恢复错误，所以这里将其命名为“尽力而为”

6、ARQ 机制（Best Effort ARQ，BEA，RQ） 。 无线视频监控三阶段 根据近年来网络视频监控业务运营实践、无线网络视频监控技术的发展及不同用户群对无线视频监控的需求程度的发展，笔者认为，今后国内无线网络视频监控业务的发展将会经历以下三个阶段：第一阶段：以行业大客户无线视频监控应用为主的行业典型应用阶段 目前，高端行业用户的监控系统如国内的平安工程、交通的道路监控、检验检疫的电子监管视频监控等，多为大型化的城域性甚至全国性的行业视频监控系统。高端行业用户现在大多处在建设大型视频监控项目的初期，其对监控系统的要求很高，不仅包括了有线侧图像能够实时看得清、录像存得好、云台控制等指令响

7、应得快等，同时还增加了对无线视频采集（如交通巡逻、平安城市移动巡逻、城管移动巡逻与执法等）及移动视频观看和控制的应用要求。 由于当前能够实现盈利的运营商视频监控平台基本都处于第一阶段行业用户上，政府、金融和电信仍是视频监控主要的应用领域，无线网络视频监控与具体行业的深度融合将成为网络视频监控市场发展的必然趋势。 第二阶段：以商业监控的创新性应用为主和部分家庭推广的小众化应用阶段 中小型商业用户不仅是传统有线网络视频监控业务的另一个潜在的大规模用户群，也是无线网络视频监控应用的另一重要领域。这类用户是指有分布式监控访问要求的小型商店、中等规模连锁商业组织、医疗、教育机构等。由于用户具有移动性、远

8、程移动接入及对工作效率高要求等特点，无线网络视频监控业务在该类应用中的渗透率将有较高的起点和较大的提升空间。 商业用户对无线视频监控的业务需求除了移动视频查看等基础的监控业务需求外，往往还需要监控系统与企业的业务系统相结合，比如医疗有可能会利用视频监控平台开展移动远程医疗服务（如救护车上的应急诊断与救护） 、银行会利用运钞车的移动视频监控进行管控、学校会利用监控平台进行无线电化教学、无线电子监考等应用。 对商业用户来说，与自身业务结合良好的无线视频监控平台是很好的扩展业务的手段，因此运营商对商业客户的引导策略应该是搭建平台，寻找广泛的集成商共同开发面向客户的商业应用。如果电信运营商积极引导开发

9、适应商业用户的杀手级监控应用，用户群的规模将很快得到拓展。 第三阶段：以广泛的个人和家庭应用、商业和行业应用全面开花，无线视频监控与视频的其它应用如 IPTV、视频会议和语音业务等应用相融合的大众化普遍应用阶段。 无线监控应用范围 1、民用小范围应用 目前在民用领域应用的无线监控系统，多在办公场所、厂区等小范围中使用，以 WLAN、WiFi 网络方式为主。在这些已建建筑群中，若采用有线监控，则有可能对原有建筑造成破坏，需要挖槽、埋线等，因此不便于采用传统有线监控。据天地伟业陈虹旭介绍，该种方式布网简单，只需一个无线路由器，即可进行传输，且无网络附加费用，在一些区域较小又需要使用监控的场合，采用

10、此种方式来传输视频，不失为一个比较好的方式。 但此种方式应用范围有限，在完全无障碍的空旷场所，其传输距离可达到 200 米。而在相距较近的建筑群中也可实现视频传输，但相对来说，其传输质量会受到影响，还需要有待改进。 2、自建无线网络应用 在森林防火、偏远山区、油田、风景区、电力、水利、环保等大范围、长距离固定点的监控应用中，采用无线监控是较好的解决方法。在此类应用中，因受范围广、地理位置偏远、不易布线等因素的制约，如果采用传统有线监控方式会使线路敷设和维护成本非常高，因此通常建议采用无线监控，如微波。 建设无线网其造价一般受距离的远近和基站点数量的制约，也有前期一次性投入和后期维护的费用，但带

11、宽有保障，图像质量较好，可满足远程监控的要求。因此有业内人士说，行业自建无线网应属公建设施，由政府进行投资较合理。 3、使用运营商网络 移动、电信、联通等运营商，会提供一些无线传输网络，如2.75G、3G 等。可应用于各类需无线监控应用的场合，如公交车载监控、出租车监控、地铁高铁监控等应用领域。此种应用一般租用运营商网络，其特点是空间范围非常广，只要运营商网络所达的区域均可使用。但其需每月支付给运营商一定的租赁费，且目前价格较为昂贵，带宽与传输速率也有待进一步提高。 北京携远天成技术有限公司产品部总监石朝兆认为，无线监控的应用前景与无线技术特别是无线宽带技术的发展紧密相关，随着WiFi、3G

12、等无线高宽带技术的成熟，今后越来越多的行业会采用无线方式。深圳黄河数字技术有限公司市场部经理杨林则认为，采用无线监控系统与否，很大程度上是由项目复杂的地理环境、布线的成本、实施项目的实际需求所决定的，主要应用于不方便布线或没有障碍物的场合中，但其仍然存在不稳定、不可靠、带宽低、无线网络覆盖有限等缺点，因此在一定程度上，其仍只是有线监控的补充角色，还有待在技术上进一步提升。 跨时代步进安防监控领域 安防行业每当提到发展趋势时，出现频率最高的词必定是高清、数字、智能，这已经是被公认的三个发展趋向。可是在实现高清化、数字化、智能化的过程中视频无线传输起着桥梁作用，无线传输的便利及灵活紧密将三者联系起

13、来实现在安防行业的应用。 随着 WIFI、WIMAX、3G 等无线宽带接入技术，覆盖整个城市或城市的主要地区，为个人、企业、政府乃至整个社会提供宽带无线接入服务。随着城市无线化不停扩展时，三星泰科株式会社研发首席预测，无线视频监控业务也必将是其重要组成部分，相关城市将掀起一个无线监控的高潮。 无线监控由于种种因素特别是带宽的制约只能实现局域的监控，设备与无线直接对接，监控区域成功从局域迈入了城域。并且，相对于定点监控，其对实现公交车、出租车等移动监控时，其助推力非常明显。之前，无线监控主要依靠移动、联通等小带宽网络来实现，这样容易造成延时、误码等。 “无线城市”依托 Wi-Fi 作为无线传输方

14、式的多模块网状网格无线网络系统，相对于移动和联通，网络带宽有了大幅度的改善，稳定性也更高。另外，如何实现对布线难或者无法布线的区域实施监控一直是传统监控的一大难题，城市实现全城的网络覆盖后，为上述区域不再是监控盲区。 不过，也有业界人士认为网络宽带对无线监控的影响非常有限，认为尽管有些城市实现了网络的全城覆盖，但这种网络主要用于通信，与无线监控所需要的网络有所不同，用于定点监控价格过于昂贵，带宽也受到限制。同时，现在还处于试行阶段，网络的稳定性还有待验证。而且是与否采用无线监控系统，很大程度上是由项目复杂的地理环境、布线的成本、实施项目的实际需求所决定的，主要应用于不方便布线或没有障碍物的场合中，但其仍然存在不稳定、不可靠、带宽低、无线网络覆盖有限等缺点，因此在一定程度上，其仍只是有线监控的补充角色，还有待在技术上进一步提升。 安防行业发展的趋势在不断变化，当高清、数字、智逐渐发展成熟时，会出现越来越多的声音提出新的趋势，如：视频智能分析、无线传输、兼容性、摄像机 DSP 处理芯片等还没有成热门的领域会不断被关注。