浅析无线监控技术与发展

  河南元兴网络科技有限公司     |      2017-08-02 23:56:30

      在无线监控系统(Mobile Surveillance)中,无线监控中心必须实时得到监控点清晰、连续的影像信息,通常会使用全功能摄影机对监控现场进行实时监控,摄影机透过影像无线传输设备相连,以无线电波将资料信号发送到监控中心。与传统有线监控方案相比,无线监控可摆脱线缆束缚,安装周期短、维护方便、扩充能力强、综合成本低、组网灵活、可扩展性强、随插即用,让管理人员能迅速将新的无线监控点加入到现有监控系统网络中,不须为新建传输铺设网络、增加设备,轻而易举实现远端无线监控。 

      除了能采集到实时、清晰的监控影像外,如何将所采集的影像资料以最快速度持续不断地传至远端的监控中心,则是无线监控系统的重要课题。据了解,目前行动监控从摄影机到设备机箱皆采布线方式,而从设备机箱至监控中心段,则分为有线与无线两种传输方式。有线传输基于讯息量大、对传输速率较为要求的特性,较常应用的有线传输媒介包括XDSL宽带线路、数据专线、有线电视缆线及光纤等。由于有线传输相关技术及环境较为成熟,因此是目前监控系统的主流,但碍于有线监控施工复杂,使无线监控得以跟有线监控分庭抗礼。 

无线监控的采行模式 

      无线监控系统的传输方式包括卫星、微波系统、无线行动网络、宽带无线等,其相关产品主要有:以抓取影像图片为主的低端无线产品或消费性电子产品,如基于CDMACode Division Multiple Access,编码分址技术)及EDGEEnhanced Data Rate for GSM Evolution,增强型资料速率GSM演进技术)网络的多通道捆绑无线视讯服务器、车载录像机、便携式终端设备等,能实现影音的实时传输,并且可组建大规模无线监控系统。基于COFDMOrthogonal Frequency Division Multiplexing,多载波正交频分复用技术)的无线影像传输设备,则主要用于规模小、活动范围有限的行动监控,多为视讯转码器+无线传输设备的组合方式,如视讯服务器+卫星收发器、视讯服务器+无线路由器、视讯服务器+其它专用无线桥接器等。 

      以卫星通信技术来说,其最大优点是服务范围广、功能强大、使用灵活、不受地理环境和其它外部环境如电磁的影响,不过,在安防无线监控领域中,卫星监控系统并非主流。大多数业内人士认为,基于卫星传输的无线监控系统没有普遍应用,挡的死角,其传输信号易受影响,甚至可能出现中断的情况。因此,尽管卫星传输可算作无线传输,但在无线监控领域中,通常并不将它看作行动监控系统。 

      微波技术则分为类比微波和数位微波,目前在行业上大部分广泛应用的微波技术是数位微波,即前述的COFDM。采用COFDM无线影像传输技术,影像质量较佳,延迟小,但是传输距离有限,要传到几十公里外的距离需10多瓦的发射原因在于其信号传输成本昂贵,月租费用达数千元不等,此外还存在覆盖盲点,在山区、隧道、城市楼房较密集且有物体遮功率,且系统容量小,在有限区域内若有多个终端设备,彼此会相互干扰,导致影像质量迅速下降甚至无法使用,且采用类比微波技术和COFDM技术的无线监控系统是完全开放的,不具备安全性。在不考虑安全性的情况下,微波传输于小范围内的无线监控应用具有明显优势,因此微波监控设备多运用在偏远地区的交通监控,也促使大多数安防无线监控厂商都有涉足微波监控设备的研发及生产。 

无线监控市场主流:无线宽带 

      无线宽带技术在无线监控市场中的应用主要有WiFi(又称802.11b标准)和WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave Access,全球微波互联接入)两种,WiFi的信号半径可达100米左右,在路口甚至整条大街路段上也能使用;其传送速率非常快,可达到11Mbps,符合小区域影像和信息化的需求。安防厂商进入此领域的门槛较低,厂商只要在室外环境等监控区域地点设置「热点」,并透过高速线路将网际网络接入上述场所,监控中心只要将支援无线LAN的接收设备与计算机装设于该区域,即可将影像转接到高速网际网络,传送回监控中心。

      WiFi在无线监控领域的应用极为广泛,是目前监控中应用最多的无线技术,多用于无线网络摄影机或影像服务器,许多厂商生产的WiFi无线网络传输设备与摄影机都有很好的市场表现,而相应的无线网络摄影机、视讯服务器产品也都在监控市场上占有极高比例。

      WiMAX作为国际3G标准,在行动监控上并未得到广泛应用,主要原因是现阶段一直没有取得应用标准及克服电波反射使用架设的难题,无法大规模建设网络基站,不过,WiMAX还是依靠其优势受到区域行动宽带用户的关注和应用。WiMAX能够实现50公里的无线信号传输距离,网络覆盖面积是3GTD-SCDMA)发射塔的10倍,只需建置少数基站就能实现全线道路覆盖,提供更高速的宽带接入;其最高接入速度为70M,是3G所能提供宽带速度的30倍。作为一种无线区域行动监控网络技术,它可以将WiFi热点连接至网络,也可作为xDSL等有线接入方式的无线扩展,实现最后一哩路的宽带接入,提供电信多媒体通信服务等优势。尽管WiMAX未能在行动监控上得到大规模应用,但一些厂商注意到它的大好前景,将自己的影像编译码技术与WiMAX技术进行合作,开发出相关无线监控产品,应用到工厂、社区的无线区域网络监控系统中。

安防监控系统

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频宽受限是最大障碍 

      目前无线行动网络监控主要应用CDMA和基于GSMGPRS技术,它们的最大优势是成本较低,具有较大的覆盖面,而CDMA由于其传送速率相对较快,得到大多数无线监控厂商的青睐。然而,虽然CDMA的传输效果较好,但其覆盖面没有GPRS大,依然存在一定的劣势。 

      CDMA/GPRS的频宽均无法满足无线监控对影像的传输需求,特别是在处理突发事件时无法达到较好的使用效果。依照经验,CDMA/GPRS技术受限频宽,会让影像质量有所限制,即使采用多路捆绑技术,一般最多也只能达到CIF或最大D1的清晰度,而对于处理突发事件的应急指挥来说,大部分都不建议采用CDMA/GPRS技术,即使它的影像效果可以满足实际需要,其传输稳定性也难以满足影像传输需求。 

      CDMA为例,CDMA的传输与它的覆盖有关,会视信号覆盖地区的优劣而有不同效果,意即同样一套设备,在甲地好用,到乙地就可能不好用,即使某个地区信号覆盖很好,当该地区出现突发事件时,公网信号异常忙碌,在运营设备「话路优先」原则下,影像传输就得「靠边站」。多数出现重大突发事件的地区,手机基站几乎是满负荷工作,要进行网络资料传输极为困难,连摄影机所在的现场都很难打通手机,无线上网就更不可能。也就是说,越是在紧急的情况下,无线行动网络越不能支援影像的无线传输。 

导入4G无线传输 

      现阶段影像监控已进入联网时代,超高画质的监控影像、大量安控信息的传输,都离不开高频宽通讯技术的范畴,除了过去的有线与无线传输外, 对无线宽带的高需求,也让我们进入到4G传输时代。4G包括TD-LTEFDD-LTE两种制式,集3GWLAN于一体,能够快速传输高质量的音讯和影像,支援100Mbps150Mbps的下载网络频宽,意即使用者可以体验到最大12.5MB/s18.75MB/s的下载速度。通讯速度更快、网络频宽更宽、通讯更灵活、智慧性能更高、兼容性更佳、实现更高质量的多媒体通讯?等,都是4G的技术优势。 

      4G运用于安控行业,不仅能加快资料的传送速率,同时也能够满足客户对于高画质的要求。长期以来,无线网络传输的性能制约了安控产业的发展,而4G通讯技术时代的开启,正好摆脱有线传输的限制,打破网络传输性能对安控产业发展的约束。未来,4G将会不断深入安控应用,在4G无线通讯技术不断地完善下,安控产业于高画质影像监控、资料传输、资料储存等方面的传输技术应用,将迈向更快速、稳定的传输境界。 

无线监控的未来发展 

      根据近年来网络影像监控的增加、无线行动网络监控技术的发展,以及不同使用者群对无线影像监控的需求程度来看,使各行业应用市场的无线网络影像监控发展有所改变。目前交通监控的监控系统及市区监控工程、高/快速道路监控、ETC电子收费及道路用路人违规影像监控等,多为大型化甚至全国性的行业影像监控系统;高端交控使用者现在大多处于建设大型影像监控项目的中程期,其对监控系统有高度要求,不仅影像要能实时看得清、录像存得好、云台控制指令回应快,还要具备无线影像采集及行动影像观看和控制的应用功能。

      目前公共工程仍是无线行动影像监控主要的应用领域,无线网络影像监控与行业端的深度融合,将成为大型用户网络影像监控市场发展的必然趋势。无线行动监控的应用前景特别与无线宽带技术的发展紧密相关,随着WiFi3G/4G、甚至是即将商用化的5G无线宽带等高宽带技术的成熟,今后有越来越多行业将采用无线行动方式;而采用无线行动监控系统与否,很大程度上是由复杂的地理环境、布线成本、项目的实际需求所决定,虽然适用于不方便布线或没有障碍物的场域,但其不稳定、不可靠、频宽低、网络覆盖有限等缺点,使它仍只是有线监控的补充角色,还有待技术上的进一步提升。