- 基于WiMAX的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

　　3 WiMAX 在視頻監(jiān)控中的實(shí)際應(yīng)用

　　WiMAX 技術(shù)提供了靈活的QoS 機(jī)制，可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求和特性配置不同的QoS 策略，包括語音、視頻及互聯(lián)網(wǎng)接入等，既保證了網(wǎng)絡(luò)帶寬的穩(wěn)定性，同時又可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。WiMAX網(wǎng)絡(luò)承載包括兩部分：無線承載和IP 傳輸承載。無線承載通過IEEE 802.16 機(jī)制提供端到端的QoS服務(wù)，IP 傳輸承載則采用DiffServ 和多協(xié)議標(biāo)識交換（MPLS）等IP 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)來保證QoS.

　　典型的IP 智能監(jiān)控解決方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　圖2 無線接入視頻監(jiān)控解決這群組網(wǎng)圖

　　在實(shí)際組網(wǎng)中，根據(jù)視頻監(jiān)控點(diǎn)分布的位置，結(jié)合可安裝WiMAX 無線接入基站的機(jī)房資源、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布情況以及可用頻率資源情況，選擇合適的站址設(shè)立WiMAX 中心站（基站）。各監(jiān)控點(diǎn)作為無線接入的遠(yuǎn)端站， 通過和基站間的空中鏈路實(shí)現(xiàn)與中心基站的連接，中心基站通過100Mbit/s端口接入IP 承載網(wǎng)， 這樣各監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過WiMAX 無線接入的方式經(jīng)過中心機(jī)房匯聚后接入監(jiān)控中心。

　　WiMAX 無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻采集前端系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、監(jiān)控中心和遠(yuǎn)程監(jiān)控四個部分組成。

　　3.1 視頻采集前端系統(tǒng)

　　由攝像頭、監(jiān)聽頭、對講設(shè)備、報警探頭和編解碼器等組成， 其中的編解碼器采用的是H3C 的設(shè)備。當(dāng)前端到中心的帶寬足夠、允許中心存儲時，前端配置EC 編碼器；當(dāng)帶寬有限、無法中心存儲時，采用支持前端存儲的ECR 編碼器；當(dāng)前端需要解碼還原圖像時， 通過加裝的DC 解碼器實(shí)現(xiàn)圖像的現(xiàn)場查看。

　　EC 編碼器支持接入攝像頭和監(jiān)聽的視音頻信號， 并將其轉(zhuǎn)換壓縮為數(shù)字信號通過空間鏈路傳送到監(jiān)控中心。EC 支持移動偵測報警，支持通過RS485 口對云臺、球機(jī)的控制，支持接入對講設(shè)備和報警輸入輸出設(shè)備，滿足視頻監(jiān)聽、云臺控制、對講和報警接收聯(lián)動的基本需求。同時支持本地緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)故障時可以保存圖像信息。

　　ECR 編碼器同樣支持接入攝像頭和監(jiān)聽的視音頻信號， 并將其轉(zhuǎn)換壓縮為數(shù)字信號傳送到監(jiān)控中心。ECR 支持通過RS485 口對云臺、球機(jī)的控制，支持接入對講設(shè)備和報警輸入輸出設(shè)備。內(nèi)置最大8 個盤位和支持RAID5 的NAS 盤陣，可以提供高可靠的本地存儲。ECR 還可以為局域網(wǎng)環(huán)境下的其他EC 編碼器提供NAS 存儲服務(wù)，通過EC 編碼器擴(kuò)展ECR 的編碼能力。

　　DC 編碼器用于接收中心指令， 將系統(tǒng)中任何一路編碼的圖像解碼還原成模擬的視音頻信號，接入到現(xiàn)場電視機(jī)或者其它影像設(shè)備，用于展示實(shí)時視頻信息或視頻指揮。

　　所有編解碼器都可以被監(jiān)控中心的集成監(jiān)控中心主機(jī)統(tǒng)一配置、認(rèn)證和網(wǎng)管。

　　3.2 無線傳輸系統(tǒng)

　　通過WiMAX 的遠(yuǎn)端站CPE（客戶端設(shè)備），將前端系統(tǒng)采集到的視頻等數(shù)字信號處理為射頻信號后發(fā)往基站，再由基站通過以太網(wǎng)或光纖傳輸?shù)揭曨l監(jiān)控中心統(tǒng)一監(jiān)視、管理。

　　由于無線傳輸信道的開放性，使得WiMAX 系統(tǒng)必須具有很好的安全機(jī)制來保證網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　WiMAX 安全規(guī)范的核心基于MAC 層協(xié)議棧的安全子層， 大部分的算法和安全機(jī)制都以MAC 控制信息的形式存在于此。WiMAX 可以自由地選取工作在7 層模型中更高層（如網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層等）上的安全機(jī)制，這些機(jī)制包括IP 安全（IPSec）協(xié)議、傳輸層安全（TLS）協(xié)議和無線傳輸層安全（WTLS）協(xié)議。該子層提供接入控制，通過電子簽名的雙向設(shè)備認(rèn)證機(jī)制，并且應(yīng)用密鑰變換進(jìn)行加密以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性。當(dāng)兩個設(shè)備建立連接，協(xié)議就發(fā)揮了確保機(jī)密性和認(rèn)證設(shè)備的作用。

　　3.3 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心的核心設(shè)備包括集成監(jiān)控中心主機(jī)和集成監(jiān)控中心輔機(jī)。作為整個系統(tǒng)的核心管理服務(wù)器，可以對前端和中心所有的編解碼器進(jìn)行統(tǒng)一配置、認(rèn)證和網(wǎng)管，對所有用戶訪問進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，對報警、云臺控制、解碼輸出控制的輸出指令進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)和聯(lián)動處理。主機(jī)內(nèi)置防火墻功能可以杜絕惡意入侵，保障系統(tǒng)信息安全。

　　集成監(jiān)控中心主機(jī)作為整個系統(tǒng)的Web 服務(wù)器為用戶提供Web 客戶端訪問服務(wù)， 通過Web 客戶端可以實(shí)現(xiàn)對前端編解碼器的統(tǒng)一配置和網(wǎng)管，還可以接收解碼前端編碼器傳輸過來的數(shù)字視音頻信號，實(shí)現(xiàn)圖像語音監(jiān)視監(jiān)聽、圖像查詢回放、報警接收等功能。Web 客戶端還可以通過主機(jī)發(fā)送指令給中心解碼器解碼輸出視頻信號上電視墻， 實(shí)現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能。集成監(jiān)控中心主機(jī)配合輔機(jī)可以作為NVR 網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)使用， 主機(jī)和輔機(jī)均可以接收指定編碼器傳送上來的視頻存儲流， 內(nèi)置的8個盤位NAS 存儲空間可以提供高質(zhì)量的存儲服務(wù)，同時提供RAID5 保護(hù)。

　　主機(jī)內(nèi)置了豐富的人機(jī)界面接口，可以接入顯示器、監(jiān)視器、專業(yè)鍵盤和鼠標(biāo)，方便監(jiān)控中心操作人員直接在主機(jī)上監(jiān)視、控制遠(yuǎn)程圖像，并通過中心的視音頻采集通道和對講通道實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)場人員的可視對講、廣播。

　　3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可以通過Web 客戶端訪問控制中心的主機(jī)，在授權(quán)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)基本視頻功能，同時還可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控中心配置實(shí)現(xiàn)二級監(jiān)控。

　　4 結(jié)束語

　　與傳統(tǒng)有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比， 采用IEEE802.16 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于WiMAX 寬帶無線接入的視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有高帶寬、非視距、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中有線傳輸?shù)南拗?，?shí)現(xiàn)了“最后一公里”的無線接入，有利于在光纖不易敷設(shè)的地方快速架設(shè)、組網(wǎng)。