無線視頻監控面臨的問題及解決方案

為了建立起基于無線網絡、規范標準、大規模、低成本、可運營的視頻監控系統，推動視頻監控相關產業鏈快速形成，引領無線視頻監控產業發展，需要解決以下關鍵技術問題：

· 端到端QoS保障：相比有線網，無線網絡帶寬窄、抖動大、遲延長，端到端圖像質量難保障，業務質量較難滿足用戶需求;

· NAT穿越：無線網絡與用戶局域網之間往往存在異構網絡的NAT穿越問題。

解決方案

1、端到端QoS保障

針對端到端QoS保障出現的問題，一般可以采取以下解決方案：

· 無線視頻監控終端產品研發：為提高網絡上行速率，研發融合具備更大上行速率網絡模塊的新穎監控產品;

· 自適應編碼優化：根據網絡抖動狀況，通過對分辨率、幀率、圖像質量等圖像編碼參數進行優化，對輸出碼流進行網絡自適應調整，降低丟包率;

· 自適應傳輸優化：針對無線網絡抖動，優化傳輸模塊算法，優化冗余傳輸及丟包重傳機制，降低丟包對視頻質量的影響。

相比3G網絡，WiFi具備提供大流量、高速率無線數據接入方面明顯的技術優勢，微波傳輸一般針對項目進行點對點帶寬設計，目前，WiFi和微波傳輸暫時不存在實際使用中網絡上行速率的瓶頸。在3G網絡，特別是在TD-SCDMA制式下，研發融合具備更大上行速率網絡模塊的無線視頻監控終端產品，具備現實的意義。如采用下一章的多流技術或通過以下多種方式將HSUPA芯片集成到視頻采集設備中，包括：

· B2B接口;

· mini PCI-E接口，如下圖所示;

· 郵票孔(36管腳)接口;

· USB接口;

(1) 自適應編碼優化處理流程。

· 媒體服務器向編碼器動態反饋接收到的碼率，編碼器根據鏈路情況動態調整輸出的碼流;

· 編碼器對輸出流量進行完全整形，減少突發;

· 媒體服務器對接收的報文進行亂序重整，減少抖動;

· 客戶端向媒體服務器動態反饋接收到的碼率，媒體服務器根據鏈路情況進行擁塞避免;

· 媒體服務器對輸出流量進行整形，減少突發;

· 客戶端對接收的報文進行亂序重整，減少抖動。

(2)自適應傳輸優化。

報文組丟失數據可通過RS算法恢復時，則直接恢復;報文組丟失數據無法通過RS恢復時，則通過Selective ARQ機制請求發送端重傳，主要針對UDP傳輸模式，TCP自帶重傳機制。

2、NAT穿越

用戶NAT種類多樣、配置復雜，如何解決NAT穿越問題，保障視頻監控業務的順利使用，是無線視頻監控系統實施時需要認真考慮的問題，解決NAT穿越問題的主要方案包括：

方案1：服務器中轉信令與媒體

方案描述：服務器中轉方案中，監控前端攝像機與客戶端設備分別與監控平臺建立連接，由平臺對視頻流進行調度轉發。

(1)優點

· 可以解決前端以及客戶端的任何NAT的類型;

· 可以簡單實現組播、廣播等應用場景。

(2)缺點

· 服務器中轉業務流不能滿足部分客戶的需求;

· 服務器中轉帶來遲延增加，體驗降低。

方案2：客戶端與前端點對點媒體傳輸方案

方案描述：旨在解決市場需求中客戶端與前端直接建立媒體通道的要求，設立NAT中轉服務器，通過它令客戶端、前端了解自身網絡環境狀態，以便于雙方建立媒體鏈接。

(1)優點

· 無需平臺中轉，避免數據泄漏等業務風險;

· 點對點媒體傳輸，傳輸遲延縮短。

(2)缺點

· 無法穿越對稱型NAT。

常見無線視頻監控系統NAT穿越主要解決方案：

無線視頻監控傳輸優化

隨著3G技術的發展，數據業務對網絡帶寬提出了更高的需求，普通的3G峰值速率已經不能滿足用戶對于無線帶寬的需求，尤其TD-SCDMA技術，由于載波帶寬的限制，在2：4的時隙配比下，網絡僅能提供上行256kbps、下行1.68Mbps的峰值速率，即使引入HSUPA技術，也僅能提供上行560kbps的峰值速率，遠遠不能滿足TD-SCDMA業務發展的需要。

針對TD-SCDMA帶寬不足的問題，目前業界尚無很好的解決辦法，主要的嘗試包括如下。

· 推出用于視頻監控業務的雙卡終端：期望兩張SIM卡同時為一個用戶服務。該解決方案的缺陷在于：缺乏與網絡側的溝通機制，網絡側可能將該終端的兩張SIM卡分配于同一載波上，如此則不會帶來容量的提升;

· 雙載波捆綁技術：由于芯片技術尚不成熟，短期內無法引入。

方案設計

無線視頻監控終端側通過數據的整合、分解模塊，將發送的數據分解為多個數據流，網絡側采用多流調度機制，并且不同數據流采用不同載波承載，網絡側接收信號后將分解的多流數據進行整合。