無線視頻監控傳輸技術的研究

0 引 言
近年來，圖像監視成為監視領域所應用的主要手段，以往的有線圖像監視系統往往面臨著需要鋪設大量的地上、地下設備線路，成本高，施工周期長等諸多問題。隨著計算機通信技術和網絡技術的快速發展，無線網絡技術已成為計算機網絡中一個至關重要的組成部分。在這個背景下，圖像傳輸無線化打破了傳統同軸電纜和光纖圖像監視受制于硬件連接的不利局面，具有更強的靈活性和方便性，基于無線網絡的視頻監視系統應運而生。無線視頻傳輸技術的發展已對無線移動網絡的架構和協議產生了深遠的影響，但由于無線信道帶寬資源有限，干擾因素多，而視頻信號數據量大，實時性要求高等問題。因此如何在無線網絡環境中高效地傳輸視頻成為人們的研究熱點。

1 無線視頻傳輸技術的發展現狀
隨著信息社會的發展，人們對安防監控的要求越來越高，除集中地黨政機關、企事業單位外，如在海上、山地、礦井、地下室等復雜的環境而無法實現有線網絡架設的地方。都需要實現安防視頻監控，這就需要用到無線視頻傳輸技術。
目前，市場上無線視頻傳輸技術大多采用GPRS和CDMA技術。而GPRS傳輸帶寬不足，傳輸視頻每秒只有幾幀，且出現應急事件時容易出現斷點和無線接收的死角。CDMA傳輸同樣存在這樣的缺陷，其下行帶寬是153 kb／s，上行帶寬是70～80 kb／s，因而傳輸流暢的視頻基本上不可能實現。由于圖像只有幾幀，以抓圖的形式來傳輸，并且為小畫面尺寸。顯然，這樣不能夠滿足視頻監控系統的實時應用需求。對于微波(數字微波、擴頻微波)，無線局域網(WLAN，802．11(a．b，g))等技術的其他較高的無線傳輸方案，其實現視頻編碼以MPEG-2／4，H．264等為主。但它們大多都存在共同的問題，即只能做到通視傳輸、定向傳輸，并且難以支持移動傳輸，從而限制了在視頻監控系統的應用，無線視頻監控系統結構如圖1所示。

監控系統一般采用低傳輸幀率而保證傳輸的清晰度，因為只有MPEG-4的CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調查取證的需要。因此，無線傳輸技術要在監控系統中得到充分的發揮絕對優勢，應該滿足：能在非可視和有阻擋的環境中應用；適于高速移動中無線傳輸實時圖像；適于傳輸高帶寬、高碼流、高畫質的音視頻；有優異的抗干擾、抗衰落能力。實際中，無線視頻實時傳輸主要有兩個概念：一是移動中傳輸；二是寬帶傳輸。因此，研制能夠將頻帶很寬的高清晰度視頻進行穩定的無限視頻傳輸系統，數據傳輸機制優化是需要解決的關鍵問題之一，無限鏈路的帶寬資源有限，這種局限性在海量視頻傳世中體現尤為明顯。在此，針對無線視頻傳輸系統中數據傳輸機制的容錯性展開相應的研究，旨在解決無線視頻傳輸中帶寬資源有限和視頻數據量大這一矛盾，充分利用視頻信號的時空相關性來節省由于不必要的重傳而帶來的帶寬資源浪費。通過利用帶寬一失真代價函數的概念來評價無線視頻傳輸系統。在此基礎上進一步給出基于帶寬一失真代價最小化準則的部分重傳錯誤控制機制，進而提高帶寬的利用率，并進行相應的實驗分析。