基于WiMAx技術的武警部隊無線視頻監控系統

1．2 WiMAX技術用于的武警部隊無線視頻監控系統的優勢
武警部隊所使用的視頻監控系統，一般數百米內設一個監控點，具有覆蓋范圍廣，覆蓋點多、質量要求高等特點。而目前無線監控系統多使用基于Wi-Fi的IP無線監控技術，其采用IEEE 802．11作為無線傳輸標準，傳輸距離僅幾百米，其數據傳輸率較低，QoS機制不夠完整，這都限制其在武警部隊中的應用。
WiMAX的覆蓋能力完全滿足視頻監控點的分布特點，在一個WiMAX基站覆蓋范圍內可存在多個連續設置的監控點。同時，WiMAX具有非視距傳輸的特性，可以滿足復雜環境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線網絡接入(Cable、DSL)的無線擴展，方便地實現邊遠地區的網絡連接。
WiMAX采用面向連接方式，定義了完整的QoS機制。其MAC層支持4種業務：非請求的寬帶分配業務、實時輪詢業務、非實時輪詢業務、盡力傳輸業務，向用戶提供具有QoS性能的數據、視頻和語音服務，能夠滿足視頻監控所需的QoS要求。
采用802．16d標準工作在頻分雙工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一對3．5 MHz頻點，一個扇區可提供的上、下行總帶寬超過15 Mb／s；每個WiMAX客戶端(即WiMAX CPE――Client Produce Equipment，用戶端設備產品)可提供最大10 Mb／s的吞吐量，能夠滿足各種帶寬需求的監控要求；按照每個監控點1 Mb／s帶寬需求，單個WiMAX基站可支持10個左右的監控點視頻傳輸需求。

2 基于WiMAX技術的武警部隊無線監控系統
本系統由前端視頻采集、網絡傳輸以及視頻信息管理三個子系統組成。前端視頻采集子系統主要用于信息監控。網絡傳輸子系統以無線和有線方式完成監控中心和前端視頻采集的數據交換。視頻信息管理子系統主要完成視頻信息的存儲、轉換、加密等。系統的整體結構如圖2所示。

2．1 前端視頻采集子系統
前端視頻采集子系統位于監控點，主要進行監控數據的采集，包括無線攝像機、云臺、解碼器等設備。前端系統的傳輸接入必須采用數字接入方式，在前端就將圖像轉化成數字信號再傳遞到監控中心，以減少傳輸帶寬。
該系統選用的無線攝像機是一種集視頻壓縮技術、網絡技術、嵌入式等多種先進技術于一體的數字攝像設備。集成了鏡頭、光學過濾器、影像感應器、視頻壓縮卡、無線網卡等設備，能夠實現視頻采集、視頻壓縮以及無線網絡傳輸等諸多功能，這樣無需計算機的協助便可獨立完成監控點的工作。無線攝像機有自己獨立的IP地址，這樣監控中心以及城域網上的用戶使用標準的瀏覽器就可以根據IP地址對網絡攝像機進行訪問、觀看實時圖像和監測數據；授權用戶可以通過網管系統遠程控制攝像機和云臺鏡頭的動作或對系統進行配置，從而可以對目標進行全方位的監控。
云臺是安裝和支撐攝像頭的設備，分為兩種固定云臺和電動云臺。固定云臺適用于監視范圍不大的情況，在固定云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機的水平和俯仰的角度，達到最好的工作姿態后，只要鎖定調整狀態就可以了。電動云臺適用于對大范圍進行掃描監視，它可以擴大攝像機的監視范圍，通過接收來自控制器的信號精確地運行定位。由于不同廠家的云臺和控制設備所使用的協議都各不相同，解碼器主要用于中轉控制端發出的數字信號。
2．2 網絡傳輸子系統
網絡傳輸子系統由WiMAx　CPE、無線基站和IP承載網組成。WiMAX　CPE作為WiMAX網絡的無線客戶終端，布設于監控點，使用小波束角定向天線，完成與基站的數據相互交換。無線基站主要接入多個WiMAX　CPE設備，同時完成與IP承載網的數據交換。單WiMAX扇區站下可支持多CPE，每個CPE負責接入一個或多個視頻監控前端，CPE的射頻模塊將信號變頻到適宜的頻率經天線發送到WiMAx基站，實現對多個監控點視頻信號的匯聚。
2．3 視頻信息管理子系統
視頻信息管理子系統設在監控中心，主要由視頻存儲服務器和監控管理服務器組成，完成視頻信息的存儲、管理、查詢、系統配置和實時監控等任務。監控管理服務器為整個視頻監控系統提供業務邏輯控制，完成監控中心的視頻圖像切換或分發，對WiMAX CPE進行參數配置、實時查看指定點監控信息，是視頻監控的核心業務實現平臺。數據庫服務器完成視頻監控信息的存儲、管理與備份，并為局域網的其他服務器和授權用戶提供歷史數據瀏覽、檢索等服務。