|
1.前言 近幾年來，安防行業尤其是視頻監控系統蓬勃發展，公眾對于國內運營商發展的“寬視界”、“全球眼”、“神眼”等品牌已經不再感到陌生，在這些品牌下發展的視頻監控業務已經給各行各業帶了便利。另外，國內的科技強警和平安城市建設，也在全國范圍內展開。 隨著視頻監控業務的逐漸發展，有越來越多的行業和個人用戶在感受到固網視頻監控帶來便利的同時，也提出了移動視頻監控的需求。尤其國家政府機關、企業集團的領導以及一些商務人士，工作性質要求經常外出，不會在固定辦公地點長期辦公，而這類用戶經常需要進行各類重大決策。通過移動視頻監控的使用，就可以為用戶提供更加豐富的決策依據。因此，實現寬帶和移動的融合視頻監控業務的需求就顯得尤為迫切。 在2G發展初期，就有進行移動視頻監控的探索，其中遇到的一個最大的瓶頸的無線帶寬的穩定性。隨著基于2G技術的不斷發展以及3G逐步商用帶來的無線帶寬拓展，移動視頻監控系統進入了實質性建設階段，使得融合視頻監控業務成為可能。 2. 3G移動視頻監控的需求和關鍵技術分析 2.1需求分析 視頻監控系統的幾個重要組成部分：前端視頻采集編碼設備、中心集中管理平臺系統、用戶客戶端。在有線網絡支撐的視頻監控系統中，這幾部分之間都是通過固網進行連接的。也就是說，用戶有某個區域的視頻監控布點需求時，該區域必須具備有線網絡是必要條件，同樣，用戶需要通過有線網絡上網，才能使用視頻監控業務。 在有線視頻監控系統下，某些不方便部署有線網絡的地方無法實現視頻監控點的部屬，也無法通過客戶端使用視頻監控業務。而這兩方面的需求，尤其是無線瀏覽客戶端的需求，市場方面的呼聲一直都存在并且越來越高。 通過以上分析，可以看出，如果3G無線網絡提供的帶寬能夠滿足視頻監控系統的需求，能夠實現前端編碼設備無線上傳，3G無線終端隨時隨地瀏覽，那將真正實現用戶的3A服務：做到任何時候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現場都能實現監控（Anysee）。隨著3個運營商3G建設的逐步展開，3G無線網絡的帶寬瓶頸也逐步得到突破，3G視頻監控將成為殺手級的應用。 2.2關鍵技術分析 通過以上分析，3G無線視頻監控的關鍵主要體現在兩個端，即移動客戶終端和監控點的無線終端。前者用于解決移動用戶如何看，后者解決視頻監控點視頻無線上傳。所以，實現3G無線視頻監控系統的關鍵技術包括：適用于無線傳輸的視頻編解碼技術，3G移動網絡對于視頻傳輸的支持、視頻平臺的接口技術，3G移動終端的多媒體處理技術。其中最為關鍵的是3G無線網絡和3G終端。 2.2.1 3G通信標準 國際上3G通信有3種制式標準：歐洲的WCDMA標準、美國的CDMA2000標準和由我國科學家提出的TD－SCDMA標準。 表一：三種3G制式指標比較 （1）WCDMA的演進過程 國際標準化組織3GPP（第三代合作伙伴項目）控制著 WCDMA 規范，3GPP WCDMA標準歷經多年的努力，目前已有R99，R4，R5，R6，R7，R8等多個版本，其演進過程如下圖所示： 圖一：WCDMA的演進過程 （2）CDMA2000的演進過程 國際標準化組織3GPP2負責CDMA2000標準的制定。2000年10月，3GPP2頒布了1xEV-DORev0標準。CDMA2000 1xEV-DO由CDMA2000 1x演進而來，是第一個可與有線寬帶相比擬，提供高速分組數據業務的第三代移動通信標準。與WCDMA不同，CDMA2000有著較為明晰的發展和演進過程。如下圖所示： 圖二： CDMA-2000的演進過程 （3）TD-SCDMA的發展 自2001年3月3GPPR4發布后，TD-SCDMA標準規范的實質性工作主要在3GPP體系下完成。在R4標準發布之后的兩年多時間里，眾多的業界運營商、設備制造商一起，經過無數次會議討論、郵件組討論，通過提交的大量文稿，對TD-SCDMA標準規范的物理層處理、高層協議棧消息、網絡和接口信令消息、射頻指標和參數、一致性測試等部分的內容進行了一次次的修訂和完善，使得到目前為止的TD-SCDMAR4規范相當穩定和成熟。 在3GPP的體系框架下，經過融合完善后，由于雙工方式的差別，TD-SCDMA的所有技術特點和優勢得以在空中接口的物理層體現。物理層技術的差別是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。在核心網 方面，TD-SCDMA與WCDMA采用完全相同的標準規范，包括核心網與無線接入網之間采用相同的Iu接口；在空中接口高層協議棧上，TD-SCDMA與WCDMA二者也完全相同。這些共同之處保證了兩個系統之間的無縫漫游、切換、業務支持的一致性、QoS 的保證等，也保證了TD-SCDMA和WCDMA在標準技術的后續發展上保持相當的一致性。 TD技術的成熟程度正在迅速向WCDMA靠攏，TD HSDPA是TD-SCDMA系統提高下行容量和數據業務速率的一種重要技術，通過TD HSDPA，在不改變原有3GPP R4版本網絡架構的情況下，可以大大提高上下行數據業務速率。 2.2.2 移動視頻監控對3G手機終端的需求 要實現3G手機監控，一般來講，需要以下幾個條件： 1. 足夠的無線網絡帶寬。通過上面3G技術的分析，可以看出，其下行帶寬已經足夠支撐手機高清晰流暢單畫面的需求。 2. 手機處理器的能力足夠強，能完成流媒體視頻播放。由于還需要和視頻監控集中管理平臺進行信令交互，所以需要在手機平臺上開發應用接口軟件。目前的3G手機，基本上都具備這些要求。 3. 無論是手機自帶的流媒體播放器，還是采用二次開發的手機播放器，都需要能夠實現手機終端屏幕等的正確匹配。 4. 能夠在進行視頻監控業務時，不影響手機的語音、短信等業務。 5. 能夠處理網絡異常等情況，并支持網路恢復后重新連接的功能。 3.系統架構 3.1網絡分析 通過上述分析，我們可以看出基于3G提供的無線寬帶，可以滿足移動視頻監控的需求。但仔細分析，盡管目前已經商用的3.5G HSPA的理論下行速率已經達到14.4Mbps，未來的LTE更高達100Mbps，但是無線頻譜資源總是有限的，3G移動用戶如果大量同時在線，移動寬帶無法保障每個用戶分配到足夠的帶寬。同樣的道理可以想象一下高速公路行車，理論速率和實際速率因為車流量的關系，相差很大。但光纖卻可以保障固網寬帶無限擴容。因此，對于帶寬要求較高的視頻監控網絡來講，一定是固網和無線的融合，以有線為主，無線為輔。 3.2基于3G無線和有線的視頻解決方案 基于3G無線和有線的視頻監控系統組網解決方案如下： 圖三：基于3G無線和有線的視頻監控系統 在原有有線視頻監控的基礎上，通過引入3G網絡，在前端無線上傳、3G無線傳輸鏈路以及用戶展現側進行無線補充。 前端一些無法部署有線監控點的地方，通過在多媒體編碼器上增加3G無線接入方式，實現多媒體信息的無線上傳，同時接受視頻監控管理支撐平臺的管理。同樣，在一些公共交通工具上，可以通過部署無線編碼器，實現車載3G無線監控。 用戶展現側，在引入3G無線手機終端以前，視頻監控的瀏覽、歷史回放等業務。更多的是通過在固定網絡上建立監控中心，由專職值班人員在固網監控中心，通過電視墻或者PC機客戶端實現的。引入3G無線視頻監控解決方案，通過3G無線網絡和3G手機終端的支撐，用戶就可以實現在任何地點、任何時間進行視頻監控業務的使用。 3.3視頻監控管理支撐平臺 圖四：視頻監控管理支撐平臺 在一個大型的視頻監控系統中，視頻監控管理平臺處于中心的地位，上圖是以一個省級的視頻監控系統為例，圖中上半部分是整個平臺的管理中心，一般部署在省會城市，便于集中管理和維護，下半部分是媒體管理中心，一般部署在各個地市。這種組網部署的優點是： 集中管理，維護：眾所周知，一個大型的監控系統牽涉到網絡側、設備側、外網接口系統等，整個的維護管理相當復雜，需要由專業人士承擔維護任務。而整個系統的維護的網管數據屬于信令數據，所需要的網絡帶寬并不大。因此，通過很小的網絡負載，將維護管理集中在省會，由專業人士進行管理維護，是一種明智的選擇。 媒體數據分布部署，模擬視頻經過數字化壓縮以后，相比較普通的信令數據，所需要的帶寬和存儲空間是很大的。比如一個相當于DVD畫質的視頻信息，所需要的帶寬大約為1.5Mbps，而對于一個監控系統的用戶來說，本地瀏覽的概率在90%以上。所以，將媒體管理平臺部署在地市，就可以省去90%以上的地市和省會城市之間的網絡帶寬，而且，性能方面也會優越。 從整個管理平臺的組成來看，主要包括集中管理服務器、業務支撐服務器、認證管理服務器、網絡管理服務器等。實現了用戶管理、設備管理、業務管理、視頻管理、計費等支撐功能。 3.4移動終端3G手機的視頻業務流程 3.4.1 視頻實時瀏覽 圖五：3G手機終端瀏覽流程 （1） 3G手機終端向業務門戶發送實時瀏覽請求； （2） 媒體流協議適配，業務門戶解析3G手機終端的實時瀏覽請求，發送到集中平臺； （3） 集中平臺向對應的媒體管理平臺請求視頻； （4） 集中平臺決定媒體路由，回送給業務門戶； （5） 業務門戶根據媒體路由，向媒體管理平臺發送媒體請求； （6） 媒體管理平臺向集中管理平臺發送視頻流； （7） 集中平臺進行轉碼適配后，通過業務門戶發送視頻流到3G手機終端。 3.4.2 歷史錄像回放 圖六：3G手機終端歷史錄像回放流程 （1） 3G手機向集中監控管理平臺發送錄像回放請求； （2） 集中監控平臺解析后，將回放請求轉發給對應的媒體管理平臺； （3） 媒體管理平臺接收錄像回放請求后，檢索相應的磁盤陣列，得到響應后通知3G手機； （4） 媒體管理平臺接收錄像視頻流并進行轉碼適配，發送給3G手機； （5） 當集中管理平臺收到“停止”回放請求后，通知相應的媒體管理平臺等。 3.4.3 瀏覽過程中的攝像機控制 圖七 瀏覽過程中的攝像機控制 （1） 3G手機終端向集中管理平臺發送控制請求； （2） 集中管理平臺解析3G手機終端的控制請求； （3） 集中管理平臺向對應的媒體管理平臺發出控制請求； （4） 媒體管理平臺執行控制命令； （5） 媒體管理平臺向3G手機返回控制反饋結果。 4.3G移動視頻定位和趨勢分析 4.1 3G視頻監控和傳統視頻的比對 在普通用戶的印象中，視頻監控仍然是一個應用在相對專業場景的概念，從用戶的使用角度看，必須在一個固定的地方，用固定的終端才能夠實現視頻監控業務。使用的不夠便利和相對造價高的客戶端，是制約視頻監控走向個人用戶的一個重要的因素。 可以看到，在融合了3G和固網的視頻監控系統中，通過3G提供的無線寬帶、終端的實時信息處理能力的飛速增強，就可以實現只要攝像機能夠拍到的地方，就可以通過移動3G終端實現視頻監控業務，可以為用戶帶來任何時候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現場都能實現監控（Anysee）的體驗。實際上目前已經眾多的便利、靈活的3G無線實時視頻監控系統實際應用案例，如無線家庭防盜、汽車監控等。基于3G無線傳輸手段的移動視頻監控以其特有的靈活性已成為視頻監控的一個新的發展方向。 3G移動視頻監控功能的優勢非常明顯，主要體現在以下幾個方面： 網絡健全，覆蓋面廣。隨著幾個運營商3G網絡的大規模建設，使用3G手機監控，幾乎就可以不受區域限制。 使用方便，操作簡單。只要會用3G手機，就可以使用3G手機監控。 即時有效。是實時監看，同短信、彩信等即時通訊結合起來，更加方便、及時。 除了安防意義的移動視頻監控，它還有具有視頻信息的及時獲取功能，如交通信息的實時獲取醫院病人的探視、幼兒園小孩的探視、家庭監看等。 4.2 3G視頻監控趨勢分析 正如無線電話仍然不能完全替代固定電話一樣，目前的移動視頻監控，仍然是做為固網視頻監控的補充，這是因為： 由于頻段資源是固定的，造成無線帶寬資源不能夠像有線那樣，幾乎可以無限制的擴容。 移動終端設備的處理能力，仍然不能和專業的計算機相比。 技術的發展是永不停步的，市場的需求是產品和技術發展的原動力，隨著移動視頻監控市場逐步走向個人用戶，3G視頻監控將會在以下幾個方面，越來越完善。 視頻質量和流暢度將越來越好，支撐的一個重要技術是低帶寬下的視頻編解碼技術。 監控業務越來越豐富，隨著3G移動終端處理能力的不斷提高，告警聯動、多畫面等在專業客戶端上才能實現的功能，將會出現在3G移動終端上。 |
