無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在平安城市建設之應用分析
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近年來(lái)，隨著(zhù)中國城市化進(jìn)程的加速，城市規模不斷擴張，城市人口不斷增長(cháng)?？焖僭鲩L(cháng)的人口以及由此而來(lái)的不斷增大的人口流動(dòng)性，給城市治安監管帶來(lái)很大的壓力。傳統的以人力防范和事后處理為主的公安管理模式已經(jīng)開(kāi)始制約城市治安管理水平的進(jìn)一步提高。城市公安管理部門(mén)迫切需要采取更多的技術(shù)手段來(lái)提高管理范圍和效率，彌補人力管理資源缺乏和效率不高的缺點(diǎn)。在這個(gè)大背景下，各地政府陸續開(kāi)工建設平安城市項目。平安城市（城市動(dòng)態(tài)監控系統）是一個(gè)覆蓋整個(gè)城市的大型綜合監控系統，業(yè)務(wù)范圍覆蓋治安、交管、消防、刑偵、內保等多個(gè)公安警種，系統組成包括社會(huì )治安監控系統、交通智能卡口系統、電子警察系統、社會(huì )重點(diǎn)防范單位監控系統等多個(gè)獨立而又互相協(xié)作的子系統，系統的核心是城市報警與監控系統。
二、平安城市監控系統中的傳輸網(wǎng)絡(luò )分析
在大多數的平安城市視頻監控系統中，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（電纜或光纖）一直是主流的傳輸模式，通過(guò)架空或地埋方式搭建的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，為視頻監控系統中的圖像傳輸提供了高質(zhì)量的信息高速公路。近年來(lái)，隨著(zhù)平安城市項目逐漸向二、三級城市推進(jìn)，有限的線(xiàn)路資源、復雜的地理環(huán)境往往成為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)展的瓶頸。另外，網(wǎng)絡(luò )建設過(guò)程中，城市管理者們對環(huán)境保護、建網(wǎng)速度、建網(wǎng)成本、維護費用等的要求也在不斷提升，在這種情況下，無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )以其高度的靈活性、便捷性、移動(dòng)性、低成本和保護用戶(hù)投資等特性，在平安城市項目中嶄露頭角。
2.1有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )
平安城市監控系統中的有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )，其傳輸媒介主要是光纖，結合網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的光端機、路由器、交換機、Hub和前端的以太網(wǎng)線(xiàn)等設備和材料，組成有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )，完成視頻監控系統信號的傳輸。
有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)是帶寬高、穩定性好。但在某些場(chǎng)合會(huì )受到布線(xiàn)本身的限制，如審批流程長(cháng)、布改線(xiàn)工程量大、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)不可移動(dòng)等；特別是當要把相距較遠的節點(diǎn)連接起來(lái)時(shí)，鋪設專(zhuān)用有線(xiàn)通信線(xiàn)路的施工難度大、費用高、耗時(shí)長(cháng)，不能完全滿(mǎn)足平安城市視頻監控系統的投資控制和建設速度的需求。
2.2無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )
平安城市監控系統中的無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，將數字化后的視頻信號承載在無(wú)線(xiàn)電波上，從發(fā)射端（前端）傳送到接收端（如監控中心）的傳輸網(wǎng)絡(luò )。無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )與有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )最大的不同在于傳輸媒介的不同，在無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )中，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)取代了傳統的光纖。由于無(wú)線(xiàn)傳輸系統只需考慮網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)（即安裝點(diǎn)）的環(huán)境條件，從而大大地降低了施工難度，提高了建設效率。
無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)是組網(wǎng)靈活、安裝便捷、維護費用低，且可擴展性好。從組網(wǎng)模式上看，可分為點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)模式和點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)模式。
點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)模式常用于固定的兩個(gè)站點(diǎn)之間，是無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的常用方式。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò )，傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)模式如圖1所示。
圖1點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)模式
點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)模式常用于一個(gè)中心點(diǎn)和多個(gè)遠端點(diǎn)的情況。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò )，組網(wǎng)成本低，維護簡(jiǎn)單，調試方便。點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)模式如圖2所示。
圖2點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)模式
平安城市視頻監控系統中常用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)
圖3平安城市無(wú)線(xiàn)視頻監控綜合應用場(chǎng)景
3.1寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統
寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統（BroadbandWirelessAccessSystem）是一種基于IP的、支持高速率的無(wú)線(xiàn)系統。系統利用無(wú)線(xiàn)包交換技術(shù)來(lái)實(shí)現包括快速I(mǎi)nternet接入、視頻流傳輸、局域網(wǎng)互聯(lián)、VoIP和虛擬專(zhuān)網(wǎng)（VPN）等高速的IP業(yè)務(wù)。系統支持蜂窩組網(wǎng)，具備大規模應用部署能力。
系統通常工作在免申請頻段（5.8GHz），使用時(shí)分雙工（TDD）模式，利用正交頻分復用（OFDM）調制和前向糾錯（FEC）技術(shù)，可以支持較好的非視距（NLOS）應用，在復雜的地理環(huán)境條件下，給用戶(hù)提供最好的覆蓋。系統傳輸距離較遠，最遠可達50公里。
綜合寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統的特點(diǎn)我們可以看出，在平安城市視頻監控系統中，寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統以其高速率和遠傳輸距離的特點(diǎn)，相對于其它無(wú)線(xiàn)技術(shù)，具有比較優(yōu)勢，非常契合視頻信號高速率、遠傳輸距離的基本要求。
在寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統市場(chǎng)上，奧維通的BreezeACCESSVL和BreezeNETB產(chǎn)品，以其優(yōu)異的性能表現，占據了較大的市場(chǎng)份額。這兩款產(chǎn)品均工作在4.9-5.8GHz頻段，射頻采用正交頻分復用調制和前向糾錯技術(shù)，可以有效地克服電磁波的多徑衰落和干擾，支持更好的非視距傳輸能力，確保在復雜的傳播環(huán)境下，提供高速穩定可靠的數據傳輸。
圖4奧維通BreezeACCESSVL及BreezeNETB系統支持頻段
系統特點(diǎn)：
支持點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)模式（其中BreezeNETB僅支持點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)模式）；
根據視頻監控要求優(yōu)化上行帶寬；
支持視頻流業(yè)務(wù)等級（QoS）；
視頻數據空中加密（WEP、AES或FIPS197）；
支持移動(dòng)視頻監控；
具有SNMP的遠程配置和管理功能；
圖5基于SNMP的網(wǎng)絡(luò )管理平臺界面
安裝簡(jiǎn)便，擴展快速，節省投資且搬遷方便；
圖6BreezeACCESSVL硬件安裝場(chǎng)景
方便與有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )無(wú)縫集成。
圖7全室外型的無(wú)線(xiàn)視頻監控應用3.2移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統
另外，在平安城市項目中的一些特殊場(chǎng)合，為實(shí)現在復雜環(huán)境下向上級監控指揮中心提供重要監控目標高質(zhì)量的實(shí)時(shí)視頻、音頻圖像，一種基于330MHz專(zhuān)用頻率的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統應運而生。
系統特點(diǎn)：
采用高清晰圖像的編解碼技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)；
滿(mǎn)足高質(zhì)量視頻、音頻的傳輸；
適合非視距、運動(dòng)中高速數率傳輸的要求；
具備較強的抗電磁干擾性能；
便攜式與車(chē)載式設備能夠相互組合互通使用。
3.3無(wú)線(xiàn)系統組網(wǎng)及頻率規劃
寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統組網(wǎng)及頻率規劃比較靈活，現以5.8GHz頻段為例進(jìn)行詳盡分析。
5.8GHz頻段可用頻率波道配置如下圖所示，共有10個(gè)20MHz頻點(diǎn)（有頻率交叉），具體頻率值如圖8所示。
圖85.8GHz可用頻率波道配置圖
在進(jìn)行單基站頻率配置時(shí)，遵循圖9（10MHz）和圖10（20MHz）所示原則。圖中單基站配置分別為OMNI（360°）×1扇區、120°×3扇區、90°×4扇區和60°×6扇區。
圖95.8GHz單基站頻率分配示意圖（10MHz）
圖105.8GHz單基站頻率分配示意圖（20MHz）
在平安城市網(wǎng)絡(luò )建設初期，可采用120°×3扇區（20MHz）的單基站配置。每扇區空口容量54Mbps，每基站容量為162Mbps。后期如網(wǎng)絡(luò )容量需求擴大，可使用90°×4扇區，每基站容量將擴大至216Mbps。
移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統可用頻率資源較少，提供帶寬低，從技術(shù)角度講，在平安城市建設中，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統較難進(jìn)行大規模的組網(wǎng)(如使用8MHz/信道，可用信道僅1個(gè)，無(wú)法進(jìn)行多扇區劃分和頻率復用；而如采用2MHz/信道，可用信道為4個(gè)，可以考慮多扇區劃分和頻率復用，但由于信道帶寬減小4倍，相應的系統容量也會(huì )減小4倍)。
3.4兩種主要無(wú)線(xiàn)技術(shù)參數比較表
技術(shù)
項目寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統
技術(shù)成熟度成熟比較成熟
工作頻率4900－5850MHz336－344MHz
可用頻率帶寬950MHz8MHz
調制方式OFDMCOFDM
信道帶寬10/20/40MHz2－8MHz
頻率開(kāi)放狀態(tài)開(kāi)放頻率應急指揮、公共安全、
搶險救災專(zhuān)用
組網(wǎng)方式點(diǎn)對點(diǎn)/點(diǎn)對多點(diǎn)點(diǎn)對點(diǎn)/點(diǎn)對多點(diǎn)
組網(wǎng)能力通過(guò)合理的扇區劃分和頻率
復用，具備大規模組網(wǎng)能力頻率資源有限，無(wú)法在
同一區域組建大規模網(wǎng)絡(luò )
傳輸距離50km8－15km
傳輸路徑要求非視距非視距
最大容量54/108Mbps/300Mbps2-20Mbps
是否支持移動(dòng)支持低速移動(dòng)支持移動(dòng)
從上表可以看出，寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統以其高容量、規模組網(wǎng)能力和長(cháng)距離傳輸取勝，非常適合在平安城市傳輸網(wǎng)絡(luò )中的接入層、匯聚層（及部分骨干層）應用，特別是在網(wǎng)絡(luò )的接入和匯聚節點(diǎn)，可以作為光纖的替代來(lái)使用。
而且，比照光纖，寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統有很大的成本優(yōu)勢。在沒(méi)有光纖資源或光纖資源不足的區域，用寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統代替光纖，在提供同等通信質(zhì)量的情況下，寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統的投資成本要遠遠小于光纖的投資成本，從保護用戶(hù)投資的角度考慮，在特定區域，寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統有著(zhù)廣闊的應用空間。
移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統主要以其移動(dòng)性取勝，在平安城市的一些特殊場(chǎng)合（如移動(dòng)中的視頻傳輸）進(jìn)行應用。
總體來(lái)看，兩種無(wú)線(xiàn)技術(shù)本身是互補關(guān)系。作為平安城市建設中可以選擇的兩種主要無(wú)線(xiàn)技術(shù)，它們的加入，有力地補充了有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )天然的缺陷和不足，大大提高了網(wǎng)絡(luò )規劃的靈活性。
結束語(yǔ)
從平安城市建設的情況看，單純的基于有線(xiàn)的傳輸網(wǎng)絡(luò )在進(jìn)行視頻監控信號傳輸時(shí)存在著(zhù)明顯的缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)有：布點(diǎn)受限制，監控點(diǎn)的選擇一般都需靠近有線(xiàn)接入節點(diǎn)的地方，這種方式限制了布點(diǎn)的靈活性；布點(diǎn)工程量大，需要鋪設網(wǎng)線(xiàn)和光纖，由于基礎網(wǎng)絡(luò )的工程量比較大，因此一般有線(xiàn)傳輸比較適用于已有基礎網(wǎng)絡(luò )的場(chǎng)合；工程周期長(cháng)，鋪設基礎線(xiàn)纜耗時(shí)耗力；缺乏靈活性、移動(dòng)性，擴展和調整不方便，會(huì )增加不必要的基礎網(wǎng)絡(luò )建設和工程施工量。
而無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )具有諸多先天性的優(yōu)點(diǎn)，可以讓視頻監控徹底擺脫有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)的種種限制，伴隨著(zhù)相關(guān)無(wú)線(xiàn)技術(shù)（如終端技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、傳輸技術(shù)等）的持續進(jìn)步，并與其它安防技術(shù)的緊密融合，我們相信，未來(lái)平安城市的傳輸網(wǎng)絡(luò )，必然是一種有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)相結合的方式。其中，（光纖）有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )主要負責骨干網(wǎng)絡(luò )的高數據量(Gbps)傳輸，無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )負責匯聚和接入層的中低數據量（10/100Mbps）傳輸。當然，對于一些前端到接入節點(diǎn)較近的情況（100米以?xún)龋?，中低數據量的傳輸也可使用有線(xiàn)以太網(wǎng)線(xiàn)直接連接的方式完成?？傊?，基于無(wú)線(xiàn)的視頻監控業(yè)務(wù)數據傳輸，必將在平安城市的建設中獲得越來(lái)越廣泛的應用。
參考文獻：
工信部《關(guān)于專(zhuān)用移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統使用頻率的通知》
GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術(shù)規范》
奧維通有限公司《BreezeACCESSVLVer.5.5SystemManual》
奧維通有限公司《BreezeNETBVer.5.5SystemManual》
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