無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)在小區安防智能化的應用

　　住宅小區安防智能化是目前的發(fā)展趨勢，由于小區住宅監控系統對成本非常敏感，采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以比采用有線(xiàn)方案節省90%以上的成本。本文將討論無(wú)線(xiàn)Mesh技術(shù)用于構建住宅小區安防智能化的方案和分析。

　　同比傳統的模擬視頻監控網(wǎng)絡(luò )，今天的IP網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統提供了強大的解決方案，提供了更大的靈活性、可可靠性并且進(jìn)一步的降低了部署成本。在過(guò)去，無(wú)線(xiàn)視頻監控被認為是點(diǎn)到點(diǎn)的解決方案，可靠性較差。隨著(zhù)越來(lái)越多的用戶(hù)在Strix無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )上實(shí)施了視頻監控，無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )改變了這種認識。過(guò)去幾年被認為是不可能的覆蓋距離和范圍，都通過(guò)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )健壯的高性能、低時(shí)延和多跳可擴展性得以實(shí)現。

　　在全球角度，視頻監控市場(chǎng)可達百億美元以上。根據iSuppli Corporation的報告，視頻監控設備到2011年可達120億美元，這包括視頻監控攝像頭、DVR和視頻服務(wù)器等設備?！邦A計在2015-2016年，基于網(wǎng)絡(luò )的監控系統將全面的替代模擬監控系統”，IMS Research指出到2009年底“模擬錄像設備將僅占有5%的市場(chǎng)份額.”

　　隨著(zhù)現有網(wǎng)絡(luò )部署的擴展和全新的網(wǎng)絡(luò )數字監控系統的發(fā)展，IP視頻監控市場(chǎng)的發(fā)展也順利成章。隨著(zhù)DVR數字視頻錄像到NVR(網(wǎng)絡(luò )視頻錄像)技術(shù)的轉變，IP技術(shù)應用在視頻監控市場(chǎng)的發(fā)展也在迅速的普及。此外，IP視頻監控技術(shù)也將擴大視頻監控市場(chǎng)，覆蓋更多的新應用和新的細分市場(chǎng)。無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也已經(jīng)成為視頻監控市場(chǎng)的新方向。

　　Strix無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )促進(jìn)了大規模的分布式視頻監控部署，為IP視頻監控系統提供了業(yè)界最高的吞吐量、最低的時(shí)延、無(wú)與倫比的靈活性和可靠性。 Strix無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )在全球范圍內廣泛的部署，尤其當用戶(hù)要求無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )性能與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相當、或者為關(guān)鍵的監控系統提供承載的時(shí)候。Strix Access/One？是業(yè)界唯一得到獨立實(shí)驗室測試、實(shí)際全球部署的驗證的的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構。

　　傳統部署采用同軸電纜、昂貴的光纖多工器分布放大器等方式，甚至采用私有的類(lèi)似以太網(wǎng)線(xiàn)的雙絞線(xiàn)方案，現在情況在迅速變化，通過(guò)消除線(xiàn)纜的限制，減少了很多部署障礙和額外成本，以往無(wú)法實(shí)現監控系統都成為可能；只要是無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )架構的覆蓋范圍內，視頻監控頭和視頻服務(wù)器可以任意的放置，因此更多的用戶(hù)發(fā)現該方案的優(yōu)勢，并且逐漸替代傳統的模擬視頻監控系統。

　　分布式視頻監控網(wǎng)絡(luò )助力小區安防智能化系統建設

　　Strix無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )令大規模部署和戰略性的IP視頻監控成為可能，尤其無(wú)論是用于政府、市政、公共安全或者企業(yè)安防，視頻監控都是關(guān)鍵的應用系統；也非常適合價(jià)格敏感的住宅小區智能化系統。

　　分布式視頻監控提供了強大的查看、共享和分發(fā)視頻的能力，與類(lèi)似門(mén)禁系統或者入侵監測系統的統計信息和集成信息配合，消除了集中式服務(wù)器群和單點(diǎn)故障的隱患。Strix提供了完全分布式的無(wú)線(xiàn)Mesh視頻監控系統，包括了視頻攝像頭、視頻服務(wù)器、存儲集群、客戶(hù)應用系統和遠程查看等部分。

　　此外，網(wǎng)絡(luò )視頻監控同諸如遠程告警系統等應用配合，進(jìn)一步的提高了安防部門(mén)的效率，也降低了誤告警的響應成本，據統計對于大部分政企單位來(lái)說(shuō)，該功能降低了90%誤告警率。

　　IP視頻監控的優(yōu)點(diǎn)

　　根據用戶(hù)需求可擴展的部署

　　充分利用無(wú)線(xiàn)和其它架構，可利用現有的IP網(wǎng)絡(luò )設備

　　同其它安全系統協(xié)同工作，與其他網(wǎng)絡(luò )設備良好的互操作性

　　優(yōu)化視頻流減少存儲空間，傳統視頻壓縮技術(shù)需要更多的存儲空間

　　利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)可將視頻分發(fā)到多個(gè)地點(diǎn)，降低時(shí)間和人力成本

　　提高安防覆蓋區域和提高視頻傳輸質(zhì)量

　　手持終端可在任意地點(diǎn)任意時(shí)間查看視頻監控信息

　　安裝更快速便捷，易于升級和遷移

　　解決方案評估

　　為了做出最準確的網(wǎng)絡(luò )評估，有幾個(gè)因素是非常關(guān)鍵的，包括視頻壓縮算法、攝像頭數量、視頻服務(wù)器位置和遠程查看位置等。

　　不要同模擬監控中的NTSC和PAL混淆，VGA標準定義了IP視頻監控的分辨率。視頻壓縮算法決定了視頻質(zhì)量、圖像尺寸、楨數，同圖像更新技術(shù)一起決定了視頻監控的帶寬要求。視頻監控的帶寬可以從每秒幾百K到幾兆，以每秒最高30楨數來(lái)傳輸。

　　為了降低帶寬消耗，智能攝像頭和帶寬優(yōu)化特性可以減少圖像傳輸的大小和速度，同時(shí)也要考慮遠程查看和PTZ功能的帶寬和延時(shí)。根據所用攝像頭的不同，PTZ控制延時(shí)一般小于250ms，并且在模擬配置中，編碼/解碼過(guò)程會(huì )鄭家150-200ms。由于與視頻服務(wù)器連接進(jìn)行監控，遠程查看應用也會(huì )消耗一部分視頻傳輸帶寬；盡管管理人員可以直接訪(fǎng)問(wèn)攝像頭。每個(gè)廠(chǎng)家的遠程查看技術(shù)使用戶(hù)可以選擇查看視頻監控攝像頭的數量、攝像頭編組、分辨率、楨數和PZT控制。

　　為了充分地解決帶寬問(wèn)題，需要更進(jìn)一步的討論視頻壓縮、IP攝像頭和網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器等設備。

　　視頻壓縮方法

　　不經(jīng)壓縮的普通模擬視頻流可以消耗高達165Mb/s帶寬，而百萬(wàn)像素的IP攝像頭可以消耗多大幾個(gè)G的帶寬。因此，必須采用視頻壓縮激素，以便降低圖像尺寸保留更多的帶寬。

　　壓縮程度會(huì )影響射頻監控質(zhì)量，導致視頻不清洗或者失真，因此要在壓縮視頻圖像尺寸和保持視頻清晰之間做好平衡。通常，IP視頻監控頭和視頻服務(wù)器廠(chǎng)家的方案都已經(jīng)達到了這種平衡，并且廠(chǎng)家可以采用的標準也早已確立。

　　目前有多種壓縮方式，主要包括H.264、MPEG4和MJPEG；可以分為兩類(lèi)，即每楨壓縮編碼方式以及動(dòng)態(tài)編碼方式。

　　當考慮視頻壓縮方法時(shí)，MJPEG是最為廣泛使用的每楨壓縮技術(shù)，完全是針對每個(gè)視頻楨進(jìn)行壓縮。這項技術(shù)允許可預測的確定視頻需求，但是在此同時(shí)，MJPEG的帶寬效率不高，尤其是在類(lèi)似樹(shù)葉移動(dòng)等情況下。

　　H.263、H.264和MPEG4技術(shù)得以不斷普及并且廣泛的應用于帶寬略低并且允許圖像質(zhì)量略低的視頻部署。動(dòng)態(tài)壓縮全部的關(guān)鍵楨，對于后面的枕就不是全部壓縮了，存在變化的楨會(huì )被壓縮和傳輸。因此，這項技術(shù)的優(yōu)勢就是僅發(fā)送關(guān)鍵楨之外存在變化的部分，這樣可以節省50-80%的帶寬。Strix Access/One增加了性能優(yōu)勢，并且增加網(wǎng)絡(luò )可擴展性。

　　IP視頻監控攝像頭

　　目前的IP攝像頭不僅提高了傳統技術(shù)并且增加了網(wǎng)絡(luò )接口，而且在采用新的模擬轉換技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)步。在過(guò)去的幾年里，CMOS技術(shù)促進(jìn)了低成本的IP視頻傳輸的數模轉換。逐行掃描更好的顯示了移動(dòng)物體，而模擬攝像頭在4CIF高分辨率下會(huì )產(chǎn)生隔行掃描問(wèn)題，導致移動(dòng)物體模糊。模擬視頻圖像是線(xiàn)組成的，并且每幅圖像是逐行掃描形成，當圖像包含了很多移動(dòng)物體，圖像就會(huì )在逐行掃描處變得模糊。

　　IP視頻監控數字像素圖像采樣的先進(jìn)技術(shù)超越了傳統的模擬CCD技術(shù)。通過(guò)數字像素圖像采用技術(shù)，可以一次性獲取一幅圖像，即使是在高度移動(dòng)情況下，仍然可以提供清晰的圖像。最新的像素圖像采樣技術(shù)支持低亮度和特殊的燈光條件，完全實(shí)現了CCD技術(shù)的所有功能。內嵌智能算法包括內建的動(dòng)態(tài)發(fā)現、自動(dòng)壓縮選擇、帶寬和網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化控制，以及視頻發(fā)送決策流程。新一代的視頻攝像頭包括可編程的API接口和DSP，DSP可以被直接訪(fǎng)問(wèn)或者通過(guò)NVR的編程接口來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。

　　這樣，可以通過(guò)編程令PTZ攝像頭識別物體，放大以獲取高分辨率圖像然后向安防人員觸發(fā)告警，電話(huà)或者電子郵件。另外，通過(guò)進(jìn)入百萬(wàn)像素成像技術(shù)，IP攝像頭可以超越業(yè)界傳統的NTSC/PAL的高分辨率方案。同今天的數字/模擬攝像頭（像素越為40萬(wàn)）比較,百萬(wàn)像素級別的攝像頭可以提供100萬(wàn)到500萬(wàn)像素圖像，未來(lái)可實(shí)現更高的像素水平。

　　新的帶寬優(yōu)化技術(shù)，例如楨速率控制技術(shù)，已經(jīng)成為內建的功能，而傳統的模擬攝像頭卻總是發(fā)送所有的視頻。網(wǎng)絡(luò )視頻監控的楨速率控制技術(shù)意味著(zhù)IP攝像頭/視頻服務(wù)器僅以特定的楨數發(fā)送視頻，沒(méi)有不必要的視頻在網(wǎng)絡(luò )上傳輸，IP視頻攝像頭/視頻服務(wù)器可以配置為發(fā)現移動(dòng)目標后增加楨數，或者為不同的接收者發(fā)送不同的楨數等等，這些特性對于遠程地點(diǎn)帶寬不高的情況下非常適合。

　　另外一項重要的開(kāi)發(fā)工作是VMD(可變運動(dòng)發(fā)現)技術(shù)。VMD是IP攝像頭和NVR的集成功能，提供了了優(yōu)于DVR的很多優(yōu)點(diǎn)。VMD作為IP攝像頭或者視頻服務(wù)器內建功能，減輕了錄像設備的負荷，使基于事件的視頻監控成為可能。在視野內沒(méi)有運動(dòng)發(fā)生時(shí)，不會(huì )有任何視頻發(fā)送給操作員或者錄像設備。關(guān)于活動(dòng)信息的VMD數據可以包含在視頻流中，以簡(jiǎn)化在存儲中尋找活動(dòng)。VMD也可以位于視頻管理軟件，為不具備VMD功能的IP攝像頭提供該功能。

　　IP攝像頭和視頻服務(wù)器本地的VMD功能的優(yōu)勢包括：節省帶寬、降低錄像設備的CPU負載、節約存儲空間，并且攝像頭可以同其他系統通過(guò)輸入/輸出端口配合（例如觸發(fā)告警）。

　　基于以上的動(dòng)態(tài)特性，估算監控系統所需帶寬會(huì )非常困難，因此下表中列出了根據分辨率計算帶寬的通用參考依據。這樣，通過(guò)簡(jiǎn)單的計算圖像的大小，并且乘以每秒楨數就可以確定帶寬需求。

　　網(wǎng)絡(luò )視頻錄像機

　　網(wǎng)絡(luò )視頻錄像機是分布式視頻監控系統的主要組分，可以位于網(wǎng)絡(luò )的任意位置，NVR具有今天DVR的全部特性，但本質(zhì)的區別在于NVR是完全數字化的系統，并且專(zhuān)為IP視頻傳輸而設計的。NVR令管理人員可以在網(wǎng)絡(luò )任意位置訪(fǎng)問(wèn)、查看和控制視頻攝像頭。

　　NVR基本上來(lái)說(shuō)是軟件方案，幫助最終用戶(hù)做了硬件決策，包括服務(wù)器、存儲、編碼器和解碼器以及攝像頭。NVR可以支持多個(gè)廠(chǎng)家的傳統模擬和IP視頻攝像頭，包括先進(jìn)的百萬(wàn)像素攝像頭，并且絕大部分提供先進(jìn)的可編程接口A(yíng)PI，可用于控制和自定制功能的開(kāi)發(fā)。

　　NVR系統是完全的數字化IP視頻監控系統，將矩陣控制器、交換機、控制板和帶有存儲能力的DVR集成到同一的系統內。作為基于軟件的企業(yè)及視頻、語(yǔ)音和數據管理系統，NVR提供了圖形用戶(hù)界面、監控、錄像和分析功能，為管理人員提供了及時(shí)、準確地信息。

　　NVR是多站點(diǎn)監控的最佳選擇，即提供了分布式的監控系統，也提供了遠程安裝和離線(xiàn)存儲錄像的集中式控制。 在網(wǎng)絡(luò )視頻監控環(huán)境，NVR提供錄像和視頻管理功能。

　　根據所需性能選擇NVR，通常采用每秒楨數作為指標。如果每個(gè)攝像頭都需要每秒30楨，一個(gè)服務(wù)器可能只能為25個(gè)攝像頭錄像。如果每秒2楨是足夠的，那么一臺服務(wù)器就可以管理300個(gè)攝像頭。這就意味著(zhù)系統性能得以充分使用和優(yōu)化。

　　對于大型部署，IP網(wǎng)絡(luò )視頻系統是最易于擴展的。當系統需要支持高錄像楨率或者更長(cháng)的錄像四濺，通過(guò)增加處理器容量和內存到網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器就可以完成了?；蛘吒?jiǎn)單的方式就是加入另外一臺NVR設備，即可以位于中心站點(diǎn)也可以位于遠端站點(diǎn)。

　　IP視頻監控攝像頭執行編碼功能，或者模擬攝像頭可以同獨立的編碼/解碼設備配合，NVR可以放置在網(wǎng)絡(luò )中的任意位置，與編碼設備物理上的獨立簡(jiǎn)化了管理工作并且提高了可用性，NVR不需要為管理視頻卡或者壓縮貢獻系統處理能力。NVR提供了視頻流管理和視頻存儲管理。不容忽視的是存儲管理也是非常重要的因素，滿(mǎn)足用戶(hù)24小時(shí)錄像的存儲要求。NVR能夠根據動(dòng)態(tài)或者其他標準來(lái)剪輯存儲的視頻，進(jìn)一步降低了日常的維護工作，并且潛在的降低了視頻存儲容量的需要。

　　今天，政府和企業(yè)為遠程DVR維護多個(gè)獨立的服務(wù)器；當使用網(wǎng)絡(luò )內任意部署的NVR時(shí)，集中式的管理遠程數據庫的視頻變成更加簡(jiǎn)單，遠程的數據庫可以復制到中心安防機房。 將視頻監控功能分離也幫助了提供工作效率，IT部分在維護其他關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統的服務(wù)器的同時(shí)，可以承擔維護視頻監控服務(wù)器和存儲的責任，確保邊緣視頻設備可以穩定的連接到網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)器也可以定期的維護，提供持續監控網(wǎng)絡(luò )財產(chǎn)的能力。

　　此外，IT部分根據安全策略提供資源的合理訪(fǎng)問(wèn)，這樣安保人員可以集中精力在安全事件，而不是維護存儲設備。作為結果，不僅降低了重復的設備投入用于網(wǎng)絡(luò )傳輸和視頻訪(fǎng)問(wèn)，而且優(yōu)化了組織角色和責任。利用NVR完全分布式的能力，非常適合同無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )的配合，進(jìn)一步降低最初的設備部署成本和使用后的運營(yíng)成本。

　　Strix高性能Mesh架構大幅度的降低了住宅小區智能化成本

　　Strix Access/One多模產(chǎn)品是專(zhuān)為高性能和靈活性而打造的。Strix專(zhuān)利的多模涉及包括了基于標準的2.4GHz 802.11b/g、5GHz 802.11a和高功率的4.9GHz DSRC-C，用于公共安全網(wǎng)絡(luò )，提供業(yè)界第一個(gè)“任意模塊、任意業(yè)務(wù)和任意配置”的靈活性支持。

　　Strix Access/One采用強大穩定的Strix動(dòng)態(tài)Mesh架構（Dynamic Mesh Architecture， DMA），實(shí)現了Strix高性能Mesh算法（High Performance Mesh Algorithm，HPMA)和可擴展Mesh快速重路由技術(shù)（Scalable Mesh Fast Re-route，SMFR）。Strix DMA解決了其他Mesh算法存在的問(wèn)題，SMFR提供了自動(dòng)的自組網(wǎng)、自愈和無(wú)關(guān)拓撲的快速路由，支持高速移動(dòng)下的移動(dòng)漫游，多跳后接近零帶寬損耗。

　　Strix Access/One業(yè)界最具成本效益的無(wú)線(xiàn)Mesh平臺，交付了3倍于其他系統地每平方公里總體成本(TCO)，該平臺支持一個(gè)光纖節點(diǎn)帶100個(gè)無(wú)線(xiàn)Mesh節點(diǎn)、覆蓋10平方公里的能力，極大地降低了站點(diǎn)協(xié)調時(shí)間、花銷(xiāo)和復雜度，加快了業(yè)務(wù)推向市場(chǎng)的時(shí)間，也幫助實(shí)現業(yè)界最低的總體擁有成本。

　　業(yè)界唯一的模塊化系統：提供最高的容量、最高的吞吐量和最低的時(shí)延，支持語(yǔ)音、數據和視頻應用。 Strix OWS室外無(wú)線(xiàn)Mesh節點(diǎn)支持現場(chǎng)升級，最多可達6個(gè)無(wú)線(xiàn)模塊，并且支持廣泛的天線(xiàn)選擇；多達4個(gè)無(wú)線(xiàn)模塊可用于客戶(hù)接入，極大地提升了室內的穿透(采用扇區天線(xiàn))并且將用戶(hù)密度提高了3倍。另外，新技術(shù)的引入，如WiMAX，通過(guò)現場(chǎng)升級更容易實(shí)現。

　　Strix平臺在全球有100個(gè)以上的城域部署，并且經(jīng)過(guò)Iometrix獨立實(shí)驗室的驗證，系統成熟穩定得到廣泛的驗證，這些測試都表明Strix是業(yè)界性能最佳的無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )平臺，多跳后保持35Mb/s高吞吐量。此外，在300公里時(shí)速下的移動(dòng)切換時(shí)間在50ms以下，使類(lèi)似鐵路部署等高速移動(dòng)成為可能。

　　平臺的零配置能力可擴展性滿(mǎn)足了城市甚或國家級別的無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )部署。管理簡(jiǎn)單，Strix提供圖形化管理界面和命令行命令，快速地獲取系統工作狀態(tài)。產(chǎn)品提供硬件加速的AES加密，保護無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)間的通信，并且采用WPA用于終端接入安全。

　　分布式視頻監控系統是住宅小區安防的重要手段，Strix分布式無(wú)線(xiàn)監控網(wǎng)絡(luò )為類(lèi)似部署帶來(lái)極大的價(jià)值。

　　Strix無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )提供了與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相當的性能和彈性，非常適合住宅小區的視頻監控，并且可以與告警、接入控制、邊界系統等小區安防智能化配合。

　　快速部署方法

　　1) 為Mesh節點(diǎn)和攝像頭供電

　　在室內或室外安裝Strix Mesh節點(diǎn)

　　每個(gè)節點(diǎn)Mesh支持多個(gè)視頻攝像頭，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接Mesh節點(diǎn)，室外可支持太陽(yáng)能供電方式

　　2) 確定無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )最少需要幾個(gè)光纖落地點(diǎn)

　　確定攝像頭數量和位置，計算所需的帶寬

　　先確定攝像頭位置、視頻監控中心設備位置，然后再確定Mesh節點(diǎn)位置

　　在大型部署中，必須考慮攝像頭的最大帶寬，并且以此進(jìn)行計算總體帶寬

　　為了冗余目的，需要增加一定數量的光纖落地點(diǎn)和無(wú)線(xiàn)Mesh節點(diǎn)

　　3) 在視頻攝像頭和NVR/DVR之間的路徑上實(shí)施VLAN，實(shí)施QoS保證到中心節點(diǎn)的高吞吐量和低時(shí)延，當存 在盲區時(shí)，采用Strix高性能無(wú)線(xiàn)回程鏈路進(jìn)行流量中繼

　　4) 加電后，Strix Access/One節點(diǎn)將自動(dòng)的組成無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò )，完成網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)工作

　　綜上所述，多模Mesh解決方案不僅帶來(lái)性能上的提高，更由于城域Mesh網(wǎng)絡(luò )性?xún)r(jià)比提升而為無(wú)線(xiàn)視頻監控在住宅小區智能化建設帶來(lái)深遠的影響。