無(wú)線(xiàn)圖像傳輸技術(shù)及應用介紹
加入技術(shù)交流群
關(guān)鍵詞 無(wú)線(xiàn)圖像傳輸 壓縮方式
1.固定點(diǎn)的圖像監控傳輸系統
無(wú)線(xiàn)圖像傳輸系統從應用層面來(lái)說(shuō)分為兩大類(lèi)，一是固定點(diǎn)的圖像監控傳輸系統，二是移動(dòng)視頻圖像傳輸系統。
固定點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)圖像監控傳輸系統，主要應用在有線(xiàn)閉路監控不便實(shí)現的場(chǎng)合，比如港口碼頭的監控系統、河流水利的視頻和數據監控、森林防火監控系統、城市安全監控等。下面按頻段由低到高對不同的圖像傳輸技術(shù)進(jìn)行介紹。
1.12.4GHzISM頻段的多種圖像傳輸技術(shù)
2.4GHz的圖像傳輸設備采用擴頻技術(shù)，有跳頻和直擴兩種工作方式。跳頻方式速率較低，吞吐速率在2Mbit/s左右，抗干擾能力較強，還可采用不同的跳頻序列實(shí)現同址復用來(lái)增加容量。直擴方式有較高的吞吐速率，但抗干擾性能較差，且多套系統同址使用受限制。
2.4GHz圖像傳輸可基于IEEE802.11b協(xié)議，傳輸速率為11Mbit/s，去掉傳輸過(guò)程中的開(kāi)銷(xiāo)，實(shí)際有效速率為3.8Mbit/s左右。后來(lái)制訂的IEEE802.11g標準，速率上限達到54Mbit/s，該標準互通性高，點(diǎn)對點(diǎn)可傳輸幾路MPEG-4的壓縮圖像。
應用在2.4GHz頻段的還有藍牙技術(shù)、HomeRF技術(shù)、MESH、微蜂窩技術(shù)等。隨著(zhù)應用范圍的逐漸擴大，2.4GHZ這個(gè)頻段處于滿(mǎn)負荷工作狀態(tài)，其速率問(wèn)題、安全問(wèn)題、相互兼容問(wèn)題值得進(jìn)一步研究。
1.23.5GHz頻段的無(wú)線(xiàn)接入系統
3.5GHz的無(wú)線(xiàn)接入系統是一種點(diǎn)對多點(diǎn)微波通信技術(shù)，采用FDD雙工方式，用16QAM、64QAM調制方式，基于DOCSOS協(xié)議。其工作頻段相對較低，電波自由空間損耗小，傳播雨衰性能好，接入速率足夠高，且設備成本相對較低。該系統具有相對良好的覆蓋能力，通常達到5km～10km，適合地縣市級單位低價(jià)位、較大面積覆蓋的應用場(chǎng)合;還可與WLAN、LMDS互為補充，形成覆蓋面積大小配合、用戶(hù)密度稀密配合的多層運行的有機互補模式。目前存在的問(wèn)題是帶寬不足，只有上下行各30MHz，難以大規模使用。
1.35.8GHzWLAN產(chǎn)品
5.8GHz的WLAN產(chǎn)品采用正交頻分復用技術(shù)，在此頻段的WLAN產(chǎn)品基于IEEE802.11a協(xié)議，傳輸速率可以達到54Mbit/s。根據WLAN的傳輸協(xié)議，在點(diǎn)對點(diǎn)應用的時(shí)候，有效速率為20Mbit/s;點(diǎn)對六點(diǎn)的情況下，每一路圖像的有效傳輸速率為500kbit/s左右，也就是說(shuō)總的傳輸數據量為3Mbit/s左右。對于無(wú)線(xiàn)圖像的傳輸而言，基本上解決了“高清晰度數字圖像在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的傳輸”問(wèn)題，使得大范圍采用5.8GHz頻段傳輸數字化圖像成為現實(shí)，尤其適用于城市安全監控系統。
WLAN傳輸監控圖像，目前比較成熟的是采用MPEG-4圖像壓縮技術(shù)。這種壓縮技術(shù)在500kbit/s速率時(shí)，壓縮后的圖像清晰度可以達到1CIF(352×288像素)～2CIF。在2Mbit/s的速率情況下，該技術(shù)可以傳輸4CIF（702×576像素，DVD清晰度）清晰度的圖像。采用MPEG-4壓縮以后的數字化圖像，經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)信道傳輸，配合相應的軟件，很容易實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化、智能化的數字化城市安全監控系統。
5.8GHz頻段的WLAN產(chǎn)品空中接力不好，點(diǎn)對點(diǎn)連接很不經(jīng)濟，不適合小型設備，技術(shù)成本過(guò)高，同時(shí)5.8GHz頻段在部分地區面臨頻譜管制。
1.426GHz頻段的寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入系統
LMDS系統是典型的26GHz無(wú)線(xiàn)接入系統，采用64QAM、16QAM和QPSK三種調制方式。LMDS具有更大的帶寬以及雙向數據傳輸能力，可提供多種寬帶交互式數據以及多媒體業(yè)務(wù)，解決了傳統本地環(huán)路的瓶頸問(wèn)題，能夠滿(mǎn)足高速寬帶數據、圖像通信以及寬帶internet業(yè)務(wù)的需求。LMDS系統覆蓋范圍3公里～5公里，適用于城域網(wǎng)。由于世界各國對LMDS的工作頻段規劃不同，所以其兼容性較差、雨衰性能差，成本也較高。
綜上所述，對于城市數字化監控系統，采用2.4GHz以上的WLAN技術(shù)作為固定點(diǎn)的圖像傳輸是完全可行的，也是發(fā)展的趨勢。
2.移動(dòng)視頻圖像傳輸系統
除了對固定點(diǎn)的圖像監控的需求外，移動(dòng)圖像傳輸的需求也相當旺盛。移動(dòng)視頻圖像傳輸，廣泛用于公安指揮車(chē)、交通事故勘探車(chē)、消防武警現場(chǎng)指揮車(chē)和海關(guān)、油田、礦山、水利、電力、金融、海事，以及其它的緊急、應急指揮系統，主要作用是將現場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像傳輸回指揮中心，使指揮中心的指揮決策人員如身臨其境，提高決策的準確性和及時(shí)性，提高工作效率。下面就移動(dòng)視頻圖像傳輸采用公網(wǎng)和專(zhuān)用技術(shù)兩種情況作相關(guān)介紹。
2.1利用CDMA、GPRS公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )傳輸圖像
CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的移動(dòng)傳輸技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn):保密性好、抗干擾能力強、抗多徑衰落、系統容量的配置靈活、建網(wǎng)成本低等。CDMA采用MPEG-4壓縮方式，用MPEG-4的CIF格式壓縮圖像，可以達到每秒2幀左右的速率;如果將圖像調整到QCIF格式，則可以達到每秒10幀以上。但是，對于安全防范系統來(lái)說(shuō)，一般采用低傳輸幀率而保證傳輸的清晰度，因為只有CIF以上的圖像清晰度才可以滿(mǎn)足調查取證的需要。如果希望進(jìn)一步提高現場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)傳輸速率，一個(gè)簡(jiǎn)單的方案是采用多個(gè)CDMA網(wǎng)卡捆綁使用的方式，用來(lái)提高無(wú)線(xiàn)信道的傳輸速率。目前市場(chǎng)上有2～3個(gè)網(wǎng)卡捆綁方式的路由器，增加網(wǎng)卡的代價(jià)是增加設備成本和使用成本。隨著(zhù)視頻壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，單個(gè)網(wǎng)卡上3～4幀/秒圖像傳輸速率是可以實(shí)現的，如果每秒鐘可以傳輸3～4幀CIF格式的圖像，可以滿(mǎn)足一般移動(dòng)公共交通設施的安全監控的要求。
GPRS是一種基于GSM系統的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)，支持特定的點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)服務(wù)，以“分組”的形式傳送數據。GPRS峰值速率超過(guò)100kbit/s，網(wǎng)絡(luò )容量只在所需時(shí)分配，這種發(fā)送方式稱(chēng)為統計復用。GPRS最主要的優(yōu)勢在于永遠在線(xiàn)和按流量計費，不用撥號即可隨時(shí)接入互聯(lián)網(wǎng)，隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò )保持聯(lián)系，資源利用率高。
還有一種可以期待的選擇是3G系統，目前全球已進(jìn)入部署階段，目前可以實(shí)現的有效速率達384kbit/s，它將帶來(lái)移動(dòng)視頻傳輸系統革命性的進(jìn)步。但需要注意的是，即使速率提高了很多，也不要認為所有的移動(dòng)交通設施可以同時(shí)將圖像傳輸回監控中心，因為同時(shí)概念對于公網(wǎng)圖像傳輸來(lái)說(shuō)幾乎是不可能的。
2.2用于應急突發(fā)事件的專(zhuān)用圖像傳輸技術(shù)
對于一些應急指揮中心的圖像傳輸系統，往往要求將突發(fā)事件現場(chǎng)的圖像傳輸回指揮中心。例如遇到重大自然災害，水災、火災現場(chǎng)，群眾的大型集會(huì )和重要安全保衛任務(wù)現場(chǎng)等。這類(lèi)應急圖像傳輸系統不宜使用公眾網(wǎng)絡(luò )傳輸，最好采用專(zhuān)業(yè)的移動(dòng)圖像傳輸設備。但目前我國對此尚未專(zhuān)門(mén)規劃頻率?？捎糜谝苿?dòng)視頻圖像傳輸的技術(shù)有以下幾種。
2.2.1WiMAX
WiMAX是點(diǎn)對多點(diǎn)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，WiMAX采取了動(dòng)態(tài)自適應調制、靈活的系統資源參數及多載波調制等一系列新技術(shù)，并兼具較高速率傳輸能力(可達70Mbit/s～100Mbit/s)及較好的QoS與安全控制。WiMAX802.16e覆蓋范圍可以達到1～3英里，主要定位在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)環(huán)境。然而802.16e獲得足夠的全球統一頻率存在一定難度，且建設成本和設備價(jià)格較高。
2.2.2無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格（MESH）技術(shù)
無(wú)線(xiàn)“網(wǎng)格（MESH）”技術(shù)，可以實(shí)現較近范圍內的高速數據通信。利用2.4GHz頻段，有效帶寬可以達到6Mbit/s，這種技術(shù)鏈路設計簡(jiǎn)單、組網(wǎng)靈活、維護方便。
3.結束語(yǔ)
對于固定無(wú)線(xiàn)圖像傳輸，我們可以采用成本較低的WLAN技術(shù)產(chǎn)品;對移動(dòng)視頻圖像傳輸可以采用公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )或專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)圖像傳輸技術(shù)。我們希望有更多的同行能再進(jìn)一步關(guān)注無(wú)線(xiàn)圖像傳輸問(wèn)題，以促進(jìn)該行業(yè)的發(fā)展。
評論