無(wú)線(xiàn)流媒體監控技術(shù)探討
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隨著(zhù)經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會(huì )治安形勢日趨復雜，各類(lèi)突發(fā)事件、刑事案件、治安案件和災害事故時(shí)有發(fā)生，大型集會(huì )和重要保衛任務(wù)十分繁重。2005年9月中國公安部正式啟動(dòng)城市聯(lián)網(wǎng)報警與監控系統建設（3111工程），在全國范圍內省、市、縣三級開(kāi)展報警與監控系統建設，推動(dòng)“平安城市”建設步伐。目前各主要城市如北京、廣州、深圳、杭州已開(kāi)始加快建設城市視頻監控系統。上海市公安局加強對巡邏警車(chē)及警員的無(wú)線(xiàn)通信裝備配置，依托有/無(wú)線(xiàn)通信、圖像通信、GPS巡邏、運鈔車(chē)自動(dòng)定位、GIS地理信息、計算機輔助決策系統和計算機網(wǎng)絡(luò )平臺，進(jìn)一步提升指揮中心的應急反應、社會(huì )聯(lián)動(dòng)、指揮調度和輔助決策能力。
1、無(wú)線(xiàn)流媒體監控技術(shù)概述
無(wú)線(xiàn)流媒體網(wǎng)絡(luò )多媒體監控管理平臺集無(wú)線(xiàn)通信、流媒體、視頻處理、計算機網(wǎng)絡(luò )和自動(dòng)化技術(shù)于一身，是視頻、音頻、數據和圖示一體化的解決方案。兼備網(wǎng)絡(luò )視頻監控、視頻會(huì )議、視頻直播等功能，具有超大規模組網(wǎng)能力，為無(wú)線(xiàn)監控系統在公安行業(yè)的應用提供了技術(shù)保障，為各種突發(fā)事件和應急事件提供良好準備，使車(chē)載監控、公共交通工具（公共汽車(chē)、地鐵、長(cháng)途汽車(chē)等）監控等難度較大的監控成為可能。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、流媒體業(yè)務(wù)主要面向GPRS/EDGE、CDMA、3G等提供較高帶寬（100kbit/s以上）的無(wú)線(xiàn)分組網(wǎng)絡(luò )。3G網(wǎng)絡(luò )空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供良好基礎，結合無(wú)線(xiàn)系統不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的特點(diǎn)，使移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)更具吸引力。視頻編碼器和自適應高性能流媒體服務(wù)器設備使得圖像清晰度達到FullD1（DVD）效果，實(shí)時(shí)性好，方便使用，可直接通過(guò)Web方式進(jìn)行遠程監控和遠程管理，為用戶(hù)提供靈活的監控畫(huà)面選擇、電子地圖使用，充分利用防火墻/VPN、加密、權限管理、安全認證，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等技術(shù)，保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。
在城市安防聯(lián)網(wǎng)系統中，由于前端設備及主干網(wǎng)絡(luò )帶寬的限制，海量用戶(hù)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)視頻資源時(shí)極易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò )擁塞。在大規模聯(lián)網(wǎng)監控系統中采用流媒體分發(fā)技術(shù)，依靠分布式流媒體服務(wù)器集群可實(shí)現音/視頻流的分層轉發(fā)，從根本上避免大規模并發(fā)流量產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò )瓶頸；單臺流媒體服務(wù)器的帶寬在100M～1000M左右，可以滿(mǎn)足千路用戶(hù)的點(diǎn)播請求（以每路384kbps計算）。這樣前端設備只需發(fā)送一份數據到流媒體服務(wù)器上，再由流媒體服務(wù)器進(jìn)行緩沖轉發(fā)，客戶(hù)端則統一連接到流媒體服務(wù)器獲取視頻數據，真正實(shí)現多路用戶(hù)的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，節省了前端設備寶貴的帶寬。雖然流媒體服務(wù)器是分布式管理的，但對所有用戶(hù)的授權是集中式管理的，從而保證了服務(wù)的連續性和業(yè)務(wù)數據的安全性。
2、無(wú)線(xiàn)流媒體監控系統的相關(guān)技術(shù)
CDMA無(wú)線(xiàn)流媒體監控系統是集流媒體編解碼、嵌入式及CDMA1X網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)等高新技術(shù)的整合產(chǎn)品，融合了傳統監控、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、動(dòng)態(tài)跟蹤、手機點(diǎn)播等技術(shù)，為各種復雜環(huán)境、重要區域或遠程地點(diǎn)的日常、應急監視和控制提供卓越的監控應用。
2.1流媒體編解碼技術(shù)
隨著(zhù)數字視頻編解碼技術(shù)、嵌入式視頻服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統正迅速從傳統的基于有線(xiàn)電視技術(shù)的模擬視頻監控系統向基于IP技術(shù)的數字視頻監控系統方向發(fā)展，數字監控已在某些領(lǐng)域取代原有的模擬監控?；贗P技術(shù)的數字視頻監控系統采用數字編碼壓縮技術(shù)（MPEG4、H.264或M-jpg2000）、數字視頻壓縮技術(shù)將模擬視頻信號、數據信號或語(yǔ)音進(jìn)行編碼，壓縮并打成IP包，通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò )把視頻信息以數字化形式進(jìn)行傳輸。只要是網(wǎng)絡(luò )可到達地方就一定可實(shí)現視頻監控和記錄，用戶(hù)可在安裝有專(zhuān)用解壓縮軟件的計算機、掌上電腦（PDA）、手機或電視墻、大屏幕上觀(guān)看瀏覽，控制遠程實(shí)時(shí)視頻圖像，并結合實(shí)時(shí)錄像報警聯(lián)動(dòng)、數據傳輸、語(yǔ)音對講等，這種監控可與很多其它系統進(jìn)行完美的結合。
壓縮技術(shù)就是將數據中冗余信息去掉（去除數據之間相關(guān)性），壓縮技術(shù)包含幀內圖像數據壓縮技術(shù)、幀間圖像數據壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。MPEG-4系統設計過(guò)于復雜，使MPEG-4難以完全實(shí)現并兼容，加上高昂的專(zhuān)利費，很難在視頻會(huì )議、可視電話(huà)等領(lǐng)域實(shí)現。用H.264（MPEG-4/part10）視頻壓縮標準，壓縮比極高、圖像質(zhì)量好、信道適應性更好、碼流更低。H.264的設計簡(jiǎn)潔，使它比MPEG-4更容易推廣，更容易在視頻會(huì )議、視頻電話(huà)中實(shí)現，更容易實(shí)現互連互通，可簡(jiǎn)便地和G.729等低比特率語(yǔ)音壓縮組成一個(gè)完整的系統。
2.2嵌入式視頻Web服務(wù)器技術(shù)
嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò )化數字視頻監控為業(yè)界公認最穩定、最有效的系統，由嵌入式處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統及特定應用程序等組成，是集軟硬件于一體的獨立工作“器件”。嵌入式操作系統是實(shí)時(shí)的，是一種支持嵌入式系統應用的操作軟件，它是嵌入式網(wǎng)絡(luò )計算機視頻室極為重要的組成部分，包括與硬件相關(guān)的底層驅動(dòng)軟件、系統內核、設備驅動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器等，具有通用操作系統的基本特點(diǎn)。
嵌入式視頻Web服務(wù)器原理：用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統。攝像機送來(lái)的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內部總線(xiàn)送到內置Web服務(wù)器，用戶(hù)可直接用瀏覽器觀(guān)看Web服務(wù)器上攝像機圖像，授權用戶(hù)可控制攝像機、云臺、鏡頭的動(dòng)作或對系統配置。由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設備內，省掉復雜電纜，安裝又方便（一個(gè)IP地址），用戶(hù)無(wú)需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀(guān)看。
嵌入式系統應具有的特點(diǎn)是：a）高可靠性。在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，要求系統仍然能夠正常工作；許多嵌入式應用要求實(shí)時(shí)處理能力，這就要求嵌入式操作系統具有實(shí)時(shí)處理能力；嵌入式系統中的軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器中或閃存中，也就是說(shuō)軟件要求固態(tài)化存儲，而不是存儲在磁盤(pán)等載體中。b）體積小。不具備像硬盤(pán)那樣大容量存儲介質(zhì)，大多用閃存作存儲介質(zhì)，結構緊湊，體積微小。
2.3CDMA1X無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)
CDMA1X是聯(lián)通在優(yōu)化CDMA網(wǎng)絡(luò )中推出的第2.75代數據傳輸通信技術(shù)，CDMA1X在傳遞速率、功能方面較GPRS具有優(yōu)勢，可取代過(guò)去傳統有線(xiàn)MODEM、X.25、數傳電臺、短信等方式。為確保視頻壓縮文件穩定傳輸需有足夠的網(wǎng)絡(luò )帶寬，不同視頻壓縮文件對網(wǎng)絡(luò )帶寬要求不同，為達到更好視頻質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò )帶寬就更重要。CDMA1X理論速率153.6kbps，實(shí)際速率80kbps，超過(guò)有線(xiàn)電話(huà)撥號上網(wǎng)的56kbps，是平均30kbps～40kbps的GPRS數據傳輸的2-3倍，用MPEG-4格式可穩定可靠地傳輸數字視頻流。
3、無(wú)線(xiàn)流媒體監控系統組網(wǎng)特點(diǎn)
1）無(wú)線(xiàn)流媒體監控具有傳輸速率高、實(shí)時(shí)性強、傳輸距離遠、低時(shí)延（對視頻應用非常關(guān)鍵）和設備成本低的特點(diǎn)?？商峁└咝Ш徒?jīng)濟的視頻傳輸解決方案。寬帶無(wú)線(xiàn)接入設備提供11Mbps/54Mbps的高網(wǎng)絡(luò )帶寬，可將不同地點(diǎn)現場(chǎng)視頻信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信手段實(shí)時(shí)傳送到監控中心，支持采用H.263/MPEG-1/2/4等格式的數字視頻流穩定可靠地持續傳輸，最遠傳輸距離可以達到50km以上，并且不受山川、河流、橋梁、道路等復雜地形限制。
2）組網(wǎng)靈活，可擴展性好。由于沒(méi)有線(xiàn)纜限制，擴充性強，可靈活方便地進(jìn)行安裝布署；維護費用低，一次性投資無(wú)運營(yíng)費用，工程建設周期短；保護用戶(hù)已有投資，即使用戶(hù)需搬遷辦公地點(diǎn)，只需把無(wú)線(xiàn)設備搬遷至新地點(diǎn)安裝即可。
3）系統功能強大、靈活，全數字化錄像便于保存和檢索。根據監控中心存儲空間大小。圖像采集尺寸、質(zhì)量和頻率，可記錄長(cháng)達幾小時(shí)到幾個(gè)月的錄像數據，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化異地存儲。用戶(hù)可對記錄下來(lái)的錄像數據進(jìn)行播放、定位及快放、慢放等。
4）高可靠性，保證不間斷視頻監控?？股漕l干擾性能強，接收靈敏度理想，寬范圍天線(xiàn)能提供強大、可靠的無(wú)線(xiàn)傳輸；安全性較高，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )有ESSID、MAC地址過(guò)濾及Web加密等安全措施與視頻系統管理結合多重加密手段，安全性等同于有線(xiàn)。
5）地域的遠程實(shí)時(shí)監控。遵循全球統一的技術(shù)標準和通信協(xié)議TCP/IP，因特網(wǎng)傳輸多媒體信息，視頻傳輸依賴(lài)的通信網(wǎng)絡(luò )包括LAN/WAN、ISDN、DDN、ATM、PSTN等。
6）移動(dòng)性。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設置允許用戶(hù)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )數據，不需要指定明確的訪(fǎng)問(wèn)地點(diǎn)，因此用戶(hù)可在網(wǎng)絡(luò )中漫游。
4、無(wú)線(xiàn)流媒體監控系統組成
1）視頻圖像采集點(diǎn)
在公安警車(chē)安裝監控攝像機（彩色或黑白、固定或活動(dòng)云臺、定焦或變焦）、CDMA視頻數據處理終端（視頻編解碼器）和軟件系統。監控攝像機采集突發(fā)事件視頻信號，云臺由控制中心計算機控制，可對攝像機進(jìn)行水平360
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