上海世博園視頻監(jiān)控前端無(wú)線接入解決方案

1、上海世博園視頻監(jiān)控前端無(wú)線接入解決方案摘要：本文就世憚園視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控要求做了簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)口前熱門的3G接A.Wimax 接入、WiFi接入進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)各廣I的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，最后對(duì)世博園監(jiān)控系統(tǒng)前端無(wú)線接 入解決方案的部署提出了合理建議。前言上海世博會(huì)將是探討人類城市生活的盛會(huì)：是一曲以創(chuàng)新和融合為上旋律的交響樂：將成為 人類文明的一次精彩對(duì)話。場(chǎng)館的安全防護(hù)成為整個(gè)建設(shè)中重要的一環(huán)。本文僅介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)前 端無(wú)線接入的幾種方案，并進(jìn)行了比較。1. 世暉園區(qū)無(wú)線視頻監(jiān)控要求上海世博園區(qū)的無(wú)線視頻監(jiān)控（僅包括視頻前端的無(wú)線接入，不包括無(wú)線回傳連接以及手機(jī) 等用戶終端的無(wú)線接入）

2、，有以卜場(chǎng)景及要求：1、場(chǎng)館內(nèi)無(wú)線視頻監(jiān)控：2、單兵無(wú)線視頻監(jiān)控，單兵視頻監(jiān)控要求全世博園區(qū)覆蓋，可以在園區(qū)內(nèi)任何發(fā)生緊急情況 的地點(diǎn)投入使用，一般是室外步行，偶爾在室內(nèi)：3、輪渡及渡口的無(wú)線視頻監(jiān)控：4、園區(qū)流動(dòng)車輛無(wú)線視頻監(jiān)控：車輛移動(dòng)監(jiān)控有兩種，即流動(dòng)站定點(diǎn)外晟監(jiān)控和車輛行進(jìn)間 車內(nèi)監(jiān)控兩種。對(duì)丁車輛行進(jìn)間車內(nèi)監(jiān)控，其車速可參考幣內(nèi)交通管理規(guī)定限速80km/h =2. 3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入方式2.1TD-SCDMATD-SCDMA在頻譜利用率、對(duì)業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成木等方而有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。TD-SCDMA具有TDMA的優(yōu)點(diǎn)，可以靈活設(shè)置上行和卜行時(shí)隙的比例而調(diào)整上行和卜行的數(shù)據(jù)

3、速率的比 例，特別適合因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中上行數(shù)據(jù)少而卜行數(shù)據(jù)多的場(chǎng)TD-SCDMA是時(shí)分雙工，不需要成對(duì)的 頻帶。因此，和另外兩種頻分雙工的3G標(biāo)準(zhǔn)相比，在頻率資源的劃分上更加靈活。一般認(rèn)為，TDSCDMA 由丁智能滅線和同步CDMA技術(shù)的采用，可以大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)的復(fù)雜性，適合采用軟件無(wú)線電技術(shù)，因 此，設(shè)備造價(jià)町望更低。但是，山丁時(shí)分雙工體制口身的缺點(diǎn)，TD-SCDMA被認(rèn)為在終端允許移動(dòng)速度和小區(qū)覆蓋半徑 等方面落后丁頻分雙工體制。此外，TD-SCDMA引入了 HSDPA （高速卜行分組接入）和HSUPA （高速上 行分組接入）技術(shù)，臺(tái)稱HSPA技術(shù)，其引入沒有改變?cè)蠺D-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

4、進(jìn)一步的增強(qiáng)還 包括HSPA+技術(shù).2. 1. 2頻段TD-SCDMA系統(tǒng)占用155MHz頻譜，其中2010MHz2025MHz為一階段頻段，干擾小，劃分為3 個(gè)5MHz的頻段每個(gè)載頻占用帶寬為1.6MHz,因此對(duì)于5M. 10M. 15M帶寬，分別町支持3、6、9 個(gè)載頻，可以同頻組網(wǎng)或異頻組網(wǎng)。2. 1.3覆蓋TD-SCDMA尤其適合丁高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆蓋，對(duì)丁TD-SCDMA系統(tǒng)，在 人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)垃在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)公里。2. 1.4帶寬移動(dòng)速度為最高240km/h時(shí)，數(shù)據(jù)速率為8 64/144kbit/so手持機(jī)壞境（速度30km/h）,數(shù)

5、據(jù)速率為8 384 kbit/s。室內(nèi)環(huán)境（速度3 km/h）,數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Mbit/s 引入HSUPA技術(shù)后，上行峰值速率5. 8Mbit/s,典型值為1. 12Mbit/so .引入HSDPA技術(shù)后，F(xiàn)行峰值速率144 Mbit/s,典型值為8. Bfbit/s （3載波）。2. 2WCDMA2. 2. 1概述2 / 102 / 102 / 10WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址(DS-CDMA)方式，碼片速率為3. 8-lMcps,載波帶寬為5MHzc 壞CDMA支持FDD和TDD兩種雙工方式，TDD模式基本參照了 FDD模式的概念與設(shè)計(jì)思路。在 Release 5 版木后.WCDNI

6、A 引入了 卜行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即 HSDPA (High Speed DoTilink Packet Access. 高速卜行分組接入)技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)町提供最高11. -1Mbps的卜行數(shù)據(jù)傳輸速率。任Release 6版本后，WCDMA引入了上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即HSUPA (High Speed Uplink Packet Access,高速 上行分組接入)技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高約6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率?？傊琖CDMA有較高的擴(kuò)頻增益，發(fā)展空間較大。WCDMA全球漫游能力最強(qiáng)，技術(shù)成熟性最佳。2. 2. 2頻段上行 1920MHz1980MHz,卜行 2110M

7、Hz-2170MHz2. 2. 3覆蓋覆蓋半徑大T- TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)且伍數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑 可達(dá)到數(shù)公里。2. 2.4帶寬WCDMA 支持384Kbps到2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，在高速移動(dòng)的狀態(tài).M提供384Kbps 的傳輸速率，在低速或是室內(nèi)壞境卜，則可提供高達(dá)2Mbps的傳輸速率。引入HSDPA技術(shù)后，卜行 峰值速率144 Mbit/s,引入HSUPA技術(shù)后，上行峰值速率6 Mbit/s。2.3CDMA20001X/EVDO2. 3. 1概述CDMA2000技術(shù)是第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000系統(tǒng)的一種模式，它是從CDMAOne (IS-9

8、5) 演進(jìn)而來(lái)的一種第三代移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA2000分為多個(gè)階段來(lái)實(shí)施，第一個(gè)階段稱為CDMA20001X, 第二個(gè)階段稱為CDMA2000 3Xo IX的意思是使用與IS-95相同的一個(gè)125Mhz頻寬的載波：3X則意 味著三個(gè)載波。CDMA2000 IX完全兼容IS-95的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，仿真與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明， CDMA2000 IX系統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)容雖是IS-95系統(tǒng)的2倍，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容雖是IS-95的10倍。CDMA20001X 在 HDR （High Date Rate）技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行演進(jìn).名為 lxEV （ IXEvolution） lxEV的演進(jìn)又被劃分為兩個(gè)發(fā)展階段，第

9、一階段叫l(wèi)xEV-DOo lxEV-DO意指Date Only,它使運(yùn)營(yíng)商 利用一個(gè)與IS-95或CDMA2000相同頻寬的CDMA載頻就町實(shí)現(xiàn)高達(dá)2. 4Mbps的前向數(shù)據(jù)傳輸速率， 口前己被國(guó)際電聯(lián)ITC接納為國(guó)際3G標(biāo)準(zhǔn)。EV-DO是一種專為高速分組數(shù)據(jù)傳送而優(yōu)化設(shè)計(jì)的， 己經(jīng)發(fā)展岀Release 0, Release A和Release B三個(gè)版本。隨著lxEV-DO標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，該技 術(shù)對(duì)丁非實(shí)時(shí)對(duì)稱性業(yè)務(wù)（例如高速數(shù)據(jù)卜載），以及實(shí)時(shí)對(duì)稱性業(yè)務(wù)（例如VoIP、VT）的支持能 力也在不斷增強(qiáng)?？谇凹荷逃玫木W(wǎng)絡(luò)是基T Release 0版本和Release A版木設(shè)計(jì)的終端和系統(tǒng)。2

10、. 3. 2頻段5GH22. 3.3覆蓋覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)星任數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑 可達(dá)到數(shù)公里。2. 3. 4帶寬.CDMA20001XRTT （單載波：最高數(shù)傳率614.4 Kbps,實(shí)際數(shù)傳率80-100 Kbps.CDMA20001X-EV-DO：最高數(shù)傳率 2. 48 Mbps.實(shí)際數(shù)傳率 600K-lMbps.CDMA20003xRTT （三載波：最高數(shù)傳率24 Mbps實(shí)際數(shù)傳率IMbps-l. 8Mbps多載波EV-DO版本B：其卜行數(shù)據(jù)速率高達(dá)93Mbps,上行數(shù)據(jù)速率高達(dá)5. 4Mbpso.“EV-DO增強(qiáng)版”：其下行數(shù)據(jù)速率高

11、達(dá)34.4Mbps,上行數(shù)據(jù)速率高達(dá)13.4Mbps。2. 4 WiMAX無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入方式2. 4. 1802. 16d 固定 WiMAX2. 4. 1. 1 槪述4 / 104 / 104 / 10IEEE802. 16REVd是2-66GHz固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，也稱為IEEE 802. 16-2004,是口 前IEEE 802. 16家族中最成熟的、商用化產(chǎn)品最多的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802. 16e在繼承IEEE 802. 16REVd 能力的基礎(chǔ)上增加了終端用戶移動(dòng)性的支持，理論移動(dòng)速度可以達(dá)到120kwh口前，國(guó)內(nèi)的“無(wú)線城市”上要采用的就是WiFi覆蓋+802. 16d回傳的方

12、案。2.4. 1.2 頻段266GHz2. 4. 1.3 覆蓋覆蓋半徑50公里，僅在L0S 1024Pointx 512-Point和128- Point,以適應(yīng)不同載波帶寬的需要。為了支持移動(dòng)性, S02. 16e (： MAC層引入了很多新的特性，上要是針對(duì)移動(dòng)寬帶無(wú)線接入(N(BWA)空中接口的規(guī)范， 支持MS休眠模式。802. 16e系統(tǒng)將接入基丁 IP協(xié)議的核心網(wǎng)，上要面向個(gè)人用戶提供數(shù)據(jù)接入業(yè) 務(wù)，也町以提供話音業(yè)務(wù)?？梢灾С?20km, h的移動(dòng)速度。2. 4. 2. 2 頻段2 6GHz覆蓋半徑支持1 km50km的宏蜂窩：100m1000m的微蜂窩以及半徑100m內(nèi)的室內(nèi)微微

13、蜂窩。2. 4. 2. 4 帶寬支持上行最高為1. 5Mbps的數(shù)傳率，上行最高為6Mbps的數(shù)傳率。遺憾的是在政策方而，山丁 802.16e和TD-SCDMA系統(tǒng)在定位和頻譜分配上有沖突，口前在國(guó) 內(nèi)尚無(wú)法大規(guī)模商業(yè)部署。2. 5無(wú)線局域網(wǎng)WiFi接入方式無(wú)線局域網(wǎng)（含 802. Ila 和 802. lib 等）是 1999 年 S 月 IEEE （Institute of Electrical and Electronics Engineers.美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)）頒布的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議. 該標(biāo)準(zhǔn)定義了 WLAN 物理層（PHY, Physical Layer）和媒

14、體訪問(wèn)控制（MAC, Medium Access Control） 的規(guī)范。允許無(wú)線局域網(wǎng)及無(wú)線設(shè)備制造商在一定范圍內(nèi)建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。2. 5. 1802. Ua2. 5. 1. 1 槪述非全球性標(biāo)準(zhǔn)，采用OFDM技術(shù)，802. Ila是802. 11的擴(kuò)展，在S02. 11協(xié)議基礎(chǔ)上，802. Ila 定義了在5GHz頻段卜更高通信速率的PHY和MAC規(guī)范。與單個(gè)載波系統(tǒng)802. Ub不同，S02. 11a 運(yùn)用了提高頻率信道利用率的正交頻分多路復(fù)用（OFDM）的多載波調(diào)制技術(shù)。II1T- 802. 11a運(yùn)用5GHz 頻譜，因此它與S02. lib或最初的802. UWLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能

15、進(jìn)行互操作。2. 5. 12頻段5GH22. 5. 1.3 覆蓋室內(nèi)覆蓋半徑50米，室外覆蓋半徑 100米2. 5. 1.4 帶寬6 / 106 / 106 / 10支持最高54Mbps的物理層數(shù)傳率，但傳輸層最高只可達(dá)25Mbpso2. 5. 2802. Ub/g2. 5. 2. 1 概述802. lib是802.11的擴(kuò)展，在802.11協(xié)議基礎(chǔ)上，S02. lib定義了無(wú)須屮報(bào)授權(quán)的ISM (I 科醫(yī))2.1GHz頻段通荷業(yè)務(wù)規(guī)范，是口前應(yīng)用最廣泛的無(wú)線局域網(wǎng)。802.11b定義了 ISH頻段的PHY 和MAC規(guī)范，上要內(nèi)容是關(guān)T- PHY層，采用了直序擴(kuò)頻技術(shù)，所用的編碼方法有補(bǔ)碼鍵控

16、 CCK(Complementary Code Keying)和分組二進(jìn)制卷枳碼 PBCC (Packet Binary Convolutional Coding) o 2003年7月IEEE802. 11 X作組批準(zhǔn)了 IEEE802. llg草案，該標(biāo)準(zhǔn)成為人們關(guān)注的新焦 點(diǎn)。與以前的IEEES02. 11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相比.IEEE802. llg有以F兩個(gè)特點(diǎn)：在2. 4GHz頻段使用正交頻 分復(fù)用(OFDM調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20Mbit/s以上，峰值數(shù)傳率達(dá)54Jfbit/s；能夠 與IEEE802.11b的Wi-Fi系統(tǒng)互聯(lián)互通，町共存丁同一 AP的網(wǎng)絡(luò)里，從而保障了后向兼容

17、性。這 樣原有的WLAN系統(tǒng)可以平滑地向高速WLAN過(guò)渡，延長(zhǎng)了 IEEES02. lib產(chǎn)品的使用壽命，降低了用 戶的投資。2. 5. 2. 2 頻段2. 4GHZISM 頻段2. 5. 2.3 覆蓋室內(nèi)覆蓋半徑100米，室外覆蓋半徑 300米2. 5. 2.4 帶寬802. lib 支持 5. 5Mbit/s 和 llMbit/s 數(shù)傳率：802. llg 支持 54Mbit/s 峰值數(shù)傳率。3. 幾種方案比較3. 1移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入方案的缺點(diǎn)首先，移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜資源十分有限。而高數(shù)傳率的無(wú)線視頻傳輸勢(shì)必耗費(fèi)大雖的頻譜 資源，在世憚等用戶密集的場(chǎng)合F.甚至?xí)?gòu)響用戸的話音業(yè)務(wù)。而且也會(huì)

18、增加系統(tǒng)成木以及網(wǎng)絡(luò)規(guī) 劃的難度。其次，山亍移動(dòng)通信系統(tǒng)中存在著呼吸效應(yīng)，即覆蓋半徑隨用戶數(shù)口的增加而收縮。導(dǎo)致呼 吸效應(yīng)的上要原因是CDMA系統(tǒng)是一個(gè)門干擾系統(tǒng)，用戶增加導(dǎo)致干擾增加而影響覆蓋。而且，對(duì)于 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，隨著峰值速率的提高，處理增益任卜降，所消耗的無(wú)線資源在增加，為了保持與語(yǔ)音業(yè)務(wù) 相同的覆蓋半徑，需要增加發(fā)射功率等資源，因此前向數(shù)據(jù)容雖隨著峰值速率的提高而不斷卜降。比 如，對(duì)某CDJIA20001X的實(shí)測(cè)表明，在滿足用戶平均空中速率為9.6kbps數(shù)據(jù)速率的條件卞，最大支 持22個(gè)用戶/sector/carries：在滿足用戶平均空中速率為38.4kbps的條件卞，最大支持7個(gè)

19、用 戶/ sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為153.6kbps的條件卜，最大只能支持2個(gè)用戶/ sector/carries。因此，當(dāng)用戶大雖涌入世博場(chǎng)館時(shí)，無(wú)線視頻傳綸的距離和質(zhì)雖勢(shì)必受到影響。其三，移動(dòng)通荷系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署都比較復(fù)雜，要考慮對(duì)鄰近小區(qū)的干擾等諸多因索， 成木很高，基站的增減還需要無(wú)委會(huì)審批過(guò)程。因此，監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺(tái)間的無(wú)線連接監(jiān)控前端與 監(jiān)控平臺(tái)間的無(wú)線連接若采用移動(dòng)通信系統(tǒng)的解決方案，既不靈活，成木也高。最后，帶CDMA接口的無(wú)線攝像機(jī)種類很少，價(jià)格較高，且多是以成套無(wú)線視頻系統(tǒng)的形式售 賣。3. 2 WiFi無(wú)線接入方案的優(yōu)點(diǎn)首先，WiFi不

20、占用移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜資源。與移動(dòng)通信系統(tǒng)互不干擾，即會(huì)場(chǎng)人群的移動(dòng) 通信業(yè)務(wù)再多，兩者也不會(huì)互相影響。其次，WiFi的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、轉(zhuǎn)移都很簡(jiǎn)單易行，只需考慮其本身的信道復(fù)用規(guī)劃即町， 無(wú)需有關(guān)部門的審批。WiFi普及度很高，各種WiFi產(chǎn)品生產(chǎn)批雖都很高，所以，WiFi產(chǎn)品成本很低。 帶WiFi接口的無(wú)線攝像機(jī)僅僅數(shù)千元人民幣。4. 前端無(wú)線接入方案部署建議關(guān)于世博園區(qū)的無(wú)線視頻監(jiān)控，建議盡量多地采用WiFi等非移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)來(lái)丈現(xiàn)監(jiān)控 前端與監(jiān)控平臺(tái)間的無(wú)線連接，理由是：世憚園區(qū)在活動(dòng)期間會(huì)聚集大雖的人群，勢(shì)必造成移動(dòng)通信 系統(tǒng)的頻譜資源及其它資源極度緊張，且移動(dòng)通信系統(tǒng)不可避免地

21、存在著呼吸效應(yīng)。同時(shí)，移動(dòng)視頻 傳輸需要占用大雖的無(wú)線資源，所以耍盡雖減輕移動(dòng)通借系統(tǒng)的負(fù)荷，以滿足國(guó)內(nèi)外參訪人群的移動(dòng) 通信需求及通信質(zhì)雖。而WiFi使用無(wú)需申請(qǐng)的ISH頻段，與移動(dòng)通信系統(tǒng)互不干擾，帶寬足夠且連 接穩(wěn)定，并且?guī)iFi接口的攝像機(jī)型號(hào)很多、價(jià)格低廉，所以，WiFi解決方案應(yīng)該盡雖多地采用。具體地，針對(duì)四種場(chǎng)景的解決方案如卜：4.1、場(chǎng)館內(nèi)無(wú)線視頻監(jiān)控這個(gè)顯然是應(yīng)該采用帶WiFi 802.11b/g）接口的無(wú)線攝像機(jī)。另外，在園區(qū)大門、路口、 場(chǎng)館門口可以采用帶WiFi （802.11b/g）接口的無(wú)線攝像機(jī)。在園區(qū)道路，町以每隔250米就布設(shè) 一個(gè)WiFi無(wú)線攝像機(jī)WiFi

22、室外覆蓋半徑 300米），重點(diǎn)路段可以布得密集一點(diǎn)。這樣，加上帶 攝像機(jī)的巡邏人員及車輛的補(bǔ)充，應(yīng)該可以滿足園區(qū)視頻監(jiān)控的需求。4.2、單兵無(wú)線視頻監(jiān)控世博園區(qū)要求有56組安保人員（每組56人）肩負(fù)便攜式無(wú)線攝像機(jī)以步行的方式執(zhí)行 園區(qū)監(jiān)控（絕大多數(shù)情況卞是戶外。山丁黃埔江兩岸的世博園區(qū)而積均不大（浦西世博園區(qū)面枳： 約1.96平方公里，浦東世博園區(qū)而積：約4. 72平方公里），因?yàn)?02. 16d覆蓋距離最大達(dá)50公 里，所以完全可以用2個(gè)802. 16d小區(qū)來(lái)分別覆蓋黃埔江東西兩岸的世博園區(qū)，這樣，不涉及小區(qū) 切換的話，802. 16d完全可以支持在單小區(qū)內(nèi)以步行速度移動(dòng)的安保人員的視頻采

23、集活動(dòng)（如果想節(jié) 省成本，浦西園區(qū)與黃埔江江而可以用同一個(gè)WiMAX S02. 16d小區(qū)進(jìn)行覆蓋）o而且，為了能夠后 向平滑過(guò)渡到802. 16e, S02. 16d增加了部分功能以支持用戶的移動(dòng)性。其最高75Mbps的帶寬也足 以滿足多路視頻傳輸?shù)囊?。?dāng)然，如果能使用802. 16e的產(chǎn)品，效果會(huì)更好。4.3、輪渡及渡口的無(wú)線視頻監(jiān)控渡口和碼頭等固定場(chǎng)所可以采用帶WiFi （802.11b/g）接口的無(wú)線攝像機(jī)。至丁輪渡，其活 動(dòng)范圍是，兩岸世憚園區(qū)所夾黃埔江江段，沿江距離2、3公里，江而跨度700米左右。顯然輪渡的 活動(dòng)范閑遠(yuǎn)大丁 WiFi的覆蓋范圍，遠(yuǎn)小丁 802. 16d覆蓋距離。但是,II