視頻監(jiān)控和無線網(wǎng)絡(luò)的融合專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

序言視頻監(jiān)控是直觀方便、內(nèi)容詳實(shí)信息統(tǒng)計(jì)方法，并能夠?yàn)楸O(jiān)控操作人員提供實(shí)時(shí)監(jiān)控手段?，F(xiàn)在視頻監(jiān)控已經(jīng)成為公共安全、企業(yè)安全、國土安全，甚至包含小區(qū)、家庭安全等領(lǐng)域必需手段。視頻監(jiān)控具體應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域有:公共安全（城市性范圍監(jiān)控、區(qū)域性安全監(jiān)控、特定安全控制區(qū)域），交通（含機(jī)場、火車站、汽車站、地鐵、碼頭等人群聚集地，停車場、鐵路調(diào)車場、鐵路沿線），金融（銀行、金融交易場所等），公營企業(yè)（尤其是水、電、煤氣等系統(tǒng)），企業(yè)生產(chǎn)，商業(yè)（大型購物、消費(fèi)場所），大型體育場、體育館，海關(guān)，國防，邊防，住宅小區(qū)等。數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)，正處于從模擬視頻監(jiān)控向數(shù)字化視頻監(jiān)控方法轉(zhuǎn)型過程中。沿用模擬視頻監(jiān)控或由模擬視頻監(jiān)控升級(jí)為數(shù)字監(jiān)控并采取有線連接方法，是監(jiān)控系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過程初級(jí)階段。采取數(shù)字化視頻監(jiān)控和無線連接方法，將加緊視頻監(jiān)控方法轉(zhuǎn)型過程。數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)和模擬視頻監(jiān)控相比，有很多優(yōu)勢:（1）無線網(wǎng)絡(luò)為視頻監(jiān)控提供了更為高效和靈活網(wǎng)絡(luò)承載方法。相對于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)，采取無線網(wǎng)絡(luò)，能夠在原來不便或無法布署有線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無線監(jiān)控。在城市里出于環(huán)境美觀考慮，采取無線方法來替換有線布線方法，愈發(fā)顯得關(guān)鍵。（2）價(jià)格優(yōu)勢。無線網(wǎng)絡(luò)可節(jié)省大量有線網(wǎng)絡(luò)布設(shè)成本。無線網(wǎng)狀網(wǎng)（WiMesh）技術(shù)不一樣于一般無線局域網(wǎng)；一般無線局域網(wǎng)一樣需要大量網(wǎng)絡(luò)布線，而無線網(wǎng)狀網(wǎng)（WiMesh）僅需要少許網(wǎng)絡(luò)布線。（3）數(shù)字化視頻監(jiān)控設(shè)備能夠?qū)D像信息轉(zhuǎn)換為基于IP視頻流，借助于優(yōu)異網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)甚至全球通信。從而監(jiān)控管理人員能夠在網(wǎng)絡(luò)可達(dá)任何地方進(jìn)行多種監(jiān)控操作，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向視頻通信。無線網(wǎng)狀網(wǎng)介紹無線網(wǎng)狀網(wǎng)（WirelessMeshNetwork）產(chǎn)品，基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，同時(shí)也避免了傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)WLAN弱點(diǎn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)無線區(qū)域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)覆蓋。WirelessMeshNetwork(WMN)，其中M能夠同時(shí)有三種含義，分別為M(mesh網(wǎng)狀網(wǎng))、M(metro城域網(wǎng))、M（mobility移動(dòng)網(wǎng)）。相對于傳統(tǒng)WLAN技術(shù)，它有以下優(yōu)點(diǎn):（1）可采取5.8GIEEE802.11a信道進(jìn)行信號(hào)回傳。無線網(wǎng)狀網(wǎng)能夠采取5.8GIEEE802.11a信道進(jìn)行信號(hào)回傳，而傳統(tǒng)WLAN只能經(jīng)過以太網(wǎng)進(jìn)行信號(hào)回傳。從而避免布線困難，能夠快速靈活地提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。設(shè)備布線位置不再受限于傳統(tǒng)100米以太網(wǎng)線距離限制（如采取一般無線局域網(wǎng)技術(shù)，需要為每一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)AP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線），能夠延伸到幾百米距離（采取定向天線，能夠提供更遠(yuǎn)傳送距離）。這么，能夠?qū)鹘y(tǒng)WLAN能夠?qū)崿F(xiàn)熱點(diǎn)覆蓋，轉(zhuǎn)化為熱區(qū)域覆蓋。（2）采取MobileIP設(shè)計(jì)方法，切換愈加順暢。一般WLAN網(wǎng)，只能為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)提供熱點(diǎn)內(nèi)部無縫切換。而無線網(wǎng)狀網(wǎng)采取MobileIP設(shè)計(jì)方法。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，如筆記本電腦、PDA、WIFI終端等，均能夠在認(rèn)證鑒權(quán)后，一次取得IP地址，從而在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部無縫切換，避免用戶不停反復(fù)認(rèn)證和切換，提升用戶使用體驗(yàn)。（3）比一般WLAN擁有愈加好安全機(jī)制。無線網(wǎng)狀網(wǎng)采取不一樣安全機(jī)制，在用戶側(cè)采取WPA加密認(rèn)證方法或門戶網(wǎng)站認(rèn)證方法;在網(wǎng)絡(luò)側(cè)采取IPSec隧道加密方法確保用戶信息安全。（4）無線網(wǎng)狀網(wǎng)提供三層無線路由器功效。無線網(wǎng)狀網(wǎng)提供三層無線路由器功效，而一般WLAN為二層物理層設(shè)備。無線網(wǎng)狀網(wǎng)無線AP基站能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間自動(dòng)發(fā)覺、自動(dòng)拓?fù)浣M成。當(dāng)AP基站發(fā)生故障時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)路由尋求，從而避開故障節(jié)點(diǎn)，將一般WLAN網(wǎng)絡(luò)可靠性，從98％～99％提升到99.9%，使無線局域網(wǎng)從個(gè)人、單位網(wǎng)絡(luò)，提升為穩(wěn)定、可運(yùn)行、可商用網(wǎng)絡(luò)。無線視頻監(jiān)控經(jīng)典布署方法無線視頻監(jiān)控經(jīng)典部署方案圖1所表示。通常在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋區(qū)域架設(shè)支持WLAN接入無線視頻前端設(shè)備（如支持WLANIP攝像機(jī)或IP視頻服務(wù)器加模擬攝像機(jī)），然后經(jīng)過無線網(wǎng)狀網(wǎng)將采集IP視頻信號(hào)回傳到網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)控處理平臺(tái)。通常在網(wǎng)絡(luò)中心配置支持多通道網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)和大容量存放系統(tǒng)，用于監(jiān)控視頻錄像和存放，同時(shí)為一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端提供實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，還可經(jīng)過安全網(wǎng)絡(luò)連接（如VPN），從遠(yuǎn)端視頻監(jiān)控終端上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。圖1

無線視頻監(jiān)控經(jīng)典方案以下是現(xiàn)在在無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用經(jīng)典IP視頻系統(tǒng)單元。*IP攝像機(jī)IP攝像機(jī)為集成模擬視頻圖像采集和視頻圖像數(shù)字化處理功效一體化視頻前端設(shè)備。它能夠?qū)⒛M視頻信號(hào)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并直接提供IP網(wǎng)絡(luò)接口。經(jīng)過WLAN無線橋接器能夠很方便地將IP攝像機(jī)變成支持無線傳輸無線視頻前端設(shè)備。*IP視頻服務(wù)器IP視頻服務(wù)器通常見于連接模擬攝像機(jī)，它能夠?qū)⒛M視頻信號(hào)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式（普遍采取M-JPEG或MPEG4）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并直接提供IP網(wǎng)絡(luò)接口。經(jīng)過WLAN無線橋接器也可很方便地將IP視頻服務(wù)器變成支持無線傳輸無線視頻前端設(shè)備。采取IP視頻服務(wù)器方法，用戶能夠自由地選擇模擬攝像機(jī)類型。能夠依據(jù)自己需要，購置價(jià)格和性能不一樣模擬攝像機(jī)，從而滿足個(gè)性化要求。*WLAN無線橋接器WLAN無線橋接器能夠?yàn)楹杏芯€網(wǎng)絡(luò)接口IP視頻設(shè)備提供無線局域網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換，為其擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。WLAN無線橋接器通常應(yīng)支持以太網(wǎng)接口到802.11b/g無線局域網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換，可滿足長時(shí)間無故障工作（其平均無故障工作時(shí)間應(yīng)大于10000小時(shí)）;同時(shí)應(yīng)提供外接天線接口，以滿足不一樣安裝條件下，外接擴(kuò)展天線需求。比如北電網(wǎng)絡(luò)企業(yè)(Nortel)無線網(wǎng)狀網(wǎng)可支持基于802.11b/g無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)無線視頻終端設(shè)備。圖2為經(jīng)典無線IP視頻前端和無線網(wǎng)狀網(wǎng)互聯(lián)示意。*網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)圖2無線IP視頻前端和無線網(wǎng)網(wǎng)狀互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)基于專用高速視頻圖像處理硬件和大容量數(shù)字存放系統(tǒng)（如硬盤陣列或磁帶機(jī)），用于高速處理和存放多路IP視頻前端設(shè)備回傳視頻流信息。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端能夠和網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)在同一地點(diǎn)（如網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心），也可在遠(yuǎn)端經(jīng)過安全網(wǎng)絡(luò)連接（如VPN）遠(yuǎn)程登錄到網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)可依據(jù)應(yīng)用和容量需求不一樣，擁有眾多不一樣型號(hào)選擇，通常有支持4、8、12、16、32甚至50路視頻錄像不一樣規(guī)格。*DVR軟件管理和監(jiān)控終端DVR軟件管理和監(jiān)控終端為基于PC平臺(tái)監(jiān)控管理終端和軟件視頻錄像機(jī)，適于小型視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)視頻錄像。同時(shí)，DVR軟件管理和監(jiān)控終端能夠作為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端使用，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控瀏覽和相關(guān)監(jiān)控處理。無線視頻監(jiān)控中對于IP視頻圖像編碼格式考慮基于WLAN技術(shù)WiMesh網(wǎng)可提供比傳統(tǒng)無線方法（如GPRS和CDMA1X）高數(shù)倍網(wǎng)絡(luò)接入帶寬，速率可達(dá)1Mbit/s甚至數(shù)Mbit/s。但在視頻圖像格式選擇時(shí)，仍然需要考慮使用高效率、低帶寬需求IP視頻圖像編碼格式。現(xiàn)在業(yè)界常見格式有M-JEPG和MPEG4。M-JEPG格式采取快速拍攝完整圖像幀統(tǒng)計(jì)方法，經(jīng)過M-JPEG壓縮算法進(jìn)行編碼處理，圖像質(zhì)量高，但需要帶寬大。故M-JEPG適合幀數(shù)低（2f/s～4f/s），通常見于需要細(xì)節(jié)識(shí)別視頻監(jiān)控，如人像面部識(shí)別。MPEG4格式采取動(dòng)態(tài)估計(jì)和高壓縮比算法處理視頻圖像，并可在較小帶寬需求下，提供高質(zhì)量全動(dòng)態(tài)視頻流。比如，在ACTi企業(yè)提供基于MEPG4ASP硬件圖像處理IP攝像機(jī)和IP視頻服務(wù)器中，僅用500bit/s帶寬即可取得高質(zhì)量CIF格式（相當(dāng)于TV分辨率）全動(dòng)態(tài)視頻流;1Mbit/s～1.2Mbit/s帶寬即可取得高質(zhì)量D1格式（相當(dāng)于DVD分辨率）全動(dòng)態(tài)視頻流。MPEG4格式適合于大空間和開闊環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控，如建筑物、路口、廣場等。在基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)無線視頻監(jiān)控方案中，通常提議在需要細(xì)節(jié)識(shí)別視頻監(jiān)控時(shí)，采取低幀率（2f/s～4f/s）、高分辨率（VGA）M-JPEG視頻監(jiān)控前端設(shè)備;對于小區(qū)，城市環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控可采取MPEG4視頻監(jiān)控前端設(shè)備，通常可采取CIF格式（約500kbit/s帶寬）即可滿足監(jiān)控需求;對于部分關(guān)鍵場所可采取高分辨率D1格式（帶寬約1Mbit/s～1.2Mbit/s）。無線視頻監(jiān)控?zé)o線網(wǎng)狀網(wǎng)計(jì)劃在北電企業(yè)(Nortel)提供無線網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)中，接入點(diǎn)(AP)到有線網(wǎng)絡(luò)帶寬將被和接入點(diǎn)(AP)無線互聯(lián)獨(dú)立AP所共享，同時(shí)經(jīng)過多跳無線連接，其有效帶寬將降低。為了滿足為視頻傳輸提供穩(wěn)定帶寬，無線網(wǎng)狀網(wǎng)需要依據(jù)視頻需求進(jìn)行細(xì)致計(jì)劃。在視頻監(jiān)控應(yīng)用下，通常需要遵照計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)為：每個(gè)連接有線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)（AP）最多連接不超出2個(gè)無線互聯(lián)獨(dú)立AP;每個(gè)獨(dú)立AP到有線接入點(diǎn)（AP）間不超出2個(gè)無線中繼（Hop）;接入點(diǎn)（AP）到有線網(wǎng)絡(luò)接入帶寬提議大于10Mbit/s。在視頻監(jiān)控應(yīng)用下，每個(gè)接入點(diǎn)（AP）下面提議最多支持4個(gè)無線互連獨(dú)立AP。當(dāng)監(jiān)控視頻流所需帶寬達(dá)成1Mbit/s～1.5Mbit/s時(shí)，每個(gè)AP下面提議連接一套無線IP視頻監(jiān)控設(shè)備。通常提議采取一套支持P/T/Z全方位監(jiān)控?cái)z像機(jī)，可替換5～6個(gè)固定攝像機(jī)功效，同時(shí)，大大降低回傳視頻流量。其經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖3所表示。圖3

采取全方位監(jiān)控?cái)z像經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架當(dāng)然，假如每路視頻圖像需要帶寬不高（如500kbit/s）時(shí)，也能夠依據(jù)實(shí)際需求，在AP下增加無線IP視頻前端設(shè)備。無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中對流媒體/手持終端設(shè)備支持伴隨移動(dòng)手持終端或車載無線終端（如適應(yīng)工程用筆記本電腦等）大量出現(xiàn)，且性價(jià)比逐步提升，越來越多用戶開始采取移動(dòng)終端設(shè)備。無線視頻監(jiān)控流媒體系統(tǒng)采取處理方案，為利用視頻采集卡設(shè)備/視頻流媒體服務(wù)器設(shè)備，將從遠(yuǎn)端無線攝像頭獲取圖像信息轉(zhuǎn)化為流媒體。這么，移動(dòng)手持、車載無線終端就能夠獲取流媒體視頻流（圖4所表示）。圖4

無線視頻監(jiān)控流媒體系統(tǒng)專網(wǎng)