一、無線視頻監(jiān)控成為監(jiān)控系統(tǒng)新的發(fā)展方向

　　隨著無線通信技術(shù)的日益發(fā)展，傳輸帶寬不斷提高，通信終端的實時信息處理能力飛速增強(qiáng)，無線多媒體應(yīng)用日漸成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點，也成為人們的必然需求。其主流應(yīng)用之一是便利、靈活的無線實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如無線家庭防盜、汽車監(jiān)控等?；诙喾N無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控以其特有的靈活性已成為視頻監(jiān)控新的發(fā)展方向。

　　無線化視頻監(jiān)控包括兩方面內(nèi)容：一是監(jiān)控中心的移動。通常情況下，被監(jiān)控對象或是攝像機(jī)往往是固定的，而作為監(jiān)控系統(tǒng)的使用者(監(jiān)控中心)則可以是動態(tài)的。二是視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的無線化。當(dāng)監(jiān)控點分散且與監(jiān)控中心距離較遠(yuǎn)，或被監(jiān)控對象不固定時，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控技術(shù)，往往成本高且難以實現(xiàn)。

　　無線監(jiān)控和傳統(tǒng)的監(jiān)控方案相比，能夠避免大量的布線工作，節(jié)省施工費用，重定位能力強(qiáng)，靈活性高，具體地說有以下優(yōu)點：(1)綜合成本低，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠(yuǎn)及已裝修好的場合;采用無線監(jiān)控可以擺脫線纜的束縛，有安裝周期短、維護(hù)方便的優(yōu)點。(2)組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，使用時能靈活挪動終端設(shè)備。(3)改造方便，維護(hù)費用低。

　　二、無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)

　　1.高效率、抗干擾的視頻編解碼機(jī)制

　　當(dāng)今的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)有mpeg和h.26x兩大系列。mpeg-4目前已應(yīng)用于internet流媒

　　體領(lǐng)域，為了盡量減輕mpeg-4視頻流對誤碼的敏感性，以保證壓縮視頻解壓后的恢復(fù)質(zhì)量，mpeg-4提供了多種抗誤碼工具，承載流媒體業(yè)務(wù)的實時網(wǎng)絡(luò)傳輸層及底層移動通信系統(tǒng)也可以進(jìn)一步改善流媒體傳輸?shù)目拐`碼性能。mpeg-7是針對存儲形式或流形式的應(yīng)用而制定的，不僅僅用于多媒體信息的檢索，更能廣泛地用于其他與多媒體信息內(nèi)容管理相關(guān)的領(lǐng)域，并且可以在實時和非實時環(huán)境中操作。

　　itu-t頒布的h.261標(biāo)準(zhǔn)，用于可視電話和會議電視。h.263標(biāo)準(zhǔn)是itu組織為了滿足碼率低于64kb/s的應(yīng)用而提出的一個低碼率視頻壓縮編碼建議;它能夠在較低碼率的情況下達(dá)到較好的圖像質(zhì)量，因此廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控、電視會議以及可視電話等領(lǐng)域，尤其在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，它已經(jīng)可以在嵌入式系統(tǒng)中達(dá)到實時、穩(wěn)定的壓縮效果，是應(yīng)用較多的視頻壓縮算法。目前大多數(shù)視頻監(jiān)控產(chǎn)品都支持mpeg-4和h.263標(biāo)準(zhǔn)。

　　作為目前最新的視頻編碼技術(shù)h.264，在安防行業(yè)的應(yīng)用有著非常大的前景。h.264標(biāo)準(zhǔn)采用了高精度、多模式預(yù)測技術(shù)用來提高壓縮比以降低碼流。h.264標(biāo)準(zhǔn)針對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰O(shè)計了視頻編碼層vcl和網(wǎng)絡(luò)提取層nal結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)抽象層是提供“網(wǎng)絡(luò)友好”的界面，從而使視頻編碼層能夠在各種系統(tǒng)中得到有效的應(yīng)用。h.264標(biāo)準(zhǔn)針對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枰O(shè)計了差錯消除的工具便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發(fā)環(huán)境中傳輸，從而保證了視頻傳輸?shù)挠行?。支持h.264標(biāo)準(zhǔn)的無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品目前也已上市。

　　為了能在時變、帶寬有限、誤碼率較高、缺乏qos保證的無線信道上傳輸視頻數(shù)據(jù)，視頻編碼算法必須滿足以下要求：(1)高效的視頻壓縮比;(2)較高的傳輸實時性：更短的傳輸時延，更快的編碼速度;(3)較強(qiáng)的視頻傳輸魯棒性：更好地適應(yīng)傳輸信道的誤比特干擾。因此，研究在無線視頻監(jiān)控應(yīng)用中的編解碼機(jī)制，重點在于進(jìn)一步提高編解碼效率及抗干擾能力。

　　2.無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)鏈路及組網(wǎng)技術(shù)

　　對于無線視頻監(jiān)控而言，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的選取主要取決于用戶需求和系統(tǒng)工作的具體環(huán)境，目前已投入使用的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要有基于移動通信網(wǎng)絡(luò)的和基于無線局域網(wǎng)的兩種類型。但在對音視頻質(zhì)量要求不高的應(yīng)用中，也可以采用低端的無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　在中國目前移動通信網(wǎng)絡(luò)的兩大運營商中，中國聯(lián)通采用基于碼分多址的cdma20001x制式，最高下載速度可達(dá)153kbit/s，現(xiàn)網(wǎng)實測可達(dá) 100kbit/s左右。中國移動采用gprs技術(shù)，是基于gsm網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來的新型分組交換數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)，帶寬理論最高可達(dá)171.2kbit/s，中國移動現(xiàn)網(wǎng)測試也可達(dá)到35kbit/s左右。在目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬下，普通用戶可以采用彩e傳輸視頻文件，不少廠家也推出了基于2.5g移動公網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，作為對有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的有力補(bǔ)充。

　　基于無線局域網(wǎng)絡(luò)(wlan)的多媒體信息傳輸，是解決建筑物內(nèi)靈活視頻監(jiān)控的主要手段，基于802.11協(xié)議族。ieee802.11a規(guī)定的頻點為5ghz，適合于室內(nèi)及移動環(huán)境，傳輸速度為1到2mbps。ieee802.11b(wi- fi)工作于2.4ghz頻點，當(dāng)信噪比低于某個門限值時，其傳輸速率可從11mb/s自動降至5.5mb/s，或者再降至直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的2mb/s 及1mb/s速率。ieee802.11e及ieee802.11g是下一代無線lan標(biāo)準(zhǔn)，被稱為無線lan標(biāo)準(zhǔn)方式ieee802.11的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，是在現(xiàn)有的802.11b及802.11a的mac層追加了qos功能及安全功能的標(biāo)準(zhǔn)，為其上可靠的視頻信息傳輸?shù)於嘶A(chǔ)。

　　隨著 wimax技術(shù)和3g技術(shù)的日趨成熟，基于wimax和3g的無線視頻監(jiān)控也成為研究熱點。 wimax(worldwideinteroperabilityformicrowaveaccess)是近年來出現(xiàn)的一種無線寬帶接入技術(shù)。 wimax采用多載波調(diào)制技術(shù)，能夠提供高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并且具有頻譜資源利用率高，覆蓋范圍大(傳輸距離可達(dá)數(shù)十公里)等特點。無線城域網(wǎng)(wman)采用了wimax技術(shù)，組網(wǎng)采用的802.16協(xié)議族。與現(xiàn)有的移動通信技術(shù)相比，wimax技術(shù)可以提供更高的數(shù)據(jù)速率，更強(qiáng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力。

　　多媒體業(yè)務(wù)是3g數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重點，其傳輸速率要求為：高速移動時能夠達(dá)到144kbps，慢速移動時為384kbps，靜止?fàn)顟B(tài)為2mbps。3g的帶寬非常適合無線視頻監(jiān)控的應(yīng)用。相信隨著3g的商用，無線視頻監(jiān)控必將蓬勃發(fā)展。

　　cdma或ofdm作為點到多點或點到點圖像、視頻信息傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)手段，其頻譜利用率高、支持高速率的多媒體服務(wù)、系統(tǒng)容量、抗多徑信道干擾能力強(qiáng)。cdma技術(shù)是基于擴(kuò)頻通信理論的調(diào)制和多址連接技術(shù)，ofdm技術(shù)屬于多載波調(diào)制技術(shù)。預(yù)計第三代以后的移動通信的主流技術(shù)將是ofdm技術(shù)。

　　在無線實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，控制協(xié)議決定了整個系統(tǒng)的效率、兼容性、安全性等諸多重要問題，是系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的指揮中心?？刂茀f(xié)議尤其是無線實時監(jiān)控系統(tǒng)的控制協(xié)議，不但要求能夠快速穩(wěn)定的建立連接，而且要求對該連接具有一定的控制能力。會話啟動協(xié)議 sip(sessioninitiationprotocol)是ietf的 mmusic(multipartymultimediasessioncontrol)工作組制定的多媒體通信框架應(yīng)用層信令協(xié)議，設(shè)計理念和協(xié)議結(jié)構(gòu)完全符合ngn的特性和要求，得到了越來越多業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可，國內(nèi)外許多知名企業(yè)都開始從事sip的研究與開發(fā)工作。nokia和ericsson已經(jīng)開發(fā)出了基于sip的端到端的網(wǎng)絡(luò)多媒體系統(tǒng)，3gpp和3gpp2分別在r5和phase2階段引入了基于sip的ims(ip多媒體子系統(tǒng))。基于 sip的多媒體通信已經(jīng)成為新的主流發(fā)展方向。

　　3.數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)安全

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)中保護(hù)數(shù)據(jù)不因偶然和惡意的原因而遭到破壞、更改和顯露是非常必要的。通過無線網(wǎng)絡(luò)或internet傳輸?shù)臄?shù)據(jù)很有可能會遭到截取。這會給敏感數(shù)據(jù)帶來巨大風(fēng)險。對于一些網(wǎng)上黑客或惡意員工而言，為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)建立和采取技術(shù)和管理上的安全保護(hù)是不夠的。對此，就很有必要對數(shù)據(jù)采取加密技術(shù)。

　　隨著監(jiān)控點的增多、應(yīng)用行業(yè)的日益普遍化、監(jiān)控時間周期的延長和視頻清晰度的提升，視頻數(shù)據(jù)容量也在飛速發(fā)展。即使按照一定的標(biāo)準(zhǔn)以壓縮形式存儲這些數(shù)據(jù)，仍然有成百tb直至上千tb的數(shù)據(jù)需要歸檔、存儲，并且需要高速傳輸。針對這些情況，優(yōu)化視頻存儲、歸檔解決方案及設(shè)備選擇已經(jīng)是很多用戶的一個現(xiàn)實考慮。

　　一般來說，從應(yīng)用需求來看，設(shè)計的系統(tǒng)必須具有以下的要求：保障具備長時間無故障運行的能力;能夠遠(yuǎn)程實時傳遞高清晰圖像，并實現(xiàn)回放;具備靈活存儲圖像資料的能力，存儲保留時間達(dá)到一定要求;圖像傳輸必須具備防竊取功能，圖像資料具備防篡改功能;設(shè)備操作必須具有安全的管理和控制手段。

　　三、基于不同網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　1.基于公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　中國移動和中國聯(lián)通各自都已擁有遍布全國的2.5g移動通信網(wǎng)絡(luò)?？稍谡粕想娔X、pda手機(jī)上進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻采集與傳輸，只要有網(wǎng)絡(luò)信號的地方就可以實現(xiàn)視頻的無線傳輸，真正實現(xiàn)移動監(jiān)控。

　　很多公司都推出了自己的基于移動公網(wǎng)的無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品。如2005年6月，北京九為安泰科技有限公司推出的新一代cdma移動視頻監(jiān)控系統(tǒng);06年 12月，北京世紀(jì)樂圖數(shù)字技術(shù)公司研究開發(fā)了“lotooi-patrol”，整合了cdma、gps、非硬盤的本地存儲介質(zhì)(flash)，能很好地應(yīng)用在多種場合。

　　當(dāng)前的2.5g技術(shù)都關(guān)注了同tcp/ip協(xié)議的融合，使得移動網(wǎng)絡(luò)易于和現(xiàn)有因特網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用平臺整合。ip技術(shù)與與移動通信技術(shù)的完美結(jié)合將能夠為用戶提供各種高速高質(zhì)的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。

　　2.基于無線局域網(wǎng)的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用

　　基于wlan的無線視頻監(jiān)控的方案，一般是在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋區(qū)域架設(shè)支持wlan接入的無線視頻前端設(shè)備(如支持wlan的ip攝像機(jī)或ip視頻服務(wù)器加模擬攝像機(jī))，然后通過無線網(wǎng)狀網(wǎng)將采集的ip視頻信號回傳到網(wǎng)絡(luò)中心的監(jiān)控處理平臺。通常在網(wǎng)絡(luò)中心配置支持多通道的網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機(jī)和大容量的存儲系統(tǒng)，用于監(jiān)控視頻錄像和存儲，同時為一個或多個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端提供實時的監(jiān)控圖像，還可通過安全的網(wǎng)絡(luò)連接(如vpn)，從遠(yuǎn)端視頻監(jiān)控終端上實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

　　wlan技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，各種無線產(chǎn)品也很豐富，所以基于wlan的無線視頻監(jiān)控在實際工作中的很多場合得到了應(yīng)用。

　　3.基于無線城域網(wǎng)的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用

　　無線城域網(wǎng)的wimax技術(shù)覆蓋范圍達(dá)幾十千米，多被使用在戶外，例如高速公路沿線、學(xué)校校區(qū)、碼頭等地，可以為用戶提供便利、優(yōu)良的移動多媒體寬帶服務(wù)和高速的無線數(shù)據(jù)傳輸。通過wimax技術(shù)承載流媒體業(yè)務(wù)是一種更為經(jīng)濟(jì)靈活的手段。許多運行商認(rèn)為在wimax網(wǎng)絡(luò)上開展移動流媒體業(yè)務(wù)，將是 wimax技術(shù)應(yīng)用的潛在市場。

　　2006年10月16日，互聯(lián)網(wǎng)周刊報道：上海市的嘉定區(qū)目前正在實施一項規(guī)模宏大的信息化工程：建設(shè)中國內(nèi)地第一個“無線城市”項目。隨著建立無線城域網(wǎng)的城市日益增多，基于無線城域網(wǎng)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)必將成為另一個研究熱點。將wimax導(dǎo)入安全監(jiān)控領(lǐng)域，將是廠商拓展市場最有效的方法之一。隨著wimax技術(shù)的成熟和產(chǎn)品的上市，具有wimax傳輸技術(shù)的無線安全監(jiān)控系統(tǒng)，距離普及之日已不遙遠(yuǎn)。

　　4.基于3g的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用

　　為了保證視頻文件的傳輸就必須有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，不同的流媒體文件對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求各不相同，為了達(dá)到更好的視頻質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)帶寬就更為重要。當(dāng)前市場上常見的利用公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控傳輸?shù)漠a(chǎn)品基本上只能傳輸窄帶視頻。伴隨著3g在全球商用步伐的加快，3g無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在加速創(chuàng)新，3g無線接入設(shè)備在功能和性能方面也取得了較大提升。

　　日本作為全球最早提供3g業(yè)務(wù)的國家，其3g手機(jī)的服務(wù)覆蓋區(qū)域已接近2g。在中國臺灣，3g的傳輸優(yōu)勢讓新一代智能手機(jī)有了更多用武之地，使用者可以直接透過3g手機(jī)對家庭情況進(jìn)行監(jiān)控。

　　在我國，隨著3g移動通信系統(tǒng)走向?qū)嵱?，高?mhz的帶寬將為無線視頻監(jiān)控提供更加強(qiáng)有力的支持，此時視頻的質(zhì)量將會有極大的改善。此外，未來的3g 系統(tǒng)也將考慮公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)與wlan系統(tǒng)的融合，用戶將有可能真正實現(xiàn)“任何時間、任何地點、任何終端”的無縫式無線視頻監(jiān)控。

　　5.基于無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的低成本無線監(jiān)控應(yīng)用

　　基于zigbee的語音通信和基于無線數(shù)傳電臺的低端應(yīng)用主要是用來傳輸?shù)退贁?shù)據(jù)和語音，但是在視頻實時性要求不高的情況下，也可以用來傳輸?shù)唾|(zhì)量的視頻。

　　四、無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用及展望

　　隨著各種無線通信技術(shù)的發(fā)展，無線視頻監(jiān)控的應(yīng)用也會隨之發(fā)生變化。各種無線視頻監(jiān)控方案必將互相補(bǔ)充、互相滲透。

　　在無線視頻監(jiān)控應(yīng)用過程中，如果覆蓋范圍達(dá)到數(shù)十公里時，基于無線城域網(wǎng)的視頻監(jiān)控會是個一個很好的解決方案，與wifi之間存在著互補(bǔ)和競爭的關(guān)系。隨著市場需求和各領(lǐng)域的融合之勢的愈加明顯，移動視頻已經(jīng)逐步走向市場。這大大激發(fā)了普通家庭和大眾對視頻監(jiān)控的需求，正在蓬勃發(fā)展的3g移動網(wǎng)絡(luò)可以很好的應(yīng)用到未來的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中。