視頻監(jiān)控是直觀方便、內容詳實的信息記錄方式,并可以為監(jiān)控操作人員提供實時監(jiān)控手段。現(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,甚至包括社區(qū)、家庭安全等領域的必要手段。
視頻監(jiān)控具體應用行業(yè)和領域有: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(含機場、火車站、汽車站、地鐵、碼頭等人群聚集地,停車場、鐵路調車場、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、消費場所),大型體育場、體育館,海關,國防,邊防,住宅社區(qū)等。
數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)
目前的視頻監(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)控方式的轉型過程中。沿用模擬視頻監(jiān)控或由模擬視頻監(jiān)控升級為數(shù)字監(jiān)控并采取有線連接的方式,是監(jiān)控系統(tǒng)轉型過程的初級階段。采用數(shù)字化視頻監(jiān)控和無線連接的方式,將加快視頻監(jiān)控方式的轉型過程。
數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)與模擬視頻監(jiān)控相比,有諸多優(yōu)勢:
(1)無線網(wǎng)絡為視頻監(jiān)控提供了更為高效和靈活的網(wǎng)絡承載方式。相對于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡,采用無線網(wǎng)絡,可以在原來
不便或無法部署有線網(wǎng)絡的區(qū)域實現(xiàn)無線監(jiān)控。在城市里出于環(huán)境美觀考慮,采用無線方式來取代有線布線方式,愈發(fā)顯得重要。
(2)價格優(yōu)勢。無線網(wǎng)絡可節(jié)約大量的有線網(wǎng)絡布設成本。無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WiMesh)技術不同于普通的無線局域網(wǎng);普通的無線局域網(wǎng)同樣需要大量的網(wǎng)絡布線,而無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WiMesh)僅需要少量的網(wǎng)絡布線。
(3)數(shù)字化視頻監(jiān)控設備可以將圖像信息轉換為基于IP的視頻流,借助于先進的網(wǎng)絡技術,可實現(xiàn)從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)甚至全球通信。從而監(jiān)控管理人員可以在網(wǎng)絡可達的任何地方進行各種監(jiān)控操作,同時,可以實現(xiàn)雙向的視頻通信。
無線網(wǎng)狀網(wǎng)介紹
無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Wireless Mesh Network)產(chǎn)品,基于IEEE的標準進行相應的網(wǎng)絡設計,同時也避免了傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)WLAN的弱點,從而可以實現(xiàn)無線區(qū)域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)的覆蓋。
Wireless Mesh Network (WMN), 其中的M可以同時有三種含義,分別為M(mesh 網(wǎng)狀網(wǎng))、M(metro 城域網(wǎng))、M(mobility 移動網(wǎng))。相對于傳統(tǒng)的WLAN技術,它有如下優(yōu)點:
(1)可采用5.8G的IEEE 802.11a的信道進行信號的回傳。
無線網(wǎng)狀網(wǎng)可以采用5.8G的IEEE 802.11a的信道進行信號的回傳,而傳統(tǒng)的WLAN只能通過以太網(wǎng)進行信號回傳。從而避免布線的困難,可以快速靈活地提供網(wǎng)絡服務。設備布線的位置不再受限于傳統(tǒng)的100米以太網(wǎng)線的距離限制(如采用普通的無線局域網(wǎng)技術,需要為每一個接入節(jié)點AP進行網(wǎng)絡布線),可以延伸到幾百米的距離(采用定向天線,可以提供更遠的傳送距離)。這樣,可以將傳統(tǒng)WLAN可以實現(xiàn)的熱點覆蓋,轉化為熱區(qū)域覆蓋。
(2)采用Mobile IP 設計方式,切換更加順暢。
普通的WLAN網(wǎng),只能為移動節(jié)點提供熱點內部無縫切換。而無線網(wǎng)狀網(wǎng)采用Mobile IP 設計方式。在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋范圍內的移動節(jié)點,如筆記本電腦、PDA、WIFI終端等,均可以在認證鑒權后,一次獲得IP地址,從而在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋范圍內,實現(xiàn)內部的無縫切換,避免用戶不斷重復的認證和切換,提升用戶的使用體驗。
(3)比普通的WLAN擁有更好的安全機制。
無線網(wǎng)狀網(wǎng)采用不同的安全機制,在用戶側采用WPA的加密認證方式或門戶網(wǎng)站的認證方式;在網(wǎng)絡側采用IP Sec 隧道的加密方式確保用戶信息的安全。
(4)無線網(wǎng)狀網(wǎng)提供三層的無線路由器功能。
無線網(wǎng)狀網(wǎng)提供三層的無線路由器功能,而普通的WLAN為二層物理層設備。無線網(wǎng)狀網(wǎng)無線AP基站可以實現(xiàn)節(jié)點之間的自動發(fā)現(xiàn)、自動拓撲組成。當AP基站發(fā)生故障時,還可以實現(xiàn)自動路由的尋找,從而避開故障節(jié)點,將普通WLAN網(wǎng)絡的可靠性,從98%~99%提升到99.9%,使無線局域網(wǎng)從個人、單位網(wǎng)絡,提升為穩(wěn)定的、可運營、可商用的網(wǎng)絡。
無線視頻監(jiān)控典型部署方式
無線視頻監(jiān)控的典型布置方案如圖1所示。一般在無線網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋區(qū)域架設支持WLAN接入的無線視頻前端設備(如支持WLAN的IP攝像機或IP視頻服務器加模擬攝像機),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)絡中心的監(jiān)控處理平臺。通常在網(wǎng)絡中心配置支持多通道的網(wǎng)絡視頻錄像機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)絡連接(如VPN),從遠端視頻監(jiān)控終端上實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。
圖1 無線視頻
監(jiān)控典型方案
以下是目前在無線監(jiān)控網(wǎng)絡中應用的典型IP視頻系統(tǒng)單元。
* IP攝像機
IP攝像機為集成模擬視頻圖像采集和視頻圖像數(shù)字化處理功能的一體化視頻前端設備。它可以將模擬的視頻信號按照標準格式轉換成數(shù)字信號,并直接提供IP網(wǎng)絡接口。通過WLAN無線橋接器可以很方便地將IP攝像機變成支持無線傳輸?shù)臒o線視頻前端設備。
* IP視頻服務器
IP視頻服務器通常用于連接模擬攝像機,它可以將模擬的視頻信號按照標準格式(普遍采用M-JPEG或MPEG 4)轉換成數(shù)字信號,并直接提供IP網(wǎng)絡接口。通過WLAN無線橋接器也可很方便地將IP視頻服務器變成支持無線傳輸?shù)臒o線視頻前端設備。
采用IP視頻服務器方式,用戶可以自由地選擇模擬攝像機的類型。可以根據(jù)自己的需要,購買價格和性能不同的模擬攝像機,從而滿足個性化的要求。
* WLAN無線橋接器
WLAN無線橋接器可以為具有有線網(wǎng)絡接口的IP視頻設備提供無線局域網(wǎng)接口的轉換,為其擴展無線網(wǎng)絡傳輸?shù)哪芰ΑLAN無線橋接器通常應支持以太網(wǎng)接口到802.11b/g無線局域網(wǎng)接口的轉換,可滿足長時間的無故障工作 (其平均無故障工作時間應不小于10000小時);同時應提供外接天線接口,以滿足不同安裝條件下,外接擴展天線的需求。例如北電網(wǎng)絡公司(Nortel)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)可支持基于802.11b/g無線局域網(wǎng)標準的無線視頻終端設備。
圖2為典型的無線IP視頻前端與無線網(wǎng)狀網(wǎng)的互聯(lián)示意。
* 網(wǎng)絡視頻錄像機
圖2 無線IP視頻前端與無線網(wǎng)網(wǎng)狀的互聯(lián)
網(wǎng)絡錄像機基于專用的高速視頻圖像處理硬件和大容量的數(shù)字存儲系統(tǒng)(如硬盤陣列或磁帶機),用于高速處理和存儲多路IP視頻前端設備回傳的視頻流信息。網(wǎng)絡監(jiān)控終端可以與網(wǎng)絡視頻錄像機位于同一地點(如網(wǎng)絡監(jiān)控中心),也可在遠端通過安全的網(wǎng)絡連接(如VPN)遠程登錄到網(wǎng)絡視頻錄像機,實現(xiàn)遠程監(jiān)控管理。網(wǎng)絡視頻錄像機可根據(jù)應用和容量需求的不同,擁有眾多不同型號的選擇,通常有支持4、8、12、16、32甚至50路視頻錄像的不同規(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平臺的監(jiān)控管理終端和軟件視頻錄像機,適于小型視頻監(jiān)控網(wǎng)絡的視頻錄像。同時,DVR軟件管理和監(jiān)控終端可以作為網(wǎng)絡監(jiān)控終端使用,用于實時監(jiān)控瀏覽和相關的監(jiān)控處理。
無線視頻監(jiān)控中對于IP視頻圖像編碼格式的考慮
基于WLAN技術的WiMesh網(wǎng)可提供比傳統(tǒng)無線方式(如GPRS和CDMA 1X)高數(shù)倍的網(wǎng)絡接入帶寬,速率可達1 Mbit/s甚至數(shù)Mbit/s。但在視頻圖像格式選擇時,仍然需要考慮使用高效率、低帶寬需求的IP視頻圖像編碼格式。目前業(yè)界常用的格式有M-JEPG和 MPEG 4。
M-JEPG格式采用快速拍攝完整圖像幀的記錄方式,通過M-JPEG壓縮算法進行編碼處理,圖像質量高,但需要的帶寬大。故M-JEPG適合幀數(shù)低(2f/s~4f/s),一般用于需要細節(jié)識別的視頻監(jiān)控,如人像面部識別。
MPEG 4格式采用動態(tài)預測和高壓縮比算法處理視頻圖像,并可在較小的帶寬需求下,提供高質量的全動態(tài)視頻流。比如,在ACTi公司提供的基于MEPG 4 ASP硬件圖像處理的IP攝像機和IP視頻服務器中,僅用500 bit/s帶寬即可獲得高質量的CIF格式(相當于TV分辨率)全動態(tài)視頻流;1 Mbit/s~1.2 Mbit/s帶寬即可獲得高質量的D1格式(相當于DVD分辨率)全動態(tài)視頻流。MPEG 4格式適合于大空間和開闊環(huán)境的實時監(jiān)控,如建筑物、路口、廣場等。
在基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)的無線視頻監(jiān)控方案中,通常建議在需要細節(jié)識別的視頻監(jiān)控時,采用低幀率(2f/s~4f/s)、高分辨率(VGA)的M-JPEG視頻監(jiān)控前端設備;對于社區(qū),城市環(huán)境的實時監(jiān)控可采用MPEG 4視頻監(jiān)控前端設備,通常可采用CIF格式(約500 kbit/s帶寬)即可滿足監(jiān)控需求;對于一些重要場所可采用高分辨率的D1格式(帶寬約1 Mbit/s~1.2 Mbit/s)。
無線視頻監(jiān)控無線網(wǎng)狀網(wǎng)的規(guī)劃
在北電公司(Nortel)提供的無線網(wǎng)狀網(wǎng)架構中,接入點(AP)到有線網(wǎng)絡的帶寬將被與接入點(AP)無線互聯(lián)的獨立AP所共享,同時經(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)定的帶寬,無線網(wǎng)狀網(wǎng)需要根據(jù)視頻的需求進行細致的規(guī)劃。
在視頻監(jiān)控應用下,一般需要遵循的規(guī)劃原則為:每個連接有線網(wǎng)絡接入點(AP)最多連接不超過2個無線互聯(lián)的獨立AP;每個獨立AP到有線接入點(AP)間不超過2個無線中繼(Hop);接入點(AP)到有線網(wǎng)絡的接入帶寬建議不小于10 Mbit/s。
在視頻監(jiān)控應用下,每個接入點(AP)下面建議最多支持4個無線互連的獨立AP。當監(jiān)控視頻流所需帶寬達到1 Mbit/s~1.5 Mbit/s時,每個AP下面建議連接一套無線IP視頻監(jiān)控設備。通常建議采用一套支持P/T/Z的全方位監(jiān)控攝像機,可替代5~6個固定攝像機的功能,同時,大大減少回傳的視頻流量。其典型網(wǎng)絡架構如圖3所示。
圖3 采用全方位監(jiān)控攝像的典型網(wǎng)絡構架
當然,如果每路視頻圖像需要的帶寬不高(如500 kbit/s)時,也可以根據(jù)實際需求,在AP下增加無線IP視頻前端設備。
無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中對流媒體/手持終端設備的支持
隨著移動的手持終端或車載無線終端(如適應工程用的筆記本電腦等)的大量出現(xiàn),且性價比的逐漸提高,越來越多的用戶開始采用移動終端設備。
無線視頻監(jiān)控流媒體系統(tǒng)采用的解決方案,為利用視頻采集卡設備/視頻流媒體服務器設備,將從遠端無線攝像頭獲取的圖像信息轉化為流媒體。這樣,移動手持、車載無線終端就可以獲取流媒體視頻流(如圖4所示)。
圖4 無線視頻監(jiān)控流媒體系統(tǒng)
專網(wǎng)用戶對于網(wǎng)絡的安全性更加注重,建議用戶將網(wǎng)絡劃分為專網(wǎng)用戶(圖4中的綠色區(qū)域)。采集到的視頻流由網(wǎng)絡視頻錄像機記錄,并通過解碼器傳送到相應的模擬顯示的大屏幕上。
專網(wǎng)用戶采集到的圖像,可以通過模擬信號傳送的方式,傳送到流媒體服務器的視頻采集卡上(上圖的紅色區(qū)域),該網(wǎng)絡同專網(wǎng)物理上截然分開。這樣,可以確保專網(wǎng)用戶的網(wǎng)絡安全要求。該網(wǎng)絡也可以添加相應的防火墻來滿足相應的網(wǎng)絡安全要求。
責任編輯:gt
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