基于WiMAx技術(shù)的武警部隊(duì)無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

0 引 言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛用于武警部隊(duì)，有力提升了武警部隊(duì)的執(zhí)勤備戰(zhàn)能力。但武警部隊(duì)駐扎范圍廣，如水壩、重要倉(cāng)庫(kù)、礦產(chǎn)資源基地、橋梁、隧道等，監(jiān)控點(diǎn)分散且與監(jiān)控中心距離較遠(yuǎn)，利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控往往成本高且難以實(shí)現(xiàn)，其次實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的需求越來(lái)越多，對(duì)同一套系統(tǒng)的覆蓋面和實(shí)施距離也提出了更高的要求。在這些情況下，基于多種無(wú)線傳輸手段的移動(dòng)視頻監(jiān)控體現(xiàn)出了不可替代的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線寬帶接入技術(shù)，可以將多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和遠(yuǎn)端控制中心連接起來(lái)，可以在最短的時(shí)間內(nèi)快速建立起無(wú)線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

目前常用的無(wú)線接入技術(shù)包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。與其他技術(shù)相比，WiMAX具有傳輸距離遠(yuǎn)、接入速率高、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)，可以保證視頻流的傳輸質(zhì)量，同時(shí)使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速、簡(jiǎn)便。本文結(jié)合武警部隊(duì)特點(diǎn)，提出了一種基于WiMAX無(wú)線寬帶接入技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，也適用于其他應(yīng)急狀態(tài)下組建監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，并給出了系統(tǒng)建設(shè)中注意事項(xiàng)。

1 WiMAX技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

WiMAX是一項(xiàng)新型的無(wú)線通信技術(shù)，全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Micro-wave Access)，是基于IEEE 802．16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)(Broadband Wireless Access MetropolitanArea Network，BWAMAN)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。WiMAX技術(shù)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，最高可達(dá)到75 Mb／s；傳輸距離遠(yuǎn)，最大傳輸半徑50 km，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G基站的10倍。

1．1 WiMAX系統(tǒng)組成

WiMAX網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示，其由核心網(wǎng)絡(luò)、基站、用戶基站、接力站、用戶終端設(shè)備及網(wǎng)管組成。通常的WiMAX系統(tǒng)包括一個(gè)基站和多個(gè)用戶基站，也可以根據(jù)需要設(shè)置若干個(gè)接力站，形成單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)。

核心網(wǎng)絡(luò)：WiMAx連接的核心網(wǎng)絡(luò)通常為傳統(tǒng)交換網(wǎng)或因特網(wǎng)。WiMAX提供核心網(wǎng)絡(luò)與基站間的連接接口。

基站：提供用戶基站與核心網(wǎng)絡(luò)間的連接，通常采用扇形天線或全向天線，可提供靈活的子信道部署與配置功能，并根據(jù)用戶群體狀況不斷升級(jí)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

用戶基站：屬于基站的一種，提供基站與用戶終端設(shè)備間的中繼連接，通常采用固定天線，并被安裝在屋頂上。基站與用戶基站間采用動(dòng)態(tài)適應(yīng)性信號(hào)調(diào)制模式。

接力站：通常用于提高基站的覆蓋能力，即充當(dāng)一個(gè)基站和若干個(gè)用戶基站(或用戶終端設(shè)備)間信息的中繼站。

用戶終端設(shè)備：完成具體的應(yīng)用功能，例如視頻監(jiān)控。

網(wǎng)管系統(tǒng)：用于監(jiān)視和控制網(wǎng)內(nèi)所有的基站和用戶基站，提供查詢、狀態(tài)監(jiān)控、軟件下載、系統(tǒng)參數(shù)配置等功能。

1．2 WiMAX技術(shù)用于的武警部隊(duì)無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

武警部隊(duì)所使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，一般數(shù)百米內(nèi)設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，具有覆蓋范圍廣，覆蓋點(diǎn)多、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。而目前無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)多使用基于Wi-Fi的IP無(wú)線監(jiān)控技術(shù)，其采用IEEE 802．11作為無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，傳輸距離僅幾百米，其數(shù)據(jù)傳輸率較低，QoS機(jī)制不夠完整，這都限制其在武警部隊(duì)中的應(yīng)用。

WiMAX的覆蓋能力完全滿足視頻監(jiān)控點(diǎn)的分布特點(diǎn)，在一個(gè)WiMAX基站覆蓋范圍內(nèi)可存在多個(gè)連續(xù)設(shè)置的監(jiān)控點(diǎn)。同時(shí)，WiMAX具有非視距傳輸?shù)奶匦�，可以滿足復(fù)雜環(huán)境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線網(wǎng)絡(luò)接入(Cable、DSL)的無(wú)線擴(kuò)展，方便地實(shí)現(xiàn)邊遠(yuǎn)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)連接。

WiMAX采用面向連接方式，定義了完整的QoS機(jī)制。其MAC層支持4種業(yè)務(wù)：非請(qǐng)求的寬帶分配業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)、盡力傳輸業(yè)務(wù)，向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音服務(wù)，能夠滿足視頻監(jiān)控所需的QoS要求。

采用802．16d標(biāo)準(zhǔn)工作在頻分雙工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一對(duì)3．5 MHz頻點(diǎn)，一個(gè)扇區(qū)可提供的上、下行總帶寬超過(guò)15 Mb／s；每個(gè)WiMAX客戶端(即WiMAX CPE——Client Produce Equipment，用戶端設(shè)備產(chǎn)品)可提供最大10 Mb／s的吞吐量，能夠滿足各種帶寬需求的監(jiān)控要求；按照每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)1 Mb／s帶寬需求，單個(gè)WiMAX基站可支持10個(gè)左右的監(jiān)控點(diǎn)視頻傳輸需求。