基于WiMAx技術的武警部隊無線視頻監控系統

0 引 言
??? 視頻監控系統已廣泛用于武警部隊，有力提升了武警部隊的執勤備戰能力。但武警部隊駐扎范圍廣，如水壩、重要倉庫、礦產資源基地、橋梁、隧道等，監控點分散且與監控中心距離較遠，利用傳統有線網絡的視頻監控往往成本高且難以實現，其次實時視頻監控的需求越來越多，對同一套系統的覆蓋面和實施距離也提出了更高的要求。在這些情況下，基于多種無線傳輸手段的移動視頻監控體現出了不可替代的優勢。無線局域網和無線寬帶接入技術，可以將多個監控點和遠端控制中心連接起來，可以在最短的時間內快速建立起無線監控網絡。
??? 目前常用的無線接入技術包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。與其他技術相比，WiMAX具有傳輸距離遠、接入速率高、帶寬高等優點，可以保證視頻流的傳輸質量，同時使監控系統在接入層的部署更為快速、簡便。本文結合武警部隊特點，提出了一種基于WiMAX無線寬帶接入技術的監控系統設計方案，也適用于其他應急狀態下組建監控網絡，并給出了系統建設中注意事項。

1 WiMAX技術特點和優勢
??? WiMAX是一項新型的無線通信技術，全名為微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Micro-wave Access)，是基于IEEE 802．16標準的寬帶無線接入城域網(Broadband Wireless Access MetropolitanArea Network，BWAMAN)，能提供面向互聯網的高速連接。WiMAX技術具有較高的數據傳輸速率，最高可達到75 Mb／s；傳輸距離遠，最大傳輸半徑50 km，其網絡覆蓋面積是3G基站的10倍。
1．1 WiMAX系統組成
??? WiMAX網絡體系結構如圖1所示，其由核心網絡、基站、用戶基站、接力站、用戶終端設備及網管組成。通常的WiMAX系統包括一個基站和多個用戶基站，也可以根據需要設置若干個接力站，形成單點對多點或多點對多點的體系結構。

??? 核心網絡：WiMAx連接的核心網絡通常為傳統交換網或因特網。WiMAX提供核心網絡與基站間的連接接口。
??? 基站：提供用戶基站與核心網絡間的連接，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，并根據用戶群體狀況不斷升級擴展網絡。

當視頻信息傳送到監控中心后，監控管理服務器首先對視頻信息進行分析，判斷是否是授權用戶所需要實時瀏覽的監控信息，如果是則將其轉發至指定用戶，例如電視墻或者網內其他用戶，同時將視頻信息傳送至視頻存儲服務器進行歸檔管理。同時，監控管理服務器接收管理人員的管理指令，并將指令發送至指定的CPE設備，進行監控點參數配置等工作，如圖3所示。

3 系統建設的注意事項
??? 系統在建設和使用過程中還需要注意以下四點，確保系統的順利應用。
??? 基站選址應根據業務分布實際情況，選擇業務密集區中心的制高點(某鐵塔上或山頂)作為中心基站的站址，盡量提高無線鏈路的可靠性，避免因地形及遮擋物等不良因素，保證視頻信息傳輸質量。
??? 無線系統抗干擾能力 地面無線接入系統往往受到來自于其他扇區的鄰頻或同頻干擾。要想有效克服干擾的影響，首先在施工中盡可能選用具有抗干擾技術設計的設備，其次必須合理網絡規劃，選擇基站位置和用戶端天線位置、方向等，以確保系統內各用戶終端間的相互干擾降低到最低限度。在工程中選用具有BIT／SK，QPSK，16QAM，64QAM等多種調制方式自適應切換技術的系統，可充分保證系統大容量數據傳輸支持能力和無線鏈路的可靠性。
??? 頻率規劃和負載均衡系統規劃之初要在已有頻率的基礎上，充分考慮天線配置的靈活性和熱點分布特點，在滿足覆蓋和容量的前提下高效的使用頻率。系統開通后，仍需對各基站各扇區的流量進行長期跟蹤觀測，實時調整修正與實際容量不相適應的扇區。如一扇區按照10 Mb／s的容量進行設計，經觀測發現，該扇區的需求量明顯小于10 Mb／s，則從該扇區將多余的載波到移到其他流量需求大的扇區使用，以提高整系統的頻率利用率，保持負載均衡。
??? 視頻圖像壓縮技術 視頻圖像信息量龐大，而無線信道帶寬相對有限，正確選擇壓縮標準能夠保證視頻信息流暢地傳輸。建議選用H．264技術，比H．263節約50％左右的傳出碼流，可以大大減小傳輸的數據，很好地解決圖像信息和帶寬之間的突出矛盾。

4 結 語
??? 本文提出了基于WiMAX無線寬帶接入技術的視頻監控系統，具有監控范圍廣、安裝方便、靈活性強等優點，適合于武警部隊進行大規模臨時場所，需要快速構建監控系統或邊緣地區不易進行有線接入的地方應用，對提高武警部隊戰斗力有著實際的意義。隨著WiMAX技術的日趨成熟，它的應用將在實時監控系統中發揮重要的作用。