無線視頻監(jiān)控面臨的問題及解決方案

為了建立起基于無線網(wǎng)絡(luò)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、大規(guī)模、低成本、可運營的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，推動視頻監(jiān)控相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈快速形成，引領(lǐng)無線視頻監(jiān)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題：

· 端到端QoS保障：相比有線網(wǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)帶寬窄、抖動大、遲延長，端到端圖像質(zhì)量難保障，業(yè)務(wù)質(zhì)量較難滿足用戶需求;

· NAT穿越：無線網(wǎng)絡(luò)與用戶局域網(wǎng)之間往往存在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的NAT穿越問題。

解決方案

1、端到端QoS保障

針對端到端QoS保障出現(xiàn)的問題，一般可以采取以下解決方案：

· 無線視頻監(jiān)控終端產(chǎn)品研發(fā)：為提高網(wǎng)絡(luò)上行速率，研發(fā)融合具備更大上行速率網(wǎng)絡(luò)模塊的新穎監(jiān)控產(chǎn)品;

· 自適應(yīng)編碼優(yōu)化：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)抖動狀況，通過對分辨率、幀率、圖像質(zhì)量等圖像編碼參數(shù)進行優(yōu)化，對輸出碼流進行網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)調(diào)整，降低丟包率;

· 自適應(yīng)傳輸優(yōu)化：針對無線網(wǎng)絡(luò)抖動，優(yōu)化傳輸模塊算法，優(yōu)化冗余傳輸及丟包重傳機制，降低丟包對視頻質(zhì)量的影響。

相比3G網(wǎng)絡(luò)，WiFi具備提供大流量、高速率無線數(shù)據(jù)接入方面明顯的技術(shù)優(yōu)勢，微波傳輸一般針對項目進行點對點帶寬設(shè)計，目前，WiFi和微波傳輸暫時不存在實際使用中網(wǎng)絡(luò)上行速率的瓶頸。在3G網(wǎng)絡(luò)，特別是在TD-SCDMA制式下，研發(fā)融合具備更大上行速率網(wǎng)絡(luò)模塊的無線視頻監(jiān)控終端產(chǎn)品，具備現(xiàn)實的意義。如采用下一章的多流技術(shù)或通過以下多種方式將HSUPA芯片集成到視頻采集設(shè)備中，包括：

· B2B接口;

· mini PCI-E接口，如下圖所示;

· 郵票孔(36管腳)接口;

· USB接口;

(1) 自適應(yīng)編碼優(yōu)化處理流程。

· 媒體服務(wù)器向編碼器動態(tài)反饋接收到的碼率，編碼器根據(jù)鏈路情況動態(tài)調(diào)整輸出的碼流;

· 編碼器對輸出流量進行完全整形，減少突發(fā);

· 媒體服務(wù)器對接收的報文進行亂序重整，減少抖動;

· 客戶端向媒體服務(wù)器動態(tài)反饋接收到的碼率，媒體服務(wù)器根據(jù)鏈路情況進行擁塞避免;

· 媒體服務(wù)器對輸出流量進行整形，減少突發(fā);

· 客戶端對接收的報文進行亂序重整，減少抖動。

(2)自適應(yīng)傳輸優(yōu)化。

報文組丟失數(shù)據(jù)可通過RS算法恢復(fù)時，則直接恢復(fù);報文組丟失數(shù)據(jù)無法通過RS恢復(fù)時，則通過Selective ARQ機制請求發(fā)送端重傳，主要針對UDP傳輸模式，TCP自帶重傳機制。

2、NAT穿越

用戶NAT種類多樣、配置復(fù)雜，如何解決NAT穿越問題，保障視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的順利使用，是無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)實施時需要認(rèn)真考慮的問題，解決NAT穿越問題的主要方案包括：

方案1：服務(wù)器中轉(zhuǎn)信令與媒體

方案描述：服務(wù)器中轉(zhuǎn)方案中，監(jiān)控前端攝像機與客戶端設(shè)備分別與監(jiān)控平臺建立連接，由平臺對視頻流進行調(diào)度轉(zhuǎn)發(fā)。

(1)優(yōu)點

· 可以解決前端以及客戶端的任何NAT的類型;

· 可以簡單實現(xiàn)組播、廣播等應(yīng)用場景。

(2)缺點

· 服務(wù)器中轉(zhuǎn)業(yè)務(wù)流不能滿足部分客戶的需求;

· 服務(wù)器中轉(zhuǎn)帶來遲延增加，體驗降低。

方案2：客戶端與前端點對點媒體傳輸方案

方案描述：旨在解決市場需求中客戶端與前端直接建立媒體通道的要求，設(shè)立NAT中轉(zhuǎn)服務(wù)器，通過它令客戶端、前端了解自身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)，以便于雙方建立媒體鏈接。

(1)優(yōu)點

· 無需平臺中轉(zhuǎn)，避免數(shù)據(jù)泄漏等業(yè)務(wù)風(fēng)險;

· 點對點媒體傳輸，傳輸遲延縮短。

(2)缺點

· 無法穿越對稱型NAT。

常見無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)NAT穿越主要解決方案：

無線視頻監(jiān)控傳輸優(yōu)化

隨著3G技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的需求，普通的3G峰值速率已經(jīng)不能滿足用戶對于無線帶寬的需求，尤其TD-SCDMA技術(shù)，由于載波帶寬的限制，在2：4的時隙配比下，網(wǎng)絡(luò)僅能提供上行256kbps、下行1.68Mbps的峰值速率，即使引入HSUPA技術(shù)，也僅能提供上行560kbps的峰值速率，遠遠不能滿足TD-SCDMA業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。

針對TD-SCDMA帶寬不足的問題，目前業(yè)界尚無很好的解決辦法，主要的嘗試包括如下。

· 推出用于視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的雙卡終端：期望兩張SIM卡同時為一個用戶服務(wù)。該解決方案的缺陷在于：缺乏與網(wǎng)絡(luò)側(cè)的溝通機制，網(wǎng)絡(luò)側(cè)可能將該終端的兩張SIM卡分配于同一載波上，如此則不會帶來容量的提升;

· 雙載波捆綁技術(shù)：由于芯片技術(shù)尚不成熟，短期內(nèi)無法引入。

方案設(shè)計

無線視頻監(jiān)控終端側(cè)通過數(shù)據(jù)的整合、分解模塊，將發(fā)送的數(shù)據(jù)分解為多個數(shù)據(jù)流，網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用多流調(diào)度機制，并且不同數(shù)據(jù)流采用不同載波承載，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收信號后將分解的多流數(shù)據(jù)進行整合。