無(wú)線流媒體監(jiān)控技術(shù)探討

　　摘要　介紹了無(wú)線流媒體監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)展、相關(guān)技術(shù)及現(xiàn)代化通信技術(shù)在車載視頻監(jiān)控、有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法到達(dá)地方等監(jiān)控場(chǎng)所的應(yīng)用。基于我國(guó)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，文章通過(guò)探究自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的定位、組網(wǎng)特點(diǎn)、提出了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的具體措施。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)治安形勢(shì)日趨復(fù)雜，各類突發(fā)事件、刑事案件、治安案件和災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，大型集會(huì)和重要保衛(wèi)任務(wù)十分繁重。2005 年9月中國(guó)公安部正式啟動(dòng)城市聯(lián)網(wǎng)報(bào)警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)(3111工程)，在全國(guó)范圍內(nèi)省、市、縣三級(jí)開(kāi)展報(bào)警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，推動(dòng)“平安城市”建設(shè)步伐。目前各主要城市如北京、廣州、深圳、杭州已開(kāi)始加快建設(shè)城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)。上海市公安局加強(qiáng)對(duì)巡邏警車及警員的無(wú)線通信裝備配置，依托有/無(wú)線通信、圖像通信、GPS巡邏、運(yùn)鈔車自動(dòng)定位、GIS地理信息、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，進(jìn)一步提升指揮中心的應(yīng)急反應(yīng)、社會(huì)聯(lián)動(dòng)、指揮調(diào)度和輔助決策能力。

　　1、無(wú)線流媒體監(jiān)控技術(shù)概述

　　無(wú)線流媒體網(wǎng)絡(luò)多媒體監(jiān)控管理平臺(tái)集無(wú)線通信、流媒體、視頻處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和自動(dòng)化技術(shù)于一身，是視頻、音頻、數(shù)據(jù)和圖示一體化的解決方案。兼?zhèn)渚W(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、視頻直播等功能，具有超大規(guī)模組網(wǎng)能力，為無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)在公安行業(yè)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障，為各種突發(fā)事件和應(yīng)急事件提供良好準(zhǔn)備，使車載監(jiān)控、公共交通工具(公共汽車、地鐵、長(zhǎng)途汽車等)監(jiān)控等難度較大的監(jiān)控成為可能。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、流媒體業(yè)務(wù)主要面向GPRS/EDGE、 CDMA、3G等提供較高帶寬(100kbit/s以上)的無(wú)線分組網(wǎng)絡(luò)。3G網(wǎng)絡(luò)空中接口帶寬的增加為流媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供良好基礎(chǔ)，結(jié)合無(wú)線系統(tǒng)不受時(shí)間、地點(diǎn)限制的特點(diǎn)，使移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)更具吸引力。視頻編碼器和自適應(yīng)高性能流媒體服務(wù)器設(shè)備使得圖像清晰度達(dá)到Full D1(DVD)效果，實(shí)時(shí)性好，方便使用，可直接通過(guò)Web方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理，為用戶提供靈活的監(jiān)控畫面選擇、電子地圖使用，充分利用防火墻 /VPN、加密、權(quán)限管理、安全認(rèn)證，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等技術(shù)，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。

　　在城市安防聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，由于前端設(shè)備及主干網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，海量用戶并發(fā)訪問(wèn)視頻資源時(shí)極易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。在大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中采用流媒體分發(fā)技術(shù)，依靠分布式流媒體服務(wù)器集群可實(shí)現(xiàn)音/視頻流的分層轉(zhuǎn)發(fā)，從根本上避免大規(guī)模并發(fā)流量產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)瓶頸;單臺(tái)流媒體服務(wù)器的帶寬在 100M～1000M左右，可以滿足千路用戶的點(diǎn)播請(qǐng)求(以每路384kbps計(jì)算)。這樣前端設(shè)備只需發(fā)送一份數(shù)據(jù)到流媒體服務(wù)器上，再由流媒體服務(wù)器進(jìn)行緩沖轉(zhuǎn)發(fā)，客戶端則統(tǒng)一連接到流媒體服務(wù)器獲取視頻數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)多路用戶的并發(fā)訪問(wèn)，節(jié)省了前端設(shè)備寶貴的帶寬。雖然流媒體服務(wù)器是分布式管理的，但對(duì)所有用戶的授權(quán)是集中式管理的，從而保證了服務(wù)的連續(xù)性和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性。

　　2、無(wú)線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

　　CDMA無(wú)線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)是集流媒體編解碼、嵌入式及CDMA1X網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等高新技術(shù)的整合產(chǎn)品，融合了傳統(tǒng)監(jiān)控、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)跟蹤、手機(jī)點(diǎn)播等技術(shù)，為各種復(fù)雜環(huán)境、重要區(qū)域或遠(yuǎn)程地點(diǎn)的日常、應(yīng)急監(jiān)視和控制提供卓越的監(jiān)控應(yīng)用。

　　2.1　流媒體編解碼技術(shù)

　　隨著數(shù)字視頻編解碼技術(shù)、嵌入式視頻服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)正迅速?gòu)膫鹘y(tǒng)的基于有線電視技術(shù)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)向基于IP技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)方向發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控已在某些領(lǐng)域取代原有的模擬監(jiān)控?；贗P技術(shù)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用數(shù)字編碼壓縮技術(shù)(MPEG4、H.264 或M-jpg2000)、數(shù)字視頻壓縮技術(shù)將模擬視頻信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)或語(yǔ)音進(jìn)行編碼，壓縮并打成IP包，通過(guò)有線或者無(wú)線IP網(wǎng)絡(luò)把視頻信息以數(shù)字化形式進(jìn)行傳輸。只要是網(wǎng)絡(luò)可到達(dá)地方就一定可實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控和記錄，用戶可在安裝有專用解壓縮軟件的計(jì)算機(jī)、掌上電腦(PDA)、手機(jī)或電視墻、大屏幕上觀看瀏覽，控制遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻圖像，并結(jié)合實(shí)時(shí)錄像報(bào)警聯(lián)動(dòng)、數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音對(duì)講等，這種監(jiān)控可與很多其它系統(tǒng)進(jìn)行完美的結(jié)合。

　　壓縮技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中冗余信息去掉(去除數(shù)據(jù)之間相關(guān)性)，壓縮技術(shù)包含幀內(nèi)圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、幀間圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)和熵編碼壓縮技術(shù)。 MPEG-4系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜，使MPEG-4難以完全實(shí)現(xiàn)并兼容，加上高昂的專利費(fèi)，很難在視頻會(huì)議、可視電話等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)。用H.264(MPEG- 4/part10)視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，壓縮比極高、圖像質(zhì)量好、信道適應(yīng)性更好、碼流更低。H.264的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，使它比MPEG-4更容易推廣，更容易在視頻會(huì)議、視頻電話中實(shí)現(xiàn)，更容易實(shí)現(xiàn)互連互通，可簡(jiǎn)便地和G.729等低比特率語(yǔ)音壓縮組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

　　2.2　嵌入式視頻Web服務(wù)器技術(shù)

　　嵌入式視頻服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò) 化數(shù)字視頻監(jiān)控為業(yè)界公認(rèn)最穩(wěn)定、最有效的系統(tǒng)，由嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及特定應(yīng)用程序等組成，是集軟硬件于一體的獨(dú)立工作“器件”。嵌入式操作系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的，是一種支持嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的操作軟件，它是嵌入式網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)視頻室極為重要的組成部分，包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等，具有通用操作系統(tǒng)的基本特點(diǎn)。

　　嵌入式視頻Web服務(wù)器原理：用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)送來(lái)的視頻信號(hào)數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線送到內(nèi)置Web服務(wù)器，用戶可直接用瀏覽器觀看Web服務(wù)器上攝像機(jī)圖像，授權(quán)用戶可控制攝像機(jī)、云臺(tái)、鏡頭的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)配置。由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個(gè)體積很小的設(shè)備內(nèi)，省掉復(fù)雜電纜，安裝又方便(一個(gè)IP地址)，用戶無(wú)需安裝任何硬件設(shè)備，僅用瀏覽器即可觀看。

　　嵌入式系統(tǒng)應(yīng)具有的特點(diǎn)是：a)高可靠性。在惡劣的環(huán)境或突然斷電的情況下，要求系統(tǒng)仍然能夠正常工作;許多嵌入式應(yīng)用要求實(shí)時(shí)處理能力，這就要求嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力;嵌入式系統(tǒng)中的軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲(chǔ)器中或閃存中，也就是說(shuō)軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)，而不是存儲(chǔ)在磁盤等載體中。b)體積小。不具備像硬盤那樣大容量存儲(chǔ)介質(zhì)，大多用閃存作存儲(chǔ)介質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積微小。

　　2.3　CDMA1X無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

　　CDMA1X是聯(lián)通在優(yōu)化CDMA網(wǎng)絡(luò)中推出的第2.75代數(shù)據(jù)傳輸通信技術(shù)，CDMA1X在傳遞速率、功能方面較GPRS具有優(yōu)勢(shì)，可取代過(guò)去傳統(tǒng)有線MODEM、X.25、數(shù)傳電臺(tái)、短信等方式。為確保視頻壓縮文件穩(wěn)定傳輸需有足夠的網(wǎng)絡(luò)帶寬，不同視頻壓縮文件對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求不同，為達(dá)到更好視頻質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)帶寬就更重要。CDMA1X理論速率153.6kbps，實(shí)際速率80kbps，超過(guò)有線電話撥號(hào)上網(wǎng)的56kbps，是平均 30kbps～40kbps的GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?-3倍，用MPEG-4格式可穩(wěn)定可靠地傳輸數(shù)字視頻流。

　　3、無(wú)線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)特點(diǎn)

　　1)無(wú)線流媒體監(jiān)控具有傳輸速率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、低時(shí)延(對(duì)視頻應(yīng)用非常關(guān)鍵)和設(shè)備成本低的特點(diǎn)。可提供高效和經(jīng)濟(jì)的視頻傳輸解決方案。寬帶無(wú)線接入設(shè)備提供11Mbps/54Mbps的高網(wǎng)絡(luò)帶寬，可將不同地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻信息通過(guò)無(wú)線通信手段實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心，支持采用 H.263/MPEG-1/2/4等格式的數(shù)字視頻流穩(wěn)定可靠地持續(xù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可以達(dá)到50km以上，并且不受山川、河流、橋梁、道路等復(fù)雜地形限制。

　　2)組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好。由于沒(méi)有線纜限制，擴(kuò)充性強(qiáng)，可靈活方便地進(jìn)行安裝布署;維護(hù)費(fèi)用低，一次性投資無(wú)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，工程建設(shè)周期短;保護(hù)用戶已有投資，即使用戶需搬遷辦公地點(diǎn)，只需把無(wú)線設(shè)備搬遷至新地點(diǎn)安裝即可。

　　3)系統(tǒng)功能強(qiáng)大、靈活，全數(shù)字化錄像便于保存和檢索。根據(jù)監(jiān)控中心存儲(chǔ)空間大小。圖像采集尺寸、質(zhì)量和頻率，可記錄長(zhǎng)達(dá)幾小時(shí)到幾個(gè)月的錄像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化異地存儲(chǔ)。用戶可對(duì)記錄下來(lái)的錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行播放、定位及快放、慢放等。

　　4)高可靠性，保證不間斷視頻監(jiān)控?？股漕l干擾性能強(qiáng)，接收靈敏度理想，寬范圍天線能提供強(qiáng)大、可靠的無(wú)線傳輸;安全性較高，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有ESSID、MAC地址過(guò)濾及Web加密等安全措施與視頻系統(tǒng)管理結(jié)合多重加密手段，安全性等同于有線。

　　5)地域的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。遵循全球統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議TCP/IP，因特網(wǎng)傳輸多媒體信息，視頻傳輸依賴的通信網(wǎng)絡(luò)包括LAN/WAN、ISDN、DDN、ATM、PSTN等。

　　6)移動(dòng)性。無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)置允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問(wèn)地點(diǎn)，因此用戶可在網(wǎng)絡(luò)中漫游。

　　4、無(wú)線流媒體監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　1)視頻圖像采集點(diǎn)

　　在公安警車安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)(彩色或黑白、固定或活動(dòng)云臺(tái)、定焦或變焦)、CDMA視頻數(shù)據(jù)處理終端(視頻編解碼器)和軟件系統(tǒng)。監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集突發(fā)事件視頻信號(hào)，云臺(tái)由控制中心計(jì)算機(jī)控制，可對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行水平360