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1.前言 近幾年來(lái)，安防行業(yè)尤其是視頻監控系統蓬勃發(fā)展，公眾對于國內運營(yíng)商發(fā)展的“寬視界”、“全球眼”、“神眼”等品牌已經(jīng)不再感到陌生，在這些品牌下發(fā)展的視頻監控業(yè)務(wù)已經(jīng)給各行各業(yè)帶了便利。另外，國內的科技強警和平安城市建設，也在全國范圍內展開(kāi)。 隨著(zhù)視頻監控業(yè)務(wù)的逐漸發(fā)展，有越來(lái)越多的行業(yè)和個(gè)人用戶(hù)在感受到固網(wǎng)視頻監控帶來(lái)便利的同時(shí)，也提出了移動(dòng)視頻監控的需求。尤其國家政府機關(guān)、企業(yè)集團的領(lǐng)導以及一些商務(wù)人士，工作性質(zhì)要求經(jīng)常外出，不會(huì )在固定辦公地點(diǎn)長(cháng)期辦公，而這類(lèi)用戶(hù)經(jīng)常需要進(jìn)行各類(lèi)重大決策。通過(guò)移動(dòng)視頻監控的使用，就可以為用戶(hù)提供更加豐富的決策依據。因此，實(shí)現寬帶和移動(dòng)的融合視頻監控業(yè)務(wù)的需求就顯得尤為迫切。 在2G發(fā)展初期，就有進(jìn)行移動(dòng)視頻監控的探索，其中遇到的一個(gè)最大的瓶頸的無(wú)線(xiàn)帶寬的穩定性。隨著(zhù)基于2G技術(shù)的不斷發(fā)展以及3G逐步商用帶來(lái)的無(wú)線(xiàn)帶寬拓展，移動(dòng)視頻監控系統進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性建設階段，使得融合視頻監控業(yè)務(wù)成為可能。 2. 3G移動(dòng)視頻監控的需求和關(guān)鍵技術(shù)分析 2.1需求分析 視頻監控系統的幾個(gè)重要組成部分：前端視頻采集編碼設備、中心集中管理平臺系統、用戶(hù)客戶(hù)端。在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )支撐的視頻監控系統中，這幾部分之間都是通過(guò)固網(wǎng)進(jìn)行連接的。也就是說(shuō)，用戶(hù)有某個(gè)區域的視頻監控布點(diǎn)需求時(shí)，該區域必須具備有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是必要條件，同樣，用戶(hù)需要通過(guò)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上網(wǎng)，才能使用視頻監控業(yè)務(wù)。 在有線(xiàn)視頻監控系統下，某些不方便部署有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的地方無(wú)法實(shí)現視頻監控點(diǎn)的部屬，也無(wú)法通過(guò)客戶(hù)端使用視頻監控業(yè)務(wù)。而這兩方面的需求，尤其是無(wú)線(xiàn)瀏覽客戶(hù)端的需求，市場(chǎng)方面的呼聲一直都存在并且越來(lái)越高。 通過(guò)以上分析，可以看出，如果3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供的帶寬能夠滿(mǎn)足視頻監控系統的需求，能夠實(shí)現前端編碼設備無(wú)線(xiàn)上傳，3G無(wú)線(xiàn)終端隨時(shí)隨地瀏覽，那將真正實(shí)現用戶(hù)的3A服務(wù)：做到任何時(shí)候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現場(chǎng)都能實(shí)現監控（Anysee）。隨著(zhù)3個(gè)運營(yíng)商3G建設的逐步展開(kāi)，3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的帶寬瓶頸也逐步得到突破，3G視頻監控將成為殺手級的應用。 2.2關(guān)鍵技術(shù)分析 通過(guò)以上分析，3G無(wú)線(xiàn)視頻監控的關(guān)鍵主要體現在兩個(gè)端，即移動(dòng)客戶(hù)終端和監控點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)終端。前者用于解決移動(dòng)用戶(hù)如何看，后者解決視頻監控點(diǎn)視頻無(wú)線(xiàn)上傳。所以，實(shí)現3G無(wú)線(xiàn)視頻監控系統的關(guān)鍵技術(shù)包括：適用于無(wú)線(xiàn)傳輸的視頻編解碼技術(shù)，3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )對于視頻傳輸的支持、視頻平臺的接口技術(shù)，3G移動(dòng)終端的多媒體處理技術(shù)。其中最為關(guān)鍵的是3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和3G終端。 2.2.1 3G通信標準 國際上3G通信有3種制式標準：歐洲的WCDMA標準、美國的CDMA2000標準和由我國科學(xué)家提出的TD－SCDMA標準。 表一：三種3G制式指標比較 （1）WCDMA的演進(jìn)過(guò)程 國際標準化組織3GPP（第三代合作伙伴項目）控制著(zhù) WCDMA 規范，3GPP WCDMA標準歷經(jīng)多年的努力，目前已有R99，R4，R5，R6，R7，R8等多個(gè)版本，其演進(jìn)過(guò)程如下圖所示： 圖一：WCDMA的演進(jìn)過(guò)程 （2）CDMA2000的演進(jìn)過(guò)程 國際標準化組織3GPP2負責CDMA2000標準的制定。2000年10月，3GPP2頒布了1xEV-DORev0標準。CDMA2000 1xEV-DO由CDMA2000 1x演進(jìn)而來(lái)，是第一個(gè)可與有線(xiàn)寬帶相比擬，提供高速分組數據業(yè)務(wù)的第三代移動(dòng)通信標準。與WCDMA不同，CDMA2000有著(zhù)較為明晰的發(fā)展和演進(jìn)過(guò)程。如下圖所示： 圖二： CDMA-2000的演進(jìn)過(guò)程 （3）TD-SCDMA的發(fā)展 自2001年3月3GPPR4發(fā)布后，TD-SCDMA標準規范的實(shí)質(zhì)性工作主要在3GPP體系下完成。在R4標準發(fā)布之后的兩年多時(shí)間里，眾多的業(yè)界運營(yíng)商、設備制造商一起，經(jīng)過(guò)無(wú)數次會(huì )議討論、郵件組討論，通過(guò)提交的大量文稿，對TD-SCDMA標準規范的物理層處理、高層協(xié)議棧消息、網(wǎng)絡(luò )和接口信令消息、射頻指標和參數、一致性測試等部分的內容進(jìn)行了一次次的修訂和完善，使得到目前為止的TD-SCDMAR4規范相當穩定和成熟。 在3GPP的體系框架下，經(jīng)過(guò)融合完善后，由于雙工方式的差別，TD-SCDMA的所有技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢得以在空中接口的物理層體現。物理層技術(shù)的差別是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。在核心網(wǎng) 方面，TD-SCDMA與WCDMA采用完全相同的標準規范，包括核心網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)之間采用相同的Iu接口；在空中接口高層協(xié)議棧上，TD-SCDMA與WCDMA二者也完全相同。這些共同之處保證了兩個(gè)系統之間的無(wú)縫漫游、切換、業(yè)務(wù)支持的一致性、QoS 的保證等，也保證了TD-SCDMA和WCDMA在標準技術(shù)的后續發(fā)展上保持相當的一致性。 TD技術(shù)的成熟程度正在迅速向WCDMA靠攏，TD HSDPA是TD-SCDMA系統提高下行容量和數據業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)，通過(guò)TD HSDPA，在不改變原有3GPP R4版本網(wǎng)絡(luò )架構的情況下，可以大大提高上下行數據業(yè)務(wù)速率。 2.2.2 移動(dòng)視頻監控對3G手機終端的需求 要實(shí)現3G手機監控，一般來(lái)講，需要以下幾個(gè)條件： 1. 足夠的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬。通過(guò)上面3G技術(shù)的分析，可以看出，其下行帶寬已經(jīng)足夠支撐手機高清晰流暢單畫(huà)面的需求。 2. 手機處理器的能力足夠強，能完成流媒體視頻播放。由于還需要和視頻監控集中管理平臺進(jìn)行信令交互，所以需要在手機平臺上開(kāi)發(fā)應用接口軟件。目前的3G手機，基本上都具備這些要求。 3. 無(wú)論是手機自帶的流媒體播放器，還是采用二次開(kāi)發(fā)的手機播放器，都需要能夠實(shí)現手機終端屏幕等的正確匹配。 4. 能夠在進(jìn)行視頻監控業(yè)務(wù)時(shí)，不影響手機的語(yǔ)音、短信等業(yè)務(wù)。 5. 能夠處理網(wǎng)絡(luò )異常等情況，并支持網(wǎng)路恢復后重新連接的功能。 3.系統架構 3.1網(wǎng)絡(luò )分析 通過(guò)上述分析，我們可以看出基于3G提供的無(wú)線(xiàn)寬帶，可以滿(mǎn)足移動(dòng)視頻監控的需求。但仔細分析，盡管目前已經(jīng)商用的3.5G HSPA的理論下行速率已經(jīng)達到14.4Mbps，未來(lái)的LTE更高達100Mbps，但是無(wú)線(xiàn)頻譜資源總是有限的，3G移動(dòng)用戶(hù)如果大量同時(shí)在線(xiàn)，移動(dòng)寬帶無(wú)法保障每個(gè)用戶(hù)分配到足夠的帶寬。同樣的道理可以想象一下高速公路行車(chē)，理論速率和實(shí)際速率因為車(chē)流量的關(guān)系，相差很大。但光纖卻可以保障固網(wǎng)寬帶無(wú)限擴容。因此，對于帶寬要求較高的視頻監控網(wǎng)絡(luò )來(lái)講，一定是固網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)的融合，以有線(xiàn)為主，無(wú)線(xiàn)為輔。 3.2基于3G無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)的視頻解決方案 基于3G無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)的視頻監控系統組網(wǎng)解決方案如下： 圖三：基于3G無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)的視頻監控系統 在原有有線(xiàn)視頻監控的基礎上，通過(guò)引入3G網(wǎng)絡(luò )，在前端無(wú)線(xiàn)上傳、3G無(wú)線(xiàn)傳輸鏈路以及用戶(hù)展現側進(jìn)行無(wú)線(xiàn)補充。 前端一些無(wú)法部署有線(xiàn)監控點(diǎn)的地方，通過(guò)在多媒體編碼器上增加3G無(wú)線(xiàn)接入方式，實(shí)現多媒體信息的無(wú)線(xiàn)上傳，同時(shí)接受視頻監控管理支撐平臺的管理。同樣，在一些公共交通工具上，可以通過(guò)部署無(wú)線(xiàn)編碼器，實(shí)現車(chē)載3G無(wú)線(xiàn)監控。 用戶(hù)展現側，在引入3G無(wú)線(xiàn)手機終端以前，視頻監控的瀏覽、歷史回放等業(yè)務(wù)。更多的是通過(guò)在固定網(wǎng)絡(luò )上建立監控中心，由專(zhuān)職值班人員在固網(wǎng)監控中心，通過(guò)電視墻或者PC機客戶(hù)端實(shí)現的。引入3G無(wú)線(xiàn)視頻監控解決方案，通過(guò)3G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和3G手機終端的支撐，用戶(hù)就可以實(shí)現在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間進(jìn)行視頻監控業(yè)務(wù)的使用。 3.3視頻監控管理支撐平臺 圖四：視頻監控管理支撐平臺 在一個(gè)大型的視頻監控系統中，視頻監控管理平臺處于中心的地位，上圖是以一個(gè)省級的視頻監控系統為例，圖中上半部分是整個(gè)平臺的管理中心，一般部署在省會(huì )城市，便于集中管理和維護，下半部分是媒體管理中心，一般部署在各個(gè)地市。這種組網(wǎng)部署的優(yōu)點(diǎn)是： 集中管理，維護：眾所周知，一個(gè)大型的監控系統牽涉到網(wǎng)絡(luò )側、設備側、外網(wǎng)接口系統等，整個(gè)的維護管理相當復雜，需要由專(zhuān)業(yè)人士承擔維護任務(wù)。而整個(gè)系統的維護的網(wǎng)管數據屬于信令數據，所需要的網(wǎng)絡(luò )帶寬并不大。因此，通過(guò)很小的網(wǎng)絡(luò )負載，將維護管理集中在省會(huì )，由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行管理維護，是一種明智的選擇。 媒體數據分布部署，模擬視頻經(jīng)過(guò)數字化壓縮以后，相比較普通的信令數據，所需要的帶寬和存儲空間是很大的。比如一個(gè)相當于DVD畫(huà)質(zhì)的視頻信息，所需要的帶寬大約為1.5Mbps，而對于一個(gè)監控系統的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，本地瀏覽的概率在90%以上。所以，將媒體管理平臺部署在地市，就可以省去90%以上的地市和省會(huì )城市之間的網(wǎng)絡(luò )帶寬，而且，性能方面也會(huì )優(yōu)越。 從整個(gè)管理平臺的組成來(lái)看，主要包括集中管理服務(wù)器、業(yè)務(wù)支撐服務(wù)器、認證管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )管理服務(wù)器等。實(shí)現了用戶(hù)管理、設備管理、業(yè)務(wù)管理、視頻管理、計費等支撐功能。 3.4移動(dòng)終端3G手機的視頻業(yè)務(wù)流程 3.4.1 視頻實(shí)時(shí)瀏覽 圖五：3G手機終端瀏覽流程 （1） 3G手機終端向業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)發(fā)送實(shí)時(shí)瀏覽請求； （2） 媒體流協(xié)議適配，業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)解析3G手機終端的實(shí)時(shí)瀏覽請求，發(fā)送到集中平臺； （3） 集中平臺向對應的媒體管理平臺請求視頻； （4） 集中平臺決定媒體路由，回送給業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)； （5） 業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)根據媒體路由，向媒體管理平臺發(fā)送媒體請求； （6） 媒體管理平臺向集中管理平臺發(fā)送視頻流； （7） 集中平臺進(jìn)行轉碼適配后，通過(guò)業(yè)務(wù)門(mén)戶(hù)發(fā)送視頻流到3G手機終端。 3.4.2 歷史錄像回放 圖六：3G手機終端歷史錄像回放流程 （1） 3G手機向集中監控管理平臺發(fā)送錄像回放請求； （2） 集中監控平臺解析后，將回放請求轉發(fā)給對應的媒體管理平臺； （3） 媒體管理平臺接收錄像回放請求后，檢索相應的磁盤(pán)陣列，得到響應后通知3G手機； （4） 媒體管理平臺接收錄像視頻流并進(jìn)行轉碼適配，發(fā)送給3G手機； （5） 當集中管理平臺收到“停止”回放請求后，通知相應的媒體管理平臺等。 3.4.3 瀏覽過(guò)程中的攝像機控制 圖七 瀏覽過(guò)程中的攝像機控制 （1） 3G手機終端向集中管理平臺發(fā)送控制請求； （2） 集中管理平臺解析3G手機終端的控制請求； （3） 集中管理平臺向對應的媒體管理平臺發(fā)出控制請求； （4） 媒體管理平臺執行控制命令； （5） 媒體管理平臺向3G手機返回控制反饋結果。 4.3G移動(dòng)視頻定位和趨勢分析 4.1 3G視頻監控和傳統視頻的比對 在普通用戶(hù)的印象中，視頻監控仍然是一個(gè)應用在相對專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景的概念，從用戶(hù)的使用角度看，必須在一個(gè)固定的地方，用固定的終端才能夠實(shí)現視頻監控業(yè)務(wù)。使用的不夠便利和相對造價(jià)高的客戶(hù)端，是制約視頻監控走向個(gè)人用戶(hù)的一個(gè)重要的因素。 可以看到，在融合了3G和固網(wǎng)的視頻監控系統中，通過(guò)3G提供的無(wú)線(xiàn)寬帶、終端的實(shí)時(shí)信息處理能力的飛速增強，就可以實(shí)現只要攝像機能夠拍到的地方，就可以通過(guò)移動(dòng)3G終端實(shí)現視頻監控業(yè)務(wù)，可以為用戶(hù)帶來(lái)任何時(shí)候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現場(chǎng)都能實(shí)現監控（Anysee）的體驗。實(shí)際上目前已經(jīng)眾多的便利、靈活的3G無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)視頻監控系統實(shí)際應用案例，如無(wú)線(xiàn)家庭防盜、汽車(chē)監控等�；�3G無(wú)線(xiàn)傳輸手段的移動(dòng)視頻監控以其特有的靈活性已成為視頻監控的一個(gè)新的發(fā)展方向。 3G移動(dòng)視頻監控功能的優(yōu)勢非常明顯，主要體現在以下幾個(gè)方面： 網(wǎng)絡(luò )健全，覆蓋面廣。隨著(zhù)幾個(gè)運營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò )的大規模建設，使用3G手機監控，幾乎就可以不受區域限制。 使用方便，操作簡(jiǎn)單。只要會(huì )用3G手機，就可以使用3G手機監控。 即時(shí)有效。是實(shí)時(shí)監看，同短信、彩信等即時(shí)通訊結合起來(lái)，更加方便、及時(shí)。 除了安防意義的移動(dòng)視頻監控，它還有具有視頻信息的及時(shí)獲取功能，如交通信息的實(shí)時(shí)獲取醫院病人的探視、幼兒園小孩的探視、家庭監看等。 4.2 3G視頻監控趨勢分析 正如無(wú)線(xiàn)電話(huà)仍然不能完全替代固定電話(huà)一樣，目前的移動(dòng)視頻監控，仍然是做為固網(wǎng)視頻監控的補充，這是因為： 由于頻段資源是固定的，造成無(wú)線(xiàn)帶寬資源不能夠像有線(xiàn)那樣，幾乎可以無(wú)限制的擴容。 移動(dòng)終端設備的處理能力，仍然不能和專(zhuān)業(yè)的計算機相比。 技術(shù)的發(fā)展是永不停步的，市場(chǎng)的需求是產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，隨著(zhù)移動(dòng)視頻監控市場(chǎng)逐步走向個(gè)人用戶(hù)，3G視頻監控將會(huì )在以下幾個(gè)方面，越來(lái)越完善。 視頻質(zhì)量和流暢度將越來(lái)越好，支撐的一個(gè)重要技術(shù)是低帶寬下的視頻編解碼技術(shù)。 監控業(yè)務(wù)越來(lái)越豐富，隨著(zhù)3G移動(dòng)終端處理能力的不斷提高，告警聯(lián)動(dòng)、多畫(huà)面等在專(zhuān)業(yè)客戶(hù)端上才能實(shí)現的功能，將會(huì )出現在3G移動(dòng)終端上。 |
