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1.前言
近幾年來，安防行業(yè)尤其是視頻監(jiān)控系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，公眾對于國內(nèi)運營商發(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(jiān)控業(yè)務(wù)已經(jīng)給各行各業(yè)帶了便利。另外，國內(nèi)的科技強警和平安城市建設(shè)，也在全國范圍內(nèi)展開。
隨著視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的逐漸發(fā)展，有越來越多的行業(yè)和個人用戶在感受到固網(wǎng)視頻監(jiān)控帶來便利的同時，也提出了移動視頻監(jiān)控的需求。尤其國家政府機關(guān)、企業(yè)集團的領(lǐng)導(dǎo)以及一些商務(wù)人士，工作性質(zhì)要求經(jīng)常外出，不會在固定辦公地點長期辦公，而這類用戶經(jīng)常需要進行各類重大決策。通過移動視頻監(jiān)控的使用，就可以為用戶提供更加豐富的決策依據(jù)。因此，實現(xiàn)寬帶和移動的融合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的需求就顯得尤為迫切。
在2G發(fā)展初期，就有進行移動視頻監(jiān)控的探索，其中遇到的一個最大的瓶頸的無線帶寬的穩(wěn)定性。隨著基于2G技術(shù)的不斷發(fā)展以及3G逐步商用帶來的無線帶寬拓展，移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)進入了實質(zhì)性建設(shè)階段，使得融合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)成為可能。
2.3G移動視頻監(jiān)控的需求和關(guān)鍵技術(shù)分析
2.1需求分析
視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幾個重要組成部分：前端視頻采集編碼設(shè)備、中心集中管理平臺系統(tǒng)、用戶客戶端。在有線網(wǎng)絡(luò)支撐的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，這幾部分之間都是通過固網(wǎng)進行連接的。也就是說，用戶有某個區(qū)域的視頻監(jiān)控布點需求時，該區(qū)域必須具備有線網(wǎng)絡(luò)是必要條件，同樣，用戶需要通過有線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，才能使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。
在有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，某些不方便部署有線網(wǎng)絡(luò)的地方無法實現(xiàn)視頻監(jiān)控點的部屬，也無法通過客戶端使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。而這兩方面的需求，尤其是無線瀏覽客戶端的需求，市場方面的呼聲一直都存在并且越來越高。
通過以上分析，可以看出，如果3G無線網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)前端編碼設(shè)備無線上傳，3G無線終端隨時隨地瀏覽，那將真正實現(xiàn)用戶的3A服務(wù)：做到任何時候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現(xiàn)場都能實現(xiàn)監(jiān)控（Anysee）。隨著3個運營商3G建設(shè)的逐步展開，3G無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸也逐步得到突破，3G視頻監(jiān)控將成為殺手級的應(yīng)用。
2.2關(guān)鍵技術(shù)分析
通過以上分析，3G無線視頻監(jiān)控的關(guān)鍵主要體現(xiàn)在兩個端，即移動客戶終端和監(jiān)控點的無線終端。前者用于解決移動用戶如何看，后者解決視頻監(jiān)控點視頻無線上傳。所以，實現(xiàn)3G無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：適用于無線傳輸?shù)囊曨l編解碼技術(shù)，3G移動網(wǎng)絡(luò)對于視頻傳輸?shù)闹С?、視頻平臺的接口技術(shù)，3G移動終端的多媒體處理技術(shù)。其中最為關(guān)鍵的是3G無線網(wǎng)絡(luò)和3G終端。
2.2.1 3G通信標(biāo)準(zhǔn)
國際上3G通信有3種制式標(biāo)準(zhǔn)：歐洲的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)、美國的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)和由我國科學(xué)家提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。
表一：三種3G制式指標(biāo)比較
WCDMA的演進過程
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP（第三代合作伙伴項目）控制著 WCDMA 規(guī)范，3GPP WCDMA標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)多年的努力，目前已有R99，R4，R5，R6，R7，R8等多個版本，其演進過程如下圖所示：
圖一：WCDMA的演進過程
CDMA2000的演進過程
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP2負責(zé)CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)的制定。2000年10月，3GPP2頒布了1xEV-DORev0標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000 1xEV-DO由CDMA2000 1x演進而來，是第一個可與有線寬帶相比擬，提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)。與WCDMA不同，CDMA2000有著較為明晰的發(fā)展和演進過程。如下圖所示：
圖二： CDMA-2000的演進過程
TD-SCDMA的發(fā)展
自2001年3月3GPPR4發(fā)布后，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實質(zhì)性工作主要在3GPP體系下完成。在R4標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后的兩年多時間里，眾多的業(yè)界運營商、設(shè)備制造商一起，經(jīng)過無數(shù)次會議討論、郵件組討論，通過提交的大量文稿，對TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(biāo)和參數(shù)、一致性測試等部分的內(nèi)容進行了一次次的修訂和完善，使得到目前為止的TD-SCDMAR4規(guī)范相當(dāng)穩(wěn)定和成熟。
在3GPP的體系框架下，經(jīng)過融合完善后，由于雙工方式的差別，TD-SCDMA的所有技術(shù)特點和優(yōu)勢得以在空中接口的物理層體現(xiàn)。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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括核心網(wǎng)與無線接入網(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系統(tǒng)之間的無縫漫游、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(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的后續(xù)發(fā)展上保持相當(dāng)?shù)囊恢滦浴?/p>
TD技術(shù)的成熟程度正在迅速向WCDMA靠攏，TD HSDPA是TD-SCDMA系統(tǒng)提高下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)，通過TD HSDPA，在不改變原有3GPP R4版本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下，可以大大提高上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。
2.2.3 移動視頻監(jiān)控對3G手機終端的需求
要實現(xiàn)3G手機監(jiān)控，一般來講，需要以下幾個條件：
1. 足夠的無線網(wǎng)絡(luò)帶寬。通過上面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(jiān)控集中管理平臺進行信令交互，所以需要在手機平臺上開發(fā)應(yīng)用接口軟件。目前的3G手機，基本上都具備這些要求。
3. 無論是手機自帶的流媒體播放器，還是采用二次開發(fā)的手機播放器，都需要能夠?qū)崿F(xiàn)手機終端屏幕等的正確匹配。
4. 能夠在進行視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)時，不影響手機的語音、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(fù)后重新連接的功能。
3.系統(tǒng)架構(gòu)
3.1網(wǎng)絡(luò)分析
通過上述分析，我們可以看出基于3G提供的無線寬帶，可以滿足移動視頻監(jiān)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，未來的LTE更高達100Mbps，但是無線頻譜資源總是有限的，3G移動用戶如果大量同時在線，移動寬帶無法保障每個用戶分配到足夠的帶寬。同樣的道理可以想象一下高速公路行車，理論速率和實際速率因為車流量的關(guān)系，相差很大。但光纖卻可以保障固網(wǎng)寬帶無限擴容。因此，對于帶寬要求較高的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)來講，一定是固網(wǎng)和無線的融合，以有線為主，無線為輔。
3.2基于3G無線和有線的視頻解決方案
基于3G無線和有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)解決方案如下：
圖三：基于3G無線和有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)
在原有有線視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過引入3G網(wǎng)絡(luò)，在前端無線上傳、3G無線傳輸鏈路以及用戶展現(xiàn)側(cè)進行無線補充。
前端一些無法部署有線監(jiān)控點的地方，通過在多媒體編碼器上增加3G無線接入方式，實現(xiàn)多媒體信息的無線上傳，同時接受視頻監(jiān)控管理支撐平臺的管理。同樣，在一些公共交通工具上，可以通過部署無線編碼器，實現(xiàn)車載3G無線監(jiān)控。
用戶展現(xiàn)側(cè)，在引入3G無線手機終端以前，視頻監(jiān)控的瀏覽、歷史回放等業(yè)務(wù)。更多的是通過在固定網(wǎng)絡(luò)上建立監(jiān)控中心，由專職值班人員在固網(wǎng)監(jiān)控中心，通過電視墻或者PC機客戶端實現(xiàn)的。引入3G無線視頻監(jiān)控解決方案，通過3G無線網(wǎng)絡(luò)和3G手機終端的支撐，用戶就可以實現(xiàn)在任何地點、任何時間進行視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的使用。
3.3視頻監(jiān)控管理支撐平臺
圖四：視頻監(jiān)控管理支撐平臺
在一個大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控管理平臺處于中心的地位，上圖是以一個省級的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例，圖中上半部分是整個平臺的管理中心，一般部署在省會城市，便于集中管理和維護，下半部分是媒體管理中心，一般部署在各個地市。這種組網(wǎng)部署的優(yōu)點是：
集中管理，維護：眾所周知，一個大型的監(jiān)控系統(tǒng)牽涉到網(wǎng)絡(luò)側(cè)、設(shè)備側(cè)、外網(wǎng)接口系統(tǒng)等，整個的維護管理相當(dāng)復(fù)雜，需要由專業(yè)人士承擔(dān)維護任務(wù)。而整個系統(tǒng)的維護的網(wǎng)管數(shù)據(jù)屬于信令數(shù)據(jù)，所需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬并不大。因此，通過很小的網(wǎng)絡(luò)負載，將維護管理集中在省會，由專業(yè)人士進行管理維護，是一種明智的選擇。
媒體數(shù)據(jù)分布部署，模擬視頻經(jīng)過數(shù)字化壓縮以后，相比較普通的信令數(shù)據(jù)，所需要的帶寬和存儲空間是很大的。比如一個相當(dāng)于DVD畫質(zhì)的視頻信息，所需要的帶寬大約為1.5Mbps，而對于一個監(jiān)控系統(tǒng)的用戶來說，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%以上的地市和省會城市之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且，性能方面也會優(yōu)越。
從整個管理平臺的組成來看，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。實現(xiàn)了用戶管理、設(shè)備管理、業(yè)務(wù)管理、視頻管理、計費等支撐功能。
3.4移動終端3G手機的視頻業(yè)務(wù)流程
3.4.1 視頻實時瀏覽
圖五：3G手機終端瀏覽流程
（1） 3G手機終端向業(yè)務(wù)門戶發(fā)送實時瀏覽請求；
（2） 媒體流協(xié)議適配，業(yè)務(wù)門戶解析3G手機終端的實時瀏覽請求，發(fā)送到集中平臺；
（3） 集中平臺向?qū)?yīng)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)門戶；
（5） 業(yè)務(wù)門戶根據(jù)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） 集中平臺進行轉(zhuǎn)碼適配后，通過業(yè)務(wù)門戶發(fā)送視頻流到3G手機終端。
3.4.2 歷史錄像回放
圖五：3G手機終端歷史錄像回放流程
（1） 3G手機向集中監(jiān)控管理平臺發(fā)送錄像回放請求
（2） 集中監(jiān)控平臺解析后，將回放請求轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)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(yīng)的磁盤陣列，得到響應(yīng)后通知3G手機
（4） 媒體管理平臺接收錄像視頻流并進行轉(zhuǎn)碼適配，發(fā)送給3G手機
（6） 當(dāng)集中管理平臺收到“停止”回放請求后，通知相應(yīng)的媒體管理平臺等
3.4.3 瀏覽過程中的攝像機控制
（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?qū)?yīng)的媒體管理平臺發(fā)出控制請求；
（4） 媒體管理平臺執(zhí)行控制命令；
（5） 媒體管理平臺向3G手機返回控制反饋結(jié)果。
4.3G移動視頻定位和趨勢分析
4.1 3G視頻監(jiān)控和傳統(tǒng)視頻的比對
在普通用戶的印象中，視頻監(jiān)控仍然是一個應(yīng)用在相對專業(yè)場景的概念，從用戶的使用角度看，必須在一個固定的地方，用固定的終端才能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。使用的不夠便利和相對造價高的客戶端，是制約視頻監(jiān)控走向個人用戶的一個重要的因素。
可以看到，在融合了3G和固網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過3G提供的無線寬帶、終端的實時信息處理能力的飛速增強，就可以實現(xiàn)只要攝像機能夠拍到的地方，就可以通過移動3G終端實現(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，可以為用戶帶來任何時候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對任何現(xiàn)場都能實現(xiàn)監(jiān)控（Anysee）的體驗。實際上目前已經(jīng)眾多的便利、靈活的3G無線實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)實際應(yīng)用案例，如無線家庭防盜、汽車監(jiān)控等。基于3G無線傳輸手段的移動視頻監(jiān)控以其特有的靈活性已成為視頻監(jiān)控的一個新的發(fā)展方向。
3G移動視頻監(jiān)控功能的優(yōu)勢非常明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
網(wǎng)絡(luò)健全，覆蓋面廣。隨著幾個運營商3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，使用3G手機監(jiān)控，幾乎就可以不受區(qū)域限制。
使用方便，操作簡單。只要會用3G手機，就可以使用3G手機監(jiān)控。
即時有效。是實時監(jiān)看，同短信、彩信等即時通訊結(jié)合起來，更加方便、及時。
除了安防意義的移動視頻監(jiān)控，它還有具有視頻信息的及時獲取功能，如交通信息的實時獲取醫(yī)院病人的探視、幼兒園小孩的探視、家庭監(jiān)看等。
4.2 3G視頻監(jiān)控趨勢分析
正如無線電話仍然不能完全替代固定電話一樣，目前的移動視頻監(jiān)控，仍然是做為固網(wǎng)視頻監(jiān)控的補充，這是因為：
由于頻段資源是固定的，造成無線帶寬資源不能夠像有線那樣，幾乎可以無限制的擴容。
移動終端設(shè)備的處理能力，仍然不能和專業(yè)的計算機相比。
技術(shù)的發(fā)展是永不停步的，市場的需求是產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的原動力，隨著移動視頻監(jiān)控市場逐步走向個人用戶，3G視頻監(jiān)控將會在以下幾個方面，越來越完善。
視頻質(zhì)量和流暢度將越來越好，支撐的一個重要技術(shù)是低帶寬下的視頻編解碼技術(shù)。
監(jiān)控業(yè)務(wù)越來越豐富，隨著3G移動終端處理能力的不斷提高，告警聯(lián)動、多畫面等在專業(yè)客戶端上才能實現(xiàn)的功能，將會出現(xiàn)在3G移動終端上。
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工商網(wǎng)監(jiān)
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