基于WiMAx技术的武警部队无线视频监控系统

1．2 WiMAX技术用于的武警部队无线视频监控系统的优势
武警部队所使用的视频监控系统，一般数百米内设一个监控点，具有覆盖范围广，覆盖点多、质量要求高等特点。而目前无线监控系统多使用基于Wi-Fi的IP无线监控技术，其采用IEEE 802．11作为无线传输标准，传输距离仅几百米，其数据传输率较低，QoS机制不够完整，这都限制其在武警部队中的应用。
WiMAX的覆盖能力完全满足视频监控点的分布特点，在一个WiMAX基站覆盖范围内可存在多个连续设置的监控点。同时，WiMAX具有非视距传输的特性，可以满足复杂环境中的传输要求。WiMAX还可以作为有线网络接入(Cable、DSL)的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。
WiMAX采用面向连接方式，定义了完整的QoS机制。其MAC层支持4种业务：非请求的宽带分配业务、实时轮询业务、非实时轮询业务、尽力传输业务，向用户提供具有QoS性能的数据、视频和语音服务，能够满足视频监控所需的QoS要求。
采用802．16d标准工作在频分双工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一对3．5 MHz频点，一个扇区可提供的上、下行总带宽超过15 Mb／s；每个WiMAX客户端(即WiMAX CPE――Client Produce Equipment，用户端设备产品)可提供最大10 Mb／s的吞吐量，能够满足各种带宽需求的监控要求；按照每个监控点1 Mb／s带宽需求，单个WiMAX基站可支持10个左右的监控点视频传输需求。

2 基于WiMAX技术的武警部队无线监控系统
本系统由前端视频采集、网络传输以及视频信息管理三个子系统组成。前端视频采集子系统主要用于信息监控。网络传输子系统以无线和有线方式完成监控中心和前端视频采集的数据交换。视频信息管理子系统主要完成视频信息的存储、转换、加密等。系统的整体结构如图2所示。

2．1 前端视频采集子系统
前端视频采集子系统位于监控点，主要进行监控数据的采集，包括无线摄像机、云台、解码器等设备。前端系统的传输接入必须采用数字接入方式，在前端就将图像转化成数字信号再传递到监控中心，以减少传输带宽。
该系统选用的无线摄像机是一种集视频压缩技术、网络技术、嵌入式等多种先进技术于一体的数字摄像设备。集成了镜头、光学过滤器、影像感应器、视频压缩卡、无线网卡等设备，能够实现视频采集、视频压缩以及无线网络传输等诸多功能，这样无需计算机的协助便可独立完成监控点的工作。无线摄像机有自己独立的IP地址，这样监控中心以及城域网上的用户使用标准的浏览器就可以根据IP地址对网络摄像机进行访问、观看实时图像和监测数据；授权用户可以通过网管系统远程控制摄像机和云台镜头的动作或对系统进行配置，从而可以对目标进行全方位的监控。
云台是安装和支撑摄像头的设备，分为两种固定云台和电动云台。固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后，只要锁定调整状态就可以了。电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围，通过接收来自控制器的信号精确地运行定位。由于不同厂家的云台和控制设备所使用的协议都各不相同，解码器主要用于中转控制端发出的数字信号。
2．2 网络传输子系统
网络传输子系统由WiMAx　CPE、无线基站和IP承载网组成。WiMAX　CPE作为WiMAX网络的无线客户终端，布设于监控点，使用小波束角定向天线，完成与基站的数据相互交换。无线基站主要接入多个WiMAX　CPE设备，同时完成与IP承载网的数据交换。单WiMAX扇区站下可支持多CPE，每个CPE负责接入一个或多个视频监控前端，CPE的射频模块将信号变频到适宜的频率经天线发送到WiMAx基站，实现对多个监控点视频信号的汇聚。
2．3 视频信息管理子系统
视频信息管理子系统设在监控中心，主要由视频存储服务器和监控管理服务器组成，完成视频信息的存储、管理、查询、系统配置和实时监控等任务。监控管理服务器为整个视频监控系统提供业务逻辑控制，完成监控中心的视频图像切换或分发，对WiMAX CPE进行参数配置、实时查看指定点监控信息，是视频监控的核心业务实现平台。数据库服务器完成视频监控信息的存储、管理与备份，并为局域网的其他服务器和授权用户提供历史数据浏览、检索等服务。