3G无线视频传输系统方案.doc

3G无线移动视频传输设计方案3G无线视频监控通信系统设计方案东营市华仁网络网络工程有限公司1 无线视频监控技术简述1.1 无线视频监控概述随着移动通信技术的发展和3G时代的到来，移动通信数据网络为监控视频数据的传输提供了更好的传输条件。无线网络视频监控技术，在有线视频监控技术的基础上，迅速发展成为视频监控应用领域的另一重要分支，并根据行业应用的不同需求，提供各种类型的服务。目前，众多的行业用户应用，如平安工程、城市交通系统的道路监控、检验检疫部门的电子监管视频系统。这些特殊行业用户对监控系统的要求很高，不仅需要视频监控系统为其提供实时、清晰的有线图像、保存完好的数据、迅速响应的云台控制等，还增加了对无线视频采集（如交通巡逻、平安城市移动巡逻、城管移动巡逻与执法等）及移动视频的观看、控制方面的要求。往往在许多特殊的应用环境，有线监控部署的成本很高甚至根本无法部署，在这样的环境中3G无线视频监控就有了很大的用武之地，目前无线视频监控的应用需求在公交、公安、交通、城管、电力、金融押运、现场勘查等行业领域有着广泛的应用需求。1.2 无线视频监控应用特点3G无线视频监控传输系统融合了3G技术、视音频编解码技术、数字加解密技术、网络传输技术。凭借无线性、移动性、便携性、高带宽、高清晰、双向性等优点，对数字图像和声音通过多路3G无线链路进行高清晰处理和流畅传输，能够广泛应用在公安现场勘察车辆、应急指挥系统、海事巡逻、公交地铁车辆、水闸航道监控、交通执法、市容城管执法、水利防汛、森林防火、金融押运、远程保险定损、景区管理等诸多有线监控难以部署的领域。 3G网络是移动运营商所建的全社会覆盖的巨型网络，利用运营商建设的现有无线网络传输移动视频图像和声音，有以下显而易见的优势：n 地理位置广，只要在手机信号能覆盖的位置就能传输视音频n 初始投资低，省去了基站建设的建设和维护的高额费用，从全社会角度看可以避免大量单位重复建设基站，从而节省了社会资源。n 通讯资费便宜，手机链路的通信资费相比卫星等传输方式，资费具有极大的优势，同时通过参加套餐、预存话费等方式还能够大幅降低运营通讯费。从而使无线视频监控纳入日常业务而成为可能。1.3 3G无线集群视音频传输系统通过多条3G链路捆绑，即3G无线链路集群，实现的无线音视频监控系统能够汇总捆绑多条链路的带宽，实现单条链路无法实现的高清晰的视频传输清晰度。以目前的图像编码技术，200KBPS以下的传输带宽速率，仅能做到QCIF图像传输（176*144），其视频清晰度一般无法满足基本的视频监控需求。需要做到清晰的监控视频，视频格式至少要达到CIF（352*288），要达到较好的监控效果还必须能够达到较高的帧率，要达到25帧/S，对监控人员来说才感觉比较流畅。3G无线链路通道包含上行和下行两个方向的传输通道，无线视频应用，需要控制中心实时监控无线监控点的视频和音频，需要无线监控点的图像和声音持续的传送到监控中心，因此主要使用的是无线链路的上行通道。经过实际测试，通过中国电信所运营的3G网络EVDO链路，理论传输速度为下载3.1M，上行1.8M。经过实际测试，单条链路上传速率可达300-600K左右，采用2条或以上链路集群技术，可达到600K-1M左右带宽，传输数字视频图像可做到CIF（352*288） 25帧每秒的效果。并且在传输图像信号的同时，声音信号也可以同步流畅的进行传输。2 系统设计原则及标准设计原则及标准 可行性和可能性系统要求保证技术上的可行性和资金上的经济性。 实用性和经济性系统建设应始终贯彻面向应用，注重实效的方针，坚持实用、经济的原则，尽可能做到边建设、边应用、边收效、边发展。 先进性和成熟性系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备、工具的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能保证在未来若干年内占主导地位，并能顺利地过渡到下一代技术。 开放性和标准性为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性。所谓“开放性”，即是所采用的标准和规范是厂商中立或者说是与厂商无关的。具体地说，就是在遵循统一的国际标准或工业标准的前提下，允许用不同厂商的产品来相互替换，这种替换包括整个系统及其各个组成部件。 可靠性和稳定性在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。 可扩展性和易维护性为了适应系统变化的要求，必须充分考虑以最简便的方法、最低的投资，实现系统的灵活扩展和有效维护。3 系统整体规划3.1 系统网络拓扑图3.2 系统组网方式和需求1. 控制中心可选择采用公网接入，或虚拟专网接入方式（VPDN方式）2. 如采用公网接入，且车载终端数量较多，建议采用2M-10M电信专线接入，控制中心接收服务器要求需要有固定的公网实地址3. 另外可选择虚拟专网接入，也需要采用2M-10M电信专线接入，须由电信申请专门的SIM卡拨入用户名和密码，和对专线进行设置，使车载端设备与控制中心设备形成虚拟局域网，IP地址可互相访问，这种方式保密性和速度都比较好4 3G无线音视频监控系统功能描述4.1 系统整体功能概述本系统突破了传统的无线通信技术，利用捆绑多条3G无线链路（EVDO）产生的超高无线带宽，将图像和声音进行高清晰传输；能够随时、随地的将无线视频点的图像和声音实时传输到指挥中心，同时也能够无线接收指挥中心的指挥视频图像，做到双向互传输。系统采用3G链路捆绑复用技术，高质量H.264编码技术、智能流传输技术，降低了无线视频应用的费用和门槛，提高了无线状态下传输图像声音的质量和效果，研制开发出3G多链路融合无线音视频传输系统。本系统产品具有以下创新点： 1、 首创性的研制开发出3G多链路捆绑融合技术，将多个单独的3G无线链路捆绑为一个超宽链路，实现实时高清晰视频图像及声音的传输功能。可将监控点的音视频信号实时传输到监控中心。2、 无线音视频监控点既可以多个无线监控点对一个监控中心，也可以一个无线监控点对应一个监控中心，或一个无线监控点对应多个监控中心。从而灵活实现多点对一点，点对点，一点对多点的复杂系统结构。3、 研发出数据链路透明算法，可应用在多种网络环境；研发出无线网络视频传输优化算法，平抑网络实际带宽波峰和波谷，提升视频信号传输质量4、 研制了包括多点视频接收服务器软件、多画面分屏服务器软件、流媒体服务器软件等综合服务器管理组件，在指挥中心端实现基于业务网的全网大规模多点实时监控、控制、录像、回放的复杂业务应用。从而形成完整的行业应用综合解决方案。本系统技术成熟，采用3G技术和最新的视音频编解码技术，具有实时、双向、高清晰、无线、移动、性价比高等特点，由我公司独立研发，得到复旦大学网络与信息工程中心支持，已通过全面测试，性能达到国内领先水平。本系统逻辑上主要分为3G无线音视频传输终端部分和监控中心两部分，以下对两部分做详细的功能说明：4.2 3G视频终端功能描述4.2.1 远程图像传输3G无线音视频终端系统采用标准的TCP/IP协议栈来传输图像和声音，能够将图像和声音通过多道3G无线通道进行融合传输，实时同步传输至监控中心。如图点击传输按钮可向监控中心传输视频，点击传输状态可以观看各个链路的传输速度。如图：无线链路状态可显示当前多条链路的实时状态包括实时总码率、每条链路的当前速度、往返时间等。4.2.2 多画面本地图像监控在3G视频终端通过VGA信号外接触摸屏或显示屏，也可以对本地摄像机信号进行监控，3G音视频终端可接入模拟摄像机或多路数字摄像机信号源。同时可以1、4、9、16画面进行多画面监控。本地图像监控清晰度可达高清晰D1效果（704*576）。点击“预览”按钮可对本地的图像进行监控。多画面监控4.2.3 本地图像抓拍点击“抓图”键可对本地图像进行抓拍。抓图的格式可设置为BMP、JPEG格式，图像精度可以设置为QCIF、CIF、4CIF。4.2.4 本地监控云台控制通过界面上的云台控制区域，能够在3G终端本地对摄像机的云台进行控制，包括云台的上、下、左、右、拉近、拉远、焦距、光圈、预置位等。4.2.5 本地硬解码监控（选配）通过3G终端的本地硬解码功能（配合选配的硬件解码器或解码卡），能够将本地监控的多路数字图像解码为标准的模拟视频信号，从而可以在标准模拟视频监视器上进行显示。4.2.6 本地录像本地录像能够以高清晰的D1格式（704*576）进行录像。 计划录像系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时段可以单独设置。录像速度可以调节。 报警自动录像若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像文件保存的天数可以调节。报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。 手动录像监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。 录像回放用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。 录像管理录像硬盘空间：录像空间管理采用自动循环覆盖的方式，即可根据用户的需求保存相应时间段的文件，过时的记录将被自动删除。录像文件备份：录像文件可以有选择地备份到光盘或网络硬盘，以便重要录像的长期保存。录像文件删除：可以随时将没有保存价值的录像文件手动给以删除。硬盘容量提示：提供可用磁盘存储剩余空间容量提示，当达到预警位置，在服务器端将会有磁盘容量不足的提示。4.2.7 远程视频回放3G终端同时能够调阅其他DVR上的录像文件，进行远程视频回放。4.2.8 多画面网络视频监控终端软件功能监控中心的WLB-VCS2000多画面网络视频监控服务器软件（以下简称监控端）具有非常强大的监控功能，以下将监控端的主要功能进行简要叙述： 软件界面介绍监控软件主界面分为六个部分，如下图所示。 软件界面说明如下： 区域 说明 区域 说明 系统按钮栏 标签栏 设备树 实时播放面板 云台控制面板 报警信息列表 系统按钮栏： 按键 说明 帮助按键，点击可选择显示软件说明书和版本信息 加锁按键，点击后鼠标状态为，再次点击软件任意区域可激活登录窗口 隐藏按键，点击软件隐藏到系统托盘中 退出按键 标签栏：包含软件的各功能模块。 区域 说明 切换当前登录用户，切换用户应停止当前所有操作 进入预览界面，若PC安装解码卡，可选择进入软解预览或者硬解预览界面 进入配置界面 进入回放界面，可选本地回放和远程点播2种回放模式 进入日志查询界面 点击显示电子地图界面 设备树： 显示模式 说明 列表模式 按用户配置的列表层次显示区域、设备和通道 分组模式 按用户配置的分组层次显示分组和通道 实时播放面板： 实时播放面板说明如下： 区域 说明 区域 说明 播放窗口 报警指示灯 基本功能按钮 扩展功能按钮 云台控制面板 功能选项 说明 云台控制 可控制云台和镜头 视频参数 调节视频的亮度、对比度、饱和度、色调参数和音量的大小 预置点配置和调用预置点、巡航路径和轨迹报警信息列表： 报警信息列表显示报警发生时间，报警标志和报警信息。 设备管理可通过列表树型结构管理大量的视频监控点：如下图所示区域 说明 区域 说明 列表树 配置按钮栏 分组/快捷树 导航栏 通过添加区域功能能够添加多个不同的区域。每个区域能够添加流媒体服务器和多个3G终端设备。选项 说明 设备名称 添加的设备名称，可自定义。 注册模式 普通IP、普通域名解析、私有域名解析可选 设备IP 设备的IP地址 用户名设备的用户名 密码设备的密码 通道数设备的通道数目，请根据实际情况填写 端口号设备端口号，默认为8000 多播组地址D类IP地址，采用多播方式访问需要与设备多播地址匹配。否则可不填写DNS地址采用私有域名解析时IPserver服务器的地址，其他注册模式可不填写所在区域该设备所在区域显示设备序列号采用私有域名解析时候可填写，其他注册模式可不填写每个设备下面有通道，通道能够进行监控和配置。每个区域也可以添加流媒体服务器，进行多路流媒体转发。 图像预览以下为图像预览界面：区域 说明 区域 说明 播放按键 录像按键 抓图按键 画面分割模式选择按键 多画面全屏按键 上一页/下一页按键 全部恢复循环设备全部暂停循环设备 .1 图像轮循当监控通道数量超过当前预览窗口数量时，可进行图像轮循播放，进入轮循播放模式后，图像能够依次轮循进行播放。 即时录像配置录像文件保存路径：点击标签栏 标签，进入配置管理窗口，点击导航栏“录像配置”按钮，进入录像配置窗口。 在“起始驱动器”和“终止驱动器”下拉窗口中分别选择起始驱动器和终止驱动器盘符可设置录像保存盘符，点击“保存”按钮保存设置。 点击选中正在播放的播放窗口，点击实时播放面板的 按钮开始即时录像，此时该按键显示为 ，设备树中通道结点图标变为 。点击 按键可停止录像。 即时抓图 配置录像文件保存路径：点击标签栏 标签进入设备配置窗口，点击右侧导航栏“本地配置”按钮，进入本地配置窗口。 默认抓图路径为C：Picture，可点击 修改图片保存路径。 录像成功后软件右下角弹出路径提示，点击可打开录像保存目录。 选中正在播放的播放窗口，点击实时播放面板的 按钮抓图。 电视墙监控（可选硬解码）用户可以使用专用解码器解出模拟信号。然后通过视频矩阵把各路模拟监控信号放在电视墙屏幕上。解码器支持高清图像解码，能够将前端图像无缝连接电视墙，方便客户进行统一调度指挥。 其窗口定义说明如下： 区域 说明 参数配置面板，可设置视频输出制式和解码预览模式 解码卡信息树：显示计算机的解码卡和解码通道信息 输出窗口配置面板：解码通道的输出模式配置 画面分割模式选择栏：画面分割模式的选择 硬解码配置 云台控制云台控制能够对云台的RS485参数进行设置，可通过客户端软件进行远程设置。可对云台上下左右进行控制。可对镜头拉近拉远、焦距、光圈进行控制。可对预设位进行控制。可设置巡航监控。 RS485参数 云台镜头控制 预设位控制 巡航监控设置 视频参数控制可对视频图像的对比度、亮度、饱和度等进行控制。图标 说明 图标 说明 亮度 对比度 饱和度 色调 音量 恢复默认值 录像和回放.1 计划录像录像可设置全天录像或录像计划。.2 集中存储服务器录像可设置集中存储服务器NVR，其配置界面如下。.3 回放可选择在本地进行回放或集中存储服务器上进行回放，回放资料可自由进行检索。远程点播可通过时间或文件类型进行回放文件的检索。系统应用优势无线应用，“随时，随地，按需监控”随着现代监控的发展，往往在很多环境下有线接入成本较高，或根本无法接入。此时采用本系统，相对于有线监控具有难以比拟的优势。真正能够做到“随时，随地，按需监控”，从此不再受空间的限制。功能集成，充分利用网络资源常规的解决方案都是将上述的功能利用多个系统来实现，造价高且以后的扩充和升级不方便。本方案利用现代计算机网络技术的先进性，将多个功能集成起来，不仅充分利用了网高速准确的优点，同时也容易将各种服务需求集成于Intranet，体现了先进性和经济性。 优秀的图像品质采用先进的H.264编解码技术，图像清晰、自然。3G终端本地监控和录像可达到高清晰度分辨率704576像素（D1格式），监控中心可达到的监控和录像的标准分辨率352288像素（CIF格式）。图像无闪烁，连续性好，真正能够达到标准图像帧率25帧/秒（PAL制式）。系统结构灵活采用标准的组网方式，可以组成点对点的监控系统，又可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，可以组成多级监控系统。可扩容性强采用模块化设计，能够平滑实现端局扩容、中心扩容和分控台扩容。无论单级扩容或多级扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本。易操作性控制界面、菜单全为中文，人机交互式图形界面，用户可以非常迅速地熟悉操作软件的使用。特别的3G终端可扩展接驳触摸屏，在车载环境下有更加灵活的应用。同时也可以接驳通用Joystick对云台进行控制。自主开发系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务。3G无线视频传输系统相关设备技术资料 3G无线视频服务器 产品描述： 基于两路/四路EVDO链路捆绑的单兵高性能3G无线视频服务器。它是集图像采集、压缩、存储、传输于一体的远程无线监控终端。本产品集成度高，运行稳定、可靠，无需昂贵的网络投资和系统工程布线，组网简单、开通迅速、随身携带，监控对象不受距离、地域、时间的限制，监控中心可安置在网络所及的任意地点。 无线视频服务器结构紧凑，体积小，内置锂电池组，携带方便，易于隐藏，适于暗访时隐蔽拍摄、巡逻执勤或单兵作战。产品特点：基于Intel凌动高性能处理器，计算能力强，性能强劲，低功耗高效H.264视频压缩编码，轻松实现清晰视频的低网络带宽传输采用智能码流，网络带宽自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率，当3G网络带宽正常时，CIF图像一般均可达到25帧/秒，图像清晰细节突出高流畅性模式下，视频传输效果好，帧率高且平滑，采用低延时模式时，延时小采用双码流编码，可本地录像监控，本地录像监控精度可达D1（704*576），网络传输精度可达CIF（352*288）声音图像同步传输，声音图像的同步性好内置Compact Flash Memory，抗震性强可扩展支持标准RS485总线，多路工业标准的控制I/O，方便外接多种设备支持标准云台（PTZ）协议，协议可扩展支持触摸屏回显功能，可接驳触摸屏，适合各种环境支持多路数字摄像机输入和硬盘录像机输入内置硬件狗，异常自动恢复，网络中断后可自动连接，保证系统运行稳定可靠支持分级用户权限管理，可以实现定时休眠和移动侦测功能采用数据流加密技术，保证网络通信安全采用高容量锂电池组设备技术参数：技 术 参 数3G3G网络EVDO 双卡/四卡，可选WCDMA、TD-SCDMA，可支持实时互联网浏览视频视频输入多路数字视频输入压缩标准H.264+OSD支持时间、日期、汉字显示传输分辨率CIF： PAL制352288,NTSC制352240，D1：704576QCIF：PAL制176144,NTSC制176120传输性能CIF最高可达25帧/秒,平均延时2-10秒，D1 可达10-15帧/秒帧率设置1 - 25帧/秒可调码率控制无线信道自适应码率控制算法多码流传输流：用于远程浏览存储流：用于本地硬盘存储的高质量码流（可达D1 704*576），码流32K-8M可调音频压缩标准OggVorbis (16Kbps)等音频输入多路数字音频输入音频输出标准3.5mm Line Out 输出数字摄像机兼容性兼容性全面兼容海康网络数字摄像机及硬盘录像机系列网络接口标准以太网10/100Base-TX,RJ-45接口网络协议支持TCP/IP、UDP/IP、IGMP、HTTP、RDP、DHCP、PPPOE等在线升级可通过网络远程在线升级或下载升级包到本地升级计算能力CPUIntel 凌动1.6G内存1G存储4G 工业级Compact Flash Memory，可按需要扩展VGAVGA输出接口USB控制接口可接驳触摸屏控制接口，摄像机手柄控制接口，4路USB接口网口双网口无线接口标准内嵌式SIM/UIM卡座，50 SSMB射频天线接口 900M认证加密CHAP协议认证和DES算法加密,通过扰码保护数据传输密钥/扰码更新周期10分钟，防止暴力破解支持VPDN虚拟拨号专网I/OComRS-232双工RS-232RS-485双向单工RS-485云台协议Pelco-D、Pelco-P、Sony、松下等多种协议（可扩展）无线3G车载硬盘录像机产品描述： 3G无线车载硬盘录像机是最新推出的3G车载监控产品，集无线视频监控、双向语音对讲、车载硬盘录像、车载媒体播放、移动互联网应用等功能于一体。该产品继承天形科技无线视频技术国内领先优势，在3G网络下实现CIF或D1图像清晰流畅的传输效果，是车载无线视频领域的标杆。配合天形科技的SKYSHAPE无线视频监控平台软件为各行业轻松组建车载移动监控,管理,指挥系统，支持EV-DO,WCDMA,TD-SCDMA,CDMA,EDGE,GPRS等多种无线网络。产品特点：8路实时本地音视频高清录像可达D1(704*576)远程实时监控，双向语音对讲，实时接收车辆报警信息3G无线视频最高可达25帧/秒CIF，12-15帧/秒D1 支持车载触摸屏电脑浏览，监控中心电视墙浏览多种观看方式车载8-32伏宽电源设计，满足任何车辆直接供电天形科技独创的硬盘录像专用存储结构，容错性强，异常断电时数据不会损坏或丢失支持远程无线下载录像片段，支持多路同步播放、运动轨迹同步播放支持软键盘和拼音输入法，设置更方便预留模拟、数字输入接口，外接车辆行驶仪、传感器等，记录车辆运行状态支持无线待机功能，可通过报警、短信、定时等方式触发设备上下线，节约无线网络资费EV-DO、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA、GPRS、EDGE等多种无线网络可选定时开关机功能，防止人为忘记关机，保护车载电瓶三级减震结构设计，延长硬盘寿命，提高系统可靠性一键恢复出厂设置，系统支持在线升级，使用维护方便嵌入式操作系统设计，可7X24小时连续运行设备技术参数：技 术 参 数3G3G网络EVDO 双卡/四卡，可选WCDMA、TD-SCDMA，可支持实时互联网浏览视频音视频输入8路视频输入压缩标准H.264+OSD支持时间、日期、汉字显示传输分辨率CIF： PAL制352288,NTSC制352240，D1：704576QCIF：PAL制176144,NTSC制176120传输性能CIF最高可达25帧/秒,平均延时2-10秒，D1 可达10-15帧/秒帧率设置1 - 25帧/秒可调码率控制无线信道自适应码率控制算法多码流传输流：用于远程浏览存储流：用于本地硬盘存储的高质量码流（可达D1