视频监控和无线网络的融合专业系统设计

序言视频监控是直观方便、内容详实信息统计方法，并能够为监控操作人员提供实时监控手段。现在视频监控已经成为公共安全、企业安全、国土安全，甚至包含小区、家庭安全等领域必需手段。视频监控具体应用行业和领域有:公共安全（城市性范围监控、区域性安全监控、特定安全控制区域），交通（含机场、火车站、汽车站、地铁、码头等人群聚集地，停车场、铁路调车场、铁路沿线），金融（银行、金融交易场所等），公营企业（尤其是水、电、煤气等系统），企业生产，商业（大型购物、消费场所），大型体育场、体育馆，海关，国防，边防，住宅小区等。数字化视频监控系统现在视频监控系统，正处于从模拟视频监控向数字化视频监控方法转型过程中。沿用模拟视频监控或由模拟视频监控升级为数字监控并采取有线连接方法，是监控系统转型过程初级阶段。采取数字化视频监控和无线连接方法，将加紧视频监控方法转型过程。数字化视频监控系统和模拟视频监控相比，有很多优势:（1）无线网络为视频监控提供了更为高效和灵活网络承载方法。相对于传统有线网络，采取无线网络，能够在原来不便或无法布署有线网络区域实现无线监控。在城市里出于环境美观考虑，采取无线方法来替换有线布线方法，愈发显得关键。（2）价格优势。无线网络可节省大量有线网络布设成本。无线网状网（WiMesh）技术不一样于一般无线局域网；一般无线局域网一样需要大量网络布线，而无线网状网（WiMesh）仅需要少许网络布线。（3）数字化视频监控设备能够将图像信息转换为基于IP视频流，借助于优异网络技术，可实现从局域网到广域网甚至全球通信。从而监控管理人员能够在网络可达任何地方进行多种监控操作，同时，能够实现双向视频通信。无线网状网介绍无线网状网（WirelessMeshNetwork）产品，基于IEEE标准进行对应网络设计，同时也避免了传统无线局域网WLAN弱点，从而能够实现无线区域网、无线城域网覆盖。WirelessMeshNetwork(WMN)，其中M能够同时有三种含义，分别为M(mesh网状网)、M(metro城域网)、M（mobility移动网）。相对于传统WLAN技术，它有以下优点:（1）可采取5.8GIEEE802.11a信道进行信号回传。无线网状网能够采取5.8GIEEE802.11a信道进行信号回传，而传统WLAN只能经过以太网进行信号回传。从而避免布线困难，能够快速灵活地提供网络服务。设备布线位置不再受限于传统100米以太网线距离限制（如采取一般无线局域网技术，需要为每一个接入节点AP进行网络布线），能够延伸到几百米距离（采取定向天线，能够提供更远传送距离）。这么，能够将传统WLAN能够实现热点覆盖，转化为热区域覆盖。（2）采取MobileIP设计方法，切换愈加顺畅。一般WLAN网，只能为移动节点提供热点内部无缝切换。而无线网状网采取MobileIP设计方法。在无线网状网覆盖范围内移动节点，如笔记本电脑、PDA、WIFI终端等，均能够在认证鉴权后，一次取得IP地址，从而在无线网状网覆盖范围内，实现内部无缝切换，避免用户不停反复认证和切换，提升用户使用体验。（3）比一般WLAN拥有愈加好安全机制。无线网状网采取不一样安全机制，在用户侧采取WPA加密认证方法或门户网站认证方法;在网络侧采取IPSec隧道加密方法确保用户信息安全。（4）无线网状网提供三层无线路由器功效。无线网状网提供三层无线路由器功效，而一般WLAN为二层物理层设备。无线网状网无线AP基站能够实现节点之间自动发觉、自动拓扑组成。当AP基站发生故障时，还能够实现自动路由寻求，从而避开故障节点，将一般WLAN网络可靠性，从98％～99％提升到99.9%，使无线局域网从个人、单位网络，提升为稳定、可运行、可商用网络。无线视频监控经典布署方法无线视频监控经典部署方案图1所表示。通常在无线网状网覆盖区域架设支持WLAN接入无线视频前端设备（如支持WLANIP摄像机或IP视频服务器加模拟摄像机），然后经过无线网状网将采集IP视频信号回传到网络中心监控处理平台。通常在网络中心配置支持多通道网络视频录像机和大容量存放系统，用于监控视频录像和存放，同时为一个或多个网络监控终端提供实时监控图像，还可经过安全网络连接（如VPN），从远端视频监控终端上实现远程监控和管理。图1

无线视频监控经典方案以下是现在在无线监控网络中应用经典IP视频系统单元。*IP摄像机IP摄像机为集成模拟视频图像采集和视频图像数字化处理功效一体化视频前端设备。它能够将模拟视频信号根据标准格式转换成数字信号，并直接提供IP网络接口。经过WLAN无线桥接器能够很方便地将IP摄像机变成支持无线传输无线视频前端设备。*IP视频服务器IP视频服务器通常见于连接模拟摄像机，它能够将模拟视频信号根据标准格式（普遍采取M-JPEG或MPEG4）转换成数字信号，并直接提供IP网络接口。经过WLAN无线桥接器也可很方便地将IP视频服务器变成支持无线传输无线视频前端设备。采取IP视频服务器方法，用户能够自由地选择模拟摄像机类型。能够依据自己需要，购置价格和性能不一样模拟摄像机，从而满足个性化要求。*WLAN无线桥接器WLAN无线桥接器能够为含有有线网络接口IP视频设备提供无线局域网接口转换，为其扩展无线网络传输能力。WLAN无线桥接器通常应支持以太网接口到802.11b/g无线局域网接口转换，可满足长时间无故障工作（其平均无故障工作时间应大于10000小时）;同时应提供外接天线接口，以满足不一样安装条件下，外接扩展天线需求。比如北电网络企业(Nortel)无线网状网可支持基于802.11b/g无线局域网标准无线视频终端设备。图2为经典无线IP视频前端和无线网状网互联示意。*网络视频录像机图2无线IP视频前端和无线网网状互联网络录像机基于专用高速视频图像处理硬件和大容量数字存放系统（如硬盘阵列或磁带机），用于高速处理和存放多路IP视频前端设备回传视频流信息。网络监控终端能够和网络视频录像机在同一地点（如网络监控中心），也可在远端经过安全网络连接（如VPN）远程登录到网络视频录像机，实现远程监控管理。网络视频录像机可依据应用和容量需求不一样，拥有众多不一样型号选择，通常有支持4、8、12、16、32甚至50路视频录像不一样规格。*DVR软件管理和监控终端DVR软件管理和监控终端为基于PC平台监控管理终端和软件视频录像机，适于小型视频监控网络视频录像。同时，DVR软件管理和监控终端能够作为网络监控终端使用，用于实时监控浏览和相关监控处理。无线视频监控中对于IP视频图像编码格式考虑基于WLAN技术WiMesh网可提供比传统无线方法（如GPRS和CDMA1X）高数倍网络接入带宽，速率可达1Mbit/s甚至数Mbit/s。但在视频图像格式选择时，仍然需要考虑使用高效率、低带宽需求IP视频图像编码格式。现在业界常见格式有M-JEPG和MPEG4。M-JEPG格式采取快速拍摄完整图像帧统计方法，经过M-JPEG压缩算法进行编码处理，图像质量高，但需要带宽大。故M-JEPG适合帧数低（2f/s～4f/s），通常见于需要细节识别视频监控，如人像面部识别。MPEG4格式采取动态估计和高压缩比算法处理视频图像，并可在较小带宽需求下，提供高质量全动态视频流。比如，在ACTi企业提供基于MEPG4ASP硬件图像处理IP摄像机和IP视频服务器中，仅用500bit/s带宽即可取得高质量CIF格式（相当于TV分辨率）全动态视频流;1Mbit/s～1.2Mbit/s带宽即可取得高质量D1格式（相当于DVD分辨率）全动态视频流。MPEG4格式适合于大空间和开阔环境实时监控，如建筑物、路口、广场等。在基于无线网状网无线视频监控方案中，通常提议在需要细节识别视频监控时，采取低帧率（2f/s～4f/s）、高分辨率（VGA）M-JPEG视频监控前端设备;对于小区，城市环境实时监控可采取MPEG4视频监控前端设备，通常可采取CIF格式（约500kbit/s带宽）即可满足监控需求;对于部分关键场所可采取高分辨率D1格式（带宽约1Mbit/s～1.2Mbit/s）。无线视频监控无线网状网计划在北电企业(Nortel)提供无线网状网架构中，接入点(AP)到有线网络带宽将被和接入点(AP)无线互联独立AP所共享，同时经过多跳无线连接，其有效带宽将降低。为了满足为视频传输提供稳定带宽，无线网状网需要依据视频需求进行细致计划。在视频监控应用下，通常需要遵照计划标准为：每个连接有线网络接入点（AP）最多连接不超出2个无线互联独立AP;每个独立AP到有线接入点（AP）间不超出2个无线中继（Hop）;接入点（AP）到有线网络接入带宽提议大于10Mbit/s。在视频监控应用下，每个接入点（AP）下面提议最多支持4个无线互连独立AP。当监控视频流所需带宽达成1Mbit/s～1.5Mbit/s时，每个AP下面提议连接一套无线IP视频监控设备。通常提议采取一套支持P/T/Z全方位监控摄像机，可替换5～6个固定摄像机功效，同时，大大降低回传视频流量。其经典网络架构图3所表示。图3

采取全方位监控摄像经典网络构架当然，假如每路视频图像需要带宽不高（如500kbit/s）时，也能够依据实际需求，在AP下增加无线IP视频前端设备。无线视频监控系统中对流媒体/手持终端设备支持伴随移动手持终端或车载无线终端（如适应工程用笔记本电脑等）大量出现，且性价比逐步提升，越来越多用户开始采取移动终端设备。无线视频监控流媒体系统采取处理方案，为利用视频采集卡设备/视频流媒体服务器设备，将从远端无线摄像头获取图像信息转化为流媒体。这么，移动手持、车载无线终端就能够获取流媒体视频流（图4所表示）。图4

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