無線視頻監(jiān)控傳輸技術(shù)的研究

0 引 言
近年來，圖像監(jiān)視成為監(jiān)視領(lǐng)域所應(yīng)用的主要手段，以往的有線圖像監(jiān)視系統(tǒng)往往面臨著需要鋪設(shè)大量的地上、地下設(shè)備線路，成本高，施工周期長等諸多問題。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分。在這個(gè)背景下，圖像傳輸無線化打破了傳統(tǒng)同軸電纜和光纖圖像監(jiān)視受制于硬件連接的不利局面，具有更強(qiáng)的靈活性和方便性，基于無線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。無線視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展已對無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和協(xié)議產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，但由于無線信道帶寬資源有限，干擾因素多，而視頻信號數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性要求高等問題。因此如何在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中高效地傳輸視頻成為人們的研究熱點(diǎn)。

1 無線視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們對安防監(jiān)控的要求越來越高，除集中地黨政機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位外，如在海上、山地、礦井、地下室等復(fù)雜的環(huán)境而無法實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)的地方。都需要實(shí)現(xiàn)安防視頻監(jiān)控，這就需要用到無線視頻傳輸技術(shù)。
目前，市場上無線視頻傳輸技術(shù)大多采用GPRS和CDMA技術(shù)。而GPRS傳輸帶寬不足，傳輸視頻每秒只有幾幀，且出現(xiàn)應(yīng)急事件時(shí)容易出現(xiàn)斷點(diǎn)和無線接收的死角。CDMA傳輸同樣存在這樣的缺陷，其下行帶寬是153 kb／s，上行帶寬是70～80 kb／s，因而傳輸流暢的視頻基本上不可能實(shí)現(xiàn)。由于圖像只有幾幀，以抓圖的形式來傳輸，并且為小畫面尺寸。顯然，這樣不能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)應(yīng)用需求。對于微波(數(shù)字微波、擴(kuò)頻微波)，無線局域網(wǎng)(WLAN，802．11(a．b，g))等技術(shù)的其他較高的無線傳輸方案，其實(shí)現(xiàn)視頻編碼以MPEG-2／4，H．264等為主。但它們大多都存在共同的問題，即只能做到通視傳輸、定向傳輸，并且難以支持移動(dòng)傳輸，從而限制了在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控系統(tǒng)一般采用低傳輸幀率而保證傳輸?shù)那逦?，因?yàn)橹挥蠱PEG-4的CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調(diào)查取證的需要。因此，無線傳輸技術(shù)要在監(jiān)控系統(tǒng)中得到充分的發(fā)揮絕對優(yōu)勢，應(yīng)該滿足：能在非可視和有阻擋的環(huán)境中應(yīng)用；適于高速移動(dòng)中無線傳輸實(shí)時(shí)圖像；適于傳輸高帶寬、高碼流、高畫質(zhì)的音視頻；有優(yōu)異的抗干擾、抗衰落能力。實(shí)際中，無線視頻實(shí)時(shí)傳輸主要有兩個(gè)概念：一是移動(dòng)中傳輸；二是寬帶傳輸。因此，研制能夠?qū)㈩l帶很寬的高清晰度視頻進(jìn)行穩(wěn)定的無限視頻傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制優(yōu)化是需要解決的關(guān)鍵問題之一，無限鏈路的帶寬資源有限，這種局限性在海量視頻傳世中體現(xiàn)尤為明顯。在此，針對無線視頻傳輸系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制的容錯(cuò)性展開相應(yīng)的研究，旨在解決無線視頻傳輸中帶寬資源有限和視頻數(shù)據(jù)量大這一矛盾，充分利用視頻信號的時(shí)空相關(guān)性來節(jié)省由于不必要的重傳而帶來的帶寬資源浪費(fèi)。通過利用帶寬一失真代價(jià)函數(shù)的概念來評價(jià)無線視頻傳輸系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步給出基于帶寬一失真代價(jià)最小化準(zhǔn)則的部分重傳錯(cuò)誤控制機(jī)制，進(jìn)而提高帶寬的利用率，并進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析。