無線通信技術(shù)在平安城市建設(shè)之應(yīng)用分析
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近年來，隨著中國城市化進程的加速，城市規(guī)模不斷擴張，城市人口不斷增長?？焖僭鲩L的人口以及由此而來的不斷增大的人口流動性，給城市治安監(jiān)管帶來很大的壓力。傳統(tǒng)的以人力防范和事后處理為主的公安管理模式已經(jīng)開始制約城市治安管理水平的進一步提高。城市公安管理部門迫切需要采取更多的技術(shù)手段來提高管理范圍和效率，彌補人力管理資源缺乏和效率不高的缺點。在這個大背景下，各地政府陸續(xù)開工建設(shè)平安城市項目。平安城市（城市動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)）是一個覆蓋整個城市的大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)，業(yè)務(wù)范圍覆蓋治安、交管、消防、刑偵、內(nèi)保等多個公安警種，系統(tǒng)組成包括社會治安監(jiān)控系統(tǒng)、交通智能卡口系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、社會重點防范單位監(jiān)控系統(tǒng)等多個獨立而又互相協(xié)作的子系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心是城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)。
二、平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的傳輸網(wǎng)絡(luò)分析
在大多數(shù)的平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，有線網(wǎng)絡(luò)（電纜或光纖）一直是主流的傳輸模式，通過架空或地埋方式搭建的有線網(wǎng)絡(luò)，為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的圖像傳輸提供了高質(zhì)量的信息高速公路。近年來，隨著平安城市項目逐漸向二、三級城市推進，有限的線路資源、復(fù)雜的地理環(huán)境往往成為有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。另外，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中，城市管理者們對環(huán)境保護、建網(wǎng)速度、建網(wǎng)成本、維護費用等的要求也在不斷提升，在這種情況下，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)以其高度的靈活性、便捷性、移動性、低成本和保護用戶投資等特性，在平安城市項目中嶄露頭角。
2.1有線傳輸網(wǎng)絡(luò)
平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，其傳輸媒介主要是光纖，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的光端機、路由器、交換機、Hub和前端的以太網(wǎng)線等設(shè)備和材料，組成有線傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)信號的傳輸。
有線傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是帶寬高、穩(wěn)定性好。但在某些場合會受到布線本身的限制，如審批流程長、布改線工程量大、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不可移動等；特別是當(dāng)要把相距較遠(yuǎn)的節(jié)點連接起來時，鋪設(shè)專用有線通信線路的施工難度大、費用高、耗時長，不能完全滿足平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的投資控制和建設(shè)速度的需求。
2.2無線傳輸網(wǎng)絡(luò)
平安城市監(jiān)控系統(tǒng)中的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)是通過無線電技術(shù)，將數(shù)字化后的視頻信號承載在無線電波上，從發(fā)射端（前端）傳送到接收端（如監(jiān)控中心）的傳輸網(wǎng)絡(luò)。無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與有線傳輸網(wǎng)絡(luò)最大的不同在于傳輸媒介的不同，在無線傳輸網(wǎng)絡(luò)中，無線電技術(shù)取代了傳統(tǒng)的光纖。由于無線傳輸系統(tǒng)只需考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（即安裝點）的環(huán)境條件，從而大大地降低了施工難度，提高了建設(shè)效率。
無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是組網(wǎng)靈活、安裝便捷、維護費用低，且可擴展性好。從組網(wǎng)模式上看，可分為點對點組網(wǎng)模式和點對多點組網(wǎng)模式。
點對點組網(wǎng)模式常用于固定的兩個站點之間，是無線組網(wǎng)的常用方式。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。點對點組網(wǎng)模式如圖1所示。
圖1點對點組網(wǎng)模式
點對多點組網(wǎng)模式常用于一個中心點和多個遠(yuǎn)端點的情況。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)成本低，維護簡單，調(diào)試方便。點對多點組網(wǎng)模式如圖2所示。
圖2點對多點組網(wǎng)模式
平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中常用的無線通信技術(shù)
圖3平安城市無線視頻監(jiān)控綜合應(yīng)用場景
3.1寬帶無線接入系統(tǒng)
寬帶無線接入系統(tǒng)（BroadbandWirelessAccessSystem）是一種基于IP的、支持高速率的無線系統(tǒng)。系統(tǒng)利用無線包交換技術(shù)來實現(xiàn)包括快速Internet接入、視頻流傳輸、局域網(wǎng)互聯(lián)、VoIP和虛擬專網(wǎng)（VPN）等高速的IP業(yè)務(wù)。系統(tǒng)支持蜂窩組網(wǎng)，具備大規(guī)模應(yīng)用部署能力。
系統(tǒng)通常工作在免申請頻段（5.8GHz），使用時分雙工（TDD）模式，利用正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制和前向糾錯（FEC）技術(shù)，可以支持較好的非視距（NLOS）應(yīng)用，在復(fù)雜的地理環(huán)境條件下，給用戶提供最好的覆蓋。系統(tǒng)傳輸距離較遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)可達50公里。
綜合寬帶無線接入系統(tǒng)的特點我們可以看出，在平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，寬帶無線接入系統(tǒng)以其高速率和遠(yuǎn)傳輸距離的特點，相對于其它無線技術(shù)，具有比較優(yōu)勢，非常契合視頻信號高速率、遠(yuǎn)傳輸距離的基本要求。
在寬帶無線接入系統(tǒng)市場上，奧維通的BreezeACCESSVL和BreezeNETB產(chǎn)品，以其優(yōu)異的性能表現(xiàn)，占據(jù)了較大的市場份額。這兩款產(chǎn)品均工作在4.9-5.8GHz頻段，射頻采用正交頻分復(fù)用調(diào)制和前向糾錯技術(shù)，可以有效地克服電磁波的多徑衰落和干擾，支持更好的非視距傳輸能力，確保在復(fù)雜的傳播環(huán)境下，提供高速穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸。
圖4奧維通BreezeACCESSVL及BreezeNETB系統(tǒng)支持頻段
系統(tǒng)特點：
支持點對點和點對多點組網(wǎng)模式（其中BreezeNETB僅支持點對點組網(wǎng)模式）；
根據(jù)視頻監(jiān)控要求優(yōu)化上行帶寬；
支持視頻流業(yè)務(wù)等級（QoS）；
視頻數(shù)據(jù)空中加密（WEP、AES或FIPS197）；
支持移動視頻監(jiān)控；
具有SNMP的遠(yuǎn)程配置和管理功能；
圖5基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理平臺界面
安裝簡便，擴展快速，節(jié)省投資且搬遷方便；
圖6BreezeACCESSVL硬件安裝場景
方便與有線傳輸網(wǎng)絡(luò)無縫集成。
圖7全室外型的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用3.2移動無線視頻傳輸系統(tǒng)
另外，在平安城市項目中的一些特殊場合，為實現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下向上級監(jiān)控指揮中心提供重要監(jiān)控目標(biāo)高質(zhì)量的實時視頻、音頻圖像，一種基于330MHz專用頻率的移動無線視頻傳輸系統(tǒng)應(yīng)運而生。
系統(tǒng)特點：
采用高清晰圖像的編解碼技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)；
滿足高質(zhì)量視頻、音頻的傳輸；
適合非視距、運動中高速數(shù)率傳輸?shù)囊螅?
具備較強的抗電磁干擾性能；
便攜式與車載式設(shè)備能夠相互組合互通使用。
3.3無線系統(tǒng)組網(wǎng)及頻率規(guī)劃
寬帶無線接入系統(tǒng)組網(wǎng)及頻率規(guī)劃比較靈活，現(xiàn)以5.8GHz頻段為例進行詳盡分析。
5.8GHz頻段可用頻率波道配置如下圖所示，共有10個20MHz頻點（有頻率交叉），具體頻率值如圖8所示。
圖85.8GHz可用頻率波道配置圖
在進行單基站頻率配置時，遵循圖9（10MHz）和圖10（20MHz）所示原則。圖中單基站配置分別為OMNI（360°）×1扇區(qū)、120°×3扇區(qū)、90°×4扇區(qū)和60°×6扇區(qū)。
圖95.8GHz單基站頻率分配示意圖（10MHz）
圖105.8GHz單基站頻率分配示意圖（20MHz）
在平安城市網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，可采用120°×3扇區(qū)（20MHz）的單基站配置。每扇區(qū)空口容量54Mbps，每基站容量為162Mbps。后期如網(wǎng)絡(luò)容量需求擴大，可使用90°×4扇區(qū)，每基站容量將擴大至216Mbps。
移動無線視頻傳輸系統(tǒng)可用頻率資源較少，提供帶寬低，從技術(shù)角度講，在平安城市建設(shè)中，移動無線視頻傳輸系統(tǒng)較難進行大規(guī)模的組網(wǎng)(如使用8MHz/信道，可用信道僅1個，無法進行多扇區(qū)劃分和頻率復(fù)用；而如采用2MHz/信道，可用信道為4個，可以考慮多扇區(qū)劃分和頻率復(fù)用，但由于信道帶寬減小4倍，相應(yīng)的系統(tǒng)容量也會減小4倍)。
3.4兩種主要無線技術(shù)參數(shù)比較表
技術(shù)
項目寬帶無線接入系統(tǒng)移動無線視頻傳輸系統(tǒng)
技術(shù)成熟度成熟比較成熟
工作頻率4900－5850MHz336－344MHz
可用頻率帶寬950MHz8MHz
調(diào)制方式OFDMCOFDM
信道帶寬10/20/40MHz2－8MHz
頻率開放狀態(tài)開放頻率應(yīng)急指揮、公共安全、
搶險救災(zāi)專用
組網(wǎng)方式點對點/點對多點點對點/點對多點
組網(wǎng)能力通過合理的扇區(qū)劃分和頻率
復(fù)用，具備大規(guī)模組網(wǎng)能力頻率資源有限，無法在
同一區(qū)域組建大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)
傳輸距離50km8－15km
傳輸路徑要求非視距非視距
最大容量54/108Mbps/300Mbps2-20Mbps
是否支持移動支持低速移動支持移動
從上表可以看出，寬帶無線接入系統(tǒng)以其高容量、規(guī)模組網(wǎng)能力和長距離傳輸取勝，非常適合在平安城市傳輸網(wǎng)絡(luò)中的接入層、匯聚層（及部分骨干層）應(yīng)用，特別是在網(wǎng)絡(luò)的接入和匯聚節(jié)點，可以作為光纖的替代來使用。
而且，比照光纖，寬帶無線接入系統(tǒng)有很大的成本優(yōu)勢。在沒有光纖資源或光纖資源不足的區(qū)域，用寬帶無線接入系統(tǒng)代替光纖，在提供同等通信質(zhì)量的情況下，寬帶無線接入系統(tǒng)的投資成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光纖的投資成本，從保護用戶投資的角度考慮，在特定區(qū)域，寬帶無線接入系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用空間。
移動無線視頻傳輸系統(tǒng)主要以其移動性取勝，在平安城市的一些特殊場合（如移動中的視頻傳輸）進行應(yīng)用。
總體來看，兩種無線技術(shù)本身是互補關(guān)系。作為平安城市建設(shè)中可以選擇的兩種主要無線技術(shù)，它們的加入，有力地補充了有線傳輸網(wǎng)絡(luò)天然的缺陷和不足，大大提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的靈活性。
結(jié)束語
從平安城市建設(shè)的情況看，單純的基于有線的傳輸網(wǎng)絡(luò)在進行視頻監(jiān)控信號傳輸時存在著明顯的缺點。這些缺點有：布點受限制，監(jiān)控點的選擇一般都需靠近有線接入節(jié)點的地方，這種方式限制了布點的靈活性；布點工程量大，需要鋪設(shè)網(wǎng)線和光纖，由于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的工程量比較大，因此一般有線傳輸比較適用于已有基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的場合；工程周期長，鋪設(shè)基礎(chǔ)線纜耗時耗力；缺乏靈活性、移動性，擴展和調(diào)整不方便，會增加不必要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和工程施工量。
而無線傳輸網(wǎng)絡(luò)具有諸多先天性的優(yōu)點，可以讓視頻監(jiān)控徹底擺脫有線傳輸網(wǎng)絡(luò)帶來的種種限制，伴隨著相關(guān)無線技術(shù)（如終端技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、傳輸技術(shù)等）的持續(xù)進步，并與其它安防技術(shù)的緊密融合，我們相信，未來平安城市的傳輸網(wǎng)絡(luò)，必然是一種有線與無線相結(jié)合的方式。其中，（光纖）有線傳輸網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)骨干網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)量(Gbps)傳輸，無線傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)匯聚和接入層的中低數(shù)據(jù)量（10/100Mbps）傳輸。當(dāng)然，對于一些前端到接入節(jié)點較近的情況（100米以內(nèi)），中低數(shù)據(jù)量的傳輸也可使用有線以太網(wǎng)線直接連接的方式完成?？傊?，基于無線的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，必將在平安城市的建設(shè)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
參考文獻：
工信部《關(guān)于專用移動無線視頻傳輸系統(tǒng)使用頻率的通知》
GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
奧維通有限公司《BreezeACCESSVLVer.5.5SystemManual》
奧維通有限公司《BreezeNETBVer.5.5SystemManual》
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