无线视频时空无限

2015-03-27 来源：安防知识网

随着城市进程的推进，各种社会新矛盾也随之产生;个人、企事业单位及政府执法部门等对技术安全防范和应急调度指挥的需求越来越迫切。随着安防监控市场的发展,城市及周边地区布设越来越多的监控摄像机，这些位置固定的摄像机解决了一部分安全防范及交通管理等方面的需求，但是有一部分客户需要在移动或不具备布设有线连接的条件下进行视频的采集、传输和交互，这就促成了无线视频监控市场的形成。若能有合适的技术能够解决在不用有线线路的情况下实现视频的采集传输，那么就真正实现视频的随需而动及信息的触手可及了。

　　磕磕绊绊的成长

　　应该说无线视频监控市场的建立，让视频监控突破了空间的限制，那么我们不妨来回首一下无线视频传输的发展过程，其大体可分为以下几个阶段：

　　·2G GSM 和CDMA 1X时代，在2006年之前，通过GPRS可以将图片以无线的方式进行传输，而CDMA 1X则可以实现低码率图像的无线传输;

　　·3G准宽带时代，2006年开始利用EVDO、WCDMA 或者TD-WCDMA 等3G网络可以实现无线视频的传输，但是真正上线使用并进行视频传输时，由于无线基站空口带宽有限，图像传输效果难以达到客户使用的期望值;另外由于资费昂贵，推广效果亦不是非常理想;

　　·WIFI和COFDM 局部专网时代，2006年之后，基于WIFI和COFDM技术的无线视频传输得到了发展，特别是传输距离远、绕射能力强的COFDM技术得到广泛的应用。2008年奥运会之火炬传递活动及公安应急通信的发展促进了COFDM无线视频产品的发展。公安、铁路、人防、武警等行业部门的无线应急图传末端接入基本都采用可COFDM的接入技术，但是COFDM产品只能实现简单的点对点接入或者有限的点对多点接入，无法自身实现远程的视频传输，同时各家产品没有统一的标准规范，以当前格局来说，该技术进一步推广的前景受限;

　　·4G无线宽带时代，随着4G技术的发展和落地使用，因其移动效果好且其带宽较3G有明显提高，因此越来越多的客户开始亲睐使用4G无线技术来传输视频。

　　千言万语话4G

　　组成

　　4G无线视频系统主要由包括视频采集、编码、传输组成的4G无线视频终端、4G传输网络(基带+射频+核心网，本部分由公网运营商、专网运营商完成或者自建基站)、视频管理解析软件平台、客户端系统等部分组成。

　　而4G无线视频终端根据客户应用环境的不同，可以分为车载型、单兵型、手持型、头盔型、便携箱型、临时布控型、4G无线摄像机一体化等不同形态。

　　其中车载型又根据不同的车辆有不同的车载形态和不同的传感及控制器的共同接入。比如在传输图像的同时将车辆的运营信息、定位、温湿度、远程锁车等信息一并接入处理。

　　与3G之异

　　在目前的中国市场中，3G可分为TD-CDMA、CDMA2000及WCDMA三种制式，4G则划分为TD-LTE及FDD-LTE两种制式。

　　其中，作为4G的TD-LTE的网络下行理论峰值速率约80Mbps、上行峰值速率约20Mbps;FDD-LTE则在2*20MHz带宽+2*2MIMO情况下的理论峰值速率为150Mbps，上行理论峰值速率为40Mbps。相对而言，3G的速率则要少得多了，其在理论上的最高下行速率为3.1Mbps，最高上行速率则是1.8Mbps，由此可见，4G相对3G而言，最大的不同体现在上下行的速率上，4G的速率提升相当明显，这确保了4G可以提供更加优质的无线视频监控素质。

　　实际应用中的问题及其解决方式

　　4G的理论上下行速率相对3G而言提升明显，其实际的应用效果几何?一般而言，4G在车载实时监控中可以小于2M的码率传送720P图像，且其帧率可达到实时的25fps，但是在传输过程中经过基站切换时容易掉线，掉线后往往无法上线，此时就需要在车载设备中加入网络监测软硬件模块，用于监测实时信号和传输状态，当监测到网络掉线一定时长后，模块会主动进行软重启，重新连接网络、注册设备，保障设备与网络的正常通信。

　　此外，在利用4G网络进行无线视频数据的传输时常常会遇到网络带宽不稳定的情况，此时视频画面容易出现马赛克，或者非常严重的延时，此时又该如何解决呢?无线视频传输优化控制技术(WVTOC)来应对，该技术主要的实现方式是通过在设备编码单元中增加监测模块用来获取反映当前网络传输质量的网络参数信息并根据获取到的信息查找对应所述网络参数信息的视频编码参数，其中视频编码参数与网络传输质量呈正相关关系，根据所述视频编码参数去除视频中优先级小于预设级别的图像帧，按照所述视频编码参数对去除图像帧后的视频进行编码;对编码后的视频进行网络传输。

　　通过该技术可以最大限度的实现不稳定带宽情况下实时视频的稳定传输，保证视频图片的流畅和稳定。下图为该方案的简单流程示意图：

　　但是一个无线基站的总带宽是有限的，大规模的移动无线视频同时接入同一个基站时将会对基站的吞吐量形成压力，从而导致规模拥挤效应。出现这种情况时，实际分配给各无线设备的带宽将大幅降低，图像传输会出现马赛克或者延时严重，比如北京某通讯技术有限公司在服务于2014年北京两会期间的4G车载无线视频应用项目就出现类似的难题，但其解决方案颇值得推崇，其具体的解决方案如下：

　　给前端编码设备设置适当的缓存空间，缓存空间不宜太大也不宜过小，太大会导致延时严重、太小则容易出现图像不完整;

　　设置前端编码设备和后端平台之间的协商机制，特别是修正出错重传机制，当延时超过一定时限时，非关键图像帧就及时放弃，不需重传;

　　在带宽降低时自动降低码率，保证图像的流畅性。

　　通过以上办法解决了基站拥挤分配给单个设备带宽降低时保障图像的流畅性和实时性。

结语

　　随着社会车辆越来越多，交通拥堵程度也越发凸显。4G无线技术有力地促进了车联网技术的应用和发展，其功能亦越来越强大，具体体现在以下几个方面：

　　·采集各车辆的定位、速度信息及计划形成向大数据中心汇总，形成现有路况信息及路况趋势，引导车辆自动规划最佳路线，保障道路畅通;

　　·采集车辆运行信息供车辆维修单位远程诊断参考;

　　·采集道路信息配合时时车辆行驶信息，促成自动驾驶市场的发展;

　　·可以通过4G技术在行进中的汽车实现时时的电视电话会议、业务调度等应用;

　　·4G技术也将大大丰富车载娱乐系统，将车载娱乐系统与娱乐数据中心联网，实现车与网络中心、车与车、车与人之间的在线交互;

　　·4G技术的发展还有助于移动医疗市场的发展，实现急救车与医院的时时视频联网，在病人被接上急救车时即可开始在远程的指导下检查和救治工作。