WiMAX技术的应用特点、网络架构及在视频监控系统中的应用

视频监控点分布在城市的各个角落，同时城市建设规范性要求施工减少对道路路面造成的破坏，在建设过程中，部分地区无法实现光缆的埋地铺设，必然会遇到“最后一公里”的接入难题，采用无线技术进行视频监控信号的传输就成为一种很好的选择。WiMAX系统的无线传输特性，可以保证视频流的传输质量，同时使监控系统在接入层的部署更为快速、简便。

1 、WiMAX的应用特点

分布于城市道路、工厂、社区等处的视频监控系统，一般数百米内设一个监控点，WiMAX的覆盖能力完全满足视频监控点的分布特点，在一个WiMAX基站覆盖范围内存在多个连续设置的监控点。同时，WiMAX具有非视距传输的特性，可以满足复杂的城市环境中的传输要求。

采用802.16d标准的WiMAX工作在FDD模式上，占用一对3.5MHz频点，多个用户端设备（CPE）情况下一个扇区可提供的上、下行总带宽超过15Mbit/s；每个CPE可提供最大 10Mbit/s的吞吐量，足够满足各种带宽需求的监控要求；按照每个监控点1Mbit/s带宽需求，单WiMAX基站可支持10个以上的监控点视频传输需求。

WiMAXCPE提供数据口，可以在各个监控点连接摄像头；基站上连到城域网路由器。

2 、整体网络架构

实际组网中，工程师可根据视频监控点分布的位置，结合可安装WiMAX无线接入基站的机房资源、数据网络节点的分布情况以及可用频率资源情况，选择合适的站址设立WiMAX中心站（基站），各监控点作为无线接入的远端站，通过和基站间的空中链路实现和中心基站的连接，中心基站通过100Mbit/s端口接入IP承载网，这样各监控点的数据通过WiMAX无线接入的方式通过中心机房汇聚后接入监控中心（如图所示）。

3 、WiMAX技术在视频监控系统中的应用

根据城市监控点的业务特点，WiMAX用户端选用室外型设备。

中心站从逻辑上可分为两个部分：扇区基站和扇区天线部分。扇区基站是业务汇聚部分，并提供到IP承载网的100Mbit/s以太接口。

WiMAX用户端置于监控点，可服务于一个或多个监控终端设备（即一个监控点上有多个摄像头的多路视频信号）。WiMAX用户端使用小波束角定向天线。终端在上行方向上将来自监控终端或用户驻地网的业务适配、汇聚，通过无线链路传送到基站；在下行方向上提取WiMAX中心基站业务，分配给各 WiMAX用户端。

网管系统完成对WiMAX设备基本的配置、管理信息的采集。

4 、基于WiMAX的无线IP视频监控系统

WiMAX无线视频监控系统主要由视频采集前端系统、网络传输系统和视频流信息处理系统三个部分组成。

采用WiMAX进行视频监控传输，前端系统的传输接入必须采用数字接入方式，在前端就将图像转化成数字信号再传递到监控中心，这样进行传输的优点是占用带宽小，自动维护可到达前端监控点。模拟图像在前端通过DVS转换成数字信号，前端提供带存储的DVS，通过WiMAX无线接入方式将数字信号传到局端（监控中心）。

模拟信号在前端转换成视频信号时，采用网络视频服务器、摄像机（模拟）、云台解码器、报警输入/输出设备组成前端视频采集和报警控制系统，采集好监控点的视频信息，经过WiMAXCPE处理为射频信号后发往基站，再由基站通过以太网传输到本地视频监控中心统一监视、管理。同时，提供标准的RS485控制接口，实现云台控制、远程维护网络视频服务器等。

网络传输系统由WiMAX无线网络以及WiMAX与Internet系统接入设备等组成，单WiMAX扇区站下可支持多CPE，每个CPE负责接入一个或多个视频监控前端，CPE的射频模块将信号变频到适宜的频率经天线发送到WiMAX基站，实现对多个监控点视频信号的汇聚。

信息处理系统功能包括视频信息的存储、转换、压缩、加密等。

不同的业务类型造成单WiMAX扇区基站下支持的CPE个数不同。

5 、工程中需要注意的问题

基站选址应根据业务分布实际情况，选择业务密集区中心的制高点（某幢大楼或铁塔上）作为中心基站的站址，尽量使得中心站与用户终端间达到可视和近可视距离，提高无线链路的可靠性，保证视频信息传输质量。

在工程设计前，工程师应搜集被覆盖地区的地形及阻挡物数据，由于实际的覆盖区域不可能呈完全的理想平坦分布，如不考虑地形及遮挡物因素做出网络规划，会与实际情况相去甚远。

地面无线接入系统的特点决定了其不可避免地会遇到干扰问题，这种干扰主要来自于其它扇区的邻频或同频干扰。要想克服干扰的影响，工程师首先尽可能选用具有抗干扰技术设计的设备，其次可借合理网络规划，基站选址及用户端天线位置、方向均须认真选择以确保系统内各用户终端间的相互干扰降低到最低限度。具有BIT/SK、QPSK、16QAM、64QAM等多种调制方式自适应切换技术的系统，可充分保证系统大 容量数据传输支持能力，同时保证无线链路的可靠性。

系统开通后，应对各基站各扇区的流量进行长期观测，在某些容量要求和实际扇区提供容量确实不相适应的扇区，工程师应采取相应调整手段。比如一个扇区可提供10Mbit/s的容量，而长期观察证明，该扇区的需求量明显小于10Mbit/s的话，则可从该扇区移去一个载波，将多余的载波移作它处繁忙扇区使用。通过此类扇区容量整合优化，也可进一步提高整系统的频率利用率。

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