高速公路无线视频监控系统设计：结合WIFI与3G网络

目前国内高速公路视频监控系统主要通过有线方式实现信号的传输。随着高速公路的飞速发展，现有的高速公路视频监控系统存在着一些不足，主要表现在：

1、主干交通闭路电视系统主要依靠光缆进行传输，一旦光缆意外中断，道路监控就处于完全“失明”的状况。有的路段由于被盗、交通事故或自然灾害等频繁，光缆经常中断，严重影响了高速公路的正常运营管理。
2、公路沿线监控摄像机在公路建设初期由于种种原因，并没有实现真正的无“盲点”监控。当在监控盲点区域发生交通意外时，路段管理中心无法及时获得现场情况，一方面极易造成现场交通堵塞，另一方面会拖延处理时间，引发二次交通事故，给出行者造成不便，损坏了高速公路的运营形象。

针对以上问题，有必要采用其他高新技术手段实现对现有监控系统的功能扩展。本文提出采用WIFI与3G网络相结合的方式，实现对高速公路全线的无线网络覆盖，充分利用了安防监控设备分布灵活、操作简单、工期短的优势，通过将网络监控设备接入覆盖网络，实现了对高速公路全段的数字化管理和有效监督。

无线安防监控设备监控实施的可能性及优势

一、无线安防监控设备实施的可能性

随着3G技术的发展与3G网络的建立与完善，高速公路无线安防监控设备必将从有线向无线发展。因此，无线安防监控设备必将成为高速公路网络化监控系统的重要组成部分。 3G网络能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并支持图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，同时也可以与已有的第二代系统进行良好的兼容。此业务得以实现的前提是无论是在室内、室外，还是在行车的环境中，都应该能够达到至少2Mbps兆比特/ 秒)、384kbps(千比特/秒)以及144kbps的传输速度(此数值根据网络环境会发生变化)。而目前国内3G通信的三大主流无线接口: WCDMAI宽频分码多重存取)、CDMA2000 EVDO《多载波分复用扩频调制I和TDS-CDMA(时分同步码分多址接入)，其上行速率最低为384kbps，已经接近网络视频传输带宽，可以满足无线网络视频传输要求。

二、无线视频监控的优势

采用WLAN与3G网络相结合的方式，对高速公路全线进行无线网络覆盖，高速公路通信系统将发展成为范围更大的广域网络，其管理手段将趋向自动化、可视化与网络化，服务对象也将更加社会化，相对有线视频监控具有明显优势：

1、无线网络分布灵活，操作简单，工期短，可扩展性好布网实施工程综合费用较低可以有效减少建设工程费用，实现更大的经济效益。
2、系统可以轻松实现应用的多媒体化以及管理的智能化，实现多种指挥方式并存，可以实现现场人员和远端指挥中心人员的异地协同调度，既增强了现场与中心的沟通功能，又提高了管理部门对紧急事件的应急处理能力。
3、通过接入无线网络，高速公路各级管理部门、沿线服务机构和上级主管机关可以通过专用通道进行高速有效地通信，同时也可以借助网络为车辆、行人、运输、物流、电信提供信息服务功能。
4、实现现场图像的同步传输，具有很高的实时性。车载移动采集设备实时采集图像，经过无线视频监控传输至服务器，所需人员通过客户端进行视频调用，为路产赔偿、责任认定和违规处罚等提供客观、准确、及时的现场图像或视频信息，并为公路综合信息服务平台和应急指挥调度系统提供及时、准确的视频监控信息。
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无线视频监控系统设计

一、无线网络搭建

对于无线网络的搭建，使用者最关心的就是其最终是否能够满足多路视频传输的带宽需要。在无线WIFI链路的应用中，通常是根据实际点位多少与距离对设备和网络拓扑进行设计。假设某 100公里的高速公路，需要对这条高速公路沿线进行全程监控，一共布设匆个监控点位，采用高清摄像机，点位之间的距离约为 2公里，在这种环境下通过无线方式将视频传回监控中心，则设计思路如下:

1、无线骨干网

无线骨干网通常为无线网络的核心部分，这部分通常流量比较大，因为整个监控网络的画面都要经过骨干网络后进入监控牛心，所以要求很高的带宽和很强的稳定性。 根据高清摄像机的带宽要求，每个监控点位所占带宽达 6Mbps，则胳个点位传回中心需要链路的承载能力为300Mbpsa 鉴于以上因素，设备选型汇聚层需要采用300Mbps 802.11n的无线网桥才能满足骨干部分对高带宽的需求。同时，采用一对无线网桥网桥做回传比较勉强(lln网桥之间带宽理论值为300Mbps)，可采用两对风桥做带宽绑定以实现近乎双倍链路带宽的效果，同时回传数据来增强汇聚层的负载能力。不过需要在无线网桥接入的交换机上做端口绑定，否则会造成网络上环路，弓{起广播风暴。网桥采用背靠背的方式连接传输链路，如图1所示。
 

2、无线网传输层

传输层一般位于接入层之上，主要用于将各个点位的视频流回传，要求的带宽相对骨干网要小，但是数量较多，可采用双射频网桥或者单射频网桥背靠背模式来搭建网络。无线网桥背靠背情况下建议不超过旧跳，因此需要规划网络拓扑，见图2，整条链路的传输层需要每隔10跳分一小段，共分为5段，然后每小段之间采用N型网桥传回监控中心，可知传输层每段链路所需负载为 80Mbps左右，再考虑末端带宽损耗，可选用150Mbps网桥。 通过以上方式能够满足之前假设的需求。 

 
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二、系统构成与应用

高速公路无线监控系统一般由前端视频采集系统、网络传输系统和监控软件系统组成，如图3所示。

1、在有条件进行无线WLAN覆盖的区域进行WLAN区域覆盖，无线WLAN覆盖的优点是不需布线，并且可以保障带宽，后期不用进行续费； 
2、在WLAN覆盖区域的前端采用无线视频服务器(WDVS ) 、球机模式，球机将模拟信号传输给无线视频服务器，无线视频服务器将信号处理后，通过无线网络发射给安防监控设备收发器，收发器再通过无线网桥将监控画面回传给中心；
3、目前国内3G网络覆盖广泛，因此在没有条件架设无线网络的环境下，例如遮挡物较多，不好立杆的区域，可以采用3G视频服务器模式接入3G网络，这种模式的优点是分布灵活，网络简单，前期成本低，但后期需要向运营商交费；

4、在3G接入模式的前端，采用的是3G视频服务器，设备对球机传过来的视频流与音频流进行处理后，通过3G网络将画面回传给监控中心；
5、监控中心可以通过客户端软件直接对各个监控点位的监控进行观看，也可以通过解码器对画面进行解码上电视墙，通过电视墙软件观看，支持画面轮询播放，可进行远程无线视频监控云台控制；
6、监控中心支持2周以上(具体根据服务器硬盘大小决定) 的录像存储，支持按照时间与录像类型方式的查询，并具有录像回放功能；
7、监控中心支持前端报警器接入，并可实现视频弹出、记录日志、报警录像等一系列联动操作。总结 无线网络视频传输的实现，将极大地增强管理的统一性，增加通信方式的多样性，提高通信接口的兼容性，使视频监控系统满足高速公路发展所需要的灵活性、便捷性、移动性、低成本及保护用户投资等要求，为高速公路视频监控系统的发展提供更广阔的发展空间。