基于WiMAx的武警部队无线视频监控系统

视频监控系统已广泛用于武警部队，有力提升了武警部队的执勤备战能力。但武警部队驻扎范围广，如水坝、重要仓库、矿产资源基地、桥梁、隧道等，监控点分散且与监控中心距离较远，利用传统有线网络的视频监控往往成本高且难以实现，其次实时视频监控的需求越来越多，对同一套系统的覆盖面和实施距离也提出了更高的要求。在这些情况下，基于多种无线传输手段的移动视频监控体现出了不可替代的优势。无线局域网和无线宽带接入技术，可以将多个监控点和远端控制中心连接起来，可以在最短的时间内快速建立起无线监控网络。

　　目前常用的无线接入技术包括Wi-Fi、微波以及WiMAX等。与其他技术相比，WiMAX具有传输距离远、接入速率高、带宽高等优点，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。本文结合武警部队特点，提出了一种基于WiMAX无线宽带接入技术的监控系统设计方案，也适用于其他应急状态下组建监控网络，并给出了系统建设中注意事项。

　　WiMAX技术特点和优势

　　WiMAX是一项新型的无线通信技术，全名为微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Micro-wave Access)，是基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网(Broadband Wireless Access MetropolitanArea Network，BWAMAN)，能提供面向互联网的高速连接。WiMAX技术具有较高的数据传输速率，最高可达到75 Mb/s;传输距离远，最大传输半径50 km，其网络覆盖面积是3G基站的10倍。

　　1.1 WiMAX系统组成

　　WiMAX网络体系结构如图1所示，其由核心网络、基站、用户基站、接力站、用户终端设备及网管组成。通常的WiMAX系统包括一个基站和多个用户基站，也可以根据需要设置若干个接力站，形成单点对多点或多点对多点的体系结构。

　　核心网络：WiMAx连接的核心网络通常为传统交换网或因特网。WiMAX提供核心网络与基站间的连接接口。

　　基站：提供用户基站与核心网络间的连接，通常采用扇形天线或全向天线，可提供灵活的子信道部署与配置功能，并根据用户群体状况不断升级扩展网络。

　　用户基站：属于基站的一种，提供基站与用户终端设备间的中继连接，通常采用固定天线，并被安装在屋顶上。基站与用户基站间采用动态适应性信号调制模式。

　　接力站：通常用于提高基站的覆盖能力，即充当一个基站和若干个用户基站(或用户终端设备)间信息的中继站。

　　用户终端设备：完成具体的应用功能，例如视频监控。

　　网管系统：用于监视和控制网内所有的基站和用户基站，提供查询、状态监控、软件下载、系统参数配置等功能。

　　1.2 WiMAX技术用于的武警部队无线视频监控系统的优势

　　武警部队所使用的视频监控系统，一般数百米内设一个监控点，具有覆盖范围广，覆盖点多、质量要求高等特点。而目前无线监控系统多使用基于Wi-Fi的IP无线监控技术，其采用IEEE 802.11作为无线传输标准，传输距离仅几百米，其数据传输率较低，QoS机制不够完整，这都限制其在武警部队中的应用。

　　WiMAX的覆盖能力完全满足视频监控点的分布特点，在一个WiMAX基站覆盖范围内可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，可以满足复杂环境中的传输要求。WiMAX还可以作为有线网络接入(Cable、DSL)的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。

　　WiMAX采用面向连接方式，定义了完整的QoS机制。其MAC层支持4种业务：非请求的宽带分配业务、实时轮询业务、非实时轮询业务、尽力传输业务，向用户提供具有QoS性能的数据、视频和语音服务，能够满足视频监控所需的QoS要求。

　　采用802.16d标准工作在频分双工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一对3.5 MHz频点，一个扇区可提供的上、下行总带宽超过15 Mb/s;每个WiMAX客户端(即WiMAX CPE——Client Produce Equipment，用户端设备产品)可提供最大10 Mb/s的吞吐量，能够满足各种带宽需求的监控要求;按照每个监控点1 Mb/s带宽需求，单个WiMAX基站可支持10个左右的监控点视频传输需求。

　　基于WiMAX技术的武警部队无线监控系统

　　本系统由前端视频采集、网络传输以及视频信息管理三个子系统组成。前端视频采集子系统主要用于信息监控。网络传输子系统以无线和有线方式完成监控中心和前端视频采集的数据交换。视频信息管理子系统主要完成视频信息的存储、转换、加密等。系统的整体结构如图2所示。

　　2.1 前端视频采集子系统

前端视频采集子系统位于监控点，主要进行监控数据的采集，包括无线摄像机、云台、解码器等设备。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，以减少传输