详解无线监控的微波传输方式.docx
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详解无线监控的微波传输方式
详解无线监控的微波传输方式
微波无线监控可分为模拟微波及数字微波两种方式。
1、模拟微波
此种方式传输就是将视频信号直接调制在微波的通道上，通过天线发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，再通过微波接收机解调出原来的视频信号。
据携远天成石朝兆介绍，此种监控方式没有压缩损耗，几乎不会产生延时，因此可以保证视频质量，但其只适合点对点单路传输，不适合规模部署，此外因没有调制校准过程，抗干扰性差，在无线信号环境复杂的情况下几乎不可以使用。
而模拟微波的频率越低，波长越长，绕射能力强，但极易干扰其它通信，因此在上世纪90年代此种方式较多使用，目前几乎很少使用。
2、数字微波
数字微波即是先将视频信号编码压缩，通过数字微波信道调制，再利用天线发射出去;接收端则相反，由天线接收信号，随后微波解扩及视频解压缩，最后还原为模拟的视频信号传输出去，此种方式也是目前国内市场较多使用的。
数字微波的伸缩性大，通信容量最少可用十几个频道，且建构相对较易，通信效率较高，运用灵活。
数字微波有模拟微波不可比的优点，如监控点比较多、需要加中继的情况多、情况复杂且干扰源多的场合。
归纳一下，数字微波容量大、抗干扰能力强、保密性好，同样的发射功率传输距离更远，受地形或障碍物影响较小，接口丰富，扩展能力强等等。
反之，模拟微波就没有这些优点了，只是造价便宜一点。
模拟微波传输就是把视频信号直接调制在微波的信道上（微波发射机，HD-630），通过天线（HD-1300LXB）发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，然后再通过微波接收机（RECORD8200）解调出原来的视频信号。
如果需要控制云台镜头，就在监控中心加相应的指令控制发射机（HD-2050），监控前端配置相应的指令接收机（HD-2060），这种监控方式图像非常清晰，没有延时，没有压缩损耗，造价便宜，施工安装调试简单，适合一般监控点不是很多，需要中继也不多的情况下使用。
数字微波传输就是先把视频编码压缩（HD-6001D），然后通过数字微波（HD-9500）信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接收信号，微波解扩，视频解压缩，最后还原模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能；这种监控方式图像有720*576和352*288的分辨率选择，前者造价更高，视频有0.2-0.8秒左右的延时，造价根据实际情况差别很大，但也有一些模拟微波不可比的优点，如监控点比较多，环境比较复杂，需要加中继的情况多，监控点比较集中它可集中传输多路视频，抗干扰能力比模拟的要好一点，等等...优点，适合监控点比较多，需要中继也多的情况下使用。
模拟微波传输和数字微波传输，各有千秋，主要看你的实际工程需要！
无线监控传输技术分析
无线监控传输可靠信道上信号传输研究的目的是充分利用信道的带宽资源;而对于不可靠信道，传输中研究的重点则是充分利用带宽资源来实现可靠传输，即容错传输技术。
这里讨论在无线信道上的视频传输机制，其主要的研究点是容错传输控制。
容错传输控制技术根据其控制方式的不同可以分为三大类：
即前向错误控制、基于反馈的ARQ和信源信道联合编码。
前向错误控制（ForwardErrorControl，FEC）包括信道纠错编码技术、交织打包技术和优化的包调度机制等。
基于反馈的ARQ技术包括利用多帧参考机制的参考帧选择（ReferencePictureSelection，RPS）机制、混合ARQ（Hybrid，HARQ）机制和基于ARQ的反馈错误跟踪技术。
由于基于ARQ的容错传输控制技术具有优良的性能，所以在此重点介绍ARQ相关的传输控制技术，并讨论现有视频容错传输机制存在的不足。
前向错误控制采用前向纠错编码的方式来克服信道错误。
在信道出错概率波动比较剧烈的情况下（如现有的移动信道），为了获得一定的传输质量，前向纠错编码必须根据当前估计的最差情况来增加冗余校验比特，这会导致带宽资源的浪费。
对带宽资源本来就有限的无线信道而言，显然是不能满足要求的。
为此，考虑把ARQ技术和前向错误控制结合起来，称为HARQ技术。
HARQ分为两类：
I类HARQ中，发送端的前向编码要具有一定的纠错能力，当接收端发现错误后，首先利用前向纠错编码来纠正错误。
如果错误被纠正，则向发送端传送一个当前包接收成功的反馈信息（ACK），反之则发送接收失败消息（NACK）。
发送端如果收到ACK，则继续发送下一个数据包，否则，则重发出错的数据包。
由此可见I类ARQ需要较强的前向纠错编码，在错误率较低的应用场合会导致带宽资源的浪费，但在错误率高的环境下能够获得比其他类型ARQ机制更好的吞吐效率。
Ⅱ类ARQ中只要求前向纠错编码具有检错能力即可，根据关于信道编码纠错能力的理论可知，这可以起到节约带宽的作用。
当接收端发现错误后，发送重传请求;发送端只传送出错数据对应的具有纠错能力的校验码。
当接收端收到后，如果仍然不能纠正错误，则继续发送重传请求，发送端可以选择重传整体出错数据和校验码，也可以选择发送更强纠错能力的校验码，具体因控制策略不同可有所调整。
鉴于无线信道错误率高，具有反馈信道的无线传输通常采用HARQ-I。
根据HARQ-I的设计原理，接收端发现错误后，首先进行前向错误纠正（图中第一层错误屏障），如果不能纠正且当前系统满足时延限制，则发送ACK请求来让发送端重传出错部分的数据（第二层错误屏障）。
这样的重传可以重复到接收端收到正确的数据或者重传延迟超出系统时延限制为止。
如果重传结束后仍然不能得到正确的数据包，在接收端就会用错误隐藏技术来进行错误恢复（第三层错误屏障）。
可以看出，这种机制的基本思想是出错后尽量使用ARQ技术来恢复错误，所以这里将其命名为“尽力而为”ARQ机制（BestEffortARQ，BEA，RQ）。
由于视频信号具有较强的时空相关性，而且编码端并不能完全去除这种相关性，使得解码端能够利用这些残留的相关来恢复一定质量的视频。
恢复的质量还和被恢复部分的纹理以及运动密切相关，一般而言，对纹理比较平缓和运动比较单一的部分，恢复效果要好于其他情况。
在这种情况下，如果利用BEARQ来重传这部分视频，显然会造成带宽上的浪费。
为了克服这种带宽上的浪费，在实际应用中，由于信道的错误率和重传次数有密切的关系，而每次重传都要耗费一定带宽，所以成功传输一个数据包需要的带宽和信道错误率相关。
考虑到这个因素，利用带宽一失真代价函数的概念，其核心思想是：
在一定的丢包率、信道带宽和传输延迟限制条件下，终端视频的接收质量和传输中所用的带宽不仅和视频信源的率失真性能相关，而且还和信道的错误率（丢包率）以及终端错误恢复技术相关。
将其作为衡量视频包是否应当予以重传的准则。
在此基础上，采用优化的端对端传输机制，该机制中通过在编码端根据当前信道状况和解码端所采用的错误隐藏算法，预先判定每一部分的出错恢复模式，解码端根据这个模式信息来决定采取ARQ还是错误恢复。
这样就有效避免了由于不必要重传而带来的带宽资源浪费，提高了系统带宽使用效率。
在文中提出了有损信道视频传输中的带宽一失真（Bandwidth-Distortion，B-D）模型，该模型是R-D模型在考虑了信道错误后的对偶模型，有着和R-D相近的形式。
一个视频传输系统，其性能主要从两个方面来衡量：
吞吐效率和接收端重建失真。
无线监控与传统监控对比的优势
无线监控和传统的监控方案相比，具有以下三大优点：
1、综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合；在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。
这时，采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。
2、组网灵活，可扩展性好，即插即用，管理人员可以迅速将新的无线监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程无线监控。
3、维护费用低，无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。
无线监控设备的构成部分
无线监控一般可分为三大部分：
数字监控设备、无线微波收发装置、无线遥控云台装置。
数字监控设备完成模拟视频拍摄的功能。
主要包括：
摄像头、电动变焦镜头、云台、防护罩等设备。
摄像头通过内置CCD用辅助电路将现场情况拍摄成为模拟视频信号，视频信号进入微波发射主机经调频后传输。
电动变焦镜头将拍摄场景拉近、推远，并实现光圈、调焦等光学调整。
云台、防护罩给摄像机提供了适宜的工作环境，并可实现拍摄角度的水平和垂直调整以及防止外界对摄像机的损坏。
无线微波收发装置是系统方案的核心。
主要包括微波发射主机、微波接收主机、全向天线以及高增益八木定向天线。
微波发射主机、CCD摄像机或TV的视频（VIDEO）和音频（AVDIO）信号经调频后通过线发射。
接收机接收到各个发射头的信号后，放大匹配器将信号按频点不同将其分开输送到终端显示器中。
在非可视距离传输即有严重遮挡的情况下进行远距离传输，可以采用一套或几套无线图像收发装置可以进行"中继"多次接力收发，并可改变其传输方向。
但要注意的是，每次发射到接收必须是可视距离，应尽量避开包括树木等遮拦物。
如在高速公路或其它有变换方向及转弯处传输以及收发距离不够时，也可采用多次收发"中继"的方法取得良好的效果。
上述方法同样适用于近距离室内或室外传输应用。
在信号遮挡的室内收发器向室外传输时，为了加大传输距离，可以将发射机和接收机的视频线加长，把天线安装在室外以改善传输效果。
无线遥控云台装置包括无线指令发射机和无线指令接收机。
它采用大功率发射和高灵敏接收机，与图像传输系统相配合，可以组成多级控制系统，即一个控制中心控制多个分控点，分控点可设多个切换云台，镜头，电源等进行灵活控制，控制中心可以随意控制任何一个分控点的任意一个摄像机及云台镜头，实现对多个云台，镜头，电源以及切换控制器的实时控制。
还有就是用户在选择监控系统时，应确定自己对系统功能的要求，再选择具体合适的系统配置，这样才能做到物有所值。
无线监控传输技术的优点！
无线监控传输技术有以下三大优点：
1、综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合;在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。
这时，采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。
2、维护费用低，无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。
3、无线监控系统是监控和无线传输技术的结合，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到无线监控中心.在无线监控系统中，无线监控中心需要实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息必须是连续、清晰的。
在无线监控点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，摄像头通过视频无线传输设备相连，并通过由无线电波将数据信号发送到监控中心。
伟福特无线数字移动车载可视化动态指挥系统技术特点
在该方案的可视化动态指挥系统中，VFD8000COFDM移动多媒体传输系统是最为关键的系统设备，是解决动中通的基石。
该系统设备的主要特点如下：
（1） 绕射能力强，采用UHF频段，具有更强的绕射能力，可在非视距环境下工作。
适应各种复杂环境要求。
（2） 覆盖范围广，在典型的城市环境下单个中心站的覆盖范围可达到10-30km。
个人背负式终端到移动车的通信距离可到1-5km；
（3） 抗干扰能力强，对抗频率选择性衰落或窄带干扰及信号波形间的干扰性能优越，通过各个子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。
在单载波系统中（如数字微波，扩频微波等），单个衰落或干扰能够导致整个通信链路失败，但是在多载波COFDM系统中，仅仅有很小一部分子载波会受到干扰，并且这些子信道还可以采用纠错码来进行纠错，确保传输的低误码率。
（4） 抗衰落能力强，采用了COFDM的分集接收技术，具有更强的多径分集作用，特别适合城市快速移动的工作环境；采用空间分集、时间分集等多种先进的分集技术，极大增强系统的抗衰落能力。
上述先进技术的采用保证了产品在复杂的工作环境下具有优势的接收灵敏度。
（5） 优异的移动性能：
通过全面的系统总体设计和多项先进技术的实施，设计移动速度可达500km/h；目前实际环境下的路测速度180km/h，特别适应在机载、车载、舰载等高速移动环境下的工作要求，满足不同用户的工作需求。
（6） 背负式产品提供电池供电，供电时间>3小时;
（7） 完善的整体解决方案：
提供从个人背负式到车载远端站到中心站端到端的整体集成解决方案，实现移动环境下远距离、大范围内的视频、音频、数据等多媒体信息的高速、实时、同步传输；
（8） 接口多样、灵活：
提供调试、业务等多种数据接口和本地状态监控，使用灵活方便。
可方便地和图像编解码器连接，另外还可以提供宽带数据业务接口。
也可以根据用户要求提供视频和语音信号接口，连接多种视频源，更方便用户使用；
（9） 保密性、稳定性及可靠性强：
产品采用了AES加密技术，实现全数字信号处理；同时使用了超大容量FPGA设计，提供了系统的集成度；这些都保证了系统保密性、稳定性及可靠性强。
（10） 采用12V电源供电，满足车载电平的要求。
（11） 充分考虑了设备的电磁兼容性、抗震性、温度、湿度等适合野外工作环境的产品特征。
（12） 设备安装简单、方便，周期短、难度小。
车载设备采用吸盘天线，可直接吸附在车顶，无需额外辅助附件；设备体积较小，可安装在标准的机柜中。
CDFDM无线数字移动车载VFD-8000DB系统技术参数
●∙∙∙∙∙∙∙发射机：
调制方式：
COFDM、2K、QPSK
工作频段：
300～800MHz（可定制带宽20MHZ，比如320-340MHZ）
射频带宽：
8MHz
射频功率：
33.0dBm（2W）
信道间隔：
4MHz（四个信道）,也可以做八个信道。
CH1:
304MHz、CH2:
308MHz、CH3:
312MHz、CH4:
316MHz
传输速率：
6Mbps
前向纠错：
1/2
保护间隔：
1/32
视频输入：
1路PAL/NTSC模拟视频
音频输入：
模拟立体声左右声道
视频压缩：
MPEG-24:
2:
0
射频接口：
N型母头
视频接口：
BNC母头
音频接口：
BNC母头
外置电池：
12－14V/8800mA
充电电源：
DC16.8V/800mA
工作时间：
3小时
电源功耗：
40W
工作环境：
-10～70℃
外形尺寸：
260×145×55mm
整机重量：
1500g
外形图片
●∙∙∙∙∙∙∙接收机：
接收门限：
<-96dBm
射频接口：
N型母头
电源功耗：
10W
整机重量：
1.5Kg
接收频段：
320～340MHz，也可以用遥控器选择300-800MHZ
解调方式：
COFDM、2K、QPSK
信道间隔：
4MHz（四个信道）,
CH1:
604MHz、CH2:
408MHz、CH3:
612MHz、CH4:
616MHz
前向纠错：
1/2
保护间隔：
1/32
视频输出：
1路PAL/NTSC模拟视频
图像质量：
720×576
水平线数：
625或525线
音频输出：
模拟立体声左右声道
射频接口：
N型母头
视频接口：
莲花头
音频接口：
莲花头
供电电源：
AC220V
工作环境：
-10～70℃
外形尺寸：
425X200X44.4mm（1U机箱）
外形图片
无线数字微波接收机具有网络视频远程传输接口
技术指标
∙ 接口指标
▪ 视频接口：
复合视频接口
▪ 音频接口：
模拟平衡接口
▪ 网络接口：
10/100MBaseT
▪ 串口：
RS232、RS485
∙ 视频参数
▪ 可调参数：
亮度、色调、对比度、饱和度
∙ 编码参数
▪ 编码标准：
H.264
▪ 制式：
PAL/NTSC
▪ 分辨率：
QCIF（176*144）、CIF（352*288）
▪ 码流控制：
VBR（可变码流）/CBR（恒定码流）
▪ 帧频：
1到25帧任意可调
∙ 电源要求
▪ 输入电源：
DC+5V
▪ 最大功耗：
7W
∙ 工作环境
▪ 工作温度：
-10℃~55℃
▪ 相对湿度：
10%~90%（非凝露）
▪ 整机外形尺寸：
250mm（宽）×143mm（深）×43.6mm（高）
▪ 存储温度：
-20℃~+60℃
3. 功能
∙ 对外接口
▪ 提供1/2/4路复合视频输入接口。
▪ 提供1/2/4路音频输入端口，与视频通道一一对应，同步传输。
▪ 提供1个10/100M自适应网口。
▪ 提供2个串口，1个RS232口、1个RS485口。
▪ 提供最多4路DI输入，2路DO输出接口。
▪ 支持图像局部遮盖。
▪ 每路图像可叠加摄像机名称、通道名、时间/日期等。
∙ 传感器/报警功能
▪ 支持本地报警（包括异常事件、多区域移动侦测）联动。
▪ 可设置报警时间表（布防、撤防）、报警联动类型、报警时所要到达的预置点、巡航路径或轨迹。
▪ 提供串口连接其它数据采集设备与智能监控设备。
∙ 网络功能
▪ 支持TCP/IP协议。
▪ 支持PPPoE。
▪ 网络实时预览：
支持TCP、RTP、组播传输。
▪ 支持网络端控制命令，可通过远程PC仿真本地按键操作。
▪ 可通过网络设置参数、实时浏览任何一路的视频和音频信号、查看视频设备状态。
▪ 网络报警联动（报警信号上传）。
▪ 可通过网络控制云台和镜头。
▪ 可通过网络实时记录压缩码流。
▪ 可通过网络远程升级，实现远程维护。
▪ 具备WEB浏览功能。
∙ 安全管理
▪ 支持水印（WATER-MARK）技术，对传输视频信息进行签名，有效防止信息被非法篡改，保证资料真实有效。
▪ 用户名、口令及码流传输时用密码加密，防止泄露。
▪ 支持操作员用户权限的定制。
除一个管理员以外，通过“定制权限”可设置多个操作员，增加了对操作员安全管理的灵活性。
▪ 提供日志（操作日志、报警日志、错误日志）记录与查询。
∙ 控制功能
▪ 支持众多解码器类型。
▪ 支持预置点、巡航及轨迹的设置和调用。
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