無線圖像傳輸?shù)膽?yīng)用

前言：截至到2014年的今天無線圖像傳輸尚未形成典型的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式，實現(xiàn)的技術(shù)方式也多種多樣。本文分析了可用于無線圖像傳輸?shù)南嚓P(guān)接入技術(shù)，并對實現(xiàn)方式作了簡要介紹。1.固定點的圖像監(jiān)控傳輸系統(tǒng)無線圖像傳輸系統(tǒng)從應(yīng)用層面來說分為兩大類，一是固定點的圖像監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，二是移動視頻圖像傳輸系統(tǒng)。固定點的無線圖像監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，主要應(yīng)用在有線閉路監(jiān)控不便實現(xiàn)的場合，比如港口碼頭的監(jiān)控系統(tǒng)、河流水利的視頻和數(shù)據(jù)監(jiān)控、森林防火監(jiān)控系統(tǒng)、城市安全監(jiān)控等。下面按頻段由低到高對不同的圖像傳輸技術(shù)進行介紹。

1.1--2.4 GHz ISM頻段的多種圖像傳輸技術(shù)2.4 GHz的圖像傳輸設(shè)備采用擴頻技術(shù)，有跳頻和直擴兩種工作方式。跳頻方式速率較低，吞吐速率在2 Mbit/s左右，抗干擾能力較強，還可采用不同的跳頻序列實現(xiàn)同址復(fù)用來增加容量。直擴方式有較高的吞吐速率，但抗干擾性能較差，且多套系統(tǒng)同址使用受限制。2.4 GHz圖像傳輸可基于IEEE802.11b協(xié)議，傳輸速率為11 Mbit/s，去掉傳輸過程中的開銷，實際有效速率為3.8 Mbit/s左右。后來制訂的IEEE802.11g標(biāo)準，速率上限達到54 Mbit/s，該標(biāo)準互通性高，點對點可傳輸幾路MPEG-4的壓縮圖像。應(yīng)用在2.4 GHz頻段的還有藍牙技術(shù)、HomeRF技術(shù)、MESH、微蜂窩技術(shù)等。隨著應(yīng)用范圍的逐漸擴大，2.4 GHZ這個頻段處于滿負荷工作狀態(tài)，其速率問題、安全問題、相互兼容問題值得進一步研究。1.2--3.5 GHz頻段的無線接入系統(tǒng)3.5 GHz的無線接入系統(tǒng)是一種點對多點微波通信技術(shù)，采用FDD雙工方式，用16QAM、64QAM調(diào)制方式，基于DOCSOS協(xié)議。其工作頻段相對較低，電波自由空間損耗小，傳播雨衰性能好，接入速率足夠高，且設(shè)備成本相對較低。該系統(tǒng)具有相對良好的覆蓋能力，通常達到5 km～10 km，適合地縣市級單位低價位、較大面積覆蓋的應(yīng)用場合;還可與WLAN、LMDS互為補充，形成覆蓋面積大小配合、用戶密度稀密配合的多層運行的有機互補模式?，F(xiàn)在存在的問題是帶寬不足，只有上下行各30 MHz，難以大規(guī)模使用。

1.3--5.8 GHz WLAN產(chǎn)品5.8 GHz的WLAN產(chǎn)品采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，在此頻段的WLAN產(chǎn)品基于IEEE802.11a協(xié)議，傳輸速率可以達到54 Mbit/s。根據(jù)WLAN的傳輸協(xié)議，在點對點應(yīng)用的時候，有效速率為20 Mbit/s;點對六點的情況下，每一路圖像的有效傳輸速率為500 kbit/s左右，也就是說總的傳輸數(shù)據(jù)量為3 Mbit/s左右。對于無線圖像的傳輸而言，基本上解決了“高清晰度數(shù)字圖像在無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸”問題，使得大范圍采用5.8 GHz頻段傳輸數(shù)字化圖像成為現(xiàn)實，尤其適用于城市安全監(jiān)控系統(tǒng)。WLAN傳輸監(jiān)控圖像，現(xiàn)在比較成熟的是采用MPEG-4圖像壓縮技術(shù)。這種壓縮技術(shù)在500 kbit/s速率時，壓縮后的圖像清晰度可以達到1CIF(352×288像素)～2CIF。在2 Mbit/s的速率情況下，該技術(shù)可以傳輸4CIF(702×576像素，DVD清晰度)清晰度的圖像。采用MPEG-4壓縮以后的數(shù)字化圖像，經(jīng)過無線信道傳輸，配合相應(yīng)的軟件，很容易實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化的數(shù)字化城市安全監(jiān)控系統(tǒng)。5.8 GHz頻段的WLAN產(chǎn)品空中接力不好，點對點連接很不經(jīng)濟，不適合小型設(shè)備，技術(shù)成本過高，同時5.8 GHz頻段在部分地區(qū)面臨頻譜管制。1.4--5.8 GHz 無線傳輸專網(wǎng)iMAX點對多點無線接入系統(tǒng)是典型的無線傳輸專網(wǎng)，憑借其強大的非視距能力、高容量、長傳輸距離、先進的加密以及QoS機制等優(yōu)秀特性，為用戶提供了一種增強型的寬帶無線接入解決方案。采用卓越的正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)，并且接收靈敏度高-92dbm，解決遠距離視頻傳輸。1.5--26 GHz頻段的寬帶固定無線接入系統(tǒng)LMDS系統(tǒng)是典型的26 GHz無線接入系統(tǒng)，采用64QAM、16QAM和QPSK三種調(diào)制方式。LMDS具有更大的帶寬以及雙向數(shù)據(jù)傳輸能力，可提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)以及多媒體業(yè)務(wù)，解決了傳統(tǒng)本地環(huán)路的瓶頸問題，能夠滿足高速寬帶數(shù)據(jù)、圖像通信以及寬帶internet業(yè)務(wù)的需求。LMDS系統(tǒng)覆蓋范圍3公里～5公里，適用于城域網(wǎng)。由于世界各國對LMDS的工作頻段規(guī)劃不同，所以其兼容性較差、雨衰性能差，成本也較高。綜上所述，對于城市數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，采用2.4 GHz以上的WLAN技術(shù)作為固定點的圖像傳輸是完全可行的，也是發(fā)展的趨勢。

2.移動視頻圖像傳輸系統(tǒng)除了對固定點的圖像監(jiān)控的需求外，移動圖像傳輸?shù)男枨笠蚕喈?dāng)旺盛。移動視頻圖像傳輸，廣泛用于公安指揮車、交通事故勘探車、消防武警現(xiàn)場指揮車和海關(guān)、油田、礦山、水利、電力、金融、海事，以及其它的緊急、應(yīng)急指揮系統(tǒng)，主要作用是將現(xiàn)場的實時圖像傳輸回指揮中心，使指揮中心的指揮決策人員如身臨其境，提高決策的準確性和及時性，提高工作效率。富士達就移動視頻圖像傳輸采用公網(wǎng)和專用技術(shù)兩種情況作相關(guān)介紹。

2.1 利用CDMA、GPRS公眾移動網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像CDMA無線網(wǎng)絡(luò)的移動傳輸技術(shù)具有很多優(yōu)點:保密性好、抗干擾能力強、抗多徑衰落、系統(tǒng)容量的配置靈活、建網(wǎng)成本低等。CDMA采用MPEG-4壓縮方式，用MPEG-4的CIF格式壓縮圖像，可以達到每秒2幀左右的速率;如果將圖像調(diào)整到QCIF格式，則可以達到每秒10幀以上。但是，對于安全防范系統(tǒng)來說，一般采用低傳輸幀率而保證傳輸?shù)那逦?，因為只有CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調(diào)查取證的需要。如果希望進一步提高現(xiàn)場圖像的實時傳輸速率，一個簡單的方案是采用多個CDMA網(wǎng)卡捆綁使用的方式，用來提高無線信道的傳輸速率?，F(xiàn)在市場上有2～3個網(wǎng)卡捆綁方式的路由器，增加網(wǎng)卡的代價是增加設(shè)備成本和使用成本。隨著視頻壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，單個網(wǎng)卡上3～4幀/秒圖像傳輸速率是可以實現(xiàn)的，如果每秒鐘可以傳輸3～4幀CIF格式的圖像，可以滿足一般移動公共交通設(shè)施的安全監(jiān)控的要求。GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，支持特定的點對點和點對多點服務(wù)，以“分組”的形式傳送數(shù)據(jù)。GPRS峰值速率超過100 kbit/s，網(wǎng)絡(luò)容量只在所需時分配，這種發(fā)送方式稱為統(tǒng)計復(fù)用。GPRS最主要的優(yōu)勢在于永遠在線和按流量計費，不用撥號即可隨時接入互聯(lián)網(wǎng)，隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，資源利用率高。還有一種可以期待的選擇是3G系統(tǒng)，現(xiàn)在全球已進入部署階段，至今可以實現(xiàn)的有效速率達384 kbit/s，它將帶來移動視頻傳輸系統(tǒng)革命性的進步。但需要注意的是，即使速率提高了很多，也不要認為所有的移動交通設(shè)施可以同時將圖像傳輸回監(jiān)控中心，因為同時概念對于公網(wǎng)圖像傳輸來說幾乎是不可能的。