無線網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)在小區(qū)安防智能化的應(yīng)用

　　住宅小區(qū)安防智能化是目前的發(fā)展趨勢(shì)，由于小區(qū)住宅監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)成本非常敏感，采用無線技術(shù)可以比采用有線方案節(jié)省90%以上的成本。本文將討論無線Mesh技術(shù)用于構(gòu)建住宅小區(qū)安防智能化的方案和分析。

　　同比傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，今天的IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的解決方案，提供了更大的靈活性、可可靠性并且進(jìn)一步的降低了部署成本。在過去，無線視頻監(jiān)控被認(rèn)為是點(diǎn)到點(diǎn)的解決方案，可靠性較差。隨著越來越多的用戶在Strix無線Mesh網(wǎng)絡(luò)上實(shí)施了視頻監(jiān)控，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)改變了這種認(rèn)識(shí)。過去幾年被認(rèn)為是不可能的覆蓋距離和范圍，都通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)健壯的高性能、低時(shí)延和多跳可擴(kuò)展性得以實(shí)現(xiàn)。

　　在全球角度，視頻監(jiān)控市場(chǎng)可達(dá)百億美元以上。根據(jù)iSuppli CorporaTIon的報(bào)告，視頻監(jiān)控設(shè)備到2011年可達(dá)120億美元，這包括視頻監(jiān)控?cái)z像頭、DVR和視頻服務(wù)器等設(shè)備。“預(yù)計(jì)在2015-2016年，基于網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)將全面的替代模擬監(jiān)控系統(tǒng)”，IMS Research指出到2009年底”模擬錄像設(shè)備將僅占有5%的市場(chǎng)份額。“

　　隨著現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)部署的擴(kuò)展和全新的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，IP視頻監(jiān)控市場(chǎng)的發(fā)展也順利成章。隨著DVR數(shù)字視頻錄像到NVR（網(wǎng)絡(luò)視頻錄像）技術(shù)的轉(zhuǎn)變，IP技術(shù)應(yīng)用在視頻監(jiān)控市場(chǎng)的發(fā)展也在迅速的普及。此外，IP視頻監(jiān)控技術(shù)也將擴(kuò)大視頻監(jiān)控市場(chǎng)，覆蓋更多的新應(yīng)用和新的細(xì)分市場(chǎng)。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也已經(jīng)成為視頻監(jiān)控市場(chǎng)的新方向。

　　Strix無線Mesh網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)了大規(guī)模的分布式視頻監(jiān)控部署，為IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了業(yè)界最高的吞吐量、最低的時(shí)延、無與倫比的靈活性和可靠性。 Strix無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)廣泛的部署，尤其當(dāng)用戶要求無線網(wǎng)絡(luò)性能與有線網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)、或者為關(guān)鍵的監(jiān)控系統(tǒng)提供承載的時(shí)候。Strix Access/One®是業(yè)界唯一得到獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、實(shí)際全球部署的驗(yàn)證的的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　傳統(tǒng)部署采用同軸電纜、昂貴的光纖多工器分布放大器等方式，甚至采用私有的類似以太網(wǎng)線的雙絞線方案，現(xiàn)在情況在迅速變化，通過消除線纜的限制，減少了很多部署障礙和額外成本，以往無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)都成為可能;只要是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的覆蓋范圍內(nèi)，視頻監(jiān)控頭和視頻服務(wù)器可以任意的放置，因此更多的用戶發(fā)現(xiàn)該方案的優(yōu)勢(shì)，并且逐漸替代傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　分布式視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)助力小區(qū)安防智能化系統(tǒng)建設(shè)

　　Strix無線Mesh網(wǎng)絡(luò)令大規(guī)模部署和戰(zhàn)略性的IP視頻監(jiān)控成為可能，尤其無論是用于政府、市政、公共安全或者企業(yè)安防，視頻監(jiān)控都是關(guān)鍵的應(yīng)用系統(tǒng);也非常適合價(jià)格敏感的住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)。

　　分布式視頻監(jiān)控提供了強(qiáng)大的查看、共享和分發(fā)視頻的能力，與類似門禁系統(tǒng)或者入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)信息和集成信息配合，消除了集中式服務(wù)器群和單點(diǎn)故障的隱患。Strix提供了完全分布式的無線Mesh視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括了視頻攝像頭、視頻服務(wù)器、存儲(chǔ)集群、客戶應(yīng)用系統(tǒng)和遠(yuǎn)程查看等部分。

　　此外，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控同諸如遠(yuǎn)程告警系統(tǒng)等應(yīng)用配合，進(jìn)一步的提高了安防部門的效率，也降低了誤告警的響應(yīng)成本，據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)于大部分政企單位來說，該功能降低了90%誤告警率。

　　小區(qū)安防智能化系統(tǒng)建設(shè)

　　IP視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)

　　根據(jù)用戶需求可擴(kuò)展的部署

　　充分利用無線和其它架構(gòu)，可利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

　　同其它安全系統(tǒng)協(xié)同工作，與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備良好的互操作性

　　優(yōu)化視頻流減少存儲(chǔ)空間，傳統(tǒng)視頻壓縮技術(shù)需要更多的存儲(chǔ)空間

　　利用無線技術(shù)可將視頻分發(fā)到多個(gè)地點(diǎn)，降低時(shí)間和人力成本

　　提高安防覆蓋區(qū)域和提高視頻傳輸質(zhì)量

　　手持終端可在任意地點(diǎn)任意時(shí)間查看視頻監(jiān)控信息

　　安裝更快速便捷，易于升級(jí)和遷移

　　解決方案評(píng)估

　　為了做出最準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)評(píng)估，有幾個(gè)因素是非常關(guān)鍵的，包括視頻壓縮算法、攝像頭數(shù)量、視頻服務(wù)器位置和遠(yuǎn)程查看位置等。

　　不要同模擬監(jiān)控中的NTSC和PAL混淆，VGA標(biāo)準(zhǔn)定義了IP視頻監(jiān)控的分辨率。視頻壓縮算法決定了視頻質(zhì)量、圖像尺寸、楨數(shù)，同圖像更新技術(shù)一起決定了視頻監(jiān)控的帶寬要求。視頻監(jiān)控的帶寬可以從每秒幾百K到幾兆，以每秒最高30楨數(shù)來傳輸。

　　為了降低帶寬消耗，智能攝像頭和帶寬優(yōu)化特性可以減少圖像傳輸?shù)拇笮『退俣?，同時(shí)也要考慮遠(yuǎn)程查看和PTZ功能的帶寬和延時(shí)。根據(jù)所用攝像頭的不同，PTZ控制延時(shí)一般小于250ms，并且在模擬配置中，編碼/解碼過程會(huì)鄭家150-200ms。由于與視頻服務(wù)器連接進(jìn)行監(jiān)控，遠(yuǎn)程查看應(yīng)用也會(huì)消耗一部分視頻傳輸帶寬;盡管管理人員可以直接訪問攝像頭。每個(gè)廠家的遠(yuǎn)程查看技術(shù)使用戶可以選擇查看視頻監(jiān)控?cái)z像頭的數(shù)量、攝像頭編組、分辨率、楨數(shù)和PZT控制。

　　為了充分地解決帶寬問題，需要更進(jìn)一步的討論視頻壓縮、IP攝像頭和網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等設(shè)備。

　　視頻壓縮方法

　　不經(jīng)壓縮的普通模擬視頻流可以消耗高達(dá)165Mb/s帶寬，而百萬像素的IP攝像頭可以消耗多大幾個(gè)G的帶寬。因此，必須采用視頻壓縮激素，以便降低圖像尺寸保留更多的帶寬。

　　壓縮程度會(huì)影響射頻監(jiān)控質(zhì)量，導(dǎo)致視頻不清洗或者失真，因此要在壓縮視頻圖像尺寸和保持視頻清晰之間做好平衡。通常，IP視頻監(jiān)控頭和視頻服務(wù)器廠家的方案都已經(jīng)達(dá)到了這種平衡，并且廠家可以采用的標(biāo)準(zhǔn)也早已確立。

　　目前有多種壓縮方式，主要包括H.264、MPEG4和MJPEG;可以分為兩類，即每楨壓縮編碼方式以及動(dòng)態(tài)編碼方式。

　　當(dāng)考慮視頻壓縮方法時(shí)，MJPEG是最為廣泛使用的每楨壓縮技術(shù)，完全是針對(duì)每個(gè)視頻楨進(jìn)行壓縮。這項(xiàng)技術(shù)允許可預(yù)測(cè)的確定視頻需求，但是在此同時(shí)，MJPEG的帶寬效率不高，尤其是在類似樹葉移動(dòng)等情況下。

　　H.263、H.264和MPEG4技術(shù)得以不斷普及并且廣泛的應(yīng)用于帶寬略低并且允許圖像質(zhì)量略低的視頻部署。動(dòng)態(tài)壓縮全部的關(guān)鍵楨，對(duì)于后面的枕就不是全部壓縮了，存在變化的楨會(huì)被壓縮和傳輸。因此，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是僅發(fā)送關(guān)鍵楨之外存在變化的部分，這樣可以節(jié)省50-80%的帶寬。Strix Access/One增加了性能優(yōu)勢(shì)，并且增加網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。

　　IP視頻監(jiān)控?cái)z像頭

　　目前的IP攝像頭不僅提高了傳統(tǒng)技術(shù)并且增加了網(wǎng)絡(luò)接口，而且在采用新的模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)步。在過去的幾年里，CMOS技術(shù)促進(jìn)了低成本的IP視頻傳輸?shù)臄?shù)模轉(zhuǎn)換。逐行掃描更好的顯示了移動(dòng)物體，而模擬攝像頭在4CIF高分辨率下會(huì)產(chǎn)生隔行掃描問題，導(dǎo)致移動(dòng)物體模糊。模擬視頻圖像是線組成的，并且每幅圖像是逐行掃描形成，當(dāng)圖像包含了很多移動(dòng)物體，圖像就會(huì)在逐行掃描處變得模糊。

　　IP視頻監(jiān)控?cái)?shù)字像素圖像采樣的先進(jìn)技術(shù)超越了傳統(tǒng)的模擬CCD技術(shù)。通過數(shù)字像素圖像采用技術(shù)，可以一次性獲取一幅圖像，即使是在高度移動(dòng)情況下，仍然可以提供清晰的圖像。最新的像素圖像采樣技術(shù)支持低亮度和特殊的燈光條件，完全實(shí)現(xiàn)了CCD技術(shù)的所有功能。內(nèi)嵌智能算法包括內(nèi)建的動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)壓縮選擇、帶寬和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化控制，以及視頻發(fā)送決策流程。新一代的視頻攝像頭包括可編程的API接口和DSP，DSP可以被直接訪問或者通過NVR的編程接口來訪問。

　　這樣，可以通過編程令PTZ攝像頭識(shí)別物體，放大以獲取高分辨率圖像然后向安防人員觸發(fā)告警，電話或者電子郵件。另外，通過進(jìn)入百萬像素成像技術(shù)，IP攝像頭可以超越業(yè)界傳統(tǒng)的NTSC/PAL的高分辨率方案。同今天的數(shù)字/模擬攝像頭（像素越為40萬）比較，百萬像素級(jí)別的攝像頭可以提供100萬到500萬像素圖像，未來可實(shí)現(xiàn)更高的像素水平。

　　新的帶寬優(yōu)化技術(shù)，例如楨速率控制技術(shù)，已經(jīng)成為內(nèi)建的功能，而傳統(tǒng)的模擬攝像頭卻總是發(fā)送所有的視頻。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的楨速率控制技術(shù)意味著IP攝像頭/視頻服務(wù)器僅以特定的楨數(shù)發(fā)送視頻，沒有不必要的視頻在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，IP視頻攝像頭/視頻服務(wù)器可以配置為發(fā)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)后增加楨數(shù)，或者為不同的接收者發(fā)送不同的楨數(shù)等等，這些特性對(duì)于遠(yuǎn)程地點(diǎn)帶寬不高的情況下非常適合。

　　另外一項(xiàng)重要的開發(fā)工作是VMD（可變運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)）技術(shù)。VMD是IP攝像頭和NVR的集成功能，提供了了優(yōu)于DVR的很多優(yōu)點(diǎn)。VMD作為IP攝像頭或者視頻服務(wù)器內(nèi)建功能，減輕了錄像設(shè)備的負(fù)荷，使基于事件的視頻監(jiān)控成為可能。在視野內(nèi)沒有運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，不會(huì)有任何視頻發(fā)送給操作員或者錄像設(shè)備。關(guān)于活動(dòng)信息的VMD數(shù)據(jù)可以包含在視頻流中，以簡(jiǎn)化在存儲(chǔ)中尋找活動(dòng)。VMD也可以位于視頻管理軟件，為不具備VMD功能的IP攝像頭提供該功能。

　　IP攝像頭和視頻服務(wù)器本地的VMD功能的優(yōu)勢(shì)包括：節(jié)省帶寬、降低錄像設(shè)備的CPU負(fù)載、節(jié)約存儲(chǔ)空間，并且攝像頭可以同其他系統(tǒng)通過輸入/輸出端口配合（例如觸發(fā)告警）。

　　基于以上的動(dòng)態(tài)特性，估算監(jiān)控系統(tǒng)所需帶寬會(huì)非常困難，因此下表中列出了根據(jù)分辨率計(jì)算帶寬的通用參考依據(jù)。這樣，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算圖像的大小，并且乘以每秒楨數(shù)就可以確定帶寬需求。