隨著無線通訊技術的日益發展，傳輸頻寬不斷提高，通信終端的即時資訊處理能力飛速增強，無線多媒體應用日漸成為關注的焦點，也成為人們的必然需求。其主流應用之一是便利、靈活的無線即時影像監控系統，如無線家庭防盜、汽車監控等。基於多種無線傳輸手段的行動影像監控以其特有的靈活性，已成為影像監控新的發展方向。
一、無線影像監控成為監控系統新的發展方向
無線化影像監控包括兩方面內容：一是監控中心的移動。通常情況下，被監控物件或是攝影機往往是固定的，而作為監控系統的使用者(監控中心)則可以是動態的。二是影像監控網路的無線化。當監控點分散且與監控中心距離較遠，或被監控物件不固定時，利用傳統有線網路的視頻監控技術，往往成本高且難以實現。
無線監控和傳統的監控方案相比，能夠避免大量的佈線工作，節省施工費用，重定位能力強，靈活性高，具體地說有以下優點：(1)綜合成本低，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好的場合;採用無線監控可以擺脫線纜的束縛，有安裝週期短、維護方便的優點。(2)組網靈活，可擴展性好，使用時能靈活挪動終端設備。(3)改造方便，維護費用低。
二、無線影像監控系統涉及的關鍵技術
1.高效率、抗干擾的影像編解碼機制
當今的視訊壓縮標準有MPEG和H.26X兩大系列。MPEG-4目前已應用於Internet流媒體領域，為了儘量減輕MPEG-4視頻流對誤碼的敏感性，以保證壓縮影像解壓後的恢復品質，MPEG-4提供了多種抗誤碼工具，承載流媒體業務的即時網路傳輸層及底層移動通信系統也可以進一步改善流媒體傳輸的抗誤碼性能。MPEG-7是針對儲存形式或流形式的應用而制定的，不僅僅用於多媒體資訊的檢索，更能廣泛地用於其他與多媒體資訊內容管理相關的領域，並且可以在即時和非即時環境中操作。
ITU-T 頒佈的 H.261標準，用於可視電話和視訊會議。H.263 標準是 ITU 組織為了滿足碼率低於 64kb/s 的應用而提出的一個低碼率視訊壓縮編碼建議;它能夠在較低碼率的情況下達到較好的圖像品質，因此廣泛應用于遠端監控、視訊會議以及可視電話等領域，尤其在影像監控領域，它已經可以在嵌入式系統中達到即時、穩定的壓縮效果，是應用較多的視訊壓縮演算法。目前大多數影像監控產品都支援 MPEG-4 和 H.263 標準。
作為目前最新的影像編碼技術 H.264，在安防行業的應用有著非常大的前景。H.264標準採用了高精度、多模式預測技術用來提高壓縮比以降低碼流。H.264標準針對網路傳輸的需要設計了影像編碼層 VCL，和網路提取層 NAL 結構，網路抽象層是提供網路芳鄰的介面，從而使影像編碼層能夠在各種系統中得到有效的應用。H.264 標準針對網路傳輸的需要，設計了差錯消除的工具便於壓縮影像在誤碼、丟包多發環境中傳輸，從而保證了影像傳輸的有效性。支持 H.264 標準的無線影像監控產品目前也已上市。
為了能在時變、頻寬有限、誤碼率較高、缺乏QoS保證的無線通道上傳輸視頻資料, 影像編碼演算法必須滿足以下要求:(1)高效的視訊壓縮比;(2)較高的傳輸即時性：更短的傳輸時延，更快的編碼速度;(3)較強的影像傳輸：更好地適應傳輸通道的誤比特干擾。因此，研究在無線影像監控應用中的編解碼機制，重點在於進一步提高編解碼效率及抗干擾能力。
2.無線視頻傳輸網路鏈路及組網技術
對於無線影像監控而言，無線網路傳輸鏈路的選取，主要取決於使用者需求和系統工作的具體環境，目前已投入使用的無線影像監控系統，主要有基於行動通信網路的，和基於無線局域網的兩種類型。但在對音視頻品質要求不高的應用中，也可以採用低端的無線資料傳輸網路。
基於無線區域網路 (WLAN) 的多媒體資訊傳輸，是解決建築物內靈活影像監控的主要手段，基於 802.11協議 族。IEEE802.11a 規定的頻點為 5GHz，適合於室內及行動環境，傳送速率為 1 到 2M bps。IEEE802.11b (Wi-Fi)工作於 2.4GHz 頻點，當信噪比低於某個門限值時，其傳輸速率可從11Mb/s自動降至5.5Mb/s，或者再降至直接序列擴頻技術的 2Mb/s 及 1Mb/s 速率。IEEE802.11e 及 IEEE802.11g 是下一代無線LAN標準，被稱為無線 LAN 標準方式 IEEE802.11的擴展標準，是在現有的 802.11b 及 802.11a 的MAC 層追加了 QOS 功能及安全功能的標準，為其上可靠的視頻資訊傳輸奠定了基礎。
隨著 WiMAX 技術和 3G 技術的日趨成熟，基於 WiMax 和 3G 的無線視頻監控也成為研究熱點。WiMAX (Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess) 是近年來出現的一種無線寬頻接入技術。WiMAX 採用多載波調製技術，能夠提供高速的資料業務，並且具有頻譜資源利用率高，覆蓋範圍大(傳輸距離可達數十公里)等特點。無線都會區網路 (WMAN) 採用了 WiMax 技術，組網採用的 802.16 協定族。與現有的行動通信技術相比，WiMAX 技術可以提供更高的資料速率，更強的資料業務能力。
多媒體業務是 3G 資料業務的重點，其傳輸速率要求為：高速移動時能夠達到 144kbps，慢速移動時為 384kbps，靜止狀態為 2M bps。3G 的頻寬非常適合無線影像監控的應用。相信隨著 3G 的商用，無線影像監控必將蓬勃發展。
CDMA 或 OFDM 作為點到多點或點到點圖像、影像資訊傳輸的關鍵技術手段，其頻譜利用率高、支援高速率的多媒體服務、系統容量、抗多徑通道干擾能力強。CDMA 技術是基於擴頻通信理論的調製和多址連接技術，OFDM 技術屬於多載波調製技術。預計第三代以後的移動通信的主流技術將是 OFDM 技術。
在無線即時影像監控系統中，控制協定決定了整個系統的效率、相容性、安全性等諸多重要問題，是系統運轉的指揮中心。控制協定尤其是無線即時監控系統的控制協定，不但要求能夠快速穩定的建立連接，而且要求對該連接具有一定的控制能力。會話啟動協議 SIP (session initiation protocol) 是 IETF 的 MMUSIC (multiparty multimedia session control) 工作組制定的多媒體通信框架應用層信令協定，設計理念和協定結構完全符合 NGN 的特性和要求，得到了越來越多業內人士的認可，國內外許多知名企業都開始從事 SIP 的研究與開發工作。Nokia 和 Ericsson 已經開發出了基於 SIP 的端到端的網路多媒體系統，3GPP 和 3GPP2 分別在 R5 和 Phase2 階段引入了基於 SIP 的 IMS (IP多媒體子系統)。基於 SIP 的多媒體通信已經成為新的主流發展方向。
3.資料管理與資料安全
影像監控系統中保護資料，不因偶然和惡意的原因而遭到破壞、更改和顯露是非常必要的。通過無線網路或 Internet 傳輸的資料很有可能會遭到截取。這會給敏感性資料帶來巨大風險。對於一些網上駭客或惡意員工而言，為資料處理系統建立和採取技術和管理上的安全保護是不夠的。對此，就很有必要對資料採取加密技術。
隨著監控點的增多、應用行業的日益普遍化、監控時間週期的延長和影像清晰度的提升，影像資料容量也在飛速發展。即使按照一定的標準以壓縮形式儲存這些資料，仍然有成百 TB 直至上千 TB 的資料需要歸檔、儲存，並且需要高速傳輸。針對這些情況，優化影像儲存、歸檔解決方案及設備選擇已經是很多使用者的一個現實考慮。
一般來說，從應用需求來看，設計的系統必須具有以下的要求：保障具備長時間無故障運行的能力;能夠遠端即時傳遞高清晰圖像，並實現重播;具備靈活儲存圖像資料的能力，儲存保留時間達到一定要求;圖像傳輸必須具備防竊取功能，圖像資料具備防篡改功能;設備操作必須具有安全的管理和控制手段。
三、基於不同網路的無線影像監控系統
1.基於公眾移動通信網路的無線影像監控系統
當前的 2.5G 技術都關注了同 TCP/IP 協定的融合，使得移動網路易於和現有網際網路技術，及應用平台整合。IP 技術與與行動通信技術的完美結合，將能夠為用戶提供各種高速高質的行動資料通信業務。
2.基於無線局域網的無線影像監控應用
基於 WLAN 的無線影像監控的方案，一般是在無線網狀網覆蓋區域，架設支援 WLAN接入的無線影像前端設備(如支援 WLAN 的 IP 攝影機，或 IP 視訊伺服器加類比攝影機)，然後通過無線網狀網將採集的 IP 影像訊號回傳到網路中心的監控處理平台。通常在網路中心配置支援多通道的網路影像錄影機和大容量的儲存系統，用於監控錄影和儲存，同時為一個或多個網路監控終端，提供即時的監控圖像，還可通過安全的網路連接(如 VPN)，從遠端影像監控終端上實現遠端監控和管理。
WLAN 技術已經相當成熟，各種無線產品也很豐富，所以基於 WLAN 的無線影像監控在實際工作中的很多場合得到了應用。
3.基於無線都會區網路的無線影像監控應用
無線都會區網路的 WiMAX 技術覆蓋範圍達幾十千米，多被使用在戶外，例如高速公路沿線、學校校區、碼頭等地，可以為用戶提供便利、優良的行動多媒體寬頻服務，和高速的無線資料傳輸。通過 WiMAX 技術承載流媒體業務是一種更為經濟靈活的手段。許多運行商認為在 WiMAX 網路上開展移動流媒體業務，將是 WiMAX 技術應用的潛在市場。
4.基於3G的無線視頻監控應用
為了保證影像檔的傳輸就必須有足夠的網路頻寬，不同的流媒體檔對網路頻寬的要求各不相同，為了達到更好的影像品質，網路頻寬就更為重要。當前市場上常見的利用公眾行動通信網路，進行監控傳輸的產品，基本上只能傳輸窄頻寬影像。伴隨著 3G 在全球商用步伐的加快，3G 無線網路技術也在加速創新，3G 無線接入設備在功能和性能方面也取得了較大提升。
日本作為全球最早提供 3G 業務的國家，其 3G 手機的服務覆蓋區域已接近 2G。在台灣 3G 的傳輸優勢讓新一代智慧手機有了更多用武之地，使用者可以直接透過 3G 手機對家庭情況進行監控。
隨著 3G 行動通信系統走向實用，高至 2M Hz的頻寬將為無線影像監控，提供更加強有力的支援，此時影像的品質將會有極大的改善。此外，未來的 3G 系統也將考慮公眾行動通信網路，與 WLAN 系統的融合，使用者將有可能真正實現任何時間、任何地點、任何終端的無縫式無線影像監控。
5.基於無線資料通信網路的低成本無線監控應用
基於 Zigbee 的語音通信和基於無線數傳電台的低端應用，主要是用來傳輸低速資料和語音，但是在影像即時性要求不高的情況下，也可以用來傳輸低品質的影像。
四、無線影像監控系統的應用及展望
隨著各種無線通訊技術的發展，無線影像監控的應用也會隨之發生變化。各種無線影像監控方案必將互相補充、互相滲透。
在無線影像監控應用過程中，如果覆蓋範圍達到數十公里時，基於無線都會區網路的影像監控，會是個一個很好的解決方案,與 WiFi 之間存在著互補和競爭的關係。隨著市場需求和各領域的融合之勢的愈加明顯，行動影像已經逐步走向市場。這大大激發了普通家庭和大眾，對影像監控的需求，正在蓬勃發展的 3G 行動網路，可以很好的應用到未來的數位家用網路中。
沒有留言:
張貼留言