1.前言

近幾年來(lái)，安防行業(yè)尤其是視頻監(jiān)控系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，公眾對(duì)于國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商發(fā)展的“寬視界”、“全球眼”、“神眼”等品牌已經(jīng)不再感到陌生，在這些品牌下發(fā)展的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)已經(jīng)給各行各業(yè)帶了便利。另外，國(guó)內(nèi)的科技強(qiáng)警和平安城市建設(shè)，也在全國(guó)范圍內(nèi)展開(kāi)。

隨著視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的逐漸發(fā)展，有越來(lái)越多的行業(yè)和個(gè)人用戶在感受到固網(wǎng)視頻監(jiān)控帶來(lái)便利的同時(shí)，也提出了移動(dòng)視頻監(jiān)控的需求。尤其國(guó)家政府機(jī)關(guān)、企業(yè)集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)以及一些商務(wù)人士，工作性質(zhì)要求經(jīng)常外出，不會(huì)在固定辦公地點(diǎn)長(zhǎng)期辦公，而這類(lèi)用戶經(jīng)常需要進(jìn)行各類(lèi)重大決策。通過(guò)移動(dòng)視頻監(jiān)控的使用，就可以為用戶提供更加豐富的決策依據(jù)。因此，實(shí)現(xiàn)寬帶和移動(dòng)的融合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的需求就顯得尤為迫切。

在2G發(fā)展初期，就有進(jìn)行移動(dòng)視頻監(jiān)控的探索，其中遇到的一個(gè)最大的瓶頸的無(wú)線帶寬的穩(wěn)定性。隨著基于2G技術(shù)的不斷發(fā)展以及3G逐步商用帶來(lái)的無(wú)線帶寬拓展，移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性建設(shè)階段，使得融合視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)成為可能。

2.3G移動(dòng)視頻監(jiān)控的需求和關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1需求分析

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的幾個(gè)重要組成部分：前端視頻采集編碼設(shè)備、中心集中管理平臺(tái)系統(tǒng)、用戶客戶端。在有線網(wǎng)絡(luò)支撐的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，這幾部分之間都是通過(guò)固網(wǎng)進(jìn)行連接的。也就是說(shuō)，用戶有某個(gè)區(qū)域的視頻監(jiān)控布點(diǎn)需求時(shí)，該區(qū)域必須具備有線網(wǎng)絡(luò)是必要條件，同樣，用戶需要通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，才能使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

在有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)下，某些不方便部署有線網(wǎng)絡(luò)的地方無(wú)法實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控點(diǎn)的部屬，也無(wú)法通過(guò)客戶端使用視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。而這兩方面的需求，尤其是無(wú)線瀏覽客戶端的需求，市場(chǎng)方面的呼聲一直都存在并且越來(lái)越高。

通過(guò)以上分析，可以看出，如果3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供的帶寬能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求，能夠?qū)崿F(xiàn)前端編碼設(shè)備無(wú)線上傳，3G無(wú)線終端隨時(shí)隨地瀏覽，那將真正實(shí)現(xiàn)用戶的3A服務(wù)：做到任何時(shí)候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對(duì)任何現(xiàn)場(chǎng)都能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控（Anysee）。隨著3個(gè)運(yùn)營(yíng)商3G建設(shè)的逐步展開(kāi)，3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬瓶頸也逐步得到突破，3G視頻監(jiān)控將成為殺手級(jí)的應(yīng)用。

2.2關(guān)鍵技術(shù)分析

通過(guò)以上分析，3G無(wú)線視頻監(jiān)控的關(guān)鍵主要體現(xiàn)在兩個(gè)端，即移動(dòng)客戶終端和監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線終端。前者用于解決移動(dòng)用戶如何看，后者解決視頻監(jiān)控點(diǎn)視頻無(wú)線上傳。所以，實(shí)現(xiàn)3G無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：適用于無(wú)線傳輸?shù)囊曨l編解碼技術(shù)，3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于視頻傳輸?shù)闹С帧⒁曨l平臺(tái)的接口技術(shù)，3G移動(dòng)終端的多媒體處理技術(shù)。其中最為關(guān)鍵的是3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和3G終端。

2.2.1 3G通信標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)際上3G通信有3種制式標(biāo)準(zhǔn)：歐洲的WCDMA標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)的CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)和由我國(guó)科學(xué)家提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)。

表一：三種3G制式指標(biāo)比較

WCDMA的演進(jìn)過(guò)程

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP（第三代合作伙伴項(xiàng)目）控制著 WCDMA 規(guī)范，3GPP WCDMA標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)多年的努力，目前已有R99，R4，R5，R6，R7，R8等多個(gè)版本，其演進(jìn)過(guò)程如下圖所示：

圖一：WCDMA的演進(jìn)過(guò)程

CDMA2000的演進(jìn)過(guò)程

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP2負(fù)責(zé)CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)的制定。2000年10月，3GPP2頒布了1xEV-DORev0標(biāo)準(zhǔn)。CDMA2000 1xEV-DO由CDMA2000 1x演進(jìn)而來(lái)，是第一個(gè)可與有線寬帶相比擬，提供高速分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。與WCDMA不同，CDMA2000有著較為明晰的發(fā)展和演進(jìn)過(guò)程。如下圖所示：

圖二： CDMA-2000的演進(jìn)過(guò)程

TD-SCDMA的發(fā)展

自2001年3月3GPPR4發(fā)布后，TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)質(zhì)性工作主要在3GPP體系下完成。在R4標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后的兩年多時(shí)間里，眾多的業(yè)界運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商一起，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次會(huì)議討論、郵件組討論，通過(guò)提交的大量文稿，對(duì)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的物理層處理、高層協(xié)議棧消息、網(wǎng)絡(luò)和接口信令消息、射頻指標(biāo)和參數(shù)、一致性測(cè)試等部分的內(nèi)容進(jìn)行了一次次的修訂和完善，使得到目前為止的TD-SCDMAR4規(guī)范相當(dāng)穩(wěn)定和成熟。

在3GPP的體系框架下，經(jīng)過(guò)融合完善后，由于雙工方式的差別，TD-SCDMA的所有技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)得以在空中接口的物理層體現(xiàn)。物理層技術(shù)的差別是TD-SCDMA與WCDMA最主要的差別所在。在核心網(wǎng) 方面，TD-SCDMA與WCDMA采用完全相同的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括核心網(wǎng)與無(wú)線接入網(wǎng)之間采用相同的Iu接口；在空中接口高層協(xié)議棧上，TD-SCDMA與WCDMA二者也完全相同。這些共同之處保證了兩個(gè)系統(tǒng)之間的無(wú)縫漫游、切換、業(yè)務(wù)支持的一致性、QoS 的保證等，也保證了TD-SCDMA和WCDMA在標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的后續(xù)發(fā)展上保持相當(dāng)?shù)囊恢滦浴?/p>

TD技術(shù)的成熟程度正在迅速向WCDMA靠攏，TD HSDPA是TD-SCDMA系統(tǒng)提高下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)，通過(guò)TD HSDPA，在不改變?cè)?GPP R4版本網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的情況下，可以大大提高上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率。

2.2.3 移動(dòng)視頻監(jiān)控對(duì)3G手機(jī)終端的需求

要實(shí)現(xiàn)3G手機(jī)監(jiān)控，一般來(lái)講，需要以下幾個(gè)條件：

1. 足夠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬。通過(guò)上面3G技術(shù)的分析，可以看出，其下行帶寬已經(jīng)足夠支撐手機(jī)高清晰流暢單畫(huà)面的需求。

2. 手機(jī)處理器的能力足夠強(qiáng)，能完成流媒體視頻播放。由于還需要和視頻監(jiān)控集中管理平臺(tái)進(jìn)行信令交互，所以需要在手機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用接口軟件。目前的3G手機(jī)，基本上都具備這些要求。

3. 無(wú)論是手機(jī)自帶的流媒體播放器，還是采用二次開(kāi)發(fā)的手機(jī)播放器，都需要能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)終端屏幕等的正確匹配。

4. 能夠在進(jìn)行視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)時(shí)，不影響手機(jī)的語(yǔ)音、短信等業(yè)務(wù)。

5. 能夠處理網(wǎng)絡(luò)異常等情況，并支持網(wǎng)路恢復(fù)后重新連接的功能。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

3.1網(wǎng)絡(luò)分析

通過(guò)上述分析，我們可以看出基于3G提供的無(wú)線寬帶，可以滿足移動(dòng)視頻監(jiān)控的需求。但仔細(xì)分析，盡管目前已經(jīng)商用的3.5G HSPA的理論下行速率已經(jīng)達(dá)到14.4Mbps，未來(lái)的LTE更高達(dá)100Mbps，但是無(wú)線頻譜資源總是有限的，3G移動(dòng)用戶如果大量同時(shí)在線，移動(dòng)寬帶無(wú)法保障每個(gè)用戶分配到足夠的帶寬。同樣的道理可以想象一下高速公路行車(chē)，理論速率和實(shí)際速率因?yàn)檐?chē)流量的關(guān)系，相差很大。但光纖卻可以保障固網(wǎng)寬帶無(wú)限擴(kuò)容。因此，對(duì)于帶寬要求較高的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，一定是固網(wǎng)和無(wú)線的融合，以有線為主，無(wú)線為輔。

3.2基于3G無(wú)線和有線的視頻解決方案

基于3G無(wú)線和有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)解決方案如下：

圖三：基于3G無(wú)線和有線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在原有有線視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入3G網(wǎng)絡(luò)，在前端無(wú)線上傳、3G無(wú)線傳輸鏈路以及用戶展現(xiàn)側(cè)進(jìn)行無(wú)線補(bǔ)充。

前端一些無(wú)法部署有線監(jiān)控點(diǎn)的地方，通過(guò)在多媒體編碼器上增加3G無(wú)線接入方式，實(shí)現(xiàn)多媒體信息的無(wú)線上傳，同時(shí)接受視頻監(jiān)控管理支撐平臺(tái)的管理。同樣，在一些公共交通工具上，可以通過(guò)部署無(wú)線編碼器，實(shí)現(xiàn)車(chē)載3G無(wú)線監(jiān)控。

用戶展現(xiàn)側(cè)，在引入3G無(wú)線手機(jī)終端以前，視頻監(jiān)控的瀏覽、歷史回放等業(yè)務(wù)。更多的是通過(guò)在固定網(wǎng)絡(luò)上建立監(jiān)控中心，由專(zhuān)職值班人員在固網(wǎng)監(jiān)控中心，通過(guò)電視墻或者PC機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)的。引入3G無(wú)線視頻監(jiān)控解決方案，通過(guò)3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和3G手機(jī)終端的支撐，用戶就可以實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間進(jìn)行視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的使用。

3.3視頻監(jiān)控管理支撐平臺(tái)

圖四：視頻監(jiān)控管理支撐平臺(tái)

在一個(gè)大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控管理平臺(tái)處于中心的地位，上圖是以一個(gè)省級(jí)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例，圖中上半部分是整個(gè)平臺(tái)的管理中心，一般部署在省會(huì)城市，便于集中管理和維護(hù)，下半部分是媒體管理中心，一般部署在各個(gè)地市。這種組網(wǎng)部署的優(yōu)點(diǎn)是：

集中管理，維護(hù)：眾所周知，一個(gè)大型的監(jiān)控系統(tǒng)牽涉到網(wǎng)絡(luò)側(cè)、設(shè)備側(cè)、外網(wǎng)接口系統(tǒng)等，整個(gè)的維護(hù)管理相當(dāng)復(fù)雜，需要由專(zhuān)業(yè)人士承擔(dān)維護(hù)任務(wù)。而整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)的網(wǎng)管數(shù)據(jù)屬于信令數(shù)據(jù)，所需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬并不大。因此，通過(guò)很小的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，將維護(hù)管理集中在省會(huì)，由專(zhuān)業(yè)人士進(jìn)行管理維護(hù)，是一種明智的選擇。

媒體數(shù)據(jù)分布部署，模擬視頻經(jīng)過(guò)數(shù)字化壓縮以后，相比較普通的信令數(shù)據(jù)，所需要的帶寬和存儲(chǔ)空間是很大的。比如一個(gè)相當(dāng)于DVD畫(huà)質(zhì)的視頻信息，所需要的帶寬大約為1.5Mbps，而對(duì)于一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶來(lái)說(shuō)，本地瀏覽的概率在90%以上。所以，將媒體管理平臺(tái)部署在地市，就可以省去90%以上的地市和省會(huì)城市之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且，性能方面也會(huì)優(yōu)越。

從整個(gè)管理平臺(tái)的組成來(lái)看，主要包括集中管理服務(wù)器、業(yè)務(wù)支撐服務(wù)器、認(rèn)證管理服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)器等。實(shí)現(xiàn)了用戶管理、設(shè)備管理、業(yè)務(wù)管理、視頻管理、計(jì)費(fèi)等支撐功能。

3.4移動(dòng)終端3G手機(jī)的視頻業(yè)務(wù)流程

3.4.1 視頻實(shí)時(shí)瀏覽

圖五：3G手機(jī)終端瀏覽流程

（1） 3G手機(jī)終端向業(yè)務(wù)門(mén)戶發(fā)送實(shí)時(shí)瀏覽請(qǐng)求；

（2） 媒體流協(xié)議適配，業(yè)務(wù)門(mén)戶解析3G手機(jī)終端的實(shí)時(shí)瀏覽請(qǐng)求，發(fā)送到集中平臺(tái)；

（3） 集中平臺(tái)向?qū)?yīng)的媒體管理平臺(tái)請(qǐng)求視頻；

（4） 集中平臺(tái)決定媒體路由，回送給業(yè)務(wù)門(mén)戶；

（5） 業(yè)務(wù)門(mén)戶根據(jù)媒體路由，向媒體管理平臺(tái)發(fā)送媒體請(qǐng)求；

（6） 媒體管理平臺(tái)向集中管理平臺(tái)發(fā)送視頻流；

（7） 集中平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)碼適配后，通過(guò)業(yè)務(wù)門(mén)戶發(fā)送視頻流到3G手機(jī)終端。

3.4.2 歷史錄像回放

圖五：3G手機(jī)終端歷史錄像回放流程

（1） 3G手機(jī)向集中監(jiān)控管理平臺(tái)發(fā)送錄像回放請(qǐng)求

（2） 集中監(jiān)控平臺(tái)解析后，將回放請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的媒體管理平臺(tái)

（3） 媒體管理平臺(tái)接收錄像回放請(qǐng)求后，檢索相應(yīng)的磁盤(pán)陣列，得到響應(yīng)后通知3G手機(jī)

（4） 媒體管理平臺(tái)接收錄像視頻流并進(jìn)行轉(zhuǎn)碼適配，發(fā)送給3G手機(jī)

（6） 當(dāng)集中管理平臺(tái)收到“停止”回放請(qǐng)求后，通知相應(yīng)的媒體管理平臺(tái)等

3.4.3 瀏覽過(guò)程中的攝像機(jī)控制

（1） 3G手機(jī)終端向集中管理平臺(tái)發(fā)送控制請(qǐng)求；

（2） 集中管理平臺(tái)解析3G手機(jī)終端的控制請(qǐng)求；

（3） 集中管理平臺(tái)向?qū)?yīng)的媒體管理平臺(tái)發(fā)出控制請(qǐng)求；

（4） 媒體管理平臺(tái)執(zhí)行控制命令；

（5） 媒體管理平臺(tái)向3G手機(jī)返回控制反饋結(jié)果。

4.3G移動(dòng)視頻定位和趨勢(shì)分析

4.1 3G視頻監(jiān)控和傳統(tǒng)視頻的比對(duì)

在普通用戶的印象中，視頻監(jiān)控仍然是一個(gè)應(yīng)用在相對(duì)專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景的概念，從用戶的使用角度看，必須在一個(gè)固定的地方，用固定的終端才能夠?qū)崿F(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。使用的不夠便利和相對(duì)造價(jià)高的客戶端，是制約視頻監(jiān)控走向個(gè)人用戶的一個(gè)重要的因素。

可以看到，在融合了3G和固網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過(guò)3G提供的無(wú)線寬帶、終端的實(shí)時(shí)信息處理能力的飛速增強(qiáng)，就可以實(shí)現(xiàn)只要攝像機(jī)能夠拍到的地方，就可以通過(guò)移動(dòng)3G終端實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，可以為用戶帶來(lái)任何時(shí)候（Anytime）、從任何地方（Anywhere）、對(duì)任何現(xiàn)場(chǎng)都能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控（Anysee）的體驗(yàn)。實(shí)際上目前已經(jīng)眾多的便利、靈活的3G無(wú)線實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用案例，如無(wú)線家庭防盜、汽車(chē)監(jiān)控等。基于3G無(wú)線傳輸手段的移動(dòng)視頻監(jiān)控以其特有的靈活性已成為視頻監(jiān)控的一個(gè)新的發(fā)展方向。

3G移動(dòng)視頻監(jiān)控功能的優(yōu)勢(shì)非常明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

網(wǎng)絡(luò)健全，覆蓋面廣。隨著幾個(gè)運(yùn)營(yíng)商3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)，使用3G手機(jī)監(jiān)控，幾乎就可以不受區(qū)域限制。

使用方便，操作簡(jiǎn)單。只要會(huì)用3G手機(jī)，就可以使用3G手機(jī)監(jiān)控。

即時(shí)有效。是實(shí)時(shí)監(jiān)看，同短信、彩信等即時(shí)通訊結(jié)合起來(lái)，更加方便、及時(shí)。

除了安防意義的移動(dòng)視頻監(jiān)控，它還有具有視頻信息的及時(shí)獲取功能，如交通信息的實(shí)時(shí)獲取醫(yī)院病人的探視、幼兒園小孩的探視、家庭監(jiān)看等。

4.2 3G視頻監(jiān)控趨勢(shì)分析

正如無(wú)線電話仍然不能完全替代固定電話一樣，目前的移動(dòng)視頻監(jiān)控，仍然是做為固網(wǎng)視頻監(jiān)控的補(bǔ)充，這是因?yàn)椋?/p>

由于頻段資源是固定的，造成無(wú)線帶寬資源不能夠像有線那樣，幾乎可以無(wú)限制的擴(kuò)容。

移動(dòng)終端設(shè)備的處理能力，仍然不能和專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)相比。

技術(shù)的發(fā)展是永不停步的，市場(chǎng)的需求是產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力，隨著移動(dòng)視頻監(jiān)控市場(chǎng)逐步走向個(gè)人用戶，3G視頻監(jiān)控將會(huì)在以下幾個(gè)方面，越來(lái)越完善。

視頻質(zhì)量和流暢度將越來(lái)越好，支撐的一個(gè)重要技術(shù)是低帶寬下的視頻編解碼技術(shù)。

監(jiān)控業(yè)務(wù)越來(lái)越豐富，隨著3G移動(dòng)終端處理能力的不斷提高，告警聯(lián)動(dòng)、多畫(huà)面等在專(zhuān)業(yè)客戶端上才能實(shí)現(xiàn)的功能，將會(huì)出現(xiàn)在3G移動(dòng)終端上。

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