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視頻監控系統知識 |
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| 無線視頻監控系統涉及的關鍵技術 |
1.高效率、抗干擾的視頻編解碼機制
當今的視頻壓縮標準有MPEG和H.26X兩大系列。MPEG-4目前已應用于Internet流媒體領域，為了盡量減輕MPEG-4視頻流對誤碼的敏感性，以保證壓縮視頻解壓后的恢復質量，MPEG-4提供了多種抗誤碼工具，承載流媒體業務的實時網絡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是針對存儲形式或流形式的應用而制定的，不僅僅用于多媒體信息的檢索，更能廣泛地用于其他與多媒體信息內容管理相關的領域，并且可以在實時和非實時環境中操作。
ITU-T頒布的H.261標準，用于可視電話和會議電視。H.263標準是ITU組織為了滿足碼率低于64kb/s的應用而提出的一個低碼率視頻壓縮編碼建議;它能夠在較低碼率的情況下達到較好的圖像質量，因此廣泛應用于遠程監控、電視會議以及可視電話等領域，尤其在視頻監控領域，它已經可以在嵌入式系統中達到實時、穩定的壓縮效果，是應用較多的視頻壓縮算法。目前大多數視頻監控產品都支持MPEG-4和H.263標準。
作為目前最新的視頻編碼技術H.264，在安防行業的應用有著非常大的前景。H.264標準采用了高精度、多模式預測技術用來提高壓縮比以降低碼流。H.264標準針對網絡傳輸的需要設計了視頻編碼層VCL和網絡提取層NAL結構，網絡抽象層是提供“網絡友好”的界面，從而使視頻編碼層能夠在各種系統中得到有效的應用。H.264標準針對網絡傳輸的需要設計了差錯消除的工具便于壓縮視頻在誤碼、丟包多發環境中傳輸，從而保證了視頻傳輸的有效性。支持H.264標準的無線視頻監控產品目前也已上市。
為了能在時變、帶寬有限、誤碼率較高、缺乏QoS保證的無線信道上傳輸視頻數據,視頻編碼算法必須滿足以下要求
1)高效的視頻壓縮比;(2)較高的傳輸實時性：更短的傳輸時延，更快的編碼速度;(3)較強的視頻傳輸魯棒性：更好地適應傳輸信道的誤比特干擾。因此，研究在無線視頻監控應用中的編解碼機制，重點在于進一步提高編解碼效率及抗干擾能力。
2.無線視頻傳輸網絡鏈路及組網技術
對于無線視頻監控而言，無線網絡傳輸鏈路的選取主要取決于用戶需求和系統工作的具體環境，目前已投入使用的無線視頻監控系統主要有基于移動通信網絡的和基于無線局域網的兩種類型。但在對音視頻質量要求不高的應用中，也可以采用低端的無線數據傳輸網絡。
在中國目前移動通信網絡的兩大運營商中，中國聯通采用基于碼分多址的CDMA20001x制式，最高下載速度可達153kbit/s，現網實測可達100kbit/s左右。中國移動采用GPRS技術，是基于GSM網絡發展而來的新型分組交換數據應用業務，帶寬理論最高可達171.2kbit/s，中國移動現網測試也可達到35kbit/s左右。在目前的網絡帶寬下，普通用戶可以采用彩e傳輸視頻文件，不少廠家也推出了基于2.5G移動公網的視頻監控系統，作為對有線網絡監控系統的有力補充。
基于無線局域網絡(WLAN)的多媒體信息傳輸，是解決建筑物內靈活視頻監控的主要手段，基于802.11協議族。IEEE802.11a規定的頻點為5GHz，適合于室內及移動環境，傳輸速度為1到2Mbps。IEEE802.11b(Wi-Fi)工作于2.4GHz頻點，當信噪比低于某個門限值時，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，為其上可靠的視頻信息傳輸奠定了基礎。
隨著WiMAX技術和3G技術的日趨成熟，基于WiMax和3G的無線視頻監控也成為研究熱點。WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)是近年來出現的一種無線寬帶接入技術。WiMAX采用多載波調制技術，能夠提供高速的數據業務，并且具有頻譜資源利用率高，覆蓋范圍大(傳輸距離可達數十公里)等特點。無線城域網(WMAN)采用了WiMax技術，組網采用的802.16協議族。與現有的移動通信技術相比，WiMAX技術可以提供更高的數據速率，更強的數據業務能力。
多媒體業務是3G數據業務的重點，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2Mbps。3G的帶寬非常適合無線視頻監控的應用。相信隨著3G的商用，無線視頻監控必將蓬勃發展。
CDMA或OFDM作為點到多點或點到點圖像、視頻信息傳輸的關鍵技術手段，其頻譜利用率高、支持高速率的多媒體服務、系統容量、抗多徑信道干擾能力強。CDMA技術是基于擴頻通信理論的調制和多址連接技術，OFDM技術屬于多載波調制技術。預計第三代以后的移動通信的主流技術將是OFDM技術。
在無線實時視頻監控系統中，控制協議決定了整個系統的效率、兼容性、安全性等諸多重要問題，是系統運轉的指揮中心。控制協議尤其是無線實時監控系統的控制協議，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(sessioninitiationprotocol)是IETF的MMUSIC(multipartymultimediasessioncontrol)工作組制定的多媒體通信框架應用層信令協議，設計理念和協議結構完全符合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已經開發出了基于SIP的端到端的網絡多媒體系統，3GPP和3GPP2分別在R5和Phase2階段引入了基于SIP的IMS(IP多媒體子系統)。基于SIP的多媒體通信已經成為新的主流發展方向。
3.數據管理與數據安全
視頻監控系統中保護數據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。通過無線網絡或Internet傳輸的數據很有可能會遭到截取。這會給敏感數據帶來巨大風險。對于一些網上黑客或惡意員工而言，為數據處理系統建立和采取技術和管理上的安全保護是不夠的。對此，就很有必要對數據采取加密技術。
隨著監控點的增多、應用行業的日益普遍化、監控時間周期的延長和視頻清晰度的提升，視頻數據容量也在飛速發展。即使按照一定的標準以壓縮形式存儲這些數據，仍然有成百TB直至上千TB的數據需要歸檔、存儲，并且需要高速傳輸。針對這些情況，優化視頻存儲、歸檔解決方案及設備選擇已經是很多用戶的一個現實考慮。
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;能夠遠程實時傳遞高清晰圖像，并實現回放;具備靈活存儲圖像資料的能力，存儲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。
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