本文就世博園視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控要求做了簡單介紹，并對目前熱門的3G接入、Wimax接入、WiFi接入進行了簡單介紹，對各自的優(yōu)缺點進行了比較，最后對世博園監(jiān)控系統(tǒng)前端無線接入解決方案的部署提出了合理建議。

前言
    上海世博會將是探討人類城市生活的盛會；是一曲以創(chuàng)新和融合為主旋律的交響樂；將成為人類文明的一次精彩對話。場館的安全防護成為整個建設(shè)中重要的一環(huán)。本文僅介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端無線接入的幾種方案，并進行了比較。

1.世博園區(qū)無線視頻監(jiān)控要求
    上海世博園區(qū)的無線視頻監(jiān)控（僅包括視頻前端的無線接入，不包括無線回傳連接以及手機等用戶終端的無線接入），有以下場景及要求：
1、場館內(nèi)無線視頻監(jiān)控；
2、單兵無線視頻監(jiān)控，單兵視頻監(jiān)控要求全世博園區(qū)覆蓋，可以在園區(qū)內(nèi)任何發(fā)生緊急情況的地點投入使用，一般是室外步行，偶爾在室內(nèi)；
3、輪渡及渡口的無線視頻監(jiān)控；
4、園區(qū)流動車輛無線視頻監(jiān)控；車輛移動監(jiān)控有兩種，即流動站定點外景監(jiān)控和車輛行進間車內(nèi)監(jiān)控兩種。對于車輛行進間車內(nèi)監(jiān)控，其車速可參考市內(nèi)交通管理規(guī)定限速80km/h。

2.3G移動通信網(wǎng)絡(luò)接入方式
2.1TD-SCDMA
2.1.1概述
    TD-SCDMA在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨特優(yōu)勢。TD-SCDMA具有TDMA的優(yōu)點，可以靈活設(shè)置上行和下行時隙的比例而調(diào)整上行和下行的數(shù)據(jù)速率的比例，特別適合因特網(wǎng)業(yè)務(wù)中上行數(shù)據(jù)少而下行數(shù)據(jù)多的場合。TD-SCDMA是時分雙工，不需要成對的頻帶。因此，和另外兩種頻分雙工的3G標(biāo)準(zhǔn)相比，在頻率資源的劃分上更加靈活。一般認(rèn)為，TDSCDMA由于智能天線和同步CDMA技術(shù)的采用，可以大大簡化系統(tǒng)的復(fù)雜性，適合采用軟件無線電技術(shù)，因此，設(shè)備造價可望更低。

    但是，由于時分雙工體制自身的缺點，TD-SCDMA被認(rèn)為在終端允許移動速度和小區(qū)覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。此外，TD-SCDMA引入了HSDPA（高速下行分組接入）和HSUPA（高速上行分組接入）技術(shù)，合稱HSPA技術(shù)，其引入沒有改變原有TD-SCDMA的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。進一步的增強還包括HSPA+技術(shù)。

2.1.2頻段
    TD-SCDMA系統(tǒng)占用155MHz頻譜，其中2010MHz～2025MHz為一階段頻段，干擾小，劃分為3個5MHz的頻段。每個載頻占用帶寬為1.6MHz，因此對于5M、10M、15M帶寬，分別可支持3、6、9個載頻，可以同頻組網(wǎng)或異頻組網(wǎng)。

2.1.3覆蓋
    TD-SCDMA尤其適合于高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆蓋，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)公里。

2.1.4帶寬
    .移動速度為最高240km/h時，數(shù)據(jù)速率為8，...，64/144kbit/s。.手持機環(huán)境(速度30km/h),數(shù)據(jù)速率為8，...，384kbit/s。.室內(nèi)環(huán)境(速度3km/h)，數(shù)據(jù)速率可達(dá)2Mbit/s。

    .引入HSUPA技術(shù)后，上行峰值速率5.8Mbit/s，典型值為1.12Mbit/s。.引入HSDPA技術(shù)后，下行峰值速率14.4Mbit/s，典型值為8.4Mbit/s（3載波）。[nextpage]

2.2WCDMA
2.2.1概述
    WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。WCDMA支持FDD和TDD兩種雙工方式，TDD模式基本參照了FDD模式的概念與設(shè)計思路。在Release5版本后，WCDMA引入了下行鏈路增強技術(shù)，即HSDPA（HighSpeedDownlinkPacketAccess，高速下行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。在Release6版本后，WCDMA引入了上行鏈路增強技術(shù)，即HSUPA（HighSpeedUplinkPacketAccess，高速上行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高約6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。

    總之，WCDMA有較高的擴頻增益，發(fā)展空間較大。WCDMA全球漫游能力最強，技術(shù)成熟性最佳。

2.2.2頻段
    上行1920MHz～1980MHz，下行2110MHz～2170MHz。

2.2.3覆蓋
    覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)公里。

2.2.4帶寬
    WCDMA可支持384Kbps到2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，在高速移動的狀態(tài)，可提供384Kbps的傳輸速率，在低速或是室內(nèi)環(huán)境下，則可提供高達(dá)2Mbps的傳輸速率。引入HSDPA技術(shù)后，下行峰值速率14.4Mbit/s，引入HSUPA技術(shù)后，上行峰值速率6Mbit/s。

2.3CDMA20001X/EVDO
2.3.1概述
    CDMA2000技術(shù)是第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000系統(tǒng)的一種模式，它是從CDMAOne（IS-95）演進而來的一種第三代移動通信技術(shù)。CDMA2000分為多個階段來實施，第一個階段稱為CDMA20001X，第二個階段稱為CDMA20003X。1X的意思是使用與IS-95相同的一個1.25Mhz頻寬的載波；3X則意味著三個載波。CDMA20001X完全兼容IS-95的第三代移動通信系統(tǒng)，仿真與現(xiàn)場測試結(jié)果表明，CDMA20001X系統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)容量是IS-95系統(tǒng)的２倍，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)容量是IS-95的10倍。

    CDMA20001X在HDR（HighDateRate）技術(shù)的基礎(chǔ)上進行演進，名為1xEV（1XEvolution）。1xEV的演進又被劃分為兩個發(fā)展階段，第一階段叫1xEV-DO。1xEV-DO意指DateOnly，它使運營商利用一個與IS-95或CDMA2000相同頻寬的CDMA載頻就可實現(xiàn)高達(dá)2.4Mbps的前向數(shù)據(jù)傳輸速率，目前已被國際電聯(lián)ITU接納為國際3G標(biāo)準(zhǔn)。1xEV-DO是一種專為高速分組數(shù)據(jù)傳送而優(yōu)化設(shè)計的，已經(jīng)發(fā)展出Release0，ReleaseA和ReleaseB三個版本。隨著1xEV-DO標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進，該技術(shù)對于非實時對稱性業(yè)務(wù)（例如高速數(shù)據(jù)下載），以及實時對稱性業(yè)務(wù)（例如VoIP、VT）的支持能力也在不斷增強。目前已商用的網(wǎng)絡(luò)是基于Release0版本和ReleaseA版本設(shè)計的終端和系統(tǒng)。

2.3.2頻段
    5GHZ

2.3.3覆蓋
    覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設(shè)置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達(dá)到數(shù)公里。[nextpage]

2.3.4帶寬
.CDMA20001xRTT（單載波）：最高數(shù)傳率614.4Kbps，實際數(shù)傳率80-100Kbps
.CDMA20001x-EV-DO：最高數(shù)傳率2.48Mbps，實際數(shù)傳率600K-1Mbps
.CDMA20003xRTT（三載波）：最高數(shù)傳率2.4Mbps實際數(shù)傳率1Mbps-1.8Mbps
.多載波EV-DO版本B：其下行數(shù)據(jù)速率高達(dá)9.3Mbps，上行數(shù)據(jù)速率高達(dá)5.4Mbps。
.“EV-DO增強版”：其下行數(shù)據(jù)速率高達(dá)34.4Mbps，上行數(shù)據(jù)速率高達(dá)13.4Mbps。

2.4WiMAX無線網(wǎng)絡(luò)接入方式
2.4.1802.16d固定WiMAX
2.4.1.1概述
    IEEE802.16REVd是2-66GHz固定寬帶無線接入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，也稱為IEEE802.16-2004，是目前IEEE802.16家族中最成熟的、商用化產(chǎn)品最多的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.16e在繼承IEEE802.16REVd能力的基礎(chǔ)上增加了終端用戶移動性的支持，理論移動速度可以達(dá)到120km/h。

    目前，國內(nèi)的“無線城市”主要采用的就是WiFi覆蓋+802.16d回傳的方案。

2.4.1.2頻段
    2～66GHz

2.4.1.3覆蓋
    覆蓋半徑<50公里，僅在LOS（LineofSight）直線視距傳輸時能達(dá)到50公里，否則小于10公里。受雨、霧及水蒸氣影響而衰減的程度比微波要輕。

2.4.1.4帶寬
    峰值速率75Mbps

2.4.2802.16e移動WiMAX
2.4.2.1概述
    IEEE802.16e是移動寬帶無線接入的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)后向兼容IEEE802.16d。IEEE802.16e的物理層實現(xiàn)方式與IEEE802.16d是基本一致的，主要差別是對OFDMA進行了擴展，可以支持2048-Point、1024Point、512-Point和128-Point，以適應(yīng)不同載波帶寬的需要。為了支持移動性，802.16e在MAC層引入了很多新的特性，主要是針對移動寬帶無線接入（MBWA）空中接口的規(guī)范，支持MS休眠模式。802.16e系統(tǒng)將接入基于IP協(xié)議的核心網(wǎng)，主要面向個人用戶提供數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，也可以提供話音業(yè)務(wù)?？梢灾С?20km/h的移動速度。

2.4.2.2頻段
    2～6GHz

2.4.2.3覆蓋
    覆蓋半徑支持1km～50km的宏蜂窩；100m～1000m的微蜂窩以及半徑100m內(nèi)的室內(nèi)微微蜂窩。

2.4.2.4帶寬
    支持上行最高為1.5Mbps的數(shù)傳率，上行最高為6Mbps的數(shù)傳率。

    遺憾的是在政策方面，由于802.16e和TD-SCDMA系統(tǒng)在定位和頻譜分配上有沖突，目前在國內(nèi)尚無法大規(guī)模商業(yè)部署。

2.5無線局域網(wǎng)WiFi接入方式
    無線局域網(wǎng)（含802.11a和802.11b等）是1999年8月IEEE（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，美國電氣和電子工程師學(xué)會）頒布的無線局域網(wǎng)（WLAN）的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，該標(biāo)準(zhǔn)定義了WLAN物理層(PHY，PhysicalLayer)和媒體訪問控制(MAC，MediumAccessControl)的規(guī)范。允許無線局域網(wǎng)及無線設(shè)備制造商在一定范圍內(nèi)建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。[nextpage]

2.5.1802.11a
2.5.1.1概述
    非全球性標(biāo)準(zhǔn)，采用OFDM技術(shù)，802.11a是802.11的擴展，在802.11協(xié)議基礎(chǔ)上，802.11a定義了在5GHz頻段下更高通信速率的PHY和MAC規(guī)范。與單個載波系統(tǒng)802.11b不同，802.11a運用了提高頻率信道利用率的正交頻分多路復(fù)用（OFDM）的多載波調(diào)制技術(shù)。由于802.11a運用5GHz頻譜，因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能進行互操作。

2.5.1.2頻段
    5GHZ

2.5.1.3覆蓋
    室內(nèi)覆蓋半徑<50米，室外覆蓋半徑<100米

2.5.1.4帶寬
    支持最高54Mbps的物理層數(shù)傳率，但傳輸層最高只可達(dá)25Mbps。

2.5.2802.11b/g
2.5.2.1概述
    802.11b是802.11的擴展，在802.11協(xié)議基礎(chǔ)上，802.11b定義了無須申報授權(quán)的ISM（工科醫(yī)）2.4GHz頻段通信業(yè)務(wù)規(guī)范，是目前應(yīng)用最廣泛的無線局域網(wǎng)。802.11b定義了ISM頻段的PHY和MAC規(guī)范，主要內(nèi)容是關(guān)于PHY層，采用了直序擴頻技術(shù)，所用的編碼方法有補碼鍵控CCK(ComplementaryCodeKeying)和分組二進制卷積碼PBCC(PacketBinaryConvolutionalCoding)。2003年7月IEEE802.11工作組批準(zhǔn)了IEEE802.11g草案，該標(biāo)準(zhǔn)成為人們關(guān)注的新焦點。與以前的IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)相比，IEEE802.11g有以下兩個特點：在2.4GHz頻段使用正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20Mbit/s以上，峰值數(shù)傳率達(dá)54Mbit/s；能夠與IEEE802.11b的Wi-Fi系統(tǒng)互聯(lián)互通，可共存于同一AP的網(wǎng)絡(luò)里，從而保障了后向兼容性。這樣原有的WLAN系統(tǒng)可以平滑地向高速WLAN過渡，延長了IEEE802.11b產(chǎn)品的使用壽命，降低了用戶的投資。

2.5.2.2頻段
    2.4GHZISM頻段

2.5.2.3覆蓋
    室內(nèi)覆蓋半徑<100米，室外覆蓋半徑<300米

2.5.2.4帶寬
    802.11b支持5.5Mbit/s和11Mbit/s數(shù)傳率；802.11g支持54Mbit/s峰值數(shù)傳率。

3.幾種方案比較
3.1移動通信網(wǎng)絡(luò)接入方案的缺點
    首先，移動通信系統(tǒng)的頻譜資源十分有限。而高數(shù)傳率的無線視頻傳輸勢必耗費大量的頻譜資源，在世博等用戶密集的場合下，甚至?xí)绊懹脩舻脑捯魳I(yè)務(wù)。而且也會增加系統(tǒng)成本以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的難度。

    其次，由于移動通信系統(tǒng)中存在著呼吸效應(yīng)，即覆蓋半徑隨用戶數(shù)目的增加而收縮。導(dǎo)致呼吸效應(yīng)的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，用戶增加導(dǎo)致干擾增加而影響覆蓋。而且，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，隨著峰值速率的提高，處理增益在下降，所消耗的無線資源在增加，為了保持與語音業(yè)務(wù)相同的覆蓋半徑，需要增加發(fā)射功率等資源，因此前向數(shù)據(jù)容量隨著峰值速率的提高而不斷下降。比如，對某CDMA20001X的實測表明，在滿足用戶平均空中速率為9.6kbps數(shù)據(jù)速率的條件下，最大支持22個用戶/sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為38.4kbps的條件下，最大支持7個用戶/sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為153.6kbps的條件下，最大只能支持2個用戶/sector/carries。因此，當(dāng)用戶大量涌入世博場館時，無線視頻傳輸?shù)木嚯x和質(zhì)量勢必受到影響。[nextpage]

    其三，移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署都比較復(fù)雜，要考慮對鄰近小區(qū)的干擾等諸多因素，成本很高，基站的增減還需要無委會審批過程。因此，監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接若采用移動通信系統(tǒng)的解決方案，既不靈活，成本也高。

    最后，帶CDMA接口的無線攝像機種類很少，價格較高，且多是以成套無線視頻系統(tǒng)的形式售賣。

3.2WiFi無線接入方案的優(yōu)點
    首先，WiFi不占用移動通信系統(tǒng)的頻譜資源。與移動通信系統(tǒng)互不干擾，即會場人群的移動通信業(yè)務(wù)再多，兩者也不會互相影響。

    其次，WiFi的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、部署、轉(zhuǎn)移都很簡單易行，只需考慮其本身的信道復(fù)用規(guī)劃即可，無需有關(guān)部門的審批。WiFi普及度很高，各種WiFi產(chǎn)品生產(chǎn)批量都很高，所以，WiFi產(chǎn)品成本很低。帶WiFi接口的無線攝像機僅僅數(shù)千元人民幣。

4.前端無線接入方案部署建議
    關(guān)于世博園區(qū)的無線視頻監(jiān)控，建議盡量多地采用WiFi等非移動通信系統(tǒng)的技術(shù)來實現(xiàn)監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接，理由是：世博園區(qū)在活動期間會聚集大量的人群，勢必造成移動通信系統(tǒng)的頻譜資源及其它資源極度緊張，且移動通信系統(tǒng)不可避免地存在著呼吸效應(yīng)。同時，移動視頻傳輸需要占用大量的無線資源，所以要盡量減輕移動通信系統(tǒng)的負(fù)荷，以滿足國內(nèi)外參訪人群的移動通信需求及通信質(zhì)量。而WiFi使用無需申請的ISM頻段，與移動通信系統(tǒng)互不干擾，帶寬足夠且連接穩(wěn)定，并且?guī)iFi接口的攝像機型號很多、價格低廉，所以，WiFi解決方案應(yīng)該盡量多地采用。

    具體地，針對四種場景的解決方案如下：

4.1、場館內(nèi)無線視頻監(jiān)控
    這個顯然是應(yīng)該采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。另外，在園區(qū)大門、路口、場館門口可以采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。在園區(qū)道路，可以每隔250米就布設(shè)一個WiFi無線攝像機（WiFi室外覆蓋半徑<300米），重點路段可以布得密集一點。這樣，加上帶攝像機的巡邏人員及車輛的補充，應(yīng)該可以滿足園區(qū)視頻監(jiān)控的需求。

4.2、單兵無線視頻監(jiān)控
    世博園區(qū)要求有5～6組安保人員（每組5~6人）肩負(fù)便攜式無線攝像機以步行的方式執(zhí)行園區(qū)監(jiān)控（絕大多數(shù)情況下是戶外）。由于黃埔江兩岸的世博園區(qū)面積均不大（浦西世博園區(qū)面積：約1.96平方公里，浦東世博園區(qū)面積：約4.72平方公里），因為802.16d覆蓋距離最大達(dá)50公里，所以完全可以用2個802.16d小區(qū)來分別覆蓋黃埔江東西兩岸的世博園區(qū)，這樣，不涉及小區(qū)切換的話，802.16d完全可以支持在單小區(qū)內(nèi)以步行速度移動的安保人員的視頻采集活動（如果想節(jié)省成本，浦西園區(qū)與黃埔江江面可以用同一個WiMAX802.16d小區(qū)進行覆蓋）。而且，為了能夠后向平滑過渡到802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。其最高75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸?shù)囊?。?dāng)然，如果能使用802.16e的產(chǎn)品，效果會更好。

4.3、輪渡及渡口的無線視頻監(jiān)控
    渡口和碼頭等固定場所可以采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。至于輪渡，其活動范圍是，兩岸世博園區(qū)所夾黃埔江江段，沿江距離2~3公里，江面跨度700米左右。顯然輪渡的活動范圍遠(yuǎn)大于WiFi的覆蓋范圍，遠(yuǎn)小于802.16d覆蓋距離。但是，由于輪渡屬于低速移動物體（小于20公里/小時），可以在輪渡上采用802.16d的WiMAX解決方案?？芍苯硬捎脦?02.16d接口的無線攝像機或者將帶以太網(wǎng)接口的有線攝像機和802.16d的發(fā)射機連接。因為802.16d覆蓋距離最大達(dá)50公里，且江面平坦無遮擋，所以完全可以用單個802.16d小區(qū)來覆蓋輪渡的活動范圍，這樣，不涉及小區(qū)切換的話，802.16d完全可以支持在單小區(qū)內(nèi)低速移動物體的正常無線通信（為了能夠后向平滑過渡到802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。），其最高75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸?shù)囊?。?dāng)然，如果能使用802.16e的產(chǎn)品，效果會更好。[nextpage]

4.4、園區(qū)流動車輛無線視頻監(jiān)控
    車輛移動監(jiān)控有兩種，即流動站定點外景監(jiān)控和車輛行進間車內(nèi)監(jiān)控兩種（其車速可參考市內(nèi)交通管理規(guī)定限速80km/h）。

    流動站定點外景監(jiān)控顯然仍是采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。

    對于車輛行進間車內(nèi)監(jiān)控，由于車速最高可達(dá)80km/h，如果不能使用802.16e的話，對于上海移動而言，就只有TD-SCDMA的HSUPA技術(shù)（上行峰值速率5.8Mbit/s，典型值為1.12Mbit/s）能滿足視頻數(shù)據(jù)無線上傳的要求了。建議此種車輛不要行駛到人員密集區(qū)域進行實時視頻采集，人員密集區(qū)域的實時視頻采集應(yīng)由單兵無線視頻監(jiān)控人員或布放的WiFi攝像機進行。

5.結(jié)束語
    本文闡述了世博園監(jiān)控系統(tǒng)的要求，對三種接入方式進行了比較說明，最后根據(jù)世博園的特點，對世博園監(jiān)控系統(tǒng)接入方案提出了合理化建議，詳細(xì)介紹了場館、單兵、渡口、園區(qū)流動車輛的無線視頻監(jiān)控接入方案。