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CDMA多信道集群技術在視頻傳輸中的應用及實現

時間:2008-07-24 來源:陳胤良 太陽駒(北京)科技發展 作者:陳一凡 點擊:

當今,無線傳輸視頻和音頻已經成為一種趨勢,CDMA也由于所具備的較大優勢,而被一些廠家將其選擇作為無線傳輸網絡。本文即對在無線傳輸中,應用比較突出的CDMA多信道集群技術作淺要分析。
文/陳胤良 太陽駒(北京)科技發展有限公司大中華區營銷副總經理

陳胤良帶領的研發團隊成功研發中國第一個CDMA單通道視頻傳輸系統、CDMA四通道視頻傳輸系統。他曾獲軍事科技進步成果二等獎、三等獎等。他主持的北京市公安局、安全局、地震局、稅務局等奧運安全應急保障項目正在進行中。

隨著CDMA無線網絡技術和數字視頻壓縮技術的發展,在CDMA無線網絡上傳輸視頻和音頻成為一種趨勢。在這樣的趨勢引導下,一些主流廠家陸續開發出各具特色的CDMA無線視頻系統。但是由于CDMA的平均業務速率為80kbit/s-100kbit/s,帶寬比較窄,單通道CDMA視頻系統在傳輸CIF(352×288)格式下大約只有4-7幀左右,只能滿足對采集場景變化不大、要求不高的低端應用場合,所以從2000年中國CDMA開始應用以來,一直到2005年,CDMA無線視頻系統的發展一直比較尷尬,但是經過4-5年的發展,CDMA網絡覆蓋范圍的加大,以及CDMA的資費降低,CDMA多信道集群技術對于視頻傳輸的發展需求越來越迫切,因此2006年一直到現在,CDMA多信道集群視頻系統的發展成為無線移動視頻傳輸系統一道亮麗的風景線。

CDMA多信道集群技術

什么是CDMA 1X(簡稱CDMA)
CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code Division Multiple Access),它是在擴頻通信技術上發展起來的一種新型無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術,將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據,用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制,使原數據信號的帶寬被擴展,再經載波調制并發送出去。其接收端使用完全相同的偽隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現數據傳輸。

CDMA 1X是指CDMA 2000的第一階段(速率高于IS95,低于2Mbit/s),可支持308kbit/s的數據傳輸、網絡部份引入分組交換,支持移動IP業務。它是在現有CDMA IS95系統上發展出來的一種新的承載業務,目的是為CDMA用戶提供分組IP形式的數據業務。它是中國聯通在完善優化CDMA網絡建設過程中推出的第2.75代通信技術,并在目前的IS-95 CDMA網絡的基礎上進一步升級了無線接口,使其支持高速補充業務信道。CDMA 1X理論速率153.6Kbps,目前實際測試速率為80 Kbps。

CDMA 1X系統的無線IP網絡接口采用成熟和開放的IETF協議,支持基于IP的Internet/Intranet的接入方式,可在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接,能夠提供快速即時的TCP/IP連接,并可以用于數據傳輸、遠程監控等應用當中。使用CDMA 1X技術能夠實現數據分組發送和接收,特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的數據傳輸。

CDMA多信道集群技術原理
CDMA 1X系統的標稱峰值速率為153.6kbit/s,而在實際應用中即使是CDMA的上傳速率在一般的應用中只能達到50kbit/s左右,遠無法達到峰值。因此,無線數據傳輸技術所能輸送的數據量不能太大,否則會造成數據丟失而達不到傳輸的最初目的。為了進一步提升傳輸速率,利用多通道數據傳輸技術,通過捆綁多個CDMA的通信通道(目前是最多集群八個信道,四信道能達到實時圖像傳輸),同時在傳輸控制中結合使用多線程處理技術,以及H.264視頻壓縮復用技術。其技術原理圖見圖1。

在這個數據傳輸速率上,已經可以實現視頻圖像在(352×288)格式下每秒22幀的清晰、流暢傳輸。根據我們的經驗,多通道同時傳輸的情況下,速率將會是單通道的1.8倍左右,那么,多道的傳輸速率將會是(單通道實際傳輸)×1.8=(實際傳輸)Kbps。按照這個速率來傳輸視頻圖像,配合優化的視頻壓縮算法,可以取得很好的效果。

技術優點
CDMA多信道集群技術具備以下優點:
·能夠保證移動過程中視頻的正常通信傳輸,并符合移動視頻通信的嚴格要求,具有全數字化、智能化、網絡化、系統化無線監控系統的典型特點;
·建設成本低,借助現有CDMA基站,不必建立獨立專用基站;
·運行費用低,只給CDMA運營商(中國的CDMA運營商是中國聯通)交費,每個通道不受時間以及流量限制每月大約100元左右;
·不受阻擋物的限制,可以進行通過建筑物以及高山繞射的視頻傳輸;
·視頻傳輸基本清晰、流暢,在傳輸CIF格式下2通道集群的大約12-15秒/幀,4通道集群的大約14-20秒/幀,8通道集群的大約16-22秒/幀;
·不受距離限制,前端只要有CDMA信號,接收端只要能上互聯網,就能傳輸視頻。

技術應用范圍
正是由于以上CDMA多信道集群技術的突出優點,因此短短兩年該系統已經被廣泛應用于野戰部隊軍事演習、公安、消防武警現場指揮和勘探,以及金融護衛、水利防汛、道路搶險、城管督察等緊急應急指揮系統,其主要作用是能夠將現場的實時視頻圖像傳輸到指揮中心,以達到遠程視頻指揮的作用,以提高指揮的準確性和及時性。

目前2008奧運會的安全保衛工作,奧運場館建設應急保障工作,都已經在成功運行該系統。

CDMA多信道集群系統結構
CDMA多信道集群技術應用一般是攝像機圖像經過視頻壓縮編碼模塊壓縮,根據編碼流特點,合理分拆視頻包,充分利用多路CDMA數據通道通過智能無線通訊終端發射到CDMA網絡,實現視頻數據的交互、發送/接收、加解密、加解碼,鏈路的控制維護等功能,并根據應用把實時動態圖像傳到距離用戶最近的聯通通信網絡,從而可通過Internet從系統客戶端得到實時圖像信息。接收端自動合成,整個過程對用戶透明。系統整合CDMA網絡和Internet網絡優勢,在傳輸速度、視頻流暢度、空間和距離上產生突破性拓展。其系統結構如圖2。

CDMA 1X無線接入的安全性

由于有些應用場合對數據以及視頻的安全性要求較高,而CDMA1X本身的特點正好符合此需求,這也是優先發展CDMA多信道集群技術另一個原因。

數據中心可通過到中國聯通CDMA網中數據網(VPDN)接入,采用VPDN方式成本比較低,安全性比較高,可充分保障速度和網絡服務質量。聯通網中數據網可以提供五級業務安全保證,從而充分保證網絡中數據的安全。
(中國集群通信網 | 責任編輯:陳曉亮)

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