主頁（http://www.by236.com）：移動視頻監(jiān)控克服樓宇對講無線環(huán)境通信技術(shù)

1系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1是移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。它描述了4個典型的移動視頻監(jiān)控場景(施工現(xiàn)場、高速公路、電力設(shè)備、移動監(jiān)控)。對于每一個監(jiān)控現(xiàn)場，首先通過前端的攝像機采集視頻監(jiān)控的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)將通過在監(jiān)控設(shè)備上提供的視頻編碼器(軟硬件均可)編碼之后通過CDMA1x模塊發(fā)送到中心服務(wù)器上。監(jiān)控管理中心負(fù)責(zé)對監(jiān)控現(xiàn)場傳輸?shù)囊曨l信號進(jìn)行分析、處理、存儲并顯示在監(jiān)控中心的顯示器上。這個系統(tǒng)與傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)惟一的區(qū)別在于，由傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的監(jiān)控圖像是通過有線電視網(wǎng)絡(luò)或者是局域網(wǎng)來傳輸?shù)模�而本系統(tǒng)的視頻信號是通過聯(lián)通公司提供的CDMA1x網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)摹Ｖ灰�被監(jiān)控地點在聯(lián)通公司服務(wù)區(qū)域之內(nèi)，該系統(tǒng)就能對該監(jiān)控點實現(xiàn)實時監(jiān)控。

圖1移動視頻監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

2移動視頻監(jiān)控面臨的挑戰(zhàn)

(1)數(shù)字視頻信號具有如下特點：

①數(shù)據(jù)量大，圖像所包含的信息量遠(yuǎn)比聲音、文字、圖形等所包含的信息量大得多。但與此同時，數(shù)字化圖像的數(shù)據(jù)量也很大。如一幅640×480象素大小的24b真彩色圖像，其數(shù)據(jù)量達(dá)到920KB；

②實時性要求高，人眼對視頻信號的基本要求延遲小、實時性好。當(dāng)監(jiān)控圖象速率低于6幀時，人眼將會很不舒服，而且有可能丟掉監(jiān)控信息。

(2)無線環(huán)境則具有如下特點：

①無線信道資源有限。由于無線信道環(huán)境惡劣，有限的帶寬資源十分有限。實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的視頻信號的傳輸，尤其在面向大眾的無線可視應(yīng)用中，無線信道的資源尤其緊張。

②無線網(wǎng)絡(luò)是一個時變的網(wǎng)絡(luò)。無線信道的物理特點決定了無線網(wǎng)絡(luò)是一個時變的網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致移動視頻傳輸質(zhì)量不穩(wěn)定。

③無線視頻的QoS保障。在移動通信中，用戶的移動造成無線視頻的QoS保障機制十分復(fù)雜，而且采用這樣的機制同樣會消耗很有限的信道資源。

由此可以看出，視頻信號對傳輸?shù)男枰�和無線環(huán)境的特點存在尖銳的矛盾，因此移動視頻監(jiān)控面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一般來說，無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究設(shè)計目標(biāo)如表1所示。

3基于INTELIXP425的解決方案

為了克服上面描述的視頻信號對傳輸?shù)男枰�和無線環(huán)境的特點之間的尖銳矛盾，本方案主要通過以下手段來客服這些難點：

(1)采用高性能的INTELIXP425芯片。IXP425擁有266～533MHzXScale核以及3個多線程微處理引擎：NPEA、NPEB、NPEWAN，帶來極高的數(shù)據(jù)處理性能。其中NPEB內(nèi)嵌SHA-1/MD5、DES/3DES、AES加密算法引擎，內(nèi)置2個獨立的10/100Mb/s以太網(wǎng)MAC，32位33～66MHzPCI總線，支持4個PCI設(shè)備，2個高速UART口，1個USBDevice口，16個GPIO，工業(yè)級32位網(wǎng)絡(luò)嵌入式處理器(-40～+85℃)。采用IXP425處理器的系統(tǒng)提供32MBFLASH，128MBSDRAM內(nèi)存(最大256MB)，提供獨立的10/100Mb/s以太網(wǎng)口，滿足各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，一個MiniPCISlot，可以直接插接MiniPCI卡(預(yù)留)，如無線WLAN網(wǎng)卡，6個高速RS232口(1個調(diào)試口，4個CDMA接口，1個視頻采集卡接口)，2個TTLUART口，2個高速USBHOST口(可用作移動硬盤，保證視頻數(shù)據(jù)的本地實時存儲)，1個USBDevice口，16個GPIO口，配置RTC，JTAG調(diào)試口。強大的網(wǎng)絡(luò)及通信功能及擴展功能是IXP425平臺的特色。IXP425平臺是基于網(wǎng)絡(luò)處理器的設(shè)計及其功能配備使它能支持各種應(yīng)用：網(wǎng)絡(luò)視頻音頻主機應(yīng)用開發(fā)平臺，嵌入式工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及通信開發(fā)平臺，嵌入式工業(yè)通信計算機，嵌入式網(wǎng)絡(luò)計算機，802．11a/b/gGateWay，SOHOrouter，internetgateway，WLANAP，網(wǎng)絡(luò)防火墻，等。高速高效能的XScale嵌入式處理內(nèi)核也使它可作為各類通信設(shè)備控制板、工業(yè)控制的開發(fā)平臺。

(2)采用高性能圖像壓縮算法。目前視頻領(lǐng)域中最為重要的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有國際電聯(lián)的H．261、H．263、H．264和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織運動圖像專家組的MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)，而在網(wǎng)絡(luò)的視頻流傳輸中，則活躍著RealVideo、WMV、QuickTime等，此外還有ON2的VP5、VP6以及我國自主研制的AVS等。其中，H．264采用DPCM加變換編碼的混合編碼模式，但它采用“回歸基本”的簡潔設(shè)計，不用眾多的選項，獲得比H．263++好得多的壓縮性能；應(yīng)用目標(biāo)范圍較寬，以滿足不同速率、不同分辨率以及不同傳輸(存儲)場合的需求；它的基本系統(tǒng)是開放的，使用無需版權(quán)。這些措施使得H．264算法具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H．263節(jié)約50%左右的碼率。H．264性能的改進(jìn)是以增加復(fù)雜性為代價而獲得的，其編碼的計算復(fù)雜度大約相當(dāng)于H．263的3倍，解碼復(fù)雜度大約相當(dāng)于H．263的2倍。

(3)通過復(fù)用4個華為CM320CDMA1x模塊增加無線傳輸帶寬。由于實際測得的一路CDMA1x上行數(shù)據(jù)傳輸速率約為40Kb/s，這樣的速率是無法滿足視頻監(jiān)控的帶寬需要的，因此提出可以采用四路CDMA1x并行的方式來增加傳輸帶寬，這樣實際最高速率達(dá)到160Kb/s。配合H．264壓縮算法，可以得到比較滿意的視頻監(jiān)控質(zhì)量。多路CDMA1x并行使用的結(jié)構(gòu)如圖2所示