在每秒30幀的720P，甚至每秒60幀的1080P高清編解碼技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域獲得大量普及的今天，遠(yuǎn)程視頻無線監(jiān)控卻依舊停留在每秒5-8幀的QVGA“視頻舊石器時(shí)代”;但即使是這樣可憐的畫質(zhì)也未必能讓人獲得流暢的體驗(yàn)，卡頓和花屏?xí)r刻刺激著觀看者的神經(jīng);而解碼性能高超的智能大屏手機(jī)只有在本地WLAN的環(huán)境下才能炫耀下其移動(dòng)高清監(jiān)控的能力——這就是3G時(shí)代遠(yuǎn)程視頻無線監(jiān)控所面臨的尷尬現(xiàn)狀。

　　2013年12月4日工信部給三大運(yùn)營商下發(fā)了4G運(yùn)營牌照，這意味著4G開始進(jìn)入全面商用化的時(shí)代。那么4G技術(shù)是否有望帶領(lǐng)我們進(jìn)入遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的“視頻信息化時(shí)代”呢?

　　宇視研發(fā)測(cè)試中心部長周迪

　　4G無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)

　　遠(yuǎn)程視頻無線監(jiān)控組網(wǎng)包含前端(攝像機(jī)、DVR、NVR)無線接入和后端(客戶端，例如手機(jī))無線接入，前者占用無線的上行帶寬，而后者消耗無線的下行帶寬。以目前常見的編碼壓縮算法H.264MainProfile計(jì)算，720P實(shí)時(shí)視頻至少需要2Mbps(以下用“M”表示“Mbps”)才能獲得“高清”的視覺效果，而1080P全高清視頻則需要4M碼率。

　　3G時(shí)代，電信CDMAEVDORev.A的上下行帶寬分別為1.8M和3.1M(后繼B版本升級(jí)到9.3Mbps)，移動(dòng)TD-SCDMA的上下行帶寬分別為1.6M和2.8M，聯(lián)通WCDMA的上下行帶寬分別為5.7M和7.2M(HSPA)或28M(HSPA+)。由此可見，即便以理論帶寬計(jì)，3G也只能勉強(qiáng)滿足高清無線監(jiān)控的后端接入，前端接入則大多不可行;而實(shí)際的應(yīng)用效果則更不理想。但4G有希望解決帶寬的問題，由于其擴(kuò)展了有效頻譜，且提高了頻譜的利用率，并采用MIMO(多輸入多輸出)等技術(shù)，使得帶寬獲得極大的提升。4G的兩大陣營LTE-Advanced和IEEE802.16m都可以提供至少100M下行和30M上行的速率，足以滿足高清視頻的傳輸需求。

　　高清視頻對(duì)丟幀十分敏感，損壞一個(gè)P幀(或因?yàn)閬G包導(dǎo)致P幀部分消息丟失)會(huì)導(dǎo)致該幀以及后續(xù)GOP內(nèi)的所有P幀無法解碼，若損壞I幀則后果更加嚴(yán)重。分層編碼技術(shù)可以改善這種情形，但無法解決根本性問題。所以具有重傳排序能力的TCP傳輸協(xié)議在無線監(jiān)控中非常普及。但TCP協(xié)議對(duì)丟包率和時(shí)延極其敏感：200ms的時(shí)延和1%的丟包率，TCP的傳輸能力不足600Kbps;如果將時(shí)延提升至100ms，則TCP傳輸能力可提升至1.1M;如果再將丟包率降低到0.01%，則TCP傳輸能力進(jìn)一步提升至11.7M。3G的高誤碼率和高時(shí)延是3G無法支撐高清視頻的另一個(gè)重要因素。而4G采用正交頻分復(fù)用(OFDM)的調(diào)制技術(shù)，智能天線技術(shù)和MIMO技術(shù)，具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，提高了誤碼率并減少了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，有效的保障了TCP傳輸?shù)男省?/p>

　　無線視頻監(jiān)控的帶寬會(huì)隨著用戶數(shù)的增加而急劇下降是3G系統(tǒng)的另一個(gè)突出問題。在CDMA系統(tǒng)中，各個(gè)用戶信號(hào)之間存在一定的相關(guān)性，這就是多址干擾存在的根源，隨著用戶數(shù)的增加或信號(hào)功率的增大，多址干擾就成為寬帶CDMA通信系統(tǒng)的一個(gè)主要干擾;傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)完全按照經(jīng)典直接序列擴(kuò)頻理論對(duì)每個(gè)用戶的信號(hào)分別進(jìn)行擴(kuò)頻碼匹配處理，因而抗多址干擾能力較差。4G采用多用戶檢測(cè)技術(shù)，在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上充分利用造成多址干擾的所有用戶信號(hào)信息對(duì)單個(gè)用戶的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而具有優(yōu)良的抗干擾性能，解決了遠(yuǎn)近效應(yīng)問題，降低了系統(tǒng)對(duì)功率控制精度的要求，因此可以更加有效地利用鏈路頻譜資源，顯著提高系統(tǒng)容量。

　　視頻解碼是一個(gè)非常耗電的應(yīng)用，在手機(jī)電池容量未能獲得大幅提升的現(xiàn)狀前，高清視頻監(jiān)控對(duì)手機(jī)電量的消耗問題不可小覷。4G移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的多載波正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)以及單載波自適應(yīng)均衡技術(shù)等可以有效延長用戶終端電池的續(xù)航時(shí)間。

　　視頻的高清化同時(shí)意味著流量的增加。在3G時(shí)代，流量資費(fèi)相對(duì)昂貴。由于4G通信解決了與3G通信的兼容性問題，升級(jí)相對(duì)容易;4G通信能提供靈活性非常高的系統(tǒng)操作方式，相對(duì)其他技術(shù)來說部署起來容易迅速得多;同時(shí)在建設(shè)4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)營商們會(huì)考慮在3G通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上采用逐步引入的方法，有效地降低運(yùn)營者和用戶的費(fèi)用。這些特點(diǎn)保證了4G會(huì)比3G具有更低的投入成本，使4G的流量資費(fèi)降低成為可能，從而從成本上保證了高清遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的應(yīng)用。

　　4G無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

　　4G的如上優(yōu)勢(shì)將使得高清遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的落地成為可能，并給各個(gè)行業(yè)的工作方式帶來重大變革。

　　公安、城管執(zhí)法巡邏車監(jiān)控。每輛警車上安裝4G車載警用高清攝像頭，對(duì)案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像，并通過4G網(wǎng)絡(luò)同步傳輸?shù)街笓]中心，使指揮中心工作人員第一時(shí)間了解現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)情況，為案件及時(shí)處理和迅速偵破創(chuàng)造信息條件。

　　公交車、大巴監(jiān)控。在車前、車身、車門、車尾分別安裝高清攝像頭，利用移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高清視頻實(shí)時(shí)上傳至中心平臺(tái)，監(jiān)控中心通過對(duì)講實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件的遠(yuǎn)程調(diào)度，通過錄像實(shí)現(xiàn)車內(nèi)盜竊及交通事故的高清視頻取證，同時(shí)利用GPS定位增強(qiáng)公交運(yùn)營調(diào)度。

　　出租車監(jiān)控。為滿足出租車日常運(yùn)營管理的需求，針對(duì)于出租車司機(jī)的人生安全保護(hù)、駕駛規(guī)范性監(jiān)管、乘客行為監(jiān)督、以及乘客物品遺留車上車輛等錄像取證，在每輛出租車的車內(nèi)安裝4G高清攝像頭，進(jìn)行錄像取證，起到威懾作用，并上傳至統(tǒng)一調(diào)度中心，監(jiān)控中心可通過對(duì)講實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事件報(bào)警聯(lián)動(dòng)，同時(shí)利用GPS定位增強(qiáng)出租車運(yùn)營調(diào)配。

　　教練車監(jiān)控。主要應(yīng)用于駕校培訓(xùn)和考試監(jiān)督，每輛教練車的車內(nèi)安裝4G攝像頭，實(shí)時(shí)記錄學(xué)員的駕駛行為和教練員的授課過程，規(guī)范學(xué)員駕駛操作、監(jiān)督教學(xué)過程，同時(shí)對(duì)考試過程進(jìn)行全程監(jiān)控，實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心平臺(tái)，監(jiān)控中心可通過對(duì)講實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮，同時(shí)利用GPS定位教練車。

　　小商鋪聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。自主購物的商店、店鋪、連鎖店的普及為廣大群眾提供了生活便利，但同時(shí)也給某些素質(zhì)較差的社會(huì)人員的順手牽羊提供了機(jī)會(huì)，給商店、店鋪、連鎖店帶來一定損失。高清視頻監(jiān)控可以發(fā)揮其還原事情真相的作用，保護(hù)小商鋪的安全。通過4G組建的商鋪110聯(lián)網(wǎng)，能夠避免網(wǎng)絡(luò)覆蓋限制和安裝周期限制，隨時(shí)隨地部署高清視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，商鋪?zhàn)庥没蛘咭淮涡再I斷接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，保障營業(yè)安全。

　　平安工地監(jiān)控。針對(duì)施工工地偏遠(yuǎn)，有線網(wǎng)絡(luò)無法到達(dá)，3G無線帶寬低的難題，結(jié)合安全生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要，采用4G無線高清視頻監(jiān)控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工地施工質(zhì)量和進(jìn)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保物料和設(shè)備財(cái)產(chǎn)安全，提高施工工地的綜合管理水平。

　　教育局安全接送車視頻監(jiān)控。

　　為防止學(xué)生接送車超載、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生接送車的安全管理，越來越多的社會(huì)學(xué)生接送車開始安裝車載錄像監(jiān)控系統(tǒng)。安裝監(jiān)控系統(tǒng)后，通過對(duì)學(xué)生接送車行駛過程中駕駛員的駕駛行為、車輛運(yùn)行狀況、道路的路況以及車輛遇險(xiǎn)等信息進(jìn)行即時(shí)錄像，可以促進(jìn)學(xué)生接送車駕駛員服務(wù)規(guī)范，減少各類違章行為發(fā)生，切實(shí)保障學(xué)生的上放學(xué)安全。通過4G網(wǎng)絡(luò)承載的車載監(jiān)控系統(tǒng)具備視頻監(jiān)控、車輛GPS定位、車載媒體播放等多重功能，不但能夠?qū)崟r(shí)向監(jiān)控中心回傳車內(nèi)信息，同時(shí)指揮中心也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，做到對(duì)校車的全程掌控動(dòng)態(tài)管理。

　　環(huán)保監(jiān)控。針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)污染源，通過在排污口、煙囪附近等地安裝4G環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器，對(duì)污染企業(yè)、重要水體及周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，實(shí)現(xiàn)環(huán)保監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程化、可視化、一體化。

　　旅游監(jiān)控。旅游景點(diǎn)普遍分布比較偏遠(yuǎn)，有線網(wǎng)絡(luò)無法到達(dá)，4G旅游監(jiān)控覆蓋范圍廣泛，提供高高清視頻瀏覽，結(jié)合智能分析、廣播系統(tǒng)、周界報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)景區(qū)全方位監(jiān)管，有效解決地域性問題。此外，該系統(tǒng)可為旅游管理部門提供景區(qū)實(shí)時(shí)運(yùn)營情況，游客也可實(shí)時(shí)查看景點(diǎn)信息，合理安排出行計(jì)劃。

　　城市公共設(shè)施監(jiān)控。針對(duì)城市公共設(shè)施被盜竊、人為損壞等問題，4G城市公共設(shè)施監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)城市公共設(shè)施安全遠(yuǎn)程無線實(shí)時(shí)監(jiān)管，對(duì)比常規(guī)有線視頻監(jiān)控，成本低、建設(shè)周期短實(shí)施難度小、免除破路布線對(duì)城市環(huán)境影響。

　　應(yīng)急指揮。4G應(yīng)急指揮通過在應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心之間建立一條高速的4G無線網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)便攜式高清攝像頭和移動(dòng)會(huì)議終端，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高清視頻、可視對(duì)講。應(yīng)急指揮中心人員可完全掌握現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)角落的實(shí)時(shí)情況，并通過視頻指揮系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度，控制事態(tài)發(fā)展，減少損失、保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)安全。

　　急救車監(jiān)控。120急救車監(jiān)控是在病人在急救車接送過程中，將病人的體征數(shù)據(jù)及時(shí)傳到醫(yī)院，利用4G即傳即攝功能，實(shí)現(xiàn)了急救車內(nèi)和醫(yī)院間的視頻會(huì)議，進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診，并對(duì)急救人員作出更高效的指導(dǎo)。平臺(tái)充分利用4G的無線性、高速率、實(shí)時(shí)性三方面的優(yōu)勢(shì)，大幅度提高了院前急救效率。

　　遠(yuǎn)程醫(yī)療。針對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療中需要專家提供遠(yuǎn)程指導(dǎo)的需求，結(jié)合移動(dòng)4G無線高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備上展示高清造影影像，會(huì)診專家即使不在會(huì)診中心，也可隨時(shí)隨地通過移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備遠(yuǎn)程參與治療方案討論和遠(yuǎn)程指導(dǎo)。

　　遙感應(yīng)用。遙感應(yīng)用工程業(yè)務(wù)涉及國土、測(cè)繪、規(guī)劃、水利、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、應(yīng)急救災(zāi)等行業(yè)，分為攝影測(cè)量與遙感(測(cè)圖控制、地物及地貌調(diào)繪、航空攝影測(cè)量、衛(wèi)星攝影測(cè)量)、地形數(shù)據(jù)采集與編輯(全野外地形數(shù)據(jù)采集與編輯、地圖數(shù)字化)等若干板塊，在實(shí)際工程開展中，可通過4G技術(shù)實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的高速回傳，極大提升遙感應(yīng)用工程的效率。

　　現(xiàn)場(chǎng)直播。針對(duì)新聞?dòng)浾攥F(xiàn)場(chǎng)采訪和重大事件現(xiàn)場(chǎng)直播的需求，傳統(tǒng)依靠衛(wèi)星或微博傳播，價(jià)格昂貴，通過4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，將攝影師手中攝像機(jī)通過高清編碼視頻直接傳輸?shù)诫娨暸_(tái)轉(zhuǎn)播設(shè)備上。

　　結(jié)束語

　　4G高帶寬無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，給視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展打開了前所未有的良好局面，并推動(dòng)著各個(gè)行業(yè)的信息化改造，極大的提高其運(yùn)作效率，提升其服務(wù)質(zhì)量。