IP数字无线广播监控系统.docx

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IP数字无线广播监控系统

第一章、概述

随着现代城市多职能化发展，城市布局日趋复杂，地面监测点在上百个、几百个甚至上千个，城市视频监控中视频监控点的设立是根据城市治安重点而设立的，这些布控点主要集中在商业金融街、社区、娱乐场所、主要路段、交通枢纽区等。

布控点以图像采集、音频采集及报警信息采集等设备为主。

主要是通过图像来了解布控在城市各个敏感区的实时状况，实时传输的图像要保证图像的清晰，同时要求图像的连贯性高，不能出现拖尾、马赛克的情况发生，保证职能部门的管理员是在第一时间掌握实时的、清晰的高品质视频图像。

面对以上城市视频监控共性及个性化需求，我们推出了一套先进的无线视频监控系统和IP数字广播系统,可以很好的解决带宽问题、链路安全问题、综合无线网络管理问题，实现实用化的无线监控系统，是城市信息采集和智能化管理的优质解决方案，数字广播系统采用了最先进的软交换技术。

该系统融合了最先进的无线通讯技术,二层链路聚合技术,三层MESH路由技术,智能网络管理技术,视频监控技术,智能控制技术,使得系统具有极高的稳定性和可用性。

整个监控系统由以下4个子系统组成:

1.1、无线网络子系统

在无线网络体系中，主干链路由高速率远距离的无线网桥以进行跳接搭建,中间结合无线聚合技术,无线MESH三层路由技术保证系统可以达到多跳以后还可以进行高速稳定的传输图象传输.每一跳都是无线双链路,聚合带宽并互为备份，使无线传输稳定可靠。

系统整体设计为如“田”字型的多环网格结构，监控中心位于“田”字的中心，该结构可以实现链路负载均衡和链路冗余。

1.2、数字广播子系统

在无线主干链路的基础上，数字广播子系统利用无线网络技术，前端设备采用国际上最先进的IP语音处理芯片，和VOIP网络语音传输技术，实现了数字信号的无线广播功能，具备单点广播，区域广播，点播，全部广播等功能。

前端的设备，具备单个喇叭45W的输出能力，具备抗干扰能力强，故障自动诊断，远端复位，看门狗等功能。

1.3、高清视频监控子系统

在前端的无线网络上，采用全高清的网络摄像机，具备1920*1080P的图像输出能力，在视频监控的前端，提供了高清视频存贮的功能，可以在需要的时候，通过远程网络访问来实现视频的回放和下载。

1.4、监控中心子系统

监控中心子系统，主要有多块拼接显示屏和视频矩阵组成，可以显示前端视频图像的状态和在电子地图上显示前端设备的工作状态以及网络通信状态。

第二章无线传输子系统概述

无线网络自诞生以来，已被公认为可为用户提供前所未有的灵活性和便利性，以及在提高工作效率，减少工作压力，改善生活水平乃至提高用户社会地位等方面都具有得天独厚的优势。

随着Internet的成熟发展，信息的获得更为便利。

信息的及时交换与传递显得非常重要，很多企业相继开办了分支机构，第二厂区等多个办公或者生产点。

而随着企业管理上的需求，需要将这些分散的点的计算机组成一个局域网，而WLAN（无线局域网）无线桥接就应运而生，它以安全、方便、快捷、经济多项优点受到人们青睐，成为多点联网的首先方案。

2.1无线局域网标准简介

IEEE802.11b

IEEE802.11TaskGroupb于1999年底定IEEE802.11b标准，以直序展频（又称DSSS；DirectSequenceSpreadSpectrum）作为调变技术，所谓「直序展频」是将原来1个位的讯号，利用10个以上的位来表示，使得原来高功率、窄频率的讯号，变成低功率、宽频率。

另外一方面，802.11b传输速率最高可达到11Mbps，频段则采用2.4GHz免执照频段，但目前已基本被淘汰。

IEEE802.11a

IEEE802.11a由于传输速率可高达108Mbps，有五个独立频道，使用在点数比较多地环境下，有效带宽高，抗干扰能力强。

可使用在更多的应用中，是目前最常使用的无线局域网络规格，802.11a选择具有能有效降低多重路径衰减与有效使用频率的OFDM为调变技术，并选择干扰较少的5GHz频段。

IEEE802.11g

由于下一代规格IEEE802.11a与目前的802.11b规格之间，频段与调变方式不同使得其互相之间不能够相通，已经拥有802.11b产品的消费者可能不会在802.11a设备问世之后就立即购买；而802.11g就是为这段过渡时间所发展的规格，它建构在既有的IEEE802.11b实体层与媒体层标准基础上，选择2.4GHz频段、传输速率较54Mbps高，让已拥有802.11b产品的使用者能够以802.11g的产品达到一个速度升级的需求。

2.2无线技术的特性（802.11标准）

●可靠的通信

抗射频干扰性能。

理想的接收灵敏度，宽范围天线能提供强大的、可靠的无线传输。

●低成本

可以避免安装线缆的高成本费用，租用线路的月租费用以及与设备需要经常移动，增加和改变相关的费用。

●灵活性

由于没有线缆的限制，您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站。

●移动性

由于设置允许在任何时间，任何地点访问网络数据，而不是在指定的地点，所以用户可以在网络中漫游。

●快速安装

无须施工许可证，不需要开挖沟槽，安装无线网络所需的时间只是安装有线网络的零头。

●高吞吐量

可实现11Mbps-300Mbps或更高的数据传输速率（未来）高于T1、E1线路速率。

●保护用户投资

可实现向未来技术的平滑升级，无须更换设备重复投资。

●抗干扰性强

抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍。

窄带干扰基本上不起作用。

而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。

因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰。

在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。

正因为扩频技术抗干扰性质，美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。

●隐蔽性好

因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。

●抗多径干扰

在无线通信中，抗多径的问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以以相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。

2.3无线技术和有线技术的比较

1、有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑。

无线扩频的投资是相当节省的。

2、一般有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，如果中间通过电话转接局，则信号质量下降更快，到4、5公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级别明显降低，而对于无线扩频通信方式，50公里内几乎没有影响，一般可提供从64K到25M的通信速率，误码率小于10-10。

3、有线通信受地势影响，不能任意铺设；而无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制。

4、有线通信铺设时需挖沟架线，成本投入较大，且电缆数量固定，通信容量有限；而无线扩频则可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。

5、有线通信除电信部门外，其它单位的通信系统没有在城区挖沟铺设电缆的权力；而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制专网。

6、有线链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而无线扩频通信只需维护扩频电台，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。

7、建设通信线路时一般需要备份，如果主备通道皆为有线线路，往往会存在相关故障点。

若一条有线中断，另外一条很可能由于整个电缆被挖断或被破坏、配线架损坏、电话转接时突然断电等原因，同时中断。

如果有线通信线路利用无线扩频进行备份，当有线线路中断，时则可将通信链路切换到无线链路上，仍可保证通信线路的畅通。

8、无线扩频通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的，而有线通信则需要较长的时间。

9、在安全性能方面无线扩频通信本身就起源于军事上的防窃听技术；有线链路沿线均可能遭搭线窃听。

10、与X.25和DDN相比，无线扩频网具有速率高（1Mbps2Mbps4Mbps11Mbps，54Mbps,108Mbps），安装简单，运行费用低（无须租费，仅投入少量维护费用），无须申请频率资源，容易扩展、投资少等优点。

另外，如使用X..25或DDN作为网间互连的链路，在链路两端要使用路由器，多路复用器等设备，而无线扩频产品有网桥、路由器、调制解调器等多种选择节省设备和投资，因此无线扩频网比X.25和DDN在数百公里范围内联网要有明显的优势。

综上所述，无线扩频通信在可靠性、可用性和抗毁性等很多方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更是体现出了其优越性。

当然，无论是选择有线还是无线通信手段，都应根据具体情况因地制宜，量体裁衣。

2.4无线局域网的未来

有线LAN的技术发展历史可用一句话来概括，“更快、更好、更便宜”。

无线LAN技术已经开始沿着同一条道路发展：

数据传输速率从1Mbps增加到300Mbps，随着IEEE802.11a/b/g/n标准的出现互操作性已经成为事实，而且价格已经大大降低。

改进在目前看来还只是刚刚开始。

2.5需求分析

用户用于监控和数字广播的点比较分散，加上施工难度问题，无法进行线路铺设，所以选择无线传输为最好的解决方式。

通过我们对现场的了解，需要无线进行传输的图像和广播为n路图像，并且要求图像分辨率达到1080P的画质，为了达到图像的清晰和流畅度，正常一路图像需要4-8Mbps的带宽，因此整个系统约需要272Mbps的总带宽接入，对无线网络链路高带宽和高稳定性提出了硬性要求。

在本次的设计的无线网络传输中，无线网络主要用来进行数据传输，因而选择5.8G频段作为传输频段，具备抗干扰能力强，传输距离远，信号稳定等特点。

方案设计拓扑图如下：

说明：

图例中有很多前端监控点，通过无线的方式进行连接，最终把信号传到监控中心。

2.6无线监控原理图

前端网络视频编码器将摄像机输出的模拟视频信号，云台和镜头的控制信号打包编码成网络传输的TCP/IP数据包，再通过无线网桥将信号发回监控中心，监控中心通过视频解码器解码后还原成模拟视频信号和485控制线，再通过矩阵就可以对所有摄像点进行监看，录像，回放，对云镜进行控制。

2.7前端连接图

前端的无线设备，通过增强型定线天线，经过避雷器和前端无线网桥相连，无线旺角连接交换机，而网络IP数字广播和网络高清摄像机，以及前端的网络控制模块，都需要连接到交换机上，实现网络的互通。

2.8实际安装图

1、前端监控点：

2、中继点设备：

3、监控中心接收设备：

2.9选用的无线组网设备介绍

2.9.15.8G300M无线网桥

5.8G300M无线网桥是一款同时支持802.11a和802.11n的高性能、高带宽、多功能、室外型电信级无线设备。

该设备基于802.11n的MIMO（多进多出）技术，采用了2T2R的构架，最高带宽可达300Mbps。

支持IEEE802.11a/n标准，工作在5.8G免许可证频段。

当在11A模式下时，最大发射功率为400mw，接收灵敏度高达-96dBm,可实现60KM以上无中继桥接。

当设备工作在11N模式下时，最高实际带宽可达130Mbps以上，超过100Mbps有线网络的速度，完全满足高速联接的需求。

支持非重叠频道多，抗干扰能力强，带宽高，可提供业内领先的高速联网解决方案。

具有接入点（AP）、网桥点对点（PTP）、点对多点（PTMP）连接、无线客户端（APclient）、无线漫游（WDS）、MESH、虚拟AP,多VLAN支持等所有无线功能，同时还具有NAT,Routing,DHCP、RADIUS服务器验证、用户认证管理、firewall、VPN、带宽管理、QOS等功能。

●100Mbps高速无线通信

基于802.11n的MIMO技术提供最高300Mbps的物理层带宽及100Mbps的净带宽，速率可以和FastEthernet媲美。

●超长距离无线通信

基于802.11n的MIMO（多进多出）技术并兼容802.11a技术，在54Mbps时可供22dBm的发射功率和-81dBm的接收灵敏度，确保传输距离可达60KM以上。

●车载移动通信

●基于802.11n的MIMO（多进多出）技术并兼容802.11a技术，在54Mbps时可供22dBm的发射功率和-81dBm的接收灵敏度,更好的实现了高速移动性和带宽的稳定性，保证了车载移动通信的传输质量。

技术参数

技术规格

射频

频段

IEEE11a5.180～5.825GHz

RF功率输出（EIRP）

802.11a26dBm802.11n25dBm（max）

灵敏度

802.11a：

-96dBm@6~24Mbps;-81dBm@54Mbps。

802.11n：

-76dBm@300Mbps;-97@6.5~13.5Mbps

调制方式

OFDM

数据和工作参数

自动速率选择

IEEE802.11a：

6/9/12/18/24/36/48/54Mbps

IEEE802.11n：

HT206.5/13/19.5/26/39/52/58.5/65/78/104/117/130Mbps

IEEE802.11n：

HT4013.5/27/40.5/54/81/108/121.5/135/162/216/243/270/300Mbps

数据链路自动复位

支持

标准

IEEE802.11a/n；IEEE802.3d；IEEE802.3u

支持的协议

NSTREME,CSMA/CA，TCP/IP，IPX/SPX，NetBEUI，DHCP，NDIS3，NDIS4，NDIS5

管理

工作模式

APBridge、Station、Wds-SlaveStation-wds、等

设备复位

软件实现，无需打开机壳

站点及使用信道侦测

支持

接收电平显示

支持

安全性

MAC地址控制

支持

WEP加密

40/104bitWEPWPApre-sharedkey

802.1x

支持

硬件

CPU

680~800MHz

SDRAM

128M

LAN/WAN

RJ-45

电源

DC12-24Volt+5%;2A（Max.）;ACadapterAC100V~240V，五类线远程供电（POE）

环境和物理性能

工作温度

-40～70℃

储存温度

-45～80℃

湿度（非浓缩）

≤95％（非凝结）

外型尺寸（不含支架）

260mmX250mmX120mm（长X宽X高）

重量

约2.7kg

安裝固定

镙栓拉杆，抱杆直径：

ψ30~ψ55mm/吊装

特殊设计

防风、防雨、防晒、防尘、防震以及散热设计

2.9.25GHz27dBi高增益室外天线

主要参数：

频率范围-MHz　　　　5725～5850

带　　宽-MHz　　　　125

增　　益-dBi　　　　27

水平面波瓣宽度－°6

垂直面波瓣宽度－°9

前后比－dB　　　　≥25

驻波比　　　　　　≤1.5

输入阻抗-Ω　　　　50

极　　化　　　　　　垂直或水平

最大功率-W　　　　100

接头型号　　　　　　N座或用户指定

口面尺寸-m　　　　600mm×400mm

重　　量－kg　　　　2.4

抗风强度-m/s　　　　60m/s

2.9.35.8GHz2米高频馈线

主要参数：

标准长度为：

2米馈线两端配有N头

5GHz衰减指标为：

1米：

＜2.0dB，2米：

＜2.2dB，

3米：

＜2.5dB，5米：

＜2.8dB

2.9.46.0GHz同轴避雷器

型号:

MC-6BP

频率范围（MHz）:

0~6GHz

电压驻波比1.5Max

插入损耗-0.2dBMax

阻抗50Ω

功率200Watts

浪涌电流1.2×50μs6KV/3KA

温度范围-20℃~+60℃

湿度95%Max

火花电压DC230V±20%

接头型号N（F）-N（M）

2.10我们无线产品优势

●超高性价比

A/B/G互换型多模块设计，三个模块同时工作，可提供3条108M链路，一台网桥相当于三台但射频网桥。

●多倍带宽

专有多倍带宽协议，可将两条无线链路合成一路，一路专做发射，一路专做接受，双倍提高链路带宽。

●超长传输距离

专有超长距离传输协议，桥接距离可达50公里以上。

●超高带宽

点对点最高净带宽可达90Mbps以上。

●超强自组网

专有HWMP协议，支持7条以上，可建立大范围MESH网络。

●超强安全性

可对用户进行WEB认证、计费、带宽限制；支持IPV6。

●超稳定性

内置硬件看门狗，永不死机，超强稳定。

●带宽控制

点对多点无线桥接时，可限制每个分点到中心点的带宽；可做到点对7点实时视频传输。

●可视化管理

专业网络拓扑自动生成软件，实时监控链路稳定性。

●超强抗干扰能力

多台设备同时工作互不干扰，可在强电磁场、超高压等干扰环境下正常使用。

第三章、数字广播子系统

我公司自主研发的数字自动广播系统，是利用无线或者有线网络技术，全面解决了现有日常广播，背景音乐广播，音乐打铃，分区广播，单点广播的各种需求，并解决了繁琐的人工控制播放方面的困扰，实现了广播数字化、自动化、智能化。

本系统特别适合于政府机构、部队、旅游景点、住宅小区、广场、宾馆、公园、学校等。

系统技术先进，稳定可靠，抗干扰能力强，音质较好，支持网络交换技术，在目前的广播系统内处于领先地位。

3.1数字广播功能

1）日常广播：

可实现对内日常的背景音乐播放，广播讲话通知，音乐打铃，应急通知

广播需求，可以满足各单位和场所的广播内容。

达到自动化，智能化，无人值守播放功能。

2）自动音乐铃声、背景音乐功能：

系统内置百多首歌曲及音乐，让背景音乐自动或手动播放到指定区域

3）自动播放功能：

系统由一台专用PC工作站作为主控计算机，通过系统播放和控制软件可实现手动、自动定时播放。

4）分区广播功能：

数字自动广播主机及控制软件操作简单、界面醒目、功能强大、性能稳定、最多可实现30路分区控制。

通过操作主控计算机，可自动或手动进行按不同的位置或者不同的分组等模式进行分区域广播（A区、B区C区），也可进行全区域广播。

5）紧急广播：

紧急广播系统和背景音乐广播系统共用控制主机、扬声器和分配网络，并依照消防分区，在发生火灾或紧急事故时，均能实现自动强行广播，并以最大音量同时向事故区和相邻区播放不同的广播（疏散与警告信息）。

本系统功放的配置能够满足必要时对全部区域进行广播。

根据用户的需求，我们在本套系统的设计中，已将紧急广播的特殊性考虑在内，在紧急情况下可充分实现紧急广播功能，并可达到紧急情况下的分区广播，处理应急事项及广播通知及宣传指示。

6）消防报警广播：

根椐消防报警广播的需求，我们已设计在火灾等特殊情况下的消防报警紧急广播，可实现邻层及隔层自动报警广播和消防中心信号相对接，一触即发，进行消防报警的特殊广播；能对火灾现场的人员进行疏散及对火灾或其他灾难性紧急事故进行及时、准确的告警广播。

紧急广播的信号音和语音信息（包括警告和疏散内容）均应以数码方式记录在信号发生器内，具有不老化、不丢失等特点，并能向所有区域播报。

广播系统具备系统检测功能且该功能为标准配置，通过该检测设备能使系统操作人员确保系统于任何时间均能运转正常。

紧急广播的检测应采取软件设置启动，无需进行实际的紧急广播，造成不必要的慌乱。

7）多音源广播：

系统配合八节目源自动播出系统，可实现同一时间输出八套音频节目

可独立编程控制自动定时播出

实现紧急广播功能

实现多路分区功能

可按日周年进行编程播放

3.2数字IP广播及系统组成

3.2.1、前端IP数字广播基站

该IP广播基站采用了最先进的VOIP网络协议，可以无损的传输远端计算机的声音信号。

具备4路音源输出，设备具备很强的抗干扰能力。

3.2.2、Hi-Fi功放系统

系统的功率放大采用了HIFI放大功能；Hi-Fi是英文High—Fidelity的缩写，即高保真的意思，是指逼真地还原音源信息，即原汁原味。

它要求音响设备在重放过程中，对声音信号各项指标不失真地放大、处理，以还原声源的本来面貌，强调的是原汁原味，大多用于欣赏音乐。

Hi-Fi功放是为高保真地重现音乐的本来面目而设计的放大器，一般为两声道设计，且没有显示屏。

3.2.3扩音喇叭

扩音喇叭采用圆柱形状，支持全音域和较大的输出功率，可达到最高110分贝的音量，该室外音箱安装在防水壁挂箱内。

3.2.4网络交换机

网络交换机，采用工业级专用交换机，支持远端的管理，将数字广播基站，网络视频摄像机，前端网络控制器和无线AP设备连接起来。

3.2.5后台广播服务器

数字广播系统的后台服务器，支持软交换功能，可以将前端的数字广播基站进行统一的注册，支持SIP协议的转换，可以支持G.711PCMU/PCMA等不同的语音编码格式。

3.2.6广播控制工作站

广播控制工作站，可以支持对前端广播基站的远程开启，远程关闭，音乐播放、区域广播，定时广播，可以支持8种不同的音源对不同区域的广播基站进行播音和应急通知。

系统提供了节目库管理，频道管理，日志管理，统计报表等多种功能。

系统提供了电子地图功能，可以在电子地图上，直观的看到当前广播前端的工作状态和地理位置，可以进行可视化的操作和管理。

第四章、高清视频监控子系统

4.1网络视频监控技术概述

●网络视频监控技术的演变

时至今日，业内普遍认为视频监控系统已经发展到第三代。

第一代视频监视系统指的是以VCR（VideoCassetteRecorders）为代表的传统CCTV系统，系统主要由模拟摄像机、专用电缆、视频切换矩阵、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像带等构成。

第一代系统存在很多明显的缺点，例如维护工作繁琐、无法进行远程访问、无法与其他安防系统（如门禁、周界防护等）有效集成、录像质量将会随着时间的推移下降等。

在上世纪90年代中期，以DVR（DigitalVideoRecorder）为代表的第二代视频监视系统出现在视频监视市场上。

DVR使用户可以将模拟的视频信号进行数字化，并存储在电脑硬盘而不是盒式录像带上。

数字化的存储大大提高了用户对录像信息的处理能力，用户可以通过DVR来控制摄像机的启闭，对于报警事件以及事前/事后报警信息的搜索也变得相对简单。

然而，DVR本身的处理能力限制使得其数字化处理能力被限制在是8~32路以内，一个项目往往需要许多台DVR设备，系统部署仍然很繁琐。

第三代系统指定就是目前正在蓬勃发展的网络化视频监视系统，又称为IP监视系统，它最早出现于2001年。

网络化视频监视系统从一开始就是针对在网络环境下使用而设计的，是完全数字化的系统，它基于标准的TCP/IP协议，能够通过局域网/无线网/互联网传输，布控区域大大超过了前两代系统；它采用开放式架构，可与门禁、报警、巡更、语