一、項(xiàng)目背景及用戶需求

1、項(xiàng)目背景：
    隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，港口內(nèi)陸河流與近海流域的船只不斷增加，作業(yè)越來越繁忙。海域附近的各種船只由于作業(yè)繁忙，事故也不斷增加，如何更好的管理河流與近海內(nèi)附近船只的安全運(yùn)行成了海洋漁業(yè)主管部門的一個(gè)急需解決的問題。
   由于船是在河流及近海附近作業(yè)，如何將船的時(shí)時(shí)視頻信息傳回監(jiān)控中心，遠(yuǎn)程對作業(yè)船只進(jìn)行監(jiān)控。掌握船只工作的第一手信息，保證河流及近海附近航道的安全有序的運(yùn)作，配合整個(gè)社會(huì)的和諧發(fā)展。
   本系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線視頻傳輸技術(shù)，同時(shí)支持C/S結(jié)構(gòu)的客戶端監(jiān)控和B/S結(jié)構(gòu)的IE瀏覽器監(jiān)控，還支持手機(jī)隨時(shí)隨地移動(dòng)監(jiān)控。    
                                                                                 
2、用戶需求：
   蘇州新導(dǎo)信息科技有限公司在與用戶充分溝通之后， 計(jì)劃在各河道安裝無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控和河道水位遙測設(shè)備，在監(jiān)控中心安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)楸O(jiān)控點(diǎn)都在較偏遠(yuǎn)的山區(qū)、野外，沒有寬帶傳輸條件，如果租用光纖則費(fèi)用太高，所以，主干傳輸網(wǎng)絡(luò)選用WLAN無線視頻監(jiān)控技術(shù)，配合目前疾速發(fā)展的3G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、CDMA無線監(jiān)控技術(shù)，完全可以滿足常規(guī)的視頻監(jiān)控需求。
    縱觀目前無線傳輸技術(shù)，利用WLAN傳輸方案是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用運(yùn)行穩(wěn)定的，此系統(tǒng)利用目前最有優(yōu)勢的基于2.4G頻段的Wifi無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。該系統(tǒng)以高效率圖像的壓縮算法為手段，以Wifi無線傳輸作為數(shù)據(jù)傳輸方式，通過現(xiàn)場終端和監(jiān)控中心的信息交互，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程作業(yè)現(xiàn)場的有效實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。線方案進(jìn)行視頻傳輸。視頻采用D1格式傳輸、每路視頻圖像碼流為1-1.5Mbps。

二、項(xiàng)目建設(shè)技術(shù)方案

（一）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃
1、系統(tǒng)帶寬計(jì)算：根據(jù)需求描述，以項(xiàng)目有15個(gè)內(nèi)陸監(jiān)控點(diǎn)（每個(gè)船只監(jiān)控點(diǎn)使用4只監(jiān)控?cái)z像機(jī)）為例，視頻預(yù)計(jì)視頻使用D1（高清視頻格式）格式傳輸，視頻碼流為2Mbps，只有視頻碼流達(dá)到2Mbps的時(shí)候，才能保證在監(jiān)控中心解碼輸出高質(zhì)量的視頻畫面，但碼流高，如果網(wǎng)絡(luò)丟包就會(huì)出現(xiàn)馬賽克圖像或者圖像卡殼。 
2、接入點(diǎn)設(shè)計(jì)：接入點(diǎn)架設(shè)應(yīng)遵循：a、應(yīng)建立在航道沿線能夠無遮擋直視河道的地點(diǎn)；b、能夠建立制高點(diǎn)的監(jiān)控地點(diǎn)。
3、無線設(shè)備選型 ：由于監(jiān)控圖像屬于固定傳輸，建議使用外接天線型遠(yuǎn)端無線收發(fā)器或者無線DVS外接定向天線，以避免在傳輸過程中無線圖像的失真等等問題，加強(qiáng)點(diǎn)對多點(diǎn)的無線傳輸。
4.接入點(diǎn)無線設(shè)備選型：由于河道的地理位置以及制高點(diǎn)不相同，前端設(shè)備的天線則使用定向型天線，使無線收發(fā)器設(shè)備能無死角的與覆蓋網(wǎng)絡(luò)建立無線傳輸鏈路，達(dá)到無線視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詈眯Ч?br /> 5.船載攝像機(jī)選型：由于設(shè)備長期處于戶外，潮濕、陰冷的環(huán)境中，建議使用，防水，防霧的一體化無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)/無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)備。由于項(xiàng)目監(jiān)控點(diǎn)有可能需要音頻輸出需求，無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)/無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)備均支持音頻輸入輸出功能。

（二）、無線視頻監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖
 
                                                                 圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖
系統(tǒng)架設(shè)了VPN服務(wù)器，為監(jiān)管部門開放視頻監(jiān)控端口和賬號(hào)，使監(jiān)管部門監(jiān)控聯(lián)動(dòng)中心能通過公前端視頻情況了解到最新的視頻取閱以及視頻控制、系統(tǒng)錄像的檢索、回放、下載等操作。
系統(tǒng)在監(jiān)控中心部署了存儲(chǔ)服務(wù)器，存儲(chǔ)服務(wù)器配置了10T的存儲(chǔ)空間，可實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)控點(diǎn)視頻圖像歷史視頻備份≥15天的需求。
系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器設(shè)備采用H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，圖像達(dá)到D1（720*576）的分辨率，圖像質(zhì)量得到保證，船載網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器均帶有基于G.722音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的音視頻輸入輸出端子。

（三）、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)說明
 
                                                               圖2 應(yīng)用場景圖
1、在河道兩岸及附近島嶼沿岸安裝15到30（根據(jù)具體公里數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)）臺(tái)54Mbps無線收發(fā)器外接120/60度扇區(qū)天線（天線選型視具體環(huán)境決定）實(shí)現(xiàn)對北岸至南岸兩條航道北岸部分的無線覆蓋；河道兩岸根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行無線設(shè)備安裝，54Mbps無線收發(fā)器外接120/60度扇區(qū)天線（天線選型視具體環(huán)境決定）實(shí)現(xiàn)對南岸至北岸兩條航道北岸部分的無線覆蓋； 
2、在渡船、河道執(zhí)法船渡船船載54M無線收發(fā)器設(shè)備，與兩岸的覆蓋設(shè)備建立無線鏈路，傳輸無線視頻監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)。 
工作原理： 
    a、一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集的模擬視頻信號(hào)直接采用H.264進(jìn)行數(shù)字化處理； 
    b、數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過雙絞線接入無線遠(yuǎn)端網(wǎng)橋; 
    c、無線遠(yuǎn)端網(wǎng)橋外接全向天線將視頻流媒體數(shù)據(jù)傳到相應(yīng)的無線接入點(diǎn)。
3、河道沿線無線接入設(shè)備落地接入有線網(wǎng)絡(luò)，將船載監(jiān)控設(shè)備采集到的數(shù)字視頻回傳到江心碼頭監(jiān)控指揮中心；

工作原理：
    a、無線接入設(shè)備通過與船載無線遠(yuǎn)端網(wǎng)橋建立通信，接收回傳的數(shù)字視頻；
    b、無線接入設(shè)備接入有線網(wǎng)絡(luò)，江心碼頭監(jiān)控指揮中心通過有線網(wǎng)絡(luò)與河道沿線無線接入設(shè)備建立通信；
    c、無線接入設(shè)備通過有線網(wǎng)絡(luò)與江心碼頭監(jiān)控指揮中心服務(wù)器建立通信后，將數(shù)字視頻圖像傳回監(jiān)控中心。

（四）、河道無線監(jiān)控點(diǎn)結(jié)構(gòu)說明
 
                                                         圖3 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)架構(gòu)圖
河道無線遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如上圖所示，包括無線傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)兩部分。執(zhí)法船只采用的防水，防震一體化網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)采集到模擬視頻信號(hào)，通過自身視頻編碼系統(tǒng)得到H.264格式的數(shù)字視頻。無線傳輸系統(tǒng)包括無線遠(yuǎn)端網(wǎng)橋和外接全向天線，之間通過射頻饋線進(jìn)行連接。無線網(wǎng)橋與無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之間直接采用無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，數(shù)字視頻通過無線遠(yuǎn)端網(wǎng)橋回傳到河道沿線的無線接入點(diǎn)。

（五）、頻率干擾處理的考慮
    根據(jù)目前國內(nèi)外固定無線寬帶接入系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，固定寬帶無線接入系統(tǒng)干擾源主要來自系統(tǒng)內(nèi)部的干擾和相鄰系統(tǒng)間的干擾。對于系統(tǒng)內(nèi)部以及相鄰系統(tǒng)之間的同道、鄰道干擾抑制能力主要取決于系統(tǒng)的載干比(C/I)。
    對于系統(tǒng)內(nèi)部，可能的干擾有相鄰扇區(qū)間的鄰道干擾和相隔扇區(qū)間的同頻干擾。克服系統(tǒng)內(nèi)部干擾的主要手段是采用合理的頻率規(guī)劃方案及發(fā)射天線的極化方式。對鄰道干擾，扇區(qū)之間最嚴(yán)重的干擾頻率是兩個(gè)相鄰的載頻點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)期，通過采用合理的頻率規(guī)劃方案，調(diào)整天線的極化方式以減少鄰道干擾的影響。對相隔扇區(qū)的同頻干擾，在系統(tǒng)組網(wǎng)中目前主要采用背對背的頻率2次復(fù)用，通過有效控制天線的前后比及天線的極化方式，來消除同頻干擾。同時(shí)在滿足系統(tǒng)傳輸指標(biāo)的前提下，盡可能地降低基站發(fā)射功率使得不同基站間越區(qū)干擾電平降到最低。同時(shí)選擇高性能天線，調(diào)整天線方向，合理設(shè)計(jì)扇區(qū)布局。盡可能地利用建筑物的阻擋以降低不同蜂窩之間的干擾。
    對于來自系統(tǒng)外部干擾，在站址選擇時(shí)，要對地形、天線方位以及其它鏈路來的干擾等進(jìn)行考慮，需要避開雷達(dá)、散射通信系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信等系統(tǒng)的外界干擾源。 因此對于干擾問題的解決，傳播設(shè)計(jì)在無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中是至關(guān)重要的。而在給定路徑和當(dāng)?shù)貧夂驐l件下，天線高度是傳播控制的唯一手段，具體方法的選用需根據(jù)實(shí)際情況而定。當(dāng)覆蓋區(qū)域不重疊時(shí)，以鄰道C/I作為干擾計(jì)算的依據(jù)；對于覆蓋區(qū)域重疊情況，應(yīng)保證基站之間保持足夠的垂直和水平距離，并與干擾者協(xié)調(diào)，要求其降低功率，減輕干擾。
    對于我們目前建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)來說，由于地處偏遠(yuǎn)，頻譜較為干凈，系統(tǒng)間干擾很少。主要干擾將來自系統(tǒng)內(nèi)干擾。因此我們在前期規(guī)劃時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，充分利用地形地貌，做好頻率規(guī)劃，合理的選擇站址和天線的運(yùn)用，將能很好的提高系統(tǒng)的性能。