基于4G網絡的遠程監控系統的探索

林基鋒

摘要：傳統的視頻監控系統通過銅纜、光纜傳輸視頻信號，會受到多種因素的制約，建設和維護方面都需要較大的投入；而3G網絡上傳速率未能達到高清視頻信號傳輸的帶寬要求，網絡寬帶成為無線視頻傳輸系統建設的瓶頸。因此，對4G網絡視頻監控系統的應用就顯得十分重要。隨著4G技術的普及，因其具有上行帶寬大、時延小的特點，使得通過無線傳輸突破高清視頻監控網絡瓶頸成為了可能，促進了無線視頻傳輸系統的進一步發展。

關鍵詞：4G；網絡；視頻；監控

中圖分類號：TN929.5；TP277.2文獻標識碼：A 文章編號：2095－6835（2014）08－0132－02

隨著計算機的應用和發展，視頻監控技術也有所突破，傳統的視頻監控系統已經無法滿足人們的要求，早期的模擬設備已經被數字視頻監控所取代，視頻監控系統進入了高清數字時代。隨著移動通信技術的演化，第四代移動通信技術（4G）已逐漸成熟，我國正處于第三代移動通信技術（3G）向4G過渡的時期。因4G網絡具有高帶寬、低時延的特點，使高清無線視頻監控的實現成為了可能。目前，全國在推進廣電網、電信網和互聯網的三網融合，利用新型的4G無線網絡技術是發展的必然趨勢，各運營商正在加大力度進行4G網絡覆蓋，建成后的4G網絡在傳輸的穩定性和網絡的覆蓋率方面都具有很大的優勢。此外，由于移動終端便于攜帶和部署，利用4G網絡承載的高質量信號傳輸，可以在視頻監控和應急調度系統等應用的基礎上加載更多的功能，減少系統架設所需的線路資源，不僅節省了大量的人力，還有效縮減了后續的維護費用。該系統同時融合了無線通訊（4G）、身份認證、網絡安全隔離網閘等多種移動通訊、信息處理和計算機網絡的前沿技術。

14G無線視頻監控系統網絡拓撲結構

本無線網絡視頻監控系統是基于移動4G網絡，主要由視頻采集壓縮模塊、無線數據傳輸模塊和中心監控調度管理平臺三部分組成，配合4G無線網絡覆蓋使用，系統結構簡潔明了、擴展性好，能適應多變的監控和其他業務的要求。

1.1前端視頻采集模塊

前端監控點整體采用高清攝像頭，以獲得更多的視頻信息，實現1280×720，1920×1080，1600×1200甚至更高的視頻圖像分辨率，支持1080p，1080i，720p高清全實時視頻圖像輸出，采用無擁塞、無延時、無失真的HD-SDI串行數字接口。前端的視頻采集模塊從攝像機中采集瞬時的視頻信號，并將信號根據用戶設置的不同壓縮比進行壓縮，以達到無線網絡傳輸的要求。

1.2無線傳輸模塊

視頻采集壓縮后就可以將壓縮好的視頻圖像文件實時傳輸到中心服務器進行處理，傳送通過前端設備中內置的4G通信模塊完成。系統與4G基站建立通信連接，嵌入式地實現了TCP/IP協議、POP3/SMTP 協議，同時支持動態IP，并通過

VPDN的方式進行二次撥號，建立專網安全通信，防止信息泄露。無線傳輸模塊將高清視頻、報警和低速數據等遠端信號上傳至所屬監控中心局端的接收設備，滿足用戶對視頻及操控實時性的嚴格要求。

1.3監控中心

監控中心根據遠端設備數量設置一臺或多臺與VPND處于同一內網的服務器，為確保電路穩定性，一般使用CN2電路接入。在服務器上部署視頻綜合管理平臺，與各個視頻監控遠端設備進行連接，對于始終在線模式的終端，可以按照需要查詢當前的圖像情況，也可以自動不停地記錄監控點的圖像變化，同時對移動客戶端的接入、調取視頻信息的請求進行授權和處理。系統網絡拓撲結構如圖1所示。

圖1系統網絡拓撲結構圖

24G無線視頻監控系統的功能

2.1全實時視頻監控

通過4G網絡，用戶使用電腦客戶端、手機客戶端和電視墻等多種終端，可以隨時直觀地觀察被監控現場的圖像信息，以便發生情況時，在最短的時間內作反應。如果有需要，還可以將某一圖像放大至全屏幕，以便更細致地觀察。

Design and Realization of Television Transmitter Monitoring System

Du Jianlei, Liu Zhao, Wei Yafeng, Shi Shuangbin

Abstract: TV transmitter is the core equipment of radio and television systems. Management of the TV transmitter remote monitoring system is to achieve the best way to broadcast television media without fault operation. TV transmitter on the design and implementation of monitoring system in-depth analysis, aimed at improving the capacity of the safety of radio and television broadcast, and continue to improve the efficiency of broadcast TV.

Key words: television transmitters; monitoring system; design; broadcast

2.2資源集中管理

所有的遠端設備傳來的圖像全部能直接進入數字硬盤錄像機進行錄制，錄像資料隨時可以進行回放。對視頻、云臺、報警和串口等資源集中管理、統一配置, 便于方便、科學的管理。不用針對多個設備進行多次、單獨、重復操作，節約系統管理的人力、物力、財力。

2.3多級用戶管理權限

用戶名密碼機制保障了系統使用的安全性。管理員提供了用戶賬號的開戶、修改、刪除和密碼修改等維護操作；對于每個用戶，管理員可以分配其操作權限，包括瀏覽、控制和管理等。

2.4網絡錄像管理

系統不僅能夠自動錄像和清除以往錄像, 還能夠提供錄像異地查詢和下載等功能。系統的錄像啟動方式有以下幾種：①客戶端本地錄像。客戶在使用監視器軟件時，可以隨時啟動/關閉“本地錄像”功能，錄像文件保存在當前的電腦中。②客戶端網絡錄像。客戶在使用監視器軟件時，可以啟動“網絡錄像”功能進行錄像, 錄像文件保存在預先設定的、指定網絡路徑的電腦中。③按時間計劃錄像。管理員可以配置“錄像計劃”進行有目的的錄像。“錄像計劃”設定錄像類型、錄像啟動時間、錄像停止時間、每個錄像文件的持續時間段和錄像保存周期等。④聯動觸發錄像。管理員可以配置聯動錄像，當系統發生某些預期的事件后（比如環面移動檢測、紅外報警輸入發生、某個客戶登陸等），將觸發錄像啟動。

2.5智能管理功能

智能管理功能主要體現在聯動功能上，系統定義了26種事件、15種可執行的操作。管理員可以任意綁定“事件”和“操作”之間的關系，建立“聯動”。只要有任何一種事件發生，系統都會按照預先設定的聯動完成相應的“操作”，不需要再人為干預，提高了系統的智能化、節約了管理成本。比如“ 畫面移動”事件可以聯動“錄像開始”“打開聲光設備”和“發送文字提示信息”等操作。完全模擬監控點實地分布圖，顯示簡潔直觀，操作便利，方便人員操作和管理。

3系統工作原理

系統的工作原理主要有以下幾點：①通過本地IP地址，預先設定代理程序的網絡位置；②借助4G無線網絡的數據業務功能——自動撥號，獲得IP地址，并使用VPDN進行二次撥號，建立加密的數據傳輸通道；③通過VPDN撥號獲得內網IP地址，通過無線網絡和代理程序建立連接，開始傳輸數據；④用戶通過“監視器”軟件，登陸代理程序，可以觀看到遠端傳輸過來的圖像；⑤用戶通過“監視器”軟件，登陸代理程序， 可以雙向交互、控制云臺等；⑥單個Agent代理程序可以支持幾十到上百個視頻服務器接入，接入視頻服務器、無線網絡、代理程序，三者結合為一體相當于一個具有若干視頻的網絡服務器站點。

44G無線視頻監控系統優勢

4.1覆蓋面廣

手機無線網絡覆蓋率極高，幾乎不受山川、河流、橋梁道路等復雜地形和區域的限制。

4.2部署方便

監控點接入固網不方便、費用高、突發性強，而使用無線4G 網絡無需網絡布線和架設天線。無線監控系統幾乎可以部署在室外的任何地方，包括水體、崎嶇地帶和偏遠地方。前端編碼器、網絡攝像機或手機采取無線接入的方式，只需要在移動網絡覆蓋下，就能方便、簡易地搭建起監控點。

4.3高數據吞吐量

考慮到未來的WIFI和4G技術的發展，無線網絡傳輸帶寬可高達6～200 Mbps。

4.4高可靠性

要充分利用網絡隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權限管理、安全認證和實時時鐘等技術, 保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。高端無線傳輸系統的可靠性高達99.999%的載波級，可以實現無中斷的安全傳輸。

4.5成本低廉

線路租用成本低，運營商對4G業務給予積極的政策支持，對每線包月費用進行優惠，免除了遠距離網絡布線所造成的高昂費用。

4.6監控方便

該系統方便使用、操作簡單、便于管理，既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過WEB方式進行遠程監控和管理，圖形化界面。可隨時隨地采用手機進行無線視頻監控，不局限于預先安裝好監控客戶端的某臺電腦。

4.7業務多樣

無線視頻監控不僅可以涵蓋所有固網監控業務，還可以開展各種移動業務，比如移動執法監控、移動采訪等業務。

4.8擴展性好

系統具備無限的擴展性，采用標準的組網方式，支持IP單播、組播功能，可以組成點對點的監控系統，也可以組成一個中心對各站點的系統；在網絡上可以設置多個分控圖像工作站，滿足多個用戶的需要，組成多級監控系統；嵌入式的產品設計，每個視頻服務器都是一個獨立工作的站點，增加/減少一個站點非常方便。

5結束語

綜上所述，4G視頻監控將移動通信、安全防范和互聯網融為一體，把系統集成技術轉化成潛伏的產品應用，通過手機或電腦能實現查看遠程實時動態畫面的功能，為企業和家庭提供了更簡樸、更便利、更及時的監控解決方案。隨著4G網絡的成熟和覆蓋，4G無線視頻監控以其無可比擬的優勢，已經開始膨脹式發展，甚至將顛覆傳統視頻監控的工作方式。

參考文獻

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〔編輯：李玨〕

Explore the Remote Monitoring System Based on 4G Network

Lin Jifeng

Abstract: The traditional video surveillance system via copper cable, fiber optic cable to transmit video signals, will be constrained by many factors, the construction and maintenance require a large investment; while the upload speed 3G network failed to meet the bandwidth requirements of high-definition video signal transmission , network broadband wireless video transmission system construction becomes the bottleneck. Therefore, the 4G network video surveillance system application is very important. With the popularity of 4G technology, because of its large upstream bandwidth, low latency characteristics, making breakthroughs in high-definition video surveillance network via wireless transmission bottlenecks as possible, to promote the further development of wireless video transmission system.

Key words: 4G; networks; video; monitoring