無線網橋在視頻監控系統中的應用研究

鄒雪蘭 王雪梅

摘? 要：隨著通信、計算機、多媒體技術的發展，為了適應日益增長的需求，建設了遠程視頻監控系統。無線網橋具有有線網絡無法比擬的技術優勢，在視頻監控系統中得到了廣泛應用。通過分析無線網橋的工作原理和技術特點，在視頻監控系統中對無線網橋進行加密處理，能防止非法終端接入，保證網絡穩定可靠運行，為視頻監控提供可靠的數據傳輸。

關鍵詞：無線網橋? 微波? 視頻監控? 應用研究

中圖分類號：TD637 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0114-03

Abstract： With the development of communication， computer and multimedia technology， in order to meet the growing demand， a remote video monitoring system has been built. Wireless bridge has incomparable technical advantages over wired network， and has been widely used in video monitoring system. By analyzing the working principle and technical characteristics of the wireless bridge， the encryption of the wireless bridge in the video monitoring system can prevent the illegal terminal access， ensure the stable and reliable operation of the network， and provide reliable data transmission for video monitoring.

Key Words： Wireless bridge; Microwave; Video; Monitoring

隨著通信、計算機、多媒體技術的發展，為了適應安防、金融、教育等行業日益增長的需求，全國各地建設了許多大型的遠程視頻監控系統。從技術角度看，視頻監控系統經歷了三個發展階段，從第一代的模擬閉路視頻監控系統（CCTV），到第二代基于“PC+多媒體卡”數字視頻監控系統（DVR），到第三代的基于IP的網絡視頻監控系統（IPVS）。為了滿足新業務的需求，適應新業務發展模式，未來的視頻監控系統將是各種新技術的綜合運用，基于云計算的視頻監控技術實現了視頻監控系統接入互聯網的飛躍，通過大數據技術，將更深入挖掘海量的視頻監控數據背后的價值信息，充分發揮視頻監控的價值。在視頻監控系統中，當中央控制中心和被監控點距離較遠，或被監控點位置分散，采用傳統的有線網絡布線方式成本高，組網速度慢，有些特殊的地理環境，如遇到湖泊河流等障礙時，有線網絡布線困難，在這種情況下，采用無線網橋技術，利用無線通信的優勢和特點，可以在最短的時間內建立起無線網絡鏈路，實現被監測點和中央控制中心的數據傳輸，為各種應用提供視頻監控功能。

1? 無線網橋工作原理

無線網橋是通過發射指定頻段的微波信號實現信息的發送與接收，微波傳輸是直線傳播，信號經過無線網橋傳輸時要確保在收發兩點之間的傳輸路徑上沒有障礙物阻擋。從通信機制上無線網橋分為電路型網橋和數據型網橋兩種。無線網橋具備有線網橋的基本特點，以接收數據、地址過濾、數據轉發的方式實現數據在不同的網絡系統之間的交換，提供網絡之間的通信，實現網絡互連互通，并且無線網橋的工作頻段是2.4GHz、5.8GHz免申請無線執照的頻段，比其它有線網絡設備更方便部署。無線網橋可以選擇不同的協議工作，在2.4GHz頻段的協議有802.11b、802.11g和802.11n，工作在5.8GHz頻段無線網橋可以選擇802.11a和802.11n兩個標準。無線網橋的兩個工作頻段各有優缺點，在實際網絡部署時應結合工程需要合理選擇工作頻段。2.4GHz頻段的無線網橋工作頻段相對較低，波長大，信號繞射能力強，傳播性能相對較好，成本也相對較低，其缺點是工作在2.4GHz頻段上的無線設備多，如無線路由器、藍牙、無線USB等都工作在這個頻段，因此無線網橋發射的電磁波信號在傳輸中容易受到來自其他無線設備發射的信號干擾，導致信號傳輸質量下降，并且傳輸帶寬受限于2.4GHz頻段，信號傳輸速率一般不超過300Mbps。與2.4GHz頻段相比，5.8GHz頻段工作頻率高，信道相對純凈，傳輸帶寬大，可提供433Mbps到1Gbps的傳輸速率，適合高速數據傳輸業務的需要，缺點是由于頻率高，波長短，信號的穿透性差，需要視線傳輸路徑，傳輸路徑上不能有障礙物阻擋，因而成本相對高。

根據信號傳輸方式不同，無線網橋有四種工作方式，分別是點對點、點對多點、中繼、反射四種模式。點對點的傳輸模式是最簡單的傳輸模式，單個設備發射信號，單個設備接收信號，這種模式適合傳輸距離較遠的應用場合，或者監控點分布廣泛，難以做到點對多點傳輸的情況。點對多點工作方式是一個接收機接收來自多個發射機發射的信號，這種工作方式適用于傳輸距離較近、監控點多且分布較密集的場合。當發射端和接收端之間有不能避開的障礙物阻擋微信信號的傳輸時，需要添加中轉設備，通過中轉設備把微波信號傳遞到接收端，這就是中繼工作方式，顯然，這種工作方式增加了設備費用，增加了網絡建設成本，一般情況下不采用這種方式。電磁波在傳播過程中遇到障礙物時，當障礙物的尺寸遠大于電磁波的波長，會發生反射和折射現象[1]，根據這個原理，當無線網橋的發射端和接收端之間沒有直線傳輸路徑，存在障礙物（如建筑物、山峰等）的阻擋，通過調整設備角度，借助建筑物或山峰反射微波信號實現微波信號傳輸，這就是反射傳輸方式。

2? 無線網橋技術特點

無線網橋是無線網絡的橋接，是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物，它利用無線傳輸方式實現兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁。無線網橋是一種在鏈路層實現網絡互聯的存儲轉發設備，能提供高達千兆、傳輸距離達50km的無線數據傳輸，對視頻監控提供大數據傳輸業務。無線網橋具有有線網絡不能比擬的優越性，適合在一些特殊的地理環境中如水庫、森林、臨時場所、建筑工地等地方，無線網橋的技術優勢主要體現在：（1）無線網絡可以隨時架設，隨時增加鏈路，安裝擴容方便;而有線網絡需要布線，改線工程量大，擴容不方便，線路容易被損壞，應用受到布線的限制。（2）無線網橋信號傳輸采用射頻信號，在幾十公里內信號傳輸質量不受傳輸距離的影響，有線網絡傳送的數據傳輸質量會隨著線路的擴展而下降。（3）在無線網橋系統中無線鏈路的維護僅需要維護無線網橋設備，一旦出現故障能快速找到故障原因，恢復線路的正常運行;有線網絡的鏈路維護需要沿線檢查，出現故障時，一般很難及時找到故障點，線路故障恢復時間長。（4）無線網橋可以迅速組建通信鏈路，實現臨時通信、應急通信、抗災通信的功能，有線網絡連接建立需要較長的時間，在特殊場合難以滿足需要。

3? 無線網橋在視頻監控中的應用

在智能化時代，視頻監控系統的作用不僅僅是保障社會和家庭的安全，視頻監控技術和智慧生活已經悄然結合，深入到各種智能產品中，在智慧城市的建設中起到重要的作用[2]。隨著人工智能、5G技術的廣泛應用，無線視頻監控將是視頻監控發展的未來趨勢，通過智能手機或者電腦可以實時查看監控畫面。無線網橋安裝方便，使用簡單，在無線視頻監控領域被廣泛推廣使用。在智能家居中，家居面積有限，采用無線視頻監控方案，免除了布線的成本。在金融系統中，隨著網點的快速增長，監控網點劃分更為零碎，給管理工作帶來了不便，無線視頻監控可以將分散在各點的營業網點以及獨立的ATM機與監控中心連接起來，有效地避免了諸多線路布置的繁瑣，降低了監控管理的成本。在城市交通管理中，由于城市交通、高速公路的路程較遠、所處的地勢較復雜不利于布線，采用無線視頻監控技術，安裝簡單，無需布線，維護簡單，信號傳輸距離遠，容易擴展，不容易產生故障。

無線視頻監控系統的技術優勢是顯而易見的，在實際使用時會出現一些問題，通過無線傳輸的視頻隨著時間增長，會出現網絡延時、圖像卡頓、數據丟包等情況。經檢查分析，不是網橋自身的問題，是其他的無線終端接入到網絡，造成網橋由于終端設備接入過多，超過了網橋的接入終端數量，造成整個網絡系統運行緩慢，出現上述網絡延時、數據丟包、圖像卡頓等情況。為了保證系統的穩定運行必須對無線網橋進行加密傳輸，避免其他設備搜索到信號，自動連接到無線網橋，增加網橋的負荷。在實際應用中，無線網橋采取的加密方式有：（1）隱藏SSID。SSID可以通過終端掃描獲取，隱藏SSID，無線終端就無法自動掃描獲取SSID，可以防止非法終端接入無線網橋。（2）MAC地址過濾。無線終端的網卡都具備唯一的MAC地址，啟用MAC地址過濾機制，只有當終端設備的MAC地址為合法MAC時，無線網橋才允許終端與之建立通信。（3）采用WPA2加密。WPA2是IEEE 802.11i無線網絡標準，比WPA更難被破解、更安全。（4）采用802.1x認證技術。只有通過802.1x認證的無線終端才被允許使用無線網橋的服務，獲得上網功能。除了對無線網橋的網絡進行加密傳輸，還可以采用其他加密算法對原始數據進行加密，后臺收到數據后對數據解密，實現數據在空中傳輸的安全保密功能。在銀行、金融系統、公安、政法系統、邊防安全系統等場合，對發射端發射的數據經過加密后傳輸，能確保信息傳輸的安全。

4? 結語

無線網橋是工作在數據鏈路層實現網絡互聯的存儲轉發設備，能提供高達千兆、傳輸距離達50km的無線數據傳輸，安裝方便，使用簡單，在視頻監控系統中得到了廣泛的應用。無線網橋是利用無線信道來傳輸信號，和有線信道相比較，無線信道具有不穩定、誤碼率高、容易受電磁干擾等缺點，在散射信道中還存在深衰落，為了確保數據傳輸的可靠性、安全性，要對無線網橋的關鍵技術進行研究，最大限度地發揮無線網橋的性能。

參考文獻

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