無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用研究

王興偉

（塔里木油田，新疆 庫爾勒 841000）

0 引 言

隨著通信技術、計算機以及多媒體的進步。我國在多個地方已經(jīng)建成了多個大型遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足各行各業(yè)日益增長的需求。從技術上看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要有3個階段的發(fā)展過程。第一個階段是模擬閉路電視系統(tǒng)，第二階段主要是“PC+多媒體卡”時代，第三階段主要是IP網(wǎng)絡時代[1]。為了適應未來新的發(fā)展趨勢，同時滿足在未來新業(yè)務中的需求，視頻監(jiān)控系統(tǒng)要不斷發(fā)展新技術。

云計算視頻監(jiān)控技術在視頻監(jiān)控的范圍內取得了很大的進步，該系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)技術接入互聯(lián)網(wǎng)，并且可以充分挖掘視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)背后的信息，同時釋放視頻監(jiān)控的價值。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的中控中心與被觀察點相距較遠，當被監(jiān)控點的位置比較分散時，傳統(tǒng)的技術成本高、網(wǎng)速慢，且存在一些特殊的地理條件，如湖泊和高山等時，有線網(wǎng)絡布線很困難[2]。在這種情況下，利用無線網(wǎng)橋技術無線通信的優(yōu)勢可以快速實現(xiàn)無線網(wǎng)絡的連接，實現(xiàn)控制點和中控中心的數(shù)據(jù)傳輸，提供了適用于各種應用的視頻監(jiān)控功能。

1 無線網(wǎng)橋技術的概述

1.1 無線網(wǎng)橋技術

無線網(wǎng)橋主要是指通過指定頻段發(fā)射微波信號來實現(xiàn)信息的發(fā)送和接收。微波傳輸是線性的，當信號通過無線網(wǎng)橋傳輸時，需要確保在接收點和發(fā)送點之間的傳輸路徑上沒有阻礙[3]。無線網(wǎng)橋根據(jù)通信機制可以分為兩種，一種為電路網(wǎng)橋，另一種為數(shù)據(jù)網(wǎng)橋。無線網(wǎng)橋的基本特性與有線網(wǎng)橋相同，它通過接收數(shù)據(jù)、過濾地址以及轉發(fā)數(shù)據(jù)在各個網(wǎng)絡系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)互聯(lián)互通[4]。

1.2 無線網(wǎng)橋技術的工作原理

該技術的工作原理可以概括為驗證、訓練、轉發(fā)、過濾以及泛洪。每個網(wǎng)橋都會存儲一個動態(tài)路由表，網(wǎng)橋將通過反向學習獲取路由信息，并將路由信息存儲在動態(tài)路由表中。當其中一個路由數(shù)據(jù)超過一定的時間限制并且不適用時，網(wǎng)橋會自動刪除該信息以適應網(wǎng)絡拓撲的變化。當網(wǎng)橋接收到數(shù)據(jù)幀時，它首先查詢路由表，并根據(jù)目的地址將其轉發(fā)到相應的端口。如果該地址在路由表中不存在，則將使用該地址并將泛洪算法廣播到網(wǎng)絡拓撲中的端口[5]。無線網(wǎng)橋的工作原理如圖1所示，兩個無線局域網(wǎng)A和B通過兩個無線網(wǎng)橋連接，當PC1發(fā)送消息時，AP1首先檢查無線網(wǎng)絡前面消息幀的目的地址。如果目的地是A，則丟棄該消息。如果目的地是B，則AP1從端口2向端口3發(fā)送消息，端口4將消息轉發(fā)給具有目的地地址的設備。

圖1 無線網(wǎng)橋的工作原理

無線網(wǎng)橋的工作模式根據(jù)信號傳輸方式的不同可以分為4種，第一種是點對點、第二種是點對多點、第三種是中繼、第四種是反射。第一種工作模式的傳輸方式相對來說是最簡單的，一臺設備發(fā)送信號，一臺設備接收信號，常用于只需要連接兩個固定網(wǎng)絡的環(huán)境中[6]。第二種工作模式是一個接收機接收多個發(fā)射機發(fā)出的信號，這種工作方式適用于傳輸距離短、監(jiān)測點多以及分布密集的情況[7]。組網(wǎng)簡單易操作，成本低，適用于小型網(wǎng)絡，一旦出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡就會癱瘓。很明顯，這種工作模式成本比較高，在實際的網(wǎng)絡建設中為了節(jié)省成本不采用這種模式。

2 無線網(wǎng)橋技術的優(yōu)勢

無線網(wǎng)橋技術主要是無線射頻技術與傳統(tǒng)有線技術的結合，適合應用在水域、森林、臨時場地以及建筑工地等特殊地理環(huán)境的數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)勢如下[8]。

2.1 有效提高網(wǎng)絡的延展性

局域網(wǎng)具有較大的傳輸范圍限制，但是無線網(wǎng)橋可以有效提高網(wǎng)絡的擴展性和延伸性，并且還可以連接到距離相對較遠的局域網(wǎng)等，以更有效地進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交流。在無線網(wǎng)橋技術覆蓋范圍內的正常條件下，都可以使用該技術來連接和擴展網(wǎng)絡。

2.2 保證安全的信息傳輸

局域網(wǎng)寬帶是固定不變的，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣葧S著網(wǎng)絡上連接設備數(shù)量的增加而減速。但是無線網(wǎng)橋的技術特性之一是它可以在本地網(wǎng)絡上執(zhí)行必要的網(wǎng)絡分段，有效防止大量的不適當信息搶占信息信道，造成網(wǎng)絡堵塞的現(xiàn)象，以此來保證信息傳輸?shù)乃俣群托畔⑼ǖ赖陌踩?/p>

2.3 迅速組建通信鏈路

線網(wǎng)橋技術的優(yōu)勢是可隨時配置無線網(wǎng)絡，隨時添加鏈路，方便安裝和擴展。不僅如此，無線網(wǎng)橋技術可以快速建立通信通道。同時，在無線網(wǎng)橋系統(tǒng)中，維護無線信道只需要維護無線網(wǎng)橋設備，當出現(xiàn)故障時可以快速找到故障原因，恢復線路的正常運行。有線網(wǎng)絡通信維護需要全線巡檢，故障點難以及時發(fā)現(xiàn)，線路損壞恢復時間長。

3 無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

3.1 局域網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)結構的構建

由于我國科技的不斷發(fā)展，局域網(wǎng)正朝著提高計算機移動計算能力和數(shù)據(jù)傳輸速度的方向發(fā)展。在提高網(wǎng)絡傳輸速度方面，使用以太網(wǎng)和ATM局域網(wǎng)技術可以有效提高網(wǎng)絡傳輸速度；在計算機移動計算能力方面，以網(wǎng)絡的暢通為前提，采用無線局域網(wǎng)技術支持網(wǎng)絡漫游。局域網(wǎng)技術使用移動紅外線和無線電設備，具有建網(wǎng)靈活度高和可移動的特點。在配置網(wǎng)絡時，局域網(wǎng)技術可以結合有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的特點，提高局域網(wǎng)組建的可用性和穩(wěn)定性。此外，在有效連接廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)層面有決定性作用的為無線網(wǎng)橋。

3.2 在基礎建設場地視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

視頻監(jiān)控在給人們帶來方便的同時，在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著非常重要的作用，因此具有廣泛的應用，如防火和防盜系統(tǒng)監(jiān)控等[9]。同樣，基礎設施建設項目也需要視頻監(jiān)控，但由于經(jīng)常面臨各種不利因素，完成一個有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要的時間比較長，并且工作量比較大。因此，將無線網(wǎng)橋技術應用到其中能夠很好地完成基礎設施場地視頻系統(tǒng)的組建。無線視頻監(jiān)控的靈活性和便利性都非常高，只需要選擇一個沒有山巒阻擋的交通便利的地方就足夠了。同時在配置安裝無線設備后，就可以收集現(xiàn)場的圖像信息，并且經(jīng)過無線網(wǎng)橋來進行數(shù)據(jù)傳輸。

例如，選擇一個變電站并在這個地方安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以便于對站點進行視頻監(jiān)控。由于環(huán)境惡劣，需要采用先進的攝像技術來實現(xiàn)采集高質量視頻圖像的目標。在這個過程中，最關鍵的問題是如何利用5.8 GHz頻段無線網(wǎng)橋來把主機的監(jiān)控和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡相結合起來，并通過視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸來監(jiān)督變電站施工現(xiàn)場的狀況。得益于無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)督管理人員無需走訪各個基礎設施建設工地，只需通過使用網(wǎng)絡瀏覽器和計算機成像軟件，就可以跟蹤和了解并控制施工現(xiàn)場的實際生產(chǎn)狀態(tài)。而且，如果基礎設施施工現(xiàn)場發(fā)生事故，則可以通過無線視頻監(jiān)控全面評估現(xiàn)場情況，同時可以指導其采取合理措施，立即解決問題。借助無線視頻監(jiān)控，可以有效地對變電站情況進行綜合監(jiān)控和分析，進而加強對基礎設施建設現(xiàn)場的管理[10]。

3.2.1 無線網(wǎng)橋

本次基礎建設場地視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用外置無線網(wǎng)橋樂視Radwin2000c，監(jiān)控站點包括外部主設備和一個內部電源設備兩個設備來無線連接。室外無線網(wǎng)橋設備是一種高速無線以太網(wǎng)橋，可以在5～6 GHz的頻率范圍內運行，同時根據(jù)需要選擇合適的工作頻率。

3.2.2 視頻監(jiān)控

無線和有線傳輸都有一定的寬帶，假設使用有線寬帶時不進行分析和處理，信息傳輸通道的利用率會降低。因此，這次采用MPEG-4視頻壓縮技術對視頻和圖像信號進行壓縮，以減少數(shù)據(jù)帶寬的使用，節(jié)省寬帶資源，大大提高信號傳輸利用率。

3.2.3 網(wǎng)絡管理

基于無線網(wǎng)橋技術的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以通過本地PC平臺對監(jiān)控系統(tǒng)進行有效的網(wǎng)絡控制，通過無線網(wǎng)橋與現(xiàn)場設備的連接可以及時監(jiān)控現(xiàn)場，檢測系統(tǒng)性能。并使用Radwin2000c開放式無線網(wǎng)橋和鐵越視頻進行處理，連接無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡，就可以使本地PC平臺管理遠程設備，實現(xiàn)無線視頻監(jiān)控遠程管理。

4 結 論

通過本文的分析發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)橋相較于有線網(wǎng)絡而言有著非常明顯的優(yōu)勢，具有一定的靈活性和移動性，可以充分滿足各種環(huán)境的需求，在不同條件下進行數(shù)據(jù)傳輸。無線網(wǎng)橋技術是一種重要的網(wǎng)絡趨勢，在一定程度上彌補了有線技術的不足，相信必將成為未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。