無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(shù)、計算機(jī)以及多媒體的進(jìn)步。我國在多個地方已經(jīng)建成了多個大型遠(yuǎn)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(shù)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(luò)時代[1]。為了適應(yīng)未來新的發(fā)展趨勢，同時滿足在未來新業(yè)務(wù)中的需求，視頻監(jiān)控系統(tǒng)要不斷發(fā)展新技術(shù)。

云計算視頻監(jiān)控技術(shù)在視頻監(jiān)控的范圍內(nèi)取得了很大的進(jìn)步，該系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)技術(shù)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(diǎn)相距較遠(yuǎn)，當(dāng)被監(jiān)控點(diǎn)的位置比較分散時，傳統(tǒng)的技術(shù)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(luò)布線很困難[2]。在這種情況下，利用無線網(wǎng)橋技術(shù)無線通信的優(yōu)勢可以快速實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的連接，實現(xiàn)控制點(diǎn)和中控中心的數(shù)據(jù)傳輸，提供了適用于各種應(yīng)用的視頻監(jiān)控功能。

1 無線網(wǎng)橋技術(shù)的概述

1.1 無線網(wǎng)橋技術(shù)

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(dāng)信號通過無線網(wǎng)橋傳輸時，需要確保在接收點(diǎn)和發(fā)送點(diǎn)之間的傳輸路徑上沒有阻礙[3]。無線網(wǎng)橋根據(jù)通信機(jī)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(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)在各個網(wǎng)絡(luò)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(shù)的工作原理

該技術(shù)的工作原理可以概括為驗證、訓(xùn)練、轉(zhuǎn)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?qū)⑼ㄟ^反向?qū)W習(xí)獲取路由信息，并將路由信息存儲在動態(tài)路由表中。當(dāng)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(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?。?dāng)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(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)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(luò)拓?fù)渲械亩丝赱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(dāng)PC1發(fā)送消息時，AP1首先檢查無線網(wǎng)絡(luò)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(zhuǎn)發(fā)給具有目的地地址的設(shè)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(diǎn)對點(diǎn)、第二種是點(diǎn)對多點(diǎn)、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(shè)備發(fā)送信號，一臺設(shè)備接收信號，常用于只需要連接兩個固定網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中[6]。第二種工作模式是一個接收機(jī)接收多個發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號，這種工作方式適用于傳輸距離短、監(jiān)測點(diǎn)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(luò)，一旦出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)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(luò)建設(shè)中為了節(jié)省成本不采用這種模式。

2 無線網(wǎng)橋技術(shù)的優(yōu)勢

無線網(wǎng)橋技術(shù)主要是無線射頻技術(shù)與傳統(tǒng)有線技術(shù)的結(jié)合，適合應(yīng)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(luò)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(luò)的擴(kuò)展性和延伸性，并且還可以連接到距離相對較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)等，以更有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交流。在無線網(wǎng)橋技術(shù)覆蓋范圍內(nèi)的正常條件下，都可以使用該技術(shù)來連接和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。

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(luò)上連接設(shè)備數(shù)量的增加而減速。但是無線網(wǎng)橋的技術(shù)特性之一是它可以在本地網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行必要的網(wǎng)絡(luò)分段，有效防止大量的不適當(dāng)信息搶占信息信道，造成網(wǎng)絡(luò)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(shù)的優(yōu)勢是可隨時配置無線網(wǎng)絡(luò)，隨時添加鏈路，方便安裝和擴(kuò)展。不僅如此，無線網(wǎng)橋技術(shù)可以快速建立通信通道。同時，在無線網(wǎng)橋系統(tǒng)中，維護(hù)無線信道只需要維護(hù)無線網(wǎng)橋設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)故障時可以快速找到故障原因，恢復(fù)線路的正常運(yùn)行。有線網(wǎng)絡(luò)通信維護(hù)需要全線巡檢，故障點(diǎn)難以及時發(fā)現(xiàn)，線路損壞恢復(fù)時間長。

3 無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 局域網(wǎng)互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)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(jī)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(luò)傳輸速度方面，使用以太網(wǎng)和ATM局域網(wǎng)技術(shù)可以有效提高網(wǎng)絡(luò)傳輸速度；在計算機(jī)移動計算能力方面，以網(wǎng)絡(luò)的暢通為前提，采用無線局域網(wǎng)技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)漫游。局域網(wǎng)技術(shù)使用移動紅外線和無線電設(shè)備，具有建網(wǎng)靈活度高和可移動的特點(diǎn)。在配置網(wǎng)絡(luò)時，局域網(wǎng)技術(shù)可以結(jié)合有線局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)，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(chǔ)建設(shè)場地視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)用，如防火和防盜系統(tǒng)監(jiān)控等[9]。同樣，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(shù)應(yīng)用到其中能夠很好地完成基礎(chǔ)設(shè)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(shè)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(jìn)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(diǎn)進(jìn)行視頻監(jiān)控。由于環(huán)境惡劣，需要采用先進(jìn)的攝像技術(shù)來實現(xiàn)采集高質(zhì)量視頻圖像的目標(biāo)。在這個過程中，最關(guān)鍵的問題是如何利用5.8 GHz頻段無線網(wǎng)橋來把主機(jī)的監(jiān)控和視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相結(jié)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)工地，只需通過使用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和計算機(jī)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(chǔ)設(shè)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(dǎo)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(jìn)行綜合監(jiān)控和分析，進(jìn)而加強(qiáng)對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)場的管理[10]。

3.2.1 無線網(wǎng)橋

本次基礎(chǔ)建設(shè)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(diǎn)包括外部主設(shè)備和一個內(nèi)部電源設(shè)備兩個設(shè)備來無線連接。室外無線網(wǎng)橋設(shè)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(nèi)運(yùn)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(shè)使用有線寬帶時不進(jìn)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(shù)對視頻和圖像信號進(jìn)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(luò)管理

基于無線網(wǎng)橋技術(shù)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(jìn)行有效的網(wǎng)絡(luò)控制，通過無線網(wǎng)橋與現(xiàn)場設(shè)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(jìn)行處理，連接無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，就可以使本地PC平臺管理遠(yuǎn)程設(shè)備，實現(xiàn)無線視頻監(jiān)控遠(yuǎn)程管理。

4 結(jié) 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(luò)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無線網(wǎng)橋技術(shù)是一種重要的網(wǎng)絡(luò)趨勢，在一定程度上彌補(bǔ)了有線技術(shù)的不足，相信必將成為未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。