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無線圖像傳輸無線圖像傳輸技術及應用

截至2014,無線圖像傳輸尚未形成典型的產業發展模式,實現的技術途徑多種多樣。本文分析了可用於無線圖像傳輸的相關接入技術,並簡要介紹了實現方法。無線圖像傳輸系統從應用層面可以分為兩類,壹類是定點圖像監控傳輸系統,另壹類是移動視頻圖像傳輸系統。

定點無線圖像監控傳輸系統主要應用於有線閉路監控不便實現的場合,如港口碼頭的監控系統、河流水利的視頻和數據監控、森林防火監控系統、城市安防監控等。下面根據頻段從低到高介紹不同的圖像傳輸技術。

1.1-2.4 GHz ISM頻段各種圖像傳輸技術。

2.4 GHz圖像傳輸設備采用擴頻技術,有跳頻和直接擴頻兩種工作模式。跳頻方式速率低,吞吐率約2 Mbit/s,抗幹擾能力強。可以使用不同的跳頻序列來實現相同的地址復用,以增加容量。直接擴頻方式吞吐量高,但抗幹擾性能差,同壹位置多個系統的使用受到限制。

2.4 GHz圖像傳輸可以基於IEEE802.11b協議,傳輸速率為11 Mbit/s,除去傳輸過程中的開銷,實際有效速率約為3.8 Mbit/s,後來制定了IEEE802.11g標準,上限為54 Mbit/s,該標準具有很高的互操作性,可以

2.4 GHz頻段還應用了藍牙技術、HomeRF技術、MESH技術和微蜂窩技術。隨著應用範圍的逐步擴大,2.4 GHZ頻段正在滿負荷工作,其速度、安全性和相互兼容性都值得進壹步研究。5.8 GHz WLAN產品采用正交頻分復用技術。該頻段的WLAN產品基於IEEE802.11a協議,傳輸速率可達54 Mbit/s,根據WLAN的傳輸協議,在點對點應用中,有效速率為20 Mbit/s;在點到六點的情況下,每幅圖像的有效傳輸速率約為500 kbit/s,也就是說總傳輸數據約為3 mbit/s,對於無線圖像的傳輸,基本解決了“高清數字圖像在無線網絡中的傳輸”問題,使得使用5.8 GHz頻段大範圍傳輸數字圖像成為可能,特別適用於城市安防監控系統。

WLAN傳輸監控圖像,現在MPEG-4圖像壓縮技術比較成熟。在500 kbit/s的碼率下,壓縮圖像的清晰度可達1CIF(352×288像素)~ 2 cif。在2 Mbit/s的速率下,該技術可以傳輸4CIF(702×576像素,DVD清晰度)的圖像。利用MPEG-4壓縮數字圖像,通過無線信道傳輸,配合相應的軟件,很容易實現網絡化、智能化的數字城市安全監控系統。

5.8 GHz頻段的WLAN產品空中中繼差,點對點連接不經濟,不適合小型設備,技術成本太高。同時,5.8 GHz頻段在部分地區面臨頻譜管制。LMDS系統是典型的26 GHz無線接入系統,采用了64QAM、16QAM和QPSK三種調制方式。LMDS具有更大的帶寬和雙向數據傳輸能力,可以提供多種寬帶交互數據和多媒體業務,解決了傳統本地環路的瓶頸問題,可以滿足高速寬帶數據、圖像通信和寬帶互聯網業務的需求。LMDS系統覆蓋3 km ~ 5 km,適用於城域網。由於世界各國對LMDS的工作頻段規劃不同,所以兼容性差,雨衰性能差,成本高。

綜上所述,對於城市數字監控系統來說,使用2.4 GHz以上的WLAN技術作為圖像傳輸的定點是完全可行的,也是發展趨勢。CDMA無線網絡的移動傳輸技術具有保密性好、抗幹擾能力強、抗多徑衰落、系統容量配置靈活、建網成本低等優點。CDMA采用MPEG-4壓縮方式,使用MPEG-4 CIF格式壓縮圖像,可以達到每秒2幀左右的速率。如果將圖像調整為QCIF格式,它可以達到每秒10幀以上。而對於安防系統,壹般采用低傳輸幀率來保證傳輸的清晰度,因為只有CIF以上的圖像清晰度才能滿足偵查取證的需要。如果想進壹步提高現場圖像的實時傳輸速率,壹個簡單的方案就是捆綁使用多個CDMA網卡,提高無線信道的傳輸速率。目前市場上有2 ~ 3款帶網卡的路由器。增加網卡的成本就是增加設備成本和使用成本。隨著視頻壓縮技術的不斷發展,單塊網卡上可以實現每秒3 ~ 4幀的圖像傳輸速率。如果每秒能傳輸3 ~ 4幅CIF格式的圖像,就能滿足壹般移動公共交通設施的安防監控要求。

GPRS是基於GSM系統的無線分組交換技術,支持特定的點對點和點對多點業務,以“分組”的形式傳輸數據。GPRS峰值速率超過100 kbit/s,網絡容量只在需要時分配。這種傳輸方法稱為統計復用。GPRS的主要優點是壹直在線,按流量計費,不用撥號就能隨時上網,隨時與網絡保持聯系,資源利用率高。

另壹個可以期待的選擇是3G系統。現在全球已經進入部署階段,目前可以達到的有效速率是384 kbit/s,這將給移動視頻傳輸系統帶來革命性的進步。但是需要註意的是,即使速度提高了很多,也不要以為所有的移動交通設施都能同時把圖像傳回監控中心,因為圖像同時傳輸的概念對於公網來說幾乎是不可能的。無線“MESH”技術可以實現近距離的高速數據通信。使用2.4 GHz頻段,有效帶寬可達6 Mbit/s,該技術具有鏈路設計簡單、組網靈活、維護方便等優點。

對於固定無線圖像傳輸,可以使用成本更低的WLAN技術產品;對於移動視頻圖像傳輸,可以采用公共移動網絡或專用無線圖像傳輸技術。富士通希望更多的同仁能夠更加重視無線圖像傳輸,推動行業的發展。

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