前言

上海世博會將是探討人類城市生活的盛會；是一曲以創(chuàng)新和融合為主旋律的交響樂；將成為人類文明的一次精彩對話。場館的安全防護成為整個建設中重要的一環(huán)。本文僅介紹視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端無線接入的幾種方案，并進行了比較。

1.世博園區(qū)無線視頻監(jiān)控要求

上海世博園區(qū)的無線視頻監(jiān)控（僅包括視頻前端的無線接入，不包括無線回傳連接以及手機等用戶終端的無線接入），有以下場景及要求：

1、場館內無線視頻監(jiān)控；

2、單兵無線視頻監(jiān)控，單兵視頻監(jiān)控要求全世博園區(qū)覆蓋，可以在園區(qū)內任何發(fā)生緊急情況的地點投入使用，一般是室外步行，偶爾在室內；

3、輪渡及渡口的無線視頻監(jiān)控；

4、園區(qū)流動車輛無線視頻監(jiān)控；車輛移動監(jiān)控有兩種，即流動站定點外景監(jiān)控和車輛行進間車內監(jiān)控兩種。對于車輛行進間車內監(jiān)控，其車速可參考市內交通管理規(guī)定限速80km/h。

2.3G移動通信網(wǎng)絡接入方式

2.1TD-SCDMA

2.1.1概述

TD-SCDMA在頻譜利用率、對業(yè)務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨特優(yōu)勢。TD-SCDMA具有TDMA的優(yōu)點，可以靈活設置上行和下行時隙的比例而調整上行和下行的數(shù)據(jù)速率的比例，特別適合因特網(wǎng)業(yè)務中上行數(shù)據(jù)少而下行數(shù)據(jù)多的場合。TD-SCDMA是時分雙工，不需要成對的頻帶。因此，和另外兩種頻分雙工的 3G標準相比，在頻率資源的劃分上更加靈活。一般認為， TDSCDMA由于智能天線和同步 CDMA技術的采用，可以大大簡化系統(tǒng)的復雜性，適合采用軟件無線電技術，因此，設備造價可望更低。

但是，由于時分雙工體制自身的缺點，TD-SCDMA被認為在終端允許移動速度和小區(qū)覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。此外，TD-SCDMA引入了HSDPA（高速下行分組接入）和HSUPA（高速上行分組接入）技術，合稱 HSPA技術，其引入沒有改變原有 TD-SCDMA的網(wǎng)絡結構。進一步的增強還包括 HSPA+技術。

2.1.2頻段

TD-SCDMA系統(tǒng)占用155MHz頻譜，其中2010MHz～2025MHz為一階段頻段，干擾小，劃分為3個 5MHz的頻段。每個載頻占用帶寬為 1.6MHz，因此對于 5M、10M、15M帶寬，分別可支持 3、6、9個載頻，可以同頻組網(wǎng)或異頻組網(wǎng)。

2.1.3覆蓋

TD-SCDMA尤其適合于高密度用戶地區(qū)：城市及近郊區(qū)的局部覆蓋，對于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達到數(shù)公里。

2.1.4帶寬

.移動速度為***240km/h時，數(shù)據(jù)速率為 8， ...， 64/144kbit/s。.手持機環(huán)境(速度 30km/h),數(shù)據(jù)速率為 8 ，... ，384 kbit/s 。.室內環(huán)境(速度 3 km/h)，數(shù)據(jù)速率可達 2Mbit/s 。

.引入HSUPA技術后，上行峰值速率5.8Mbit/s，典型值為 1.12Mbit/s。.引入 HSDPA技術后，下行峰值速率 14.4 Mbit/s，典型值為 8.4Mbit/s（3載波）。

2.2WCDMA

2.2.1概述

WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）方式，碼片速率為 3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。WCDMA支持 FDD和 TDD 兩種雙工方式，TDD 模式基本參照了 FDD 模式的概念與設計思路。在 Release 5版本后，WCDMA引入了下行鏈路增強技術，即 HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入）技術，在 5MHz的帶寬內可提供*** 14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。在 Release 6版本后， WCDMA引入了上行鏈路增強技術，即 HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入）技術，在 5MHz的帶寬內可提供***約 6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。

總之，WCDMA有較高的擴頻增益，發(fā)展空間較大。WCDMA全球漫游能力***，技術成熟性***。

2.2.2頻段

上行1920MHz～1980MHz，下行 2110MHz～2170MHz

2.2.3覆蓋

覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達到數(shù)公里。

2.2.4帶寬

WCDMA可支持384Kbps到 2Mbps不等的數(shù)據(jù)傳輸速率，在高速移動的狀態(tài)，可提供 384Kbps的傳輸速率，在低速或是室內環(huán)境下，則可提供高達 2Mbps的傳輸速率。引入 HSDPA技術后，下行峰值速率 14.4 Mbit/s，引入 HSUPA技術后，上行峰值速率 6 Mbit/s。

2.3CDMA20001X/EVDO

 2.3.1概述

CDMA2000技術是第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000系統(tǒng)的一種模式，它是從CDMAOne（IS-95）演進而來的一種第三代移動通信技術。 CDMA2000分為多個階段來實施，***個階段稱為 CDMA20001X，第二個階段稱為 CDMA2000 3X。1X的意思是使用與 IS-95相同的一個 1.25Mhz頻寬的載波；3X則意味著三個載波。 CDMA2000 1X完全兼容 IS-95的第三代移動通信系統(tǒng)，仿真與現(xiàn)場測試結果表明，CDMA2000 1X系統(tǒng)的話音業(yè)務容量是 IS-95系統(tǒng)的２倍，數(shù)據(jù)業(yè)務容量是 IS-95的 10倍。

CDMA20001X在 HDR（High Date Rate）技術的基礎上進行演進，名為 1xEV（1X Evolution）。1xEV的演進又被劃分為兩個發(fā)展階段，***階段叫 1xEV-DO。1xEV-DO意指 Date Only，它使運營商利用一個與 IS-95或 CDMA2000相同頻寬的 CDMA載頻就可實現(xiàn)高達 2.4Mbps的前向數(shù)據(jù)傳輸速率，目前已被國際電聯(lián) ITU接納為國際 3G標準。1x EV-DO是一種專為高速分組數(shù)據(jù)傳送而優(yōu)化設計的，已經(jīng)發(fā)展出 Release 0，Release A和 Release B 三個版本。隨著 1xEV-DO標準的不斷演進，該技術對于非實時對稱性業(yè)務（例如高速數(shù)據(jù)下載），以及實時對稱性業(yè)務（例如 VoIP、VT）的支持能力也在不斷增強。目前已商用的網(wǎng)絡是基于Release 0 版本和Release A 版本設計的終端和系統(tǒng)。

2.3.2頻段 5GHZ

2.3.3覆蓋

覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統(tǒng)，在人口密集地區(qū)，小區(qū)半徑設置在數(shù)百米，在郊區(qū)，小區(qū)半徑可達到數(shù)公里。

2.3.4帶寬

.CDMA20001xRTT（單載波）：***數(shù)傳率614.4 Kbps，實際數(shù)傳率 80-100 Kbps

.CDMA20001x-EV-DO：***數(shù)傳率2.48 Mbps，實際數(shù)傳率 600K-1Mbps

.CDMA20003xRTT（三載波）：***數(shù)傳率2.4 Mbps實際數(shù)傳率 1Mbps-1.8Mbps

.多載波EV-DO版本B：其下行數(shù)據(jù)速率高達9.3Mbps，上行數(shù)據(jù)速率高達 5.4Mbps。

.“EV-DO增強版”：其下行數(shù)據(jù)速率高達34.4Mbps，上行數(shù)據(jù)速率高達13.4Mbps。

2.4 WiMAX無線網(wǎng)絡接入方式

2.4.1802.16d固定 WiMAX

2.4.1.1概述

IEEE802.16REVd是2-66GHz固定寬帶無線接入系統(tǒng)的標準，也稱為IEEE 802.16-2004，是目前IEEE 802.16家族中最成熟的、商用化產品最多的標準。IEEE 802.16e在繼承 IEEE 802.16REVd能力的基礎上增加了終端用戶移動性的支持，理論移動速度可以達到 120km/h。

目前，國內的“無線城市”主要采用的就是WiFi覆蓋+802.16d回傳的方案。

2.4.1.2頻段 2～66GHz

2.4.1.3覆蓋

覆蓋半徑<50公里，僅在LOS（Line of Sight）直線視距傳輸時能達到 50公里，否則小于 10公里。受雨、霧及水蒸氣影響而衰減的程度比微波要輕。

2.4.1.4帶寬 峰值速率75Mbps

2.4.2802.16e移動 WiMAX

2.4.2.1概述

IEEE802.16e是移動寬帶無線接入的標準，該標準后向兼容IEEE802.16d。IEEE 802.16e的物理層實現(xiàn)方式與 IEEE 802.16d是基本一致的，主要差別是對 OFDMA進行了擴展，可以支持 2048-Point、1024Point、512-Point和 128- Point，以適應不同載波帶寬的需要。為了支持移動性， 802.16e在 MAC層引入了很多新的特性，主要是針對移動寬帶無線接入（ MBWA）空中接口的規(guī)范，支持 MS休眠模式。 802.16e系統(tǒng)將接入基于 IP協(xié)議的核心網(wǎng)，主要面向個人用戶提供數(shù)據(jù)接入業(yè)務，也可以提供話音業(yè)務?？梢灾С?120km/h的移動速度。

2.4.2.2頻段 2～6GHz

2.4.2.3覆蓋

覆蓋半徑支持1km～50km的宏蜂窩；100m～1000m的微蜂窩以及半徑 100m內的室內微微蜂窩。

2.4.2.4帶寬

支持上行***為1.5Mbps的數(shù)傳率，上行***為6Mbps的數(shù)傳率。

遺憾的是在政策方面，由于802.16e和TD-SCDMA系統(tǒng)在定位和頻譜分配上有沖突，目前在國內尚無法大規(guī)模商業(yè)部署。

2.5無線局域網(wǎng)WiFi接入方式

無線局域網(wǎng)（含802.11a和 802.11b等）是 1999年 8月 IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師學會）頒布的無線局域網(wǎng)（ WLAN）的標準協(xié)議，該標準定義了 WLAN物理層 (PHY，Physical Layer)和媒體訪問控制(MAC，Medium Access Control)的規(guī)范。允許無線局域網(wǎng)及無線設備制造商在一定范圍內建立互操作網(wǎng)絡設備。

2.5.1802.11a

2.5.1.1概述

非全球性標準，采用OFDM技術，802.11a是802.11的擴展，在802.11協(xié)議基礎上， 802.11a定義了在 5GHz頻段下更高通信速率的 PHY和 MAC規(guī)范。與單個載波系統(tǒng) 802.11b不同， 802.11a運用了提高頻率信道利用率的正交頻分多路復用（OFDM）的多載波調制技術。由于 802.11a運用 5GHz頻譜，因此它與 802.11b或最初的 802.11WLAN標準均不能進行互操作。

 2.5.1.2頻段 5GHZ

2.5.1.3覆蓋

室內覆蓋半徑<50米，室外覆蓋半徑< 100 米

2.5.1.4帶寬

支持***54Mbps的物理層數(shù)傳率，但傳輸層***只可達25Mbps。

2.5.2802.11b/g

2.5.2.1概述

802.11b是802.11的擴展，在802.11協(xié)議基礎上，802.11b定義了無須申報授權的ISM（工科醫(yī)）2.4GHz頻段通信業(yè)務規(guī)范，是目前應用最廣泛的無線局域網(wǎng)。 802.11b定義了 ISM頻段的 PHY和 MAC規(guī)范，主要內容是關于 PHY層，采用了直序擴頻技術，所用的編碼方法有補碼鍵控 CCK(Complementary Code Keying)和分組二進制卷積碼 PBCC(Packet Binary Convolutional Coding)。 2003年 7月 IEEE802.11工作組批準了 IEEE802.11g草案，該標準成為人們關注的新焦點。與以前的IEEE802.11協(xié)議標準相比，IEEE802.11g有以下兩個特點：在 2.4GHz頻段使用正交頻分復用（OFDM）調制技術，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到 20Mbit/s以上，峰值數(shù)傳率達 54Mbit/s；能夠與 IEEE802.11b的 Wi-Fi系統(tǒng)互聯(lián)互通，可共存于同一 AP的網(wǎng)絡里，從而保障了后向兼容性。這樣原有的 WLAN系統(tǒng)可以平滑地向高速 WLAN過渡，延長了 IEEE802.11b產品的使用壽命，降低了用戶的投資。

2.5.2.2頻段 2.4GHZISM頻段

2.5.2.3覆蓋

室內覆蓋半徑<100米，室外覆蓋半徑< 300 米

2.5.2.4帶寬

802.11b支持5.5Mbit/s和11Mbit/s數(shù)傳率；802.11g支持54Mbit/s峰值數(shù)傳率。

3.幾種方案比較

3.1移動通信網(wǎng)絡接入方案的缺點

首先，移動通信系統(tǒng)的頻譜資源十分有限。而高數(shù)傳率的無線視頻傳輸勢必耗費大量的頻譜資源，在世博等用戶密集的場合下，甚至會影響用戶的話音業(yè)務。而且也會增加系統(tǒng)成本以及網(wǎng)絡規(guī)劃的難度。

其次，由于移動通信系統(tǒng)中存在著呼吸效應，即覆蓋半徑隨用戶數(shù)目的增加而收縮。導致呼吸效應的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個自干擾系統(tǒng)，用戶增加導致干擾增加而影響覆蓋。而且，對于數(shù)據(jù)業(yè)務，隨著峰值速率的提高，處理增益在下降，所消耗的無線資源在增加，為了保持與語音業(yè)務相同的覆蓋半徑，需要增加發(fā)射功率等資源，因此前向數(shù)據(jù)容量隨著峰值速率的提高而不斷下降。

比如，對某CDMA20001X的實測表明，在滿足用戶平均空中速率為9.6kbps數(shù)據(jù)速率的條件下，***支持 22個用戶 /sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為 38.4kbps的條件下，***支持 7個用戶/ sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為 153.6kbps的條件下，***只能支持 2個用戶/ sector/carries。因此，當用戶大量涌入

世博場館時，無線視頻傳輸?shù)木嚯x和質量勢必受到影響。

其三，移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡規(guī)劃、部署都比較復雜，要考慮對鄰近小區(qū)的干擾等諸多因素，成本很高，基站的增減還需要無委會審批過程。因此，監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接若采用移動通信系統(tǒng)的解決方案，既不靈活，成本也高。

***，帶CDMA接口的無線攝像機種類很少，價格較高，且多是以成套無線視頻系統(tǒng)的形式售賣。

3.2 WiFi無線接入方案的優(yōu)點

首先，WiFi不占用移動通信系統(tǒng)的頻譜資源。與移動通信系統(tǒng)互不干擾，即會場人群的移動通信業(yè)務再多，兩者也不會互相影響。

其次，WiFi的網(wǎng)絡規(guī)劃、部署、轉移都很簡單易行，只需考慮其本身的信道復用規(guī)劃即可，無需有關部門的審批。WiFi普及度很高，各種WiFi產品生產批量都很高，所以，WiFi產品成本很低。帶WiFi接口的無線攝像機僅僅數(shù)千元人民幣。

4.前端無線接入方案部署建議

關于世博園區(qū)的無線視頻監(jiān)控，建議盡量多地采用WiFi等非移動通信系統(tǒng)的技術來實現(xiàn)監(jiān)控前端與監(jiān)控平臺間的無線連接，理由是：世博園區(qū)在活動期間會聚集大量的人群，勢必造成移動通信系統(tǒng)的頻譜資源及其它資源極度緊張，且移動通信系統(tǒng)不可避免地存在著呼吸效應。同時，移動視頻傳輸需要占用大量的無線資源，所以要盡量減輕移動通信系統(tǒng)的負荷，以滿足國內外參訪人群的移動通信需求及通信質量。而 WiFi使用無需申請的 ISM頻段，與移動通信系統(tǒng)互不干擾，帶寬足夠且連接穩(wěn)定，并且?guī)?WiFi接口的攝像機型號很多、價格低廉，所以，WiFi解決方案應該盡量多地采用。

具體地，針對四種場景的解決方案如下：

4.1、場館內無線視頻監(jiān)控

這個顯然是應該采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。另外，在園區(qū)大門、路口、場館門口可以采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。在園區(qū)道路，可以每隔 250米就布設一個 WiFi無線攝像機（WiFi室外覆蓋半徑< 300 米），重點路段可以布得密集一點。這樣，加上帶攝像機的巡邏人員及車輛的補充，應該可以滿足園區(qū)視頻監(jiān)控的需求。

4.2、單兵無線視頻監(jiān)控

世博園區(qū)要求有 5～6組安保人員（每組 5~6人）肩負便攜式無線攝像機以步行的方式執(zhí)行園區(qū)監(jiān)控（絕大多數(shù)情況下是戶外）。由于黃埔江兩岸的世博園區(qū)面積均不大（浦西世博園區(qū)面積：約 1.96平方公里，浦東世博園區(qū)面積：約 4.72平方公里），因為 802.16d覆蓋距離***達 50 公里，所以完全可以用 2個 802.16d小區(qū)來分別覆蓋黃埔江東西兩岸的世博園區(qū)，這樣，不涉及小區(qū)切換的話，802.16d完全可以支持在單小區(qū)內以步行速度移動的安保人員的視頻采集活動（如果想節(jié)省成本，浦西園區(qū)與黃埔江江面可以用同一個 WiMAX 802.16d小區(qū)進行覆蓋）。而且，為了能夠后向平滑過渡到 802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。其*** 75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸?shù)囊?。當然，如果能使?802.16e的產品，效果會更好。

4.3、輪渡及渡口的無線視頻監(jiān)控

渡口和碼頭等固定場所可以采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。至于輪渡，其活動范圍是，兩岸世博園區(qū)所夾黃埔江江段，沿江距離 2~3公里，江面跨度 700米左右。顯然輪渡的活動范圍遠大于 WiFi的覆蓋范圍，遠小于 802.16d覆蓋距離。但是，由于輪渡屬于低速移動物體（小于 20公里/小時），可以在輪渡上采用 802.16d 的 WiMAX解決方案。

可直接采用帶 802.16d 接口的無線攝像機或者將帶以太網(wǎng)接口的有線攝像機和 802.16d的發(fā)射機連接。因為 802.16d覆蓋距離***達 50 公里，且江面平坦無遮擋，所以完全可以用單個 802.16d小區(qū)來覆蓋輪渡的活動范圍，這樣，不涉及小區(qū)切換的話，802.16d完全可以支持在單小區(qū)內低速移動物體的正常無線通信（為了能夠后向平滑過渡到 802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。），其*** 75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸?shù)囊?。當然，如果能使?802.16e的產品，效果會更好。

4.4、園區(qū)流動車輛無線視頻監(jiān)控；

車輛移動監(jiān)控有兩種，即流動站定點外景監(jiān)控和車輛行進間車內監(jiān)控兩種（其車速可參考市內交通管理規(guī)定限速80km/h）。

流動站定點外景監(jiān)控顯然仍是采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。

對于車輛行進間車內監(jiān)控，由于車速***可達80km/h，如果不能使用802.16e的話，對于上海移動而言，就只有TD-SCDMA的HSUPA技術（上行峰值速率5.8 Mbit/s，典型值為1.12Mbit/s）能滿足視頻數(shù)據(jù)無線上傳的要求了。建議此種車輛不要行駛到人員密集區(qū)域進行實時視頻采集，人員密集區(qū)域的實時視頻采集應由單兵無線視頻監(jiān)控人員或布放的WiFi 攝像機進行。

5.結束語

本文闡述了世博園監(jiān)控系統(tǒng)的要求，對三種接入方式進行了比較說明，***根據(jù)世博園的特點，對世博園監(jiān)控系統(tǒng)接入方案提出了合理化建議，詳細介紹了場館、單兵、渡口、園區(qū)流動車輛的無線視頻監(jiān)控接入方案。