第 一 章 總體概述

　　無線視頻監(jiān)控技術(shù)因其不受地理環(huán)境及線纜的束縛，擁有靈活方便的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)下已經(jīng)成為一種重要的視頻監(jiān)控手段且在安防行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。無線視頻監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景主要分為以下三類：

　　1) 臨時(shí)監(jiān)控

　　臨時(shí)監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)景，如施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、社會(huì)活動(dòng)、安保工作等，監(jiān)控點(diǎn)位往往只是短期使用，且要求能夠快速、靈活部署。若采用有線接入，線纜建設(shè)成本較高，系統(tǒng)部署周期長(zhǎng)，并且不易回收利用。

　　2) 有線網(wǎng)絡(luò)難以甚至無法部署

　　老舊城區(qū)、老舊樓宇內(nèi)部等部署線纜困難甚至無法部署線纜，且建設(shè)成本較高;水利、電力、森林、邊防哨所、高速公路等應(yīng)用場(chǎng)景下，部分監(jiān)控點(diǎn)位分布廣袤且位置偏遠(yuǎn)，有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)難以覆蓋。

　　3) 移動(dòng)監(jiān)控

　　公安、城管等行政執(zhí)法部門需在室外開展全天候執(zhí)法取證工作;公交、長(zhǎng)運(yùn)、校車、出租車、特種運(yùn)輸處、地鐵、火車等應(yīng)用場(chǎng)景下，需實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸視頻監(jiān)控信息。以上類似移動(dòng)監(jiān)控場(chǎng)景下，前端攝像機(jī)作業(yè)地點(diǎn)不固定，有線接入根本無法滿足需求。

　　無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)可由用戶自行組網(wǎng)或者直接租用運(yùn)營(yíng)商3G/4G網(wǎng)絡(luò)，從覆蓋面、可靠性、建設(shè)成本、部署便利性等角度來看，采用3G/4G網(wǎng)絡(luò)具有明顯優(yōu)勢(shì)。特別是在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)帶寬快速提升，流量資費(fèi)持續(xù)下降，視頻編碼壓縮技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)不再是無線視頻監(jiān)控的瓶頸所在，3G/4G網(wǎng)絡(luò)足以滿足高清視頻信號(hào)的無線傳輸需求。

　　海康威視從節(jié)約用戶投資，滿足用戶需求的角度出發(fā)，推出了完備的3G/4G視頻監(jiān)控系列產(chǎn)品，并在此基礎(chǔ)上提出了一套完整的3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案。

　　第 二 章 方案總體設(shè)計(jì)

　　3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案總體架構(gòu)如下圖所示：

　　方案總體架構(gòu)示意圖

　　1) 點(diǎn)位接入方式

　　? 單點(diǎn)接入方式

　　本方式主要針對(duì)區(qū)域內(nèi)前端攝像機(jī)數(shù)量少，分布零散的情況，此時(shí)可以采用3G/4G IPC采集視頻信號(hào)，直接通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸后接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。

　　? 匯集接入方式

　　本方式針對(duì)區(qū)域內(nèi)前端攝像機(jī)數(shù)量較多，分布較集中的情況，區(qū)域內(nèi)多個(gè)IPC通過網(wǎng)線接入3G/4G NVR，該NVR負(fù)責(zé)存儲(chǔ)編碼后的視頻信號(hào)，以及與運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

　　2) 傳輸網(wǎng)絡(luò)

　　3G/4G傳輸網(wǎng)絡(luò)及IP網(wǎng)絡(luò)均直接租用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，?？低?G/4G系列產(chǎn)品支持移動(dòng)、電信、聯(lián)通三家運(yùn)營(yíng)商多種制式無線網(wǎng)絡(luò)，可滿足各種運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋條件下視頻信號(hào)的傳輸需求。

　　3) 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心主要部署平臺(tái)服務(wù)器、存儲(chǔ)、顯示大屏、解碼拼控、交換機(jī)、PC客戶端等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)前端采集信號(hào)的接入、存儲(chǔ)、顯示，以及對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的統(tǒng)一配置管理。

　　本方案定位于介紹3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案，對(duì)于IP網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控中心不作詳細(xì)說明。

　　第 三 章 3G/4G傳輸網(wǎng)絡(luò)

　　3G通信技術(shù)

　　3G是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)。3G服務(wù)能夠同時(shí)傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在3種標(biāo)準(zhǔn)：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國(guó)國(guó)內(nèi)支持國(guó)際電聯(lián)確定的三個(gè)無線接口標(biāo)準(zhǔn)，分別是中國(guó)電信的CDMA2000，中國(guó)聯(lián)通的WCDMA，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA。三種不同3G技術(shù)的上、下行理論數(shù)據(jù)速率各不相同，具體參考數(shù)據(jù)見下表：

　　4G通信技術(shù)

　　2013年12月4日，工業(yè)和信息化部正式發(fā)放4G牌照，宣告我國(guó)通信行業(yè)進(jìn)入4G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信分別獲得一張TD-LTE牌照。

　　4G指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，該技術(shù)包括TDD-LTE和FDD-LTE兩種制式。頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD)是在分離的2個(gè)對(duì)稱頻率信道上進(jìn)行接收和發(fā)送，用保護(hù)頻段分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對(duì)的頻率，依靠頻率區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時(shí)間上是連續(xù)的。FDD在支持對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)時(shí)，頻譜利用率將大大降低。時(shí)分雙工(Time Division Duplexing, TDD)用時(shí)間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時(shí)隙作為通信承載，其單方向的資源在時(shí)間上是不連續(xù)的，時(shí)間資源在2個(gè)方向進(jìn)行分配。某個(gè)時(shí)間段由基站發(fā)送信號(hào)給移動(dòng)臺(tái)，另外的時(shí)間由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送給基站，基站和移動(dòng)臺(tái)之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

　　目前廣為宣傳的LTE技術(shù)從嚴(yán)格意義上講，屬于3.9G網(wǎng)絡(luò)，具備100Mb/s數(shù)據(jù)下行、50Mb/s數(shù)據(jù)上行的能力。升級(jí)版的LTE-Advanced技術(shù)才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G的要求，能夠具有下行1Gb/s、上行500Mb/s帶寬。因此基于LTE技術(shù)的4G無線網(wǎng)絡(luò)帶寬完全可以與有線媲美，而無線技術(shù)固有的優(yōu)勢(shì)，如不用敷設(shè)線纜，能夠快速部署和建網(wǎng)，支持移動(dòng)監(jiān)控，使得基于4G網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控會(huì)越來越得到廣泛的應(yīng)用。

　　此外，4G網(wǎng)絡(luò)引入了正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)、多輸入多輸出(MIMO)、64QAM高階調(diào)制等新概念，可提供給用戶更加充裕的網(wǎng)絡(luò)帶寬、更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，單向網(wǎng)絡(luò)時(shí)延可低于5ms，比3G網(wǎng)絡(luò)更適合大規(guī)模開展無線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

　　網(wǎng)絡(luò)流量計(jì)算

　　網(wǎng)絡(luò)流量資費(fèi)在3G/4G視頻監(jiān)控系統(tǒng)的費(fèi)用開銷中占據(jù)較大比例，有必要對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行計(jì)算。

　　設(shè)每路圖像碼率為X Mb/秒，按照每天有T小時(shí)上傳圖像進(jìn)行計(jì)算。則每個(gè)月(按30天計(jì))需要流量(上行)Y的計(jì)算公式為：

　　從上式來看，視頻圖像上行傳輸所耗費(fèi)的流量與碼率、上傳時(shí)間長(zhǎng)短成正比，?？低?G/4G系列產(chǎn)品可根據(jù)用戶需求對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行靈活設(shè)置，并且能夠?qū)崟r(shí)統(tǒng)計(jì)和顯示當(dāng)前消耗的流量。

　　第 四 章 3G/4G視頻監(jiān)控接入設(shè)計(jì)

　　單點(diǎn)接入方式

　　應(yīng)用模式

　　監(jiān)控點(diǎn)位只有一個(gè)攝像機(jī)的情況下，推薦采用單點(diǎn)接入方式。即選用3G/4G網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，通過攝像機(jī)自帶的無線通信模塊與運(yùn)營(yíng)商基站進(jìn)行通信。

　　圖2.單點(diǎn)接入方式示意圖

　　? 視頻預(yù)覽

　　監(jiān)控中心預(yù)覽實(shí)時(shí)視頻圖像時(shí)，3G/4G IPC采集的視頻信息經(jīng)自身編碼模塊進(jìn)行編碼壓縮，通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)接入通信基站，進(jìn)一步傳送至監(jiān)控中心，在顯示設(shè)備上進(jìn)行顯示。

　　? 視頻存儲(chǔ)

　　3G/4G IPC采集并編碼后的視頻信息可存入本地自帶的SD卡中，也可通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)接入通信基站，進(jìn)一步傳送至監(jiān)控中心的集中存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)。

　　? 視頻回放

　　監(jiān)控中心顯示設(shè)備從存儲(chǔ)設(shè)備調(diào)取歷史視頻錄像，進(jìn)行視頻回放。

　　優(yōu)勢(shì)分析

　　全面高清

　　海康威視3G/4G IPC支持130萬及更高像素高清視頻圖像采集，配合超低照度、實(shí)時(shí)透霧、3D數(shù)字降噪、Smart IR、寬動(dòng)態(tài)等多種視頻圖像處理技術(shù)，讓用戶暢享高清體驗(yàn)。

　　節(jié)省費(fèi)用

　　?？低?G/4G IPC在低碼流下可以保持較高的圖像質(zhì)量，1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到3～4M，720p清晰度的視頻碼流速率可以降到1～2M，極大節(jié)省無線流量資費(fèi)和存儲(chǔ)空間。

　　安全可靠

　　支持HTTPS，SSH等安全認(rèn)證，支持創(chuàng)建證書，具備高的信息安全性;符合IP66級(jí)防塵防水設(shè)計(jì)，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，設(shè)備可靠性高;支持最大64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存儲(chǔ)，可在斷網(wǎng)恢復(fù)后將斷網(wǎng)期間本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可靠性高。

　　Smart功能

　　1) 智能編碼

　　采用ROI、SVC等視頻壓縮技術(shù)，編碼壓縮比高，超低碼率，節(jié)省存儲(chǔ)空間及帶寬資費(fèi)。支持多碼流同時(shí)輸出，碼流可分別獨(dú)立設(shè)置不同的高清分辨率、幀率、碼率。

　　圖3.多碼流示意圖

　　1) 智能偵測(cè)

　　具備行為偵測(cè)、人臉偵測(cè)、音頻偵測(cè)、場(chǎng)景偵測(cè)等多種智能偵測(cè)功能，偵測(cè)到相關(guān)事件時(shí)可實(shí)時(shí)報(bào)警。

　　2) 智能控制

　　支持Smart IR、ABF自動(dòng)背焦調(diào)節(jié)、AF自動(dòng)對(duì)焦功能，便于安裝調(diào)試，提升攝像機(jī)對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)性。

　　設(shè)備型號(hào)豐富

　　海康威視3G/4G IPC包括球機(jī)、槍機(jī)、筒機(jī)、針孔等多種外形及型號(hào)，支持高清視頻圖像采集，滿足各類場(chǎng)景下的視頻監(jiān)控需求。

　　多種網(wǎng)絡(luò)制式

　　海康威視3G/4G IPC支持國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)制式，其中4G IPC不僅支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的4G網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)向下兼容3G網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況，實(shí)現(xiàn)4G和3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)制式自動(dòng)切換，滿足各種網(wǎng)絡(luò)覆蓋條件下的視頻監(jiān)控需求。

　　匯集接入方式

　　應(yīng)用模式

　　監(jiān)控點(diǎn)位有多個(gè)攝像機(jī)的情況下，推薦采用匯集接入方式，即采用普通IPC+3G/4G NVR的組合方式。

　　IPC將采集的視頻信號(hào)進(jìn)行編碼壓縮，通過網(wǎng)線接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具備普通NVR功能之外，還可通過自帶的無線通信模塊與運(yùn)營(yíng)商基站進(jìn)行通信。

　　? 視頻預(yù)覽

　　3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接，實(shí)現(xiàn)本地視頻預(yù)覽;監(jiān)控中心預(yù)覽實(shí)時(shí)視頻圖像時(shí)，IPC對(duì)視頻信息進(jìn)行采集和編碼壓縮，通過3G/4G NVR內(nèi)置的無線模塊與3G/4G基站通信，進(jìn)一步傳送至監(jiān)控中心，在顯示設(shè)備上進(jìn)行顯示。

　　? 視頻存儲(chǔ)

　　IPC采集并編碼后的視頻信息通過網(wǎng)線直接存入3G/4G NVR;通過視頻信息管理應(yīng)用平臺(tái)，監(jiān)控中心可以對(duì)NVR存儲(chǔ)的重要視頻進(jìn)行集中備份，備份數(shù)據(jù)通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)接入通信基站，進(jìn)一步傳送至監(jiān)控中心存儲(chǔ)設(shè)備。

　　? 視頻回放

　　3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接，將視頻錄像進(jìn)行回放顯示;監(jiān)控中心顯示設(shè)備可通過3G/4G網(wǎng)絡(luò)從NVR調(diào)取歷史視頻錄像，進(jìn)行視頻回放。

　　一.1.1 優(yōu)勢(shì)分析

　　一.1.1.1 全面高清

　　3G/4G NVR支持600W像素高清網(wǎng)絡(luò)視頻的預(yù)覽、存儲(chǔ)與回放，本地6路1080p/12路720p解碼性能;支持HDMI與VGA同時(shí)輸出，輸出分辨率最高均可達(dá)1920x1080p。

　　一.1.1.2 節(jié)省費(fèi)用

　　1) 低碼率

　　IPC在低碼率下可以保持較高的圖像質(zhì)量，1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到3～4M，720p清晰度的視頻碼流速率可以降到1～2M，極大節(jié)省帶寬資費(fèi)和存儲(chǔ)空間。

　　2) 定時(shí)抓圖

　　通過定時(shí)抓圖功能，系統(tǒng)可定時(shí)抓取現(xiàn)場(chǎng)圖片并上傳至監(jiān)控中心管理平臺(tái)，極大地節(jié)省無線網(wǎng)絡(luò)流量。圖片格式、分辨率、圖像質(zhì)量、抓圖間隔等參數(shù)均可進(jìn)行設(shè)置，最大程度地滿足用戶需求。

　　3) 零通道預(yù)覽

　　3G/4G NVR具備零通道預(yù)覽功能，遠(yuǎn)程訪問使用1路零通道編碼視頻，觀看多通道分割的視頻畫面，充分獲取監(jiān)控圖像信息，節(jié)省無線網(wǎng)絡(luò)流量。

　　圖5.零通道預(yù)覽

　　4) 虛擬碼流(轉(zhuǎn)碼)

　　3G/4G NVR可對(duì)編碼后的圖像分辨率、碼率、幀率等進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供更多的選擇方案，節(jié)約無線流量資費(fèi)。

　　圖6.虛擬碼流(轉(zhuǎn)碼)

　　5) 智能網(wǎng)傳

　　? 智能流控：設(shè)備根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)帶寬自動(dòng)調(diào)整碼率、幀率，保證遠(yuǎn)程預(yù)覽的流暢性。

　　圖7.智能流控

　　? 碼流平滑：支持碼流平滑控制，降低視頻碼率波動(dòng)幅度，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)流。

　　圖8.碼流平滑

　　6) 硬盤前置

　　?？低?G/4G NVR支持1個(gè)或2個(gè)SATA接口，每個(gè)接口最大支持4TB容量硬盤，視頻圖像數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)直接存入NVR，無需大量的無線流量。每個(gè)前端所需存儲(chǔ)空間(GB)=【視頻碼流大小(Mbps)×60秒×60分×24小時(shí)×存儲(chǔ)天數(shù)/8】/1024。

　　安全可靠

　　匯集接入模式下，視頻數(shù)據(jù)通過相對(duì)穩(wěn)定的有線傳輸接入3G/4G NVR，且NVR支持重要錄像文件加鎖保護(hù)功能，數(shù)據(jù)安全性高;NVR采用嵌入式操作系統(tǒng)，不會(huì)因病毒等原因?qū)е聼o法使用或者異常關(guān)機(jī)重啟，設(shè)備可靠性高;另外，NVR支持網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)(網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)抓包、網(wǎng)絡(luò)通暢)功能，及時(shí)掌握網(wǎng)絡(luò)傳輸情況。

　　Smart功能

　　1) 智能回放

　　有事件發(fā)生的錄像以正常速度播放;無事件發(fā)生的錄像自動(dòng)以16倍速播放(濃縮播放)，有效提升錄像回放效率。

　　2) 智能偵測(cè)

　　越界偵測(cè)：當(dāng)目標(biāo)越過用戶設(shè)置的警戒線時(shí)，設(shè)備自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)可配置靈敏度、方向等。穿越方向可配置為單向報(bào)警(從左往右、從右往左)或雙向報(bào)警。

　　區(qū)域入侵偵測(cè)：當(dāng)目標(biāo)在用戶設(shè)置的檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)，設(shè)備自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)可配置靈敏度、時(shí)間閾值、占比等。

　　區(qū)域入侵偵測(cè)：當(dāng)目標(biāo)在用戶設(shè)置的檢測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)，設(shè)備自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警。系統(tǒng)可配置靈敏度、時(shí)間閾值、占比等。

　　圖11.區(qū)域入侵偵測(cè)

　　3) 手動(dòng)/自動(dòng)撥號(hào)、下線

　　? 手動(dòng)/自動(dòng)撥號(hào)：支持自動(dòng)和手動(dòng)兩種撥號(hào)方式，自動(dòng)撥號(hào)模式下，最大可設(shè)置8個(gè)撥號(hào)計(jì)劃，用戶可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置撥號(hào)、休眠時(shí)間段，合理分配，大大節(jié)約無線流量。

　　圖12.手動(dòng)/自動(dòng)撥號(hào)

　　? 手動(dòng)/自動(dòng)下線：手動(dòng)撥號(hào)模式下，規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有用戶操作設(shè)備，設(shè)備主動(dòng)下線，節(jié)約無線流量;自動(dòng)下線時(shí)間1-65535秒可配置。

　　圖13.手動(dòng)/自動(dòng)下線

　　4) 白名單

　　支持手機(jī)白名單功能，白名單用戶可通過短信和呼叫方式來控制設(shè)備上線、下線。

　　設(shè)備型號(hào)豐富

　　?？低?G/4G NVR可接駁符合ONVIF、PSIA、RTSP標(biāo)準(zhǔn)及眾多主流廠商的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，兼容性強(qiáng)。3G/4G NVR具備支持1、4、8、16、32路網(wǎng)絡(luò)視頻接入能力的多種型號(hào)，滿足各種場(chǎng)景下的應(yīng)用需求。

　　多種網(wǎng)絡(luò)制式

　　?？低?G/4G NVR 支持移動(dòng)、聯(lián)通、電信國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商的3G/4G網(wǎng)絡(luò)。4G NVR向下兼容3G網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況，進(jìn)行4G和3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)制式自動(dòng)切換，通道1支持3G/4G信號(hào)強(qiáng)度和制式疊加。

　　快速部署配置

　　?？低?G/4G NVR內(nèi)置交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口支持多路IPC接入和PoE供電，IPC可實(shí)現(xiàn)即插即用;可外接客戶端、顯示器、無線天線，支持IPC集中管理，包括IPC參數(shù)配置、信息的導(dǎo)入/導(dǎo)出、語音對(duì)講和升級(jí)等功能。

　　圖14.3G/4G NVR接線示意圖