【安防知識網(wǎng)】2009年1月7日,工業(yè)和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯(lián)通發(fā)放了3張第三代移動通信(3G)的運營牌照,標(biāo)志著我國進(jìn)入了3G時代。在此前后,3G技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用及其前景就成為一個熱門話題,不少企業(yè)為此投入了大量的人力與資金開發(fā)相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品,寄希望于取得良好的回報。到底3G這種公共移動通信技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域中的地位和市場前景如何呢?我們先來回憶一下公共移動通信技術(shù)在視頻傳輸方面發(fā)展的歷程。
一、公共移動通信技術(shù)在視頻傳輸中應(yīng)用的歷史
最早的公共移動通信被稱為第一代移動通信(1G),就是現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰的模擬移動通信網(wǎng),它僅限于語音通信,無法進(jìn)行數(shù)據(jù)與視頻圖像傳輸。后來出現(xiàn)了第二代移動通信(2G),典型代表是GSM和CDMA(基于高通公司發(fā)起的第一個數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)IS-95),就是我們通常說的G網(wǎng)和C網(wǎng)。最初的GSM和CDMA主要也僅限于提供語音業(yè)務(wù),盡管技術(shù)上已經(jīng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了,但由于帶寬非常窄,GSM理論上只能提供9.6Kbps帶寬,CDMA理論上只能提供64Kbps帶寬。隨后,在人們對移動數(shù)據(jù)通信迫切增長的需求下,GSM和CDMA開始了各自的演進(jìn)過程。2G與第三代移動通信(3G)的過渡時代來臨了,即2.5G/2.75G的時代。
GSM在這一時期的演進(jìn)方向是GPRS(GeneralPacketRadioService,基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換)技術(shù)和EDGE(EnhancedDataRateforGSMEvolution,增強型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn))技術(shù),GPRS通常被歸入2.5G,EDGE通常被歸入2.75G。GPRS與GSM相比,數(shù)據(jù)傳輸性能有了很大的提升,理論最高速率可達(dá)171.2Kbps,而受信道編碼方式、信道分配策略以及終端支持等因素影響,其實際速率平均只有20~40Kbps。EDGE相對GPRS而言,數(shù)據(jù)傳輸性能有了進(jìn)一步提升,理論上其最高速率可達(dá)2Mbps。但同樣因為信道配置、移動速度等因素,EDGE的實際應(yīng)用速率通常不超過160Kbps。
CDMA在這一時期的演進(jìn)方向則是CDMA20001X。盡管從標(biāo)準(zhǔn)本身,整個CDMA2000都屬于3G,但鑒于CDMA20001X本身的表現(xiàn),仍然被大多數(shù)人歸入了2.5/2.75G。與GPRS/EDGE的情況類似,CDMA20001X的數(shù)據(jù)傳輸性能比CDMA(IS-95)提升了一大截,其ReleaseA版本的理論最高速率為307.2Kbps。當(dāng)然,受各種因素影響,CDMA20001X在實際應(yīng)用中的平均速率只有70~110Kbps。
由于帶寬的提高,2.5G/2.75G開啟了移動數(shù)據(jù)通信的大門,基于2.5G/2.75G技術(shù)的移動網(wǎng)已經(jīng)可以進(jìn)行基本的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)了,比如在線網(wǎng)頁瀏覽、發(fā)送E-mail、文字和圖片傳輸?shù)?,但是,由于傳輸速率仍然不高,還是無法較好地開展視頻傳輸業(yè)務(wù)。盡管這一時期也出現(xiàn)了采用GPRS或CDMA20001X多信道捆綁進(jìn)行視頻傳輸?shù)膽?yīng)用,但這是以犧牲成本和穩(wěn)定性為代價的,實用性不高。因此,這一時期還只能稱為窄帶無線時代。正是人們對高速數(shù)據(jù)移動傳輸(包括視頻移動傳輸)的迫切需求推動了3G的到來,同時也開啟了寬帶無線時代。
面向全球的3G標(biāo)準(zhǔn)有4個,包括WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX。我國公共移動通信采用的主要是前三個,即WCDMA(中國聯(lián)通采用)、TD-SCDMA(中國移動采用),以及CDMA2000(中國電信采用)。這里提到的CDMA2000指的是CDMA20001xEV。這三個標(biāo)準(zhǔn)都可以由前面提到的2G時代G網(wǎng)和C網(wǎng)演進(jìn)過來,其中WCDMA的演進(jìn)步驟是GSM-GPRS-EDGE-WCDMA,TD-SCDMA的演進(jìn)步驟是GSM-TD-SCDMA,CDMA2000的演進(jìn)步驟是CDMA(IS-95)-CDMA20001X-CDMA20001xEV。[nextpage]
隨著技術(shù)的進(jìn)步與實際的需要,3G技術(shù)也在與時俱進(jìn),例如HSDPA(HighSpeedDownlinkPackagesAccess,高速下行分組接入)技術(shù)是提高WCDMA網(wǎng)絡(luò)高速下行數(shù)據(jù)傳輸速率非常重要的技術(shù),是致力于3G技術(shù)進(jìn)步的3GPP(3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作伙伴計劃)在R5協(xié)議中為了滿足上下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不對稱的需求提出來的,它可以在不改變已經(jīng)建設(shè)的WCDMA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,大大提高用戶下行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率(理論最大值可達(dá)14.4Mbps),該技術(shù)是WCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中提高下行容量和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率的一種重要技術(shù)。而HSUPA(highspeeduplinkpacketaccess,高速上行鏈路分組接入)技術(shù)可以大大增強WCDMA上行鏈路的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載能力和頻譜利用率。
根據(jù)前三種3G標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)最新版本部署進(jìn)展,WCDMA(最新版本采用HSUPA)的上行速率理論值為5.76Mbps、下行速率理論值為14.4Mbps,TD-SCDMA(最新版本TD-HSDPA)的上行速率理論值為384Kbps、下行速率理論值為2.8Mbps,CDMA2000(最新版本EV-DORevA)的上行速率理論值為1.8Mbps、下行速率理論值為3.1Mbps。而根據(jù)網(wǎng)上收集的網(wǎng)友實測情況,CDMA2000基本上接近理論值,WCDMA則位于800Kbps~1.44Mbps之間,表現(xiàn)一般的TD-SCDMA也普遍超過了384Kbps。
一般網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控要求達(dá)到相應(yīng)的分辨率,不同的分辨率需要提供不同的帶寬,目前視頻壓縮技術(shù)可以達(dá)到以下指標(biāo)。
分辨率CIF 2CIF 4CIF
帶寬512kbps 1024kbps 2048kbps
如果網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備被設(shè)置到某一個分辨率后其帶寬必須達(dá)到相應(yīng)值以上,否則將出現(xiàn)丟幀、視頻質(zhì)量下降等現(xiàn)象。
多媒體業(yè)務(wù)是3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的重點,其傳輸速率要求為:高速移動時能夠達(dá)到144kbps,慢速移動時為384kbps,靜止?fàn)顟B(tài)為2Mbps。3G的帶寬比較適合低速移動的無線視頻監(jiān)控應(yīng)用。伴隨著3G在全球商用步伐的加快,3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在加速創(chuàng)新,3G無線傳輸設(shè)備在功能和性能方面也會取得不斷的提升。在我國,隨著3G移動通信系統(tǒng)走向?qū)嵱?,高?MHz的帶寬將為無線視頻監(jiān)控提供強有力的支持,此時視頻的質(zhì)量也會有很大的改善。此外,未來的3G系統(tǒng)也將考慮公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)與WLAN、FWA和WBMA等系統(tǒng)的融合,用戶將有可能真正實現(xiàn)在“任何時間、任何地點、任何終端”的無縫式無線視頻監(jiān)控。因此我們可以認(rèn)為3G開辟了無線移動視頻監(jiān)控新的未來。
二、公共移動通信技術(shù)在國內(nèi)移動監(jiān)控中應(yīng)用的概況
在任何時間、任何地點,甚至是移動的場合均能實現(xiàn)視頻監(jiān)控一直是安防業(yè)內(nèi)努力的一個方向,許多用戶也有這方面的實際需求。這種監(jiān)控方式離不開無線傳輸?shù)氖侄?,公共移動通信網(wǎng)絡(luò)無疑提供了一種很好的選擇。由于本文重點討論公用移動通信技術(shù)在國內(nèi)移動監(jiān)控中應(yīng)用,專用的無線通信技術(shù)我們不在這里討論。[nextpage]
隨著2.5G/2.75G技術(shù)的出現(xiàn),公共移動通信技術(shù)在國內(nèi)開始應(yīng)用于視頻傳輸。安徽創(chuàng)世科技有限公司04年提出了基于CDMA1X無線網(wǎng)絡(luò)的無線視頻監(jiān)控的概念。2005年6月,北京九為安泰科技有限公司推出的新一代CDMA移動視頻監(jiān)控系統(tǒng);06年12月,北京世紀(jì)樂圖數(shù)字技術(shù)公司研究開發(fā)了“LOTOOi-Patrol”,整合了CDMA、GPS、非硬盤的本地存儲介質(zhì)(Flash)等資源,能較好地將公共移動通信應(yīng)用在多種視頻監(jiān)控場合。廈門、泉州、深圳、威海等地的安防生產(chǎn)商也先后推出了類似產(chǎn)品。
當(dāng)時的聯(lián)通與中國移動各自都擁有遍布全國的2.5G移動通信網(wǎng)絡(luò)??稍谡粕想娔X、PDA手機上進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻采集與傳輸,只要有網(wǎng)絡(luò)信號的地方也可以實現(xiàn)視頻的無線傳輸,真正實現(xiàn)移動監(jiān)控。兩家移動運營商都有分公司推出了相應(yīng)的視頻傳輸業(yè)務(wù)項目。雖然相對于2G來說帶寬有了增加,而對于視頻傳輸來說它們的缺點還是帶寬較小,只適合于低幀率、低畫質(zhì)視頻的傳輸,而且主要面向個人用戶。不少廠家推出的家用網(wǎng)絡(luò)攝像頭針對的就是這一市場。
3G牌照的發(fā)放促進(jìn)了新一輪的通訊產(chǎn)業(yè)變革。09年2月底中國移動率先推出了基于3G手機的新業(yè)務(wù)---移動安防業(yè)務(wù),作為中國移動的合作方北京方標(biāo)電信公司及其子公司北京方標(biāo)科技有限公司將全權(quán)負(fù)責(zé)此項業(yè)務(wù)的全國市場拓展。
隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步完善,一些基于3G技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)先后投入運行。
自2009年4月開始,北京急救中心正式開始啟動基于中國移動“TD-SCDMA”技術(shù)的無線視頻項目,將其實際應(yīng)用于急救車上,使北京急救中心的工作人員可以在第一時間通過無線視頻準(zhǔn)確監(jiān)控到急救車內(nèi)的救護(hù)情況,并為現(xiàn)場提供指導(dǎo)和指揮意見。120急救中心TD視頻監(jiān)控應(yīng)用為全國首例TD技術(shù)較大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用于衛(wèi)生醫(yī)療急救系統(tǒng)。7月,中國移動北京公司與北京120急救中心共同簽訂了TD視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)合作協(xié)議。
6月1日,青島市南區(qū)金門路街道辦事處與中國聯(lián)通簽訂協(xié)議,由中國聯(lián)通負(fù)責(zé)安裝100個3G視頻監(jiān)控探頭,以完善社區(qū)技防手段覆蓋范圍。這是山東省首次將3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于平安建設(shè)工作中。
今年6月,武漢建成國內(nèi)首個城管視頻實時指揮系統(tǒng)。在移動的情況下,該系統(tǒng)運用3G技術(shù)能將圖像和聲音通過無線發(fā)射系統(tǒng)適時地傳遞至指定地方。硚口區(qū)城管局的8臺執(zhí)法車裝配了車載攝像儀,攝像頭裝在車頂,可360度旋轉(zhuǎn),將周邊情況“盡收眼底”。所有圖像適時傳遞到指揮中心,并分別顯示在大屏幕上。該系統(tǒng)還配備了8套“單兵儀”——佩戴在肩膀上的攝像儀,當(dāng)車輛不方便進(jìn)入時,可以由人攜帶進(jìn)入。
我們相信,今后還出現(xiàn)更多類似項目的報道。
三、無線視頻監(jiān)控還只是有線監(jiān)控的補充
雖然3G已經(jīng)開始應(yīng)用于移動視頻監(jiān)控,但在其發(fā)展過程中還存在許多問題。我們先從3G開通后的一些情況談起。[nextpage]
年初,新浪數(shù)碼評測室對中國電信深度定制的3G手機華為C7600進(jìn)行了下載測試,下載了一首周杰倫的歌曲,普通版1.52MB,共耗時19秒,平均達(dá)到80KB/s的下載表現(xiàn)。雖然這個指標(biāo)與較好質(zhì)量的視頻傳輸還有一段距離,但在3G推出的初期也是可以預(yù)料的。
下面我們再看一看目前3G使用的資費。中國移動設(shè)置了4款按流量計費的套餐,分別為50元包500MB、100元包2GB、200元包5GB,以及300元包10GB.每月超出的部分按0.01元/KB收取。中國電信的3G資費方案獨樹一幟,繼承了ADSL固定寬帶按時長計費的模式。目前,廣東電信仍然沿用天翼CDMA放號時的無線上網(wǎng)資費標(biāo)準(zhǔn),為0.1元/分鐘。該種計費標(biāo)準(zhǔn)只適用于辦理了天翼各種資費套餐的用戶。北京電信已經(jīng)推出了專門針對3G無線上網(wǎng)的3種包月資費套餐,分別是:160元包300小時本地上網(wǎng)和5小時國內(nèi)漫游上網(wǎng);200元包200小時上網(wǎng)時長(不區(qū)分本地和漫游);300元包360小時上網(wǎng)時長(不區(qū)分本地和漫游)。每月超出部分按0.05元/分鐘計算。而聯(lián)通的3G上網(wǎng)資費標(biāo)準(zhǔn)以按流量計費為主要方式,主打150元包3GB流量的套餐。相對于視頻監(jiān)控需要傳輸?shù)木蘖啃畔?,這樣的資費對于監(jiān)控,特別是需要連續(xù)監(jiān)控的用戶來說是很難接受的。
由于3G單個基站的帶寬十分有限,隨著用戶的增長按照包時計費的方式推出不久就遇到難題。按時長計費的中國電信3G無線上網(wǎng)卡雖然到6月中旬只賣出100多萬部,在實際操作中,按時長計費方式的弊端已經(jīng)開始顯露。由于固定寬帶采用的是光纖傳輸方式,帶寬對于用戶的大容量網(wǎng)絡(luò)需求基本都能滿足,而無線寬帶則由于頻率的限制,以及網(wǎng)速的限制,對承載的用戶量有一定要求。目前他們正醞釀改為按流量計費。7月1日,中國電信集團(tuán)一位內(nèi)部人士證實:前段時間,由于大量用戶使用BT(一種P2P的下載方式),甚至超過了北京電信的3G網(wǎng)絡(luò)承載量,北京電信已經(jīng)開始暫緩發(fā)展上網(wǎng)卡用戶。
與2.5G相同,3G傳輸數(shù)據(jù)量巨大的視頻流時仍然存在一些問題,可靠性不高、容易丟包,帶寬隨時可能變化,運行費用較高,且很難下降。目前的3G網(wǎng)絡(luò)即使傳輸CIF圖像,一個基站也不能超過3個監(jiān)控點,而且無線寬帶的特點是傳輸當(dāng)中帶寬的不確定,目前3G網(wǎng)絡(luò)速度快的話可以達(dá)到1M,速度慢的幾十K,因此只能作為輔助傳輸手段。手機監(jiān)控系統(tǒng)運行費用應(yīng)當(dāng)包括視頻源的寬帶上網(wǎng)費、手機收看流量費、監(jiān)控系統(tǒng)運行費等,總費用還是太高。
北京郵電大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院闞凱力教授認(rèn)為,3G根本不可能承擔(dān)大規(guī)模的使用量,大量使用,通道就會擁堵。3G用戶數(shù)量要大量增加的話,現(xiàn)在的3G網(wǎng)絡(luò)根本無法承受,而擴容的成本,運營商也是無法承受的,所以資費就高;資費一高,用戶就承受不了,就不用。3G一個基站,或者說一個頻道,也就是幾百K,即采用了HSDPA(HighSpeedDownlinkPacketAccess,高速下行分組接入)或HSUPA(highspeeduplinkpacketaccess,高速上行鏈路分組接入)技術(shù)也才幾兆。這個容量非常有限?,F(xiàn)在有些人說3G速度很快,為什么?因為一個基站只有很少幾個用戶。一個基站如果覆蓋半徑是5公里,那么它的覆蓋面積就是70、80平方公里。在3G的用戶真正發(fā)展起來的時候,這70、80個平方公里的市區(qū)中心會有多少用戶?至少上萬。那么,上萬個用戶來共享3G的基站,共享這幾百K甚至幾兆帶寬,每個用戶能有多少K?3G根本不可能承擔(dān)大規(guī)模的使用量,更不要說現(xiàn)在推的上網(wǎng)本、數(shù)據(jù)卡,這是要3G的命。而3G網(wǎng)絡(luò)對于數(shù)據(jù)量巨大的視頻傳輸更是如此。因此,3G與2.5G比較帶寬也還只是量變,其帶寬資源與資費下降空間限制了它的發(fā)展。[nextpage]
無線傳輸與有線傳輸相比較有這樣幾個問題:1、無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬與頻率資源更為有限,所能達(dá)到的帶寬遠(yuǎn)低于有線網(wǎng)絡(luò)。由于公共移動通信網(wǎng)絡(luò)其單個終端的有效帶寬相當(dāng)有限,往往需要同時承載語音、數(shù)據(jù)等傳輸業(yè)務(wù),高帶寬的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)易發(fā)生丟包,而且可用帶寬經(jīng)常發(fā)生波動。2、無線信道的誤碼率比較高。特別是當(dāng)終端設(shè)備處于移動狀態(tài)時,可用帶寬和誤碼率指標(biāo)有較大幅度下降。3、無線傳輸?shù)馁Y費也遠(yuǎn)高于有線傳輸。
我們可以進(jìn)一步就有線傳輸與無線傳輸信道帶寬進(jìn)行比較。
目前大量應(yīng)用的有線寬帶傳輸方式主要是XDSL與光纜。在XDSL當(dāng)中VDSL(Very-high-bit-rateDigitalSubscriberloop,甚高速數(shù)字用戶環(huán)路)速度較高,VDSL也稱為ADSL的快速版本。使用VDSL,短距離內(nèi)的最大下傳速率可達(dá)55Mbps,上傳速率可達(dá)19.2Mbps,甚至更高。不同廠家的芯片組,支持的速度不同。同一廠家的芯片組,使用的頻段不同,提供的速度也不同。而光纖傳輸線纜比銅質(zhì)傳輸線具備更多優(yōu)勢,其特點有:(1)頻帶較寬,目前光纖的使用帶寬已達(dá)1.0GHz以上。(2)衰減較小,中繼器的間隔較大,因此可以減少整個通道中繼器的數(shù)目,可降低成本。單模LED光源的光傳輸設(shè)備可以傳輸60km以上。(3)抗干擾及電磁絕緣性能好。光纖電纜中傳輸?shù)氖枪馐?,由于光束不受外界電磁干擾與影響,而且本身也不向外輻射信號,也不會像傳統(tǒng)的同軸電纜和通信電纜那樣因短路、接觸不良或線纜老化等現(xiàn)象而造成火花或靜電。(4)體積小,光纜的外徑均在15mm左右,即使是48芯、96芯光纜,其外徑也不會有較大變化。(5)傳輸保密性強。
國內(nèi)兩家主要的有線通信運營商――中國電信和中國聯(lián)通近兩年同時采取VDSL2與光纖到戶技術(shù)進(jìn)行固網(wǎng)寬帶技術(shù)推廣,采用VDSL2與采用GPON(Gigabit-CapablePassiveOpticalNetwork,以通用幀結(jié)構(gòu)為傳輸平臺的無源光網(wǎng)絡(luò))、EPON(EthernetPassiveOpticalNetwork,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))光纖到戶技術(shù)都可實現(xiàn)100M的速率。
一般來講,有線傳輸?shù)男詢r比高于無線傳輸,寬帶傳輸更是如此。在互聯(lián)網(wǎng)無線通信,如無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線個人局域網(wǎng)(WPAN)、無線固定接入(FWA)和寬帶移動接入(WBMA)中主要采用的是通過接入技術(shù)的FMC(FixedMobileConvergence,基于固定和無線相結(jié)合)傳輸技術(shù)。因此從總體看,無線視頻監(jiān)控還只是有線監(jiān)控的補充。此外,共享信道資源的公眾通信系統(tǒng)在應(yīng)急情況下發(fā)生局部性負(fù)荷劇增時,有可能造成不可容忍的延時甚至阻塞的問題。
四、幾種公共移動傳輸技術(shù)的比較
與3G相類似的公共移動傳輸技術(shù)還有幾種通過無線接入的方式進(jìn)行的FMC(FixedMobileConvergence,基于固定和無線相結(jié)合)傳輸?shù)募夹g(shù),它們和3G一樣都有電信級的應(yīng)用。由于它們往往與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用緊密聯(lián)系,這幾種傳輸技術(shù)都受到電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)的關(guān)注。近幾年這幾種無線接入技術(shù)的發(fā)展顯得十分紅火。電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)制定了802.11(無線局域網(wǎng),WLAN)、802.15(無線個人局域網(wǎng),WPAN)、802.16a/d(無線固定接入,F(xiàn)WA)和802.20(寬帶移動接入,WBMA)等標(biāo)準(zhǔn)。其中WPAN主要包括藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)和超寬帶(UWB)技術(shù),它在公共移動傳輸中應(yīng)用較少。WLAN采用802.11標(biāo)準(zhǔn),WiMAX采用802.16a/d標(biāo)準(zhǔn),而WBMA(wirelessbrodbandmobileaccess,寬帶移動接入)采用802.20標(biāo)準(zhǔn),這3類在公共移動傳輸中應(yīng)用較多。[nextpage]
WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。其中802.11b采用2.4GHz的頻段,可支持11Mbps的共享接入速率;802.11a采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù),傳輸采用5GHz的頻段,速率高達(dá)54Mbps,但無障礙的接入距離降到30-50米;802.11g其實是一種混合標(biāo)準(zhǔn),既能適應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn),又符合802.11a標(biāo)準(zhǔn),它比802.11b速率快5倍,并和802.11b兼容。目前,WLAN的推廣和認(rèn)證工作主要由產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織WiFi(WirelessFidelity,無線保真)聯(lián)盟完成,所以WLAN技術(shù)常常被稱之為WiFi。出于安全和知識產(chǎn)權(quán)的考慮,我國在推廣WiFi技術(shù)時提出了中國無線局域網(wǎng)安全強制性標(biāo)準(zhǔn)WAPI(WirelessLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure,無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全協(xié)議)。中國移動運營商方面已經(jīng)明確相關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須支持WAPI功能。
美國著名科技雜志《連線》8月10日在網(wǎng)站上刊登署名為PriyaGanapati的文章稱,經(jīng)過將近五年的醞釀,下一代WiFi標(biāo)準(zhǔn)即將在9月份被最終確定,其官方名稱為“802.11n”,也常被稱為“WirelessN”,這種新標(biāo)準(zhǔn)將為高清視頻和家庭數(shù)據(jù)傳輸鋪平道路?;?02.11n最終標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品能提供最高600Mbps的連接速度,支持最多四條高清視頻流、音頻流和數(shù)據(jù)流的同時播放和傳輸,此外還承諾提供良好的向后兼容性,即新設(shè)備在舊產(chǎn)品上順暢運行的能力。在上個月的臺北國際電腦展上,高通推出了一種能讓802.11n成為用戶“理想標(biāo)準(zhǔn)”的芯片,這種名為“WCN1320”的芯片能提供4×4的收發(fā)性能,也就是說,它能在5GHz或2.4GHz兩種頻段中同時收發(fā)四條音頻流、視頻流或數(shù)據(jù)流。
WiFi具有以下一些優(yōu)勢:其一,無線電波的覆蓋范圍廣,基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小,半徑大約只有50英尺左右,約合15米,而WiFi的半徑則可達(dá)300英尺左右(接近100米)。最近,由Vivato公司推出的一款新型交換機。該款產(chǎn)品能夠把目前WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的半徑提高到4英里(約6.5公里)。其二,雖然由WiFi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好,數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些,傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn),但傳輸速度非???,可以達(dá)到54mbps,符合個人和社會信息化的需求。其三,廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低,WiFi接入設(shè)備的成本也特別低。
表1
表1列出了3G和WiFi的主要異同點。顯然,3G網(wǎng)絡(luò)可以利用WiFi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c以彌補自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足,而WiFi不僅可利用3G網(wǎng)絡(luò)完善的鑒權(quán)與計費機制,而且可結(jié)合3G網(wǎng)絡(luò)廣覆蓋的特點進(jìn)行多接入切換功能。這樣就能實現(xiàn)WiFi與3G的融合,C+W在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上的優(yōu)點顯而易見。WLAN(WiFi)可以提供比目前3G高出數(shù)倍的網(wǎng)絡(luò)帶寬,而且其成本低廉,部署迅速,可以作為傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)3G技術(shù)在數(shù)據(jù)帶寬有限情況下的有力補充,使3G運營錦上添花,進(jìn)一步擴大業(yè)務(wù)量。 [nextpage]
去年10月中國電信成為有線與無線混合電信經(jīng)營商,在今年6月就緊急啟動了31個省公司核心網(wǎng)改造項目,該項目旨在于核心網(wǎng)層面實現(xiàn)對CDMA+WiFi(C+W)的統(tǒng)一認(rèn)證和統(tǒng)一計費的支持,對C+W用戶數(shù)據(jù)、承載業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管理控制,從而為中國電信用戶提供高性價比的融合業(yè)務(wù)和服務(wù)。這是國內(nèi)首個C+W網(wǎng)絡(luò),在固定移動融合的全業(yè)務(wù)運營領(lǐng)域具有示范意義。中國電信希望其能夠盡快形成一定規(guī)模,并與已經(jīng)商用的CDMA2000網(wǎng)絡(luò)形成互補,在3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上形成差異化競爭的優(yōu)勢。
表1對該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較。
WiMAX作為線纜和xDSL的無線擴展技術(shù),802.16a規(guī)范于2003年1月29日被IEEE通過。這是一種新的寬帶FWA技術(shù),是為解決寬帶接入“最后一公里”的問題而設(shè)計的。同時,WiMAX也是面向全球的4個3G標(biāo)準(zhǔn)之一。
目前業(yè)界對WiMAX的一致認(rèn)同是,相對于3G和LTE((LongTermEvolution,長期演進(jìn)))項目,WiMAX更適合以大容量、高頻譜效率用于滿足無線互聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)的需求,例如無線城市中的無線寬帶接入、農(nóng)村信息化中的寬帶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等,配合NGN(NextGenerationNetwork,下一代網(wǎng)絡(luò)),WiMAX可以提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)。表2對該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其他3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較。
表2
移動寬帶無線接入(WBMA)提供與移動電話系統(tǒng)一樣的覆蓋率和移動速度,并擁有WiFi的數(shù)據(jù)傳輸速率。WBMA目前主要采用了一種從局域網(wǎng)(LAN)擴展到廣域網(wǎng)(WAN)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議——IEEE802.20標(biāo)準(zhǔn)。Flarion科技公司(由朗訊貝爾實驗室分拆而出)率先開發(fā)出了基于FLASH(FastLow-latencyAccesswithSeamlessHandoff)-OFDM技術(shù)的WBMA系統(tǒng)。表3對該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較。[nextpage]
表3
3G可以提供廣覆蓋、較高移動性和中等數(shù)據(jù)傳輸速率;WiFi可以提供廉價的熱點覆蓋、低移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WPAN可以提供超近距離的無線高速率連接;WiMAX可以提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WBMA則可以提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率。WBMA是一種在以較高速度運行的載體中進(jìn)行無線移動監(jiān)控的、比3G更有前途的方式,雖然目前該技術(shù)尚不成熟。
應(yīng)該說WiFi、WiMAX、WBMA和3G在高速無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域都將扮演重要角色,但是在最初設(shè)計時,它們采用了不同的技術(shù)手段來解決不同的應(yīng)用問題。WiFi、WiMAX、WBMA和3G的主流是互補的,在局部會有部分融合,但要相互取代不太可能。另外,在應(yīng)用和需求上它們也有著顯著的差距,它們都將在越來越細(xì)化的市場中找到自己的生存空間。因此,與其說它們是競爭的關(guān)系,還不如說是共存的關(guān)系。3G系統(tǒng)的大規(guī)模使用已經(jīng)開始,而WiFi、WBMA和WiMAX等技術(shù)作為局部的高速接入手段來彌補3G的不足也會有廣闊的應(yīng)用前景。
由此可見,無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)可以采用寬帶無線接入系統(tǒng)與移動無線傳輸系統(tǒng)相結(jié)合的方式。寬帶無線接入系統(tǒng)以其高容量、規(guī)模組網(wǎng)能力、價格低廉和長距離傳輸取勝。
據(jù)《中國安防》雜志09年7月刊報道,美國加利福尼亞州的SanMateo縣為多家媒體和幾百位公眾成員能夠?qū)崟r觀看一場長達(dá)幾個月的審訊實況,建成了一個利用城市WiFi網(wǎng)絡(luò)組建的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。土耳其港口城市博得魯姆則利用WiMAX接入技術(shù)組建了一個37個基站、70多個攝像頭的無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。這是這兩種技術(shù)在無線監(jiān)控中實用案例的報道。[nextpage]
五、移動視頻監(jiān)控的發(fā)展前景
就如同前幾年的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場一樣,3G技術(shù)的發(fā)展并不能代表無線移動視頻監(jiān)控市場會在一、兩年內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用,正好相反,這最初的兩年還是安防移動監(jiān)控市場的痛苦掙扎期。
據(jù)了解,中移動的3G推廣采用3+1策略,這一策略正在經(jīng)受著市場的嚴(yán)峻考驗。TD上網(wǎng)卡、內(nèi)置TD上網(wǎng)卡的筆記本電腦,無線固話及擁有上網(wǎng)功能的TD手機,都是有人氣沒銷量。因為TD終端手機款式較少,中移動選擇在上網(wǎng)本上發(fā)力,給上網(wǎng)本提供了大額的話費補貼,并做出了讓利于民的姿態(tài),但是上網(wǎng)本這個前鋒也遭遇到了挫折。自4月16日中國電信正式宣布全國規(guī)模啟動3G服務(wù)以來,到7月中國電信的3G服務(wù)已經(jīng)覆蓋近500個城市,發(fā)展步伐遠(yuǎn)較中國聯(lián)通100個城市和中國移動38個城市3G商用為快。據(jù)中國電信透露,截至2009年上半年,中國電信以CDMA2000EVDO為技術(shù)、按小時計費的3G上網(wǎng)卡已經(jīng)銷售100多萬只,3G手機10多萬部,3G上網(wǎng)本只有3萬多部,這意味著上網(wǎng)卡顯然是貢獻(xiàn)最大的終端,反映3G與WiFi融合上網(wǎng)的模式更受到購買者的歡迎。
無論從技術(shù)應(yīng)用成熟度,網(wǎng)絡(luò)的完善(包括建設(shè)基于固定和無線技術(shù)相結(jié)合的網(wǎng)路),消費觀念的改革,運營商經(jīng)營模式的轉(zhuǎn)變等,整個市場的成熟需要一定時間。在這段時間內(nèi),市場與技術(shù)導(dǎo)向會完成安防廠商、通信芯片廠商、運營商等上下游廠商的配合,3G無線通訊解決方案提供商聯(lián)芯科技(大唐通信子公司)、T3G、華為、中興等都將綁定各自安防廠商,提供產(chǎn)品以及最終解決方案,而3家運營商也會為各自網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、完善和使用展開激烈的競爭,從基站的架設(shè),信號覆蓋率,以及資費服務(wù)等各個方面著手以獲得更多的消費者。安防廠商也會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況,芯片功能的增補以及最終用戶實際使用反饋,優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品,豐富整個產(chǎn)品線??梢哉f一個市場的成熟是復(fù)雜而微妙的,但這個趨勢不會受到懷疑。
綜上所述,公共無線視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)同時采用寬帶無線接入系統(tǒng)與移動無線傳輸系統(tǒng)。寬帶無線接入系統(tǒng)以其高容量、規(guī)模組網(wǎng)能力和長距離傳輸、價格取勝,非常適合在平安城市、政府機關(guān)、工商企業(yè)等傳輸網(wǎng)絡(luò)中的接入層、匯聚層(及部分骨干層)應(yīng)用,特別是在網(wǎng)絡(luò)的接入和匯聚節(jié)點,可以作為光纖的替代來使用。由于在移動性具有優(yōu)勢的WBMA接入技術(shù)尚未成熟,更未推廣,其它成熟的接入技術(shù)目前只支持低速移動通信。3G傳輸系統(tǒng)還可以其移動性、網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面取勝。其主要應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)是有其優(yōu)勢的幾個方面:1、需要移動監(jiān)控的特定行業(yè)用戶需求,如治安管理、交通的道路管理、城管、急救車等需要移動視頻監(jiān)控的領(lǐng)域,主要是對無線視頻采集(如交通巡邏、平安城市移動巡邏、城管移動巡邏與執(zhí)法等)和移動視頻觀看的要求。從技術(shù)上講,目前只有3G無線傳輸才能滿足上述的高要求。3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控與具體行業(yè)的深度融合,將成為移動視頻監(jiān)控市場發(fā)展的必然趨勢。2、家庭及商業(yè)監(jiān)控,如民用級家庭安防看護(hù)、中小商鋪聯(lián)網(wǎng)等。在此之前,國內(nèi)家庭無線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)尚未到較大面積開展的時機,存在的困難主要有三方面:適用的無線網(wǎng)絡(luò)、費用問題及認(rèn)識問題。伴隨著家庭網(wǎng)絡(luò)和移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不斷改善,由于3G手機監(jiān)控一般只是短時間觀看,隨著用戶消費能力和安防意識的增強,獨立式居住家庭增多,國內(nèi)家庭監(jiān)控將開始興起。當(dāng)出現(xiàn)盜賊入侵、意外失火或是煤氣泄漏等狀況,3G安防監(jiān)控系統(tǒng)會把報警信息和圖像發(fā)送到主人手機上,讓主人及時獲悉并做出處理。3G家庭終端還可以根據(jù)指令拍攝下家中的實時視頻畫面,并發(fā)到主人手機中供以后取證。這對于中高端家庭具有相當(dāng)?shù)恼T惑力。3、特殊環(huán)境場合監(jiān)控。如森林防火、油田、野外變電站監(jiān)控等具有特殊環(huán)境的行業(yè)應(yīng)用。在這些領(lǐng)域,地域廣而用戶比較稀疏,有線線路戶外架設(shè)及維護(hù)成本非常高,所以3G視頻監(jiān)控就發(fā)揮了其重要的應(yīng)用價值。此外,公交、地鐵等公共交通工具的安防移動監(jiān)控市場,也將伴隨3G技術(shù)的縱深應(yīng)用,逐漸得到開發(fā)。[nextpage]
在公共移動通信持續(xù)快速增長、移動通信網(wǎng)絡(luò)向3G演進(jìn)的同時,WiFi、WiMAX、WBMA等新的寬帶無線接入技術(shù)和短距離無線技術(shù)相繼涌現(xiàn),并不斷走向成熟,無線通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)多樣化、優(yōu)勢互補的新格局。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的逐步演進(jìn),3G與各種寬帶無線接入技術(shù)和短距離無線技術(shù)呈現(xiàn)融合發(fā)展的態(tài)勢,這將成為未來移動監(jiān)控應(yīng)用開拓更加廣闊的空間。
中國電信與中國網(wǎng)通在光纖接入上具有大量資源,可以形成光纖+WAPI/WiFi+2G/3G混合布網(wǎng),率先實現(xiàn)FMC(FixedMobileConvergence,基于固定和無線技術(shù)相結(jié)合)的通信業(yè)務(wù)。
據(jù)報道,不久的將來中國電信的3G/WiFi/CDMA1X無線寬帶網(wǎng)絡(luò)就可以自由切換,只要用戶開通了3G的話,在WIFI熱點區(qū)域就可以隨意沖浪(54M),在無WIFI的地方用3G(3.1M),尚未被3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)用CDMA1X(153.6kbp/s),只要有天翼網(wǎng)的地方,就能隨心所欲地上網(wǎng)。
據(jù)新浪科技5月25日報道,中國電信正在實施C+W的3G無線上網(wǎng)方式,即中國電信3G無線上網(wǎng)卡用戶既可用3G上網(wǎng),也可用WiFi上網(wǎng),而中國移動未見到類似行動。對此,中國移動一位高層近日在出席業(yè)內(nèi)會議時說,“確實國內(nèi)出過一些終端,在電腦和上網(wǎng)本上都裝有WIPI(WiFi),但現(xiàn)在在手機上做應(yīng)用的產(chǎn)品市場不會太大”。他認(rèn)為原因一是中國的國土面積非常大,城市也很大,而WIPI實際上在中國的覆蓋區(qū)很小很小。另一個原因是更重要的無線電頻率問題,WIPI使用的是公開頻率,誰占上就誰用,不是像其它制式,國家已經(jīng)劃分好這個頻段給哪個運營商哪個運營商就用。由于是公開頻率,用戶的身份確認(rèn),包括與后臺的連接和計費都還有很多復(fù)雜的問題解決不好。他表示,中國移動也有一部分區(qū)域,在酒店、機場,包括營業(yè)廳做過一些WIPI的覆蓋,但是根據(jù)他們的使用觀察情況來看,效果不是很好?!盀槭裁次覀冄芯苛税胩?,不把WIPI(WiFi)作為必要的項目加進(jìn)去,因為加進(jìn)去需要成本,對用戶不一定能形成長久的銷售需求”,他如此說。
但是到了7月份情況就發(fā)生了變化。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,中國移動今年將新建WLAN熱點11萬個左右,中移動已經(jīng)順利完成了2009年集中采購招標(biāo)10萬臺WLAN設(shè)備的工作。據(jù)悉,中國移動要求各中標(biāo)設(shè)備商在8周內(nèi)完成供貨,8周內(nèi)完成建網(wǎng),預(yù)計全網(wǎng)將于11月前建設(shè)完畢。這顯示了該公司開始加強FMC(FixedMobileConvergence,基于固定和無線相結(jié)合)傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在WLAN建設(shè)中,中國移動的最大短板在于固網(wǎng)資源,其與原中國鐵通的整合一直未見明顯成效,造成AP選址和接入傳輸資源難以落地的局面。目前中國移動采取的應(yīng)急措施是征用城區(qū)基站資源和少量微波傳輸。相比中國電信和原中國網(wǎng)通豐富的固網(wǎng)和小靈通站址資源,中國移動的WLAN投資成本較高.
我們要談各種寬帶無線接入技術(shù)的應(yīng)用前景當(dāng)然要了解一下國內(nèi)在寬帶網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字城市建設(shè)方面的進(jìn)展情況。[nextpage]
兩家主要的有線通信運營商中國電信與網(wǎng)通都在開展光纖入戶工程,如上海電信啟動了“城市光網(wǎng)”建設(shè),準(zhǔn)備用3年時間達(dá)到“百兆到戶、千兆進(jìn)樓、T級出口”的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力。根據(jù)規(guī)劃,2009年上海市將有75萬戶新建小區(qū)和商務(wù)樓宇率先實現(xiàn)寬帶“光纖入戶”;同時啟動居民區(qū)光網(wǎng)改造工程,爭取2010年的“光纖入戶”將覆蓋150萬戶,2011年覆蓋達(dá)300萬戶以上。和目前的銅纜寬帶相比,光纖寬帶的網(wǎng)速將提升20倍甚至更多,而且穩(wěn)定性更好。自3G業(yè)務(wù)正式啟動以來,中國移動為實現(xiàn)“無線城市”的建設(shè)目標(biāo)加大了力度。廣東移動著眼于珠三角無線寬帶城市群建設(shè),利用“TD+WLAN”技術(shù)優(yōu)勢和高達(dá)50億元的投入,實現(xiàn)了珠三角城市無線寬帶的100%覆蓋。中國移動在原來中國鐵通固網(wǎng)的基礎(chǔ)上,推進(jìn)光纖到樓、光纖到戶,這也是中國移動繼TD無線固話之后,推出的“殺手級業(yè)務(wù)”。
我國內(nèi)地已經(jīng)有十大城市明確了無線城市計劃,并正在建設(shè)當(dāng)中。這十大城市是:北京、天津、青島、武漢、上海、南京、杭州、廣州、深圳、揚州。實際我國還有更多城市,如香港、臺北都在實現(xiàn)無線覆蓋?,F(xiàn)在我國無線城市建設(shè)已進(jìn)入以政府應(yīng)用為主導(dǎo)的2.0階段,相對于早期無線城市建設(shè)所使用的MeshWiFi技術(shù),WiFi與WiMAX結(jié)合的技術(shù)方案可以在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、傳輸速率等方面進(jìn)一步提升“無線城市”的水平。
上海嘉定是我國內(nèi)地首個由政府簽約實施無線城市計劃的地區(qū),從2007年開始的一期建設(shè)就采用了WiMAX+WiFiMesh技術(shù)綜合組網(wǎng),在40km2范圍內(nèi)進(jìn)行室外覆蓋和道路覆蓋。嘉定“無線城市”第二階段為2008年初~2009年初,實現(xiàn)嘉定新城組合型城市大約22040km2范圍以室外為主的覆蓋,推廣教育、衛(wèi)生、城管、智能建筑等領(lǐng)域的示范應(yīng)用成果。
在國內(nèi),北京的無線城市項目規(guī)模更為龐大,共有三期規(guī)劃涉及全市城鄉(xiāng)。2008年奧運會期間,中關(guān)村、金融街、CBD等地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)無線寬帶的覆蓋,用戶持有WiFi功能的手機或筆記本可以穩(wěn)定使用1Mbit/s速率接入互聯(lián)網(wǎng)。北京的城市地形復(fù)雜且圈地競爭激烈,光纖的鋪設(shè)成本高昂,對此,承建項目的新興運營商中電華通利用WiMAX實現(xiàn)了大范圍區(qū)域覆蓋。深圳市利用WiMax接入技術(shù)在南山區(qū)實現(xiàn)了全區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。
展望未來,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的最終目標(biāo)是構(gòu)建一個以光纖網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),以寬帶為重心,無線和有線結(jié)合,以“全業(yè)務(wù)+全I(xiàn)P化”為方向的“大網(wǎng)”。在這個核心網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,各種接入手段將融入其中,包括窄帶話音接入、寬帶固定接入、多媒體移動接入、寬帶無線接入、短距離無線技術(shù)等。將來在融合的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,3G將成為公共的無線通信平臺,WiMAX、WLAN作為局部領(lǐng)域的無線寬帶接入手段融入3G網(wǎng)絡(luò),成為3G的有效補充,以后還可能加上WBMA。而3G與WiMAX、WLAN、WBMA的融合將為未來移動監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用帶來新的機遇。
未來的大型視頻傳輸網(wǎng)絡(luò),必然是一種有線與無線相結(jié)合的方式。其中,(光纖)有線傳輸網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)骨干網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)量(Gbps)傳輸,無線傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)匯聚和接入層的中低數(shù)據(jù)量(10/100Mbps)傳輸。當(dāng)然,對于一些前端到接入節(jié)點較近的情況(100米以內(nèi)),中低數(shù)據(jù)量的傳輸也可使用有線以太網(wǎng)線直接連接的方式完成。而3G和WBMA接入技術(shù)共同作為移動監(jiān)控的主流傳輸技術(shù)。
百年來通信發(fā)展的歷史證明,使用一種包辦所有功能的通信系統(tǒng)是不可取的,多種手段的混合使用才能帶來經(jīng)濟(jì)性、可靠性和有效性的同時提高。