无线图传技术的清晰解读及应用场景分析

hanhuagaoke
2021-08-13

移动无线视频图像传输,广泛用于指挥车、交通事故勘探车、现场指挥车和海上、油田、矿山、水利、电力以及其它的紧急、应急指挥系统,主要作用是将现场的实时图像传输回指挥中心,使指挥中心的指挥决策人员如身临其境,提高决策的准确性和及时性,提高工作效率。

移动无线图传能够满足各种条件下灵活多变的移动图像监控的应用需求,解决移动状态下某区域或点位视频图像的实时监控等问题。HanhGk汉华高科过本文来为大家介绍下移动无线图传网络构架和无线图传传输技术。

应急管理指挥调度管理系统.jpg

一、网络构架分三层:主干网络、辅助延伸网络和现场网络。

1、主干无线图传网络。由若干固定安装的视频语音信号无线接收发射基站组成。主要是根据日常巡逻等工作业务和常年主要保卫活动的主要分布区域,选择适当的制高点,通过架设固定无线图像语音接收发射基站,接收相关范围移动图像监控设备采集的音视频信号,并将若干个区域的无线图传接收基站通过有线或无线的方式进行联网,发送到指挥中心,从而实现区域有限范围移动图像的实时监控和传输。

2、辅助移动无线图传和无线延伸网络。其主要是由车载移动音视频信号、无线接收发射基站和无线自组网组成。它是根据临时应急需要,在主干无线图传网络没有覆盖的区域通过装载在移动车辆上的无线图像语音接收站来建立无线图传网络,将突发事件发生地一定范围内的移动监控图像语音进行接收、监控和传递;它对主干无线图传网络覆盖盲区的一个补充,提高系统对应急无线移动图像监控需求的保障能力。另外,通过高速无线网络延伸设备,实现与固定基站间的无线联网,或与现有信息网络联网,来延伸我们现有的数据通信网络,实现图像、语音和数据的透明传输,来满足移动工作中对信息网络资源的移动应急应用需求。并可将我们现有的有线固定图像监控灵活方便地应用到临时或应急应用中去,与移动监控互相配合,互相补充。

3、现场无线图传网络。主要是由现场无线图传信号接收中心和前端移动监控收/发设备组成。实现对保卫或突发事件发生区域的移动监控,并根据需要将视频图像往上一级无线监控网络传输。


二、移动无线图像传输技术

1、COFDM 无线传输技术

COFDM(正交频分复用):编码正交频分复用多载波调制技术是一种无线传输技术,子载波数量达到1704载波(2K模式),它实现了“抗阻挡”、“非视距”、“动中通”的数据传输(2—15 Mbps)表现出优良的“抗阻挡”性能传输MPEG-2的质量图像,还可以加密,安装应用便捷,可采用全向收发天线,无须寻找通视路由;该装置在车、船、机等运动载体上,无须配备复杂、昂贵的伺服稳定系统等。注:MPEG-2是广播级电视质量的视音频信号压缩编码标准。

COFDM 技术能够持续不断地监控传输介质上通讯特性的突然变化,通讯路径传送数据的能力会随时间发生变化,COFDM能动态地与之相适应,并且接通和切断相应的载波以保证持续地进行成功的通讯。COFDM技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突出的地方以及将信号撒播的地区、数据传播的地方。


2 、GSM/GPRS、CDMA为移动通信公网技术

GSM/GPRS、CDMA为移动通信公网技术,当前有2G(接近停用状态)3G、4G、5G网络。其网络支持基于 IP 的 Internet/Intranet 的接入方式,可在移动用户和数据网络之间提供一种连接,能够提供快速即时的TCP/IP 连接,可以用于数据传输、远程监控等应用。

3G传输速率在高速移动环境中支持 144kb/s,步行慢速移动环境中支持 384kb/s,静止状态下支持 2Mb/s。

4G传输速率可达到20Mbps,可以达到100Mbps。

5G在28千兆赫(GHz)波段下达到了1Gbps。

3、WLAN(无线网)

WLAN发展速度很快,802.11b在物理层采用了直序扩频技术(DSSS),在理想的传输条件下,可以提从约5Mbps净速率,但其只能在通视环境下应用,不能在阻挡环境中和移动中使用。802.11a、802.11g在物理层采用了OFDM多载波调制技术,但载波数量较少,如802.11a为52个子载波,它们一般应用于办室内无线局域网,用于室外需配置定向天线。“直序扩频技术”从本质上讲是不支持移动和非视距环境传输的,而在现实社会上有许多产品宣称其移动性,或混淆数据传输和图像传输的概念。对于低速率的数据通信传输(如115.2kbps),其码间距较大,多普勒效应影响较小,可以表现出一定的移动性;但是对于图像通信传输必须有一定的数据率保证(如2Mbps),在这种速率要求下,其所谓的移动性就彻底丧失了。

4、 数字微波(扩频微波)

可以提供高速率键路,但均为单载波调制技术体制,仅仅在通视环境下应用,不能在阻挡障碍物环境中和移动中使用;目前该体制常采用压缩和传输分离的模式,压缩效率低,图像质量难以保证,且系统可靠性不高,很难实现保密。

三、移动无线图传的应用场景分析

随着通信技术的迅猛发展,COFDM调制技术也应运而生,以及TDS-OFDM技术为基础的DMB-TH标准推行,使得“高速运动中”和“非视通条件下”实现实时图像和数据传输得到了长足的发展。无线数字图像传输系统采用了先进的OFDM调制解调技术、信道编码技术,并结合数字图像压缩MPEG2/MPEG4等多媒体网络传输技术,能够在高速移动环境下实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、同步传输。具有覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输数据率高、稳定性和可靠性突出等显著优点,为指挥、抢险、侦察、野外作业等应急通信提供远距离、高质量、高速率、无线实时传输的理想解决方案。

无线网络的移动传输技术具有很多优点:保密性好、抗干扰能力强、抗多径衰落、系统容量的配置灵活、建网成本低等。设备采用MPEG-4压缩方式,用MPEG-4的CIF格式压缩图像,可以达到每秒2帧左右的速率。

对于一些应急指挥中心的图像传输系统,往往要求将突发事件现场的图像传输回指挥中心。例如遇到重大自然灾害,水灾、火灾现场,群众的大型集会和保卫任务现场等。这类应急图像传输系统不宜使用公众网络传输,可采用移动图像传输设备。

输电线路应急抢险现场和施工可视化管控,需要将视频实时传输到指挥调度中心,输电线路视频传输终端内置无线传输功能和高清视频采集编码,实现对输电线路现场应急抢险进行实时音视频采集和无线宽带传输,远程数据传输通过无线通信终端,实现与应急指挥中心的IP数据通信,上传实时视音频和数据等,并接受应急指挥中心的远程监控、远程控制、远程指挥调度和异地协同工作,实现双向交互通信。

四、 无线图传COFDM系统工作方式

根据系统工作方式则可以分为下列几种方式应用:人到车,车到车,车到指挥中心,人到车到转信台到指挥中心,舰船、飞机到指挥中心和全城联网覆盖(移动基站覆盖方式)

1、 人到车应用

一般的,在某些部门使用无线数字图像传输系统,由工作人员携带前端设备,工作人员采用专用背架背负发射前端设备,将信号从各种现场(建筑物内,街道,广场,战场等)传到后方的指挥车或者直接传到指挥中心,这种应用方式主要是受到发射机功率的限制,因为人员携带设备在功耗和功率上都必须减少要求,对发射机的供电和天线的长度以及设备的体积和重量的综合考虑,因此,传输距离较短。

背负式发射前端到指挥车

2、 车到车应用

车到车方式,一般在应急部门使用比较广泛,由于发射前端安装在机动车上,从而能够保证有正常的供电系统,可以在机动车上合用大功率发射机,从而提高传输距离,在地市环境同一路面,有阻挡的情况下,传输距离可以达到2公里,远的传输距离可以达到4公里,在城市环境同一路面,无阻挡情况下,车到车之间的传输距离可以过到5公里,远的传输距离可以达到7公里。

车载接收系统可以使用带升降杆和高增益全向天线结合的方式,接收天线的高度越高,传输距离越远,因此,车载接收系统使用车载天线也要尽可能的使用高增益天线,并尽可能使用大型车辆及升挂设备。

3、 车到指挥中心应用

车到指挥中心,一般指的是发射前端安装在机动车上,而接收系统安装在指挥中心,这和车到车方式类似,但由于接收系统安装在指挥中心,也就有条件安装在比较高的位置上,这样,其覆盖范围大大提高。如果安装接收天线的高度达到100M,则在有楼群阻挡的情况下,无线数字图像实时传输系统能够传输5-10公里,传输距离可以达到20公里。如果高度达到200米,则可以在有阻挡的情况下可以传输20公里,而在无阻 挡的情况下,一般有效距离为50公里以上(视距传输),如果传输环境理想,可以传输100公里远。车到指挥中心这种工作方式,适合在大、中型城市使用,也可以作为一种中继方式使用,适合应急管理指挥车等应用。

4、 人到车、车到转信台、转信到指挥中心应用

人到车、车到转信台、转信到指挥中心方式,一般在应急管理、救援等部门使用比较广泛,工作人员携带前端设备,将信号从各种现场(建筑物内,街道,广场,战场)传到机动指挥车,利用机动车上较大功率发射机,向处安装条件更高的位置上的基地转信台传送信号,并由基地转信台将信号发送到指挥中心,从而极大的提高传输距离。

5、 舰船、飞机到指挥中心应用

舰船、飞机到指挥中心和车到指挥中心类似,一般发射前端安装在舰船或飞机上,而接收系统安装在指挥中心。和车到指挥中心相比,飞机离地面较高,舰船水面空间较开阔,所以其传输环境建筑物遮挡相对较轻,同时飞机和舰船移动方向相对来说比较容易定位。所以结合定向高增益全向天线,其覆盖范围大大提高。

6、 全城联网覆盖应用(移动基站覆盖方式)

全城联网覆盖是采用以上介绍的点对点、点对多点和多点对多点组网方式,构造各个基站,然后结合COFDM(或微波)中继、卫星中继、光纤和网络中继,以及差频中继,将各个基站连接到中心站,从而构造覆盖整个大城市、特大城市的无线移动视频监控。

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hanhgk-汉华高科的无中心组网,可应需灵活部署,无需机房及传输网等基础设施支持,能够任意架设组网,可通过多跳中继组网,进而扩大覆盖范围。

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