第 一 章(zhāng) 總體概述

無線視頻(pín)監控技術因其不受地理(lǐ)環境及線纜的(de)束縛，擁有靈活方便的(de)組網優勢，在當下(xià)已經成爲一種重要的(de)視頻(pín)監控手段且在安防行業中的(de)應用(yòng)越來(lái)越廣泛。無線視頻(pín)監控技術的(de)應用(yòng)場(chǎng)景主要分(fēn)爲以下(xià)三類：

1) 臨時(shí)監控

臨時(shí)監控應用(yòng)場(chǎng)景，如施工作業現場(chǎng)、社會活動、安保工作等，監控點位往往隻是短期使用(yòng)，且要求能夠快(kuài)速、靈活部署。若采用(yòng)有線接入，線纜建設成本較高(gāo)，系統部署周期長(cháng)，并且不易回收利用(yòng)。

2) 有線網絡難以甚至無法部署

老舊(jiù)城(chéng)區(qū)、老舊(jiù)樓宇内部等部署線纜困難甚至無法部署線纜，且建設成本較高(gāo)；水(shuǐ)利、電力、森林(lín)、邊防哨所、高(gāo)速公路等應用(yòng)場(chǎng)景下(xià)，部分(fēn)監控點位分(fēn)布廣袤且位置偏遠(yuǎn)，有線網絡信号難以覆蓋。

3) 移動監控

公安、城(chéng)管等行政執法部門需在室外開展全天候執法取證工作；公交、長(cháng)運、校車、出租車、特種運輸處、地鐵、火車等應用(yòng)場(chǎng)景下(xià)，需實時(shí)遠(yuǎn)程傳輸視頻(pín)監控信息。以上類似移動監控場(chǎng)景下(xià)，前端攝像機作業地點不固定，有線接入根本無法滿足需求。

無線視頻(pín)傳輸網絡可(kě)由用(yòng)戶自行組網或者直接租用(yòng)運營商3G/4G網絡，從覆蓋面、可(kě)靠性、建設成本、部署便利性等角度來(lái)看，采用(yòng)3G/4G網絡具有明(míng)顯優勢。特别是在運營商網絡帶寬快(kuài)速提升，流量資費持續下(xià)降，視頻(pín)編碼壓縮技術不斷進步的(de)情況下(xià)，網絡帶寬已經不再是無線視頻(pín)監控的(de)瓶頸所在，3G/4G網絡足以滿足高(gāo)清視頻(pín)信号的(de)無線傳輸需求。

海康威視從節約用(yòng)戶投資，滿足用(yòng)戶需求的(de)角度出發，推出了(le)完備的(de)3G/4G視頻(pín)監控系列産品，并在此基礎上提出了(le)一套完整的(de)3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案。

第 二 章(zhāng) 方案總體設計

3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案總體架構如下(xià)圖所示：

圖1. 方案總體架構示意圖

1) 點位接入方式

Ø  單點接入方式

本方式主要針對(duì)區(qū)域内前端攝像機數量少，分(fēn)布零散的(de)情況，此時(shí)可(kě)以采用(yòng)3G/4G IPC采集視頻(pín)信号，直接通(tōng)過3G/4G網絡傳輸後接入運營商網絡。

Ø  彙集接入方式

本方式針對(duì)區(qū)域内前端攝像機數量較多(duō)，分(fēn)布較集中的(de)情況，區(qū)域内多(duō)個(gè)IPC通(tōng)過網線接入3G/4G NVR，該NVR負責存儲編碼後的(de)視頻(pín)信号，以及與運營商網絡進行通(tōng)信。

2) 傳輸網絡

3G/4G傳輸網絡及IP網絡均直接租用(yòng)運營商網絡，海康威視3G/4G系列産品支持移動、電信、聯通(tōng)三家運營商多(duō)種制式無線網絡，可(kě)滿足各種運營商網絡覆蓋條件下(xià)視頻(pín)信号的(de)傳輸需求。

3) 監控中心

監控中心主要部署平台服務器、存儲、顯示大(dà)屏、解碼拼控、交換機、PC客戶端等設備，實現前端采集信号的(de)接入、存儲、顯示，以及對(duì)整個(gè)系統的(de)統一配置管理(lǐ)。

本方案定位于介紹3G/4G視頻(pín)監控接入解決方案，對(duì)于IP網絡及監控中心不作詳細說明(míng)。

第 三 章(zhāng) 3G/4G傳輸網絡

3.1 3G通(tōng)信技術

3G是第三代移動通(tōng)信技術，是指支持高(gāo)速數據傳輸的(de)蜂窩移動通(tōng)訊技術。3G服務能夠同時(shí)傳送聲音(yīn)及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在3種标準：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國國内支持國際電聯确定的(de)三個(gè)無線接口标準，分(fēn)别是中國電信的(de)CDMA2000，中國聯通(tōng)的(de)WCDMA，中國移動的(de)TD-SCDMA。三種不同3G技術的(de)上、下(xià)行理(lǐ)論數據速率各不相同，具體參考數據見下(xià)表：

3.2 4G通(tōng)信技術

2013年12月(yuè)4日，工業和(hé)信息化(huà)部正式發放4G牌照(zhào)，宣告我國通(tōng)信行業進入4G時(shí)代，中國移動、中國聯通(tōng)和(hé)中國電信分(fēn)别獲得(de)一張TD-LTE牌照(zhào)。

4G指的(de)是第四代移動通(tōng)信技術，該技術包括TDD-LTE和(hé)FDD-LTE兩種制式。頻(pín)分(fēn)雙工（Frequency Division Duplexing, FDD）是在分(fēn)離的(de)2個(gè)對(duì)稱頻(pín)率信道上進行接收和(hé)發送，用(yòng)保護頻(pín)段分(fēn)離接收和(hé)發送信道。FDD必須采用(yòng)成對(duì)的(de)頻(pín)率，依靠頻(pín)率區(qū)分(fēn)上下(xià)行鏈路，其單方向的(de)資源在時(shí)間上是連續的(de)。FDD在支持對(duì)稱業務時(shí)，能充分(fēn)利用(yòng)上下(xià)行的(de)頻(pín)譜，但在支持非對(duì)稱業務時(shí)，頻(pín)譜利用(yòng)率将大(dà)大(dà)降低。時(shí)分(fēn)雙工（Time Division Duplexing, TDD）用(yòng)時(shí)間來(lái)分(fēn)離接收和(hé)發送信道。在TDD方式的(de)移動通(tōng)信系統中，接收和(hé)發送使用(yòng)同一頻(pín)率載波的(de)不同時(shí)隙作爲通(tōng)信承載，其單方向的(de)資源在時(shí)間上是不連續的(de)，時(shí)間資源在2個(gè)方向進行分(fēn)配。某個(gè)時(shí)間段由基站發送信号給移動台，另外的(de)時(shí)間由移動台發送給基站，基站和(hé)移動台之間必須協同一緻才能順利工作。

目前廣爲宣傳的(de)LTE技術從嚴格意義上講，屬于3.9G網絡，具備100Mb/s數據下(xià)行、50Mb/s數據上行的(de)能力。升級版的(de)LTE-Advanced技術才滿足國際電信聯盟對(duì)4G的(de)要求，能夠具有下(xià)行1Gb/s、上行500Mb/s帶寬。因此基于LTE技術的(de)4G無線網絡帶寬完全可(kě)以與有線媲美(měi)，而無線技術固有的(de)優勢，如不用(yòng)敷設線纜，能夠快(kuài)速部署和(hé)建網，支持移動監控，使得(de)基于4G網絡的(de)無線視頻(pín)監控會越來(lái)越得(de)到廣泛的(de)應用(yòng)。

此外，4G網絡引入了(le)正交頻(pín)分(fēn)複用(yòng)技術（OFDM）、多(duō)輸入多(duō)輸出（MIMO）、64QAM高(gāo)階調制等新概念，可(kě)提供給用(yòng)戶更加充裕的(de)網絡帶寬、更低的(de)網絡時(shí)延，單向網絡時(shí)延可(kě)低于5ms，比3G網絡更适合大(dà)規模開展無線視頻(pín)監控業務。

3.3 網絡流量計算(suàn)

網絡流量資費在3G/4G視頻(pín)監控系統的(de)費用(yòng)開銷中占據較大(dà)比例，有必要對(duì)網絡流量進行計算(suàn)。

設每路圖像碼率爲X Mb/秒，按照(zhào)每天有T小時(shí)上傳圖像進行計算(suàn)。則每個(gè)月(yuè)（按30天計）需要流量（上行）Y的(de)計算(suàn)公式爲：

Y=X Mb/秒*3600秒*T*301024*8=13.2*X*T GB

從上式來(lái)看，視頻(pín)圖像上行傳輸所耗費的(de)流量與碼率、上傳時(shí)間長(cháng)短成正比，海康威視3G/4G系列産品可(kě)根據用(yòng)戶需求對(duì)這(zhè)兩個(gè)參數進行靈活設置，并且能夠實時(shí)統計和(hé)顯示當前消耗的(de)流量。

第 四 章(zhāng) 3G/4G視頻(pín)監控接入設計

4.1 單點接入方式

4.1.1 應用(yòng)模式

監控點位隻有一個(gè)攝像機的(de)情況下(xià)，推薦采用(yòng)單點接入方式。即選用(yòng)3G/4G網絡攝像機，通(tōng)過攝像機自帶的(de)無線通(tōng)信模塊與運營商基站進行通(tōng)信。

圖2. 單點接入方式示意圖

Ø  視頻(pín)預覽

監控中心預覽實時(shí)視頻(pín)圖像時(shí)，3G/4G IPC采集的(de)視頻(pín)信息經自身編碼模塊進行編碼壓縮，通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站，進一步傳送至監控中心，在顯示設備上進行顯示。

Ø  視頻(pín)存儲

3G/4G IPC采集并編碼後的(de)視頻(pín)信息可(kě)存入本地自帶的(de)SD卡中，也(yě)可(kě)通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站，進一步傳送至監控中心的(de)集中存儲設備進行存儲。

Ø  視頻(pín)回放

監控中心顯示設備從存儲設備調取曆史視頻(pín)錄像，進行視頻(pín)回放。

4.1.2 優勢分(fēn)析

4.1.2.1 全面高(gāo)清

海康威視3G/4G IPC支持130萬及更高(gāo)像素高(gāo)清視頻(pín)圖像采集，配合超低照(zhào)度、實時(shí)透霧、3D數字降噪、Smart IR、寬動态等多(duō)種視頻(pín)圖像處理(lǐ)技術，讓用(yòng)戶暢享高(gāo)清體驗。

4.1.2.2 節省費用(yòng)

海康威視3G/4G IPC在低碼流下(xià)可(kě)以保持較高(gāo)的(de)圖像質量，1080p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到3～4M，720p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到1～2M，極大(dà)節省無線流量資費和(hé)存儲空間。

4.1.2.3 安全可(kě)靠

支持HTTPS，SSH等安全認證，支持創建證書(shū)，具備高(gāo)的(de)信息安全性；符合IP66級防塵防水(shuǐ)設計，硬件結構設計科學合理(lǐ)，設備可(kě)靠性高(gāo)；支持最大(dà)64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存儲，可(kě)在斷網恢複後将斷網期間本地存儲數據上傳至監控中心，數據可(kě)靠性高(gāo)。

4.1.2.4 Smart功能

1) 智能編碼

采用(yòng)ROI、SVC等視頻(pín)壓縮技術，編碼壓縮比高(gāo)，超低碼率，節省存儲空間及帶寬資費。支持多(duō)碼流同時(shí)輸出，碼流可(kě)分(fēn)别獨立設置不同的(de)高(gāo)清分(fēn)辨率、幀率、碼率。

圖3. 多(duō)碼流示意圖

2) 智能偵測

具備行爲偵測、人(rén)臉偵測、音(yīn)頻(pín)偵測、場(chǎng)景偵測等多(duō)種智能偵測功能，偵測到相關事件時(shí)可(kě)實時(shí)報警。

3) 智能控制

支持Smart IR、ABF自動背焦調節、AF自動對(duì)焦功能，便于安裝調試，提升攝像機對(duì)于環境的(de)适應性。

4.1.2.5 設備型号豐富

海康威視3G/4G IPC包括球機、槍機、筒機、針孔等多(duō)種外形及型号，支持高(gāo)清視頻(pín)圖像采集，滿足各類場(chǎng)景下(xià)的(de)視頻(pín)監控需求。

4.1.2.6 多(duō)種網絡制式

海康威視3G/4G IPC支持國内運營商幾乎所有的(de)網絡制式，其中4G IPC不僅支持移動、聯通(tōng)、電信國内三大(dà)運營商的(de)4G網絡，同時(shí)向下(xià)兼容3G網絡，可(kě)以根據當前網絡狀況，實現4G和(hé)3G網絡信号制式自動切換，滿足各種網絡覆蓋條件下(xià)的(de)視頻(pín)監控需求。

4.2 彙集接入方式

4.2.1 應用(yòng)模式

監控點位有多(duō)個(gè)攝像機的(de)情況下(xià)，推薦采用(yòng)彙集接入方式，即采用(yòng)普通(tōng)IPC+3G/4G NVR的(de)組合方式。

IPC将采集的(de)視頻(pín)信号進行編碼壓縮，通(tōng)過網線接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具備普通(tōng)NVR功能之外，還(hái)可(kě)通(tōng)過自帶的(de)無線通(tōng)信模塊與運營商基站進行通(tōng)信。

圖4. 彙集接入方式示意圖

Ø  視頻(pín)預覽

3G/4G NVR可(kě)直接與客戶端或顯示器連接，實現本地視頻(pín)預覽；監控中心預覽實時(shí)視頻(pín)圖像時(shí)，IPC對(duì)視頻(pín)信息進行采集和(hé)編碼壓縮，通(tōng)過3G/4G NVR内置的(de)無線模塊與3G/4G基站通(tōng)信，進一步傳送至監控中心，在顯示設備上進行顯示。

Ø  視頻(pín)存儲

IPC采集并編碼後的(de)視頻(pín)信息通(tōng)過網線直接存入3G/4G NVR；通(tōng)過視頻(pín)信息管理(lǐ)應用(yòng)平台，監控中心可(kě)以對(duì)NVR存儲的(de)重要視頻(pín)進行集中備份，備份數據通(tōng)過3G/4G網絡接入通(tōng)信基站，進一步傳送至監控中心存儲設備。

Ø  視頻(pín)回放

3G/4G NVR可(kě)直接與客戶端或顯示器連接，将視頻(pín)錄像進行回放顯示；監控中心顯示設備可(kě)通(tōng)過3G/4G網絡從NVR調取曆史視頻(pín)錄像，進行視頻(pín)回放。

4.2.2 優勢分(fēn)析

4.2.2.1 全面高(gāo)清

3G/4G NVR支持600W像素高(gāo)清網絡視頻(pín)的(de)預覽、存儲與回放，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(fēn)辨率最高(gāo)均可(kě)達1920x1080p。

4.2.2.2 節省費用(yòng)

1) 低碼率

IPC在低碼率下(xià)可(kě)以保持較高(gāo)的(de)圖像質量，1080p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到3～4M，720p清晰度的(de)視頻(pín)碼流速率可(kě)以降到1～2M，極大(dà)節省帶寬資費和(hé)存儲空間。

2) 定時(shí)抓圖

通(tōng)過定時(shí)抓圖功能，系統可(kě)定時(shí)抓取現場(chǎng)圖片并上傳至監控中心管理(lǐ)平台，極大(dà)地節省無線網絡流量。圖片格式、分(fēn)辨率、圖像質量、抓圖間隔等參數均可(kě)進行設置，最大(dà)程度地滿足用(yòng)戶需求。

3) 零通(tōng)道預覽

3G/4G NVR具備零通(tōng)道預覽功能，遠(yuǎn)程訪問使用(yòng)1路零通(tōng)道編碼視頻(pín)，觀看多(duō)通(tōng)道分(fēn)割的(de)視頻(pín)畫(huà)面，充分(fēn)獲取監控圖像信息，節省無線網絡流量。

圖5. 零通(tōng)道預覽

4) 虛拟碼流（轉碼）

3G/4G NVR可(kě)對(duì)編碼後的(de)圖像分(fēn)辨率、碼率、幀率等進行轉換，爲遠(yuǎn)程監控提供更多(duō)的(de)選擇方案，節約無線流量資費。

圖6. 虛拟碼流（轉碼）

5) 智能網傳

Ø  智能流控：設備根據當前網絡帶寬自動調整碼率、幀率，保證遠(yuǎn)程預覽的(de)流暢性。

圖7. 智能流控

Ø  碼流平滑：支持碼流平滑控制，降低視頻(pín)碼率波動幅度，實現平穩發流。

圖8. 碼流平滑

6) 硬盤前置

海康威視3G/4G NVR支持1個(gè)或2個(gè)SATA接口，每個(gè)接口最大(dà)支持4TB容量硬盤，視頻(pín)圖像數據通(tōng)過有線網絡直接存入NVR，無需大(dà)量的(de)無線流量。每個(gè)前端所需存儲空間(GB)＝【視頻(pín)碼流大(dà)小(Mbps)×60秒×60分(fēn)×24小時(shí)×存儲天數/8】/1024。

4.2.2.3 安全可(kě)靠

彙集接入模式下(xià)，視頻(pín)數據通(tōng)過相對(duì)穩定的(de)有線傳輸接入3G/4G NVR，且NVR支持重要錄像文件加鎖保護功能，數據安全性高(gāo)；NVR采用(yòng)嵌入式操作系統，不會因病毒等原因導緻無法使用(yòng)或者異常關機重啓，設備可(kě)靠性高(gāo)；另外，NVR支持網絡檢測（網絡流量監控、網絡抓包、網絡通(tōng)暢）功能，及時(shí)掌握網絡傳輸情況。

4.2.2.4 Smart功能

1) 智能回放

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

圖9. 智能回放

2) 智能偵測

Ø  越界偵測：當目标越過用(yòng)戶設置的(de)警戒線時(shí)，設備自動産生報警。系統可(kě)配置靈敏度、方向等。穿越方向可(kě)配置爲單向報警（從左往右、從右往左）或雙向報警。

圖10. 越界偵測

Ø  區(qū)域入侵偵測：當目标在用(yòng)戶設置的(de)檢測區(qū)域範圍内出現超過設定時(shí)間時(shí)，設備自動産生報警。系統可(kě)配置靈敏度、時(shí)間阈值、占比等。

圖11. 區(qū)域入侵偵測

3) 手動/自動撥号、下(xià)線

Ø  手動/自動撥号：支持自動和(hé)手動兩種撥号方式，自動撥号模式下(xià)，最大(dà)可(kě)設置8個(gè)撥号計劃，用(yòng)戶可(kě)根據實際情況設置撥号、休眠時(shí)間段，合理(lǐ)分(fēn)配，大(dà)大(dà)節約無線流量。