締造無(wú)線(xiàn)智慧城市融入物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

□文/鞏　玨

作者單位：深圳市中瀛鑫科技股份有限公司

無(wú)線(xiàn)智慧城市，即使用高速寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)覆蓋城市行政區(qū)域，提供利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)獲取信息的服務(wù)?，F(xiàn)代城市布局日趨復(fù)雜、地理環(huán)境千差萬(wàn)別（如規(guī)范的市政綠化環(huán)境、建筑物林立老舊商業(yè)區(qū)等），針對(duì)智慧城市建設(shè)需求以及城市環(huán)境的復(fù)雜化，搭建一套實(shí)用、融合先進(jìn)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的智慧城市無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)作為城市信息采集和智能化管理的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，融入城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

智慧城市信息采集建設(shè)背景

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)正在大力推進(jìn)智慧城市信息化建設(shè)，而平安城市視頻監(jiān)控?zé)o疑是最為重要的應(yīng)用之一，先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以高效地服務(wù)于城市的安防體系，有效維護(hù)社會(huì)治安穩(wěn)定，是當(dāng)前構(gòu)建“智慧城市”、“和諧城市”的重要內(nèi)容。

隨著現(xiàn)代城市多職能化發(fā)展，城市管理職能部門(mén)通過(guò)平安城市視頻監(jiān)控圖像可以了解布控在城市各個(gè)敏感區(qū)的實(shí)時(shí)狀況，在滿(mǎn)足治安管理、城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理、交通管理、應(yīng)急指揮等需求，同時(shí)可以兼顧災(zāi)難事故預(yù)警、安全生產(chǎn)監(jiān)控等方面需要。而視頻圖像監(jiān)控點(diǎn)多部署于主要街道、重點(diǎn)要害部位、社區(qū)、娛樂(lè)場(chǎng)所、主要路段、各個(gè)出入口交通樞紐區(qū)等，布控點(diǎn)以視頻、音頻等智能識(shí)別信息采集設(shè)備為主，基于城市管理職能部門(mén)需求，視頻圖像信息采集系統(tǒng)需要保證實(shí)時(shí)傳輸?shù)膱D像清晰，同時(shí)要求圖像連貫性、不丟幀、不跳幀等，保證職能部門(mén)的管理人員是在第一時(shí)間掌握實(shí)時(shí)的、清晰的高品質(zhì)視頻圖像。

針對(duì)智慧城市信息采集系統(tǒng)涉及覆蓋環(huán)境復(fù)雜、跨越地域范圍廣、且點(diǎn)位密集分布的特點(diǎn)，搭建一套實(shí)用、融合先進(jìn)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的智慧城市無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)作為城市信息采集和智能管理的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，助力城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

智慧城市信息采集傳輸網(wǎng)絡(luò)分析

在大多數(shù)的智慧城市信息采集系統(tǒng)中，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（電纜或光纖）一直是主流的傳輸模式，通過(guò)架空或埋地方式搭建的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，為采集到的信息傳輸提供了高質(zhì)量的信息高速公路。隨著城市建設(shè)項(xiàng)目逐漸推進(jìn)，有限的線(xiàn)路資源、復(fù)雜的地理環(huán)境往往成為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。另外，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過(guò)程中，城市管理者對(duì)環(huán)境保護(hù)、建網(wǎng)速度、建網(wǎng)成本、維護(hù)費(fèi)用等的要求也在不斷提升，在這種情況下，無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)以其高度的靈活性、便捷性、移動(dòng)性、低成本和保護(hù)用戶(hù)投資等特性，在智慧城市應(yīng)用中嶄露頭角。

有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)

智慧城市信息采集傳輸系統(tǒng)中的有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)，其傳輸媒介主要是光纖，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的光端機(jī)、路由器、交換機(jī)和前端的以太網(wǎng)線(xiàn)等設(shè)備和材料，組成有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成視頻圖像等信號(hào)的傳輸。

有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是帶寬高、穩(wěn)定性好。但在某些場(chǎng)合會(huì)受到布線(xiàn)本身的限制，已經(jīng)建設(shè)成的建筑物林立的商業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)、規(guī)范的市政綠化帶、遠(yuǎn)距離大范圍的監(jiān)控區(qū)域布局等等，鋪設(shè)專(zhuān)用有線(xiàn)通信線(xiàn)路的施工難度大，有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建很難完成，或者用戶(hù)成本投入過(guò)高，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)，不能完全滿(mǎn)足智慧城市信息采集傳輸系統(tǒng)的投資控制和建設(shè)速度的需求。

無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)

智慧城市信息采集傳輸系統(tǒng)中的無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，將數(shù)字化后的視頻信號(hào)承載在無(wú)線(xiàn)電波上，從發(fā)射端（前端監(jiān)控點(diǎn)）傳送到接收端（如指揮調(diào)度中心）的傳輸網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)代城市既建有新型的社區(qū)，也有老城區(qū)及改造中的老城區(qū)，環(huán)境都比較復(fù)雜。新型社區(qū)環(huán)境優(yōu)美，規(guī)劃現(xiàn)代，老城區(qū)道路錯(cuò)綜復(fù)雜，如果采用傳統(tǒng)的有線(xiàn)視頻監(jiān)控方案勢(shì)必造成環(huán)境的破壞，隨著大力整治市容市貌，城市“白轉(zhuǎn)黑”工程建設(shè)，為了不破壞城市各種設(shè)施、不挖掘道路埋管、不架空敷設(shè)電纜等，采用無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控的方案就是一個(gè)非常好選擇。無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)與有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)最大的不同在于傳輸媒介的不同，在無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)取代了傳統(tǒng)的光纖。由于無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)只需考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（即安裝點(diǎn)）的環(huán)境條件，從而降低了施工難度，提高了建設(shè)效率。

智慧城市信息采集無(wú)線(xiàn)傳輸架構(gòu)體系

智慧城市信息采集無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)由三部分組成：前端信息采集點(diǎn)、傳輸鏈路、指揮管理中心智能管控系統(tǒng)。

前端信息采集點(diǎn)

主要負(fù)責(zé)城市各個(gè)重點(diǎn)位置的信息采集。各采集點(diǎn)由信息采集處理系統(tǒng)和信號(hào)傳輸系統(tǒng)兩部分組成，其中信號(hào)傳輸系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、天饋系統(tǒng)等構(gòu)成。每個(gè)信息采集點(diǎn)前端無(wú)線(xiàn)傳輸部分可以采用一臺(tái)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋采集設(shè)備獨(dú)立發(fā)射；或者采用就近匯聚的原則，把多個(gè)信息采集設(shè)備的信號(hào)通過(guò)交換機(jī)匯集到一個(gè)點(diǎn)后再通過(guò)一臺(tái)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋發(fā)射。

傳輸鏈路

前端各個(gè)信息采集點(diǎn)與指揮管理中心不可能都是可視的，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)選取部分無(wú)線(xiàn)中繼點(diǎn)，將前端各個(gè)點(diǎn)匯聚到各個(gè)中繼點(diǎn)。每個(gè)中繼點(diǎn)放置高性能無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋設(shè)備外接高增益天線(xiàn)來(lái)作為接收，多臺(tái)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋信號(hào)通過(guò)交換機(jī)連接起來(lái)，然后再通過(guò)基站型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋用一對(duì)一的方式把信號(hào)傳輸?shù)街笓]管理中心。

無(wú)線(xiàn)主干鏈路：在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)體系中，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)成星型的結(jié)構(gòu)，主干鏈路由高速率遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋以進(jìn)行跳接搭建，中間結(jié)合無(wú)線(xiàn)聚合技術(shù)，無(wú)線(xiàn)路由技術(shù)保證系統(tǒng)可以達(dá)到多跳后還可以進(jìn)行高速穩(wěn)定的圖像傳輸。每一跳都是無(wú)線(xiàn)雙鏈路，聚合帶寬并互為備份，使無(wú)線(xiàn)傳輸穩(wěn)定可靠。如果有必要還可以組合成路由環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)鏈路負(fù)載均衡和鏈路冗余。

無(wú)線(xiàn)支線(xiàn)鏈路：在無(wú)線(xiàn)主干鏈路的基礎(chǔ)上，可以從干路節(jié)點(diǎn)延伸到任何一條小路形成支路系統(tǒng)。支路系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多跳技術(shù)或者點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行分支延伸。如果支路下監(jiān)控節(jié)點(diǎn)比較多，則可以采用無(wú)線(xiàn)聚合技術(shù)提高支路的帶寬。

指揮管理中心系統(tǒng)

前端信號(hào)從中繼點(diǎn)集中后傳輸?shù)街笓]中心，前端與指揮中心的無(wú)線(xiàn)接收器必須采用一對(duì)一的傳輸方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果其它的點(diǎn)是獨(dú)立發(fā)射回監(jiān)控中心，可以采用多個(gè)發(fā)射，一個(gè)接收的方式來(lái)傳輸，具體配置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而定。指揮中心無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋收到信號(hào)后通過(guò)交換機(jī)將所有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋的信號(hào)匯集后再把信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、通過(guò)顯示器來(lái)展示。

智慧城市信息采集無(wú)線(xiàn)傳輸架構(gòu)如圖所示：

智慧城市信息采集無(wú)線(xiàn)傳輸架構(gòu)從組網(wǎng)模式上看，可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)模式和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)模式。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)模式常用于固定的兩個(gè)站點(diǎn)之間，是無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的常用方式。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò)，傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，受外界環(huán)境影響較小。

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)模式常用于一個(gè)中心點(diǎn)和多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況。這種方式建成的網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。

智慧城市信息采集常用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)是一種基于IP的、支持高速率的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)利用無(wú)線(xiàn)包交換技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)包括快速I(mǎi)nternet接入、視頻流傳輸、局域網(wǎng)互聯(lián)、VoIP和虛擬專(zhuān)網(wǎng)（VPN）等高速的IP業(yè)務(wù)。支持蜂窩組網(wǎng)，具備大規(guī)模應(yīng)用部署能力。

5.8GHz寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)

5.8GHz頻段寬帶是一個(gè)開(kāi)放的免申請(qǐng)的ISM頻段，工信部［2008］332號(hào)文件規(guī)定1785-1805MHz，2400-2483.5MHz和5725-5850MHz頻段可用于固定無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)。5.8GHz寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)以其高容量、規(guī)模組網(wǎng)能力和長(zhǎng)距離傳輸取勝，非常適合在智慧城市傳輸網(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(diǎn)，可以作為光纖的替代來(lái)使用。在沒(méi)有光纖資源或光纖資源不足的區(qū)域，用寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)代替光纖，系統(tǒng)采用先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，將信息采集攝像機(jī)拍攝的圖像信息處理為基于TCP/IP的數(shù)據(jù)包，通過(guò)綜合寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端監(jiān)控中心。系統(tǒng)以其高速率和遠(yuǎn)傳輸距離的特點(diǎn)，非常契合視頻信號(hào)高速率、遠(yuǎn)傳輸距離的基本要求。

330MHz網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)

330MHz網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)主要以其移動(dòng)性取勝，在一些特殊場(chǎng)合（如邊防海岸、國(guó)境線(xiàn)監(jiān)控；交通巡邏、平安城市移動(dòng)巡邏、城管移動(dòng)巡邏與執(zhí)法等移動(dòng)點(diǎn)監(jiān)控；應(yīng)急事件處置的現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和指揮；應(yīng)急事件包括自然災(zāi)害、大型事件、突發(fā)事件等等），為實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下向上級(jí)監(jiān)控指揮中心提供重要監(jiān)控目標(biāo)高質(zhì)量的實(shí)時(shí)視音頻信息，實(shí)現(xiàn)指揮人員在現(xiàn)場(chǎng)或在移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度和指揮，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)地跟蹤、監(jiān)控和調(diào)度。工信部［2008］333號(hào)文件規(guī)定336-344MHz頻段規(guī)劃為應(yīng)用于應(yīng)急指揮、公共安全、搶險(xiǎn)救災(zāi)等領(lǐng)域的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)的專(zhuān)用頻段，一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)的城際熱點(diǎn)信息采集系統(tǒng)——330MHz頻率移動(dòng)無(wú)線(xiàn)視頻傳輸系統(tǒng)相繼產(chǎn)生。

總體來(lái)看，兩種無(wú)線(xiàn)技術(shù)本身是互補(bǔ)關(guān)系。作為智慧城市建設(shè)中可以選擇的兩種主要無(wú)線(xiàn)技術(shù)，它們的加入，有力地補(bǔ)充了有線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)天然的缺陷和不足，大大提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的靈活性。

結(jié)束語(yǔ)

由智慧城市建設(shè)實(shí)情獲悉，基于有線(xiàn)的傳輸網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行信息采集視頻信號(hào)傳輸時(shí)受到越來(lái)越多的限制。而無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)具有諸多先天性的優(yōu)勢(shì)，伴隨著相關(guān)無(wú)線(xiàn)技術(shù)（如終端技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、傳輸技術(shù)等）的持續(xù)進(jìn)步，并與其它安防技術(shù)的緊密融合，未來(lái)智慧城市建設(shè)中傳輸網(wǎng)絡(luò)將是有線(xiàn)與無(wú)線(xiàn)相結(jié)合的方式。其中，（光纖）有線(xiàn)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(wú)線(xiàn)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(duì)于一些前端到接入節(jié)點(diǎn)較近的情況（100米以?xún)?nèi)），中低數(shù)據(jù)量的傳輸也可采用四對(duì)雙絞線(xiàn)直接連接的方式?？傊谟芯€(xiàn)、無(wú)線(xiàn)靈活多樣的接入方式的視頻信息采集業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸，將在智慧城市的建設(shè)中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。