無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

鄒雪蘭 王雪梅

摘? 要：隨著通信、計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)日益增長的需求，建設(shè)了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。無線網(wǎng)橋具有有線網(wǎng)絡(luò)無法比擬的技術(shù)優(yōu)勢，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。通過分析無線網(wǎng)橋的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)無線網(wǎng)橋進(jìn)行加密處理，能防止非法終端接入，保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，為視頻監(jiān)控提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)橋? 微波? 視頻監(jiān)控? 應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TD637 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2020）07（a）-0114-03

Abstract： With the development of communication， computer and multimedia technology， in order to meet the growing demand， a remote video monitoring system has been built. Wireless bridge has incomparable technical advantages over wired network， and has been widely used in video monitoring system. By analyzing the working principle and technical characteristics of the wireless bridge， the encryption of the wireless bridge in the video monitoring system can prevent the illegal terminal access， ensure the stable and reliable operation of the network， and provide reliable data transmission for video monitoring.

Key Words： Wireless bridge; Microwave; Video; Monitoring

隨著通信、計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)的發(fā)展，為了適應(yīng)安防、金融、教育等行業(yè)日益增長的需求，全國各地建設(shè)了許多大型的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。從技術(shù)角度看，視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，從第一代的模擬閉路視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV），到第二代基于“PC+多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR），到第三代的基于IP的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IPVS）。為了滿足新業(yè)務(wù)的需求，適應(yīng)新業(yè)務(wù)發(fā)展模式，未來的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將是各種新技術(shù)的綜合運(yùn)用，基于云計(jì)算的視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)的飛躍，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，將更深入挖掘海量的視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)背后的價(jià)值信息，充分發(fā)揮視頻監(jiān)控的價(jià)值。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)中央控制中心和被監(jiān)控點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，或被監(jiān)控點(diǎn)位置分散，采用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)布線方式成本高，組網(wǎng)速度慢，有些特殊的地理環(huán)境，如遇到湖泊河流等障礙時(shí)，有線網(wǎng)絡(luò)布線困難，在這種情況下，采用無線網(wǎng)橋技術(shù)，利用無線通信的優(yōu)勢和特點(diǎn)，可以在最短的時(shí)間內(nèi)建立起無線網(wǎng)絡(luò)鏈路，實(shí)現(xiàn)被監(jiān)測點(diǎn)和中央控制中心的數(shù)據(jù)傳輸，為各種應(yīng)用提供視頻監(jiān)控功能。

1? 無線網(wǎng)橋工作原理

無線網(wǎng)橋是通過發(fā)射指定頻段的微波信號(hào)實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送與接收，微波傳輸是直線傳播，信號(hào)經(jīng)過無線網(wǎng)橋傳輸時(shí)要確保在收發(fā)兩點(diǎn)之間的傳輸路徑上沒有障礙物阻擋。從通信機(jī)制上無線網(wǎng)橋分為電路型網(wǎng)橋和數(shù)據(jù)型網(wǎng)橋兩種。無線網(wǎng)橋具備有線網(wǎng)橋的基本特點(diǎn)，以接收數(shù)據(jù)、地址過濾、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的交換，提供網(wǎng)絡(luò)之間的通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連互通，并且無線網(wǎng)橋的工作頻段是2.4GHz、5.8GHz免申請(qǐng)無線執(zhí)照的頻段，比其它有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更方便部署。無線網(wǎng)橋可以選擇不同的協(xié)議工作，在2.4GHz頻段的協(xié)議有802.11b、802.11g和802.11n，工作在5.8GHz頻段無線網(wǎng)橋可以選擇802.11a和802.11n兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。無線網(wǎng)橋的兩個(gè)工作頻段各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)應(yīng)結(jié)合工程需要合理選擇工作頻段。2.4GHz頻段的無線網(wǎng)橋工作頻段相對(duì)較低，波長大，信號(hào)繞射能力強(qiáng)，傳播性能相對(duì)較好，成本也相對(duì)較低，其缺點(diǎn)是工作在2.4GHz頻段上的無線設(shè)備多，如無線路由器、藍(lán)牙、無線USB等都工作在這個(gè)頻段，因此無線網(wǎng)橋發(fā)射的電磁波信號(hào)在傳輸中容易受到來自其他無線設(shè)備發(fā)射的信號(hào)干擾，導(dǎo)致信號(hào)傳輸質(zhì)量下降，并且傳輸帶寬受限于2.4GHz頻段，信號(hào)傳輸速率一般不超過300Mbps。與2.4GHz頻段相比，5.8GHz頻段工作頻率高，信道相對(duì)純凈，傳輸帶寬大，可提供433Mbps到1Gbps的傳輸速率，適合高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的需要，缺點(diǎn)是由于頻率高，波長短，信號(hào)的穿透性差，需要視線傳輸路徑，傳輸路徑上不能有障礙物阻擋，因而成本相對(duì)高。

根據(jù)信號(hào)傳輸方式不同，無線網(wǎng)橋有四種工作方式，分別是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、中繼、反射四種模式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式是最簡單的傳輸模式，單個(gè)設(shè)備發(fā)射信號(hào)，單個(gè)設(shè)備接收信號(hào)，這種模式適合傳輸距離較遠(yuǎn)的應(yīng)用場合，或者監(jiān)控點(diǎn)分布廣泛，難以做到點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)傳輸?shù)那闆r。點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)工作方式是一個(gè)接收機(jī)接收來自多個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射的信號(hào)，這種工作方式適用于傳輸距離較近、監(jiān)控點(diǎn)多且分布較密集的場合。當(dāng)發(fā)射端和接收端之間有不能避開的障礙物阻擋微信信號(hào)的傳輸時(shí)，需要添加中轉(zhuǎn)設(shè)備，通過中轉(zhuǎn)設(shè)備把微波信號(hào)傳遞到接收端，這就是中繼工作方式，顯然，這種工作方式增加了設(shè)備費(fèi)用，增加了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，一般情況下不采用這種方式。電磁波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，當(dāng)障礙物的尺寸遠(yuǎn)大于電磁波的波長，會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象[1]，根據(jù)這個(gè)原理，當(dāng)無線網(wǎng)橋的發(fā)射端和接收端之間沒有直線傳輸路徑，存在障礙物（如建筑物、山峰等）的阻擋，通過調(diào)整設(shè)備角度，借助建筑物或山峰反射微波信號(hào)實(shí)現(xiàn)微波信號(hào)傳輸，這就是反射傳輸方式。

2? 無線網(wǎng)橋技術(shù)特點(diǎn)

無線網(wǎng)橋是無線網(wǎng)絡(luò)的橋接，是無線射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間搭起通信的橋梁。無線網(wǎng)橋是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，能提供高達(dá)千兆、傳輸距離達(dá)50km的無線數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)視頻監(jiān)控提供大數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。無線網(wǎng)橋具有有線網(wǎng)絡(luò)不能比擬的優(yōu)越性，適合在一些特殊的地理環(huán)境中如水庫、森林、臨時(shí)場所、建筑工地等地方，無線網(wǎng)橋的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：（1）無線網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)架設(shè)，隨時(shí)增加鏈路，安裝擴(kuò)容方便;而有線網(wǎng)絡(luò)需要布線，改線工程量大，擴(kuò)容不方便，線路容易被損壞，應(yīng)用受到布線的限制。（2）無線網(wǎng)橋信號(hào)傳輸采用射頻信號(hào)，在幾十公里內(nèi)信號(hào)傳輸質(zhì)量不受傳輸距離的影響，有線網(wǎng)絡(luò)傳送的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量會(huì)隨著線路的擴(kuò)展而下降。（3）在無線網(wǎng)橋系統(tǒng)中無線鏈路的維護(hù)僅需要維護(hù)無線網(wǎng)橋設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障能快速找到故障原因，恢復(fù)線路的正常運(yùn)行;有線網(wǎng)絡(luò)的鏈路維護(hù)需要沿線檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難及時(shí)找到故障點(diǎn)，線路故障恢復(fù)時(shí)間長。（4）無線網(wǎng)橋可以迅速組建通信鏈路，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)通信、應(yīng)急通信、抗災(zāi)通信的功能，有線網(wǎng)絡(luò)連接建立需要較長的時(shí)間，在特殊場合難以滿足需要。

3? 無線網(wǎng)橋在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

在智能化時(shí)代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用不僅僅是保障社會(huì)和家庭的安全，視頻監(jiān)控技術(shù)和智慧生活已經(jīng)悄然結(jié)合，深入到各種智能產(chǎn)品中，在智慧城市的建設(shè)中起到重要的作用[2]。隨著人工智能、5G技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無線視頻監(jiān)控將是視頻監(jiān)控發(fā)展的未來趨勢，通過智能手機(jī)或者電腦可以實(shí)時(shí)查看監(jiān)控畫面。無線網(wǎng)橋安裝方便，使用簡單，在無線視頻監(jiān)控領(lǐng)域被廣泛推廣使用。在智能家居中，家居面積有限，采用無線視頻監(jiān)控方案，免除了布線的成本。在金融系統(tǒng)中，隨著網(wǎng)點(diǎn)的快速增長，監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)劃分更為零碎，給管理工作帶來了不便，無線視頻監(jiān)控可以將分散在各點(diǎn)的營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)以及獨(dú)立的ATM機(jī)與監(jiān)控中心連接起來，有效地避免了諸多線路布置的繁瑣，降低了監(jiān)控管理的成本。在城市交通管理中，由于城市交通、高速公路的路程較遠(yuǎn)、所處的地勢較復(fù)雜不利于布線，采用無線視頻監(jiān)控技術(shù)，安裝簡單，無需布線，維護(hù)簡單，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)，容易擴(kuò)展，不容易產(chǎn)生故障。

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢是顯而易見的，在實(shí)際使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問題，通過無線傳輸?shù)囊曨l隨著時(shí)間增長，會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、圖像卡頓、數(shù)據(jù)丟包等情況。經(jīng)檢查分析，不是網(wǎng)橋自身的問題，是其他的無線終端接入到網(wǎng)絡(luò)，造成網(wǎng)橋由于終端設(shè)備接入過多，超過了網(wǎng)橋的接入終端數(shù)量，造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢，出現(xiàn)上述網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、數(shù)據(jù)丟包、圖像卡頓等情況。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行必須對(duì)無線網(wǎng)橋進(jìn)行加密傳輸，避免其他設(shè)備搜索到信號(hào)，自動(dòng)連接到無線網(wǎng)橋，增加網(wǎng)橋的負(fù)荷。在實(shí)際應(yīng)用中，無線網(wǎng)橋采取的加密方式有：（1）隱藏SSID。SSID可以通過終端掃描獲取，隱藏SSID，無線終端就無法自動(dòng)掃描獲取SSID，可以防止非法終端接入無線網(wǎng)橋。（2）MAC地址過濾。無線終端的網(wǎng)卡都具備唯一的MAC地址，啟用MAC地址過濾機(jī)制，只有當(dāng)終端設(shè)備的MAC地址為合法MAC時(shí)，無線網(wǎng)橋才允許終端與之建立通信。（3）采用WPA2加密。WPA2是IEEE 802.11i無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，比WPA更難被破解、更安全。（4）采用802.1x認(rèn)證技術(shù)。只有通過802.1x認(rèn)證的無線終端才被允許使用無線網(wǎng)橋的服務(wù)，獲得上網(wǎng)功能。除了對(duì)無線網(wǎng)橋的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密傳輸，還可以采用其他加密算法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，后臺(tái)收到數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)解密，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在空中傳輸?shù)陌踩Ｃ芄δ堋Ｔ阢y行、金融系統(tǒng)、公安、政法系統(tǒng)、邊防安全系統(tǒng)等場合，對(duì)發(fā)射端發(fā)射的數(shù)據(jù)經(jīng)過加密后傳輸，能確保信息傳輸?shù)陌踩?/p>

4? 結(jié)語

無線網(wǎng)橋是工作在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，能提供高達(dá)千兆、傳輸距離達(dá)50km的無線數(shù)據(jù)傳輸，安裝方便，使用簡單，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。無線網(wǎng)橋是利用無線信道來傳輸信號(hào)，和有線信道相比較，無線信道具有不穩(wěn)定、誤碼率高、容易受電磁干擾等缺點(diǎn)，在散射信道中還存在深衰落，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、安全性，要?duì)無線網(wǎng)橋的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，最大限度地發(fā)揮無線網(wǎng)橋的性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙玉亭.藍(lán)牙無線通信原理及應(yīng)用研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2018.

[2] 金濤，劉學(xué)知.利用閑置上行寬帶鏈路及無線網(wǎng)橋的視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].水資源開發(fā)與管理，2019（3）：67-69，74，84.

[3] 畢振華.基于無線網(wǎng)橋技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[D].北京：中國科學(xué)院大學(xué)：工程管理與信息技術(shù)學(xué)院，2018.

[4] 高倩.無線通信技術(shù)對(duì)廣播電視衛(wèi)星通信的影響[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（24）：91，93.

[5] 潘淼.LTE地面無線通信系統(tǒng)在民航通信業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2018，15（10）：13-14，21.

[6] 唐永川，劉國，覃功賓，等.5G無線網(wǎng)工程建設(shè)技術(shù)要求研究[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2020，33（5）：33-38.