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替地进行上下行链路传输。这个方案的优势在于上下行链路间的转换点的位置可以因业务的不同而任意调整。当进行对称业务传输时,可选用对称的转换点位置;当进行非对称业务传输时,可在非对称的转换点位置范围内选择。这样,对于上述两种业务,TDD模式都可提供最佳频谱利用率和最佳业务容量。
此外,针对不同性质的业务,TD-SCDMA既可以在每个突发脉冲基础上利用CDMA和多用户检测技术进行多用户传输从而提供速率为8-384kb/s的话音和多媒体业务,也可以不进行信号的扩频从而提供高速数据传输,如移动因特网的高速数据业务。在基站收发信台(BTS)和用户终端(UE)中的业务模式转换是通过数字信号处理软件(DSP-SW)实现的。这一方法为实现软件无线电奠定了基础。
总体来看,TD-SCDMA的无线传输方案是FDMA、TDMA和CDMA三种基本传输模式的灵活结合。这种结合首先是通过多用户检测技术使得TD-SCDMA的传输容量显著增长,而传输容量的进一步增长则是通过采用智能天线技术获得的。智能天线的定向性降低了小区间干扰,从而使更为密集的频谱复用成为可能。另外,为了减少运营商的投资,无线传输模式的设计目标一是提高每个小区的数据吞吐量,另一个是减少小型基站数量以获得高收发器效率。TD-SCDMA在实现这一目标方面也较为理想。
3.2.4 WiMAX技术简介
WiMAX是3G黑马,后起之秀,其可提供优良的最后一千米无线网络接入并提供多媒体通信服务。IP通信的巨大成功,促成了WiMAX的快速成长,从默默无闻到闻名天下,WiMAX走出了一条惊世之路。WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技术,或称802.16(IEEE 802.16标准)技术。它是一项新兴的无线接入技术,802.16-2004和802.16e标准在通常情况下可以提供5~10公里,最大50公里的传输距离;在短距离内和较好的信道条件下最高75Mbps的传输速率,以适应用户的不同需要。目前关于WiMAX技术,业界讨论较多、技术相对较完善的包括802.16-2004(即固定宽带无线接入技术)和802.16-2005(即移动宽带无线接入技术)。
3.3 3G技术的优点
第三代移动通信系统的国际标准主要有三种:WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA,其中联通使用WCDMA标准,电信使用CDMA2000标准和移动使用
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基于3G网络的移动监控研究
TD-SCDMA标准。它们均使用了很多较为先进的技术,这些技术使得它与第一代、第二代移动通信系统有所不同,具备更多的优点,可主要概括为:
1. 速率高,具有支持多媒体业务的能力,特别是支持Internet业务。现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主,GSM演进到最高阶段的速率为384kb/s,但在大多数情况下是无法达到的。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进,它能支持话音业务、分组数据业务和多媒体业务。ITU规定,第三代移动通信无线传输技术的最低传输速率要求是:在快速移动环境中最高速率达114kb/s、步行环境最高达384kb/s、室内环境达2Mb/s,远远满足视频信号传输的要求。
2. 全球覆盖、无缝漫游。第二代移动通信系统一般作为区域或国家标准,兼容性较差,而第三代移动通信系统是一个在全球范围内覆盖和使用的系统,它在全球范围内使用共同频段(1885MHz-2025MHz、2110MHz-2200MHz),而且全球统一标准。
3. 便于过渡、演进。由于第三代移动通信在引入时,第二代网络已具有相当的规模,而第三代移动通信系统的网络可在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成,并应与固定网兼容,节约了人力、物力和财力。
4.低成本、低功耗。 5.保密性能良好。 6.服务质量好。
7.抗干扰,抗多径,抗衰落能力强。 8.频谱利用率高,系统容量大。
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第四章 移动视频监控系统研究
4.1 系统整体结构
3G技术的移动性、高带宽等特性使得传统的安防监控方式有了新的发展方向。视频监控已经从第一代的模拟监控,发展到第二代的数字监控,再升级到第三代的网络监控,3G网络建成后,网络化监控将从有线向无线快速发展,在传统有线网络视频监控中,视频采集及视频观看的远程接入和传输成本是制约其发展与应用的重要因素,直接影响了传统视频监控在相当一部分领域的应用。如高速公路监控、森林防火、偏远地区的监控等,而利用无线网络特别是电信运营商铺设的无所不在的3G移动通信网络进行接入和传输,其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业监控系统采用无线监控方式,建立被监控点和监控中心之间的连接,衍生出更多的应用场景,成为传统网络视频监控业务发展的又一制高点。所以基于3G的无线视频监控技术将开始发展壮大。
3G无线监控设备根据监控端不同类型可以分为两大类,一类是指监控前端是移动/无线的,比如3G网络视频服务器、3G网络摄像机等设备,将采集的视频信号进行编码后通过3G网络进行传输,不再受地理位置、现场环境、线路资源等限制;另一类是后端移动/无线,主要是指手机终端/PDA终端通过3G网络对监控点进行监看和管理,随时随地及时掌握现场情况。当然,两类的设备也可以配搭应用。
基于3G的移动视频监控系统主要分为四个部分:视频采集端、视频发送模块、流媒体服务器端、用户终端。
视频采集端对模拟的监控摄像头进行A/D转化,并通过DSP进行H. 264视频编码。将视频数据通过USB接口传给ARM处理器。
视频发送端将读取进来的已压缩好的视频数据进行TCP/IP协议的打包,并通过3G的无线模块发送到远程的流媒体视频服务器上。
流媒体转发服务器对各个端点的视频接收及回应用户的需求,建立一个用户同远程监控端的桥梁,并保证视频数据随时复制备份。
用户终端可通过计算机接入网络,通过C/S构架或B/S构架两种方式经流媒体服务器浏览所需实时视频内容。
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基于3G网络的移动监控研究
3G网络的移动视频监控系统总体结构图如图4-1:
图4-1 系统模型图
4.1.1 车载视频监控系统
作为移动监控系统,最重要的还是他的移动监控功能。例如部队的车载视频监控,就属于移动监控中的重要环节。由于押解、押运任务一般需要乘坐机动车辆,传统的通讯手段只能通过语音对执行任务的部队进行管理,无法对所要押解、押运的人员(物品)实时监控。该系统可以安装在武警部队执行押运、执勤等任务的车辆中。此时,不仅要求其能够在监控中心观看到车内情况并监听到车内对话,同时也要做到车载端能够与监控中心实时对话。部队执行武装押解、押运和执勤,如果可以通过3G网络,对押解、押运和执勤全过程进行监控,就能更好的保证了押解、押运和执勤任务的顺利、安全完成。
当发生突发事件时,应急指挥车驶往现场,工作人员可以通过无线视频监控系统控制镜头的转动、缩放,看到所有无线监控点的实时情况。同时,工作人员可将应急指挥车移动到高空探头拍摄不到的区域,通过车上配备的可转动摄像头,对一些视角盲区进行补充,通过无线网络将现场视频及时地传回指挥中心。
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通过对车载视频监控的研究,整个系统的硬件设计可分为三个部分:车载端、3G网络和监控中心。如图4-2:
图4-2 车载视频监控系统结构设计图
车载端是整个系统的核心,主要分布在处理反劫持任务的车辆上,主要完成数据的采集的任务,其中包括语音、视频和车辆经纬度信息。
本系统选择3G通信网络作为传输媒介。3G通信网络是车载端和监控中心连接的纽带,是组成整个系统不可或缺的一部分。它主要负责传送车载端和监控中心发出的信息。
监控中心由PC机和系统软件组成。它是以地理信息系统为平台,实现对数据库中车辆的监控功能。它主要负责接收信息和远程控制两个部分。监控中心通过PC机观看车内的实时视频、收听车内的对话,及时发出作战指令,从而达到远程控制的目的。
在以上设计中,该系统能够实现监控中心对车内对话和视频的实时监控。在车载端安装扬声器和显示器、在监控中心安装摄像头和麦克风后,该系统还可以实现车载端和监控中心的视频通话。在单兵或分队执行勤务时应用该系统,指挥人员就可以在第一时间知道人员位置、工作环境等方面的信息,但是由于电源等各方面因素,若需随身携带还要对本系统加以改进和优化。
4.1.2 突发事件应急图像传输系统
近年来,随着社会转型的加剧,人民内部的矛盾日益凸显,各种群体性上访和示威游行等突发事件数量不断增多,给社会的发展和稳定带来了不和谐的因素。这些事
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