崔樂考

濟(jì)南市公安消防支隊(duì)，山東 濟(jì)南 250101

圍繞重大危險(xiǎn)源，突發(fā)的事件和自然災(zāi)害，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，機(jī)動(dòng)直觀、反應(yīng)快速的城市視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)，通過對(duì)資源的優(yōu)化組合，形成跨平臺(tái)可視監(jiān)控指揮體系，能有效地增強(qiáng)城市監(jiān)控和處置重特大災(zāi)害事故的正確決策、快速反應(yīng)、統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)能力。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，為我們建立視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的通信技術(shù)基礎(chǔ)。

1 3G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)

3G指是將無(wú)線通信與互聯(lián)網(wǎng)通信等結(jié)合的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA被認(rèn)為是3G的三大主流應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在技術(shù)上cdma2000和WCDMA是FDD的標(biāo)準(zhǔn)，而TD-SCDMA則是一個(gè)TDD標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 CDMA2000

CDMA2000是從CDMA1演進(jìn)而來(lái)的第三代移動(dòng)通信技術(shù)。CDMA2000標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，稱為CDMA2000 family，它同樣還包含一系列的子標(biāo)準(zhǔn)。其技術(shù)特點(diǎn)如下：前反向同時(shí)采用導(dǎo)頻輔助相干解調(diào)；在擴(kuò)頻碼選擇采用相同M序列，通過不同的相位偏置區(qū)分不同的小區(qū)和用戶；射頻帶寬從1.25MHz到20MHz可調(diào)；快速前向和反向功率控制；下行信道中采用公共連續(xù)導(dǎo)頻方式進(jìn)行相干檢測(cè)，提高系統(tǒng)容量；在下行信道傳輸中，定義直擴(kuò)和多載波傳輸兩種方式，碼片速率分別為3.6864Mcps和1.22Mcps，多載波方式能很好地兼容IS-95網(wǎng)絡(luò)；支持F-QPCH，可延長(zhǎng)手機(jī)待機(jī)時(shí)間;核心網(wǎng)絡(luò)給予ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與ANSI-41網(wǎng)絡(luò)的兼容性；支持軟切換和更軟切換；設(shè)計(jì)了兩類碼復(fù)用業(yè)務(wù)信道，基本信道用于傳送語(yǔ)音、信令和低速數(shù)據(jù)，是一個(gè)可變速率信道，補(bǔ)充信道用以傳送高速率數(shù)據(jù)，在分?jǐn)?shù)據(jù)傳送上應(yīng)用了ALOHA技術(shù)，改善傳輸性能；在同步方式上CDMA2000與IS-95相同，基站間同步采用GPS方式。

CDMA2000繼承了IS-95窄帶CDMA系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，可以在窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)中更換或增加部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過渡到3G。

1.2 WCDMA

WCDMA的主要技術(shù)指標(biāo)是支持高速數(shù)據(jù)傳輸（慢速移動(dòng)時(shí)384kb/s，室內(nèi)走動(dòng)時(shí)2Mb/s），異步BS，支持可變速傳輸，幀長(zhǎng)10ms，碼片速率3.84Mb/s。其主要特點(diǎn)如下：支持異步和同步的基站運(yùn)行方式，組網(wǎng)方便、靈活；上行為BPSK，下行為QPSK;解調(diào)方式：導(dǎo)頻輔助的相干解調(diào)；采用DS-CDMA接入方式；在話音信道采用卷積碼（R=1/3，K=9）進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼，在數(shù)據(jù)信道采用ReedSolomon編碼，在控制信道采用卷積碼（R=1/2，K=9）進(jìn)行內(nèi)部編碼和Veterbi解碼；適應(yīng)多種速率的傳輸，可靈活地提供多種業(yè)務(wù)，并根據(jù)不同的業(yè)務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)速率分配不同的資源，同時(shí)對(duì)多速率、多媒體的業(yè)務(wù)可通過改變擴(kuò)頻比（對(duì)于低速率的32kb/s、64kb/s、128kb/s的業(yè)務(wù)）和多碼并行傳送（對(duì)于高于128kb/s的業(yè)務(wù)）的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；上、下行快速、高效的功率控制大大減少了系統(tǒng)的多址干擾，提高了系統(tǒng)容量，同時(shí)也降低了傳輸?shù)墓β?；核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的兼容性；BTS之間無(wú)需同步因BS可收發(fā)異步的PN碼，即BS可跟蹤對(duì)方發(fā)出的PN碼，同時(shí)MS也可用額外的PN碼進(jìn)行捕獲與跟蹤，因此可獲得同步，來(lái)支持越區(qū)切換及宏分集，而在BTS之間無(wú)需進(jìn)行同步；支持軟切換和更軟切換：扇區(qū)間軟切換、小區(qū)間軟切換和載頻間硬切換。

WCDMA繼承了第二代移動(dòng)通信體制GSM標(biāo)準(zhǔn)化程度高和開放性好的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展順利，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以通過在GSM網(wǎng)絡(luò)上引入GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和新業(yè)務(wù)，培育數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)消費(fèi)群體，逐步過渡到3G。

1.3 TD-SCDMA

TD-SCDMA較前兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)略顯稚嫩，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

信號(hào)帶寬為1.23MHz；碼片速率為1.28Mchip/s；采用智能天線技術(shù)，提高了頻譜效率；采用同步CDMA技術(shù)，降低上行用戶間的干擾和保持時(shí)隙寬度；接收機(jī)和發(fā)射機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù)；采用聯(lián)合檢測(cè)技術(shù)，降低多址干擾；多時(shí)隙，具有上下行不對(duì)稱信道分配能力，適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；采用接力切換，降低掉話率，提高切換的效率；語(yǔ)音編碼：AMR與GSM兼容；核心網(wǎng)絡(luò)基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，并保持與它們的兼容性；基站間采用GPS或者網(wǎng)絡(luò)同步方式，降低基站間干擾。

2 3G視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)基本流程

通過3G公共網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)（專網(wǎng)）加3G公共網(wǎng)絡(luò)，連接城市監(jiān)控指揮中心、單位、重點(diǎn)部位、災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮中心及各個(gè)單兵等移動(dòng)或固定監(jiān)控點(diǎn)，進(jìn)行音像數(shù)據(jù)傳送，達(dá)到進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程音像數(shù)據(jù)傳送和移動(dòng)監(jiān)控指揮的目的。監(jiān)控中心可以任意調(diào)看一臺(tái)或多臺(tái)監(jiān)控設(shè)備拍攝的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像。監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器可根據(jù)線路速率及監(jiān)控需要來(lái)調(diào)整圖像質(zhì)量和傳送速率。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器和終端設(shè)備加電啟動(dòng)后會(huì)自動(dòng)撥號(hào)接入3G網(wǎng)絡(luò)，保持24小時(shí)在線，遠(yuǎn)程客戶直接訪問視頻服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)視頻瀏覽。如果通訊連接丟失，監(jiān)控設(shè)備可以快速恢復(fù)連接并且再次發(fā)送圖像。終端用戶可利用計(jì)算機(jī)、PDA等有線或無(wú)線監(jiān)控、監(jiān)視設(shè)備、通過3G來(lái)觀看遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)傳回的現(xiàn)場(chǎng)圖像, 也可通過因特網(wǎng)來(lái)觀看實(shí)時(shí)圖像。還可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)它進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置和控制及聲音對(duì)講。

2.2 視頻監(jiān)控指揮組網(wǎng)模式

利用3G進(jìn)行視頻監(jiān)控指揮組網(wǎng)非常靈活，主要有以下4種模式：

1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的多媒體通信模式：3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站與其他的3G終端實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的通信。

2）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多媒體通信模式：3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站和因特網(wǎng)（或?qū)＞W(wǎng)）將多媒體信息發(fā)送到服務(wù)器，其他的3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站訪問該服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多媒體交互通信。

3）多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)的多媒體通信模式：多個(gè)3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站將信息同時(shí)傳送到一個(gè)多媒體服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)同時(shí)接受多點(diǎn)的多媒體交互信息。

4）多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多媒體通信模式：多個(gè)3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站將信息同時(shí)發(fā)送一個(gè)多媒體服務(wù)器上，多個(gè)3G終端設(shè)備通過通信網(wǎng)絡(luò)基站同時(shí)訪問多媒體服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)之間的多媒體信息交互通信。

2.3 3G視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)設(shè)備的主要性能

3G主要用于網(wǎng)絡(luò)通信或視頻通話等基礎(chǔ)應(yīng)用，主要終端設(shè)備有3G手機(jī)、上網(wǎng)卡、3G網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸終端和3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器等。

設(shè)備支持手機(jī)所需的流媒體標(biāo)準(zhǔn)，媒體流在中心不用落地，一站直達(dá)客戶端。支持TD-SCDMA、WCDMA、EVDO三種國(guó)內(nèi)通信標(biāo)準(zhǔn)之一。采用視頻H.264壓縮編碼，MPEG-4編解碼技術(shù)，具備D1（圖像清晰度為720×576象素）至CIF分辨率可調(diào)、根據(jù)畫面內(nèi)容自動(dòng)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)編碼，支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，支持動(dòng)態(tài)域名解析，支持雙向語(yǔ)音對(duì)講，支持多路報(bào)警

聯(lián)動(dòng)，圖像無(wú)閃爍，連續(xù)性好，可實(shí)現(xiàn)圖像最高幀率25幀/秒（PAL制式）。

在網(wǎng)絡(luò)上可以設(shè)置多個(gè)分控圖像工作站，滿足多個(gè)用戶的需要，可以組成多級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)。方便使用、操作管理簡(jiǎn)單：既可以安裝客戶端軟件，也可以直接通過WEB 方式進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮和遠(yuǎn)程管理，圖形化界面。

可利用網(wǎng)絡(luò)隧道、128位加密算法、防火墻/VPN、加密鎖、權(quán)限管理、安全認(rèn)證、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等技術(shù)，保證監(jiān)控系統(tǒng)和錄像資料不被越權(quán)使用和破壞。

3 在城市監(jiān)控救援中的應(yīng)用

3G多媒體傳輸主要解決了音像數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程移動(dòng)傳輸，可以在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法、監(jiān)控和可視化指揮中發(fā)揮重要的作用。

1）執(zhí)法人員可采用PC、PDA、手機(jī)和無(wú)盤站等多種設(shè)備通過3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入城市監(jiān)控執(zhí)法系統(tǒng)，隨時(shí)隨地查閱單位的注冊(cè)備案情況，對(duì)違法行為進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)違法證據(jù)采集錄入、法律文書的制作等，可有效的提高監(jiān)督執(zhí)法的準(zhǔn)確性、證據(jù)的有效性、處罰的公正性。

2）利用3G多媒體傳輸系統(tǒng)建成城市遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可將各重點(diǎn)單位建筑物內(nèi)獨(dú)立的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，而且綜合運(yùn)用數(shù)字視頻監(jiān)控、地理信息系統(tǒng)等信息技術(shù)，在監(jiān)控中心內(nèi)對(duì)所有聯(lián)網(wǎng)單位、場(chǎng)所情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、對(duì)自動(dòng)設(shè)施進(jìn)行集中管理。同時(shí)公安監(jiān)督分管人員可以遠(yuǎn)程利用3G手機(jī)、PDA等移動(dòng)終端設(shè)備隨時(shí)查看值班室、重點(diǎn)部位、重點(diǎn)設(shè)施的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)典型的智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能。

3）目前的現(xiàn)場(chǎng)通信主要是依靠無(wú)線語(yǔ)音對(duì)講、少量數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像的移動(dòng)傳輸還不多，3G多媒體監(jiān)控指揮系統(tǒng)可以解決現(xiàn)場(chǎng)到指揮車、指揮中心圖像語(yǔ)音的實(shí)時(shí)傳輸。上級(jí)指揮員在趕往現(xiàn)場(chǎng)行使過程中可以通過3G手機(jī)、PDA或其他終端設(shè)備及時(shí)看到第一到場(chǎng)人員發(fā)送災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的視頻，使指揮員和指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情的了解更直觀，實(shí)現(xiàn)可視化指揮，為指揮決策提供了更有力直觀的依據(jù)。

4）在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)可以利用多個(gè)3G單兵無(wú)線圖像傳輸設(shè)備，近距離的將災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)方向的圖像、語(yǔ)音實(shí)時(shí)傳回到通信指揮車、現(xiàn)場(chǎng)指揮中心和上級(jí)指揮中心，通過對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)全面的了解，制定合理的救援方案。

4 使用中注意的問題

1）3G移動(dòng)通信網(wǎng)覆蓋范圍廣、使用方便，但是與有線網(wǎng)絡(luò)相比抗干擾性能差、帶寬窄在有線網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的地方盡量使用有線鏈路。

2）3G移動(dòng)通信網(wǎng)在一定范圍內(nèi)基站數(shù)量有限，帶寬容量有限，災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)大量的移動(dòng)終端聚集時(shí)可能引起網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定、變化大，造成網(wǎng)絡(luò)堵塞發(fā)生。

3）高質(zhì)量無(wú)線圖像傳輸要求相對(duì)較高帶寬，可采用2卡甚至多卡捆綁有效增加帶寬。

5 結(jié)論

隨著3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展完善，新的3G系統(tǒng)設(shè)備不斷出現(xiàn)，3G在城市管理和應(yīng)急救援指揮中的應(yīng)用將越來(lái)越多，會(huì)有力地促進(jìn)城管、治安、消防、工商等執(zhí)法工作的規(guī)范化，提高城市管理和應(yīng)急救援的處置水平。

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