CVW:無線視頻傳輸技術(shù)提升視頻監(jiān)控能力

時間：2018-02-05作者：深圳市視晶無線技術(shù)有限公司瀏覽：9

視頻監(jiān)控在生活中帶來較大方便，在現(xiàn)代化小區(qū)、交通、運(yùn)輸、水利、航運(yùn)、治安、消防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，讓違反交通規(guī)則者無所遁形、居民人身和財務(wù)安全得到**。但隨著監(jiān)控范圍的擴(kuò)大使用時間的加長，有些連接不易于維護(hù)的通病暴露無議。幸運(yùn)的是無線視頻傳輸?shù)漠a(chǎn)品投入使用，讓視頻監(jiān)控較安全便捷，同時也提升了監(jiān)控能力。CVW（視晶無線）就從無線視頻傳輸?shù)膬?yōu)點開始一起來了解無線視頻監(jiān)控傳輸技術(shù)。

 
無線視頻傳輸監(jiān)控示意圖
無線視頻傳輸優(yōu)點

1、綜合成本低，只需一次性投資，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠(yuǎn)及已裝修好的場合;在許多情況下，用戶往往由于受到地理環(huán)境和工作內(nèi)容的限制，例如山地、港口和開闊地等特殊地理環(huán)境，對有線網(wǎng)絡(luò)、有線傳輸?shù)牟季€工程帶來較大的不便，采用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實現(xiàn)。這時，采用無線監(jiān)控可以擺脫線纜的束縛，有安裝*、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)，*收回成本的優(yōu)點。

2、維護(hù)*，無線監(jiān)控維護(hù)由網(wǎng)絡(luò)提供商維護(hù)，**設(shè)備是即插即用、免維護(hù)系統(tǒng)。

3、無線監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控和無線傳輸技術(shù)的結(jié)合，它可以將不同地點的現(xiàn)場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監(jiān)控中心.在無線監(jiān)控系統(tǒng)中，無線監(jiān)控中心需要實時得到被監(jiān)控點的視頻信息，并且該視頻信息必須是連續(xù)、清晰的。在無線監(jiān)控點，通常使用攝像頭對現(xiàn)場情況進(jìn)行實時采集，攝像頭通過視頻無線傳輸設(shè)備相連，并通過由無線電波將數(shù)據(jù)信號發(fā)送到監(jiān)控中心。

無線視頻監(jiān)控傳輸技術(shù)

可靠信道上信號傳輸研究的目的是充分利用信道的帶寬資源;而對于不可靠信道，傳輸中研究的重點則是充分利用帶寬資源來實現(xiàn)可靠傳輸，即容錯傳輸技術(shù)。這里討論在無線信道上的視頻傳輸機(jī)制，其主要的研究點是容錯傳輸控制。容錯傳輸控制技術(shù)根據(jù)其控制方式的不同可以分為三大類：即前向錯誤控制、基于反饋的ARQ和信源信道聯(lián)合編碼。前向錯誤控制(ForwardErrorControl，F(xiàn)EC)包括信道糾錯編碼技術(shù)、交織打包技術(shù)和優(yōu)化的包調(diào)度機(jī)制等?；诜答伒腁RQ技術(shù)包括利用多幀參考機(jī)制的參考幀選擇(ReferencePictureSelection，RPS)機(jī)制、混合ARQ(Hybrid，HARQ)機(jī)制和基于ARQ的反饋錯誤跟蹤技術(shù)。由于基于ARQ的容錯傳輸控制技術(shù)具有優(yōu)良的性能，所以在此重點介紹ARQ相關(guān)的傳輸控制技術(shù)，并討論現(xiàn)有視頻容錯傳輸機(jī)制存在的不足。

前向錯誤控制采用前向糾錯編碼的方式來克服信道錯誤。在信道出錯概率波動比較劇烈的情況下(如現(xiàn)有的移動信道)，為了獲得一定的傳輸質(zhì)量，前向糾錯編碼必須根據(jù)當(dāng)前估計的較差情況來增加冗余校驗比特，這會導(dǎo)致帶寬資源的浪費(fèi)。對帶寬資源本來就有限的無線信道而言，顯然是不能滿足要求的。為此，考慮把ARQ技術(shù)和前向錯誤控制結(jié)合起來，稱為HARQ技術(shù)。HARQ分為兩類：I類HARQ中，發(fā)送端的前向編碼要具有一定的糾錯能力，當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)錯誤后，首先利用前向糾錯編碼來糾正錯誤。如果錯誤被糾正，則向發(fā)送端傳送一個當(dāng)前包接收成功的反饋信息(ACK)，反之則發(fā)送接收失敗消息(NACK)。發(fā)送端如果收到ACK，則繼續(xù)發(fā)送下一個數(shù)據(jù)包，否則，則重發(fā)出錯的數(shù)據(jù)包。由此可見I類ARQ需要較強(qiáng)的前向糾錯編碼，在錯誤率較低的應(yīng)用場合會導(dǎo)致帶寬資源的浪費(fèi)，但在錯誤率高的環(huán)境下能夠獲得比其他類型ARQ機(jī)制較好的吞吐效率。Ⅱ類ARQ中只要求前向糾錯編碼具有檢錯能力即可，根據(jù)關(guān)于信道編碼糾錯能力的理論可知，這可以起到節(jié)約帶寬的作用。當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)錯誤后，發(fā)送重傳請求;發(fā)送端只傳送出錯數(shù)據(jù)對應(yīng)的具有糾錯能力的校驗碼。當(dāng)接收端收到后，如果仍然不能糾正錯誤，則繼續(xù)發(fā)送重傳請求，發(fā)送端可以選擇重傳整體出錯數(shù)據(jù)和校驗碼，也可以選擇發(fā)送較強(qiáng)糾錯能力的校驗碼，具體因控制策略不同可有所調(diào)整。鑒于無線信道錯誤率高，具有反饋信道的無線傳輸通常采用HARQ-I。圖2顯示了采用HARQ-I的無線視頻傳輸系統(tǒng)，圖中虛線框代表了傳輸中錯誤控制的流程。根據(jù)HARQ-I的設(shè)計原理，接收端發(fā)現(xiàn)錯誤后，首**行前向錯誤糾正(圖中**層錯誤屏障)，如果不能糾正且當(dāng)前系統(tǒng)滿足時延限制，則發(fā)送ACK請求來讓發(fā)送端重傳出錯部分的數(shù)據(jù)(*二層錯誤屏障)。這樣的重傳可以重復(fù)到接收端收到正確的數(shù)據(jù)或者重傳延遲**出系統(tǒng)時延限制為止。如果重傳結(jié)束后仍然不能得到正確的數(shù)據(jù)包，在接收端就會用錯誤隱藏技術(shù)來進(jìn)行錯誤恢復(fù)(*三層錯誤屏障)。可以看出，這種機(jī)制的基本思想是出錯后盡量使用ARQ技術(shù)來恢復(fù)錯誤，所以這里將其命名為“盡力而為”ARQ機(jī)制(Best Effort ARQ，BEA，RQ)。

由于視頻信號具有較強(qiáng)的時空相關(guān)性，而且編碼端并不能完全去除這種相關(guān)性，使得解碼端能夠利用這些殘留的相關(guān)來恢復(fù)一定質(zhì)量的視頻?；謴?fù)的質(zhì)量還和被恢復(fù)部分的紋理以及運(yùn)動密切相關(guān)，一般而言，對紋理比較平緩和運(yùn)動比較單一的部分，恢復(fù)效果要好于其他情況。在這種情況下，如果利用BEARQ來重傳這部分視頻，顯然會造成帶寬上的浪費(fèi)。

為了克服這種帶寬上的浪費(fèi)，在實際應(yīng)用中，由于信道的錯誤率和重傳次數(shù)有密切的關(guān)系，而每次重傳都要耗費(fèi)一定帶寬，所以成功傳輸一個數(shù)據(jù)包需要的帶寬和信道錯誤率相關(guān)?？紤]到這個因素，利用帶寬一失真代價函數(shù)的概念，其**思想是：在一定的丟包率、信道帶寬和傳輸延遲限制條件下，終端視頻的接收質(zhì)量和傳輸中所用的帶寬不僅和視頻信源的率失真性能相關(guān)，而且還和信道的錯誤率(丟包率)以及終端錯誤恢復(fù)技術(shù)相關(guān)。將其作為衡量視頻包是否應(yīng)當(dāng)予以重傳的準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上，采用優(yōu)化的端對端傳輸機(jī)制，該機(jī)制中通過在編碼端根據(jù)當(dāng)前信道狀況和解碼端所采用的錯誤隱藏算法，預(yù)先判定每一部分的出錯恢復(fù)模式，解碼端根據(jù)這個模式信息來決定采取ARQ還是錯誤恢復(fù)。這樣就有效避免了由于不必要重傳而帶來的帶寬資源浪費(fèi)，提高了系統(tǒng)帶寬使用效率。

在文中提出了有損信道視頻傳輸中的帶寬一失真(Bandwidth-Distortion，B-D)模型，該模型是R-D模型在考慮了信道錯誤后的對偶模型，有著和R-D相近的形式。一個視頻傳輸系統(tǒng)，其性能主要從兩個方面來衡量：吞吐效率和接收端重建失真。

局限性

視頻監(jiān)控視頻信號傳輸?shù)臒o線化打破了傳統(tǒng)同軸電纜和光纖圖像監(jiān)視受制于硬件連接的不利局面，具有較強(qiáng)的靈活性和方便性，基于無線網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。無線視頻傳輸技術(shù)的發(fā)展已對無線移動網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和協(xié)議產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，但由于無線信道帶寬資源有限，干擾因素多，而視頻信號數(shù)據(jù)量大，實時性要求高等問題也會限制產(chǎn)品的應(yīng)用。

視頻監(jiān)控接入方式由有線轉(zhuǎn)入無線是一種必然趨勢。隨著無線技術(shù)的日益發(fā)展，無線傳輸技術(shù)應(yīng)用越來越被各行各業(yè)所接受。無線監(jiān)控作為一個特殊使用方式也逐漸被廣大用戶看好。其安裝方便、靈活性強(qiáng)、*等特性使得更多行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)采用無線監(jiān)控方式，建立被監(jiān)控點和監(jiān)控中心之間的連接。無線監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代化小區(qū)、交通、運(yùn)輸、水利、航運(yùn)、治安、消防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用?！綜VW】無線圖傳廠家


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