前言

上海世博會將是探討人類城市生活的盛會；是一曲以創新和融合為主旋律的交響樂；將成為人類文明的一次精彩對話。場館的安全防護成為整個建設中重要的一環。本文僅介紹視頻監控系統前端無線接入的幾種方案，并進行了比較。

1.世博園區無線視頻監控要求

上海世博園區的無線視頻監控（僅包括視頻前端的無線接入，不包括無線回傳連接以及手機等用戶終端的無線接入），有以下場景及要求：

1、場館內無線視頻監控；

2、單兵無線視頻監控，單兵視頻監控要求全世博園區覆蓋，可以在園區內任何發生緊急情況的地點投入使用，一般是室外步行，偶爾在室內；

3、輪渡及渡口的無線視頻監控；

4、園區流動車輛無線視頻監控；車輛移動監控有兩種，即流動站定點外景監控和車輛行進間車內監控兩種。對于車輛行進間車內監控，其車速可參考市內交通管理規定限速80km/h。

2.3G移動通信網絡接入方式

2.1TD-SCDMA

2.1.1概述

TD-SCDMA在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨特優勢。TD-SCDMA具有TDMA的優點，可以靈活設置上行和下行時隙的比例而調整上行和下行的數據速率的比例，特別適合因特網業務中上行數據少而下行數據多的場合。TD-SCDMA是時分雙工，不需要成對的頻帶。因此，和另外兩種頻分雙工的 3G標準相比，在頻率資源的劃分上更加靈活。一般認為， TDSCDMA由于智能天線和同步 CDMA技術的采用，可以大大簡化系統的復雜性，適合采用軟件無線電技術，因此，設備造價可望更低。

但是，由于時分雙工體制自身的缺點，TD-SCDMA被認為在終端允許移動速度和小區覆蓋半徑等方面落后于頻分雙工體制。此外，TD-SCDMA引入了HSDPA（高速下行分組接入）和HSUPA（高速上行分組接入）技術，合稱 HSPA技術，其引入沒有改變原有 TD-SCDMA的網絡結構。進一步的增強還包括 HSPA+技術。

2.1.2頻段

TD-SCDMA系統占用155MHz頻譜，其中2010MHz～2025MHz為一階段頻段，干擾小，劃分為3個 5MHz的頻段。每個載頻占用帶寬為 1.6MHz，因此對于 5M、10M、15M帶寬，分別可支持 3、6、9個載頻，可以同頻組網或異頻組網。

2.1.3覆蓋

TD-SCDMA尤其適合于高密度用戶地區：城市及近郊區的局部覆蓋，對于TD-SCDMA系統，在人口密集地區，小區半徑設置在數百米，在郊區，小區半徑可達到數公里。

2.1.4帶寬

.移動速度為***240km/h時，數據速率為 8， ...， 64/144kbit/s。.手持機環境(速度 30km/h),數據速率為 8 ，... ，384 kbit/s 。.室內環境(速度 3 km/h)，數據速率可達 2Mbit/s 。

.引入HSUPA技術后，上行峰值速率5.8Mbit/s，典型值為 1.12Mbit/s。.引入 HSDPA技術后，下行峰值速率 14.4 Mbit/s，典型值為 8.4Mbit/s（3載波）。

2.2WCDMA

2.2.1概述

WCDMA采用直接序列擴頻碼分多址（DS-CDMA）方式，碼片速率為 3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。WCDMA支持 FDD和 TDD 兩種雙工方式，TDD 模式基本參照了 FDD 模式的概念與設計思路。在 Release 5版本后，WCDMA引入了下行鏈路增強技術，即 HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入）技術，在 5MHz的帶寬內可提供*** 14.4Mbps的下行數據傳輸速率。在 Release 6版本后， WCDMA引入了上行鏈路增強技術，即 HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入）技術，在 5MHz的帶寬內可提供***約 6Mbps的上行數據傳輸速率。

總之，WCDMA有較高的擴頻增益，發展空間較大。WCDMA全球漫游能力***，技術成熟性***。

2.2.2頻段

上行1920MHz～1980MHz，下行 2110MHz～2170MHz

2.2.3覆蓋

覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統，在人口密集地區，小區半徑設置在數百米，在郊區，小區半徑可達到數公里。

2.2.4帶寬

WCDMA可支持384Kbps到 2Mbps不等的數據傳輸速率，在高速移動的狀態，可提供 384Kbps的傳輸速率，在低速或是室內環境下，則可提供高達 2Mbps的傳輸速率。引入 HSDPA技術后，下行峰值速率 14.4 Mbit/s，引入 HSUPA技術后，上行峰值速率 6 Mbit/s。

2.3CDMA20001X/EVDO

 2.3.1概述

CDMA2000技術是第三代移動通信系統IMT-2000系統的一種模式，它是從CDMAOne（IS-95）演進而來的一種第三代移動通信技術。 CDMA2000分為多個階段來實施，***個階段稱為 CDMA20001X，第二個階段稱為 CDMA2000 3X。1X的意思是使用與 IS-95相同的一個 1.25Mhz頻寬的載波；3X則意味著三個載波。 CDMA2000 1X完全兼容 IS-95的第三代移動通信系統，仿真與現場測試結果表明，CDMA2000 1X系統的話音業務容量是 IS-95系統的２倍，數據業務容量是 IS-95的 10倍。

CDMA20001X在 HDR（High Date Rate）技術的基礎上進行演進，名為 1xEV（1X Evolution）。1xEV的演進又被劃分為兩個發展階段，***階段叫 1xEV-DO。1xEV-DO意指 Date Only，它使運營商利用一個與 IS-95或 CDMA2000相同頻寬的 CDMA載頻就可實現高達 2.4Mbps的前向數據傳輸速率，目前已被國際電聯 ITU接納為國際 3G標準。1x EV-DO是一種專為高速分組數據傳送而優化設計的，已經發展出 Release 0，Release A和 Release B 三個版本。隨著 1xEV-DO標準的不斷演進，該技術對于非實時對稱性業務（例如高速數據下載），以及實時對稱性業務（例如 VoIP、VT）的支持能力也在不斷增強。目前已商用的網絡是基于Release 0 版本和Release A 版本設計的終端和系統。

2.3.2頻段 5GHZ

2.3.3覆蓋

覆蓋半徑大于TD-SCDMA系統，在人口密集地區，小區半徑設置在數百米，在郊區，小區半徑可達到數公里。

2.3.4帶寬

.CDMA20001xRTT（單載波）：***數傳率614.4 Kbps，實際數傳率 80-100 Kbps

.CDMA20001x-EV-DO：***數傳率2.48 Mbps，實際數傳率 600K-1Mbps

.CDMA20003xRTT（三載波）：***數傳率2.4 Mbps實際數傳率 1Mbps-1.8Mbps

.多載波EV-DO版本B：其下行數據速率高達9.3Mbps，上行數據速率高達 5.4Mbps。

.“EV-DO增強版”：其下行數據速率高達34.4Mbps，上行數據速率高達13.4Mbps。

2.4 WiMAX無線網絡接入方式

2.4.1802.16d固定 WiMAX

2.4.1.1概述

IEEE802.16REVd是2-66GHz固定寬帶無線接入系統的標準，也稱為IEEE 802.16-2004，是目前IEEE 802.16家族中最成熟的、商用化產品最多的標準。IEEE 802.16e在繼承 IEEE 802.16REVd能力的基礎上增加了終端用戶移動性的支持，理論移動速度可以達到 120km/h。

目前，國內的“無線城市”主要采用的就是WiFi覆蓋+802.16d回傳的方案。

2.4.1.2頻段 2～66GHz

2.4.1.3覆蓋

覆蓋半徑<50公里，僅在LOS（Line of Sight）直線視距傳輸時能達到 50公里，否則小于 10公里。受雨、霧及水蒸氣影響而衰減的程度比微波要輕。

2.4.1.4帶寬 峰值速率75Mbps

2.4.2802.16e移動 WiMAX

2.4.2.1概述

IEEE802.16e是移動寬帶無線接入的標準，該標準后向兼容IEEE802.16d。IEEE 802.16e的物理層實現方式與 IEEE 802.16d是基本一致的，主要差別是對 OFDMA進行了擴展，可以支持 2048-Point、1024Point、512-Point和 128- Point，以適應不同載波帶寬的需要。為了支持移動性， 802.16e在 MAC層引入了很多新的特性，主要是針對移動寬帶無線接入（ MBWA）空中接口的規范，支持 MS休眠模式。 802.16e系統將接入基于 IP協議的核心網，主要面向個人用戶提供數據接入業務，也可以提供話音業務。可以支持 120km/h的移動速度。

2.4.2.2頻段 2～6GHz

2.4.2.3覆蓋

覆蓋半徑支持1km～50km的宏蜂窩；100m～1000m的微蜂窩以及半徑 100m內的室內微微蜂窩。

2.4.2.4帶寬

支持上行***為1.5Mbps的數傳率，上行***為6Mbps的數傳率。

遺憾的是在政策方面，由于802.16e和TD-SCDMA系統在定位和頻譜分配上有沖突，目前在國內尚無法大規模商業部署。

2.5無線局域網WiFi接入方式

無線局域網（含802.11a和 802.11b等）是 1999年 8月 IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師學會）頒布的無線局域網（ WLAN）的標準協議，該標準定義了 WLAN物理層 (PHY，Physical Layer)和媒體訪問控制(MAC，Medium Access Control)的規范。允許無線局域網及無線設備制造商在一定范圍內建立互操作網絡設備。

2.5.1802.11a

2.5.1.1概述

非全球性標準，采用OFDM技術，802.11a是802.11的擴展，在802.11協議基礎上， 802.11a定義了在 5GHz頻段下更高通信速率的 PHY和 MAC規范。與單個載波系統 802.11b不同， 802.11a運用了提高頻率信道利用率的正交頻分多路復用（OFDM）的多載波調制技術。由于 802.11a運用 5GHz頻譜，因此它與 802.11b或最初的 802.11WLAN標準均不能進行互操作。

 2.5.1.2頻段 5GHZ

2.5.1.3覆蓋

室內覆蓋半徑<50米，室外覆蓋半徑< 100 米

2.5.1.4帶寬

支持***54Mbps的物理層數傳率，但傳輸層***只可達25Mbps。

2.5.2802.11b/g

2.5.2.1概述

802.11b是802.11的擴展，在802.11協議基礎上，802.11b定義了無須申報授權的ISM（工科醫）2.4GHz頻段通信業務規范，是目前應用最廣泛的無線局域網。 802.11b定義了 ISM頻段的 PHY和 MAC規范，主要內容是關于 PHY層，采用了直序擴頻技術，所用的編碼方法有補碼鍵控 CCK(Complementary Code Keying)和分組二進制卷積碼 PBCC(Packet Binary Convolutional Coding)。 2003年 7月 IEEE802.11工作組批準了 IEEE802.11g草案，該標準成為人們關注的新焦點。與以前的IEEE802.11協議標準相比，IEEE802.11g有以下兩個特點：在 2.4GHz頻段使用正交頻分復用（OFDM）調制技術，使數據傳輸速率提高到 20Mbit/s以上，峰值數傳率達 54Mbit/s；能夠與 IEEE802.11b的 Wi-Fi系統互聯互通，可共存于同一 AP的網絡里，從而保障了后向兼容性。這樣原有的 WLAN系統可以平滑地向高速 WLAN過渡，延長了 IEEE802.11b產品的使用壽命，降低了用戶的投資。

2.5.2.2頻段 2.4GHZISM頻段

2.5.2.3覆蓋

室內覆蓋半徑<100米，室外覆蓋半徑< 300 米

2.5.2.4帶寬

802.11b支持5.5Mbit/s和11Mbit/s數傳率；802.11g支持54Mbit/s峰值數傳率。

3.幾種方案比較

3.1移動通信網絡接入方案的缺點

首先，移動通信系統的頻譜資源十分有限。而高數傳率的無線視頻傳輸勢必耗費大量的頻譜資源，在世博等用戶密集的場合下，甚至會影響用戶的話音業務。而且也會增加系統成本以及網絡規劃的難度。

其次，由于移動通信系統中存在著呼吸效應，即覆蓋半徑隨用戶數目的增加而收縮。導致呼吸效應的主要原因是CDMA系統是一個自干擾系統，用戶增加導致干擾增加而影響覆蓋。而且，對于數據業務，隨著峰值速率的提高，處理增益在下降，所消耗的無線資源在增加，為了保持與語音業務相同的覆蓋半徑，需要增加發射功率等資源，因此前向數據容量隨著峰值速率的提高而不斷下降。

比如，對某CDMA20001X的實測表明，在滿足用戶平均空中速率為9.6kbps數據速率的條件下，***支持 22個用戶 /sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為 38.4kbps的條件下，***支持 7個用戶/ sector/carries；在滿足用戶平均空中速率為 153.6kbps的條件下，***只能支持 2個用戶/ sector/carries。因此，當用戶大量涌入

世博場館時，無線視頻傳輸的距離和質量勢必受到影響。

其三，移動通信系統的網絡規劃、部署都比較復雜，要考慮對鄰近小區的干擾等諸多因素，成本很高，基站的增減還需要無委會審批過程。因此，監控前端與監控平臺間的無線連接監控前端與監控平臺間的無線連接若采用移動通信系統的解決方案，既不靈活，成本也高。

***，帶CDMA接口的無線攝像機種類很少，價格較高，且多是以成套無線視頻系統的形式售賣。

3.2 WiFi無線接入方案的優點

首先，WiFi不占用移動通信系統的頻譜資源。與移動通信系統互不干擾，即會場人群的移動通信業務再多，兩者也不會互相影響。

其次，WiFi的網絡規劃、部署、轉移都很簡單易行，只需考慮其本身的信道復用規劃即可，無需有關部門的審批。WiFi普及度很高，各種WiFi產品生產批量都很高，所以，WiFi產品成本很低。帶WiFi接口的無線攝像機僅僅數千元人民幣。

4.前端無線接入方案部署建議

關于世博園區的無線視頻監控，建議盡量多地采用WiFi等非移動通信系統的技術來實現監控前端與監控平臺間的無線連接，理由是：世博園區在活動期間會聚集大量的人群，勢必造成移動通信系統的頻譜資源及其它資源極度緊張，且移動通信系統不可避免地存在著呼吸效應。同時，移動視頻傳輸需要占用大量的無線資源，所以要盡量減輕移動通信系統的負荷，以滿足國內外參訪人群的移動通信需求及通信質量。而 WiFi使用無需申請的 ISM頻段，與移動通信系統互不干擾，帶寬足夠且連接穩定，并且帶 WiFi接口的攝像機型號很多、價格低廉，所以，WiFi解決方案應該盡量多地采用。

具體地，針對四種場景的解決方案如下：

4.1、場館內無線視頻監控

這個顯然是應該采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。另外，在園區大門、路口、場館門口可以采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。在園區道路，可以每隔 250米就布設一個 WiFi無線攝像機（WiFi室外覆蓋半徑< 300 米），重點路段可以布得密集一點。這樣，加上帶攝像機的巡邏人員及車輛的補充，應該可以滿足園區視頻監控的需求。

4.2、單兵無線視頻監控

世博園區要求有 5～6組安保人員（每組 5~6人）肩負便攜式無線攝像機以步行的方式執行園區監控（絕大多數情況下是戶外）。由于黃埔江兩岸的世博園區面積均不大（浦西世博園區面積：約 1.96平方公里，浦東世博園區面積：約 4.72平方公里），因為 802.16d覆蓋距離***達 50 公里，所以完全可以用 2個 802.16d小區來分別覆蓋黃埔江東西兩岸的世博園區，這樣，不涉及小區切換的話，802.16d完全可以支持在單小區內以步行速度移動的安保人員的視頻采集活動（如果想節省成本，浦西園區與黃埔江江面可以用同一個 WiMAX 802.16d小區進行覆蓋）。而且，為了能夠后向平滑過渡到 802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。其*** 75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸的要求。當然，如果能使用 802.16e的產品，效果會更好。

4.3、輪渡及渡口的無線視頻監控

渡口和碼頭等固定場所可以采用帶 WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。至于輪渡，其活動范圍是，兩岸世博園區所夾黃埔江江段，沿江距離 2~3公里，江面跨度 700米左右。顯然輪渡的活動范圍遠大于 WiFi的覆蓋范圍，遠小于 802.16d覆蓋距離。但是，由于輪渡屬于低速移動物體（小于 20公里/小時），可以在輪渡上采用 802.16d 的 WiMAX解決方案。

可直接采用帶 802.16d 接口的無線攝像機或者將帶以太網接口的有線攝像機和 802.16d的發射機連接。因為 802.16d覆蓋距離***達 50 公里，且江面平坦無遮擋，所以完全可以用單個 802.16d小區來覆蓋輪渡的活動范圍，這樣，不涉及小區切換的話，802.16d完全可以支持在單小區內低速移動物體的正常無線通信（為了能夠后向平滑過渡到 802.16e，802.16d增加了部分功能以支持用戶的移動性。），其*** 75Mbps的帶寬也足以滿足多路視頻傳輸的要求。當然，如果能使用 802.16e的產品，效果會更好。

4.4、園區流動車輛無線視頻監控；

車輛移動監控有兩種，即流動站定點外景監控和車輛行進間車內監控兩種（其車速可參考市內交通管理規定限速80km/h）。

流動站定點外景監控顯然仍是采用帶WiFi（802.11b/g）接口的無線攝像機。

對于車輛行進間車內監控，由于車速***可達80km/h，如果不能使用802.16e的話，對于上海移動而言，就只有TD-SCDMA的HSUPA技術（上行峰值速率5.8 Mbit/s，典型值為1.12Mbit/s）能滿足視頻數據無線上傳的要求了。建議此種車輛不要行駛到人員密集區域進行實時視頻采集，人員密集區域的實時視頻采集應由單兵無線視頻監控人員或布放的WiFi 攝像機進行。

5.結束語

本文闡述了世博園監控系統的要求，對三種接入方式進行了比較說明，***根據世博園的特點，對世博園監控系統接入方案提出了合理化建議，詳細介紹了場館、單兵、渡口、園區流動車輛的無線視頻監控接入方案。