隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的普及和國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的發(fā)展,客戶(hù)/服務(wù)器計(jì)算、分布式處理、國(guó)際互連網(wǎng)(Internet)、內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)等技術(shù)被廣泛接受和應(yīng)用,計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)需求迅速擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)在各行各業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣。目前盡管有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以其傳輸速度高,產(chǎn)品品牌及數(shù)量眾多和技術(shù)發(fā)展速度快等優(yōu)點(diǎn),在市場(chǎng)上有較高的知名度和較大的市場(chǎng)份額,但是在一些特殊的環(huán)境和特定的行業(yè)里依然有許多令I(lǐng)T數(shù)據(jù)管理公司頭疼多年的LAN(網(wǎng)絡(luò)/局域網(wǎng))布線(xiàn)問(wèn)題存在。
隨著Wireless(無(wú)線(xiàn))技術(shù)的出現(xiàn),在諸多計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)(WirelessNetwork)以其無(wú)需布線(xiàn)、在一定區(qū)域漫游、運(yùn)行費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn),在許多這些應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)揮著其他聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不可替代的作用。隨著無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)應(yīng)用逐漸增多,它將擴(kuò)展有線(xiàn)局域網(wǎng)或在某些情況下取而代之。可以預(yù)期,在未來(lái)信息無(wú)所不在的時(shí)代,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)將依靠其無(wú)法比擬的靈活性,可移動(dòng)性和極強(qiáng)的可擴(kuò)容性,使人們真正享受到簡(jiǎn)單、方便、快捷的連接。
無(wú)錫萬(wàn)博信息技術(shù)有限公司為了配合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的需求,利用較小的成本實(shí)現(xiàn)企業(yè)校區(qū)多個(gè)場(chǎng)所進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的目的,提出了以下這套解決方案。
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1項(xiàng)目設(shè)計(jì)背景
此項(xiàng)目是某學(xué)校校區(qū)監(jiān)控的一部分,使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接分布在校園內(nèi)各地的監(jiān)控點(diǎn)。用戶(hù)希望建立基于無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)臄?shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng),來(lái)提高整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。
1.2項(xiàng)目方案的設(shè)計(jì)要求
本項(xiàng)目主要實(shí)現(xiàn)固定區(qū)域的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)橋接,使安裝傳統(tǒng)的模擬攝像頭的現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所拍攝到的活動(dòng)視頻能通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的電腦中,使位于監(jiān)控中心的監(jiān)控工作人員能隨時(shí)監(jiān)控和紀(jì)錄所有監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況,從而對(duì)一些突發(fā)緊急事件做出準(zhǔn)確及時(shí)的判斷。
整個(gè)項(xiàng)目具體可以分為以下方面的要求:
?每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)必須能夠和監(jiān)控中心建立有效的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接,而且必須確保每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接帶寬不小于1兆。
?模擬式攝像頭能準(zhǔn)確及時(shí)地紀(jì)錄每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況。
?模擬攝像頭通過(guò)視頻編碼器將視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)。
?在時(shí)間和成本范圍之內(nèi)完成項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)較高的施工質(zhì)量和客戶(hù)滿(mǎn)意度。
?為客戶(hù)提供一定的技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)支持。
1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1.3.1可靠性原則
無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)的可靠性是具有實(shí)用性的前提。
1.3.2先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合的原則
既要保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性,以保護(hù)用戶(hù)的投資在五年內(nèi)保持先進(jìn);又要保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)近可能地實(shí)用。我們選用的設(shè)備都是經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的成熟產(chǎn)品,同時(shí)還要可慮系統(tǒng)的總體成本以及實(shí)際的氣候、地理?xiàng)l件。
1.3.3靈活擴(kuò)展原則
為了使現(xiàn)有的系統(tǒng)在將來(lái)能夠得到充分的利用,現(xiàn)有的投資在將來(lái)不被浪費(fèi),這就需要系統(tǒng)有充分的、靈活的適應(yīng)能力和可擴(kuò)展的能力。以便于系統(tǒng)將來(lái)的擴(kuò)容與升級(jí)。 [nextpage]
1.3.4便于維護(hù)原則
這是為系統(tǒng)在使用過(guò)程中的實(shí)際需要考慮的。系統(tǒng)工程實(shí)施結(jié)束交付使用以后,應(yīng)該便于各種日常維護(hù)工作,能夠方便地進(jìn)行軟件的重新配置、系統(tǒng)的自檢與恢復(fù)、硬件備品備件的更換和軟件系統(tǒng)的升級(jí)。
1.3.5安全性原則
安全性一直是網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)管理的薄弱環(huán)節(jié)之一,而用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的要求又相當(dāng)高,因此安全性原則非常重要。
1.4系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖所示:
1.4.1無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)
如上圖所示,這是一個(gè)(監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心直線(xiàn)距離間無(wú)障礙物的)利用室外無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的應(yīng)用,根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心的直線(xiàn)距離采用不同的發(fā)射功率,從而確保整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信號(hào)的傳輸質(zhì)量。
中心監(jiān)控點(diǎn)部分
上圖監(jiān)控方案種,考慮到周邊監(jiān)控點(diǎn)有10個(gè),每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的視頻按照1兆的帶寬進(jìn)行壓縮和傳輸(可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)順暢的視頻監(jiān)控),采用大功率無(wú)線(xiàn)寬頻交換機(jī)的單路最大帶寬可以達(dá)到4到5兆,按照“一點(diǎn)對(duì)四點(diǎn)”的連接方式,在中心點(diǎn)需要布置3個(gè)無(wú)線(xiàn)橋接器。我們?cè)谥行狞c(diǎn)安裝三個(gè)12dB全向天線(xiàn)的方式,實(shí)現(xiàn)360度的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的覆蓋。我們?cè)谥行狞c(diǎn)布置三個(gè)無(wú)線(xiàn)橋接器,連接三個(gè)全向天線(xiàn)的方式,實(shí)現(xiàn)和所有監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。
在監(jiān)控中心尋找適當(dāng)?shù)闹聘唿c(diǎn)架設(shè)覆蓋范圍為360度的三套12dB全向天線(xiàn),盡量保持天線(xiàn)的高度以確保無(wú)線(xiàn)信號(hào)能覆蓋周?chē)^大的一片區(qū)域,天線(xiàn)通過(guò)連接饋線(xiàn)連接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心發(fā)射設(shè)備,這套設(shè)備具體配置如下: [nextpage]
在監(jiān)控中心的中心機(jī)房放置三臺(tái)單路最大帶寬為4到5兆的無(wú)線(xiàn)橋接器,并配置成無(wú)線(xiàn)橋接模式(PXP模式),Channel分別設(shè)置為信道1/6/11,每個(gè)無(wú)線(xiàn)橋接器通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)接口和中心機(jī)房?jī)?nèi)的高性能的三層以太網(wǎng)交換機(jī)相連接,同時(shí)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的計(jì)算機(jī)也和同一個(gè)中心交換機(jī)相連,以便獲得實(shí)時(shí)的視頻信號(hào)。
每個(gè)無(wú)線(xiàn)橋接器通過(guò)連接饋線(xiàn)和一個(gè)避雷器相連,最后由避雷器和位于監(jiān)控中心制高點(diǎn)的12dB全向天線(xiàn)相連接。
這樣的配置可以保證大樓周?chē)霃?.5~1公里范圍內(nèi)區(qū)域的有效信號(hào)覆蓋,如需實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控,可加大發(fā)射功率或者在監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心之間增加中繼器。
在監(jiān)控中心機(jī)房?jī)?nèi)有一臺(tái)運(yùn)行監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控(監(jiān)控軟件可以實(shí)現(xiàn)16分屏的實(shí)時(shí)監(jiān)控),此外根據(jù)客戶(hù)對(duì)視頻紀(jì)錄保存期限的要求(一個(gè)月、一個(gè)半月或三個(gè)月)配置大容量的磁盤(pán)陣列設(shè)備。
周邊監(jiān)控點(diǎn)部分
這些監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端部分主要是通過(guò)視頻攝像設(shè)備和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)視頻映像通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心,以便監(jiān)控中心的監(jiān)控人員能夠迅速了解每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的具體情況,做出及時(shí)有效的勢(shì)態(tài)判斷和行動(dòng)決策。
在終端監(jiān)控部分,由于用戶(hù)已經(jīng)有帶有云臺(tái)和變焦功能的模擬攝像頭,我們使用基于MPEG-4技術(shù)的視頻服務(wù)器,將模擬視頻信號(hào)調(diào)制成MPEG-4格式的視頻數(shù)字信號(hào),通過(guò)雙絞線(xiàn),將MPEG-4格式的視頻信號(hào)通過(guò)大功率無(wú)線(xiàn)橋接器、避雷器和碟型定向天線(xiàn)構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)橋接系統(tǒng)發(fā)送至監(jiān)控中心。
無(wú)線(xiàn)終端的具體配置如下:
?在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置方面,我們均采用單路最大帶寬為4到5兆的無(wú)線(xiàn)橋接器,并將橋接器設(shè)置為無(wú)線(xiàn)橋接模式(PXP模式),并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)的工作信道;
?無(wú)線(xiàn)橋接器通過(guò)連接饋線(xiàn)和一個(gè)避雷器相連,避雷器通過(guò)饋線(xiàn)和一個(gè)碟型定向天線(xiàn)相連。
?在視頻監(jiān)控端我們采用基于MPEG-4技術(shù)的視頻服務(wù)器,將原來(lái)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成基于MPEG-4的視頻信號(hào),并通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)端口連接到無(wú)線(xiàn)橋接器的以太網(wǎng)端口上。
2.技術(shù)背景
2.1無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)指的是采用無(wú)線(xiàn)傳輸媒介的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),結(jié)合了最新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。首先,無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)是有線(xiàn)局域網(wǎng)的延伸。使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù),減少了用戶(hù)的連線(xiàn)需求。
傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組網(wǎng)的傳輸媒介主要依賴(lài)銅纜或光纜,構(gòu)成有線(xiàn)局域網(wǎng)。但有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在某些場(chǎng)合要受到布線(xiàn)的限制:布線(xiàn)、改線(xiàn)工程量大;線(xiàn)路容易損壞;網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng)。特別是當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接起來(lái)時(shí),敷設(shè)專(zhuān)用通信線(xiàn)路的布線(xiàn)施工難度大、費(fèi)用高、耗時(shí)長(zhǎng),對(duì)正在迅速擴(kuò)大的連網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞。WLAN就是解決有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以上問(wèn)題而出現(xiàn)的。
2.1.1WLAN的優(yōu)勢(shì)
WLAN利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù),而無(wú)需線(xiàn)纜介質(zhì)。WLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到54Mbps,傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上。它是對(duì)有線(xiàn)連網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展,使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可移動(dòng)性,能快速方便地解決使用有線(xiàn)方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連通問(wèn)題。[nextpage]
與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相比,WLAN具有以下優(yōu)點(diǎn):
?安裝便捷:一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,施工周期最長(zhǎng)、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的,就是網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)施工工程。在施工過(guò)程中,往往需要破墻掘地、穿線(xiàn)架管。而WLAN最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)的工作量,一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)(AccessPoint)設(shè)備,就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。
?使用靈活:在有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦WLAN建成后,在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。
?經(jīng)濟(jì)節(jié)約:由于有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性,這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來(lái)發(fā)展的需要,這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。而WLAN可以避免或減少以上情況的發(fā)生。
?易于擴(kuò)展:WLAN有多種配置方式,能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣,WLAN就能勝任從只有幾個(gè)用戶(hù)的小型局域網(wǎng)到上千用戶(hù)的大型網(wǎng)絡(luò),并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的特性。
由于WLAN具有多方面的優(yōu)點(diǎn),其發(fā)展十分迅速。在最近幾年里,WLAN已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠(chǎng)和學(xué)校等不適合網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。
2.1.2無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的基本運(yùn)作模式
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作模式基本分為兩種:無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接模式。
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋模式
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)覆蓋的功能就是利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)特定的工作區(qū)域?qū)崿F(xiàn)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的覆蓋,確保位于這一區(qū)域的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)能通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接和資源的共享。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋在辦公區(qū)域和特定功能區(qū)特別有效,這些特定區(qū)域用戶(hù)的特點(diǎn)是:廣泛使用筆記本電腦、掌上電腦、PDA等移動(dòng)通訊設(shè)備,工作位置的流動(dòng)性特別大,用戶(hù)只有在特定的時(shí)間才會(huì)在某一固定區(qū)域工作。而且,這類(lèi)用戶(hù)在工作時(shí)大都不固定分組,工作場(chǎng)所的環(huán)境布置也會(huì)經(jīng)常改變,所以采用無(wú)線(xiàn)覆蓋對(duì)這類(lèi)場(chǎng)所尤其合適——覆蓋這類(lèi)場(chǎng)所一方面能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),一方面能夠?yàn)橛脩?hù)提供寬帶上網(wǎng),而且能夠非常方便地進(jìn)行擴(kuò)充。
根據(jù)不同的環(huán)境和不同的覆蓋需求,可以采取以下幾種無(wú)線(xiàn)覆蓋應(yīng)用方案:AdHoc模式、Infrastructure模式、微蜂窩覆蓋和漫游技術(shù)。
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接模式
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋是無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)和傳統(tǒng)的有線(xiàn)網(wǎng)橋技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋可以無(wú)縫地將相隔數(shù)十公里的局域網(wǎng)絡(luò)連接在一起,創(chuàng)建統(tǒng)一的企業(yè)或城域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),在最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中,網(wǎng)橋的以太網(wǎng)端口連接到局域網(wǎng)中的某個(gè)集線(xiàn)器或交換機(jī)上,信號(hào)發(fā)射端口則通過(guò)電纜和天線(xiàn)相連接;通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的擴(kuò)展。
無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋的應(yīng)用主要有以下幾種結(jié)構(gòu):點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型和混合型。三種結(jié)構(gòu)都有不同的適用場(chǎng)合,用戶(hù)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇:
1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接
這是無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)的常用方式,用于連接兩個(gè)分別位于不同地點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),一般由一對(duì)橋接器和一對(duì)天線(xiàn)組成。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn),傳輸速率高,受外界環(huán)境影響較小。
2、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接
該類(lèi)型常用于有一個(gè)中心點(diǎn)、多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況下,通過(guò)中心點(diǎn)把多個(gè)離散的遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)連成一體。其優(yōu)點(diǎn)是組建網(wǎng)絡(luò)成本低、維護(hù)簡(jiǎn)單。中心點(diǎn)的天線(xiàn)在不同的項(xiàng)目中會(huì)采用不同的配置方案,而遠(yuǎn)端點(diǎn)通常會(huì)使用定向天線(xiàn),通過(guò)精確的天線(xiàn)角度定位對(duì)準(zhǔn)中心點(diǎn)天線(xiàn),進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收,完成無(wú)線(xiàn)橋接。
3、混合型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)橋接
這種類(lèi)型適用于所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)距離的點(diǎn),近距離的點(diǎn),還有建筑物或山脈阻擋的點(diǎn),在組建這種網(wǎng)絡(luò)時(shí),綜合使用上述兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)連接方式。對(duì)于遠(yuǎn)距離的點(diǎn)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式,近距離的多個(gè)點(diǎn)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式,有阻擋的點(diǎn)使用中繼。