基于4G网络的远程监控系统的探索

林基锋

摘要：传统的视频监控系统通过铜缆、光缆传输视频信号，会受到多种因素的制约，建设和维护方面都需要较大的投入；而3G网络上传速率未能达到高清视频信号传输的带宽要求，网络宽带成为无线视频传输系统建设的瓶颈。因此，对4G网络视频监控系统的应用就显得十分重要。随着4G技术的普及，因其具有上行带宽大、时延小的特点，使得通过无线传输突破高清视频监控网络瓶颈成为了可能，促进了无线视频传输系统的进一步发展。

关键词：4G；网络；视频；监控

中图分类号：TN929.5；TP277.2文献标识码：A 文章编号：2095－6835（2014）08－0132－02

随着计算机的应用和发展，视频监控技术也有所突破，传统的视频监控系统已经无法满足人们的要求，早期的模拟设备已经被数字视频监控所取代，视频监控系统进入了高清数字时代。随着移动通信技术的演化，第四代移动通信技术（4G）已逐渐成熟，我国正处于第三代移动通信技术（3G）向4G过渡的时期。因4G网络具有高带宽、低时延的特点，使高清无线视频监控的实现成为了可能。目前，全国在推进广电网、电信网和互联网的三网融合，利用新型的4G无线网络技术是发展的必然趋势，各运营商正在加大力度进行4G网络覆盖，建成后的4G网络在传输的稳定性和网络的覆盖率方面都具有很大的优势。此外，由于移动终端便于携带和部署，利用4G网络承载的高质量信号传输，可以在视频监控和应急调度系统等应用的基础上加载更多的功能，减少系统架设所需的线路资源，不仅节省了大量的人力，还有效缩减了后续的维护费用。该系统同时融合了无线通讯（4G）、身份认证、网络安全隔离网闸等多种移动通讯、信息处理和计算机网络的前沿技术。

14G无线视频监控系统网络拓扑结构

本无线网络视频监控系统是基于移动4G网络，主要由视频采集压缩模块、无线数据传输模块和中心监控调度管理平台三部分组成，配合4G无线网络覆盖使用，系统结构简洁明了、扩展性好，能适应多变的监控和其他业务的要求。

1.1前端视频采集模块

前端监控点整体采用高清摄像头，以获得更多的视频信息，实现1280×720，1920×1080，1600×1200甚至更高的视频图像分辨率，支持1080p，1080i，720p高清全实时视频图像输出，采用无拥塞、无延时、无失真的HD-SDI串行数字接口。前端的视频采集模块从摄像机中采集瞬时的视频信号，并将信号根据用户设置的不同压缩比进行压缩，以达到无线网络传输的要求。

1.2无线传输模块

视频采集压缩后就可以将压缩好的视频图像文件实时传输到中心服务器进行处理，传送通过前端设备中内置的4G通信模块完成。系统与4G基站建立通信连接，嵌入式地实现了TCP/IP协议、POP3/SMTP 协议，同时支持动态IP，并通过

VPDN的方式进行二次拨号，建立专网安全通信，防止信息泄露。无线传输模块将高清视频、报警和低速数据等远端信号上传至所属监控中心局端的接收设备，满足用户对视频及操控实时性的严格要求。

1.3监控中心

监控中心根据远端设备数量设置一台或多台与VPND处于同一内网的服务器，为确保电路稳定性，一般使用CN2电路接入。在服务器上部署视频综合管理平台，与各个视频监控远端设备进行连接，对于始终在线模式的终端，可以按照需要查询当前的图像情况，也可以自动不停地记录监控点的图像变化，同时对移动客户端的接入、调取视频信息的请求进行授权和处理。系统网络拓扑结构如图1所示。

图1系统网络拓扑结构图

24G无线视频监控系统的功能

2.1全实时视频监控

通过4G网络，用户使用电脑客户端、手机客户端和电视墙等多种终端，可以随时直观地观察被监控现场的图像信息，以便发生情况时，在最短的时间内作反应。如果有需要，还可以将某一图像放大至全屏幕，以便更细致地观察。

Design and Realization of Television Transmitter Monitoring System

Du Jianlei, Liu Zhao, Wei Yafeng, Shi Shuangbin

Abstract: TV transmitter is the core equipment of radio and television systems. Management of the TV transmitter remote monitoring system is to achieve the best way to broadcast television media without fault operation. TV transmitter on the design and implementation of monitoring system in-depth analysis, aimed at improving the capacity of the safety of radio and television broadcast, and continue to improve the efficiency of broadcast TV.

Key words: television transmitters; monitoring system; design; broadcast

2.2资源集中管理

所有的远端设备传来的图像全部能直接进入数字硬盘录像机进行录制，录像资料随时可以进行回放。对视频、云台、报警和串口等资源集中管理、统一配置, 便于方便、科学的管理。不用针对多个设备进行多次、单独、重复操作，节约系统管理的人力、物力、财力。

2.3多级用户管理权限

用户名密码机制保障了系统使用的安全性。管理员提供了用户账号的开户、修改、删除和密码修改等维护操作；对于每个用户，管理员可以分配其操作权限，包括浏览、控制和管理等。

2.4网络录像管理

系统不仅能够自动录像和清除以往录像, 还能够提供录像异地查询和下载等功能。系统的录像启动方式有以下几种：①客户端本地录像。客户在使用监视器软件时，可以随时启动/关闭“本地录像”功能，录像文件保存在当前的电脑中。②客户端网络录像。客户在使用监视器软件时，可以启动“网络录像”功能进行录像, 录像文件保存在预先设定的、指定网络路径的电脑中。③按时间计划录像。管理员可以配置“录像计划”进行有目的的录像。“录像计划”设定录像类型、录像启动时间、录像停止时间、每个录像文件的持续时间段和录像保存周期等。④联动触发录像。管理员可以配置联动录像，当系统发生某些预期的事件后（比如环面移动检测、红外报警输入发生、某个客户登陆等），将触发录像启动。

2.5智能管理功能

智能管理功能主要体现在联动功能上，系统定义了26种事件、15种可执行的操作。管理员可以任意绑定“事件”和“操作”之间的关系，建立“联动”。只要有任何一种事件发生，系统都会按照预先设定的联动完成相应的“操作”，不需要再人为干预，提高了系统的智能化、节约了管理成本。比如“ 画面移动”事件可以联动“录像开始”“打开声光设备”和“发送文字提示信息”等操作。完全模拟监控点实地分布图，显示简洁直观，操作便利，方便人员操作和管理。

3系统工作原理

系统的工作原理主要有以下几点：①通过本地IP地址，预先设定代理程序的网络位置；②借助4G无线网络的数据业务功能——自动拨号，获得IP地址，并使用VPDN进行二次拨号，建立加密的数据传输通道；③通过VPDN拨号获得内网IP地址，通过无线网络和代理程序建立连接，开始传输数据；④用户通过“监视器”软件，登陆代理程序，可以观看到远端传输过来的图像；⑤用户通过“监视器”软件，登陆代理程序， 可以双向交互、控制云台等；⑥单个Agent代理程序可以支持几十到上百个视频服务器接入，接入视频服务器、无线网络、代理程序，三者结合为一体相当于一个具有若干视频的网络服务器站点。

44G无线视频监控系统优势

4.1覆盖面广

手机无线网络覆盖率极高，几乎不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形和区域的限制。

4.2部署方便

监控点接入固网不方便、费用高、突发性强，而使用无线4G 网络无需网络布线和架设天线。无线监控系统几乎可以部署在室外的任何地方，包括水体、崎岖地带和偏远地方。前端编码器、网络摄像机或手机采取无线接入的方式，只需要在移动网络覆盖下，就能方便、简易地搭建起监控点。

4.3高数据吞吐量

考虑到未来的WIFI和4G技术的发展，无线网络传输带宽可高达6～200 Mbps。

4.4高可靠性

要充分利用网络隧道、128位加密算法、防火墙/VPN、加密锁、权限管理、安全认证和实时时钟等技术, 保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。高端无线传输系统的可靠性高达99.999%的载波级，可以实现无中断的安全传输。

4.5成本低廉

线路租用成本低，运营商对4G业务给予积极的政策支持，对每线包月费用进行优惠，免除了远距离网络布线所造成的高昂费用。

4.6监控方便

该系统方便使用、操作简单、便于管理，既可以安装客户端软件，也可以直接通过WEB方式进行远程监控和管理，图形化界面。可随时随地采用手机进行无线视频监控，不局限于预先安装好监控客户端的某台电脑。

4.7业务多样

无线视频监控不仅可以涵盖所有固网监控业务，还可以开展各种移动业务，比如移动执法监控、移动采访等业务。

4.8扩展性好

系统具备无限的扩展性，采用标准的组网方式，支持IP单播、组播功能，可以组成点对点的监控系统，也可以组成一个中心对各站点的系统；在网络上可以设置多个分控图像工作站，满足多个用户的需要，组成多级监控系统；嵌入式的产品设计，每个视频服务器都是一个独立工作的站点，增加/减少一个站点非常方便。

5结束语

综上所述，4G视频监控将移动通信、安全防范和互联网融为一体，把系统集成技术转化成潜伏的产品应用，通过手机或电脑能实现查看远程实时动态画面的功能，为企业和家庭提供了更简朴、更便利、更及时的监控解决方案。随着4G网络的成熟和覆盖，4G无线视频监控以其无可比拟的优势，已经开始膨胀式发展，甚至将颠覆传统视频监控的工作方式。

参考文献

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［2］谢红华，陆以勤，吕锦.基于3G无线网络的高质量实时视频监视系统的设计［J］.计算机应用研究, 2007（10）.

［3］王俊.3G移动通信系统网关技术应用研究［J］通信技术，2011（03）.

［4］王铭，倪平，王冬，等.基于3G网络的远程无线综合监控系统［J］.电子技术应用，2011（01）.

〔编辑：李珏〕

Explore the Remote Monitoring System Based on 4G Network

Lin Jifeng

Abstract: The traditional video surveillance system via copper cable, fiber optic cable to transmit video signals, will be constrained by many factors, the construction and maintenance require a large investment; while the upload speed 3G network failed to meet the bandwidth requirements of high-definition video signal transmission , network broadband wireless video transmission system construction becomes the bottleneck. Therefore, the 4G network video surveillance system application is very important. With the popularity of 4G technology, because of its large upstream bandwidth, low latency characteristics, making breakthroughs in high-definition video surveillance network via wireless transmission bottlenecks as possible, to promote the further development of wireless video transmission system.

Key words: 4G; networks; video; monitoring