道路无线视频监控解决方案.docx
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道路无线视频监控解决方案
无线视频监控
技术方案建议书
第1章、需求分析
第2章、无线网络监控介绍
监控系统主要用于对重要区域或远程地点的监视和控制，在交通、运输等领域具有举足轻重的地位。
一套优秀的监控系统可以实时动态地汇报被监测点的情况，及时发现问题并进行处理，完整的备份资料可以随时进行分析调查。
传统的视频监控系统采用模拟视频传输和存储技术，可以实现令人满意的图像质量，成本也相对较低。
随着数字视频编码技术以及互联网技术的发展，出现了基于以太网为传输介质的数字视频监控系统，也就是将原来的模拟信号采用数字编码压缩技术，并且通过计算机互联网络传输。
网络监控系统的优势在于视频数据通过以太网进行传输，监控范围非常广泛，且在高带宽环境下，依然可以提供高质量视频，同时视频内容存储检索非常方便。
无线以太网的出现，给监控系统带来了新的应用方式。
无线数字监控系统在原有的以太网监控系统的基础上，抛弃了网络电缆，用无线微波进行数据传输，降低了网络布线的成本，大大增强了监控系统的灵活性和可扩充性。
随着无线技术的日益发展，无线网络的应用越来越被各行各业所接受。
无线网络监控作为无线网络的一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。
其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线的方式，建立被监控点和监控中心之间的连接。
无线网络监控技术已经在交通、运输等领域得到了广泛的应用。
无线网络监控和传统的监控方案相比，具有以下三大优点：
1、综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合；在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。
这时，采用无线网可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。
2、组网灵活，可扩展性好，即插即用，网络管理人员可以迅速将新的监控点加入到现有网络中，不需要为新建传输铺设网络、增加设备，轻而易举地实现远程视频监控。
3、支持移动视频监控，全面提升视频监控水平，为公安、消防和政府应急部分提供应急移动宽带通信解决方案。
4、维护费用低，无线网络维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。
无线网络监控系统是计算机、无线网络和视频编码技术的结合，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到监控中心，并自动形成视频数据库便于日后的检索。
在监控系统中，监控中心需要实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息必须是连续、清晰的。
在被监控点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，摄像头通过视频服务器与无线网桥设备相连，并通过由无线桥接器组成的无线网桥将数据信号发送到监控中心。
该设备可以广泛应用于范围广、分布散的安全监控、交通监控、工业监控、家庭监控等众多领域。
第3章、用户需求
道路施工规划如下：
该项目主要面向高速公路实施建设过程中对是施工现场周围环境进行监控。
视频监控点主要有两种类型:
●主要施工现场安装固定视频监控点
●巡检现场采用车载移动视频监控点
考虑到整体光纤组网成本高、周期长、受布线位置限制、不支持移动等缺点，方案采用光纤网络与无线宽带网络结合方式进行组网–即在遮挡严重如树木较多或山地起伏地区采用光纤传输，遮挡较少地区采用架设无线基站，通过无线MESH组网多跳方式进行信号传输。
最终传输到监控中心机房。
第4章、无线Mesh解决方案
4.1、产品特点
Ø二层Mesh组网技术
⏹业界最稳定、高效的二层Mesh组网协议
⏹避免了三层Mesh组网协议自动组网速度慢、网络拓扑收敛慢、协议负荷高等多个问题
⏹性能和组网收敛速度均优于三层Mesh组网协议
Ø多无线技术、多频点、多扇区的高性能Mesh网络
⏹多射频技术、多频点、多信道的OWS室外型基站设备
◆单Mesh基站支持2.4GHz、4.9GHz和5.8GHz，可任意用于设备无线互联和用户无线覆盖
◆Mesh基站最多支持6模配置，是业界容量最高的无线基站设备
⏹多模块技术、多跳组网能力强
◆为无线Mesh互联组网提供多个802.11a无线模块，每个模块都可以工作与4.9GHz频段或者5.15-5.85GHz频段
◆确保每跳无线网络的带宽损耗低于6%，支持15跳以上的无线组网
◆单跳最远距离可达40公里，15公里后提供8Mbps稳定带宽
⏹根节点位置使用多扇区组网技术（3扇区、6扇区等），充分的将光纤点的带宽资源注入到无线Mesh网络
⏹多网关备份能力，充分的利用传输资源，负载均衡冗余备份
⏹抗干扰能力
◆利用设备本身的智能频点扫描和多频点规划能力，避免无线Mesh网络系统内的干扰问题
◆配合扇区和定向天线，减少Mesh组网和覆盖受到外界干扰的机会
Ø自动修复能力和自动性能调整能力
⏹采用二层Mesh技术组网，分布式智能快速建立Mesh拓扑和收敛网络
⏹Mesh网络的自动修复能力和自动性能调整远胜于三层Mesh组网协议
⏹每基站均根据信号强度、链路质量、跳数、性能、时延等多种参数的加权平均值建立具有多个Mesh链路的路径表，根据网络可达性和链路指标进行自愈和自动链路性能调整
⏹网络自愈或者Mesh链路切换不会造成用户业务中断，毫秒级切换对用户完全透明
Ø灵活组网–空间多层次组网
⏹多个射频技术和频段灵活使用，2.4GHz、5.8GHz和4.9GHz均可用于无线覆盖和无线互联
⏹多层次组网--无线Mesh网络由三层组网，形成立体的、有层次的分布式无线Mesh网络架构
◆无线建筑物楼顶铁塔高度的Mesh汇聚层
◆道路沿线灯杆高度的Mesh分布层
◆道路和园区、热点和室内的Mesh接入层
⏹支持配合不同类型的天线-全向天线、板状天线、扇区天线和抛物面天线等实现无线Mesh设备互联和网络覆盖，都可以通过选择相应的外接天线和调整天线垂直角度，以实现最大化的组网灵活度和多层次的组网
Ø高速移动、快速切换支持
⏹支持300公里时速高速移动下的快速切换
⏹满足高速移动下视频、语音和数据等业务的传输
Ø安全性
⏹无线Mesh网络内建可信机制、保证Mesh设备统一认证和互信
◆系统统一认证无线Mesh设备，管理人员在网络管理系统中可通过一次性的操作批量认证和授权Mesh设备
◆未经认证授权的Mesh节点将自动阻断用户数据，保证网络数据私有性
◆AES强制加密方式实现MeshAP之间的链路安全性
⏹面向用户接入的多种安全机制
Ø管理性
⏹跨三层网络的统一网管系统，可针对整个网络、子网和设备等3个级别进行批量配置、统一配置
⏹支持统一SNMP网管，支持事件和告警等多种功能
第5章、技术解决方案
第6章、技术分析
目前视频监控解决方案也有一些不足，这是由固定监控和有线网络监控解决方案所决定的，主要存在以下三个问题：
1.固定监控依然存在盲点
2.如果采用有线光纤方式解决，固定监控实现全覆盖的监控，每添加一个点都要再施工布线，而且如果租用电信的专线每年要缴纳很大一部分的费用
3.对于突发事件，临时监控是个大问题，每次都要出动人员达到现场，采用移动视频监控，可以有效地发现问题和隐患并及时排除
根据以上分析，道路施工的视频监控方案应该满足如下条件：
●摄像头可以根据实际情况临时增加、改变安放位置
●在安装一个新的摄像头时，可以不铺设线缆，不受光纤点位置的限制
●可以临时布监控点
●支持移动监控--在应急车辆内对现场进行实时监控并回传传输视频
综上所述，固定监控＋无线监控＋移动监控都是现实部署实施需要的监控模式，只有把这些方式都结合起来才能更好地满足城市的需求。
视频监控方案包括：
●有线网络/无线网络
●数字摄像头/无线数字摄像头
●硬盘录像机
●监控软件
无线网络具有自我组织、自动配置、性能自动调节、链路自动修复等特性，支持负载均衡和冗余备份功能，为区域范围内的无线监控和移动无线监控提供了稳定可靠的承载平台。
基于Mesh技术的无线网络支持完全无线的方式进行网络建设，可以迅速地进行无线网络搭设，具有高机动性、快速部署展开的特点；同传统的有线和无线网络技术相比极大地降低了初期的安装和部署成本；仅需要在网络边缘加入新的无线节点设备，就能达到网络扩容的要求，因此，有效地降低了网络建成后的运营维护成本以及网络的扩容和升级成本
第7章、无线系统特性
第8章、系统介绍
本方案采用Mesh无线组网解决方案，实现远距无线网络传输，对固定监控、移动监控提供宽带无线接入。
室外无线基站对区域进行无缝的无线覆盖，保证无线摄像机在运行过程中一直处于无线连网状态，视频信号传输不中断。
系统特性
⏹区域中的固定基站采用OWS2400系列产品，每基站提供直径为1~2km的无线覆盖（视具体监控摄像机的密集度而提供的覆盖范围有所不同）
⏹固定基站的系统骨干连接采用5.8GHz频段的无线的方式和有线方式相结合，配合高增益的定向天线，节省光纤架设和租用成本
⏹固定基站与远端站配合，可采用有线方式直接连接摄像头，然后通过无线多跳组网进行回传，如下图所示：
⏹远端站和车载站点均采用HSx产品，该产品是硬件指标与Mesh基站相当，非常适合作为远端设备和移动设备与OWS2400基站配合组网
⏹考虑到对车辆移动视频监控“动中通”组网的支持，两个固定无线基站的间距不超过2公里，部分狭窄路段或者多树木路段，两个固定无线基站间距不超过1公里
⏹两个相邻的固定基站具有15%左右的重叠区域，车辆移动到重叠区域，自动的、快速的完成切换，保证了流畅的视频（切换时间小于100ms）
⏹对移动车辆进行无缝的无线覆盖，系统支持的移动速度高达150km/h，完全可以满足系统需要
⏹在视频传输的同时，该无线系统还同时支持其他的应用
⏹数据传输
⏹语音功能
⏹以上应用可以和视频监控同时传输
8.1.1、Mesh网络时延估算
操作
时延
回程数据包转发时间（基于2000pps）
0.8ms
1500字节数据包传输（基于带宽为24Mb/sec以上的无线网络）
0.6ms
AP数据包转发时间（基于2000pps）
0.8ms
1500字节数据包传输（基于带宽100Mb/sec以上的有线网络）
0.6ms
总计
~3.0ms
基于以上的数据，在采用无线互连的无线网络节点之间传输1500字节的数据包将带来3ms左右的延时，也就是说在传输1500字节的数据包的情况下，每跳最多带来3ms左右的延时。
8.1.2、链路信号强度预算
通常说来，由于较多的数目、山体遮挡的影响，在传输范围内部署无线网络都会遇到非视距（LineofSight）问题，导致无线网络的中心基站与边缘基站之间存RF射频衰减因子模型为：
节点之间的连接最大范围基于明确的视线条件，在天线波束（FresnelZone）路径中没有任何障碍物。
实际应用中，使10dB的LinkMargin，保证99.97%的无线传输可靠性。
基于RF衰减公式和经验数据，对实际的射频情况进行精确的计算和规划设计。
在长距离的桥接的情况下，必须考虑地球的曲率引起的地表障碍。
应该架高天线，减小信号与地表接触所引起的信号削弱的可能，同时由于无线信号的传送不是完全直线的（FresnelZone现象）,在架设天线的时候还必须考虑到Fresnel半径问题。
因此天线的高度必须结合这两种因素来确定，保证无线连接的稳定高效。
第9章、方案特点说明
第10章、标准化
设备的标准化：
所选设备全部符合国际标准、行业标准和国家标准。
所涉及的标准主要有：
IEEE802.11a
IEEE802.11b/g
IEEE802.11f
IEEE802.11i
IEEE802.3
第11章、高可用性/高机动性
Mesh技术以及随之带来的自动配置、自动发现、自我调节和链路自愈特性保证了无线传输系统的高可用性、高机动性能。
Mesh技术也提供了高速移动和快速切换能力。
第12章、网络安全性
支持业界最高的安全级别WPA2
支持多SSID/VLAN技术
采用AES加密无线Mesh骨干
自动发现其他无线设备并告警
第13章、可管理性
Access/One各模块内置Manager/One管理软件，自动发现网络内所有节点，并提供批量配置和统一的管理和监控。
第14章、可扩展性
模块化设计保证了对新技术的延续性和设备的投资成本，Access/One可以顺利地采用模块化的方式从802.11升级到802.16（WiMAX）或者802.11n等新技术。
无线网络具有自我组织、自动配置、性能自动调节、链路自动修复等特性，支持负载均衡和冗余备份功能，为区域范围内的无线监控和移动无线监控提供了稳定可靠的承载平台。
基于Mesh技术的无线网络支持完全无线的方式进行网络建设，可以迅速地进行无线网络搭设，具有高机动性、快速部署展开的特点；同传统的有线和无线网络技术相比极大地降低了初期的安装和部署成本；仅需要在网络边缘加入新的无线节点设备，就能达到网络扩容的要求，因此，有效地降低了网络建成后的运营维护成本以及网络的扩容和升级成本
第15章、无线传输技术对比
视频传输监控传输方式优缺点对比表
比较项目
wifi无线网络视频监控
有线视频监控
传输方式
Ø多模Mesh组网，多个模块分别处理Mesh无线连接的业务，性能高，支持15跳以上的无线跳接中继
Ø多信道（频点）Mesh，避免了Mesh网络内部的干扰，提升了性能
Ø无线蜂窝网格（mesh）结构，任意互连，就近接入，无须中心点
Ø自组网，网络自动建立，自我调节性能和容错
Ø没有单点故障，任何一点出现问题，不影响别的设备
Ø光缆传输距离远，衰减小，抗干扰性好，适合远距离传输，RRPP光纤环网技术，可组成环形网络，受环境影响小
Ø链状结构，单点故障，整网瘫痪
Ø没有自动修复特性
施工难易
Ø免布线，节省工期
ØMESH网络结构采用多跳的方式受环境影响小
Ø设备轻便，1-2人即可安装
Ø模块化设计，模块化支持按需选择，升级更方便
Ø扩容简单
Ø光缆施工分两种方式：
地埋或者悬空，施工难度大，周期长
Ø光缆熔接及维护需要专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易扩容
最大承载的摄像机数量
Ø整个MESH网络的容量由落地点设备容量决定，单个基站可支持全高清1080P最大承载摄像机130个
Ø多落地点容量可成倍增加
全高清1080P最大承载摄像机1050个
标准化
遵循全球统一的通信技术标准和协议TCP/IP
遵循全球统一的通信技术标准和协议TCP/IP
传输带宽
Ø单链路300Mbps的带宽，实际使用80-100Mbps的带宽
Ø880全部采用采用D1S摄像机
单纤可达1000M，880路图像能采用200万高清摄像机
维护管理
Ø分布式的采用多个网管单元管理网络，管理能力高
Ø网管一键配置，全网生效
Ø没有单点故障，任何一点出现问题，不影响别的设备
Ø设备配置简单，易于维护
Ø链状结构，单点故障，整网瘫痪
Ø没有自动修复特性
Ø设备有线互连，网络设计和维护复杂
Ø光缆熔接及维护需要专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易扩容
成本
设备成本高，施工成本低
设备和施工成本都高
接口方式
标准以太网
光纤接口和以太网口
图像质量
图像质量高
图像质量高
安全性
安全性高，支持152位长度的AES加密数据，无法破解
Ø线缆正常时安全性高
Ø线缆容易被破坏
可扩充性
扩充方便，原则上可以无限制扩充
扩充需要重新架设光缆，扩充性不好
第16章、设计原则
针对用户需求和无线网络的建设原则，本书在系统设计时充分考虑到系统的安全性、高机动性、易管理性、可扩展性等，保证系统运行的可靠与安全保密，建立经济合理、资源优化的系统。
第17章、高可用性原则
a.Mesh技术
Access/One采用革命性的Mesh（网格）技术，节点之间采用无线级联方式通信。
同时每个节点都可与其他节点使用点对多点（point-to-multipoint）的方式连接，无线级联没有跳数的限制。
这样，Access/One可构建一个网状结构的网络，网络内每个节点都有一条以上的无线上联链路，提供了高冗余性，保证了无线传输服务的高可用性。
从拓扑角度来说，Mesh拓扑结构完全超越了传统的点到点、点到多点的拓扑结构，从而从根本上解决了城市范围内大规模无线网络部署中存在的建筑物等阻挡物的影响。
b.部署安装简单–自动配置、自动发现
Access/One节点可以自我配置，当一个网络节点启动，该节点内的各模块互相自动发现并且确定它们的位置和在节点内的角色，包括该接口为有线或无线连接网络。
然后网络节点通过有线或无线网络连接模块自动发现Access/One网络内其他的节点。
节点使用基于多个决策因素的算法连接到网络服务器（NetworkServer）。
网络服务器模块用于管理和控制网络，用户连接模块用于无线接入用户到网络中，网络连接模块用于提供有线或无线的到局域网的连接，网络服务器模块、用户连接模块和网络连接模块自动的从DHCP服务器上请求及获得IP地址。
网络中新加入的节点也可以被自动发现，并可自我配置，降低了初期部署和管理运维的工作负荷。
c.网络稳定可靠–自动调节、链路自愈
无线网络连接建立后形成网格结构，每个网络节点以一定的时间间隔不断的执行决策算法。
分布式智能在最优路径下路由流量，限制了广播并且消除了瓶颈，简化安装要求，以及可线性扩展，为成千上万的设备提供连接服务。
这保证了任何由于Access/One网络单元被增加或是移除导致的网络拓扑变化都可以立即被检测到并进行相关的措施，保证网络总是处于最优的性能和运行状态。
这样，Access/OneMeshNetwork就具备了以下两个自组网特性:
ØSelf-tuning性能自我调节
ØSelf-Healing链路自动修复
d.消除无线干扰–智能信道选择
Access/One支持DFS（DynamicFrequencySelection）动态频率选择功能，具有智能选频能力。
无线频谱中利用率最低、最不拥挤的信道将被使用。
整个过程都是自动完成，不需要人工干预，使用灵活，极大的提高了无线网络效能。
e.视频和语音优先级支持
由于视频和音频对于网络的带宽变化和时延有极高的要求，Access/OneMesh加入了严格的QoS（服务质量）对视频和语音数据包进行标示，并给予这些业务最高的优先级别，使其在端到端的Mesh骨干网络中都优先地发送和接收，保证视频信号和语音的流畅和连贯。
第18章、安全性原则
Access/One系统的高安全能力确保未经确认和授权的接入点（AP）或无线终端（STA）无法接入到移动宽带通信系统中，防止了恶意攻击者对网络的进行物理层以上的攻击。
Access/OneMesh无线网络系统提供一系列完备的标准工具保障无线网络的安全。
保护网络安全和加密交换的信息以防止外部窃听。
Access/One全面支持802.1x，支持从WEP、TKIP到AES的加密协议。
AES（先进加密协议）作为DES协议的升级替代标准，需要硬件加速，具有非常高的安全性。
Access/ONE提供一系列完备的标准工具保障无线网络的安全。
保护网络安全就是授权潜在用户和加密交换的信息以防止外部窃听。
在有线网络中，IT经理每天使用登录名和密码，通过物理安全措施防止外部窃听。
安全无线网络通过论证方式授权ID和动态加密以保护信息流。
一个无线设备连接到网络节点，使用它的公共钥匙证书和EAP-TLS协议请求授权。
Access/One网络节点使用它的共享安全通过RADIUS服务器授权，这使得该网络节点成为安全的网络环节。
然后网络节点转发设备的授权请求。
网络节点阻断了所有来自和发送给该设备的流量除了授权请求。
当RADIUS服务器签发了成功授权的信息，通过动态钥匙建立了一个加密的AES链接。
网络节点不再阻断到这个指定客户设备的流量。
网络中的所有成员都被完全授权和加密。
Access/One网络使用AES加密所有的网格链接及所有的网络管理和控制数据，使攻击者不可能破译和截获网络信息。
最后，一旦用户被授权，在用户访问网络时，用户的安全始终得到保证。
通过RADIUS服务器，可以用802.1x可扩展身份验证协议（EAP）和一些钥匙旋转的方式让无线连接更安全。
完整的WI-FI联盟WPA标准（WI-FI受保护访问）要求瞬时密钥整体协议（TKIP）：
如果客户端不支持TKIP，那可以建立一个客户端控制的钥匙交换以提供动态WEP，更好地防止黑客攻击。
最好的方法是既使用RADIUS服务器，再加上EAP论证（传输层TLS或隧道TTLS），和高级加密标准加密（AES）。
Access/One网络节点之间默认采用152比特的AES加密所有的管理数据和通信数据。
在业界中独有地提供了最高级的安全级别，充分的满足了传输网络对安全性的要求。
为了防止恶意攻击者采用物理方式进行网络攻击，如加入大功率AP等设备使频段饱和，从而引起DoS的物理式攻击，Access/One网络同时提供了对非法无线设备的扫描，当无线专网区域内出现XX的无线设备，可以发现网络中其他的无线局域网产品（AP，WirelessRouter等），并且进行实时报警。
可以迅速的检测、定位XX的、或恶意的接入点，通过迅速、准确的定位，指导管理员对非法设备进行排除。
可以对潜在的安全隐患采取适当的措施。
如下图所示：
第19章、高机动性原则
Access/One采用Mesh（网格）技术，可构建一个网状结构的网络，网络内每个节点都有一条以上的无线上联链路，提供了高冗余性，保证了无线传输服务的高可用性。
Access/One无线Mesh网络系统支持高速移动，无线网络支持终端速度在150km/h的无线通信，在移动过程中仍然可以保持无线连接不间断
第20章、可管理性原则
Access/One网络被设计成可以自动配置、自动启动、自动诊断和自动修复。
Access/One网络同时提供了调整所有手工控制的工具。
Access/One网络可以通过内建的web服务器界面进行配置和监控，也可以通过终端或PC，使用TELNET访问系统的命令行接口（CLI）。
Web界面下的管理平台Manager/One为内置于各个模块和网络服务器模块中的管理软件，提供了一个网络中所有的节点的分布图（通过自动发现功能）。
从屏幕上，IT管理员可以进行参数设置，比如基于整个网络范围，组或单独节点的安全性设置。
该屏幕同时提供了快速浏览细节的功能，比如节点的健康状态。
管理员也可以点击任意节点并调整管理员模式，比如节点的配置和状态。
配置功能包含了普通和高级的参数，比如安全设置，保密设定，硬件升级和SNMP配置。
正像您希望的那样，可以在屏幕上设定标准的网络和无线参数。
例如SSID，加速开/关，DHCP或静态IP，加密开/关，WEP/TKIP/AES，密钥和长度，开启802.1x和RADIUS设定。
状态报告按照网络节点和附加的工作站分为两部分。
网络节点的状态报告包括所有的认证和连接请求，发送和接收的数据包的数目，不同类型的发送/接收错误，和CRC错误。
每个工作站的状态监控和报告相关状态，信号强度，数据传输率（Mbps
升级会员 