短距離視頻信號無線通訊網路

❶ 誰能詳細介紹下無線視頻傳輸技術，越詳細越好

隨著移動通信業務的增加，無線通信已獲得非常廣泛的應用。無線網路除了提供語音服務之外，還提供多媒體、高速數據和視頻圖像業務。無線通信環境（無線信道、移動終端等）以及移動多媒體應用業務的特點對視頻圖像的視頻圖像編碼與傳輸技術已成為當今信息科學與技術的前沿課題。

1 無線視頻傳輸技術面臨的挑戰

數字視頻信號具有如下特點：

·數據量大

例如，移動可視電話一般採用QCIF解析度的圖像，它有176X144=25344像開綠燈。如果每個像素由24位來表示，一幀圖像的數據量依達594kbit。考慮到實時視頻圖像傳輸要求的幀頻（電視信號每秒25幀），數據傳輸速率將達到14.5Mbps！

·實時性要求高

人眼對視頻信號的基本要求是，延遲小，實時性好。而普通的數據通信對實時性的要求依比較低，因此相對普通數據通信而言，視頻通信要求更好的實時性。

無線環境則具有如下特點：

·無線信道資源有限

由於無線信道環境惡劣，有效的帶寬資源十分有限。實現大數據量的視頻信號的傳輸，尤其在面向大眾的無線可視應用中，無線信道的資源尤其緊張。

·無線網路是一個時變的網路

無線信道的物理特點決定了無線網路是一個時變的網路。

·無線視頻的Qos保障

在移動通信中，用戶的移動造成無線視頻的Qos保障十分復雜。

由此可以看出，視頻信號對傳輸的需要和無線環境的特點存在尖銳的矛盾，因此無線視頻傳輸面臨著巨大的挑戰。一般來說，無線視頻傳輸系統的研究設計目標如表1所示。

表1 無線視頻傳輸系統的主要性能指標和設計目標

性能指標 設計目標
視頻壓縮比
視頻傳輸實時性
視頻恢復質量
視頻傳輸魯棒性
支持Qos的視頻業務 用盡量少的比特描述視頻圖像
更短的傳輸時延，更快的編碼速度
獲得用戶更滿意的視頻恢復質量
更好適應傳輸信道的誤比特干擾
提供和用戶支持費用相當的服務

事實上，表1中許多性能指標是相互制約的。例如，視頻圖像壓縮比的提高會增加編碼演算法的復雜度，因此會影響演算法的實時實現，並且可能降低視頻的恢復質量。

2 視頻壓縮編碼技術

視頻信息的數據量十分驚人，要在帶寬有限的無線網路上傳送，必須經過壓縮編碼。目前國際上存在兩大標准化組織——ITU-T和MPEG——專門研究視頻編碼方法，負責制公平統一的標准，方便各種視頻產品間的互通性。這些協議集中了學術界最優秀的成果。

除各種基於國際標準的編碼技術外，還有許多新技術的發展十分引人注目。

2.1 基於協議的視頻壓縮編碼技術

國際電信聯盟（ITU-T）已經制定的視頻編碼標准包括H.261（1990年）、H.263（1995年）、H.263+（1998年），2000年11月份將通過H.263++的最終文本。H.26X系列標準是專門用於低比特率視頻通信的視頻編碼標准，具有較高的壓縮比，因此特別適合於無線視頻傳輸的需要。它們採用的基本技術包括：DCT變換、運動補償、量化、熵編碼等。H.263+和H.263++中更增加考慮了較為惡劣的無線環境，設計了多種增強碼流魯棒性的方法，定義了分線編碼的語法規則。

MPEG制定的視頻編碼標准有MPEG-1（1990年）、MPEG-2（1994年）、MPEG-4（完善中）。其中MPEG-1、MPEG-2基本已經定稿，使用的基本技術和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特點在於針對的應用主要是數字存儲媒體，碼率高，它們並不適於無線視頻傳輸。人們熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型應用。隨後，MPEG組織注意到了低比特率應用潛在的巨大市場，開始和ITU-T進行競爭。在MPEG-4的制定中，不僅考慮了高比特率應用，還特別包含了適於無線傳輸的低比特率應用。MPEG-4標準的最大特點是基於視頻對象的編碼方法。

無線通信終端是多種多樣的，其所處的網路結構、規模也是互異的。視頻碼流的精細可分級性（Fine Granularity Scalability）適應了傳輸環境的多樣性。

編碼協議並不提供完全齊備的解決方案。一般來說，協議內容主要包括碼流的語法結構、技術路線、解碼方法等，而並未嚴格規定其中一些關鍵演算法，如運動估計演算法、碼率控制演算法等。運動估計演算法在第3部分有較為詳細的介紹。碼率控制方案在第4部分有較為詳細的介紹。

2.2 其他視頻壓縮編碼技術

除上述基於協議的視頻標准之外，還有一些優秀的演算法由於商業的原因，暫時沒有被國際標准完全接納。典型的例子是DCT變換和小波變換之爭。雖然利用小波變換可以取得更好的圖像恢復質量，但是因為DCT變換使用較早，有很多商業產品的支持，因此小波變換很難在一夜之間取代DCT變換現有的地位。其他編碼方法如，分形編碼、基於模型的編碼方法、感興趣區優先編碼方法等也都取得了一定的成果，具有更強的壓縮能力。但是演算法實現過於復雜，達到完全實用尚有一段距離。

在基於小波的低比特率圖像壓縮演算法的研究中，根據小波圖像系數的空間分布特性，以及小波多解析度的視頻特點，人們引入矢量量化以充分利用小波圖像系數的相關性。根據傳統的運動補償難以與小波變換相結合這一情況，人們還提出了將空間二維幀內小波變換與時間軸一維小波變換相結合的三維小波變換方法。

人類的視覺是一種積極的感受行為，不僅與生理因素有關，還取決於心理因素。人們觀察與理解圖像時常常會不自覺地對某引起區域產生興趣。整幅圖像的視覺質量往往取決於感興趣區（ROI：Region of Interest）的圖像質量。在保障ROI區部分圖像質量的前提下，其他部分可以進行更高的壓縮。這樣在大大壓縮數據量的同時，仍有滿意的圖像恢復質量。這就是感興趣區優先編碼策略。

3 視頻編碼實時性研究

由於視頻數據的特殊性，視頻傳輸系統對實時性要求很高。這里重點介紹基於視頻編碼協議演算法的實時性問題。小波編碼等演算法雖然有許多優點，但是演算法復雜度太高，目前難於達到實時性要求。下面介紹基於協議編碼演算法中的幾個重要環節，它們對提高視頻編碼系統實時性有重要作用。

3.1 運動估計

預測編碼可以有效去除時間域上的冗餘信息，運動估計則是預測編碼的重要環節。運動估計是要在參考幀中找到一個和當前幀圖像塊最相似的圖像塊，即最佳匹配塊。估計結果用運動向量來表示。研究運動估計演算法就是要研究匹配塊搜索演算法。

研究分析表示，原始運動估計演算法在編碼器運行中消耗了編碼器70%左右的執行時間。因此，為了提高編碼器執行速度必須首先提高運動估計演算法的效率。

窮盡搜索法是最原始的運動估計演算法，它能得到全局最優結果，但是由於運算量大，不宜在實現應用中使用。快速運動估計演算法通過減小搜索空間，加快了搜索過程。雖然快速運動估計演算法得到的運動向量沒有窮盡搜索法的結果那樣精確，但是由於它可以顯著減少運算時間，精度也能滿足很多應用的需要，因而它們的應用十分廣泛。典型的快速搜索演算法有：共軛方向搜索法（CDS）、二維對數法（TDL）、三步搜索法（TSS）、交叉搜索法（CSA）等。

3.2 演算法結構的並行化

並行化處理的體系結構十分有利於提高系統處理能力，加之視頻編碼演算法有很強的並行處理潛力，因此，人們研究了編碼演算法的並行運算能力，進一步保障了編碼演算法的實時實現。

例如，如果有兩個並行處理器，依可以同時進行兩個圖像塊的運行估計或者DCT變換，這樣依把運動估計和DCT變換環節的運算時間縮短了一倍。

3.3 高速DSP晶元和專用DSP設計

微電子技術的發展，也使近年來DSP晶元有了很大的進步。每秒幾十或上百BOPS次的運算速度（1個BOPS為每秒10億次）DSP晶元已經出現，這為系統實時處理提高了硬體保證。

通用高速DSP晶元在視頻編碼演算法的研究開發中扮演了重要角色。許多DSP生產廠商甚至提供實現某種編碼協議的專用晶元。

4 碼率控制研究

編碼策略是編碼器中重要環節。碼率控制技術是視頻通信應用中的關鍵技術之一，它負責編碼器各個環節與傳輸信道和解碼器之間的協調，在編碼器中具有重要地位。因為碼率控制策略需要由具體應用場合決定，所以象H.263+、MPEG-4等視頻編碼協議，都沒有規定具體碼率控制方法。

由於視頻碼流結構具有分層的特點，因而碼率控制方案的研究一般分成了兩個層交人，圖像層碼率控制、宏塊層碼率控制。圖像層碼率控制的主要任務是，根據系統對編碼器輸出碼率的期望、系統傳輸延遲的限制、傳送緩沖區的滿溢程度等同，在一幀圖像編碼前，確定該幀圖像的輸出期望比特數。宏塊層碼率控制的主要任務是，根據圖像層碼率控制確定的該幀圖像的輸出期望比特數，給圖像各部分選擇合適的量化步長。宏塊層碼率控制的主要依據是率失真（Rate-Distortion）模型。

TMN8碼率控制方案，是迄今為止一套優秀的碼率控制方案。它被H.263+的TMN8模型的MPEG-4（Version 1）的VM8模型所採納。該方案的精化部分在於宏塊層碼率控制部分，它採用了一種十分有效的率失真模型，是宏塊層碼率控制的誤差很小；在圖像層碼率控制方面，該方案的前提較為簡單，主要考慮了編碼時延、緩沖區滿溢程度等因素，並且要求編碼器的工作幀頻恆定。

在很多情況下，視頻編碼的幀頻不可能保持恆定，或者不「應該」恆定。考慮到視頻編碼器工作點的變化，以及現有率失真模型可能存在的誤差，人們將現代控制理論引入到圖碼率控制中，設計了更穩定的碼率控制方案。

由於宏塊層碼率控制環節直接決定圖像各宏塊使用的量化步長，因此利用宏塊層友率控制方法，可以輕易實現圖像感興趣區優先編碼策略。使用感興趣區優先編碼策略時，雖然對整幅圖像而言仍屬低碼率編碼范疇，但對於感興趣區域而言卻存在局部高碼率編碼。現有低碼率控制演算法，包括TMN8方案，都沒有考慮到這一現象。它們將整幅圖像所有部分都作為低碼率編碼對象，並以此建立碼率控制模型。因此這些碼率控制方案直接與感興趣區優先編碼策略相結合時，會導致不應有的碼率控制誤差。為此，人們又提出了一套用不動聲色低碼率應用的碼率控制框架，它適應了感興趣區優先編碼策略的需要。

5 魯棒性研究

無線信道干擾因素多，誤碼率高，因此無線視頻的魯棒傳輸研究對於無線視頻傳輸的實用化十分重要。

5.1 魯棒的壓縮編碼

視頻壓縮編碼的最後一個環節是熵編碼。熵編碼的特點決定了視頻碼流對誤比特高度敏感。於是，人們設計了多種技術用於在視頻編碼環節進行差錯復原，提高碼流魯棒性。MPEG-4中定義的主要差錯控制技術有：重同步（Resynchronization）、數據分割（Data Partition）、可逆變長編碼（RVLC）。H.263+中用於差錯復原的技術主要包括前向糾錯編碼（FEC）、條帶模式（Slice Mode）、獨立分段解碼（Independent Segment Decoding）和參考圖像選擇（Reference Picture Selection）等。H.263++則又增加了數據分割的條帶模式，並對參考圖像選擇模式進行了修改。

此外，在信源解碼端，人們又設計了數據恢復（Data Recovery）和差錯掩蓋（Error Concealment）等技術，以便盡量減少碼流中錯誤比特的負面影響。

5.2 魯棒的復用環節

多媒體通信中，復用是緊隨編碼環節的一個環節。以ITU定義的H.324標准為例，該標准由若干協議組成，包括音頻編碼協議G.723、視頻編碼協議H.26X、控制協議H.245和復用協議H.223。H.223是一個面向連接的復用器，負責把多媒體終端的多個數據源（音頻、視頻、數據等）復合為一個碼流。Villasenor等已經注意到復用器出現的差錯對視頻可能產生的影響，但沒有特點深入的研究成果。

5.3 魯棒的信道編碼環節

信道編碼也稱差錯控制編碼。與信源編碼的目的不同，信源編碼是盡量壓縮數據，用盡量少的比特描述原始視頻圖像；信道編碼是利用附加比特來保障原始比特能正確無誤地到達目的地。信道傳輸中的糾錯方法包括：前向誤碼糾錯（FEC）、自動重發（ARQ）和混合糾錯（HEC）。

Shannon從理論上給出了信道傳輸能力的上限。信道編碼方法的研究設計目標有二，一是盡量利用信道容量，二是抗干擾性能更強。

Turbo碼是近年來紀錯編碼領域的活躍分支，由法國學者C.Berrou等人在1993年看出的，其模擬性能紀錯能力。但是Turbo碼的解碼演算法十分復雜，關於Turbo碼解碼的實時實現是當前研究熱點之一。

5.4 信源信道組合編碼

不同的信道編碼策略對信元的保護能力也不同。根據信元的重要程度，合理地予以差錯控制編碼，將有效地提高傳輸系統的效率。這是不平等的保護策略（Unequal Error Protection）。信元的重要程度，可以有多種劃分方法，如按照信元對解碼所起作用，或者按照信元對人眼感知所起作用，等等。

還有許多學者研究了信道模型在信源信道組合編碼中的應用。三種典型無線信道模型是二進制對稱雜訊通道（Binary Symmetric Channels）、加性白高斯雜訊通道（Additie White Gaussian Channels）、G-E突發雜訊通道（Gilbert-Elliott Bursty Channels）。Chang Wen Chen等在研究這些信道模型的基礎上，研究了新的率失真模型，該模型不僅描述了量化引入的誤差，而且將信道雜訊考慮在內。在一定的信道傳輸速率要求下，利用這樣的率失真模型，不僅可以在子信源之間合理分配比特，而且可以更好地平衡信源編碼精度與信道編碼保護兩者對碼率的需要。

6 無線視頻傳輸系統的優化與管理

在前面幾部分的研究中，主要目標是解決無線視頻傳輸的基礎問題：視頻數據的壓縮問題、編碼的實時實現、視頻碼流的魯棒傳輸。事實上，除了上述問題，還有許多與無線視頻傳輸密切相關的領域，它們對無線視頻傳輸的實現、推廣有著舉足輕重的影響。

6.1 通信協議的研究

中國公眾多媒體通信網是一個基於IP協議的通信網，它的通信協議是基於TCP/IP的。當然，IP協議和TCP協議僅是核心協議。為保證實時視頻通信業務能很好地運行，需要使用實時傳送協議（RTP）和實時傳送控制協議（RTCP）。為了給實時業務或其它特定業務的傳送留有足夠寬的通道，還必須使用資源預留協議（RSVP）。上述五個通信協議是IP網的主要通信協議。

Ipv6作Internet Protocol的新版本，將繼承和取代傳統IP（Ipv4）。從Ipv4到Ipv6的改變將為下一代網際網路奠定更堅實的基礎，如,Ipv6力求使網路管理變得更加簡單，考慮到不同用戶對服務質量的不同需要，其中若干技術十分有利於實時多媒體業務的實理。

6.2 接入控制（Admissior Control）

類似有線網路，無線網路要決定是否允許新連接接入；此外無線網路還要決定是否允許切換連接，並要在二者之間謀求最優解決方案。

Naghshineh在1996年提出虛擬連接樹的新概念，設計了基於虛擬連接樹的高速移動ATM網路體系，並研究了在該體系結構下的接入控制方案。簡單說，作者用一個虛擬樹來描述位於一定距離內小區的移動用戶。一旦移動用戶的呼叫被允許，他依可以在虛擬樹內的所有小區間自由切換，而無須重新請求。

在高速無線多媒體網路中，Oliveira等則提出了基於帶寬預留的接入控制方案，即在建立呼叫小區附近入的小區中，進行帶寬預留，以保障服務質量。當用戶進入一個新的小區，被預留的帶寬將被利用。

6.3 資源預留（Resource Reservation）

對於視頻、話音等實時業務，為保證可接受的服務質量，應該保留一定的連接帶寬。此外，與新呼叫相比，切換呼叫應有更高的優先權。

6.4 Qos業務模型（Qos Service Model）

無線多媒體Qos支持的基本目標是，在帶寬有限情況下，提供和用戶支付費用相當的服務質量。建立合適的業務模型是首先要解決的問題。所謂業務模型，就是要根據各種具體應用的特點，將其劃分成不同類型。例如，在支持Qos和ATM中定義了幾種業務模型：恆定比特率（CBR）業務、實時可變比特率（rt-VBR）業務、非實時可變比特率（nrt-VBR）業務、可用比特率（ABR）業務和不定比特率（UBR）業務。恆定比特率業務對帶寬的要求最為嚴格，其他類型對帶寬的要求依次放鬆。

現有的大理多媒體業務是在基於IP的網路上開展的，而rc設計IP協議的初衷是傳輸數據的，是一種「盡力而為」的網路，並不支持Qos。為此，其上的實時業務模型被分為兩類：有保障業務（Guaranteed Service）和無保障業務（Predictive Service）。

總之，在無線多媒體環境下，建立起合理的業務模型對保障Qos至關重要。在這一領域，人們始終在做出努力。如，較早時候，Oliverira等只用實時業務與非實時業務加以區分；1999年，Talukder等提出三類業務模型；2000年，Lei Huang等不僅考慮帶寬和延遲需要，還考慮了移動用戶的運動特性，提出多達七類業務模型。

6.5 圖像質量評價准則

恰當的圖像質量評價方法是無線多媒體通信的基本需要。由於無線環境帶寬有限，不可能為所有用戶都提供相同質量的服務，所以只能提供和用戶支付費用相當的服務質量。因此必須有一套能准確反映用戶接受服務的客觀質量標准。

除了些特殊場合，純粹額觀評價（如基於均方誤差的評價方法）已經被普遍認為不是真正「客觀」的圖像質量評價，越來越多的人認為，人眼視覺系統（HVS）的特性應該考慮在內。

Westen等人在1995年提出了基於多通道的HVS模型，用來評價圖像的感受質量。宋堅信等人最近又提出一種壓縮視頻感覺質量的計算方法，其核心思想是，利用視覺掩蔽特性， 分析與壓縮視頻質量有關的視覺特性及視頻圖像內容特性，提出視覺掩蔽計算結構及用模糊學方法進行視覺閾值提升的計算方法。

總之，面向惡劣無線環境的數字視頻傳輸技術尚未成熟；面向大眾應用的無線視頻傳輸技術元未成熟。因此，現在加強在該領域的研究力度，是增強我國科技實力的一次機遇，對於我國在未來通信領域占據一席之地將起重要作用。

❷ 短距離無線通信技術有哪些各自的特點是什麼

短距離無線通信技術主要有：華為Hlilink協議、WIFI（IEEE802.11協議）、Mesh、藍牙、ZigBee/802.15.4協議、Thread/802.15.4協議、Z—Wave、NFC、UWB、LiFi等10大類。

各自特點如下：

1、華為Hlilink協議

兼容性好，能自動發現設備並一鍵鏈接。

2、WIFI（IEEE802.11協議）

IEEE802.11適用在區域環境下，如需要自由行動支援的辦公室，能使用無線傳輸節省辦公室成本;只需要架設一個基地台，以及在這個區域內的電子產品都安裝網路卡，利用IEEE802.11無線傳輸技術，在沒有任何連接線的情況下，資料在室內傳輸距離可達100公尺(無障礙可達300公尺)。

3、Mesh

網路部署快，穩定性好，但有一定延遲性，網路容量有限。

4、藍牙

藍牙是一種短距離、低功率、低成本的無線通訊標准，以取代紅外線傳輸距離過短、不具穿透性等問題。藍牙的發展計劃中，是將其定位為低功率、涵蓋范圍小的跳頻RF系統，其設計適用於連結電腦與電腦、電腦與周邊以及電腦與其他行動數據裝置，如行動電話、呼叫器、PDA等。

5、ZigBee/802.15.4協議

安全性高，功耗低，組網能力強，容量大，但成本高，抗干擾性差，通信距離短。

6、Thread/802.15.4協議

傳輸安全，可靠性高，兼容性好，未來發展潛力很大。

7、Z—Wave協議

結構簡單，低速率，低功耗，低成本，但標准不開放。

8、NFC

近場通信，與藍牙技術類似，但傳輸速率和距離沒有藍牙快和遠，功耗和成本低，保密性好，適用於移動支付和消費類電子。

9、UWB

抗干擾性強，速率高，帶寬大，功率小，功耗低，但目前標准化爭議大，發展也因此收到限制。

10、LiFi

LiFi是用可見光來實現無線通信，即利用電信號控制發光二極體(LED)發出的肉眼看不到的高速閃爍信號來傳輸信息。且不會產生電磁干擾。

❸ 短距離無線通信技術優缺點比較

優點 ：（參考資料特點）

「低功耗藍牙」模式下實現了低功耗，覆蓋范圍增強，最大范圍可超過100米。支持復雜網路：針對一對一連接最優化，並支持星形拓撲的一對多連接等。

智能連接：增加設置設備間連接頻率的支持，Ipv6網路支持。

較高安全性：使用AES－128 CCM加密演算法進行數據包加密和認證。藍牙模塊體積很小，便於集成。

可以建立臨時性的對等連接（Ad－hoc Connection）：根據藍牙設備在網路中的角色，可分為主設備（Master）與從設備（Slave）。

缺點：

藍牙的各個版本不兼容，組網能力差；網路節點少，不適合多點布控。

(3)短距離視頻信號無線通訊網路擴展閱讀

一種無線數據與語音通信的開放性全球規范，它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。

其實質內容是為固定設備或移動設備之間的通信環境建立通用的無線電空中介面（Radio Air Interface），將通信技術與計算機技術進一步結合起來，使各種3C設備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內實現相互通信或操作。

簡單的說，一種利用低功率無線電在各種3C設備間彼此傳輸數據的技術。藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工業、科學、醫學）頻段，使用IEEE802.11協議。作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速率無線個人區域網路的發展。

❹ 短距離通訊的距離

短距離通信是指通過無線USB、IEEE802.ll通信協議、Transfer Jet或無線HD進行通信。
通常情況下，通信收發兩方利用無線電波井下傳輸信息，且能夠在幾十米范圍內傳輸，皆可叫做短距離無線通信，也可稱為短距離通信技術。短距離通信技術具備多種共性，即對等性、成本低以及功耗低等。短距離通信技術實質指一般意義上的無線個人網路技術，主要有以下幾種標准，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距離技術有各種不同接人技術，如無線區域網技術等。感應通信是以電磁感應原理進行通信，發話時，移動通信機的磁性天線與感應線很相似，同時有尺寸大的發射天線，但干擾雜訊過大且傳輸參數可靠性差，很少應用。短距離通信技術功耗、成本均相對比較低，網路鋪設簡單，便於操作。目前使用較廣泛的短距無線通信技術是藍牙（Bluetooth），無線區域網802.11（Wi-Fi）和紅外數據傳輸（IrDA）。同時還有一些具有發展潛力的近距無線技術標准，它們分別是：ZigBee、超寬頻（UltraWideBand）、短距通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT和專用無線系統等。

❺ 無線網路的傳輸方式，要具體，詳細的。每種傳輸的特點及作用。麻煩了~

無線傳輸分為：模擬微波傳輸和數字微波傳輸。

一、模擬微波傳輸

模擬微波傳輸系統原理圖
模擬微波傳輸就是把視頻信號直接調制在微波的信道上（微波發射機，HD-630），通過天線（HD-1300LXB）發射出去，監控中心通過天線接收微波信號，然後再通過微波接收機（Microsat 600AM）解調出原來的視頻信號。如果需要控制雲台鏡頭，就在監控中心加相應的指令控制發射機（HD-2050），監控前端配置相應的指令接收機（HD-2060），這種監控方式圖像非常清晰，沒有延時，沒有壓縮損耗，造價便宜，施工安裝調試簡單，適合一般監控點不是很多，需要中繼也不多的情況下使用。其弱點是：抗干擾能力較差，易受天氣、周圍環境的影響，傳輸距離有限。目前，已逐步被數字微波、COFDM、3G、CDMA等取代。

二、數字微波傳輸

數字微波傳輸系統原理圖
數字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮(HD-6001D)，然後通過數字微波(HD-9500)信道調制，再通過天線發射出去，接收端則相反，天線接收信號，微波解擴，視頻解壓縮，最後還原模擬的視頻信號，也可微波解擴後通過電腦安裝相應的解碼軟體，用電腦軟解壓視頻，而且電腦還支持錄像，回放，管理，雲鏡控制，報警控制等功能；現在隨著數字存儲方式的普及，接收下的來的信號可以直接通過NVR存儲顯示或者直接進存儲伺服器，配合磁碟陣列存儲；這種監控方式圖像有720*576、352*288或更高的的解析度選擇，通過解碼的存儲方式，視頻有0.2-0.8秒左右的延時。數字視頻監控價根據實際情況差別很大，但也有一些模擬微波不可比的優點，如監控點比較多，環境比較復雜，需要加中繼的情況多，監控點比較集中它可集中傳輸多路視頻，抗干擾能力比模擬的要好一點，等等優點，適合監控點比較多，需要中繼也多的情況下使用，客觀地講，前期投資較高。
無線圖像傳輸系統從應用層面來說分為兩大類，一是固定點的圖像監控傳輸系統，二是移動視頻圖像傳輸系統。

1.固定點的圖像監控傳輸系統

固定點的無線圖像監控傳輸系統，主要應用在有線閉路監控不便實現的場合，比如港口碼頭的監控系統、河流水利的視頻和數據監控、森林防火監控系統、城市安全監控、建築工地等。下面按頻段由低到高對不同的圖像傳輸技術進行介紹。

1.1--2.4 GHz ISM頻段的多種圖像傳輸技術

2.4 GHz的圖像傳輸設備採用擴頻技術，有跳頻和直擴兩種工作方式。跳頻方式速率較低，吞吐速率在2 Mbit/s左右，抗干擾能力較強，還可採用不同的跳頻序列實現同址復用來增加容量。直擴方式有較高的吞吐速率，但抗干擾性能較差，且多套系統同址使用受限制。

2.4 GHz圖像傳輸可基於IEEE802.11b協議，傳輸速率為11 Mbit/s，去掉傳輸過程中的開銷，實際有效速率為5.5-6 Mbit/s左右。後來制訂的IEEE802.11g標准，速率上限達到54 Mbit/s，在特殊模式下可達108Mbps,該標准互通性高，點對點可傳輸幾路MPEG-4的壓縮圖像。

應用在2.4 GHz頻段的還有藍牙技術、HomeRF技術、MESH、微蜂窩技術等。隨著應用范圍的逐漸擴大，2.4 GHZ這個頻段處於滿負荷工作狀態，其速率問題、安全問題、干擾問題值得進一步研究。

1.2--3.5 GHz頻段的無線接入系統

3.5 GHz的無線接入系統是一種點對多點微波通信技術，採用FDD雙工方式，用16QAM、64QAM調制方式，基於DOCSOS協議。其工作頻段相對較低，電波自由空間損耗小，傳播雨衰性能好，接入速率足夠高，且設備成本相對較低。該系統具有相對良好的覆蓋能力，通常達到5 km～10 km，適合地縣市級單位低價位、較大面積覆蓋的應用場合;還可與WLAN、LMDS互為補充，形成覆蓋面積大小配合、用戶密度稀密配合的多層運行的有機互補模式。目前存在的問題是帶寬不足，只有上下行各30 MHz，難以大規模使用。

1.3--5.8 GHz WLAN產品

5.8 GHz的WLAN產品採用OFDM正交頻分復用技術，在此頻段的WLAN產品基於IEEE802.11a協議，傳輸速率可以達到54 Mbit/s，在特殊模式下可達108Mbps。根據WLAN的傳輸協議，在點對點應用的時候，有效速率為20 Mbit/s;點對六點的情況下，每一路圖像的有效傳輸速率為500 kbit/s左右，也就是說總的傳輸數據量為3 Mbit/s左右。對於無線圖像的傳輸而言，基本上解決了「高清晰度數字圖像在無線網路中的傳輸」問題，使得大范圍採用5.8 GHz頻段傳輸數字化圖像成為現實，尤其適用於城市安全監控系統。

ZWD-2422無線高清傳輸器

圖冊無線傳輸設備(10張)
的工作頻率4.9GHz-5.9GHz，當它收到其它RF設備或訊號干擾時能自動調整至適當的頻率，所以一般不在5G左右頻段的2.4G，3G不會干擾到ZWD-2422的無線高清傳輸。

WLAN傳輸監控圖像，目前比較成熟的是採用MPEG-4圖像壓縮技術。這種壓縮技術在500 kbit/s速率時，壓縮後的圖像清晰度可以達到1CIF(352×288像素)～2CIF。在2 Mbit/s的速率情況下，該技術可以傳輸4CIF（702×576像素，DVD清晰度）清晰度的圖像。採用MPEG-4壓縮以後的數字化圖像，經過無線信道傳輸，配合相應的軟體，很容易實現網路化、智能化的數字化城市安全監控系統。

2.4/5.8GHz 基於802.11n的產品，11n產品分為AN和GN分別工作於5.8GHz和2.4GHz，傳輸速率可達150、300、600Mbps,有效傳輸速率分別為60、160、300Mbps.隨著高清攝像機的發展，這種高帶寬的11N模式非常適合高清攝像機的傳輸。高清攝像機和高帶寬無線傳輸設備的配合會逐漸成為無線視頻監控的趨勢。

1.4--26 GHz頻段的寬頻固定無線接入系統

LMDS系統是典型的26 GHz無線接入系統，採用64QAM、16QAM和QPSK三種調制方式。LMDS具有更大的帶寬以及雙向數據傳輸能力，可提供多種寬頻互動式數據以及多媒體業務，解決了傳統本地環路的瓶頸問題，能夠滿足高速寬頻數據、圖像通信以及寬頻internet業務的需求。LMDS系統覆蓋范圍3公里～5公里，適用於城域網。由於世界各國對LMDS的工作頻段規劃不同，所以其兼容性較差、雨衰性能差，成本也較高。

2.移動視頻圖像傳輸系統

除了對固定點的圖像監控的需求外，移動圖像傳輸的需求也相當旺盛。移動視頻圖像傳輸，廣泛用於公安指揮車、交通事故勘探車、消防武警現場指揮車和海關、油田、礦山、水利、電力、金融、海事，以及其它的緊急、應急指揮系統，主要作用是將現場的實時圖像傳輸回指揮中心，使指揮中心的指揮決策人員如身臨其境，提高決策的准確性和及時性，提高工作效率。富士達就移動視頻圖像傳輸採用公網和專用技術兩種情況作相關介紹。

2.1 利用CDMA、GPRS、3G公眾移動網路傳輸圖像

CDMA無線網路的移動傳輸技術具有很多優點:保密性好、抗干擾能力強、抗多徑衰落、系統容量的配置靈活、建網成本低等。CDMA採用MPEG-4壓縮方式，用MPEG-4的CIF格式壓縮圖像，可以達到每秒2幀左右的速率;如果將圖像調整到QCIF格式，則可以達到每秒10幀以上。但是，對於安全防範系統來說，一般採用低傳輸幀率而保證傳輸的清晰度，因為只有CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調查取證的需要。如果希望進一步提高現場圖像的實時傳輸速率，一個簡單的方案是採用多個CDMA網卡捆綁使用的方式，用來提高無線信道的傳輸速率。目前市場上有2～3個網卡捆綁方式的路由器，增加網卡的代價是增加設備成本和使用成本。隨著視頻壓縮技術的不斷發展，單個網卡上3～4幀/秒圖像傳輸速率是可以實現的，如果每秒鍾可以傳輸3～4幀CIF格式的圖像，可以滿足一般移動公共交通設施的安全監控的要求。

GPRS是一種基於GSM系統的無線分組交換技術，支持特定的點對點和點對多點服務，以「分組」的形式傳送數據。GPRS峰值速率超過100 kbit/s，網路容量只在所需時分配，這種發送方式稱為統計復用。GPRS最主要的優勢在於永遠在線和按流量計費，不用撥號即可隨時接入互聯網，隨時與網路保持聯系，資源利用率高。

3G技術目前已經取代GPRS和CDMA逐漸，目前可以實現的有效速率達384 kbit/s，在網路部署的城區，可以實時傳輸一路CIF圖像，每秒可達到20幀。但需要注意的是，即使速率提高了很多，也不要認為所有的移動交通設施可以同時將圖像傳輸回監控中心，因為同時概念對於公網圖像傳輸來說幾乎是不可能的。

2.2 用於應急突發事件的專用圖像傳輸技術

對於一些應急指揮中心的圖像傳輸系統，往往要求將突發事件現場的圖像傳輸回指揮中心。例如遇到重大自然災害，水災、火災現場，群眾的大型集會和重要安全保衛任務現場等。這類應急圖像傳輸系統不宜使用公眾網路傳輸，最好採用專業的移動圖像傳輸設備。但目前我國對此尚未專門規劃頻率。可用於移動視頻圖像傳輸的技術有以下幾種。

2.2.1 WiMAX

WiMAX是點對多點的寬頻無線接入技術，WiMAX採取了動態自適應調制、靈活的系統資源參數及多載波調制等一系列新技術，並兼具較高速率傳輸能力(可達70 Mbit/s～100 Mbit/s)及較好的QoS與安全控制。WiMAX802.16e覆蓋范圍可以達到1～3英里，主要定位在移動無線城域網環境。然而802.16e獲得足夠的全球統一頻率存在一定難度，且建設成本和設備價格較高。

2.2.2無線網格（MESH）技術

無線「網格（MESH）」技術，可以實現較近范圍內的高速數據通信。利用2.4 GHz頻段，有效帶寬可以達到6 Mbit/s，這種技術鏈路設計簡單、組網靈活、維護方便。支持MeshController集中方式管理，終端數據無需配置，自動生成解決方案。支持MeshController熱備份鏈路、自動漫遊切換等功能。支持MeshController用戶終端集中管理、多種驗證方式使系統更安全。支持MeshController用戶流量控制功能，可根據用戶類型自由分配流量，支持限速，限流量，限制上網時間等功能。

對於固定無線圖像傳輸可以採用成本較低的WLAN技術產品；對於移動視頻圖像傳輸可以採用公眾移動網路或專用無線圖像傳輸技術。希望有更多的同行能再進一步關注無線圖像傳輸問題，以促進該行業的發展。

傳輸方式

視頻基帶傳輸

是最為傳統的電視監控傳輸方式，對0～6MHz視頻基帶信號不作任何處理，通過同軸電纜（非平衡）直接傳輸模擬信號。其優點是：短距離傳輸圖像信號損失小，造價低廉,系統穩定。缺點：傳輸距離短，300米以上高頻分量衰減較大，無法保證圖像質量；一路視頻信號需布一根電纜，傳輸控制信號需另布電纜；其結構為星形結構，布線量大、維護困難、可擴展性差，適合小系統。

光纖傳輸

常見的有模擬光端機和數字光端機，是解決幾十甚至幾百公里電視監控傳輸的最佳解決方式，通過把視頻及控制信號轉換為激光信號在光纖中傳輸。其優點是：傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能好，適合遠距離傳輸。其缺點是：對於幾公里內監控信號傳輸不夠經濟；光熔接及維護需專業技術人員及設備操作處理，維護技術要求高，不易升級擴容。

網路傳輸

是解決城域間遠距離、點位極其分散的監控傳輸方式，採用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監控信號。其優點是：採用網路視頻伺服器作為監控信號上傳設備，只要有Internet網路的地方，安裝上遠程監控軟體就可監看和控制。其缺點是：受網路帶寬和速度的限制，目前的ADSL只能傳輸小畫面、低畫質的圖像；每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動畫效果十分明顯並有延時，無法做到實時監控。

微波傳輸

是解決幾公里甚至幾十公里不易布線場所監控傳輸的解決方式之一。採用調頻調制或調幅調制的辦法，將圖像搭載到高頻載波上，轉換為高頻電磁波在空中傳輸。其優點是：綜合成本低，性能更穩定，省去布線及線纜維護費用；可動態實時傳輸廣播級圖像，圖像傳輸清晰度不錯，而且完全實時；組網靈活，可擴展性好，即插即用；維護費用低。其缺點是：由於採用微波傳輸，頻段在1GHz以上，常用的有L波段（1.0～2.0GHz）、S波段（2.0～3.0GHz）、Ku波段（10～12GHz）,傳輸環境是開放的空間，如果在大城市使用，無線電波比較復雜，相對容易受外界電磁干擾；微波信號為直線傳輸，中間不能有山體、建築物遮擋；如果有障礙物，需要加中繼加以解決，Ku波段受天氣影響較為嚴重，尤其是雨雪天氣會有比較嚴重的雨衰現象。不過現在也有數字微波視頻傳輸產品，抗干擾能力和可擴展性都提高不少。

雙絞線傳輸

（平衡傳輸）：也是視頻基帶傳輸的一種，將75Ω的非平衡模式轉換為平衡模式來傳輸的。是解決監控圖像1Km內傳輸，電磁環境相對復雜、場合比較好的解決方式，將監控圖像信號處理通過平衡對稱方式傳輸。其優點是：布線簡易、成本低廉、抗共模干憂性能強。其缺點是：只能解決1Km以內監控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應用在大中型監控中；雙絞線質地脆弱抗老化能力差，不適於野外傳輸；雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會受到很大損失。

寬頻共纜傳輸

視頻採用調幅調制、伴音調頻搭載、FSK數據信號調制等技術，將數十路監控圖像、伴音、控制及報警信號集成到「一根」同軸電纜中雙向傳輸。其優點是：充分利用了同軸電纜的資源空間，三十路音視頻及控制信號在同一根電纜中雙向傳輸、實現 「一線通」；施工簡單、維護方便，大量節省材料成本及施工費用；頻分復用技術解決遠距傳輸點位分散，布線困難監控傳輸問題；射頻傳輸方式只衰減載波信號，圖像信號衰減比較小，亮度、色度傳輸同步嵌套，保證圖像質量達到4級左右；採用75Ω同軸非平衡方式傳輸使其具有很強抗干擾能力，電磁環境復雜場合仍能保證圖像質量。其缺點是：採用弱信號傳輸，系統調試技術要求高，必須使用專業儀器，如果幹線線路有一台設備有問題，可能導致整個系統沒圖像，另外寬頻調制端需外加AC220V交流電源供電（但目前大多監控點都具備AC220V交流電源這個條件）。

無線SmartAir傳輸

SmartAir技術是目前通信業界唯一的單天線模式千兆級無線高速傳輸技術。其採用多頻帶OFDM空口技術，TDMA的低延時調度技術，以及低密度奇偶校驗碼LDPC，自適應調制編碼AMC和混合自動重傳HARQ等高級無線通信技術，實現到達1Gbps的傳輸速率

優勢

1、 綜合成本低，性能更穩定。只需一次性投資，無須挖溝埋管，特別適合室外距離較遠及已裝修好的場合；在許多情況下，用戶往往由於受到地理環境和工作內容的限制，例如山地、港口和開闊地等特殊地理環境，對有線網路、有線傳輸的布線工程帶來極大的不便，採用有線的施工周期將很長，甚至根本無法實現。這時，採用無線監控可以擺脫線纜的束縛，有安裝周期短、維護方便、擴容能力強，迅速收回成本的優點。

2、組網靈活，可擴展性好，即插即用。管理人員可以迅速將新的無線監控點加入到現有網路中，不需要為新建傳輸鋪設網路、增加設備，輕而易舉地實現遠程無線監控。

3、 維護費用低。無線監控維護由網路提供商維護，前端設備是即插即用、免維護系統。

4、無線監控系統是監控和無線傳輸技術的結合，它可以將不同地點的現場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監控中心，並且自動形成視頻資料庫便於日後的檢索。

5、 在無線監控系統中，無線監控中心實時得到被監控點的視頻信息，並且該視頻信息是連續、清晰的。在無線監控點，通常使用攝像頭對現場情況進行實時採集，攝像頭通過無線視頻傳輸設備相連，並通過由無線電波將數據信號發送到監控中心。

❻ 短距離無線通信 1. 數字數據應該怎樣傳輸 2. 信道容量和什麼相關 3. 復用技術有哪些

一、數據信號數字傳輸的概念及特點

在數字信道中傳輸數據信號稱為數據信號的數字傳輸，簡稱位數字數據傳輸。所位數字信

道就是通過對語聲信號進行 PCM 處 理後的數字化語聲信號的多路復用信道。

數字數據傳輸主要有下述兩個優點：

（1）傳輸質量高，由於數據信號本身就是數字信號，直接或經過復用即可在數字信道上傳

輸，無需經過調制和解調變換，另外， 用數字傳輸的方法可以通過再生中繼傳輸，無雜訊積累

，這都是 將導致數據傳輸質量都大大提高。

（2）信道傳輸效率高，一個話路道傳輸速率可為 64 kbit/s 的數據，較低速率的數據可

通過時分復用到 64 kbit/s ，佔用一個話路的速率來傳輸，顯然這比採用調制解調的傳輸方式

的傳輸效率高。

二、數字數據傳輸的實現方式

1 、同步方式

這里的「同步」時值數據終端設備 DTE 發出的數據信號和待接入的 PCM 信道的始終是相

互同步的。採用這種方式可實現同步時分復用，能充分利用 PCM 信道的傳輸量，這種同步傳

輸方式的缺點是，由於所有的 DTE 都處於受控的從屬地位，數據傳輸系統的靈活性較差。

2 、非同步方式

如果 DTE 發出數據信號的始終與 PCM 信道時鍾是非同步的， 即沒有相互控制關系，則成

為非同步方式。非同步傳輸方式通常採用的方式是代碼變化的取樣法和脈沖塞入調整法。

這種實現方式較簡單、靈活，但出書效率低，不能充分利用 PCM 信道的傳輸量，並會使傳

輸信號有較大的時間抖動。

三、數字數據的時分復用 —TDM

1 、時分復用的概念及復用方式

為了提高信道利用率，在傳輸過程中一般拆用多路復用的傳輸方式。所位多路復用九十多

個信號在同一條信道上傳輸。所位時分就是用不同的時間段來去分布同信源的信號。

數字數據傳輸中的時分復用九十將多個低速的數據流合並成高速的數據流，而後在一條信

道上傳輸。

根據旋轉開關在低速信道上停留時間的長短 , 可以把 TDM 分為比特交織和字元交織兩種

方式。比特交織服用又稱按字復用。再高數數據信號集合幀里，沒送完一個低速信道的一個字

符，在送下一個低速信道的字元。

2 、數字數據傳輸的包封復用方式

在數字數據傳輸中， CCITT( 現為 ITU-T) 頒布了 X.50 建議和 X.51 建議來規范將用戶

數據流復用成 64bit/s 的復用信號包封方法。 其中 X.50 建議規定採用 6+2 的包封格式，

X.50 建議規范是採用 8+2 的包封格式，其兩種包封格式如圖 3-86 所示。

由於目前的 PCM 通信系統是以 8 比特位傳輸單位 , 因此 , 採用 6+2 包封格式形成的復

用幀更易於與現用的 PCM 數字通信系統配合 , 有利於實現 , 所以 , 當前國際上較多採用

X.50 的 6+2 包封復用。

四、數字數據傳輸的構成

數字數據傳輸系統構成示意圖如圖 3-87 所示。從信號傳輸等方面看主要包括本地傳輸系

統和交叉連接與服用兩個部分。

1 、本地傳輸系統

本地傳輸系統是指從用戶終端至本地句之間的數字傳輸系統， 即通常所稱的用戶環路傳輸

系統。

DSU 是 DTE 與用戶線路的介面設備。 DSU 完成數據信息的包封、線路信號的形成、發送

與接收、定時信號的提取與形成以及各項介面控制功能等。

經包封以後再降速率調整為 64bit/s 以下的四種承載速率中的一 種，及 3.2bit/s ，

64bit/s ， 12.8bit/s 或 64bit/s 之一送往線路傳輸。

經線路傳輸後送與本地句內的用戶線路終結設備，圖中記作 OCU （局內信道單元）以及它

的公共控制部分 OCUCOM 。 OCU 完成與用戶新路的介面、發送與接收線路信號， OCUCOM 完成

用戶線路信號與局內信號的相互轉換。為了便於轉接，不論用戶線路的承載速率是 3.2bit/s

， 64bit/s ， 12.8bit/s 或 64bit/s 中的哪一種速率，在局內經 OCUCOM 統一轉換成

64bit/s 的通用信號 DSO ，圖 3-89 所示 12.8bit/s 的線路承載速率信號轉換成 64bit/s 的

通用信號 DSO 的示意圖。

2 、交叉連接和服用

由 OCUCOM 輸出的具有填充數據包封的 64bit/s 的通用信號 DSO 送入交叉連接系統，或

者相互間進行交叉連接或一點到多點多分支聯接，即可送入道復用器 DO-MUX 的輸入端。經交

叉連接後送入 DO-MUX 輸入端的信號仍然是 64bit/s 的通用信號 DSO ， DO-MUX 的作用時取

出填充的包封並實施多路復用，復用合成後 即為 PCM 的 64bit/s 的零次群數據流，即

64bit/s 的多路復用信號，其 DO-MUX 信號變換示意圖如圖 3-90 所示。從通用信號中取出 5

個吸 納共同的數據包封的一個，並與其他的信道取出的包封組合合成， 就能實現 5 個信道

的多路復用，如圖 3-87 所示，第二及服用就是將 DO-MUX 輸出的 64bit/s 的零次群信號送入

01-MUX 進行多路復用， 復用後即為一次群速率 2.048bit/s ，即可送於局間數字傳輸線路。

信道容量：根據信道的統計特性是否隨時間變化分為： ①恆參信道（平穩信道）：信道的統計特性不隨時間變化。衛星通信信道在某種意義下可以近似為恆參信道。 ②隨參信道（非平穩信道）：信道的統計特性隨時間變化。如短波通信中，其信道可看成隨參信道 信道容量是信道的一個參數，反映了信道所能傳輸的最大信息量，其大小與信源無關。對不同的輸入概率分布，互信息一定存在最大值。我們將這個最大值定義為信道的容量。一但轉移概率矩陣確定以後，信道容量也完全確定了。盡管信道容量的定義涉及到輸入概率分布，但信道容量的數值與輸入概率分布無關。我們將不同的輸入概率分布稱為試驗信源，對不同的試驗信源，互信息也不同。其中必有一個試驗信源使互信息達到最大。這個最大值就是信道容量。 信道容量有時也表示為單位時間內可傳輸的二進制位的位數（稱信道的數據傳輸速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，簡記為bps。
復用技術：復用技術是指一種在傳輸路徑上綜合多路信道，然後恢復原機制或解除終端各信道復用技術的過程。復用技術基本實現過程如下所示： 頻分復用（FDM） ― 載波帶寬被劃分為多種不同頻帶的子信道，每個子信道可以並行傳送一路信號。FDM 用於模擬傳輸過程。 時分復用（TDM） ― 在交互時間間隔內在同一信道上傳送多路信號。TDM 廣泛用於數字傳輸過程。 碼分復用（CDM） ― 每個信道作為編碼信道實現位傳輸（特定脈沖序列）。這種編碼傳輸方式通過傳輸唯一的時間系列短脈沖完成，但在較長的位時間中則採用時間片斷替代。每個信道，都有各自的代碼，並可以在同一光纖上進行傳輸以及非同步解除復用。 波分復用（WDM） ― 在一根光纖上使用不同的波長同時傳送多路光波信號。WDM 用於光纖信道。WDM 與 FDM 基於相同原理但是它應用於光纖信道上的光波傳輸過程。 粗波分復用（CWDM） － WDM 的擴張。每根光纖傳送4到8種波長，甚至更多。應用於中型網路系統（區域或城域網） 密集型波分復用（DWDM） － WDM 的擴展。典型的 DWDM 系統支持8種或以上波長。顯現系統支持上百種波長。