短距离视频信号无线通讯网络

❶ 谁能详细介绍下无线视频传输技术，越详细越好

随着移动通信业务的增加，无线通信已获得非常广泛的应用。无线网络除了提供语音服务之外，还提供多媒体、高速数据和视频图像业务。无线通信环境（无线信道、移动终端等）以及移动多媒体应用业务的特点对视频图像的视频图像编码与传输技术已成为当今信息科学与技术的前沿课题。

1 无线视频传输技术面临的挑战

数字视频信号具有如下特点：

·数据量大

例如，移动可视电话一般采用QCIF分辨率的图像，它有176X144=25344像开绿灯。如果每个像素由24位来表示，一帧图像的数据量依达594kbit。考虑到实时视频图像传输要求的帧频（电视信号每秒25帧），数据传输速率将达到14.5Mbps！

·实时性要求高

人眼对视频信号的基本要求是，延迟小，实时性好。而普通的数据通信对实时性的要求依比较低，因此相对普通数据通信而言，视频通信要求更好的实时性。

无线环境则具有如下特点：

·无线信道资源有限

由于无线信道环境恶劣，有效的带宽资源十分有限。实现大数据量的视频信号的传输，尤其在面向大众的无线可视应用中，无线信道的资源尤其紧张。

·无线网络是一个时变的网络

无线信道的物理特点决定了无线网络是一个时变的网络。

·无线视频的Qos保障

在移动通信中，用户的移动造成无线视频的Qos保障十分复杂。

由此可以看出，视频信号对传输的需要和无线环境的特点存在尖锐的矛盾，因此无线视频传输面临着巨大的挑战。一般来说，无线视频传输系统的研究设计目标如表1所示。

表1 无线视频传输系统的主要性能指标和设计目标

性能指标 设计目标
视频压缩比
视频传输实时性
视频恢复质量
视频传输鲁棒性
支持Qos的视频业务 用尽量少的比特描述视频图像
更短的传输时延，更快的编码速度
获得用户更满意的视频恢复质量
更好适应传输信道的误比特干扰
提供和用户支持费用相当的服务

事实上，表1中许多性能指标是相互制约的。例如，视频图像压缩比的提高会增加编码算法的复杂度，因此会影响算法的实时实现，并且可能降低视频的恢复质量。

2 视频压缩编码技术

视频信息的数据量十分惊人，要在带宽有限的无线网络上传送，必须经过压缩编码。目前国际上存在两大标准化组织——ITU-T和MPEG——专门研究视频编码方法，负责制公平统一的标准，方便各种视频产品间的互通性。这些协议集中了学术界最优秀的成果。

除各种基于国际标准的编码技术外，还有许多新技术的发展十分引人注目。

2.1 基于协议的视频压缩编码技术

国际电信联盟（ITU-T）已经制定的视频编码标准包括H.261（1990年）、H.263（1995年）、H.263+（1998年），2000年11月份将通过H.263++的最终文本。H.26X系列标准是专门用于低比特率视频通信的视频编码标准，具有较高的压缩比，因此特别适合于无线视频传输的需要。它们采用的基本技术包括：DCT变换、运动补偿、量化、熵编码等。H.263+和H.263++中更增加考虑了较为恶劣的无线环境，设计了多种增强码流鲁棒性的方法，定义了分线编码的语法规则。

MPEG制定的视频编码标准有MPEG-1（1990年）、MPEG-2（1994年）、MPEG-4（完善中）。其中MPEG-1、MPEG-2基本已经定稿，使用的基本技术和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特点在于针对的应用主要是数字存储媒体，码率高，它们并不适于无线视频传输。人们熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型应用。随后，MPEG组织注意到了低比特率应用潜在的巨大市场，开始和ITU-T进行竞争。在MPEG-4的制定中，不仅考虑了高比特率应用，还特别包含了适于无线传输的低比特率应用。MPEG-4标准的最大特点是基于视频对象的编码方法。

无线通信终端是多种多样的，其所处的网络结构、规模也是互异的。视频码流的精细可分级性（Fine Granularity Scalability）适应了传输环境的多样性。

编码协议并不提供完全齐备的解决方案。一般来说，协议内容主要包括码流的语法结构、技术路线、解码方法等，而并未严格规定其中一些关键算法，如运动估计算法、码率控制算法等。运动估计算法在第3部分有较为详细的介绍。码率控制方案在第4部分有较为详细的介绍。

2.2 其他视频压缩编码技术

除上述基于协议的视频标准之外，还有一些优秀的算法由于商业的原因，暂时没有被国际标准完全接纳。典型的例子是DCT变换和小波变换之争。虽然利用小波变换可以取得更好的图像恢复质量，但是因为DCT变换使用较早，有很多商业产品的支持，因此小波变换很难在一夜之间取代DCT变换现有的地位。其他编码方法如，分形编码、基于模型的编码方法、感兴趣区优先编码方法等也都取得了一定的成果，具有更强的压缩能力。但是算法实现过于复杂，达到完全实用尚有一段距离。

在基于小波的低比特率图像压缩算法的研究中，根据小波图像系数的空间分布特性，以及小波多分辨率的视频特点，人们引入矢量量化以充分利用小波图像系数的相关性。根据传统的运动补偿难以与小波变换相结合这一情况，人们还提出了将空间二维帧内小波变换与时间轴一维小波变换相结合的三维小波变换方法。

人类的视觉是一种积极的感受行为，不仅与生理因素有关，还取决于心理因素。人们观察与理解图像时常常会不自觉地对某引起区域产生兴趣。整幅图像的视觉质量往往取决于感兴趣区（ROI：Region of Interest）的图像质量。在保障ROI区部分图像质量的前提下，其他部分可以进行更高的压缩。这样在大大压缩数据量的同时，仍有满意的图像恢复质量。这就是感兴趣区优先编码策略。

3 视频编码实时性研究

由于视频数据的特殊性，视频传输系统对实时性要求很高。这里重点介绍基于视频编码协议算法的实时性问题。小波编码等算法虽然有许多优点，但是算法复杂度太高，目前难于达到实时性要求。下面介绍基于协议编码算法中的几个重要环节，它们对提高视频编码系统实时性有重要作用。

3.1 运动估计

预测编码可以有效去除时间域上的冗余信息，运动估计则是预测编码的重要环节。运动估计是要在参考帧中找到一个和当前帧图像块最相似的图像块，即最佳匹配块。估计结果用运动向量来表示。研究运动估计算法就是要研究匹配块搜索算法。

研究分析表示，原始运动估计算法在编码器运行中消耗了编码器70%左右的执行时间。因此，为了提高编码器执行速度必须首先提高运动估计算法的效率。

穷尽搜索法是最原始的运动估计算法，它能得到全局最优结果，但是由于运算量大，不宜在实现应用中使用。快速运动估计算法通过减小搜索空间，加快了搜索过程。虽然快速运动估计算法得到的运动向量没有穷尽搜索法的结果那样精确，但是由于它可以显着减少运算时间，精度也能满足很多应用的需要，因而它们的应用十分广泛。典型的快速搜索算法有：共轭方向搜索法（CDS）、二维对数法（TDL）、三步搜索法（TSS）、交叉搜索法（CSA）等。

3.2 算法结构的并行化

并行化处理的体系结构十分有利于提高系统处理能力，加之视频编码算法有很强的并行处理潜力，因此，人们研究了编码算法的并行运算能力，进一步保障了编码算法的实时实现。

例如，如果有两个并行处理器，依可以同时进行两个图像块的运行估计或者DCT变换，这样依把运动估计和DCT变换环节的运算时间缩短了一倍。

3.3 高速DSP芯片和专用DSP设计

微电子技术的发展，也使近年来DSP芯片有了很大的进步。每秒几十或上百BOPS次的运算速度（1个BOPS为每秒10亿次）DSP芯片已经出现，这为系统实时处理提高了硬件保证。

通用高速DSP芯片在视频编码算法的研究开发中扮演了重要角色。许多DSP生产厂商甚至提供实现某种编码协议的专用芯片。

4 码率控制研究

编码策略是编码器中重要环节。码率控制技术是视频通信应用中的关键技术之一，它负责编码器各个环节与传输信道和解码器之间的协调，在编码器中具有重要地位。因为码率控制策略需要由具体应用场合决定，所以象H.263+、MPEG-4等视频编码协议，都没有规定具体码率控制方法。

由于视频码流结构具有分层的特点，因而码率控制方案的研究一般分成了两个层交人，图像层码率控制、宏块层码率控制。图像层码率控制的主要任务是，根据系统对编码器输出码率的期望、系统传输延迟的限制、传送缓冲区的满溢程度等同，在一帧图像编码前，确定该帧图像的输出期望比特数。宏块层码率控制的主要任务是，根据图像层码率控制确定的该帧图像的输出期望比特数，给图像各部分选择合适的量化步长。宏块层码率控制的主要依据是率失真（Rate-Distortion）模型。

TMN8码率控制方案，是迄今为止一套优秀的码率控制方案。它被H.263+的TMN8模型的MPEG-4（Version 1）的VM8模型所采纳。该方案的精化部分在于宏块层码率控制部分，它采用了一种十分有效的率失真模型，是宏块层码率控制的误差很小；在图像层码率控制方面，该方案的前提较为简单，主要考虑了编码时延、缓冲区满溢程度等因素，并且要求编码器的工作帧频恒定。

在很多情况下，视频编码的帧频不可能保持恒定，或者不“应该”恒定。考虑到视频编码器工作点的变化，以及现有率失真模型可能存在的误差，人们将现代控制理论引入到图码率控制中，设计了更稳定的码率控制方案。

由于宏块层码率控制环节直接决定图像各宏块使用的量化步长，因此利用宏块层友率控制方法，可以轻易实现图像感兴趣区优先编码策略。使用感兴趣区优先编码策略时，虽然对整幅图像而言仍属低码率编码范畴，但对于感兴趣区域而言却存在局部高码率编码。现有低码率控制算法，包括TMN8方案，都没有考虑到这一现象。它们将整幅图像所有部分都作为低码率编码对象，并以此建立码率控制模型。因此这些码率控制方案直接与感兴趣区优先编码策略相结合时，会导致不应有的码率控制误差。为此，人们又提出了一套用不动声色低码率应用的码率控制框架，它适应了感兴趣区优先编码策略的需要。

5 鲁棒性研究

无线信道干扰因素多，误码率高，因此无线视频的鲁棒传输研究对于无线视频传输的实用化十分重要。

5.1 鲁棒的压缩编码

视频压缩编码的最后一个环节是熵编码。熵编码的特点决定了视频码流对误比特高度敏感。于是，人们设计了多种技术用于在视频编码环节进行差错复原，提高码流鲁棒性。MPEG-4中定义的主要差错控制技术有：重同步（Resynchronization）、数据分割（Data Partition）、可逆变长编码（RVLC）。H.263+中用于差错复原的技术主要包括前向纠错编码（FEC）、条带模式（Slice Mode）、独立分段解码（Independent Segment Decoding）和参考图像选择（Reference Picture Selection）等。H.263++则又增加了数据分割的条带模式，并对参考图像选择模式进行了修改。

此外，在信源解码端，人们又设计了数据恢复（Data Recovery）和差错掩盖（Error Concealment）等技术，以便尽量减少码流中错误比特的负面影响。

5.2 鲁棒的复用环节

多媒体通信中，复用是紧随编码环节的一个环节。以ITU定义的H.324标准为例，该标准由若干协议组成，包括音频编码协议G.723、视频编码协议H.26X、控制协议H.245和复用协议H.223。H.223是一个面向连接的复用器，负责把多媒体终端的多个数据源（音频、视频、数据等）复合为一个码流。Villasenor等已经注意到复用器出现的差错对视频可能产生的影响，但没有特点深入的研究成果。

5.3 鲁棒的信道编码环节

信道编码也称差错控制编码。与信源编码的目的不同，信源编码是尽量压缩数据，用尽量少的比特描述原始视频图像；信道编码是利用附加比特来保障原始比特能正确无误地到达目的地。信道传输中的纠错方法包括：前向误码纠错（FEC）、自动重发（ARQ）和混合纠错（HEC）。

Shannon从理论上给出了信道传输能力的上限。信道编码方法的研究设计目标有二，一是尽量利用信道容量，二是抗干扰性能更强。

Turbo码是近年来纪错编码领域的活跃分支，由法国学者C.Berrou等人在1993年看出的，其模拟性能纪错能力。但是Turbo码的译码算法十分复杂，关于Turbo码译码的实时实现是当前研究热点之一。

5.4 信源信道组合编码

不同的信道编码策略对信元的保护能力也不同。根据信元的重要程度，合理地予以差错控制编码，将有效地提高传输系统的效率。这是不平等的保护策略（Unequal Error Protection）。信元的重要程度，可以有多种划分方法，如按照信元对解码所起作用，或者按照信元对人眼感知所起作用，等等。

还有许多学者研究了信道模型在信源信道组合编码中的应用。三种典型无线信道模型是二进制对称噪声通道（Binary Symmetric Channels）、加性白高斯噪声通道（Additie White Gaussian Channels）、G-E突发噪声通道（Gilbert-Elliott Bursty Channels）。Chang Wen Chen等在研究这些信道模型的基础上，研究了新的率失真模型，该模型不仅描述了量化引入的误差，而且将信道噪声考虑在内。在一定的信道传输速率要求下，利用这样的率失真模型，不仅可以在子信源之间合理分配比特，而且可以更好地平衡信源编码精度与信道编码保护两者对码率的需要。

6 无线视频传输系统的优化与管理

在前面几部分的研究中，主要目标是解决无线视频传输的基础问题：视频数据的压缩问题、编码的实时实现、视频码流的鲁棒传输。事实上，除了上述问题，还有许多与无线视频传输密切相关的领域，它们对无线视频传输的实现、推广有着举足轻重的影响。

6.1 通信协议的研究

中国公众多媒体通信网是一个基于IP协议的通信网，它的通信协议是基于TCP/IP的。当然，IP协议和TCP协议仅是核心协议。为保证实时视频通信业务能很好地运行，需要使用实时传送协议（RTP）和实时传送控制协议（RTCP）。为了给实时业务或其它特定业务的传送留有足够宽的通道，还必须使用资源预留协议（RSVP）。上述五个通信协议是IP网的主要通信协议。

Ipv6作Internet Protocol的新版本，将继承和取代传统IP（Ipv4）。从Ipv4到Ipv6的改变将为下一代因特网奠定更坚实的基础，如,Ipv6力求使网络管理变得更加简单，考虑到不同用户对服务质量的不同需要，其中若干技术十分有利于实时多媒体业务的实理。

6.2 接入控制（Admissior Control）

类似有线网络，无线网络要决定是否允许新连接接入；此外无线网络还要决定是否允许切换连接，并要在二者之间谋求最优解决方案。

Naghshineh在1996年提出虚拟连接树的新概念，设计了基于虚拟连接树的高速移动ATM网络体系，并研究了在该体系结构下的接入控制方案。简单说，作者用一个虚拟树来描述位于一定距离内小区的移动用户。一旦移动用户的呼叫被允许，他依可以在虚拟树内的所有小区间自由切换，而无须重新请求。

在高速无线多媒体网络中，Oliveira等则提出了基于带宽预留的接入控制方案，即在建立呼叫小区附近入的小区中，进行带宽预留，以保障服务质量。当用户进入一个新的小区，被预留的带宽将被利用。

6.3 资源预留（Resource Reservation）

对于视频、话音等实时业务，为保证可接受的服务质量，应该保留一定的连接带宽。此外，与新呼叫相比，切换呼叫应有更高的优先权。

6.4 Qos业务模型（Qos Service Model）

无线多媒体Qos支持的基本目标是，在带宽有限情况下，提供和用户支付费用相当的服务质量。建立合适的业务模型是首先要解决的问题。所谓业务模型，就是要根据各种具体应用的特点，将其划分成不同类型。例如，在支持Qos和ATM中定义了几种业务模型：恒定比特率（CBR）业务、实时可变比特率（rt-VBR）业务、非实时可变比特率（nrt-VBR）业务、可用比特率（ABR）业务和不定比特率（UBR）业务。恒定比特率业务对带宽的要求最为严格，其他类型对带宽的要求依次放松。

现有的大理多媒体业务是在基于IP的网络上开展的，而rc设计IP协议的初衷是传输数据的，是一种“尽力而为”的网络，并不支持Qos。为此，其上的实时业务模型被分为两类：有保障业务（Guaranteed Service）和无保障业务（Predictive Service）。

总之，在无线多媒体环境下，建立起合理的业务模型对保障Qos至关重要。在这一领域，人们始终在做出努力。如，较早时候，Oliverira等只用实时业务与非实时业务加以区分；1999年，Talukder等提出三类业务模型；2000年，Lei Huang等不仅考虑带宽和延迟需要，还考虑了移动用户的运动特性，提出多达七类业务模型。

6.5 图像质量评价准则

恰当的图像质量评价方法是无线多媒体通信的基本需要。由于无线环境带宽有限，不可能为所有用户都提供相同质量的服务，所以只能提供和用户支付费用相当的服务质量。因此必须有一套能准确反映用户接受服务的客观质量标准。

除了些特殊场合，纯粹额观评价（如基于均方误差的评价方法）已经被普遍认为不是真正“客观”的图像质量评价，越来越多的人认为，人眼视觉系统（HVS）的特性应该考虑在内。

Westen等人在1995年提出了基于多通道的HVS模型，用来评价图像的感受质量。宋坚信等人最近又提出一种压缩视频感觉质量的计算方法，其核心思想是，利用视觉掩蔽特性， 分析与压缩视频质量有关的视觉特性及视频图像内容特性，提出视觉掩蔽计算结构及用模糊学方法进行视觉阈值提升的计算方法。

总之，面向恶劣无线环境的数字视频传输技术尚未成熟；面向大众应用的无线视频传输技术元未成熟。因此，现在加强在该领域的研究力度，是增强我国科技实力的一次机遇，对于我国在未来通信领域占据一席之地将起重要作用。

❷ 短距离无线通信技术有哪些各自的特点是什么

短距离无线通信技术主要有：华为Hlilink协议、WIFI（IEEE802.11协议）、Mesh、蓝牙、ZigBee/802.15.4协议、Thread/802.15.4协议、Z—Wave、NFC、UWB、LiFi等10大类。

各自特点如下：

1、华为Hlilink协议

兼容性好，能自动发现设备并一键链接。

2、WIFI（IEEE802.11协议）

IEEE802.11适用在区域环境下，如需要自由行动支援的办公室，能使用无线传输节省办公室成本;只需要架设一个基地台，以及在这个区域内的电子产品都安装网路卡，利用IEEE802.11无线传输技术，在没有任何连接线的情况下，资料在室内传输距离可达100公尺(无障碍可达300公尺)。

3、Mesh

网络部署快，稳定性好，但有一定延迟性，网络容量有限。

4、蓝牙

蓝牙是一种短距离、低功率、低成本的无线通讯标准，以取代红外线传输距离过短、不具穿透性等问题。蓝牙的发展计划中，是将其定位为低功率、涵盖范围小的跳频RF系统，其设计适用于连结电脑与电脑、电脑与周边以及电脑与其他行动数据装置，如行动电话、呼叫器、PDA等。

5、ZigBee/802.15.4协议

安全性高，功耗低，组网能力强，容量大，但成本高，抗干扰性差，通信距离短。

6、Thread/802.15.4协议

传输安全，可靠性高，兼容性好，未来发展潜力很大。

7、Z—Wave协议

结构简单，低速率，低功耗，低成本，但标准不开放。

8、NFC

近场通信，与蓝牙技术类似，但传输速率和距离没有蓝牙快和远，功耗和成本低，保密性好，适用于移动支付和消费类电子。

9、UWB

抗干扰性强，速率高，带宽大，功率小，功耗低，但目前标准化争议大，发展也因此收到限制。

10、LiFi

LiFi是用可见光来实现无线通信，即利用电信号控制发光二极管(LED)发出的肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息。且不会产生电磁干扰。

❸ 短距离无线通信技术优缺点比较

优点 ：（参考资料特点）

“低功耗蓝牙”模式下实现了低功耗，覆盖范围增强，最大范围可超过100米。支持复杂网络：针对一对一连接最优化，并支持星形拓扑的一对多连接等。

智能连接：增加设置设备间连接频率的支持，Ipv6网络支持。

较高安全性：使用AES－128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。蓝牙模块体积很小，便于集成。

可以建立临时性的对等连接（Ad－hoc Connection）：根据蓝牙设备在网络中的角色，可分为主设备（Master）与从设备（Slave）。

缺点：

蓝牙的各个版本不兼容，组网能力差；网络节点少，不适合多点布控。

(3)短距离视频信号无线通讯网络扩展阅读

一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。

其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的无线电空中接口（Radio Air Interface），将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种3C设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。

简单的说，一种利用低功率无线电在各种3C设备间彼此传输数据的技术。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，使用IEEE802.11协议。作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络的发展。

❹ 短距离通讯的距离

短距离通信是指通过无线USB、IEEE802.ll通信协议、Transfer Jet或无线HD进行通信。
通常情况下，通信收发两方利用无线电波井下传输信息，且能够在几十米范围内传输，皆可叫做短距离无线通信，也可称为短距离通信技术。短距离通信技术具备多种共性，即对等性、成本低以及功耗低等。短距离通信技术实质指一般意义上的无线个人网络技术，主要有以下几种标准，ZigBee、IrDA和RFID等；此外，短距离技术有各种不同接人技术，如无线局域网技术等。感应通信是以电磁感应原理进行通信，发话时，移动通信机的磁性天线与感应线很相似，同时有尺寸大的发射天线，但干扰噪声过大且传输参数可靠性差，很少应用。短距离通信技术功耗、成本均相对比较低，网络铺设简单，便于操作。目前使用较广泛的短距无线通信技术是蓝牙（Bluetooth），无线局域网802.11（Wi-Fi）和红外数据传输（IrDA）。同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是：ZigBee、超宽频（UltraWideBand）、短距通信（NFC）、WiMedia、GPS、DECT和专用无线系统等。

❺ 无线网络的传输方式，要具体，详细的。每种传输的特点及作用。麻烦了~

无线传输分为：模拟微波传输和数字微波传输。

一、模拟微波传输

模拟微波传输系统原理图
模拟微波传输就是把视频信号直接调制在微波的信道上（微波发射机，HD-630），通过天线（HD-1300LXB）发射出去，监控中心通过天线接收微波信号，然后再通过微波接收机（Microsat 600AM）解调出原来的视频信号。如果需要控制云台镜头，就在监控中心加相应的指令控制发射机（HD-2050），监控前端配置相应的指令接收机（HD-2060），这种监控方式图像非常清晰，没有延时，没有压缩损耗，造价便宜，施工安装调试简单，适合一般监控点不是很多，需要中继也不多的情况下使用。其弱点是：抗干扰能力较差，易受天气、周围环境的影响，传输距离有限。目前，已逐步被数字微波、COFDM、3G、CDMA等取代。

二、数字微波传输

数字微波传输系统原理图
数字微波传输就是先把视频编码压缩(HD-6001D)，然后通过数字微波(HD-9500)信道调制，再通过天线发射出去，接收端则相反，天线接收信号，微波解扩，视频解压缩，最后还原模拟的视频信号，也可微波解扩后通过电脑安装相应的解码软件，用电脑软解压视频，而且电脑还支持录像，回放，管理，云镜控制，报警控制等功能；现在随着数字存储方式的普及，接收下的来的信号可以直接通过NVR存储显示或者直接进存储服务器，配合磁盘阵列存储；这种监控方式图像有720*576、352*288或更高的的分辨率选择，通过解码的存储方式，视频有0.2-0.8秒左右的延时。数字视频监控价根据实际情况差别很大，但也有一些模拟微波不可比的优点，如监控点比较多，环境比较复杂，需要加中继的情况多，监控点比较集中它可集中传输多路视频，抗干扰能力比模拟的要好一点，等等优点，适合监控点比较多，需要中继也多的情况下使用，客观地讲，前期投资较高。
无线图像传输系统从应用层面来说分为两大类，一是固定点的图像监控传输系统，二是移动视频图像传输系统。

1.固定点的图像监控传输系统

固定点的无线图像监控传输系统，主要应用在有线闭路监控不便实现的场合，比如港口码头的监控系统、河流水利的视频和数据监控、森林防火监控系统、城市安全监控、建筑工地等。下面按频段由低到高对不同的图像传输技术进行介绍。

1.1--2.4 GHz ISM频段的多种图像传输技术

2.4 GHz的图像传输设备采用扩频技术，有跳频和直扩两种工作方式。跳频方式速率较低，吞吐速率在2 Mbit/s左右，抗干扰能力较强，还可采用不同的跳频序列实现同址复用来增加容量。直扩方式有较高的吞吐速率，但抗干扰性能较差，且多套系统同址使用受限制。

2.4 GHz图像传输可基于IEEE802.11b协议，传输速率为11 Mbit/s，去掉传输过程中的开销，实际有效速率为5.5-6 Mbit/s左右。后来制订的IEEE802.11g标准，速率上限达到54 Mbit/s，在特殊模式下可达108Mbps,该标准互通性高，点对点可传输几路MPEG-4的压缩图像。

应用在2.4 GHz频段的还有蓝牙技术、HomeRF技术、MESH、微蜂窝技术等。随着应用范围的逐渐扩大，2.4 GHZ这个频段处于满负荷工作状态，其速率问题、安全问题、干扰问题值得进一步研究。

1.2--3.5 GHz频段的无线接入系统

3.5 GHz的无线接入系统是一种点对多点微波通信技术，采用FDD双工方式，用16QAM、64QAM调制方式，基于DOCSOS协议。其工作频段相对较低，电波自由空间损耗小，传播雨衰性能好，接入速率足够高，且设备成本相对较低。该系统具有相对良好的覆盖能力，通常达到5 km～10 km，适合地县市级单位低价位、较大面积覆盖的应用场合;还可与WLAN、LMDS互为补充，形成覆盖面积大小配合、用户密度稀密配合的多层运行的有机互补模式。目前存在的问题是带宽不足，只有上下行各30 MHz，难以大规模使用。

1.3--5.8 GHz WLAN产品

5.8 GHz的WLAN产品采用OFDM正交频分复用技术，在此频段的WLAN产品基于IEEE802.11a协议，传输速率可以达到54 Mbit/s，在特殊模式下可达108Mbps。根据WLAN的传输协议，在点对点应用的时候，有效速率为20 Mbit/s;点对六点的情况下，每一路图像的有效传输速率为500 kbit/s左右，也就是说总的传输数据量为3 Mbit/s左右。对于无线图像的传输而言，基本上解决了“高清晰度数字图像在无线网络中的传输”问题，使得大范围采用5.8 GHz频段传输数字化图像成为现实，尤其适用于城市安全监控系统。

ZWD-2422无线高清传输器

图册无线传输设备(10张)
的工作频率4.9GHz-5.9GHz，当它收到其它RF设备或讯号干扰时能自动调整至适当的频率，所以一般不在5G左右频段的2.4G，3G不会干扰到ZWD-2422的无线高清传输。

WLAN传输监控图像，目前比较成熟的是采用MPEG-4图像压缩技术。这种压缩技术在500 kbit/s速率时，压缩后的图像清晰度可以达到1CIF(352×288像素)～2CIF。在2 Mbit/s的速率情况下，该技术可以传输4CIF（702×576像素，DVD清晰度）清晰度的图像。采用MPEG-4压缩以后的数字化图像，经过无线信道传输，配合相应的软件，很容易实现网络化、智能化的数字化城市安全监控系统。

2.4/5.8GHz 基于802.11n的产品，11n产品分为AN和GN分别工作于5.8GHz和2.4GHz，传输速率可达150、300、600Mbps,有效传输速率分别为60、160、300Mbps.随着高清摄像机的发展，这种高带宽的11N模式非常适合高清摄像机的传输。高清摄像机和高带宽无线传输设备的配合会逐渐成为无线视频监控的趋势。

1.4--26 GHz频段的宽带固定无线接入系统

LMDS系统是典型的26 GHz无线接入系统，采用64QAM、16QAM和QPSK三种调制方式。LMDS具有更大的带宽以及双向数据传输能力，可提供多种宽带交互式数据以及多媒体业务，解决了传统本地环路的瓶颈问题，能够满足高速宽带数据、图像通信以及宽带internet业务的需求。LMDS系统覆盖范围3公里～5公里，适用于城域网。由于世界各国对LMDS的工作频段规划不同，所以其兼容性较差、雨衰性能差，成本也较高。

2.移动视频图像传输系统

除了对固定点的图像监控的需求外，移动图像传输的需求也相当旺盛。移动视频图像传输，广泛用于公安指挥车、交通事故勘探车、消防武警现场指挥车和海关、油田、矿山、水利、电力、金融、海事，以及其它的紧急、应急指挥系统，主要作用是将现场的实时图像传输回指挥中心，使指挥中心的指挥决策人员如身临其境，提高决策的准确性和及时性，提高工作效率。富士达就移动视频图像传输采用公网和专用技术两种情况作相关介绍。

2.1 利用CDMA、GPRS、3G公众移动网络传输图像

CDMA无线网络的移动传输技术具有很多优点:保密性好、抗干扰能力强、抗多径衰落、系统容量的配置灵活、建网成本低等。CDMA采用MPEG-4压缩方式，用MPEG-4的CIF格式压缩图像，可以达到每秒2帧左右的速率;如果将图像调整到QCIF格式，则可以达到每秒10帧以上。但是，对于安全防范系统来说，一般采用低传输帧率而保证传输的清晰度，因为只有CIF以上的图像清晰度才可以满足调查取证的需要。如果希望进一步提高现场图像的实时传输速率，一个简单的方案是采用多个CDMA网卡捆绑使用的方式，用来提高无线信道的传输速率。目前市场上有2～3个网卡捆绑方式的路由器，增加网卡的代价是增加设备成本和使用成本。随着视频压缩技术的不断发展，单个网卡上3～4帧/秒图像传输速率是可以实现的，如果每秒钟可以传输3～4帧CIF格式的图像，可以满足一般移动公共交通设施的安全监控的要求。

GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，支持特定的点对点和点对多点服务，以“分组”的形式传送数据。GPRS峰值速率超过100 kbit/s，网络容量只在所需时分配，这种发送方式称为统计复用。GPRS最主要的优势在于永远在线和按流量计费，不用拨号即可随时接入互联网，随时与网络保持联系，资源利用率高。

3G技术目前已经取代GPRS和CDMA逐渐，目前可以实现的有效速率达384 kbit/s，在网络部署的城区，可以实时传输一路CIF图像，每秒可达到20帧。但需要注意的是，即使速率提高了很多，也不要认为所有的移动交通设施可以同时将图像传输回监控中心，因为同时概念对于公网图像传输来说几乎是不可能的。

2.2 用于应急突发事件的专用图像传输技术

对于一些应急指挥中心的图像传输系统，往往要求将突发事件现场的图像传输回指挥中心。例如遇到重大自然灾害，水灾、火灾现场，群众的大型集会和重要安全保卫任务现场等。这类应急图像传输系统不宜使用公众网络传输，最好采用专业的移动图像传输设备。但目前我国对此尚未专门规划频率。可用于移动视频图像传输的技术有以下几种。

2.2.1 WiMAX

WiMAX是点对多点的宽带无线接入技术，WiMAX采取了动态自适应调制、灵活的系统资源参数及多载波调制等一系列新技术，并兼具较高速率传输能力(可达70 Mbit/s～100 Mbit/s)及较好的QoS与安全控制。WiMAX802.16e覆盖范围可以达到1～3英里，主要定位在移动无线城域网环境。然而802.16e获得足够的全球统一频率存在一定难度，且建设成本和设备价格较高。

2.2.2无线网格（MESH）技术

无线“网格（MESH）”技术，可以实现较近范围内的高速数据通信。利用2.4 GHz频段，有效带宽可以达到6 Mbit/s，这种技术链路设计简单、组网灵活、维护方便。支持MeshController集中方式管理，终端数据无需配置，自动生成解决方案。支持MeshController热备份链路、自动漫游切换等功能。支持MeshController用户终端集中管理、多种验证方式使系统更安全。支持MeshController用户流量控制功能，可根据用户类型自由分配流量，支持限速，限流量，限制上网时间等功能。

对于固定无线图像传输可以采用成本较低的WLAN技术产品；对于移动视频图像传输可以采用公众移动网络或专用无线图像传输技术。希望有更多的同行能再进一步关注无线图像传输问题，以促进该行业的发展。

传输方式

视频基带传输

是最为传统的电视监控传输方式，对0～6MHz视频基带信号不作任何处理，通过同轴电缆（非平衡）直接传输模拟信号。其优点是：短距离传输图像信号损失小，造价低廉,系统稳定。缺点：传输距离短，300米以上高频分量衰减较大，无法保证图像质量；一路视频信号需布一根电缆，传输控制信号需另布电缆；其结构为星形结构，布线量大、维护困难、可扩展性差，适合小系统。

光纤传输

常见的有模拟光端机和数字光端机，是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是：传输距离远、衰减小，抗干扰性能好，适合远距离传输。其缺点是：对于几公里内监控信号传输不够经济；光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。

网络传输

是解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式，采用MPEG2/4、H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是：采用网络视频服务器作为监控信号上传设备，只要有Internet网络的地方，安装上远程监控软件就可监看和控制。其缺点是：受网络带宽和速度的限制，目前的ADSL只能传输小画面、低画质的图像；每秒只能传输几到十几帧图像，动画效果十分明显并有延时，无法做到实时监控。

微波传输

是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。其优点是：综合成本低，性能更稳定，省去布线及线缆维护费用；可动态实时传输广播级图像，图像传输清晰度不错，而且完全实时；组网灵活，可扩展性好，即插即用；维护费用低。其缺点是：由于采用微波传输，频段在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）,传输环境是开放的空间，如果在大城市使用，无线电波比较复杂，相对容易受外界电磁干扰；微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡；如果有障碍物，需要加中继加以解决，Ku波段受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有比较严重的雨衰现象。不过现在也有数字微波视频传输产品，抗干扰能力和可扩展性都提高不少。

双绞线传输

（平衡传输）：也是视频基带传输的一种，将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输，电磁环境相对复杂、场合比较好的解决方式，将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是：布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。其缺点是：只能解决1Km以内监控图像传输，而且一根双绞线只能传输一路图像，不适合应用在大中型监控中；双绞线质地脆弱抗老化能力差，不适于野外传输；双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到很大损失。

宽频共缆传输

视频采用调幅调制、伴音调频搭载、FSK数据信号调制等技术，将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。其优点是：充分利用了同轴电缆的资源空间，三十路音视频及控制信号在同一根电缆中双向传输、实现 “一线通”；施工简单、维护方便，大量节省材料成本及施工费用；频分复用技术解决远距传输点位分散，布线困难监控传输问题；射频传输方式只衰减载波信号，图像信号衰减比较小，亮度、色度传输同步嵌套，保证图像质量达到4级左右；采用75Ω同轴非平衡方式传输使其具有很强抗干扰能力，电磁环境复杂场合仍能保证图像质量。其缺点是：采用弱信号传输，系统调试技术要求高，必须使用专业仪器，如果干线线路有一台设备有问题，可能导致整个系统没图像，另外宽频调制端需外加AC220V交流电源供电（但目前大多监控点都具备AC220V交流电源这个条件）。

无线SmartAir传输

SmartAir技术是目前通信业界唯一的单天线模式千兆级无线高速传输技术。其采用多频带OFDM空口技术，TDMA的低延时调度技术，以及低密度奇偶校验码LDPC，自适应调制编码AMC和混合自动重传HARQ等高级无线通信技术，实现到达1Gbps的传输速率

优势

1、 综合成本低，性能更稳定。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，采用无线监控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。管理人员可以迅速将新的无线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无线监控。

3、 维护费用低。无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。

4、无线监控系统是监控和无线传输技术的结合，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无线监控中心，并且自动形成视频数据库便于日后的检索。

5、 在无线监控系统中，无线监控中心实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息是连续、清晰的。在无线监控点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，摄像头通过无线视频传输设备相连，并通过由无线电波将数据信号发送到监控中心。

❻ 短距离无线通信 1. 数字数据应该怎样传输 2. 信道容量和什么相关 3. 复用技术有哪些

一、数据信号数字传输的概念及特点

在数字信道中传输数据信号称为数据信号的数字传输，简称位数字数据传输。所位数字信

道就是通过对语声信号进行 PCM 处 理后的数字化语声信号的多路复用信道。

数字数据传输主要有下述两个优点：

（1）传输质量高，由于数据信号本身就是数字信号，直接或经过复用即可在数字信道上传

输，无需经过调制和解调变换，另外， 用数字传输的方法可以通过再生中继传输，无噪声积累

，这都是 将导致数据传输质量都大大提高。

（2）信道传输效率高，一个话路道传输速率可为 64 kbit/s 的数据，较低速率的数据可

通过时分复用到 64 kbit/s ，占用一个话路的速率来传输，显然这比采用调制解调的传输方式

的传输效率高。

二、数字数据传输的实现方式

1 、同步方式

这里的“同步”时值数据终端设备 DTE 发出的数据信号和待接入的 PCM 信道的始终是相

互同步的。采用这种方式可实现同步时分复用，能充分利用 PCM 信道的传输量，这种同步传

输方式的缺点是，由于所有的 DTE 都处于受控的从属地位，数据传输系统的灵活性较差。

2 、异步方式

如果 DTE 发出数据信号的始终与 PCM 信道时钟是异步的， 即没有相互控制关系，则成

为异步方式。异步传输方式通常采用的方式是代码变化的取样法和脉冲塞入调整法。

这种实现方式较简单、灵活，但出书效率低，不能充分利用 PCM 信道的传输量，并会使传

输信号有较大的时间抖动。

三、数字数据的时分复用 —TDM

1 、时分复用的概念及复用方式

为了提高信道利用率，在传输过程中一般拆用多路复用的传输方式。所位多路复用九十多

个信号在同一条信道上传输。所位时分就是用不同的时间段来去分布同信源的信号。

数字数据传输中的时分复用九十将多个低速的数据流合并成高速的数据流，而后在一条信

道上传输。

根据旋转开关在低速信道上停留时间的长短 , 可以把 TDM 分为比特交织和字符交织两种

方式。比特交织服用又称按字复用。再高数数据信号集合帧里，没送完一个低速信道的一个字

符，在送下一个低速信道的字符。

2 、数字数据传输的包封复用方式

在数字数据传输中， CCITT( 现为 ITU-T) 颁布了 X.50 建议和 X.51 建议来规范将用户

数据流复用成 64bit/s 的复用信号包封方法。 其中 X.50 建议规定采用 6+2 的包封格式，

X.50 建议规范是采用 8+2 的包封格式，其两种包封格式如图 3-86 所示。

由于目前的 PCM 通信系统是以 8 比特位传输单位 , 因此 , 采用 6+2 包封格式形成的复

用帧更易于与现用的 PCM 数字通信系统配合 , 有利于实现 , 所以 , 当前国际上较多采用

X.50 的 6+2 包封复用。

四、数字数据传输的构成

数字数据传输系统构成示意图如图 3-87 所示。从信号传输等方面看主要包括本地传输系

统和交叉连接与服用两个部分。

1 、本地传输系统

本地传输系统是指从用户终端至本地句之间的数字传输系统， 即通常所称的用户环路传输

系统。

DSU 是 DTE 与用户线路的接口设备。 DSU 完成数据信息的包封、线路信号的形成、发送

与接收、定时信号的提取与形成以及各项接口控制功能等。

经包封以后再降速率调整为 64bit/s 以下的四种承载速率中的一 种，及 3.2bit/s ，

64bit/s ， 12.8bit/s 或 64bit/s 之一送往线路传输。

经线路传输后送与本地句内的用户线路终结设备，图中记作 OCU （局内信道单元）以及它

的公共控制部分 OCUCOM 。 OCU 完成与用户新路的接口、发送与接收线路信号， OCUCOM 完成

用户线路信号与局内信号的相互转换。为了便于转接，不论用户线路的承载速率是 3.2bit/s

， 64bit/s ， 12.8bit/s 或 64bit/s 中的哪一种速率，在局内经 OCUCOM 统一转换成

64bit/s 的通用信号 DSO ，图 3-89 所示 12.8bit/s 的线路承载速率信号转换成 64bit/s 的

通用信号 DSO 的示意图。

2 、交叉连接和服用

由 OCUCOM 输出的具有填充数据包封的 64bit/s 的通用信号 DSO 送入交叉连接系统，或

者相互间进行交叉连接或一点到多点多分支联接，即可送入道复用器 DO-MUX 的输入端。经交

叉连接后送入 DO-MUX 输入端的信号仍然是 64bit/s 的通用信号 DSO ， DO-MUX 的作用时取

出填充的包封并实施多路复用，复用合成后 即为 PCM 的 64bit/s 的零次群数据流，即

64bit/s 的多路复用信号，其 DO-MUX 信号变换示意图如图 3-90 所示。从通用信号中取出 5

个吸 纳共同的数据包封的一个，并与其他的信道取出的包封组合合成， 就能实现 5 个信道

的多路复用，如图 3-87 所示，第二及服用就是将 DO-MUX 输出的 64bit/s 的零次群信号送入

01-MUX 进行多路复用， 复用后即为一次群速率 2.048bit/s ，即可送于局间数字传输线路。

信道容量：根据信道的统计特性是否随时间变化分为： ①恒参信道（平稳信道）：信道的统计特性不随时间变化。卫星通信信道在某种意义下可以近似为恒参信道。 ②随参信道（非平稳信道）：信道的统计特性随时间变化。如短波通信中，其信道可看成随参信道 信道容量是信道的一个参数，反映了信道所能传输的最大信息量，其大小与信源无关。对不同的输入概率分布，互信息一定存在最大值。我们将这个最大值定义为信道的容量。一但转移概率矩阵确定以后，信道容量也完全确定了。尽管信道容量的定义涉及到输入概率分布，但信道容量的数值与输入概率分布无关。我们将不同的输入概率分布称为试验信源，对不同的试验信源，互信息也不同。其中必有一个试验信源使互信息达到最大。这个最大值就是信道容量。 信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
复用技术：复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道，然后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。复用技术基本实现过程如下所示： 频分复用（FDM） ― 载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号。FDM 用于模拟传输过程。 时分复用（TDM） ― 在交互时间间隔内在同一信道上传送多路信号。TDM 广泛用于数字传输过程。 码分复用（CDM） ― 每个信道作为编码信道实现位传输（特定脉冲序列）。这种编码传输方式通过传输唯一的时间系列短脉冲完成，但在较长的位时间中则采用时间片断替代。每个信道，都有各自的代码，并可以在同一光纤上进行传输以及异步解除复用。 波分复用（WDM） ― 在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号。WDM 用于光纤信道。WDM 与 FDM 基于相同原理但是它应用于光纤信道上的光波传输过程。 粗波分复用（CWDM） － WDM 的扩张。每根光纤传送4到8种波长，甚至更多。应用于中型网络系统（区域或城域网） 密集型波分复用（DWDM） － WDM 的扩展。典型的 DWDM 系统支持8种或以上波长。显现系统支持上百种波长。