基于LTE技术的无线视频监控业务研究

摘要：LTE技术被看作从3G向4G进化的主要技术。该文从LTE的定义和技术特点等方面系统分析LTE技术在视频监控领域的应用，并简单介绍了基于LTE技术的广域无线视频监控系统的优势以及LTE技术未来的发展趋势。

关键词：LTE技术；创新；无线监控

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）01-0029-02

随着社会和科技的进步，无线监控系统获得了飞速地发展。视频监控大体分为无线和有线两种视频监控系统。在这其中，由于无线监控系统不受线缆放置的限制，获得了非常广泛的应用。例如，2010年，上海世博会上高清视频监控的初步演示应用的就是LTE技术，并获得了巨大的成功。

但是由于3G技术自身容量小、传输速率低等问题，使得无线视频监控系统受到严重的技术限制。因此，作为一种视频监控的创新技术的LTE应运而生。

1 全面认识LTE技术及无线视频监控系统

1.1 LTE技术简介

LTE 也被称为“4G”，LTE 技术被人们当作是由3G 向 4G 转变的先进技术。LTE 技术建立在 2G 和3G 的基础之上，沿承了从GSM、GPRS一直到MBMS的技术，是在这些技术的基础上发展起来的一种划时代的科技。日前，国际电联将LTE 纳为4G 的标准预示着人类历史上又一个崭新的通信时代的到来。LTE具有比传统的通信技术音质高、频率利用率高、流量传送量大、传输效率高的特点。LTE技术的应用，可以给用户带来全新的技术体验。

LTE的系统架构由3GPP初步确定为演进型U-TRAN结构，接入网主要由接入网关和演进型NodeB两部分构成。相对于3G技术，LTE技术的网络架构功能更加强大，主要有位置管理、无限资源管理，包括的主要功能有：不同接入技术间的移动性、无线资源管理、报头压缩、安全和加密、IP地址分配、多媒体广播与组播、漫游、上层自动请求重发等。

LTE是3G技术向4G技术过度阶段的必然产物，有着广阔的发展前景。对运营商而言，LTE技术在带来更大的技术优势和成本优势的同时必然会由技术优势转化为市场优势；对用户而言，由于LTE技术可以支持多用户的稳定使用，使移动导航、移动炒股、可视电话等业务被广泛应用，LTE技术会给用户带来移动新体验；对产业格局而言，由于LTE技术在IPR格局中作用强大，LTE技术的加入必然导致产业失衡，因此需要重新调整IPR格局以保证系统性和产业的稳健发展，由此看来，LTE技术有助于改善目前通信产业的IPR格局。显然，LTE在通信技术网络发展中的作用是无可替代的，也是至今前景最好的通信网络技术。

1.2 LTE 的创新之处

LTE 技术完全脱离3G 系统的核心技术，大量应用全新的设计系统和革新的技术。LTE采用由NodeB构成的单层结构，这种结构能够简化且减小延迟，更有利于达到低成本、低复杂度和低时延的要求。与传统的3GPP接入网相比，接入网 RNC 节点更少。LTE技术从本质上对3GPP做出了具有革命性与划时代的贡献。与传统的3G网络相比，LTE在承载网的各个方面也提出了全新的需求，具体包括带宽和时延需求、QoS及同步需求、S1和X2接口承载需求以及平滑演进能力等。由此看来，LTE需要大规模的网络承载来实现覆盖广域的扩展进而实现LTE网络和业务的全面IP化。以一言以蔽之，LTE 创新的实质是更加简化网络结构以及深度挖掘无线信道资源。

1.3无线视频监控系统

无线视频监控系统由无线电收发控制器和控制中心两部分组成，以无线发射与接收技术为基础，他可以利用无线电波进行视频信号的传输，并以此获得实时监控的能力。

无线监控与有线监控系统相比，最大的优点在于，应用了无线接入和传输技术的它不再受布设电缆的束缚，能够轻易地实现随时随地监控的目的。随着无线网络传输技术的不断进步，传统的有线视频监控系统的传输速度快、监控质量高的优势已经逐渐被无线监控代替，尤其是无线监控的移动性，更使得有线技术望尘莫及。随着无线视频编码技术以及无线接入技术的发展，出现了基于无线网络为传输介质的无线视频监控系统，也就是将原来采用的有线方式改为无线技术，并通过计算机互联网络传输。无线网络监控系统的优势在于视频数据通过无线网络进行传输，监控范围非常广泛，在无线高带宽环境下，不仅能够获得高质量视频，更使得监控具有更广泛的移动性。

除了可以无线移动外，无线视频监控系统还有以下优势：

①成本低。无线视频监控系统以安装了系统软件的PC做为监控中心服务器，在不增加任何额外设备的情况下，实现以往传统监控系统需要视频分配器、音频视频切换器、画面分割器、多画面处理器、多媒体控制等设备才能实现的功能，不仅极大地降低了投入成本，而且也省去了这些设备的维护成本。无线网的采用不仅有迅速收回成本、维护方便、扩容能力强、安装周期短的优点还可以有效摆脱线缆的束缚。

②组网灵活，扩展性能良好，即插即用，新的监控点可以非常容易地加入到现有网络中，减少部署成本、无须增加设备，轻易地实现远程视频监控。

2 3G时代的无线视频监控存在的缺陷

众所周知，网络带宽是限制视频监控的瓶颈，它不仅影响着传输速度，也限制了传输的质量，可见拥有足够的带宽和快速地传输速度是无线监控系统应迫切需要解决的问题，而这些问题恰恰是3G时代无线视频监控系统的最大缺陷。

作为全球最早部署3G业务的国家日本，在其国内3G手机的使用范围已经很广泛，3G网络的普及率也远超我国。虽然我国的3G通信系统部署的比较晚，3G网络远没有达到日本的普及率，但是随着技术的不断进步，尤其是无线网络技术的飞速发展，带宽越来越高的无线网络为无线视频监控技术提供了日益快速地通道。

然而基于3G技术的无线视频监控系统也始终存在着诸多技术缺陷：

①当前的诸多3G技术方式，存在许多限制，如接入用户数量、带宽容量的限制以及延时长等缺点。在大量用户共同在线的的情形下，无线视频监控的延时和速率难以保证。

②因为某些对视频监控有需求的行业没有权限使用专用无线频段，所以不能够有效利用无线视频监控系统。

③基于公共频段上的无线视频监控系统的维护水平比较低，无法达到应用级别的标准，很容易出现故障，难以正常使用。

3 基于LTE技术的广域无线视频监控系统的优势

LTE的诸多优点使得它跟当前的主流2G/3G的移动网络相比，大幅度提高网络性能，并使互联网络的运行成本大幅降低。

3.1 LTE的网络结构

LTE网络结构的特点：

①标准接口连接所有网元来满足众多供应商的产品间的相互操作性。

②为了使数据网与分组UE之间提供无缝的移动IP连接，将LTE定义为一个纯分组交换网络。

LTE网络：

①E-UTRAN：由eNodeB构成，是LTE的接入网，如图1。

②EPC（Evolved packet Core）：由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway）以及P-GW（PDN Gateway）构成，是LTE的核心网，如图1。

LTE是一个呈现扁平化特性、全IP的网络系统。整个LTE网络结构由3部分组成，分别是：核心网络（EPC）、用户设备（UE）和无线网络（E-UTRAN），见图1。

3.2基于LTE技术的广域无线视频监控系统的优势

与目前的基于3G网络技术的无线监控系统相比，无论是在覆盖范围、可接入终端用户数量还是在系统时延上，LTE都有着不小的优势：

①上下行速率和带宽的配置更加灵活

LTE支持非成对或成对频谱，可支持当前主流的各种系统的带宽，在20MHz的频率带宽下可提供峰值为上行50Mbps、下行100Mbps的速率。该速率可解决多数据监控终端的传输问题，彻底满足无线视频传输速率要求。

②系统时延更低

基于LTE技术的广域无线视频监控系统能够提供更低的系统时延，为无线视频监控的实时性提供了保障。③覆盖范围更广

小区的覆盖半径可达100Km，因此这可满足移动设备监控的基本需求，对广域无线视频监控的意义深远。

4 结束语

本文介绍的基于LTE技术的无线视频监控系统具有覆盖范围广、终端用户数量多、系统时延小等优点，各个行业的用户均可使用。随着LTE实用技术的不断发展，相信会有越来越多的人选择使用基于LTE技术的视频监控系统。

参考文献：

[1] 吴桐春，徐艳猛，刘镇华. 浅谈当前我国LTE的现状和发展[J].无线互联科技，2012（8）.

[2] 赵亚玲，刘旭.浅析无线视频监控技术.

[3] 汪丁，任佳.TD-LTE的演进――TD-LTE[J].移动通信，2009（8）.