摘要：LTE技術(shù)被看作從3G向4G進(jìn)化的主要技術(shù)。該文從LTE的定義和技術(shù)特點(diǎn)等方面系統(tǒng)分析LTE技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用，并簡(jiǎn)單介紹了基于LTE技術(shù)的廣域無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)以及LTE技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：LTE技術(shù)；創(chuàng)新；無線監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）01-0029-02

隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，無線監(jiān)控系統(tǒng)獲得了飛速地發(fā)展。視頻監(jiān)控大體分為無線和有線兩種視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在這其中，由于無線監(jiān)控系統(tǒng)不受線纜放置的限制，獲得了非常廣泛的應(yīng)用。例如，2010年，上海世博會(huì)上高清視頻監(jiān)控的初步演示應(yīng)用的就是LTE技術(shù)，并獲得了巨大的成功。

但是由于3G技術(shù)自身容量小、傳輸速率低等問題，使得無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)受到嚴(yán)重的技術(shù)限制。因此，作為一種視頻監(jiān)控的創(chuàng)新技術(shù)的LTE應(yīng)運(yùn)而生。

1 全面認(rèn)識(shí)LTE技術(shù)及無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 LTE技術(shù)簡(jiǎn)介

LTE 也被稱為“4G”，LTE 技術(shù)被人們當(dāng)作是由3G 向 4G 轉(zhuǎn)變的先進(jìn)技術(shù)。LTE 技術(shù)建立在 2G 和3G 的基礎(chǔ)之上，沿承了從GSM、GPRS一直到MBMS的技術(shù)，是在這些技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種劃時(shí)代的科技。日前，國際電聯(lián)將LTE 納為4G 的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)示著人類歷史上又一個(gè)嶄新的通信時(shí)代的到來。LTE具有比傳統(tǒng)的通信技術(shù)音質(zhì)高、頻率利用率高、流量傳送量大、傳輸效率高的特點(diǎn)。LTE技術(shù)的應(yīng)用，可以給用戶帶來全新的技術(shù)體驗(yàn)。

LTE的系統(tǒng)架構(gòu)由3GPP初步確定為演進(jìn)型U-TRAN結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)主要由接入網(wǎng)關(guān)和演進(jìn)型NodeB兩部分構(gòu)成。相對(duì)于3G技術(shù)，LTE技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)功能更加強(qiáng)大，主要有位置管理、無限資源管理，包括的主要功能有：不同接入技術(shù)間的移動(dòng)性、無線資源管理、報(bào)頭壓縮、安全和加密、IP地址分配、多媒體廣播與組播、漫游、上層自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)等。

LTE是3G技術(shù)向4G技術(shù)過度階段的必然產(chǎn)物，有著廣闊的發(fā)展前景。對(duì)運(yùn)營商而言，LTE技術(shù)在帶來更大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)的同時(shí)必然會(huì)由技術(shù)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)；對(duì)用戶而言，由于LTE技術(shù)可以支持多用戶的穩(wěn)定使用，使移動(dòng)導(dǎo)航、移動(dòng)炒股、可視電話等業(yè)務(wù)被廣泛應(yīng)用，LTE技術(shù)會(huì)給用戶帶來移動(dòng)新體驗(yàn)；對(duì)產(chǎn)業(yè)格局而言，由于LTE技術(shù)在IPR格局中作用強(qiáng)大，LTE技術(shù)的加入必然導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)失衡，因此需要重新調(diào)整IPR格局以保證系統(tǒng)性和產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，由此看來，LTE技術(shù)有助于改善目前通信產(chǎn)業(yè)的IPR格局。顯然，LTE在通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的作用是無可替代的，也是至今前景最好的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

1.2 LTE 的創(chuàng)新之處

LTE 技術(shù)完全脫離3G 系統(tǒng)的核心技術(shù)，大量應(yīng)用全新的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和革新的技術(shù)。LTE采用由NodeB構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠簡(jiǎn)化且減小延遲，更有利于達(dá)到低成本、低復(fù)雜度和低時(shí)延的要求。與傳統(tǒng)的3GPP接入網(wǎng)相比，接入網(wǎng) RNC 節(jié)點(diǎn)更少。LTE技術(shù)從本質(zhì)上對(duì)3GPP做出了具有革命性與劃時(shí)代的貢獻(xiàn)。與傳統(tǒng)的3G網(wǎng)絡(luò)相比，LTE在承載網(wǎng)的各個(gè)方面也提出了全新的需求，具體包括帶寬和時(shí)延需求、QoS及同步需求、S1和X2接口承載需求以及平滑演進(jìn)能力等。由此看來，LTE需要大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)承載來實(shí)現(xiàn)覆蓋廣域的擴(kuò)展進(jìn)而實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的全面IP化。以一言以蔽之，LTE 創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)是更加簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及深度挖掘無線信道資源。

1.3無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)由無線電收發(fā)控制器和控制中心兩部分組成，以無線發(fā)射與接收技術(shù)為基礎(chǔ)，他可以利用無線電波進(jìn)行視頻信號(hào)的傳輸，并以此獲得實(shí)時(shí)監(jiān)控的能力。

無線監(jiān)控與有線監(jiān)控系統(tǒng)相比，最大的優(yōu)點(diǎn)在于，應(yīng)用了無線接入和傳輸技術(shù)的它不再受布設(shè)電纜的束縛，能夠輕易地實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地監(jiān)控的目的。隨著無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸速度快、監(jiān)控質(zhì)量高的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)逐漸被無線監(jiān)控代替，尤其是無線監(jiān)控的移動(dòng)性，更使得有線技術(shù)望塵莫及。隨著無線視頻編碼技術(shù)以及無線接入技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于無線網(wǎng)絡(luò)為傳輸介質(zhì)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也就是將原來采用的有線方式改為無線技術(shù)，并通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于視頻數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，監(jiān)控范圍非常廣泛，在無線高帶寬環(huán)境下，不僅能夠獲得高質(zhì)量視頻，更使得監(jiān)控具有更廣泛的移動(dòng)性。

除了可以無線移動(dòng)外，無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)還有以下優(yōu)勢(shì)：

①成本低。無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)以安裝了系統(tǒng)軟件的PC做為監(jiān)控中心服務(wù)器，在不增加任何額外設(shè)備的情況下，實(shí)現(xiàn)以往傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)需要視頻分配器、音頻視頻切換器、畫面分割器、多畫面處理器、多媒體控制等設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的功能，不僅極大地降低了投入成本，而且也省去了這些設(shè)備的維護(hù)成本。無線網(wǎng)的采用不僅有迅速收回成本、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)、安裝周期短的優(yōu)點(diǎn)還可以有效擺脫線纜的束縛。

②組網(wǎng)靈活，擴(kuò)展性能良好，即插即用，新的監(jiān)控點(diǎn)可以非常容易地加入到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，減少部署成本、無須增加設(shè)備，輕易地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

2 3G時(shí)代的無線視頻監(jiān)控存在的缺陷

眾所周知，網(wǎng)絡(luò)帶寬是限制視頻監(jiān)控的瓶頸，它不僅影響著傳輸速度，也限制了傳輸?shù)馁|(zhì)量，可見擁有足夠的帶寬和快速地傳輸速度是無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)迫切需要解決的問題，而這些問題恰恰是3G時(shí)代無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最大缺陷。

作為全球最早部署3G業(yè)務(wù)的國家日本，在其國內(nèi)3G手機(jī)的使用范圍已經(jīng)很廣泛，3G網(wǎng)絡(luò)的普及率也遠(yuǎn)超我國。雖然我國的3G通信系統(tǒng)部署的比較晚，3G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)沒有達(dá)到日本的普及率，但是隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，帶寬越來越高的無線網(wǎng)絡(luò)為無線視頻監(jiān)控技術(shù)提供了日益快速地通道。

然而基于3G技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)也始終存在著諸多技術(shù)缺陷：

①當(dāng)前的諸多3G技術(shù)方式，存在許多限制，如接入用戶數(shù)量、帶寬容量的限制以及延時(shí)長等缺點(diǎn)。在大量用戶共同在線的的情形下，無線視頻監(jiān)控的延時(shí)和速率難以保證。

②因?yàn)槟承?duì)視頻監(jiān)控有需求的行業(yè)沒有權(quán)限使用專用無線頻段，所以不能夠有效利用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

③基于公共頻段上的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)水平比較低，無法達(dá)到應(yīng)用級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)，很容易出現(xiàn)故障，難以正常使用。

3 基于LTE技術(shù)的廣域無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

LTE的諸多優(yōu)點(diǎn)使得它跟當(dāng)前的主流2G/3G的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)相比，大幅度提高網(wǎng)絡(luò)性能，并使互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本大幅降低。

3.1 LTE的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

①標(biāo)準(zhǔn)接口連接所有網(wǎng)元來滿足眾多供應(yīng)商的產(chǎn)品間的相互操作性。

②為了使數(shù)據(jù)網(wǎng)與分組UE之間提供無縫的移動(dòng)IP連接，將LTE定義為一個(gè)純分組交換網(wǎng)絡(luò)。

LTE網(wǎng)絡(luò)：

①E-UTRAN：由eNodeB構(gòu)成，是LTE的接入網(wǎng)，如圖1。

②EPC（Evolved packet Core）：由MME（Mobility Management Entity），S-GW（Serving Gateway）以及P-GW（PDN Gateway）構(gòu)成，是LTE的核心網(wǎng)，如圖1。

LTE是一個(gè)呈現(xiàn)扁平化特性、全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。整個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由3部分組成，分別是：核心網(wǎng)絡(luò)（EPC）、用戶設(shè)備（UE）和無線網(wǎng)絡(luò)（E-UTRAN），見圖1。

3.2基于LTE技術(shù)的廣域無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

與目前的基于3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的無線監(jiān)控系統(tǒng)相比，無論是在覆蓋范圍、可接入終端用戶數(shù)量還是在系統(tǒng)時(shí)延上，LTE都有著不小的優(yōu)勢(shì)：

①上下行速率和帶寬的配置更加靈活

LTE支持非成對(duì)或成對(duì)頻譜，可支持當(dāng)前主流的各種系統(tǒng)的帶寬，在20MHz的頻率帶寬下可提供峰值為上行50Mbps、下行100Mbps的速率。該速率可解決多數(shù)據(jù)監(jiān)控終端的傳輸問題，徹底滿足無線視頻傳輸速率要求。

②系統(tǒng)時(shí)延更低

基于LTE技術(shù)的廣域無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供更低的系統(tǒng)時(shí)延，為無線視頻監(jiān)控的實(shí)時(shí)性提供了保障。③覆蓋范圍更廣

小區(qū)的覆蓋半徑可達(dá)100Km，因此這可滿足移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控的基本需求，對(duì)廣域無線視頻監(jiān)控的意義深遠(yuǎn)。

4 結(jié)束語

本文介紹的基于LTE技術(shù)的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有覆蓋范圍廣、終端用戶數(shù)量多、系統(tǒng)時(shí)延小等優(yōu)點(diǎn)，各個(gè)行業(yè)的用戶均可使用。隨著LTE實(shí)用技術(shù)的不斷發(fā)展，相信會(huì)有越來越多的人選擇使用基于LTE技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

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