海事移动CCTV中各种无线电通信技术浅析
2010年2月11日

摘要：文中主要阐述了海事移动CCTV所采用的各种无线技术特点及应用领域。

关键词：数字扩频技术；单载波调制技术；多载波调制技术；WIMAX技术；CDMA／GPRS技术；2.4G／802.11g技术

海事CCTV监控系统除常规的固定点监控系统外，还包括移动点监控系统。2007年9月25日中国海事局印发的《海事数字电视监控系统技术要求（试行）》（海航测【2007】491号）文件中关于系统建设要求布点原则中明确提出巡逻执法船移动监控点为监控站点布点位置主要设置区之一。

移动点监控系统发挥着其独到的作用，其建立有助于实时再现现场巡航和搜救指挥现场的场景，使各级控制中心监管人员对现场巡航和搜救指挥有一种“身临其境”的现场感，各级控制中心领导可以根据现场实时画面进行应急指挥和搜救决策，从而为水上船舶安全管理、船舶动态跟踪、海上防污染及海难抢险救助指挥提供可靠的保证。通过巡逻艇水上移动监控，实现了全方位、宽正面、大纵深的一体化高科技、信息化网络监管，从而使中国的水域更畅通、航行xxx、海洋更清洁。

由于各种移动通信技术的特点不同，其应用范围也不同。

文中对几种在海事移动CCTV监控系统的建设过程中所采用的移动通信技术的特点和应用范围进行阐述。

一、基于数字扩频技术的无线传输系统

扩频通信（Spread Spectrum Communication）指用来传输信息的射频信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。按扩频方式的不同，扩频通信系统可分为直扩系统（DS）和跳频系统（FH）。扩频通信的工作频段有三段：902~928MHz、2400~2483.5MHz和5725~5850MHz。

较适合于移动CCTV应用传输的大多数为2.4GHZ设备，传输带宽512K-4M（理论带宽11M），提供双向以太网网络，可传输MPEG-4（H.264）压缩标准视频分辨率352×288的图像，传输距离15KM以内，不能有遮挡，随距离增加带宽降低，适合于窄长多湾水域的监控，在长江海事局长江沿线得到广泛应用。

该类技术设备其缺点是不能有遮挡，随距离增加带宽降低，优点为可提供双向以太网网络，设备频点（有国家无委入网频点核准号）可获取无委批准。该技术类设备价格相对较便宜，对于单基站传输距离要求不高（15KM内），更大覆盖范围可通过多个基站接力或交叉覆盖，如需实现双向以太网网络接入（包括网络漫游）和无遮挡环境的应用需求，建议采用此类技术设备。

该类技术设备已在长江海事局全线、常熟海事处、南通海事局和福建湄州湾移动CCTV系统建设中得到实际应用。




二、基于单载波调制技术的无线传输系统

单载波调制技术就是将需要传输的数据流调制到单个载波上进行传送，如：4-QAM（QPSK）、8-QAM、16-QAM、32-QAM、64-QAM、128-QAM、256-QAM或8-VSB、16-VSB等都是单载波调制。典型为上海交大的ADTB-T方案。

该类技术设备频点一般在600MHZ-880MHZ，传输带宽8M，为单向通信传输设备，采用MPEG-2视频编解码压缩方式，可提供视频分辨率720x576，传输距离30KM-50KM，有一定的折射能力，较适合港区和开阔水域的监控。如需实现反向数据（RS-485）控制，一般还需单独配置数传电台。

该类技术设备其缺点为单向传输，频点带宽利用率不高，不能提供双向以太网网络。该类技术设备已在营口海事局、山东海事局和上海海事局的移动CCTV系统建设中得到实际应用。

该类技术已经在进行无线组网和提供以太网双向通信的研究过程中。

三、基于多载波调制技术的无线传输系统

多载波调制就是将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，然后调制到在每个子信道上进行传输。如：n-COFDM，其中n为子载波数目。典型为清华的DMB-T方案（3780-COFDM）。多载波调制也口U编码正交频分复用调制。

该类技术设备频点一般在340MHZ、400-800MHZ、1.0-1.6GHZ，传输带宽8M，为单向通信传输设备，采用MPEG-2视频编解码压缩方式，可提供视频分辨率720×576，传输距离30KM-50KM，有一定的折射能力，较适合港区和开阔水域的监控。如需实现反向数据（RS-485）控制，一般还需单独配置数传电台。该技术的接收设备多为专用设备。

该类技术设备其缺点为单向传输，频点带宽利用率不高，不能提供双向以太网网络。该类技术设备已在连云港海事局、厦门海事局和广东海事局的移动CCTV系统建设中得到实际应用。

该类技术双向传输设备开始在生产，实际上是收发两套设备放在一端，解决方案是通过两个不同频点进行双向传输的。个别厂家已经研制出来双向以太网网络设备，只能点对点传输，不支持网络漫游。

2008年1月中旬在浙江海事局的舟山做过现场测试。提供的测试结论为：340M多载波移动CCTV监控系统能够满足舟山海事局辖区内多山环境下的视频传输。

四、基于WIMAX技术的无线传输系统

WIMAX （World Interoperability for Microwave Access）是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线城域网接入技术，为了提高频谱资源利用率以适应各类宽带多媒体应用，而采用了大量新技术（如OFDM／OFDMA、MIMO、智能天线技术、自适应编码调制等）。WIMAX同时也是一种互联网阵营提出的未来公共无线宽带数据网的技术体制，代表着未来无线通信系统的宽带和智能特征，例如协议结构和网络结构扁平化、支持高速数据传输和无缝漫游、支持各种类型的业务并在MAC层和物理层保障其QoS等。

根据是否支持移动特性，IEEE 802 16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中接口标准。其中IEEE 802.16d是2-66GHz固定宽带无线接入系统的标准，已于2004年6月在IEEE 802委员会通过并发布。IEEE 802.16e是2-6GHz支持移动性的宽带无线接入空中接口标准，2005年底完成并发布。

其具有开放式体系架构，采用第四代OFDM技术，支持固定式、游牧式和移动式终端，市场潜力巨大，完备的行业生态系统等系统特点。

目前市场上已经有成熟的固定WIMAX系统（IEEE802.16d）的产品，广泛应用在电信运营商和各种专业网络里，提供宽带的语音、数据及视频等多媒体接入；移动WIMAX系统（IEEE 802.16e）产品也在陆续推出。

该类技术设备（典型为美国3.5GHZ Motorola设备）可提供双向以太网网络，可传输MPEG-4（H.264）压缩标准视频分辨率720×576的图像。

该类技术设备已在辽宁海事局大连湾无线网络、天津海事局天津港无线网络建设中得到实际应用。

五、基于CDMA/GPRS技术的无线传输系统

该类技术设备的传输xx通过申请联通或移动的数据业务，不单建基站。

CDMA是码分多址是数字技术的分支，是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA网络{zd0}的优势和特点是它可以提供高达153.6 Kbit／s的带宽，支持不问断地连接，实现永远在线。实际使用速度普遍能达到8C~120 Kbit／s左右。实际的测试结果表明，压缩视频利用现行的CDMA 1×网络，传送视频可以稳定达到5-15帧／秒的效果，实践证明通过CDMA网络，随时随地获得视频图像是可行的。利用CDMA网络传送视频优点和局限都很突出，优点是网络覆盖好（只与其联通基站覆盖相关），成本低，见效快。缺点是受CDMA传输带宽的限制，图像清晰度较差，达不到全实时。这个问题目前可以通过多信道捆绑技术得到缓解，就是利用2个或多个CDMA信道共同传输一路图像，可达到较为满意的效果。CDMA1×可望在近几年内完成向3G移动通信系统的过渡，3G（即第三代移动通信系统）{zg}速率达2 Mbit／s，可以满足对图像清晰度和实时性的要求。

移动GPRS是在GSM语音信道的基础上改进的数据通信,GPRS的实际速度介于14.4K～43.2K（上下行非对称速率）之间。目前GPRS网络是非对称结构，下行可用3个信道，上行只有1个信道，这样在上传视频数据时只有下载的1／4，只能达到13.4K,基本无法上传视频数据。

该类CDMA技术设备于2008年1月中旬在浙江海事局的舟山做过现场测试。结论是对于图像质量要求不高（低分辨率低帧率视频），遮挡较多环境的应用需求，建议采用此类技术设备。其覆盖范围xx受联通及移动基站覆盖的制约。

六、基于2.4G/802.11g技术的无线传输系统

基于无线非视距动中通IP无线网络传输系统采用了一系列先进的调制解调技术、信道编解码技术、差错控制技术，并结合数字图像压缩等多媒体网络传输技术，能够在高速移动环境下实现视频、语音、IP数据流等基于TCP／IP网络应用业务的实时、同步传输。具有覆盖范围广、灵敏度高、移动性好、抗干扰和抗衰落能力强、传输带宽大、稳定性和可靠性突出等显著优点，移动通信应用提供点对多点、自由组网、远距离、高质量、高速率、无线实时传输。

该类技术设备频点为2.4G，基于802.11g技术（802.11g是802 11b在同一频段上的扩展。支持达到54Mbps的{zg}速率，兼容802.11b），厂家标称理论传输带宽28M，提供双向以太网网络，可传输MPEG-4（H.264）压缩标准视频分辨率720x576的图像，理论{zd0}传输距离70KM左右，不能有遮挡，随距离增加带宽降低。

该类技术设备其缺点为不能有遮挡，随距离增加带宽降低，设备频点不能获取无委批准，优点为可提供双向以太网网络。

该类技术设备已在深圳海事局移动CCTV项目中得到实际应用。

对于单基站传输距离要求不高（30KM内），更大覆盖范围可通过多个基站接力或交叉覆盖，如需实现双向以太网网络接入（包括网络漫游）和无遮挡环境的应用需求，建议采用此类技术设备。

结论：通过以上的技术分析和实际测试结果可以得出以下结论。

1.对于目前移动CCTV中采用的移动通信手段都没有比较理想的解决方案。

2.对于狭长水域，适合建设多个基站的，基站之间的距离在15到20公里以内，建议采用扩频微波组网方式，实现移动传输和漫游。

3.对于有部分遮挡的港口水域，移动监控距离在30到50公里，建议采用单载波和多载波调制技术实现移动图像传输，但该技术不能漫游。且频点申请受限制。

4.对于遮挡严重但联通或移动基站能够覆盖到的区域，可以采用联通或移动通信链路进行图像传输，可解决较低图像质量的传输问题。

5.对于要求双向数据通信和实现移动漫游时，可采用3.5G WIMAX技术和2.4G／802.11g技术的无线传输系统。但该类通信系统传输带宽、传输距离和抗遮挡能力都会受到一定的影响。

6.对于超过50公里的双向数据通信，建议采用宽带卫星通信系统。


作者：林华，韩伟  来源：中国海事