短距无线传输技术

电视台无线传播技术、广播无线传播技术

数位短距无线传输技术成趋势

HomeRF的讯号容易受干扰以及保密性不佳等问题，目前有无解决之道?凯裕科技RF事业部协理滕一平表示，HomeRF之所以在无线CCTV的应用领域里较受欢迎，主要是它有足够的频宽与传输速率，且成本又较其他技术低廉;如果硬要解决HomeRF受干扰的问题，其成本一定会相对提高，然而使用端却不一定能接受这样的价位;因此，同样是提高成本，倒不如转而研发数位短距无线传输技术。

所谓数位短距无线传输技术，其与类比技术最大的差别，在於数位短距无线传输采用数位影像压缩技术，而类比则无;传统类比技术如果传输资料量太大，一来所占频宽过大，二来一旦讯号遭截取，盗取者便可轻易读取;但是，如果采用数位影像压缩技术，其影音、数据资料就可压缩得更小，不仅在相同的频宽上可以传送更多的资料，就算资料被截取，除非盗取者拥有相同的解压缩技术或加解密码，否则仍是无法解读。

目前台湾已有多家厂商进行数位短距无线传输技术的研发，包括罗美科技、凯裕科技、幻象电子...等，并都认同数位短距无线传输技术将成为下一阶段的发展主流;滕一平即表示，现阶段的HomeRF技术只是过渡期，未来将是数位短距无线传输技术的市场;幻象电子业务部经理黄启清则预计，大概在2003年中旬，台湾厂商就会推出数位短距无线传输产品。

然而，尽管数位短距无线传输技术颇被看好，但是据了解，目前数位短距无线产品的价格约为类比产品的十倍以上，在价格尚未达到一般使用端可接受的标准前，数位短距无线产品要达到普及的阶段，恐怕还需一段时间。

有线为主 无线为辅

现阶段HomeRF无线CCTV产品可粗分为无线摄影机、无线影像传输盒以及无线影像发射器等三类∶

(1)无线摄影机

在摄影机内部嵌入无线发射器，就组成无线摄影机，其摄录的影像可经由内建发射器传送到无线影像传输盒;不过无线摄影机的传输功率不高，因此一般可传送的距离不超过100公尺。

(2)无线影像传输盒

无线影像传输盒可将接收到的讯号传送到显示萤幕，一般传输距离不超过500公尺。

(3)无线影像发射器

如果要在远距离外操控摄影机或录影器材，只有无线影像传输盒是不够的;为了让讯号传送到更远的距离(如5公里外)，必须加装无线影像发射器，其发射功率较强，传输距离也可相对拉长。

短距无线传输被业界喻为「最后一寸(the last inch)」产业，意指其通常被应用在最末端的传输，至於前端部分仍多采用有线架构;一般而言，无线传输产品较少独立运作，多要搭配一些有线系统，才能将整体的运作功能发挥到极致。

外销为台湾无线厂商发展主力

台湾近年陆续有几家无线厂商崛起，有些是从原有的事业体中再发展无线技术部门，有些则从原公司独立出来;而随著短距无线传输技术的长足进步，这些无线厂商所设计出来的产品，不论在品质或价格上，与国外产品相较都毫不逊色;因此，许多台湾无线厂商纷纷将目光瞄准国外市场，透过当地代理商的销售通路，努力拓展海外的事业版图。

无线传输让上网、看电视，或收取各项影音、数据资料等活动

目前短距无线传输可简单分类为红外线、IEEE802.11、蓝芽以及HomeRF等四项技术∶

红外线可分为直接式红外线(Direct-Beam IR)、散射式红外线(Diffuse IR)以及全向性红外线(Ominidirectional IR)。由於红外线是光的一种，而光不能穿透任何不透明的物体，因此在直接式红外线连接模式下传输资料时，二个互通的点必须是在相互可看见的同一线上，而不能有任何阻隔;散射式红外线连接模式则不需在同一线上，但必须是在同一个封闭的空间内;全向性红外线则是利用一个红外线的基地台，将分散在基地台四周的发射器所发射的红外线集中起来。

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)。

蓝芽是一种短距离、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。蓝芽的发展计划中，是将其定位为低功率、涵盖范围小的跳频RF系统，其设计适用於连结电脑与电脑、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。由於蓝芽模组可以轻易植入任何电子产品，因此使用者通过任何蓝芽装置即可与这些产品沟通。

HomeRF建构在SWAP(Share Wireless Access protocol)技术上，主要应用在家庭网路。其不只能进行资料的传送，更整合了语音传输能力，可将电脑网路与电话网路结合，提供一个更完整的解决方案。目前在无线网路环境中，HomeRF较蓝芽的传输距离长、传输资料量也较多，因此较适合影音传输之应用。

HomeRF 无线CCTV首选技术

上述四大短距无线传输技术，除了蓝芽因为频宽不够而较少应用於安全产业，其他如红外线、IEEE802.11、HomeRF等，都是安全产业无线应用

的宠儿;然而，红外线主要传输数据资料，一般较常见於无线防盗器材;而IEEE802.11所建构的传输范围较广，多应用在区域内的点对点传输，如无线区域网路等;至於HomeRF，由於其传输距离以及传输资料量符合CCTV的需求，且成本较低，所以是较多无线CCTV厂商的首选技术。

不过，HomeRF目前最大的问题，在於其频率共用过度频繁，使得传输中的影音或数据资料易受干扰;此外其讯号容易遭截取，也使得保密性受到严重的考验。罗美科技总经理杨鸿山即指出，无线传输最令使用者产生疑虑的地方就是保密性问题，也可以说，资料透过无线方式在空中传送就已经不保密了!

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。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 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，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。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技术已经取代GPRS和CDMA逐渐，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。

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。

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。

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，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。

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。

(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。

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(但大多监控点都具备AC220V交流电源这个条件)。

SmartAir技术是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