0 引言

　　傳統的視頻監控系統基本都是定點監控， 受制于硬件及傳輸線路的連接，不能滿足行業的特殊需要。基于無線通信網絡的移動監控技術可以很好地滿足這一社會需求。目前國內現有的移動通信網絡有GSM 網絡、GPRS 網絡、CDMA 1X 網絡，利用無線信道傳輸話音、數據和視頻己經可以實現，但是普遍存在傳輸速率不高、傳輸圖像不穩定和傳輸的信息存在安全漏洞等問題。本文主要研究了基于WiMAX 的無線視頻監控系統的組網與應用，WiMAX 具有良好的非視距特性和高帶寬， 可以滿足復雜城市環境中的傳輸要求，能夠很好地解決對環境要求比較苛刻、不易敷設線纜地方的視頻監控的問題，比如旅游景點等。

　　1 WiMAX 系統概述及網絡體系結構

　　在市場和技術的共同驅動下， 無線通信系統在最近幾十年經歷了幾次巨大跨越， 從2G 到3G，無線移動通信系統解放了有線的束縛，成為人們必不可少的通信手段。WiMAX 是一項基于IEEE 802.16空中接口標準的寬帶無線接入城域網（BWAMAN）技術。2007 年10 月，國際電信聯盟（ITU）已批準WiMAX 寬帶無線接入技術成為移動設備的全球標準。WiMAX 成為繼WCDMA、CDMA2000、TDSCDMA后全球第四個3G 標準。

　　WiMAX 系統的通信實體包括移動用戶臺（MSS）、接入服務網絡（ASN）、連接服務網絡（CSN）和應用服務提供商（ASP）網絡或者Internet.有關非漫游模式端到端參考模型如圖1 所示。

　　圖1 基于802.16 的非漫游模式端到端參考模型

　　ASN 由基站（BS） 和ASN 網關（ASN GW） 構成， 作為一個邏輯實體， 它的功能是管理IEEE802.16 空中接口，為WiMAX 用戶提供無線接入。

　　ASN 網關是BS 和CSN 通信的管理通信實體。ASN作為WiMAX 系統的接入網，為WiMAX 用戶提供無線接入。

　　CSN 是一套網絡功能的組合，為WiMAX 用戶提供IP 連接。CSN 包含許多功能實體，如路由器、AAA 代理或者服務器、用戶數據庫、互聯網關等。

　　協議接口位于兩組功能之間， 兩組功能則分別位于協議接口兩側的功能實體中，協議接口兩側的網絡實體通過標準的協議接口上的協議實現互操作。圖1 包含了非漫游模式端到端模型定義的主要接口。

　　2 WiMAX 系統采用的關鍵技術

　　WiMAX 技術是新一代寬帶無線接入技術，通過接入核心網從而提供業務。與之前的寬帶無線接入系統相比，它的優勢來源于所采用的空中接口技術，其技術優勢可簡要概括為以下幾點：a）傳輸距離遠，WiMAX 的無線信號傳輸距離最遠可達50km.

　　b） 接入速率高，WiMAX 所能提供的最高接入速率是70Mbit/s.c）支持固定、游牧、便攜和全移動多種場景。

　　d）基站對信道資源進行集中管理，實現了空口的QoS 管理。

　　2.1 正交頻分復用（OFDM）技術

　　OFDM 是一種多載波傳輸技術，將較寬的頻帶分成若干較窄的子帶（子載波）進行并行發送，這是最樸素的實現寬帶傳輸的方法。在數字信號處理技術FFT 發展的推動下，允許將各個子載波重疊排列，同時保持子載波之間的正交性，從而有效避免了子載波之間的干擾。由于相同的帶寬內容納了更多的子載波，部分重疊的子載波可以大大提高頻譜效率［3］.OFDM 技術成為新一代無線通信的核心技術，是由于它具有以下優點：頻譜效率高、帶寬擴展性強、抗多徑衰落、頻譜資源靈活分配、實現OFDM 技術較簡單。

　　2.2 多進多出（MIMO）技術

　　MIMO 技術可以在不消耗額外空口資源的基礎上成倍地提高系統容量和頻譜效率。

　　MIMO 系統是指在發射機/ 接收機采用多天線發送/ 接收的系統，MIMO 系統之所以可以在不消耗額外時間和頻率資源的基礎上大大提高系統容量，是因為它利用了第三種資源---空間。不同的天線只要相隔一定距離，它們就可以擁有不同的多徑衰落信道，從而可以實現“空間分集”。利用這種空間分集，就可以改變信道的性質，變為多進多出信道。

　　通信理論證明，MIMO 信道的容量可以成倍地高于單進單出信道。

　　2.3 自適應調制編碼（AMC）技術

　　AMC 的原理是根據用戶瞬時信道質量狀況和當前資源，選擇最合適的下行鏈路調制和編碼方式。

　　靠近基站的用戶接收信號功率強， 采用高階調制方式（如16QAM 或64QAM）和高速率信道編碼（3/4編碼速率）使用戶獲得盡量高的數據吞吐率；當信號較差時，則選取低階調制方式（如QPSK）和低速率信道編碼（1/4 編碼速率） 來保證通信質量。

　　WiMAX 采用AMC 作為基本的鏈路自適應技術對調制編碼速率進行選擇。