无线网桥在视频监控系统中的应用研究

邹雪兰 王雪梅

摘  要：随着通信、计算机、多媒体技术的发展，为了适应日益增长的需求，建设了远程视频监控系统。无线网桥具有有线网络无法比拟的技术优势，在视频监控系统中得到了广泛应用。通过分析无线网桥的工作原理和技术特点，在视频监控系统中对无线网桥进行加密处理，能防止非法终端接入，保证网络稳定可靠运行，为视频监控提供可靠的数据传输。

关键词：无线网桥  微波  视频监控  应用研究

中图分类号：TD637           文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）07（a）-0114-03

Abstract： With the development of communication， computer and multimedia technology， in order to meet the growing demand， a remote video monitoring system has been built. Wireless bridge has incomparable technical advantages over wired network， and has been widely used in video monitoring system. By analyzing the working principle and technical characteristics of the wireless bridge， the encryption of the wireless bridge in the video monitoring system can prevent the illegal terminal access， ensure the stable and reliable operation of the network， and provide reliable data transmission for video monitoring.

Key Words： Wireless bridge; Microwave; Video; Monitoring

隨着通信、计算机、多媒体技术的发展，为了适应安防、金融、教育等行业日益增长的需求，全国各地建设了许多大型的远程视频监控系统。从技术角度看，视频监控系统经历了三个发展阶段，从第一代的模拟闭路视频监控系统（CCTV），到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），到第三代的基于IP的网络视频监控系统（IPVS）。为了满足新业务的需求，适应新业务发展模式，未来的视频监控系统将是各种新技术的综合运用，基于云计算的视频监控技术实现了视频监控系统接入互联网的飞跃，通过大数据技术，将更深入挖掘海量的视频监控数据背后的价值信息，充分发挥视频监控的价值。在视频监控系统中，当中央控制中心和被监控点距离较远，或被监控点位置分散，采用传统的有线网络布线方式成本高，组网速度慢，有些特殊的地理环境，如遇到湖泊河流等障碍时，有线网络布线困难，在这种情况下，采用无线网桥技术，利用无线通信的优势和特点，可以在最短的时间内建立起无线网络链路，实现被监测点和中央控制中心的数据传输，为各种应用提供视频监控功能。

1  无线网桥工作原理

无线网桥是通过发射指定频段的微波信号实现信息的发送与接收，微波传输是直线传播，信号经过无线网桥传输时要确保在收发两点之间的传输路径上没有障碍物阻挡。从通信机制上无线网桥分为电路型网桥和数据型网桥两种。无线网桥具备有线网桥的基本特点，以接收数据、地址过滤、数据转发的方式实现数据在不同的网络系统之间的交换，提供网络之间的通信，实现网络互连互通，并且无线网桥的工作频段是2.4GHz、5.8GHz免申请无线执照的频段，比其它有线网络设备更方便部署。无线网桥可以选择不同的协议工作，在2.4GHz频段的协议有802.11b、802.11g和802.11n，工作在5.8GHz频段无线网桥可以选择802.11a和802.11n两个标准。无线网桥的两个工作频段各有优缺点，在实际网络部署时应结合工程需要合理选择工作频段。2.4GHz频段的无线网桥工作频段相对较低，波长大，信号绕射能力强，传播性能相对较好，成本也相对较低，其缺点是工作在2.4GHz频段上的无线设备多，如无线路由器、蓝牙、无线USB等都工作在这个频段，因此无线网桥发射的电磁波信号在传输中容易受到来自其他无线设备发射的信号干扰，导致信号传输质量下降，并且传输带宽受限于2.4GHz频段，信号传输速率一般不超过300Mbps。与2.4GHz频段相比，5.8GHz频段工作频率高，信道相对纯净，传输带宽大，可提供433Mbps到1Gbps的传输速率，适合高速数据传输业务的需要，缺点是由于频率高，波长短，信号的穿透性差，需要视线传输路径，传输路径上不能有障碍物阻挡，因而成本相对高。

根据信号传输方式不同，无线网桥有四种工作方式，分别是点对点、点对多点、中继、反射四种模式。点对点的传输模式是最简单的传输模式，单个设备发射信号，单个设备接收信号，这种模式适合传输距离较远的应用场合，或者监控点分布广泛，难以做到点对多点传输的情况。点对多点工作方式是一个接收机接收来自多个发射机发射的信号，这种工作方式适用于传输距离较近、监控点多且分布较密集的场合。当发射端和接收端之间有不能避开的障碍物阻挡微信信号的传输时，需要添加中转设备，通过中转设备把微波信号传递到接收端，这就是中继工作方式，显然，这种工作方式增加了设备费用，增加了网络建设成本，一般情况下不采用这种方式。电磁波在传播过程中遇到障碍物时，当障碍物的尺寸远大于电磁波的波长，会发生反射和折射现象[1]，根据这个原理，当无线网桥的发射端和接收端之间没有直线传输路径，存在障碍物（如建筑物、山峰等）的阻挡，通过调整设备角度，借助建筑物或山峰反射微波信号实现微波信号传输，这就是反射传输方式。

2  无线网桥技术特点

无线网桥是无线网络的桥接，是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物，它利用无线传输方式实现两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。无线网桥是一种在链路层实现网络互联的存储转发设备，能提供高达千兆、传输距离达50km的无线数据传输，对视频监控提供大数据传输业务。无线网桥具有有线网络不能比拟的优越性，适合在一些特殊的地理环境中如水库、森林、临时场所、建筑工地等地方，无线网桥的技术优势主要体现在：（1）无线网络可以随时架设，随时增加链路，安装扩容方便;而有线网络需要布线，改线工程量大，扩容不方便，线路容易被损坏，应用受到布线的限制。（2）无线网桥信号传输采用射频信号，在几十公里内信号传输质量不受传输距离的影响，有线网络传送的数据传输质量会随着线路的扩展而下降。（3）在无线网桥系统中无线链路的维护仅需要维护无线网桥设备，一旦出现故障能快速找到故障原因，恢复线路的正常运行;有线网络的链路维护需要沿线检查，出现故障时，一般很难及时找到故障点，线路故障恢复时间长。（4）无线网桥可以迅速组建通信链路，实现临时通信、应急通信、抗灾通信的功能，有线网络连接建立需要较长的时间，在特殊场合难以满足需要。

3  无线网桥在视频监控中的应用

在智能化时代，视频监控系统的作用不仅仅是保障社会和家庭的安全，视频监控技术和智慧生活已经悄然结合，深入到各种智能产品中，在智慧城市的建设中起到重要的作用[2]。随着人工智能、5G技术的广泛应用，无线视频监控将是视频监控发展的未来趋势，通过智能手机或者电脑可以实时查看监控画面。无线网桥安装方便，使用简单，在无线视频监控领域被广泛推广使用。在智能家居中，家居面积有限，采用无线视频监控方案，免除了布线的成本。在金融系统中，随着网点的快速增长，监控网点划分更为零碎，给管理工作带来了不便，无线视频监控可以将分散在各点的营业网点以及独立的ATM机与监控中心连接起来，有效地避免了诸多线路布置的繁琐，降低了监控管理的成本。在城市交通管理中，由于城市交通、高速公路的路程较远、所处的地势较复杂不利于布线，采用无线视频监控技术，安装简单，无需布线，维护简单，信号传输距离远，容易扩展，不容易产生故障。

无线视频监控系统的技术优势是显而易见的，在实际使用时会出现一些问题，通过无线传输的视频随着时间增长，会出现网络延时、图像卡顿、数据丢包等情况。经检查分析，不是网桥自身的问题，是其他的无线终端接入到网络，造成网桥由于终端设备接入过多，超过了网桥的接入终端数量，造成整个网络系统运行缓慢，出现上述网络延时、数据丢包、图像卡顿等情况。为了保证系统的稳定运行必须对无线网桥进行加密传输，避免其他设备搜索到信号，自动连接到无线网桥，增加网桥的负荷。在实际应用中，无线网桥采取的加密方式有：（1）隐藏SSID。SSID可以通过终端扫描获取，隐藏SSID，无线终端就无法自动扫描获取SSID，可以防止非法终端接入无线网桥。（2）MAC地址过滤。无线终端的网卡都具备唯一的MAC地址，启用MAC地址过滤机制，只有当终端设备的MAC地址为合法MAC时，无线网桥才允许终端与之建立通信。（3）采用WPA2加密。WPA2是IEEE 802.11i無线网络标准，比WPA更难被破解、更安全。（4）采用802.1x认证技术。只有通过802.1x认证的无线终端才被允许使用无线网桥的服务，获得上网功能。除了对无线网桥的网络进行加密传输，还可以采用其他加密算法对原始数据进行加密，后台收到数据后对数据解密，实现数据在空中传输的安全保密功能。在银行、金融系统、公安、政法系统、边防安全系统等场合，对发射端发射的数据经过加密后传输，能确保信息传输的安全。

4  结语

无线网桥是工作在数据链路层实现网络互联的存储转发设备，能提供高达千兆、传输距离达50km的无线数据传输，安装方便，使用简单，在视频监控系统中得到了广泛的应用。无线网桥是利用无线信道来传输信号，和有线信道相比较，无线信道具有不稳定、误码率高、容易受电磁干扰等缺点，在散射信道中还存在深衰落，为了确保数据传输的可靠性、安全性，要对无线网桥的关键技术进行研究，最大限度地发挥无线网桥的性能。

参考文献

[1] 赵玉亭.蓝牙无线通信原理及应用研究[D].西安：西北工业大学，2018.

[2] 金涛，刘学知.利用闲置上行宽带链路及无线网桥的视频监控系统[J].水资源开发与管理，2019（3）：67-69，74，84.

[3] 毕振华.基于无线网桥技术的视频监控系统及其应用研究[D].北京：中国科学院大学：工程管理与信息技术学院，2018.

[4] 高倩.无线通信技术对广播电视卫星通信的影响[J].科技创新导报，2016，13（24）：91，93.

[5] 潘淼.LTE地面无线通信系统在民航通信业务领域的应用[J].科技创新导报，2018，15（10）：13-14，21.

[6] 唐永川，刘国，覃功宾，等.5G无线网工程建设技术要求研究[J].电信工程技术与标准化，2020，33（5）：33-38.