LTE技术在广域无线视频监控系统中的应用

　　一、 引言　　

　　随着社会和技术的发展，视频监控系统得到了极大地发展。视频监控可以分为有线视频监控和无线视频监控两种。其中，无线视频监控由于不受布放线缆的限制，得到了越来越广泛应用，甚至有逐渐取代有线视频监控的趋势。2008年8月，中国移动北京公司以TD-SCDMA技术为北京市公交集团提供奥运专线安全保障视频监控系统。2009年4月，中国移动北京公司同样以TD-SCDMA技术为北京急救中心“120”提供无线视频监控系统。目前以上监控系统运转正常，取得了很好的社会效益和经济效益。

　　但基于3G技术的无线视频监控系统仍受到不同程度的限制，例如：3G的无线容量小、传输速率不高以及时延长等问题。因此我们需要一种完全满足广域无线视频监控的新技术，而 LTE技术正可以解决以上问题。

　　二、 现有无线视频监控系统存在的问题

　　现有的无线视频监控系统存在如下问题：

　　（1）采用TD-SCDMA、CDMAEVDO、WCDMA等3G技术接入方式，存在无线带宽容量有限、接入用户有限、时延长等劣势。在多用户共享的情况下，难以保证无线视频监控的速率和时延要求。

　　（2）采用WIFI、微波等无线接入技术方式，传输距离小，灵活性差，广域覆盖的成本高，因此不具备广域视频监控的能力。

　　（3）对于银行、交通、安保、矿业等有视频监控需求的行业，由于他们无专用无线频段的使用权限，因此也无法有效应用无线视频监控系统。

　　（4）采用公共频段的无线视频监控系统无法达到电信级的保障水平，故障率高、维护水平低。

　　LTE技术作为3G技术演进标准，是几乎所有主流移动通信运营商一致支持的标准，是后3G时代最重要的无线接入技术。LTE具有带宽大、传输速率高、系统传输时延低以及覆盖广泛的特点，几乎可以保证用户“永远在线”。2009年，美国Verizon Wireless、欧洲TeliaSonera、日本NTT DoCoMo和KDDI等公司都宣布在2010年商业性推出LTE基础设施。作为2010上海世博会的赞助商，中国移动也承诺为上海世博会提供TD-LTE服务。可以预见在LTE时代，无线视频监控必将得到更好的网络支持。

　　三、 LTE系统结构及广域无线视频监控优势

　　长期演进LTE（Long Term Evolution）在3GPP R7中定义，它定义了全新的具有更高频谱效率的无线接入技术及平滑的IP核心网络，相比于2G/3G的移动网络，网络性能获得大幅度的提高，并明显降低了网络的运营成本。LTE 支持LTE FDD 和LTE TDD两种双工方式，其中LTE TDD作为TD-SCDMA向4G的演进方式，是中国移动必然的选择。

　　(一) LTE系统架构

　　图1 LTE系统架构

　　LTE是一个全IP的网络，整个系统呈现扁平化特性。整个LTE系统由核心网络（EPC）、无线网络（E-UTRAN）和用户设备（UE）3部分组成，见图1。与UMTS网络相比，LTE E-UTRAN去掉了RNC，也没有CS（电路交换）域，而只是由若干个eNodeB组成。eNodeB集成了UMTS RNC的功能如无线网络资源的管理、切换管理、流量汇集等，进一步降低了传输处理时延，加强了网络运行的灵活度。在LTE系统中，eNodeB是一个综合的功能强大的接入网节点。RNC功能被分散到了E-Node B和接入网关中。

　　(二) LTE关键技术及广域无线视频监控优势

　　LTE采用了OFDM(正交频分复用技术)、MIMO(多输入多输出)、64QAM高阶调制等关键技术，使得LTE可以提供更快的接入速率、更低的时延，这对提高无线视频监控系统的可靠性和视频质量尤其重要。LTE有以下优势：

　　1、带宽和上下行速率可灵活配置

　　LTE支持成对或非成对频谱，可灵活支持1.4M、2.5M、5M、10M、15M、20M系统带宽，在20MHz频谱带宽下可提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率。该速率可以满足多监控终端的数据传输需求，彻底解决无线视频传输速率的瓶颈。

　　2、更低的系统时延

　　用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100 ms。更低的时延有利于保证无线视频监控的实时性。

　　3、支持100Km半径的小区覆盖，能够为350Km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务。这可满足大部分移动设备的监控需求，对广域无线视频监控具有重要意义。