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基于无线Mesh网络视频监控通信系统设计

2013年第1期 

文章编号:1009—2552{2013)01—0170—04 中图分类号:TP399 文献标识码:A 

基于无线Mesh网络视频监控通信系统设计 

杨柳素 

(福州职业技术学院,福州350002) 

摘要:针对视频监控中大数据流量的要求,进行基于无线网络的视频监控系统设计;包括构 建无线网覆盖标准示意模型、对覆盖效果进行理论计算、无线安全以及认证方式和认证点的选 

择,提出了无线Mesh网络的视频监控系统的整体解决方案,并应用于实际的无线网络视频监控 

系统,取得了实际的应用研究成果。 关键词:无线Mesh网络;设计;视频;监控 

Design of video monitoring communication system 

based on wireless Mesh networks 

YANG Liu—qing 

(Fuzhou Polytechnic,Fuzhou 350002,China) Abstract:In this paper,wireless network was designed for the large data flow requirements in video 

monitoring,including building a campus wireless signal coverage standard model,the theoretical 

calculations of covering effect,wireless security and authentication and certification’site selecting.It 

proposed the overaU solution of IP wireless video monitoring system,and applied to the actual campus 

network monitoring system.to obtain tlle corresponding research results.The design provides wireless access coverage for state of the complex geographical environment,the high cost of cable distribution 

networks,information technology needed for development areas,and resolves the applications such as 

video transmission design solutions. Key words:Mesh;design;video;monitoring 

0 引言 

随着经济和社会的发展,人们对安全的要求不 

断加强,视频监控网络在城市和农村各行业均有广 泛应用。采用无线Mesh网络(Wireless Mesh.Net— 

work,WMN)技术,可以快速建立视频监控网络,满 

足经济、社会的发展要求。本设计在于提供在地域 

状态复杂,有线布网成本高,信息技术急需发展的地 

区进行无线接人覆盖以解决如视频传输的这类应用 的设计解决方案。 

1 无线网络设计 

针对WEAN的WNM解决方案,技术的关键是 

具有定向天线性质的无线路由器,其最大通信距离 为10km¨ 。所以,为适应大范围的覆盖,方便工程 

一170一 实施,采用兼容802.11a/n/b/g制式;工作在免申请 

频段2.4GHz/5.8GHz;利用天线增益达10dBi,天线 

灵敏度一77dBm到一97dBm的高增益定向天线, 将系统网关与子网关连接起来,无线连接距离达到 

10公里以上,在网关及子网关下,构建WNM。作为 因特网核心网的无线延伸,系统网关路由器可通过 

3G移动通信网络或卫星通信网络以及PSTN公共 

电话交换网的ADSL Modem连接因特网。在子网关 

之下,网络以基础结构模式工作。在基础结构模式 

中,各无线工作站点之间要通过一个或多个接人点 

来实现与其他无线站点或现有的有线局域网相连接 

收稿日期:2012—07—10 作者简介:杨柳青(1959一),男,副教授,研究方向为网络与信息 

安全。 进行通信。接入点既保证了各个无线工作站点之间 的通信,而且无线用户还可以访问有线网络上的打 印机或服务器等设备。 

各地区中每个楼层的办公室或者建筑物等需要 

监控的信息点都需要安装无线AP设备,供电方式 采用PoE供电 。 1.1覆盖规划说明 覆盖效果理论计算,信号强度和传输距离的换 算公式如下: (I)AP加卡的信号总强度公式。 Gt~Gr+AP天线增益+终端天线增益=L信 

号总强度(dB) Gt(AP或终端功率,单位dB),Gr(终端或AP 

灵敏度,单位dB) (2)距离产生的信号衰减公式。 

4O+201gd=LI(dB)d(距离,单位in) 如果工程设计中最大传输距离以45m计算,则 L1=72dB。如图1所示。 

图1传输距离45M和信号强度关系 

1.2无线安全 无线局域网络主要服务于城乡社区的管理者与 普通民众,属于公众型网络,同时由于黑客出于技术 的研究兴趣,会对网络发起各种各样的攻击行为,此 时网络安全问题在建设网络时必须考虑。安全方式 

主要侧重几个方面:用户安全、网络安全。而在城乡 无线网络中主要依附于用户实体的属性,主要包括 用户使用的信息,终端二层属性(诸如:MAC地址) 

及用户的帐号、密码,而对于公众用户,帐号信息都 是一个实名原则,是与用户的身份进行关联的¨I4j。 

无线网络安全主要包括以下方面的内容: 

(1)MAC地址过滤:目前支持基于MAC地址的 过滤,限制具有某种类型的MAC地址特征的终端才 能进入网络中。 (2)ssm(Service Set Identifier)管理:是一种网 

络标识的方案,将网络进行一个逻辑化标识,对终端 上发的报文都要求进行上带SSID,如果没有SSID 标识则不能进入网络。 (3)WEP(Wired Equivalent Privacy)加密:WEP 加密是一种静态加密的机制,通信双方具有一个共 同的密钥,终端发送的空口信息报文必须使用共同 

的密钥进行加密。 (4)支持AES(Advanced Encryption Standard)加 

密,AES安全机制是一种动态密钥管理机制,同时密 钥生成也是基于不对称密钥机制来实现的,同时密 钥的管理也定期更新,具体的时间可以由系统设定, 

一般情况都设定为5分钟左右,这样非法用户要想 

在5分钟之内进行获取足够数量的报文进行匹配出 

密钥出来,从无线空中接口的原理来看,基本上是不 可能的。 该无线方案中可根据用户名来划分权限,即相 

同用户在不同地点接入无线网络其权限保持一致; 

密钥设置可以根据SSID信息与用户信息进行组合, 

即在不同的SSID中,不同的用户的密钥生成可以不 

一样,这样一定程度上保证了用户之间串号问题的 产生,从而保护投资,以达到营运与维护的平衡 J。 

1.3认证方式及认证点选择 本方案主要采用IEEE 802.1x认证,无线用户 

的认证点放置于无线控制器设备上。 

无线用户的管理和认证,能够与有线网络进行 

无缝融合。不管用户通过无线还是有线上网,通过 

认证后,都可以访问同样的网络资源。 

2 无线网络视频监控系统 

2.1 系统架构 

无线网络视频监控系统由监控前端、无线网络 链路、监控中心/监控客户端组成。当用户不需时时 

录像时,可取消监控中心功能,系统只须由监控前端 

171— (4)语音监控:可双向语音对讲、广播。 (5)用户管理:可对多监控用户进行各种权限 的授予与管理。 

(6)电子地图:可在地图上进行监控点、报警点 的设置与管理。 

(7)报警联动:支持前端报警联动触发客户端 报警输出。 (8)视频无线传输:视频信号与无线系统集成 设置、管理、传输。 

(9)视频通道管理:视频传输带宽、路由、信道 (频段)、传输距离、传输速率软件可调。 (1O)系统网管:可对前端设备运行状态、流量、 用户数量、信号强度进行监控。 (11)系统自带测试工具:自带天线角度对准工 

具、速率测试工具、连接可靠性测试工具。 2.6室外高速球 

具有高强度双层铝合金精铸外壳、耐严寒高温、 抗腐蚀;特点如下: 

(1)亚克力透明球罩、透光率高、图像无失真。 (2)六条可编程巡航轨迹、128个或256个可选 预置位、可编程线扫功能。 (3)OSD(On—screen Display)屏幕中英文菜单 

等多种语言菜单,选择、设置摄像机工作状态和球机 运行参数等。 (4)支持软地址编辑功能、具有角度显示菜单 

密码保护等功能。 (5)集成多协议、波特率可选、多种摄像机自适 

应、标准RS485控制。 (6)球罩与支架间采用快装接口、具热插拨功 能、方便高空作业。 

(7)具有三条模式路径、记忆长达200秒。 (8)可选择区域遮蔽功能(最多6个可编程遮 蔽区域)。 

(9)内置3kV防雷、防涌浪和瞬间过压保护。 (10)采用H.264压缩方式、分辨率可调,最高 

可达到Dl画质。 (11)可实现NTSC/PAL制切换,码流可调。 (12)强大的软件功能:提供整体的软件解决 方案。 

(13)提供移动侦测功能。 

2。7监控系统软件 客户端软件用于实现对前端所有网络视频监控 

设备(包括网络视频服务器、网络摄像机)的集中监 

视、存储、数据转发、管理和控制。该软件支持1/4/ 6/8/9//l2/16//2O/25/3O画面单屏显示、OSD设 置、双向语音对讲、录像回放、报警控制和移动侦测 等功能。界面友好,操作简单,方便用户实现同时对 

多台设备进行远程网络监控。其主要功能是: (1)实时监控图像,支持CIF/QCIF/Half—D1/ D1四种格式。 

(2)支持双向语音对讲。 

(3)支持云台镜头控制及透明传输等多种 协议。 (4)支持报警触发录像、移动侦测触发录像、定 时录像及手动录像。 

(5)支持移动侦测(可设置区域及灵敏度)/屏 幕遮 图像抓拍。 

(6)支持SMTP,可将移动侦测和发生报警时的 

现场截图发到邮箱。 (7)支持DDNS(动态域名解析)、PPPoE拨号、 DHCP、RTSP协议。 (8)支持UPnP路由器,自动配置端口映射。 

3 结束语 

本网络整体设计中,采用层次化、模块化的网络 设计结构,并严格定义各层功能模型,不同层次关注 不同的特性配置;已经在福州西湖、2010年福州灯 

会、福州软件园、漳州南太武渔港、宁武高速公路建 设监控等安防工程中得到广泛应用,取得良好的经 

济和社会效益。它对园区视频监控系统、生产加工 场所视频监控系统、森林远程视频监控系统和车辆 

视频监控系统等视频监控系统的建设具有重要的参 考价值。 参考文献: [1]方旭明.下一代无线因特网技术:无线Mesh网络[M].北京:人 民邮电出版社,2006:71—74。183—212. [2]刘乃安.无线局域网( )【M].西安:西安电子科技大学出 版社,2004:543—545. [3]谢希仁.计算机网络[M].5版.北京:电子工业出版社。2010: 356—369. [4]武奇生.计算机网络与通信[M].清华大学出版社,20O9:159— 162. [5]u Xu,Wang Xiao—ding。Shen Jin—bo.Strate ̄and simulation of trust cluster based key management protocol for Ad hoe ne ̄oAs [C].Proceedings of20094thInternational Con ̄erence on Computer Science&Education.2009:269—274. [6]欧阳东.数字安防监控系统设计及安装图集[M].北京:中国建 筑工业出版社,2008:101—116. [7]汪光华.视频监控系统应用[M].北京:中国政法大学出版社, 2009:121—125. [8][英]Jon Edney,[美]William A Arbaugh.无线局域网安全实 务[M].周正,等译.北京:人民邮电出版社,2006:41-46 【9]西刹子.智能网络视频监控技术详解与实践【M].北京:清华大 学出版社.2010:348—361. 责任编辑:么丽苹 

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