湿地自然保护区无线远程高清监控解决方案

一、系统综合分析

湿地与森林、海洋并称为地球上三大生态系统，在抵御洪水、调节气候、涵养水源、降解污染物、应对气候变化、维护全球碳循环和保护生物多样性等方面，发挥着不可替代的重要作用，被誉为“地球之肾”、“物种宝库”和“储碳库”，是保障国家生态安全和经济社会可持续发展的重要战略资源和稀缺资源。它不但具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物，保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。

针对湿地自然保护区、珍惜动植物保护区分布区域广、分散、凌乱的特点，采用远程视频监控系统可对科学管理和安全生产提供极大的帮助；在每个湿地保护区域、自然保护区内安装多组摄像机，首先管理人员可对各现场情况熟悉掌握；对保障各地的湿地保护措施、自然保护区管理、野生动植物生活环境、水源安全等起到重要作用，在一定程度提高工作人员的工作效率。

1、 项目背景

数字监控技术和无线网络技术在自然保护区监控中正日益紧密的结合在一起。在很多情况下，监控点和中央控制中心相距较远并且位置较分散，利用传统网络布线的方式不但成本非常高，而且一旦遇到河流山脉等障碍时，有线网络更是束手无策，且可扩充性、灵活性差，一旦要增加或者减少被监测点，将会带来新的施工周期。此时，无线数字监控无可比拟的优势就体现了出来，利用无线数字监控技术，可以将多个监测点与中央控制中心连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起无线数字监控系统。

2、设计原则

1、稳定性

以往的模拟视频信号经过较长距离传输，信号就会衰减，而且由于线路的问题经常导致整个监控系统的不稳定性。

无线数字监控系统采用无线桥接技术，即利用一对无线网桥，将两个分离的网络连接起来，并通过无线网桥进行数字信号传输。无线链路所能达到的867Mbps的高网络带宽，完全可以保证视频流稳定持续的传输。

2、 安全性

  由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体，因此与有线线缆不同，任何人都有条件窃听或干扰信息，因此在无线局域网中，网络安全很重要。常见的无线网络安全分几种：

服务区标示符(SSID)：

无线工作站必需出示正确的SSID才能访问无线网桥（AP），因此可以认为SSID是一个简单的口令，从而提供一定的安全。如果配置AP向外广播其SSID，那末安全程度将下降；由于一般情况下，用户自己配置客户端系统，所以很多人都知道该SSID，很容易共享给非法用户。目前有的厂家支持“任何”SSID方式，只要无线工作站在任何AP范围内，客户端都会自动连接到AP，这将跳过SSID安全功能。

物理地址（MAC）过滤：

每个无线工作站网卡都由唯一的物理地址标示，因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表，实现物理地址过滤。物理地址过滤属于硬件认证，而不是用户认证。这种方式要求AP中的MAC地址列表必需随时更新。

连线对等保密（WEP）：

在链路层采用RC4对称加密技术，钥匙长40位，从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问。用户的加密钥匙必需与AP的钥匙相同，并且一个服务区内的所有用户都共享同一把钥匙。WEP虽然通过加密提供网络的安全性，但也存在许多缺陷：一个用户丢失钥匙将使整个网络不安全；40位的钥匙在今天很容易被破解；钥匙是静态的，并且要手工维护，扩展能力差。为了提供更高的安全性，802.11i提供了WEP2，该技术与WEP类似。WEP2采用128位加密钥匙，从而提供更高的安全。WEP2目前不保证互操作性。

端口访问控制技术（802.1x）：

该技术也是用于无线局域网的一种增强性网络安全解决方案。当无线工作站STA与无线访问点AP关联后，是否可以使用AP的服务要取决于802.1x的认证结果。如果认证通过，则AP为STA打开这个逻辑端口，否则不允许用户上网。802.1x要求无线工作站安装802.1x客户端软件，无线访问点要内嵌802.1x认证代理，同时它还作为Radius客户端，将用户的认证信息转发给Radius服务器。802.1x除提供端口访问控制能力之外，还提供基于用户的认证系统及计费，特别适合于公共无线接入解决方案。

无线局域网络产品的兼容性：

WECA是无线以太网兼容性联盟，有10多个成员，包括3Com，Symbol，Dell，Cisco等，目的是保证各厂家的所有802.11产品的互操作性，所有通过认证的产品将颁发Wi-Fi证书，贴Wi-Fi标志。Wi-Fi代表Ethernet for WLAN。目前有40多个厂家的100多个产品通过了Wi-Fi认证，因此它们之间的互操作将得到保证。

3、 扩充扩展性

有了分布式图像处理结构，使每个前端设备作为网络节点不依赖集中控制点，它是基于聚合而不是分层原则的。这样，您在需要添加或者减少监视点时可在所需的地方添加前端设备，实现逐阶段扩展。并且在高度分布式监视点中，所有前端设备均跨多个设备进行管理，即单机独立可成系统，也可以互联轻松架设大型的流媒体系统。

4、先进性

使用无线网桥，没有布线的烦恼，不破坏原有环境设施，施工周期短，性价比高，且扩充性强，只要增加或减少被监控点的无线桥接器，就可以完成被监控点的增加或减少。在条件许可的情况下，利用无线网桥最远可以支持50公里以上的桥接。

4、无线数字监控系统组网介绍

利用无线网桥可以迅速地建立数字视频监控系统的信号传输链路，其具体的应用示意图如下：

在上图中我们可以看到，无线视频监控系统一般是分成无线网络传输系统和视频监控应用系统两套设备。

二、无线数字监控具体方案描述

1、客户应用需求

某湿地自然保护区，为了加强保障湿地公园的自然环境以及游客的人生及财产安全，现要进行视频监控，共有5个监控点，每个监控点安装一台高清高倍激光透雾摄像机，每个监控点与管理中心的直线距离为20公里内，要对高清视频图像进行实时监控，并能实时传输控制信号控制云台等，通过对现场环境反复勘测，而且现场布线难度很大，有线传输对现场环境局限性较大，而且租用电信光纤，需每年产生较贵的租用费用，现决定采用高性能远距离高带宽无线网桥来进行无线实时视频监控传输。

2、方案设计原则

本方案主要解决能在监控中心观测到所有监控点的实时视频图像，不允许所有图像出现失帧和中断，并能快速传输控制数据控制云台等，以及如何增强无线网络安全性。整个系统的设计将贯穿以下设计原则： 

• 先进性 

  选用先进的室外高带宽无线网桥，采用先进的设计思想，使网络在今后很长时期内保持技术上的先进性。 

• 施工安装便捷

在传统的网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管，铺设线缆，在有些地方根本无法铺设线缆。而采用数字微波进行室外高带宽无线传输最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，大大缩短了施工周期，节约了工程成本。

• 稳定性 

  网络的稳定性对系统的可用性和使用率来说至关重要。采用高性能，高稳定的无线网桥和数字微波设备，不受天气和周围环境的影响，传输性能十分稳定、可靠。 

•  开放性

  网络设计及网络设备选型遵从国际、国内标准，使网络具有开放性和兼容性，本方案所选用的产品能够与当前网络设备兼容或提供相应接口。 

• 高带宽和远距离

所先用的无线网桥和须具有高带宽和远距离的性能，才能保证实时稳定的传输高质量的视频图像。

• 可管理性

良好的可管理性，这点对无线局域网来说尤其重要，因为无线局域网设备多半铺设在人员不容易到达的地方。远程监控、远程升级、准确判断故障等功能能够使网络管理人员能方便及时地掌握诸如网络拓扑结构、网络性能统计、网络故障等信息，能简便地对网络进行统一配置和调整，确保网络工作在良好状态。

3、项目设计方案说明

通过对项目现场情况分析，该项目的“重点”在于：

1：该项目要求很高，要实时传输高带宽高清视频，在保证远距离传输的同时，传输链路也要保证高带宽，要保证监控中心能够实时监看到视频图像，不允许出现卡、停现象，对视频图像要求质量高，必须采用故障率极低，传输距离远，带宽高，不衰减，抗干扰性强的远距离高带宽无线网桥设备；

2：无线传输设备必须具备极强的抗干扰和多路径效应的能力，不受天气等因素的影响；同时，要求产品外壳以及外壳支架具有较强的抗风性，能够在强大风力中不被折断；能在极其寒冷和酷热的恶劣环境中，长时间无故障稳定可靠的运行。

3：有一个监控点因中间有阻挡，不能直接传输到“管理中心”，必须中转，可以采取两种方式中转：

第一种（建议采用）：先传输到周围能够与之通视的其他监控点上，再和另一监控点汇总无线传输到“管理中心”；

第二种：在监控点和“管理中心”之间选择一点能与“管理中心”通视的点位，建立一个中转点，增加一对无线设备，把图像中转传输到“管理中心”。

通过对以上“重点”分析，建议采用彼洋军工级远距离高带宽无线网桥（型号BNET-8500AG），传输距离能达到20公里以上。

以上设备是业界最高端的无线网桥设备，采用此系统，能够确保系统长时间稳定的运行，图像不会出现卡停现象，能在监控中心，高清晰、实时、流畅的监看视频图像。

设备均采用抗腐蚀性， 防强风、防水、防雷、防晒、防尘、防震、抗酸碱腐蚀以及散热设计；采用大角度内置天线，采用世界领先的设计方案，使产品能在极其恶劣的环境中，长时间无故障稳定可靠的运行，产品具备极强的抗干扰和多路径效应的优势，不受天气等因素的影响。

3、远程无线监控系统结构图