cdma20001x（精选三篇）
cdma20001x 篇1
(一) CDMA 2000 1X的概率及特点
CDMA 2000 1X技术是在向提高分组数据传输能力的方向演进, 是IS-95发展到CDMA2000的一个过渡。CDMA 2000 1X系统可以完全新建, 也可以从IS-95系统升级而来或者与IS-95系统兼容升级而成。针对数据业务传输的特点, CDMA2000 1X在前向链路上采用了快速前向功率控制, 引入了1/4的卷积码和Turbo码, 提高纠错性能, 采用QPSK代替BPSK, 并增加了快速寻呼信道延长了待机时间等等。同时在反向链路上, 采用导频辅助的相干解调, 提高了2.5~3d B的反向链路增益, 采用1/4速率的卷积码代替1/2或1/3的卷积码, 增强了编码的纠错性能。
(二) 网络优化内容
在实际的CDMA 2000 1X无线网络系统中, 通常要对网络运行中存在的诸如覆盖不好、话音质量差、掉话、网络拥塞、切换成功率低和数据业务性能不佳等质量问题予以解决, 使网络达到最佳运行状态;另一方面, 还要通过优化资源配置, 对整个网络资源进行合理调配和运用;以适应需求和发展的情况最大发挥设备潜能, 从而获得最大的投资效益。一般来讲, CDMA 2000 1X网络优化的内容应该包括如下几个方面:网络覆盖的优化及越区覆盖的解决;网络容量的优化;导频污染的解决;切换性能的优化;呼叫质量及呼叫接入的优化等。
1. 网络覆盖优化及高站越区覆盖的解决
在移动通信网络中, 网络覆盖是衡量网络优劣的关键因素, 与传统的移动通信系统不同, CDMA 2000 1X无线网络覆盖不是简单取决于发射功率, 天线高度, 天线增益等参数, 而是与网络内实际的话务分布等因素有关, 这是因为CDMA的软覆盖特性。进行无线网络覆盖优化时主要参考的指标是:导频信噪比Eb/Io, 前向误帧率FER, 移动台发射功率Tx和移动台接受功率Rx。
CDMA信号必须有足够功率在目的接收机端达到需要的信干比Eb/Io, 因此CDMA可覆盖区域由干扰电平决定。所有的CDMA信号共享相同的频谱, 所以干扰主要是系统自身产生的, 并且依赖于所在小区与相邻小区的业务情况。覆盖范围还决定于接收机和干扰源之间的距离以及发射机与接收机之间的路径损耗。
高站越区覆盖是网络优化中经常遇见的问题, 在初期的网络规划中, 由于考虑到用户量小及成本等原因, 经常会采用一个或少数几个高度远高于周围建筑物的基站来解决覆盖问题。但是随着网络的不断扩大, 用户的不断增多, 原有的基站已经不能满足系统容量的需求, 就要对网络进行扩容, 新增加的基站在原有基站的覆盖范围内, 其覆盖范围比较小, 此时就需要对原来的基站进行无线参数的调整, 但是由于原来基站的天线过高, 调整范围有限, 就会造成严重的越区覆盖问题。其解决方法主要还是通过调整基站天线挂高, 天线方位角和下倾角等参数, 其中天线挂高的调整是基于铁塔各平台及楼顶的情况而做出相应的改变。
2. 网络容量的优化
一直以来网络容量问题在网络优化中都显得尤为重要, 随着网络内用户的不断增加, 系统内会出现话务量不均衡的现象, 某些局部地区可能会频繁发生话务阻塞。容量优化的目的就是扩大系统容量并解决网络内的话务量不均衡的问题, 使得整个网络内的业务负荷保持均匀。当然对于既存在容量问题又存在覆盖问题的地区, 可以通过增加微蜂窝或基站的方法来解决。
3. 导频污染
导频污染可分为导频相位污染和导频强度污染两种情况。导频相位污染是指一个小区的导频相位偏移经过传输延时后落入当前移动台激活集内某导频的搜索窗口内, 且该导频超过一定强度, 致使移动台误认为是服务导频, 从而对解调形成干扰的情况, 这种情况在实际中比较少见。实际网络中比较多见的情况是导频强度污染, 它是指当移动台收到超过3个以上Ec/Io强度大于T-ADD (导频增加门限) 的导频, 而由于移动台的RAKE接收机最多可以解调三径信号;所以多余的强导频就对移动台的信号解调形成干扰, 工程上所说的导频污染通常是指这种情况。导频污染会严重影响移动台对下行信号的解调, 情况严重时常常会引起掉话, 因此是无线网络优化需要解决的重要问题之一。
导频污染问题的解决方法主要以路测数据为依据来优化系统运行以减少导频的数目, 或在导频污染区域调出一个主导频来。存在导频污染的各指标通常为Eb/Io大于-12d Bm, 前向FER大于5%, Tx大于15d Bm, Rx小于-95d Bm。可以通过以下几种方法来解决导频污染的问题:
(1) 对周围环境和地形进行分析, 看所优化的区域是否有阻挡, 周围环境是由哪几个扇区来覆盖 (一般不要超过三个) , 在刨除这三个小区的导频后, 其余的导频都是无用的、干扰的导频, 需要加以控制, 以减小干扰。 (2) 可以通过降低周围小区基站的发射功率来调节导频信号的强度以获得最佳的导频发射功率。 (3) 调整周围小区基站的天线高度和下倾角覆盖范围, 或改变天线的方位角, 以减少导频重叠的数目。 (4) 调节周围小区的系统切换门限:T_ADD;T_DROP (导频去掉门限) ;T_TDROP (导频去掉计时器满值) ;T_COMP (激活集与候选集强度比较门限) 。这可以减少相关小区间不必要的切换, 通过在导频污染区域减少导频切换的次数来改善掉话率, 当移去不需要的导频后可在所有导频污染区域产生主导频。
在网络规划设计阶段还应该对于潜在的导频污染问题采取一些预防性的措施, 通过精确的RF设计和规划来避免导频污染。因为在发生导频污染的区域, 移动台在进行切换时会由于某个导频突然变强而它又不在移动台的激活集里而经常发生掉话, 这个较强导频就成了潜在的导频污染。
4. 切换性能优化
切换性能优化的主要目标是解决切换失败的网络故障和对软切换比例过高等性能不佳的状况进行优化。在对软切换失败故障进行优化时, 首先应对造成软切换失败的故障原因进行分析。如果不是由于覆盖问题和导频污染造成的, 那么切换失败多半与软切换参数的设置、邻集列表的设置以及搜索窗的大小有关。对软切换参数的调整和软切换性能的优化, 应根据网络负载变化情况周期性地进行。在对邻集列表进行优化时, 要从导频强度和地理位置远近两个角度综合考虑设置邻集列表。同时可以考虑对软切换参数和搜索窗参数进行调整, 以保证强导频能够很快被移动台搜索到, 同时软切换比例又不会很高而造成对系统资源的浪费。
(三) CDMA 2000 1X网络优化的仿真
1. 仿真软件概述
随着移动通信技术的迅猛发展, 移动通信网络具有相当的复杂性和多变性, 需要专门的软件来进行规划预测和系统仿真。业界常用的规划软件有AIRCOM, PLANET, WIZARD, NETPLAN和CELPLAN等。本次的网络仿真就是使用了英国AIRCOM公司网络规划工具——Aircom Enterprise, 它能够完成各种通信技术的无线网络规划、微波传输规划、核心网传输规划、网络性能监测以及网络优化等功能。以下就是通过对实际城区的基站做蒙特卡洛仿真来针对不同的问题进行网络优化的。
2. 针对导频污染和切换问题的实例解决
通常在一个实际的城区里, 会有不同时期建设的基站, 由于在初期的网络规划中, 用户量相对较小, 但是随着城区的不断扩大, 用户的不断增多, 原有的基站已经不能满足系统容量的需求, 就要对网络进行扩容, 通常会新增加很多的基站, 而这些新增的基站必然会同原有基站产生一定的干扰, 出现导频污染严重, 软切换频繁等问题, 此时就需要对原来的基站和新增的基站都进行无线参数的调整。通常使用的方法是通过调整天线参数、邻集列表、切换参数等来优化无线网络覆盖。
从图1和图2这两个仿真结果中可以看出, 在网络优化前, 城区覆盖不存在问题, 但是城区的新建基站和原有的基站之间由于天线方位角及下倾角设置不合理, 导致导频污染及软切换比例过大的问题十分突出, 而软切换数量在大于2小于3的范围内也比较多, 软切换率高达50%以上, 所以此时可以通过对天线的性质和波半角以及天线增益等因素的综合考虑, 对下倾角调整的方法进行网络优化。
在城区, 基站密集, 相互之间很容易形成干扰, 为了使大部分能量都能辐射在覆盖区内, 减少对相邻小区的干扰, 设置天线的初始下倾角时, 应使天线的主瓣上面的半功率点对准覆盖区的边缘, 计算公式如下:α=arctg (2H/L) *180/π+β/2–e_γ
在郊区、农村、公路、海面等, 为了让覆盖尽量远, 可以减少初始下倾角, 使主瓣的最大增益点对准覆盖区的边缘, 下倾角的计算公式为:α=arctg (H/L) *180/π+β/2–e_γ
上面两个式子中, α为天线的初始机械下倾角, 单位为度;H表示站点的有效高度, 也就是天线挂高和周围覆盖区域平均高度之差, 单位为米;L表示该站点天线到本扇区需要覆盖边缘的距离, 单位为米;β表示天线的垂直波瓣宽度, 单位为度;e_γ表示天线电调下倾的角度, 单位为度。
可以利用上述的公式计算出相应要调整的下倾角的角度, 并根据城区实际的地理情况和周边的环境对下倾角进行反复调整, 使得仿真后能达到较为满意的方案。
图3和图4就是经过优化以后仿真得出的状态, 可以明显的看出导频污染得到了控制, 同时软切换 (下转第18页) (上接第24页) 比例得到了有效的降低, 软切换率在34%左右。当然因为该城区的地形地势等原因, 它的网络优化并未能达到理想状态, 但是对于实际的城区的网络通信, 它的通信性能还是得到了提升。
(四) 总结
网络优化是网络性能满足用户需求的保障, 无线网络的性能随着用户数量的不断变化, 以及用户分布的不断变化而变化, 同时, 网络规模的扩张、网络覆盖规划规模的复杂化、网络话务模型和业务模型的改变都会导致网络当前的性能和运行情况偏离最初的设计要求, 这些都需要通过网络优化来持续不断地对网络进行调整以适应各种变化。所以网络优化工作是一项长期的持续性的系统工程, 需要反复进行网络测试和相关数据的采集, 并对网络运行质量和性能进行分析, 不断的积累经验。文章基于CDMA 2000 1X无线通信系统的网络优化提出了一些对网络优化方面的经验总结, 结合实际案例解决好网络中出现的各种问题, 今后要在优化网络资源配置, 改善网络的运行环境, 提高网络的运行质量等方面进一步研究和学习, 为移动通信业务发展提供有力的技术支持与网络支撑。
参考文献
[1]中兴通讯.CDMA无线网络规划与优化[M].北京:电子工业出版社, 2004.
[2]万笑榆.万敏.李怡滨.CDMA移动通信网络优化[M].北京:人民邮电出版社, 2003.
[3]迟涛, 陈雪波.CDMA2000系统的无线网络优化[J].沈阳:控制工程, 2007.
[4]张萍.CDMA20001X无线网络规划方法[J].北京:通信技术, 2003.
cdma20001x 篇2
无线网络利用率是评估CDMA20001x移动网络资源使用效率的关键指标, 通过网络利用率的分析与研究, 可为后续网络资源投入、调整与优化的重要参考依据。无线网络利用率过高, 说明网络资源紧张, 将会造成网络拥塞和掉话, 直接影响网络运行质量;无线网络利用率过低, 则说明资源闲置度较高, 将会造成网络容量闲置、投资浪费, 投资效益比低等问题。因此, 在进行网络规划时, 目标网络利用率必须保持在合理的水平, 在充分利用网络资源、保质网络质量、提升投资效益比三者之间找到平衡点。因此, 应根据CDMA20001x无线网络的技术特点以及运营策略等情况, 制定合理的目标网络利用率的评估方法, 以保证网络利用率维持在合理水平, 确保网络安全运行, 且最大限度的利用网络资源, 提升投资效率。
2 CDMA20001x网络利用率定义
无线网络利用率是评估无线网络资源利用情况的主要参考指标, 一般定义为:
由于CDMA20001x系统为自干扰系统, 其网络容量一般取决于反向链路, 在计算网络利用率指标时采用反向业务信道业务量以及反向网络容量为计算参数。即CDMA20001x无线网络利用率计算公式为:
其中,
(1) 反向业务信道承载业务量应包括反向语音容量和反向数据容量;
(2) 反向网络容量指根据反向容量受限计算的网络容量;
(3) 公式中分子与分母可根据具体要求考虑是否包含 (软) 切换话务量, 两者必须保持一致。
在网络利用率计算过程中, 反向业务信道承载业务量一般取系统忙时话务统计数据。实际上, 由于各网元忙时时段不同, 系统忙时的业务量并不能反映各网元忙时的资源占用情况, 网元忙时话务统计数据更能反映网络资源的使用情况;反向网络容量为理论计算值, 即先评估蜂窝组网结构下单载扇的反向平均容量, 再进行全网累加, 由于CDMA20001x系统软容量的技术特点, 网元容量与其所在区域环境、用户分布等因素相关, 理论计算的网络容量往往大于与网络实际可承载的业务容量, 因此现行无线网络利用率计算方法并不能准确反映网络资源的占用情况。若要比较准确的评估CDMA20001x无线网络的网络资源占用率, 须采用网元忙时占用业务量与网络实际可承载的业务容量做为计算的依据。
但由于网元忙时话务量指标采集比较困难 (部分厂家无线网管系统不支持) , 且网络实际可用容量计算过程根据各地区网络部署、业务发展等条件不同而变化, 在统计和计算评估上存在一定的困难和不确定性, 因此, 目前仍采用系统忙时反向业务信道承载业务量和网络反向设计容量做为网络利用率的计算参数。
3 目标网络利用率分析
3.1 目标网络利用率评估方法
在实际运营的网络中, 通常对CDMA20001x无线网络利用率指标有一定的要求, 以此来进行网络资源的合理投放。目标网络利用率指标要求过高, 会造成网络资源紧张, 网络拥塞和掉话几率增大, 直接影响网络运行质量;目标网络利用率要求过低, 则会造成网络资源闲置、投资效益比低等问题。因此, 应制定合理的目标网络利用率的评估方法, 并做为网络利用率指标要求的依据, 在充分利用网络资源、保质网络质量、提升投资效益比三者之间找到平衡点。
根据以上网络利用率定义分析, 无线网络利用率计算公式可分解为:
其中:
系统忙时业务量:指CDMA20001x网络系统忙时产生的总业务量, 包含语音业务和数据业务;
网元忙时业务量:指CDMA20001x网络中, 每个基站网元的个性忙时累加业务量;
反向网络设计容量:指CDMA20001x网络的设计容量, 计算公式为
反向网络实际容量: 指CDMA20001x网络实际可承载的业务容量, 与网络部署、业务分布等因素相关。一般来说, 网络资源部署与业务量分布一致度越高, 网络实际可承载的业务容量越高。在网络建设部署时, 应尽可能得与业务发展保持一致, 使网络实际容量与网络产生的业务量相当, 理想情况下, 当无线网实际可用容量100%被占用, 说明网络实际产生的业务量与网络实际的容量完全一致, 此时的无线网络利用率为的系统可达到的最大网络利用率。
令:
则目标网络利用率的通用计算公式为:
此外, 考虑到CDMA20001x网络建设工程与业务发展之间存在一定的时间差, 网络建设应满足下一扩容工程投产前的业务发展需求, 因此应配置相应的冗余容量。网络配置容量冗余比例与用户发展预测、扩容工程建设进度安排等强相关, 用户发展速度越快、增长比例越高, 工程建设投产期越长, 则网络需配置的容量冗余比例越高, 反之则越低。
一般来说, 扩容工程投产不会迟于下一年度6月份, 因此现有网络配置容量应满足下一年度上半年的业务发展需求。
令:
β=为网络前瞻性部署所配置的冗余容量比例,
则无线网络目标利用率的修正计算公式为:
3.2 无线网络目标利用率评估方法示例
以某地市CDMA20001x网络为例, 根据网络话务统计数据、业务发展等数据分析, 结合以上目标利用率评估方法, 对其CDMA20001x网络目标利用率进行分析。
(1) 网元忙时与系统忙时话务不均衡因子α
根据一周话务统计数据分析, 该地市CDMA20001x网络网元忙时与系统忙时产生的业务量比值波动趋势如下图所示:
则该地市CDMA20001x网络网元忙时与系统忙时话务不均衡因子取值范围如下:
(2) 无线网络理论承载话务量与设计话务量不均衡因子κ
根据该省CDMA20001x无线网络配置情况、业务分布情况等数据研究分析, 其网络实际容量约为网络设计容量的70%, 即其无线网络设计容量与网络实际容量不均衡因子K的典型取值为:
(3) 网络配置容量冗余比例β
一般来说, 扩容工程投产不会迟于下一年度6月份, 因此现有网络配置容量应满足下一年度上半年的业务发展需求。冗余比例需参考用户发展预测的结果, 参考该地市移动用户发展预测, 则网络配置容量冗余比例典型取值范围为:
结合以上参数典型取值范围, 可得该地市CDMA20001x网络的目标利用取值范围为[46%, 50%]。即在制定该地市CDMA20001x网络利用率指标要求时, 若无其它考虑因素, 指标要求应尽可能落在46%-50%的区间范围内。
4 结论
无线网络利用率是评估CDMA20001x移动网络资源使用效率的关键指标, 合理的网络利用率水平反映了资源投入的合理性, 在网络资源配置与业务需求之间找到了平衡点。网络利用率指标要求不能超过目标网络利用率的范围, 方能保证网络质量的持续稳定。
目标网络利用率评估方法应考虑网络前瞻性部署的要求, 结合业务发展预测配置冗余容量, 满足网络发展的需要。修正后的CDMA20001x无线网络目标利用率计算公式为:
其中:
β=为网络前瞻性部署所配置的冗余容量比例,
在计算某个CDMA20001x无线网络的目标利用率时, 需根据网络的话务统计数据、网络实际承载业务能力、业务发展预测等确定参数取值 (范围) , 以此对目标网络利用率进行评估计算。
参考文献
[1] Theodore S.Rappaport.无线通信原理与应用.蔡涛, 李旭, 杜振民等译.1版.北京:机械工业出版社, 2001.
cdma20001x 篇3
为了更好地响应中央及各级政府的号召,更加及时、准确、有力地完成疾病预防控制工作,南京市卫生局组织了甲型H1N1流感防控专项应急演练。本次演练依据《南京市突发公共卫生事件应急预案》、《南京地区甲型H1N1流感医疗卫生应急处置预案、医疗救治工作方案》,由南京市甲型H1N1流感防控协调小组组织,模拟一起输入性疫情:一例由疫病流行国家途径香港返回南京的中国公民为江宁开发区A公司的外派人员,从入境被发现、隔离观察到确诊、送定点收治医院,以及密切接触者的追踪、实施医学观察,全面检验预案的可行性,提高政府各级部门和卫生专业机构的综合应对能力。
本次应急演练涉及到机场发现疑似病患、疑似病患的检验诊断、留院观察等多个场景,一些固定场景如机场和定点收治医院虽然已经安装好固定的监控摄像头,但是在机场用120急救车转移病人至定点医院途中相当长时间中,有线的视频监控设备并不能进行有效地实时监控,在这种情况下,采用无线视频监控就显得非常有必要。
经过研究分析,病人在转移过程中,应急指挥中心对实时监控主要有以下三个方面要求:
(1)视频/图片实时回传,通过无线视频传输或者无线图片传输的方式,实时记录车内的情况并实时发送回控制中心,可以极大地缩短反应时间,便于快速远程调度指挥。
(2)音频信息实时回传,通过拾音器进行现场音频信息回传,不能占用语音通道而是采用数据通道传输。
(3)GPS定位,通过车载GPS定位仪和LBS系统实时地记录行车的路线。
应急指挥中心可以根据实时回传的现场图片、视频、音频以及车载GPS的位置数据等重要信息,对病人的进行监控、及时掌握病人的病情,并实时了解120急救车的行驶路线。
经过市卫生局有关领导与相关技术人员进行多次方案论证,应急指挥中心决定在本次应急演练中采用中国电信的基于CDMA2000 1x(EV-DO)的无线视频监控平台。
1 无线视频监控平台
CDMA2000 1x(EV-DO)的无线视频监控平台利用CDMA数字无线图像传输模块,将监控摄像头所采集的视频信号数字化,借助CDMA无线网路,将信号传输至中心管理系统。应急指挥中心可以通过网络任意调看一台或多台监控设备拍摄的现场实时图像,及时采取应对措施,达到实时的远程视频传送和移动监控的目的。本无线视频监控平台有效地解决了地域界限的限制,特别适合分布式监控、集中管理等应用领域。
1.1 CDMA2000 1x(EV-DO)简介
CDMA2000 1x(EV-DO)(Data Only/Data Optimized),表示该技术只支持数据而不支持话音业务,经3GPP2标准化组织定名为HRPD(High Rate Packet Data)。由于CDMA2000 1x EV-DO在空中接口上采用了新的调制技术并增加了数据速率控制、调度优化以及时分复用等方法,使得空中接口上的数据传输速率有了很大的提高。它能在与IS 95/CDMA2000 1x相同的1.25MHz频带内采用专用的数据信道支持高速分组数据业务,前向最高数据速率可达2.4576Mbps,反向最高数据速率可达153.6kbps[1]。CDMA20001x系统的无线IP网络接口采用成熟和开放的IETF协议,支持基于IP的Internet/Intranet的接入方式,可在移动用户和数据网络之间提供一种连接,能够提供快速即时的TCP/IP连接,可以用于数据传输、远程监控等应用。使用CDMA2000 1x技术实现数据分组发送和接收,用户永远在线,特别适用于间断的、突发性的和频繁的数据传输。
1.2 系统结构
基于CDMA2000 1x(EV-DO)的无线视频监控平台结构[2]如图1所示,由中心控制管理子系统、无线信号传输子系统、客户端监控子系统、无线监控终端子系统四部分组成。
1.2.1 无线监控终端子系统
无线视频服务器结合了CDMA2000 1x(EV-DO)通信技术和无线视频编码技术,利用无线通讯网络与监控调度管理中心进行双向信息传输。无线视频服务器负责将摄像机采集的各监控点视频图像压缩编码后通过CDMA2000 1x(EV-DO)上传到应急指挥中心,实现视频的远程观看。同时可以根据应急指挥中心的操作发出的命令来控制视频切换、镜头变焦、近景/远景、光圈调节等以及控制云台上下、左右和自动巡视等动作。
1.2.2 无线信号传输子系统
系统利用CDMA2000 1x(EV-DO)无线基站将视频信号从前端监控点传输到CDMA2000 1X(EV-DO)无线视频网关,具有CDMA2000 1x(EV-DO)的PPP拨号功能,并嵌入了TCP/IP协议、POP3/SMTP协议,同时支持动态IP[4]。
CDMA2000 1x(EV-DO)无线传输系统具有很多优点:(1)带宽较高,建设周期短;一次性投资、建设简便、组网灵活;(2)易于维护、管理,设备可重复利用;(3)CDMA2000 1x(EV-DO)无线拨号,动态IP接入;(4)采用CDMA 1x(EV-DO)无线模块,支持DHCP和PPPOE协议,能够动态获取IP地址;(5)可靠的连接技术;(6)CDMA2000 1x(EV-DO)网络采用跳频技术,使得无线通讯更安全。
1.2.3 中心控制管理子系统
中心控制管理子系统主要由CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频网关、中心管理服务器、存储服务器等组成,主要是对各个监控点进行统一监控、管理,处理各种信息等。作为整个无线视频监控系统的服务控制管理中心,负责控制整个监控系统的运行,完成远端视频监控图像的接入、交换、转发、分发、画面分割、存储等工作,并对所有系统设备工作状态进行监视管理。
1.2.4 客户端监控子系统
客户端监控子系统主要组件:监视器、管理器、播放器等。应急指挥中心通过客户端软件访问监控中心服务器,对监控点进行实时、快速、有效的监控和视频浏览。
1.3 系统特点
(1)开放、可靠、易扩展:CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频监控平台采用成熟普及的C/S技术,设计方案基于大规模电信级应用经验,系统有着良好的可靠性,拥有与其他信息化系统的信息接口,提供相应的API调用,便于系统的扩展。
系统采用标准的组网方式,支持IP单播、组播功能,可以组成点对点的监控系统[4],也可以组成一个中心对各站点的系统。系统采用嵌入式的产品设计,每个视频服务器都是一个独立工作的站点,增加/减少一个站点,非常方便。
(2)易维护:系统采用模块化、层次化设计,便于系统维护。系统软件可远程升级更新,并支持远程配置和诊断。在远程升级更新软件时,可不中断业务。
(3)易管理:资源集中管理:视频、云台、报警、串口等等资源集中管理,统一配置,管理方便、科学;不用针对多个设备进行多次、单独、重复操作。节约系统管理的人力、物力、财力。
多级用户权限管理:用户名密码机制保障了系统使用的安全性。管理员提供了用户账号的开户、修改、删除、密码修改等维护操作,对于每个用户,管理员可以分配他的操作权限(包括浏览/控制/管理)。
(4)安全性高:系统设计方案充分考虑了各种潜在病毒和攻击,根据电信网络设计经验,加以优化和经济化,系统内配备有防火墙,防病毒软件,本定位系统与企业内部办公网络等其他信息网络采用VLAN(Virtual Local Area Network)分割,另外在进行安装时,通过路由交换设备阻止网络风暴等恶性网络事故。
基于C/S架构的监控调度管理中心软件本身具有一定的防攻击性,也便于防火墙等网络安全设备的安全组网。
无线通讯安全性尤为重要,相对于其它无线通信技术,CDMA系统在安全保密方面有着与生俱来、得天独厚的优势。CDMA使用了扩频通信技术、伪随机码技术和快速功率控制技术形成抗窃听的三重天然屏障,同时,这三方面又环环相扣,保证了用户数据安全。
2 关键技术
无线监控终端子系统与无线信号传输子系统是CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频监控平台区别于其它有线视频监控系统的两个主要部分。无线监控终端主要由无线视频服务器与监控摄像头/手持DV组成,一般分为便携背负式无线视频监控终端和车载无线视频监控终端。
2.1 便携无线视频监控终端
便携无线视频监控终端由便携背负式无线视频服务器和手持DV组成,是一套完善、高效、移动性强且性价比高的远程无线视频系统。无线视频服务器如图2所示,采用2卡/4卡CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频传输,图像清晰连贯,内置大容量锂电池组,供电时间大于4小时。无线视频服务器整合了中国电信公司的CDMA2000 1x(EV-DO)数据通讯和先进的H.264视频压缩算法、流媒体视频处理技术、无线传输技术以及自适应信道捆绑技术。该系统可把手持DV采集到的图像信号,经视频压缩编码,通过CDMA2000 1x(EV-DO)智能无线通讯模块,把实时动态图像传输到距离用户最近的电信CDMA无线网络。应急指挥中心通过Internet访问中心管理服务器获得监控实时图像。
2.2 车载无线视频监控终端
车载无线视频监控终端与便携背负式无线视频监控终端的主要功能类似:车上安装1台监控摄像机和CDMA无线网络视频服务器,摄像机通过视频线和CDMA无线网络视频服务器相连接,CDMA无线网络视频服务器把接收到的视频信号经过压缩编码转换为数字信号,再通过CDMA网络实时传至中心应急指挥中心管理服务器上。由于无线视频服务器和监控摄像机安装在车上,车载无线视频服务器在功能上有所强化。车载无线视频服务器内置两块CDMA2000 1x(EV-DO)无线上网模块,不但具有视频采集、图像压缩、无线网络传输,还具有GPS定位和大容量存储等功能。设备内置RS485串口,应急指挥中心可远程控制摄像机的云台转动。车载终端内部采用三级减震结构设计,延长硬盘寿命,大大提高系统可靠性,是多位一体的数字视频处理系统。
车载无线视频监控终端外观如图3所示,它所采用的关键技术以及主要功能如下:
(1)通过CDMA2000 1x(EV-DO)无线网络接入,独有的可靠连接技术,针对CDMA2000 1x(EV-DO)无线网络设计,在恶劣网络条件下保障视频流畅传输;内置两个CDMA2000 1x(EV-DO)网络模块,增强无线网络传输带宽1.8倍,单卡状态下也可以正常工作;支持分级用户权限管理,采用数据流加密技术,保证网络通信安全。
(2)有超强H.264编码能力,超低码率,带宽自适应,最高可达20帧/秒;独有的前处理技术,把握视觉细节;多路双向语音通信,支持多种语音编解码算法,音视频同步。
(3)设备内置GPS定位功能,指挥中心可实时监控车辆位置,对偏离路线、超速、异常停车等可疑行为立即报警,并显示车辆图像。
(4)专为车载使用,防震设计,内部提供SATA硬盘接口,支持最大容量2T;设备的防震设计和软件上防碎片文件产生功能,保障磁盘长寿命、无故障使用;设备内置RS485串口,支持多种PTZ协议,协议可扩展,具有工业标准的控制I/O,可控制摄像机的云台转动。
(5)4路模拟视频输入,同时一路本地模拟视频4合1输出。支持4路视频同时25FPS实时本地存储;录像文件可以通过有线网络查找、点播、下载、播放、回放、4窗口同时播放等。
2.3 无线信号传输子系统
无线信号传输子系统由无线基站、基站控制系统等组成。它的作用是通过无线基站将视频信号从前端监控点传输到CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频网关。为了提高数据速率,CDMA2000 1x(EV-DO)系统采用了自适应的速率操作[3],允许基站针对每一个激活的用户快速地调整数据速率(最小调度单位为一个1.666ms):在前向链路上,所有激活用户定时测量从基站接收的导频信号从而决定当前的信道质量,并向基站反馈自己所能接收的最大数据速率。根据所反馈的数据速率(从38.4Kbps到2.4576Mbps可变),基站将选择一个合适的多级调制编码方式(QPSK,8-PSK,16-QAM),这个特性使基站在任何时候都能以用户无线环境所支持的最大数据速率服务该用户。另外,为了能够在复杂无线环境特别是高速移动环境下保持系统性能的稳定性,CDMA2000 1x(EV-DO)系统还采用了一个复合ARQ机制及时纠正终端数据速率测量的误差。同时,CDMA2000 1x(EV-DO)系统也是第一个采用自适应的多级调制机制的商用移动蜂窝网络。
CDMA2000 1x(EV-DO)系统还进一步使用了宏观分集技术提高突发数据速率[5],CDMA2000 1X(EV-DO)系统使用了一种基于机站选择的分集技术。对于机站选择分集,每个激活终端会测量它所能收到的所有机站的导频信号质量,然后告诉网络它希望从哪个机站接收信号,允许机站选择一个适当的机站服务该用户,从而获得最高的数据速率。这样前端采集大量的音频及视频数据能够以极小的延时传输到视频网关,提高了CDMA2000 1x(EV-DO)无线视频监控平台数据的传输速率,保证了视频会议的质量。
此外,CDMA2000 1x(EV-DO)采用增强的无线链路协议(RLP),与TCP协议共同减少误帧率。其强大的空中链路鉴权与加密算法保证了用户数据的安全。
3 总结与展望
本次应急演练圆满完成既定任务,在病人转诊过程中使用了基于CDMA2000 1x(EV-DO)的无线视频监控平台。系统同时将四路监控视频信号以及同步的音频信号回传,应急指挥中心根据需要进行远程实时视频浏览,并通过客户端拾音器同时监听多个前端场景,及时掌握车辆内部与外部情况。车辆的地理位置信息亦可同步显示在客户端,便于指挥引导。应急演练时视频画面流畅,延时较小,在车辆高速行驶与基站软切换过程中偶有丢包现象,总体来说达到系统最初的设计构想。图4为使用无线视频监控的视频截图。
CDMA2000 1x(EV-DO)在CDMA2000 1x基础上升级的成本很低,技术实现简单,是目前比较成熟的高速分组数据解决方案。它作为一个新技术虽然存在一些不足,但其提供的高达2.4Mbit/s的前向峰值速率,能够满足目前数据业务向多样性、大容量和非对称性发展的需求。随着中国电信的3G(第三代)移动通信网络进一步优化,无线网络覆盖面的扩大,CDMA2000 1x(EV-DO)将具有更稳定的通信传输速率,相信在不远的将来,此项技术将会在更多的领域得到更加广泛的应用。
摘要：CDMA2000 1x(EV-DO)是CDMA2000 1x增强型技术,它支持高速无线互联分组数据的传输,是目前高性能、低成本的无线高速数据传输解决方案。南京市卫生局在甲型H1N1流感防控专项应急演练中,使用了新一代基于CDMA2000 1x(EV-DO)的无线视频监控平台。该平台整合了CDMA无线互联技术、互联网技术、视频压缩技术、计算机处理技术等。应急指挥中心可以通过无线视频监控平台实时掌握现场情况,及时地进行应急处置。
关键词：CDMA2000 1x(EV-DO),应急演练,甲型H1N1流感
参考文献
[1]杨大成.cdma20001x移动通信系统[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2]张智江,刘申建,顾旻霞.CDMA20001x(EV-DO)网络技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
[3]吴伟陵.移动通信中的关键技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.
[4]Kyoung Il Kim.CDMA系统设计与优化[M].刘晓宇,译.北京:人民邮电出版社,2000.