1 概述
的无线音视频传输终端及中心站端的设备构成，使用5.8GHz 频段，一 个设备可对应6台无线音视频传输终端。系统结构如图1所示。
某油田要求设计一套无线视频监控系统，对其野外钻井平台进行视频无线音视频终端由无线通信模块、以太网交换机、视频编解码器以及监控，并支持一路全双工话音及管控数据和传感器数据传输。要求使用公VoIP 编解码器构成。其中，无线通信模块完成信号的调制解调、TDMA 组网共频段，采用星型结构，在中心站安装，在钻井平台安装无线音视频功能，输出接口为以太网口和射频口；视频编解码器以H.264格式压缩传传输终端。要求1个可服务于5～6个视频终端，视频终端与间的输模拟视频流，将D1分辨率视频流压缩至1.25Mbps 的码流速率，输出接口通信距离达到5～6公里（开阔地带）。 是以太网口；VoIP 编解码器以IP 方式承载模拟电话，输出接口为以太网口2 需求分析android智能电视
和电话接口。无线通信模块、三者间通过内置的小型以太网交换机连接。2.1 系统工作频段分析
无线音视频终端外接天线使用高增益天线（增益不小于21dBi ）。
脱水拖把目前2.4GHz 频段和5.8GHz 频段为开放频段，前者绕射能力强，穿透能端设备包括天线和无线通信端机，天线采用高增益天线（增益不力差，适用于作覆盖或近距离桥接。后者频段较干净，受雨衰影响不大，小于21dBi ），无线通信端机完成组网通信功能，输出为以太网口。可通配合定向天线，适合远距离桥接，该频段通信距离典型值为10公里。
过交换机连接本地监控室，提供音视频传输功能；远方监控室也可通过地2.2 系统传输实时性要求
面有线网对油井端进行视频监控和通话，并下发管控指令，收集站点传感视频实时性要求发送方到接收方的总延迟小于100ms ，帧速率达到器数据。
D1水平，满足视频会议要求。音频实时性要求发送方到接收方的总延迟小 3.2 物理层设计
于150ms ，如果大于150ms ，则人耳可感知。
2.3 系统通信容量分析
瞬时通信速率需达到12Mbps
以上，以下详细阐述。
1）视频终端对的有效上电压互感器柜
行速率点对点情况下传输D1格式视频，按目前H.264编解码器水平，视频终端到的上行通信速率应达到1.25Mbps 以上。除视频外还需交互音频和其他传感器数据和控制
信息，留出250kbps 余量，视频终
端对的上行链路速率应能达到
1.5Mbps 。
2）对视频终端的有效下
行速率对视频终端仅传输控制
指令、双向语音及其他低速率数
据，其下行速率可按照250kbps 预留。按照1个支持6个视频终端计算，终端上行瞬时通信速率要求
达到9Mbps 以上；下行瞬时通
信速率要求达到1.5Mbps 以上。
如按照半双工方式访问，瞬
时速率要求达到10.5Mbps 以上，以上均为净速率，考虑网络开销及网络余量，瞬时速率要求达到12Mbps
（预留1.5Mbps 余量）。
3 技术方案设计
3.1 总体方案设计
无线视频监控系统由油井端
5.8GHz频段无线视频监控系统方案设计
虚拟轨道列车
付 君 赵大胜草皮卷
（中船重工集团 第七二二研究所 湖北 武汉 430079）
摘 要： 针对某油田无线视频监控应用，对系统频段、实时性、传输容量等进行分析计算，设计5.8GHz 频段无线视频监控技术方案，物理层采用OFDM 调制方式、链路层采用动态TDMA 接入方式，
网络层采用IP 协议承载及路由数据，经分析可满足系统要求。
关键词： H.264；OFDM ；TDMA
中图分类号：U49 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0610044－02
盖型螺母
图1 无线通信子系统构成示意图
1）波形设计
通信速率要求达到12Mbps 以上，传输距离达到6公里，陆地信道为多径信道，系统需具备较强的抗多径能力。
我们采用OFDM （正交频分多路复用）技术，确保高速数据速率、频谱利用率，并有优异的抗干扰和多路径效应的能力自适应调制方式（BPSK ，QPSK ，16QAM ，64QAM ），并结合RS 外编码和Viterbi 内编码以及交织方式进一步提高抗突发错能力和抗干扰能力。
经仿真分析，在典型的瑞利衰落信道中，在接收机灵敏度为-86dBm -6时，可实现12Mbps 通信速率，误码率优于1×10E 。
2）链路计算
通信距离按上限6公里计，经计算收发天线增益达到21dB 时，以12dBm 功率发射时，可通信6公里以上，以下介绍分析过程。
自由空间下，链路损耗公式L ＝32.44＋20logD ＋20logf ，其中L 表示损耗（单位为dB ）、D 表示通信距离（单位为Km ），f 表示通信频率（单位为MHz ）。按照通信距离D ＝6Km ，通信频率f ＝5.8GHz 计算，链路损耗为123.27dB 。
按照5.8GHz 频段管理规定，发射端发射功率不大于27dBm （天线馈线进口功率），等效辐射功率不大于33dBm （天线辐射功率），此处按照32dBm 计算，接收机灵敏度指标一般在－86dBm 水平（约束条件：10MHz 带-6宽下，QPSK 调制，1×10误码率）。无线通信受到各种外界因素的影响，如大气、阻挡物、多径等造成的损耗，假定大气、遮挡等造成的损耗为25dB ，在链路计算中应留出15dB 的链路余量。 系统负载量达到40％以上时，系统基本饱和，效率较低。本系统采用TDMA 信道接入方式，以满足系统的实时性要求和传输容量要求。
系统的特点是上下行通信要求不对称，视频终端到的上行传输容量要求大于对终端的下行容量要求，时隙分配时必须加以考虑。时隙长度设定为3.90625ms ，时隙前后保护时间合计0.5ms ，则每时隙有效数据传输时间为3.40625ms ，每个时隙最大可传输40.875kbit 。按网内1个和6个终端节点计算，如果平均分配时隙，每个站点每100ms 可获得3.657个时隙，各点对应的净速率为1.495Mbps ，可满足站点视频及音频传输的容量要求和时延要求。实际应用中，中心站下行占用时隙更少，终端节点实际净速率更高。
3.4 网络层设计
统一以IP 方式承载各类音视频业务及数据业务。由于采用一点对多点的星型结构，而且网络拓扑基本固定不变，可以在的无线通信端机中采用预置路由方式，将各终端站点与统一编址，用户可通过有线网访问，并进而与各终端站点交互。
4 总结
针对油田油井视频监控系统用户要求，对系统工作频段、实时性要求、通信容量进行了计算分析，并基于此设计了系统技术方案，并对物理层波形设计、链路计算；链路层时隙设计和网络层路由承载方式进行了详细介绍。
则要求接收端天线增益达到20.27dBi 。结合市场上现有天线，选择接参考文献：
收增益为21dBi 的天线，按收发互易原则，天线发射增益也为21dBi ，天线[1]刘津京、潘长勇、阳辉，宽带无线多媒体传输组网技术研究，电视技术，2006年，第11期.
馈线入口的发射功率为12dBm ，约为15mW ，符合国家对于5.8GHz 用频规定。
作者简介：
3.3 链路层设计
付君，女，工程师，从事通信系统及信息安全设计工作；赵大胜，男，高链路层常见的多址接入方式包括预分配手段和CSMA/CD 等竞争接入方级工程师，从事通信系统研发工作。
式。竞争接入方式采用链路碰撞回避机制，无法保障严格实时性，而且其
3 系统模块划分及功能
3）平均系统事件间隔时间（MTBSI ，Mean Time Between System Incidents ）两次相邻的事件之间的间隔时间。平均系统事件间隔时间（MTBSI ）共分五大模块，具体子模块和完成的功能如下：
等于平均修复时间（MTTR ）和平均无故障时间（MTBF ）之和。
1）基础架构管理：实现对各种IT 资源进行管理，包括添加、删除、 4.3 可用性计算
修改、查询，对基本信息进行维护。
上述讨论这些指标可用来与客户签订服务可用性协议。这些协议最终2）过程管理模块：包括配置管理、问题管理、知识库管理、事件/故被包括在服务级别协议中。下面的公式1可用于确定已实现的可用性级别障管理、变更管理、性能/预测管理、输出管理、帮助管理等八个子模是否满足了约定的可用性需求。
块。
3）数据集成模块：将采集的初始数据按照统一的格式标准化后存入数据库中，以供核心程序的调用。
AST －约定服务时间；
4）数据采集：采集被监控资源各项指标的数据。
Dt －在约定服务时间内的停机时间。4 系统可用性评估
5 结语
4.1 可用性
系统的设计和实现可从根本上解决IT 资源的管理问题，提高IT 资源的可用性（Availability ），高可用性意味着宕机时间很少和服务恢复利用率，使地铁站的业务服务能力得以提高，旅客得以快速进出站，在现迅速，因而IT 服务对客户是持续可用的。已实现的可用性级别是通过一些实中具有很高的实际应用价值。
指标来显示的。服务的可用性取决于：IT 基础设施的复杂程度；组件的可靠性；快速有效地对故障做出反应的能力；由支持部门和供应商提供的维参考文献：
护的质量；运营级管理流程的质量和范围。
[1]蔡雯瑛、郑骏，基于SNMP 的IT 服务管理系统的架构设计[J].计算机应4.2 可用性指标
用与软件，2007（5）：178-180.
可用性管理的目标是要提供符合预定可用性级别且成本合理的IT 服[2]杨利梅，借助ITIL 打造高效的电信运营流程[J].信息网络，2005，8：务，以帮助企业实现其业务目标。可用性管理中包含下列指标：
30-34.
1）平均修复时间（MTTR ，Mean Time to Repair ）故障发生和服务恢[3]J 尉林明、赵辰、孙傲宇，ITIL 服务支持管理在信息系统工程运行维护复之间的平均时间，也被称之为宕机时间。它是检测时间和解决时间的。阶段监理中的应用，北京联合大学学报，2004.9Vol.18（3）：30-34.
这个指标与服务的可恢复性和可服务性相关；
2）平均无故障时间（MTBF ，Mean Time Between Failures ）从一次事件中恢复过来到下一次事件发生之间的平均间隔时间，也被称为正常运作者简介：
行时间。与服务可靠性有关；
葛党朝，工程师，研究方向：城市轨道交通及管理。
（1）
（上接第26页）
