基于卫星通信网络的视频传输方案V1.1

基于卫星通信网络的视频传输系统

方案设计

撰写：张健

修改：

版本号：V2012.1.0

2012年 9 月 4 日

一、方案需求分析

随着目前互联网的不断发展，人们对讯息的掌握也越来越频繁，特别是随着视频在各种领域的不断开拓，人们对视频资讯的需求也越来越高。

但在一些特殊环境下，不具备互联网的覆盖，视频传输成了一个很大的问题。特别是对移动船只，可能出现在地球上任意海域的某个地方，平时在海上航行或停靠码头上下货物，需要进行一些视频监控，怎么样才能将船上的视频监控资讯回传给指挥中心，并进行观看是本方案需要解决的问题。

按照航天的视频回传模式，需要租借卫星频道进行数据传输，这样成本非常高。我们根据实际情况，考虑到回传的视频监控录像不一定要实时监看且不是全天候的监控，基于此情况可进行线下传输，结合我所目前成熟的无线通信网络传输系统，提出了一种基于卫星通信网络的视频传输方案。

二、系统功能

●视频监控录像压缩存储

●移动IP格式数据打包

●全球任一地点点对点数据传输

●数据线下传输

●视频资讯点播

基于卫星通信网络的视频传输方案，主要完成对视频流的无线传输以及播放功能。系统对前端摄像头采集到的视频监控录像进行编码压缩，将压缩后的视频监控录像通过卫星通信终端进行点对点的跨地域传输，指挥中心对监控录像进行存储，待录像全部接收完后存储在本地并提供给中心进行点播。

三、方案的基本结构

图1 基于卫星通信网络的视频传输方案示意图该系统主要由如下几部分组成：

●视频压缩存储分系统；

●点对点移动数据传输分系统；

●接收存储点播分系统。

视频压缩存储分系统

图2 系统的结构示意图

视频压缩存储分系统：主要完成对摄像头视频监控录像的采集，压缩并在本地进行存储，以供传输分系统进行传输；

点对点移动数据传输分系统：主要将视频数据从一个地点传输到另一个地点；

接收存储点播分系统：主要完成对传输分系统接收到的数据进行解析并进行保存，建立索引，并提供点播功能。

四、系统参数

考虑到卫星通信的带宽及服务商的流量使用费，本系统的主要参数如下：

●监控点最大数量：50个；

●监控视频分辨率：D1；

●单路视频码率：20Kbps；

●视频压缩格式：H.264格式（High Profile）；

●点对点网络运营商：卫星通信运营商；

●本地视频存储空间：1T；

●每日最大录像时间：24小时；

●卫星通信最大带宽：492Kbps。

五、方案的关键技术

●码率动态可调的视频编码压缩技术

由于传输分系统的带宽受到移动网络本身的限制，因此，如何充分的利用带宽，根据实际情况对需要传输的视频图像质量进行动态的调整，使得回传回去的数据尽可能的满足观看需求的同时提高传输速度。

码率动态可调的视频编码压缩技术是通过用户对当前录像情况的视频质量进行衡量，当用户对质量要求不是很高时，可将码率适当调低，进行编码压缩，反之，则调高压缩码率。

因此，在开发视频编码压缩器时，需要根据实际用户的需要，设置三档码率：较低码率、一般码率和较高码率，分别对应用户的三种可能需求。

●基于卫星通信网络的点对点数据传输卡的设计

对于普通的无线通信网络，只能依靠基站进行通信，因此，想利用普通的通信网络，只能在船只靠近岸边时才行。为了保证通信的实时性，需要使用海事卫星通信网络进行通信。

海事卫星通信系统由海事卫星、地面站、终端组成。岸站是卫星通信的地面中转站。船站就是海上用户站，设置在航行的油船、客轮、商船和海上浮动平台上。船站的天线均装有稳定平台和跟踪机构，使船只在起伏和倾斜时天线也能始终指向卫星。海上船舶可根据需求由船站将通信信号发射给地球静止卫星轨道上的海事卫星，经卫星转发给岸站，岸站再通过与之连接的地面通信网络或国际卫星通信网络，实现与世界各地陆地上用户的相互通信。

通信模块使用的卫星网络是Inmarsat公司的最新一代通信卫星网络。该网络由三颗卫星组成，覆盖除极地以外的所有地区。覆盖范围如下图所示：

图3 卫星覆盖范围示意图

这三颗卫星组成了一个局域网，inmarsat把这个局域网叫做BGAN(宽带全球区域网，Broadband Global Area Network)。联网时，通过BGAN这个局域网的网关，与互联网进行通信。BGAN提供高达492kbps的宽带数据能力。终端设备可提供互联网接入、话音、传真、ISDN、短信、语音信箱等多种Array业务。上网费用按流量收取，资费标准为70元/M。

传输卡结构框图如下所示：

图4 传输卡结构框图

整个传输卡以ARM处理器为CPU，通过控制卫星信号的调制解调器与卫星网络连接，进而连入互联网，进行数据交换。同时，为了使传输模块具有拨打电话的功能，在设计时，增加了语音接口，这样传输卡除了进行数据传输外，还可以拨打海事卫星电话。

卫星的调制解调器上行传输速率为240kbps，下行速率为384kbps。接收的频率范围是1525-1559MHz，发射频率为1626.5MHz-1660.5MHz。

六、结论

本方案为无互联网和移动网络的区域实现视频数据的点对点传输提出了详细的方案和实现技术。此方案基于我所现有的移动网络方案基础上进行的改进，其科学性与可行性已经过论证。系统中涉及到的设备基本上已具有原理样机，可提供系统调试环境。

另外，此方案比租借卫星频道进行通信的费用要经济很多，适合进行大规模的推广使用。