基于80211网络的无线视频传输系统设计

第18卷第1期广州航海高等专科学校学报V o.l 18 N o.12010年3月J OURNAL OF GUANGZ HOU MAR I TI M E COLLEGEM ar .2010收稿日期:2009-10-12基金项目:广州航海高等专科学校科研项目(200912B08) 作者简介:刘 珂(1984),男,硕士,主要从事网络体系结构方向研究.基于802.11b 标准的港口无线视频监控系统前端设备设计刘 珂,封 斌(广州航海高等专科学校计算机与信息工程系,广东广州510725)摘 要:基于802.11b 标准的无线视频监控系统前端设备,采用ARM 920T 内核的S3C2410处理器,与剪裁后的Linux2.6.14内核组成系统平台,移植了相关外设的驱动程序.应用层程序使用V i d eo4L i n ux 提供的API 函数进行视频采集,并对视频数据按照M PEG4标准进行编码,用socket 接口实现网络传输.整个系统建立在嵌入式系统架构上.关键词:S3C2410,li n ux ,V i d eo4L i n ux ,802.11b ,无线视频监控系统中图分类号:U653 文献标识码:A 文章编号:1009-8526(2010)01-0014-04 港口需要监控的范围很广,包括停泊区、港口、码头、货场、保税区等,在某些地段,特别是受海潮严重影响的近海作业区,不适合大面积铺设有线网络线路.同时,相当部分的港口作业具有移动性,难以采用有线信号传输方式,港口复杂的地理位置和特殊功能造成了传统有线网络利用上的不便.本文提出了无线传输和有线传输相结合的视频监控方案,利用无线局域网高移动性、强保密性、抗干扰性和架设与维护便捷等特点,解决了在位置变动频繁及不方便铺设有线网络的情况下,港口视频监控系统的分散布点、集中监控、远程管理等问题,可完整的实现所有地段的监控.本文重点讨论基于802.11b 标准的嵌入式视频监控系统前端设备的设计与实现.该设备采用了基于ARM 920内核的S3C2410CP U 和嵌入式L i n ux 操作系统,将USB 摄像头采集的视频信号,调用XV I D 算法进行压缩编码,并通过802.11b 标准的无线网卡传输编码后的视频信号.1 系统组成1.1 系统硬件框架本系统使用的硬件平台选用北京博创公司的UP -NETARM 2410开发平台,该平台使用基于ARM 920内核的S3C2410处理器,主频203MH z ,存储采用64M B SDRAM 和64MB NAND FLASH,具备4个USB 接口、AX88796以太网口,触摸屏、彩色LCD 、J TAG 调试接口,UDA1341音频模块等.本系统通过USB 接口外接摄像头及802.l 1b 网卡,实现视频采集与无线网络连接功能.系统的硬件结构图如图1所示.1.2 系统软件结构系统开发环境为w i n +i n tel 环境下的虚拟机v mw are w or kstation6.5,RedH at Enterprise 4,交叉工具链为ar m -linux-gcc-3.4.1.目标机操作系统采用linux2.6.14内核,并针对ar m 硬件平台进行剪裁,移植USB ,网络接口,LCD,摄像头,无线网卡等第1期刘 珂等:基于802.11b标准的港口无线视频监控系统前端设备设计15图1 基于S3C2410处理器的无线视频监控系统前端系统硬件框图驱动.应用层软件视频编码模块和网络传输模块建立在linux内核之上.1.3 无线局域网标准选择在无线局域网标准和规范方面,主要有I EEE 802.11系列标准、H o m eRF和中国制定的W LAN GB15629.11-2003系列标准等,它们各有特点,应用领域也不尽相同.目前I EEE802.11b设备比较成熟,不同厂家设备的兼容性较好,可以与更高速率的I EEE802.11g兼容.结合港口无线视频传输的实际环境和网络需求,本系统采用I EEE802.11b标准的2.4G无线局域网,网络架构为多AP模式和无线中继模式.2 软件系统设计系统的软件分为两大部分:建立目标机软件平台和编写应用程序.下面分别进行简要叙述.2.1 目标机系统软件平台建立主要分为目标机操作系统内核的生成和相关外设驱动的移植两个部分.2.1.1 目标机操作系统L i n ux2.6.14内核的生成主要内容的是对li n ux2.6.14内核源码进行剪裁、配置和编译.目标机L i n ux内核生成可简要分为以下步骤:建立环境变量,修改m akefile.将分区信息加入内核源码指定启动时的设备初始化禁止Flash ECC校验下载Y affs2,并加入内核内核配置(.config)与编译修改,创建根文件系统2.1.2 USB、网络、LC D、摄像头、无线网卡驱动移植由于L i n ux2.6.14内核已经包含了s3c2410的USB驱动、LCD驱动,所以只要在平台初始化文件中对USB、LCD进行设置、初始化即可.需修改文件:$KERNEL/arch/ar m/m ach-s3c2410/m ach-s mdk2410.cNE2000兼容网卡AX88796的移植,需要完成的工作包括:定义网卡I/O地址:在S3C2410平台关于内存地址映射的头文件中增加对网卡的支持.需修改文件:$KERNEL/incl u de/as m-ar m/arch-s3c2410/ m ap.h地址映射:将定义好的网卡物理与虚拟I/O 地址间的映射关系注册到初始化文件中.需修改文件:$KERNEL/arch/ar m/m ach-s3c2410/m ach-s mdk2410.c修改NE2000驱动文件:Uptech2410-s平台使用的是NE2000兼容的AX88796芯片,需修改文件:$KERNEL/drivers/net/ne.c开启内核对NE2000兼容网卡的支持:在文件arc h/ar m/Kconfig进行配置摄像头驱动移植:本系统选择了基于OV511芯片的网眼2000摄像头,li n ux2.6系列内核中支持该系列摄像头,在m ake m enuconfig中对ov511配置即可.无线网卡移植:本系统选择了具有USB接口的TopLink-WN321G无线网卡,其主芯片为RT73,其移植步骤为:下载RT73的li n ux驱动程序源码,解压到编译目录编辑M akefile,指定交叉编译工具链,交叉编译,生成rt73.ko下载到目标机,通过i n s m od安装设置I P地址、网关和DNS2.2 应用层软件设计作为监控系统的前端,本系统主要完成了视频数据的采集、编码、传输三大功能.下面,对这三个功16 广州航海高等专科学校学报第18卷能模块分别进行阐述.2.2.1 视频采集模块的实现L i n ux 系统中的V i d eo4L i n ux 模块为视频应用程序提供了一套统一的API 接口,视频应用程序通过标准的系统调用即可访问不同的视频设备.V i d e -o4Linux 向虚拟文件系统注册视频设备文件,应用程序通过访问视频设备文件实现对视频设备的操作.L i n ux 下视频采集流程如图2所示.图2li nux 下视频采集流程图视频采集过程为视频压缩编码过程提供数据源.首先,应用程序使用open()打开设备/dev /v4l/v i d eo0,调用参数为V I DI OCGCAP 及V I DI OCGPI CT 的iotc l()函数,读取摄像头设备信息,再调用参数为V I D I O CSPI CT 的i o tcl()函数设置摄像头的捕获参数.然后,进入视频帧采集主循环.调用参数为V I DI OC MCAPTURE 的i o tcl()函数开始采集一帧图像,然后调用参数为V I DI OCSYNC 的iotc l()函数,判断当前帧是否采集完成.当前图像采集结束后,调用视频编码函数enc_m a i n ()对当前帧进行压缩编码,然后进入下一轮视频采集循环.直到用户发出终止采集的指令,调用函数close ()关闭设备,结束视频采集过程.2.2.2 视频编码模块的实现在获得视频数据后,由于原始的图像数据量十分庞大,必须在网络传输前进行视频编码压缩.本系统中,选取了开源的XV I D 视频编码模块,并将其移植到ar m 体系结构上,以库函数的形式提供给应用层进行编码.XV I D 系统遵循了M PEG4(H.264Part10)标准,和其他标准相比,M PEG4压缩比更高,节省存储空间,图像质量更好,特别适合在低带宽等条件下传输视频,并能保持图像的质量.XV I D 编码器原理框图如图3所示.图3 XV I D 编码器原理框图2.2.3 视频传输模块的实现Socket 是网络通信中应用进程和网络协议之间的接口.在L i n ux 操作系统中,socket 属于文件系统的一部分,网络通信可以看成是对文件的读取,用户可以像对文件操作一样对网络进行控制.使用socket 进行视频传输时,监控前端设备是作为服务器出现的.首先在监控前端设备应用层中,使用socket()函数建立一个通信的端点,再用b i n d ()函数把一个地址绑定到这个端点上.然后,前端设备使用listen()函数侦听连接请求,当客户端用connect()函数连接前端应用层的listen()函数正在监听的端口时,就进行后续的相关处理.如果li s ten ()一直没有侦听到连接请求,那么服务器就会在listen()处阻塞,一直到有连接请求到来.监控系统后端在视频传输时是作为客户端出现的.首先,用socket()函数建立一个套接字的通信端口,然后直接用connect()向指定的服务器发送连接请求,如果请求被接收,下一步就可进行视频数据的传输.服务器与客户端的socket 连接成功后,服务器端创建发送线程,实现视频编码数据的发送.传输流第1期刘 珂等:基于802.11b 标准的港口无线视频监控系统前端设备设计17程图如图4所示.图4 socke t 通信过程3 小结本系统基于S3C2410处理器和L i n ux2.6.14内核,通过V ideo4L i n ux 设计视频采集模块,使用开源的XV I D 压缩编码算法,通过802.11b 标准的无线局域网实现了网络传输,整个系统具有稳定可靠、安装简便、成本低廉等特点,完全满足了港口视频监控系统的需求.通过进一步扩展改造,可应用于其他不便于使用有线网络的监控系统中.参考文献:[1] S3C2410X 32B it R I SC M icroprocess or U ser s M anua,l Revision1.2[M ].K orea :Sa m sung E lectron ics L i m ited C o mp any ,2003.[2] 张美平,许 力,沈金波.基于嵌入式Li nux 的无线网络图像监控系统的设计与实现[J ].福建师范大学学报(自然科学版),2009(1):34-38.[3] 张永强,赵永勇,李崇德.嵌入式远程视频采集系统的设计与实现[J].现代电子技术,2006(4):75-77.[4] 杨继华,严国萍.基于嵌入式L i nux 与S3C2410平台的视频采集[J].单片机与嵌入式系统应用,2004(11):69-71.[5] 赵宝会,天津港集团视频监控系统改造[J].中国新技术新产品,2009(1):30.D esign of PortW ireless V i deo Surveillance Syste m sBased on 802.ll b StandardLI U Ke FENG B i n(Depart m ent of Co m puter and Infor m ation Eng i n eering ,Guangzhou M ariti m e College ,Guangzhou Guangdong ,510725,Ch i n a)Abst ract :Th is paper designs and i m ple m ents a w ire less v ideo surveillance syste m based on 802.llb S tandar d .The syste m m a i n l y consists o f the S3C2410CPU based on ARM 920T co re and li n ux 2.6.14kerne.l The drivers o f cor -re lative peri p heral equ i p m ents are reported to ar m -linux kerne.l A v i d eo capturi n g progra m is designed by app l y ing V i d eo4L i n ux APIs .The v i d eo da ta is then encoded accor d i n g to MPEG4standard and realize net w o r k trans m ission through socket i n terface .The who le syste m is estab lished on e m bedded syste m fra m e work .K ey w ords :S3C2410;linux ;V i d eo4L i n ux ;802.11b ;W ireless V ideo Surve illance Syste m s。

02.11n的5GHz频段通常应用于低延迟，交互性强的WiFi产品。

实际上，表一中的其他无线标准在技术和市场成熟以后也会应用于无线通信。

其中，UWB以其低功耗的特性，逐渐作为可视距离的无线通信方案的首选，例如实现无线传输的“dongle”。

相对于可视距离的无线通信的应用，802.11n可实现更远距离的(非可视距离)的多媒体通信，比如在家里的不同房间之间的音视频通过无线播放。

我们用标准的802.11的产品用来测试，证明鲁棒性很好，可以穿越墙壁和混凝土楼板，图-1是测试环境图示，用SONY的PS3游戏机作为高清的视频源，源和显示设备之间距离100英尺并穿越6面墙，视频的内容包括游戏和电影视频。

表5是测试结果，一组是编码端和解码端都是2x3MIMO(2个发送天线和3个接收天线)的无线设备，另一组采用编码端2x3MIMO,接收端2x2MIMO的无线设备。

WW602编码用20Mbps码流的图像质量可超越高清电缆传输的6-15Mbps的图像质量。

图-1：WW602基于802.11n的无线HDMI测试环境
注意：最大编解码速率设置在65Mbps。

基于Wi-Fi的音-视频数据传输系统设计随着无线网络技术的迅猛发展，Wi-Fi已经成为人们日常生活中使用最广泛的无线通信技术之一。

在这样的背景下，基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统设计应运而生，为人们提供了更加便捷、高效的音视频数据传输方式。

基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统设计主要包括三个关键环节：数据采集、数据传输和数据接收。

首先是数据采集。

在音/视频数据采集环节，我们需要使用专业的设备或传感器来实时采集音频或视频信号。

例如，可以使用麦克风来采集声音信号，或者使用摄像头来采集视频信号。

采集到的数据需要经过模数转换等处理，以便在数字领域进行传输和处理。

其次是数据传输。

在基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统中，数据传输采用的是无线网络技术，因此，我们需要将采集到的音/视频数据通过Wi-Fi信号进行传输。

传输过程中，数据需要进行压缩和编码，以减小数据量，并保证传输的稳定性和流畅性。

同时，为了提高传输效率，可以采用一些优化策略，例如使用多路复用技术将多个音/视频信号同时传输，或者通过带宽管理技术来合理分配网络资源。

最后是数据接收。

数据接收环节需要使用终端设备来接收并解码传输过来的音/视频数据。

终端设备可以是电脑、手机、电视等。

在接收端，我们需要对接收到的数据进行解码和解压缩，以恢复原始的音/视频信号。

解码后的音/视频信号可以通过扬声器或显示器进行播放，让用户可以听到声音或看到画面。

基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统设计具有许多优点。

首先，Wi-Fi信号的覆盖范围广，传输距离远，可以满足人们在不同场景下的音/视频数据传输需求。

其次，Wi-Fi信号传输速度快，可以实现高质量的音/视频数据传输，让用户获得更好的体验。

此外，Wi-Fi技术成本相对较低，易于部署和维护。

总之，基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统设计为人们提供了一种高效、便捷的音视频数据传输方式。

随着无线网络技术的不断进步，相信基于Wi-Fi的音/视频数据传输系统将在未来得到更广泛的应用。

基于802.11b的嵌入式无线图像传输系统
彭建勇;胡福桥;罗亮辉
【期刊名称】《微型电脑应用》
【年(卷),期】2005(021)002
【摘要】提出了一种基于802.11b的无线图像传输系统的设计方案,该方案利用mpeg4压缩编码芯片VW2005完成视频图像的压缩,通过802.11b芯片实现图像压缩数据的无线传送,在接收端采用软件解码来恢复图像,并给出了实验结果.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】彭建勇;胡福桥;罗亮辉
【作者单位】上海交通大学;上海交通大学;上海交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.在嵌入式Linux上实现80
2.11b无线网关 [J], 朱斌;陈晓仁;曹曼祥
2.基于S3C2440A的嵌入式无线实时图像传输系统 [J], 吴爱军;许雪梅
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4.应用于EPA网络的嵌入式802．11b无线网关 [J], 杨云;王平
5.基于嵌入式与Linux的无线图像传输系统设计 [J], 赵继春;郭建鑫;钟瑶
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基于OFDM的80211a系统毕业设计题目基于 OFDM 的 802.11a 系统摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)1.1 无线通信发展及意义 (3)1.2 无线通信研究方向 (3)第二章 IEEE802.11a物理层标准介绍 (5)2.1 OFDM基本原理 (5)2.2OFDM的帧结构 (6)2.3OFDM的编程过程 (7)2.4 802.11a的系统参数 (8)2.5OFDM的结构框图 (9)2.6星座映射 (10)2.7 串并变换和FFT (10)2.8插入循环前缀 (10)2.9对于OFDM调制过程的理解 (11)第三章 802.11a仿真平台的搭建 (12)3.1 仿真模型和链路参数设置 (12)3.1.1 802.11a链路编解码参数 (13)3.1.2 插入导频 (14)3.1.3循环前缀的引入以及时延分析 (14)3.1.4加前导训练符号 (14)3.2 编码 (15)3.2.1 信道编码 (15)3.2.2 交织 (16)3.3 子载波的调制与解调 (16)3.3.1 调制 (16)3.4 解调 (19)3.5 基于链路同时使用发射接收分集的性能仿真 (20)3.6 信道模型 (20)3.7 信道估计 (20)第四章总结 (23)参考文献 (24)摘要本文在分析与总结相关文献的基础上，介绍了OFDM(正交频分复用)的基本原理，研究基于IEEE802.11a标准的物理层仿真平台的搭建。

IEEE802.11a无线局域网，其物理层采用了正交频分复用技术（OFDM）。

同时，本文还分析了标准物理层的关键技术（信道估计技术，同步技术）和基本原理。

链路的搭建在着重研究调制解调技术的同时，还侧重研究了同步技术对整个链路的影响，并用仿真工具Matlab对其进行了仿真分析。

全文可分为四个部分：无线通信系统的发展和研究，OFDM系统的基本原理，IEEE802.11a物理层规，IEEE802.11a仿真平台搭建及链路性能仿真分析。

基于IEEE 802.11无线局域网的视频流接入控制
马杰;刘元安;冯锡平
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2006(32)8
【摘要】从理论上分析了基于IEEE 802.11b无线局域网的UDP可用带宽,重点分析了视频码流数目N、视频帧率与视频帧的平均帧长度间的关系,给出了分析结果.在此基础上,说明了无线局域网上视频流接入控制机制的必要性.实验结果表明,其结果很好地反映了802.11无线局域网上视频码流传输的实际特性,为实现基于IEEE 802.11无线局域网的视频流接入控制提供了依据.
【总页数】5页(P118-121,124)
【作者】马杰;刘元安;冯锡平
【作者单位】北京邮电大学,无线通信中心,北京,100876;北京邮电大学,无线通信中心,北京,100876;北京邮电大学,无线通信中心,北京,100876
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
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2.11e HCCA的接入控制方案 [J], 吴娟;章韵;俞言霞
2.量化因子在IEEE 802.11 b/e无线局域网视频流传输中的图像质量性能仿真研究[J], 廖勇;杨士中
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5.IEEE802.11无线局域网视频流传输综述(英文) [J], Chang Wen CHEN;冯正勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于802.11a协议的OFDM通信系统的发射端设计及硬件实现随着最近的4G网络大规模商用,加之,近几年移动互联网的飞速发展,越来越多的人使用手机、平板电脑等移动终端通过WLAN接入互联网,OFDM技术得到了越来越多人的关注。

IEEE802.11a标准就是无线局域网的重要标准之一,它的物理层采用OFDM技术传输数据,最高的传输速率能够达到54Mbps。

OFDM技术具有强大的抗多径效应能力,能够消除系统中的码间串扰,减少信道间干扰。

OFDM技术还具有高效的频谱利用率,并且能够比较容易的实现非对称性传输。

OFDM技术的这些优点,使它能够有希望被应用于更多的无线通信系统中。

所以OFDM技术的硬件实现显得非常重要。

本文的OFDM系统是基于IEEE802.11a标准设计的,按照IEEE802.11a标准规定的OFDM信号的数据帧结构,设计了系统发射端模块。

系统工作的硬件平台采用的是FPGA+DSP架构,FPGA选用的是Xilinx公司的V5系列的XC5VSX50T芯片,系统主要的信号处理部分是在FPGA中完成的。

DSP选用的是TI公司的达芬奇系列的TMS320DM6437芯片。

硬件平台中出除了FPGA与DSP模块,还有模数转化模块、数据转化模块以及网络层接口模块。

本系统设计的主要流程为:1.按照IEEE802.11a标准的规定在simulink上建模仿真,以验证系统的可行性;2.在ISE中使用Verilog语言实现系统的各模块,并进行行为仿真;3.将行为仿真通过的模块在FPGA开发板上实现各模块;4.根据系统的需要,选取芯片,设计系统硬件开发平台,并完成调试。

本文的第一章介绍了课题的研究背景和意义,OFDM系统的发展历史和优缺点;第二章介绍了OFDM系统的基本原理以及OFDM系统的研究热点问题。

第三章首先介绍了IEEE802.11a规定的OFDM系统主要参数和数据帧结构,然后介绍了系统发射端模块的实现方式,包括长短训练序列生成模块、扰码器模块、卷积编码器模块、QAM调制模块、导频插入模块、IFFT模块以及CP插入模块。

基于IEEE802.11g的移动视频监控系统的研究的开题报告一、研究背景及意义近年来，移动互联网技术的快速发展极大地促进了现代社会的发展。

随着智能手机、平板电脑等智能设备的普及，人们需要随时随地获取信息、进行视频通话、进行娱乐等，这推动了移动互联网技术的不断创新。

同时，在传统的视频监控领域，也出现了基于网络技术的视频监控系统，能够实现远程监控、云存储等功能，无疑具有巨大的应用前景。

然而，目前的视频监控系统大多需进行布线安装，无法满足对移动性的需求。

基于移动性的视频监控系统，对于实时性、灵活性等方面要求比传统系统更高。

因此本研究基于IEEE802.11g提出一个移动视频监控系统，以实现移动视频监控，具有一定的理论与实际意义。

二、研究内容及方法本研究拟基于IEEE802.11g，构建一个移动视频监控系统，并研究移动互联网环境下，视频数据传输的优化方法，力求实现高效、稳定、迅速的移动视频监控系统。

研究方法主要包括以下几个方面：1、通过调研现有的视频监控系统，分析其优缺点，确定研究的重点和难点；2、对移动互联网环境下视频数据传输的特点进行分析，确定视频数据传输方案；3、设计并实现移动视频监控系统，测试系统的稳定性、效率等指标；4、案例分析，对系统进行应用实践，分析其实际应用价值。

三、拟达到的预期目标本研究拟达到以下预期目标：1、构建一种基于IEEE802.11g的移动视频监控系统，具有稳定、高效、迅速等特点；2、研究视频数据传输方案，优化视频数据传输效率；3、验证移动视频监控系统在实际应用中的价值；4、为移动视频监控系统领域的研究和实践提供思路和方法。

四、研究可能面临的困难及解决对策在本研究中，可能会面临以下困难：1、移动网络环境的不确定性，如信号质量、网络拥塞等问题；2、研究过程中，可能会遇到视频数据传输效率较低的问题；3、视频监控系统所涉及的安全性、隐私等问题。

解决对策主要包括以下几个方面：1、对移动互联网环境下的不确定性进行充分分析，合理制定方案，降低网络环境对系统的影响；2、对视频数据传输效率低的问题，采取多种策略进行优化，提高移动视频监控系统的整体效率；3、在系统设计中，注重数据安全、隐私保护等问题的解决。