高清时代地铁视频监控解决方案分析

　　传输难点及解决方案

　　存储设备：如DVR，必须具有1路或者多路高清数字视频输入接口，具有压缩存储高清数字视频功能，具有高清视频的回放功能。

　　监视设备：一般的监控监视器都不支持高清数字视频，应提升到完全支持1080p*60fps的高清格式显示。

　　传输系统

　　所示，每一路摄像机采用百万高清数字摄像机，输出12bit、746.496Mbps的1080p非压缩数字图像。共传输90路高清数字视频。带宽为90×746.496Mbps=67.18464Gbps。鉴于控制中心最大能同时观看8路高清数字视频，所以不必要同时传输90路，只需同时传输8路就足够了。各个站点本地实时存储本站点的8路高清视频。这样带宽就降低到8×746.496Mbps=5.971968Gbps。采用节点式环形网光传输，占用1-5芯光纤。

　　高清多媒体传输采用节点时光传输，传输的是1080p×60fps的多媒体图像信息，故只需要2.97Gbps就足够。占用1芯光纤。

　　其它上下行数据业务属于低码流数据，采用节点式环形网光传输，占用1-2芯光纤。因此，三方合起来一条8芯光缆就能满足这个系统的要求。

　　传输难点及解决方案

　　HD-SDI摄像机输出是高清数字非压缩信号，当HD-SDI摄像机推入市场时，就经常出现“传输距离太短”的质疑。如果采用 HDMI传输也只有几十米，就算使用中继放大也只能最多达100米，而且HDMI是3路数据传输，若传输距离长，就会出现3路数据不同步，引起重影、偏色等诸多问题。这种质疑严重影响了工程商在监控系统中采用HD-SDI摄像机的热情。

　　因此，部分制造商放弃无压缩高清监控，降低监控质量，放弃实时性，而采用有损压缩的百万高清网络摄像机使用网络传输；而另一部分则着重研究传输问题，除了开发3G-SDI的产品用传输速率来增加传输距离外，同时也在HD-TX芯片上以FPGA设计架构采用无损压缩技术降低带宽，将距离增加到300米，同时也可藉由在同轴或UTP缆在线材质上128/168/192编织上对高频损失的优劣条件选用，来降低线路上的损失及延长高清HD-SDI的信号传输距离。

　　目前最普遍的是，HD-SDI通过转Fiber的光端机转换为光纤电缆传送，同时为了能满足多路的HD-SDI信号的单向或双向传送，光端机也有以WDM/DWDM/CWDM等多波长分频方式的传输，达成一路以上的HD-SDI光纤信号载送传输要求，这可以让HD-SDI摄像机信号传输达到20-80公里。

　　由于传输的是非压缩高清数字视频，一路1080p×60fps的高清数字视频需占用2.97Gbps带宽。光纤传输理论上传输带宽没有上限，但是传输处理单元，包括光模块，收发器芯片等等，远远落后于光纤理论传输带宽。如今的万兆网的光纤传输带宽也只是达到10Gbps，像这样的 10Gbps带宽也只能传输3路非压缩高清数字视频。

　　节点式环形高清数字传输特点

　　因此，必须在高清视频源头找解决方案。以无损降低高清数字视频源码流的方式来降低传输带宽。码流为2.97Gbps的1080p的高清视频，若采用12Bit的RVF格式，码流仅为746.496Mbps，大大降低带宽。传输带宽为 10Gbps的单芯光纤，可以传输10Gbps÷746.496Mbps=13路百万高清数字摄像机的高清数字视频。采用多芯单波长或者单芯多波长的光缆，即能完全满足高清传输的要求。

　　本文中的某地铁高清传输案例，主要有以下几个特点：

　　采用单芯单波长光纤传送多路RVF格式高清监控视频，解决了无损多路高清数字视频监控无法传输的问题。不仅降低布多条光缆的费用。而且在现有的光缆基础上轻松升级，实现真正的高清数字视频监控。

　　环形光纤网络的自愈功能，当某节点断路时，光通路自动切换到另一种环形网络拓扑。增强了系统的安全性。降低系统硬件的故障率。

　　各个站点采用高清数字视频多业务交换平台。平台拥有8路10Gbps光传输通路，可动态插入和撤销1-8路高清数字监控视频。1路高清数字视频监视，可监视本地视频，也可监视光通道内10Gbps高清数字视频光传输流内任意一路视频。8路高清视频存储及回放，回放时，回放视频插入 10Gbps高清数字视频光传输流。下行数据流经解包、分配到各个终端，各终端的上行数据流经封包插入数据流中，上报给中心服务端。

　　此平台属于动态交换平台，可随时增加和减少监控摄像机的数量，可随时增加和减少各种上下行数据，主机采用机箱插板式结构，扩容方便，可随时在线动态增减板卡，不必让系统下线。主机还备有1路高清视频板卡，故障时会自动替换故障板卡。即保证了系统7×24小时在线，又提高了系统的安全性。