视频监控系统各传输方式之间的较量

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　　一个标准的视频监控系统，由五大部分组成：视频采集系统、视频传输系统、视频切换管理系统、视频显示系统、视频录像系统。视频采集系统主要是完成对前端图像信号的获取;视频传输控制系统完成对前端图像信号的传送和控制通信;视频切换管理系统完成对图像信号的切换控制和资源分配;视频显示系统完成对前端图像信号的终端设备输出;视频录像系统完成对前端图像信号的长延时存储和回放。

　　在系统工程中，良好的视频传输设计是监控系统非常重要的一部分。如果建设一套好的系统，选用的都是高指标、高画质的摄像机、镜头、监视器、录像机，但是没有良好的传输系统，最终在监视器上看到的图像将无法令人满意。根据“木桶法则”，最终的图像质量取决于整个系统中最差的一环，而这最差的一环往往就是传输系统。系统设计人员必须根据实际需要选择合适的传输方式、高质量的传输线缆、专用连接头和设备、并按专业标准进行安装，才能达到理想的传输效果。常见的几个视频传输方式见如下介绍。

　　同轴电缆传输

　　图像传输最基本的方法是采用视频基带传输,即同轴电缆传输，由于同轴电缆具有价格较便宜、铺设较方便的优点，一般在小范围的监控系统中有着广泛的应用。

　　利用同轴电缆传输视频信号由于信号衰减的原因，使得信号的传输距离有限，因此同轴电缆只适合于近距离传输图像信号，当传输距离达到200米左右时，图像质量将会明显下降，特别是色彩变得暗淡，有失真感。在工程实际中，为了延长传输距离，要使用同轴放大器。同轴放大器对视频信号具有一定的放大作用，并且还能通过均衡调整对不同频率成分，分别进行不同大小的补偿，以使接收端输出的视频信号失真尽量小。但是，同轴放大器并不能无限制级联，一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联2到3个，否则无法保证视频传输质量，并且调整起来也很困难。因此，在监控系统中使用同轴电缆时，为了保证有较好的图像质量，一般将传输距离范围限制在四、五百米左右。另外，同轴电缆在监控系统中传输图像信号还存在着一些缺点：

　　.同轴电缆本身受气候变化影响大，气候不好图像质量受到一定影响;

　　.同轴电缆较粗，在密集监控应用时布线不太方便;

　　.同轴电缆一般只能传视频信号，如果系统中需要同时传输控制数据、音频等信号时，则需要另外布线或增加设备;

　　.同轴电缆抗干扰能力有限，无法应用于强干扰环境;

　　.同轴放大器还存在着调整困难的缺点。双绞线和双绞线视频传输设备利用双绞线传输视频信号是近几年才兴起的技术，所谓的双绞线一般是指超五类网线，采用该技术与传统的同轴电缆传输相比，其优势越来越明显。

　　双绞线传输优点

　　1.布线方便，线缆利用率高。一根普通超五类网线，内有4对双绞线，可以同时传输4路视频信号，或3路视频信号、1路控制信号;而且网线比同轴电缆更好敷设。

　　2.价格便宜，普通超五类网线的价格相当于75-3视频线，室外防水超五类网线的价格相当于75-5视频线，但网线可以同时传输多路信号，其经济性用户可以根据具体情况核算。

　　3.传输距离远，传输效果好。由于将视频信号进行了放大提升，传输距离可以达到1500米，有些厂家的产品可以保证900米内达到与现场一样的效果。

　　4.抗干扰能力强。双绞线传输采用差分传输方法，其抗干扰能力大于同轴电缆。

　　使用中注意的问题

　　1、选用双绞线的原则：一般选用国产超五类网线，每根网线内有8芯，每芯的直流电阻值应小于15欧/100米(国标小于10欧/100米)。

　　2、对于不同传输距离，有不同的选择，如大楼内，一般不超过150米，可以选用无源收发器;距离在650米内可以选用前端无源发射、后端有源接收的设备，省去了前端加电的麻烦和设备损坏的可能;650米至1500米可以选用有源发射、有源接收的设备;如超过1500米，可以考虑增加中继器，在2200米内增加1个中继器可以保证效果，如再远建议选择光缆传输。

　　3、室外布线，尽可以选用室外阻水网线，虽然价格高了些，但可靠性可以保证。

　　4、对于干扰特强的地方，如电厂、变电站等地方，建议选用屏蔽网线，或在普通网线外套金属管，如采用屏蔽网线一定要注意传输距离，一般控制在700米，采用在监控室单端接地的原则;对于电梯的干扰，建议选用电梯专用双绞线电缆，它的柔软性能够满足电梯电缆的要求。

　　5、网线的连接，应进行可靠的焊接，在室外一定要做好防水处理，处理完后注意防止浸泡在水里，可以将接头放在矿泉水瓶内，瓶口朝下，再将瓶口封好。

　　6、由于双绞线传输采用“虚地”技术，比同轴电缆更容易感应静电或雷电，选择双绞线传输设备，一定要注意选用具有防静电、防雷的产品，如果在多雷区，最好在前端做防雷接地。

　　光纤和光端机

　　光纤自问世以来，由于其多方面的优势，迅速在通信领域引发了一场传输线路的革命，利用光纤进行信号传输的优势体现在：

　　.带宽大，可传输的信号容量大;

　　.衰减小，可远距离传输;

　　.抗干扰性强，不受电磁场干扰;

　　.不燃烧、不导电，可用于各种危险环境;

　　.体积小、重量轻;

　　.保密性强。

　　光纤和光端机应用在监控领域里主要是解决了两个问题：一是传输距离，二是环境干扰。由于双绞线和同轴电缆都是以电信号的方式进行信号传输，传输距离受到信号衰减、失真等因素的影响，仅仅适用于短距离、小范围内的视频监控系统。如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图像信号则需要采用光纤传输方式;另外，对一些超强干扰场所，为了不受环境干扰影响，也可以采用光纤传输的方式。

　　光纤分为多模光纤和单模光纤两种：多模光纤由于色散和衰耗较大，其最大传输距离一般不能超过5km，然而随着单模光纤成本的大幅度下降，目前除了先前已经铺好了多模光纤的地方外，在新建的工程中一般不再使用多模光纤，而主要使用单模光纤。

　　光纤中传输监控信号要使用光端机，它的作用主要就是实现电-光和光-电转换。光端机的发展经历了以下几个阶段。

　　模拟光端机

　　90年代初，以视频传输为主要业务的模拟光端机进入中国市场。此时，市场上主要是1路视频(加数据)、2路视频(加数据)、4路视频(加数据)、8路视频(加数据)等几种较简单的产品系列。应用领域主要几种在公安、交警、市政等资金情况较好、对视频业务有迫切需求以及有较高品质要求的行业。模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图像信号。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后，再进行电-光转换，光信号传到接收端后，进行光-电转换，然后进行PFM解调，恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术，其传输距离很容易达到30km左右。

　　然而由于采用模拟信号传输技术，信号在远距离传输过程中产生的失真等非线性效应导致其传输距离和容量受到严重的限制，而且模拟光端机业务类型相对比较单一。

　　数字光端机

　　由于数字传输技术与模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势，所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样，数字光端机也逐渐取代了原先的模拟光端机，从而占据了市场的主流地位。数字视频光端机一般以非压缩数字信号的方式进行视频信号的传输，其原理就是将模拟视频信号进行A/D变换后和音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，完全可以支持高带宽的视频信号传输。非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输质量，达到了广播级的传输质量，并且图像传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用已经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等，提高了设备的可靠性，也降低了成本。目前国内能够提供视频光端机的厂家很多，其产品也各不相同，但是其基本原理及结构大同小异。随着视频监控系统的发展，特别是近两年来全国各地多个城市建设社会治安监控系统的目标的提出，原来仅仅局限于单一部门、单一行业的中小规模的视频监控系统已经难以满足需求，这样的系统囊括了成千上万个监控点、覆盖整个城域范围，在建设这种超大规模的视频监控系统的过程中如何保证视频、控制信号高质量、远距离的传输已经成为了影响系统成败的关键问题。

　　新一代光端机新优势

　　超大容量

　　光纤从理论上来讲提供了无限的传输带宽，利用采用波分复用技术加上采用更高带宽的光器件，现在的光端机已经能够提供16路、32路甚至64路视频光端机，并且只需要一个条光纤，大大节省了光缆布线成本。

　　多业务传输

　　新一代的光端机，不仅可以传输视频信号，还可以同时传输音频、数据、电话、控制等多种业务信号，多业务光端机可以大大节省监控系统的设备成本，省心又省力。

　　多种传输模式

　　新一代的光端机已经不是单独的提供点对点的信号传输模式，利用波分复用技术或时分技术可以实现视频信号的总线式传输，并且信号走的通道还是单一独立的通道，这样就可以保持较高的延时性。如(OTSystems品牌的光端机)新一代光端机除了采用复用技术之外，还采用了自愈环网技术，其按照环形的方式组建传输网络，信号按照双向传输，采用这种方式构建的传输网络具有很高的可靠性，光纤的断裂不会影响信号的传输。

　　具备交换功能

　　传统的光端机仅仅具备传输功能，视频信号的交换在监控中心利用视频矩阵实现。在超大规模视频监控系统的建设中，采用这种方式会带来众多问题。新一代的光端机把传输与交换功能进行有机结合，形成全数字的传输、交换系统对于改善系统的性能，简化系统结构具有意义重大。

　　智能化

　　新一代的光端机具体完善的智能化网管功能，光端机的智能化主要体现在其可管理性方面。传统光端机一般不具备网管功能，在中小型视频监控系统中，由于系统规模不大，设备不多，系统的管理及维护工作相对比较简单，然而在大规模的视频监控系统中，具备网管功能的光端机会给用户在管理和维护方面带来极大的便利。

　　平台化、集成化、模块化

　　新一代光端机越来越体现其灵活与便利性，相比传统光端机，平台化光端机可以说是一个集成化很高的光平台，光平台采用机架式机箱、模块化结构，视频输入输出板卡、网管卡、网络交换卡、数据卡、解码输出卡等多种业务类型的板卡都可以集成在一个光平台里面，形成一个集成化很高的光平台，然后通过一根光纤与外界进行通信。

　　无线传输方式

　　微波传输

　　微波传输是解决几公里甚至几十公里不易布线场所的监控传输的解决方式之一。采用调频调制或调幅调制的办法，将图像搭载到高频载波上，转换为高频电磁波在空中传输。其优点是：省去布线及线缆维护费用，可动态实时传输广播级图像。其缺点是：由于采用微波传输，频段在1GHz以上，常用的有L波段(1.0～2.0GHz)、S波段(2.0～3.0GHz)、Ku波段(10～12GHz),传输环境是开放的空间很容易受外界电磁干扰;微波信号为直线传输，中间不能有山体、建筑物遮挡;Ku波段受天气影响较为严重，尤其是雨雪天气会有严重雨衰现象。

　　3G/4G等无线网络传输技术

　　3G/4G技术的移动性、高带宽等特性使得传统的视频传输方式有了根本的变化，不需要任何的布线，既可实现传输功能，特别是在一些特殊的行业应用表现了其优越性。其优点有：

　　.标准的通信协议、兼容性好;

　　.3G监控部署灵活、应用范围广、监控便捷，主要可以应用在以下领域。

　　特定行业移动性无线视频监控

　　主要包括城管车载、金融押运、公交、客运、轮渡、地铁、油罐车、特殊物品运输等交通运输工具内部监控应用，单兵监控、警察巡查、消防火场监控应用等。

　　临时性监控

　　这种监控需求时间紧，使用时间短，采用无线监控部署可大大节省部署时间和部署成本。如自然灾害抢险救灾、突发性**等。

　　特殊应用环境/场合监控

　　这类场合通常无法部署固定监控或者部署成本太高，如森林防火、水文监控等，3G无线监控覆盖范围广，无需复杂布线，可轻松满足这类应用需求。其缺点有：

　　.带宽不够;

　　.资费相对较高;

　　.3G网络覆盖范围还不是特别广，存在盲区，信号传输受天气、环境影响较大。

　　监控视频传输方法的选择

　　每种传输方式都有自己的适应性和优异之处，又有不足之处。传输方式是否得体不是看其方式本身如何，而是看其是否适用于应用场所。对于传输三、四百米内的监控环境，采用视频基带传输方式比较好，其频率损失、图像失真、图像衰减的幅度都比较小，能很好地完成传送视频信号的任务。如果传输中存在高压设备、交流变频器、变电站等干扰源，则应选择宽频共缆、双绞线传输方式，以保证视频传输质量。

　　对于传输距离较远的监控环境，建议采用光纤传输，光纤传输具有衰减小、频带宽、抗电子电磁干扰强、重量轻、保密性好等众多优点，已成为长距离视音频及控制信号传输的首选方式。

　　有的监控环境比较复杂，且布线难度比较大，可选用微波方式或者3G/4G无线网络的方式传输监控信号，既不用布线又可以解决信号远传问题，但在南方降雨较多的区域应该慎用，防止下雨天气监控信号受雨衰影响。

　　对于跨城区、超远距离或已有内部局域网的监控环境来讲，监控信号传输可选用数字网络传输方式，通过把视频或控制信号转换成数字信号在网络上传输，用网络监控软件对监控信号进行多方监看和控制。

　　对于点位较多、点位分散、传输距离几百米至几十公里的监控环境(如高速公路)，或是煤矿、电厂、船厂、核电等存在严重视频干扰源的监控环境，用光端机组成光纤网络的传输方式具有非常大的优势。利用前端的“远端设备”(ONU)设备把监控图像、控制信号等组成光纤环网传输到“本地接入设备”(OLT)，构建一个安全、快速的光纤传输网络，既可以避免干扰、延迟，又可以解决长距离监控的问题，使整个监控系统的性能大大提高。