高清監(jiān)控系統(tǒng)傳輸方案的應(yīng)用研究

摘 要 視頻監(jiān)控技術(shù)日益發(fā)展，對圖像傳輸技術(shù)的要求日益提高，主要描述平安城市之類大型監(jiān)控系統(tǒng)可選用的數(shù)字光端機、PON網(wǎng)、無線傳輸網(wǎng)三大類主流傳輸方案，并對各類方案進行分析，推薦了各類建設(shè)場景下的可選方案，為監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工程的方案制定提供了參考。

【關(guān)鍵詞】通信傳輸視頻傳輸方案 綜述 光端機 PON 無線

1 前言

隨著社會的進步和網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，視頻監(jiān)控越來越被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)歷了模擬時代、半數(shù)字時代直至現(xiàn)在的全數(shù)字高清監(jiān)控時代。在視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的各個時代均經(jīng)歷著視頻編解碼技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)、服務(wù)器處理技術(shù)的不斷發(fā)展和提高。圖像傳輸技術(shù)作為視頻監(jiān)控技術(shù)的三個重要環(huán)節(jié)之一，在傳輸帶寬、傳輸實時性能等方面的要求不斷提高。

2 基于數(shù)字光端機的視頻傳輸方案

在模擬視頻時代，視頻傳輸采用同軸電纜進行傳輸。當(dāng)傳輸距離較長，超出同軸電纜的傳輸距離的情況下，通過視頻光端機對模擬的同軸電纜內(nèi)的視頻信號采用非壓縮數(shù)字光電轉(zhuǎn)換技術(shù)通過光纖點對點傳輸圖像，實現(xiàn)視頻信號的實時傳輸。在半數(shù)字時代，主要采用的接入方式為數(shù)字光端機的接入方式，可以滿足數(shù)字和模擬兩種信號的接入，仍然是點對點光纖接入模式。以上兩種傳輸方式在目前仍是目前在用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主流傳輸方式。采用視頻光端機和數(shù)字光端機的傳輸方式均要求所有視頻采集點布放點對點的物理光纜才能完成視頻圖像到匯聚機房的傳輸。

該傳輸方案的顯著特點就是所有視頻采集點到監(jiān)控中心必須開通點對點的光通路，對光纖資源利用率低，建設(shè)成本高的顯著缺陷，此外對建設(shè)環(huán)境、機房物理空間的要求都很高。

在高清數(shù)字監(jiān)控成為當(dāng)下發(fā)展主流的背景下，視頻傳輸技術(shù)的應(yīng)用方案也亟待提高，隨著數(shù)字視頻時代的來臨，視頻信號在視頻攝像頭的嵌入式系統(tǒng)直接進行數(shù)字化編碼后以網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號的方式傳輸，將視頻流媒體信號轉(zhuǎn)換為通用的數(shù)字信號進行傳輸，使得各種主流的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中靈活應(yīng)用，如PON傳輸技術(shù)、無線傳輸技術(shù)等。下文將針對視頻傳輸?shù)奶囟ōh(huán)境要求探討各類主流傳輸技術(shù)的應(yīng)用。

3 基于PON網(wǎng)的視頻傳輸方案

PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）是由一個安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），以及一批配套的安裝于用戶場所的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）。在OLT與ONU之間的光配線網(wǎng)（ODN）組成。基于PON的視頻傳輸組網(wǎng)方案如圖2所示。

在視頻采集點安裝ONU設(shè)備，監(jiān)控點攝像機輸出數(shù)字視頻流通過ONU設(shè)備接入PON網(wǎng)，再通過光分路器實現(xiàn)多點到點的接入OLT設(shè)備，通過OLT設(shè)備與數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)，對接實現(xiàn)視頻采集的信號傳輸。ONU的GE帶寬完全有能力穩(wěn)定地傳輸多路1080P像素的1080P的高清圖像信號（平均傳輸帶寬約6M，峰值帶寬約30-50M）。

PON的傳輸技術(shù)在高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：

3.1 傳輸帶寬性能保障

百兆視頻光端機的點對點傳輸能力對于高清視頻30-50M的峰值傳輸帶寬能力顯得捉襟見肘，而千兆光端機的使用會大大提高建設(shè)成本。而PON的ONU設(shè)備傳輸帶寬的GE級別可以輕松地完成多路高清視頻信號的實時高效和無丟幀傳輸，為監(jiān)控中心數(shù)據(jù)的完整獲取創(chuàng)造了良好的條件。

3.2 PON網(wǎng)承載技術(shù)作為業(yè)界主流接入組網(wǎng)技術(shù)

組網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強，在系統(tǒng)功能、需求發(fā)生重大變好石可以靈活應(yīng)對，且該承載技術(shù)具備良好的擴展能力。在建設(shè)初期可以為設(shè)備留足端口，基于多點對點的接入方式確保了監(jiān)控系統(tǒng)具有良好的擴容性。

3.3 PON傳輸大大節(jié)約了建設(shè)成本

目前PON技術(shù)全面推廣使用，PON設(shè)備的采購和建設(shè)成本遠低于視頻光端機和數(shù)字光端機的點對點布線和傳輸方式。

4 基于無線技術(shù)的視頻傳輸方案

無線視頻傳輸系統(tǒng)就是指不用布線利用無線電波來傳輸視頻、聲音、數(shù)據(jù)等信號的監(jiān)控系統(tǒng)。曾經(jīng)的3G帶寬有限、資費較高，WiFi傳輸距離有限、可移動性較差，無線視頻監(jiān)控并沒有得到大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。隨著4G時代的來臨和規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用，無線視頻監(jiān)控與具體行業(yè)的深度融合，將成為移動視頻監(jiān)控市場發(fā)展的必然趨勢。第四代移動通信技術(shù)4G，包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，支持100Mbps～150Mbps的下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，4G運用于安防行業(yè)監(jiān)控視頻及圖形信息的傳輸，不僅能夠加快數(shù)據(jù)的傳輸速度，同時也能夠滿足客戶對于高清畫面的要求。

通過在視頻采集點安裝無線傳輸設(shè)備，通過無線技術(shù)利用無線基站將數(shù)據(jù)信息傳輸至監(jiān)控中心。實現(xiàn)高清數(shù)據(jù)設(shè)備的、甚至是移動視頻設(shè)備（如車載監(jiān)控）的實時數(shù)據(jù)傳輸能力。

無線傳輸技術(shù)在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用優(yōu)勢主要有：

（1）通信速度更快、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬、兼容性能好。可以在不同場合不同環(huán)境選擇不同的接入方式，在建設(shè)組網(wǎng)或是監(jiān)控系統(tǒng)擴容時，對已經(jīng)建成系統(tǒng)的影響很小。隨著未來無線技術(shù)的進一步發(fā)展這種優(yōu)勢會越發(fā)顯著。

（2）組網(wǎng)靈活。可以靈活快捷地在各種復(fù)雜地形進行布點。在車載監(jiān)控、臨時監(jiān)控布點等方面具有著不可比擬的優(yōu)勢。

（3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平，易建設(shè)、易組網(wǎng)、易維護的性能在這種結(jié)構(gòu)得到了凸顯。

5 高清視頻傳輸方案的選擇分析

雖然基于數(shù)字光端機、PON網(wǎng)、無線網(wǎng)的不同傳輸方案在視頻監(jiān)控建設(shè)過程中各有優(yōu)劣，但是他們在當(dāng)前乃至未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)都會在各種不同的場景得要應(yīng)用。如數(shù)字光端機方案比較適用與對原有標(biāo)清視頻系統(tǒng)的改造工程，此類節(jié)點通常已經(jīng)具備的點對點的光路條件，數(shù)字光端機的建設(shè)方案將在最大限度范圍內(nèi)減少改造難度，降低工程造價。基于PON網(wǎng)的傳輸技術(shù)方案適用新建全新視頻網(wǎng)絡(luò)，這一方案能利用穩(wěn)定可靠地有線光纜實現(xiàn)多對一的收斂組網(wǎng)，大大地降低了工程建設(shè)成本。而基于無線技術(shù)的傳輸方案受限于當(dāng)前建設(shè)成本、通信資費和網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性方面的因素，更適合于在不具備物理布線的環(huán)境下使用，也可以作為有線光纖傳輸方案的備份方案。在實際工程建設(shè)和組網(wǎng)方案選擇時，需要綜合考慮已有條件、投資規(guī)模、系統(tǒng)重點等方面的因素，靈活選擇各種方案甚至是混合傳輸方案的應(yīng)用。

參考文獻

[1]馮傳濱.高清視頻監(jiān)控PON承載方案[J].電信技術(shù)，2012（03）.

[2]深圳市慧明捷科技有限公司，4G公網(wǎng)無線高清圖像傳輸，http：//www.hmjtx.com/，2016.

作者簡介

石小蘭（1980-），女，江蘇省常州市人。碩士研究生學(xué)歷。現(xiàn)為中睿通信規(guī)劃技術(shù)有限公司工程師、項目主管，曾經(jīng)參與多個大型平安城市視頻監(jiān)控項目研究工作。

作者單位

中睿通信規(guī)劃設(shè)計有限公司 廣東省廣州市 510630