傳輸子系統實施技術研究分析

燕飛

摘要：監控指揮系統中傳輸系統是將系統的前端設備與終端設備聯系起來的物理通道。前端設備所產生的圖像信號、聲音信號、各種報警信號通過傳輸系統傳送到控制中心，并將控制中心的控制指令傳送到前端設備。主要實現兩種信號的傳輸：一個是音視頻信號，另一個是控制信號。其中視頻信號的流向是從系統前端的音視頻采集設備（監控攝像頭、麥克風）流向系統的控制中心，而控制信號則是從控制中心流向前端的監控攝像頭（包括鏡頭）、云臺等受控對象，并且流向前端的控制信號一般又是通過設置在前端的解碼器解碼后再去控制監控攝像頭和云臺等受控對象的。

關鍵詞：傳輸系統；實施技術；技術方法

一、常見的傳輸方式

1、視頻基帶傳輸：是最為傳統的電視監控傳輸方式，對0～6MHz視頻基帶信號不作任何處理，通過同軸電纜（非平衡）直接傳輸模擬信號。一般使用75Ω、-5的同軸電纜較為常見。這種同軸電纜的分布電容在50-60pF/m左右，再加上電纜的直流電阻，會使被傳輸信號受到衰減。測試表明，頻率為5MHz的信號在75Ω、-5的同軸電纜內傳輸100m時，將被衰減5dB左右，信號頻率越高，受到的衰減越大。圖象信號是一種高頻寬帶信號，圖象彩色部分位于頻率高端，當用同軸電纜傳輸彩色圖象信號時，其亮度和色彩都會受到衰減，特別是隨著傳輸距離增加圖象的色彩會變淡甚至失真。在實驗室進行測試發現，彩色圖象信號在75Ω、-5的同軸電纜內傳輸200m左右時，其幅度和色彩已經有明顯的衰減。如果要傳輸更遠距離，需加入同軸視頻放大器。

雙絞線傳輸（平衡傳輸）也是視頻基帶傳輸的一種，將75Ω的非平衡模式轉換為平衡模式來傳輸的。是解決監控圖像1Km內傳輸，電磁環境復雜場合的解決方式之一，將監控圖像信號處理通過平衡對稱方式傳輸。其優點是：布線簡易、成本低廉、抗共模干憂性能強。其缺點是：只能解決1Km以內監控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應用在大中型監控中；雙絞線質地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸；雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會受到很大損失。

2、光纖傳輸：常見的有模擬光端機和數字光端機，是解決幾十甚至幾百公里電視監控傳輸的最佳解決方式，通過把視頻及控制信號轉換為激光信號在光纖中傳輸。其優點是：傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能最好，適合遠距離傳輸。其缺點是：對于幾公里內監控信號傳輸不夠經濟；光熔接及維護需專業技術人員及設備操作處理，維護技術要求高，不易升級擴容。

光纖和光端機應用主要是解決了兩個問題：一是傳輸距離，一是環境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短距離、小范圍內的監控圖象傳輸問題，如果需要傳輸數公里甚至上百公里距離的圖象信號則需要采用光纖傳輸方式。另外，對一些超強干擾場所，為了不受環境干擾影響，也要采用光纖傳輸方式。因為光纖具有傳輸帶寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環境影響小等諸多優點，一根光纖就可以傳送監控系統中需要的所有信號，傳輸距離可以達到上百公里。光端機為監控系統提供了靈活的傳輸和組網方式，信號質量好、穩定性高。不過，使用光纖和光端機需要一定的專業知識和專用設備，這給工程施工和用戶使用帶來了一定的困難。另外，對于短距離、小規模的監控系統來說，使用光纖傳輸也顯得不夠經濟。

3、網絡傳輸：城域間遠距離、點位極其分散的監控傳輸方式，采用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監控信號。其優點是：采用網絡視頻服務器作為監控信號上傳設備，有Internet網絡安裝上遠程監控軟件就可監看和控制。其缺點是：受網絡帶寬和速度的限制，只能傳輸小畫面、低畫質的圖像；每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動畫效果十分明顯并有延時，無法做到實時監控。

三、技術選擇及實施

項目實施中從攝像機到視頻服務器的音視頻信號及控制信號的傳輸主要采用視頻基帶傳輸中的同軸電纜傳輸技術；而從前端子系統到后端監控指揮系統的音視頻信號及控制指令傳輸均采用網絡傳輸技術，其中根據施工現場可依托的網絡狀況的不同實施不同的網絡傳輸建設。

1、同軸電纜傳輸

項目選用SYV-75-5同軸電纜進行傳輸。同軸電纜由外向內分別為保護膠皮、金屬屏蔽網線（接地屏蔽線）、乳白色透明絕緣層和芯線（信號線），芯線由一根或幾根銅線構成，金屬屏蔽網線是由金屬線編織的金屬網，內外層導線之間用乳白色透明絕緣物填充，內外層導線保持同軸。

連接電纜：參照圖所示，分加別將電源、視頻/控制、報警電纜的插頭插入轉接板上的相應插座中。

2、網絡傳輸

（1）局域網傳輸實施

實施設計中應保證：帶寬容量=路數×碼流，碼流大小可以參考下表計算：

CIF：352*288分辨率，1.5Mbps；

4CIF：704*576分辨率，2Mbps；

720P：1280*720分辨率，4Mbps；

1080P：1920*1080分辨率，8Mbps；

并且其網絡傳輸網絡的服務質量（QoS）等級要求如下：網絡時延應小于200ms；時延抖動應小于50ms

①油田局域網

實施點選定在建工防腐項目部靖邊防腐廠。防腐廠廠區臨近工程處靖邊倒班點，倒班點已完成局域網建設，以10M帶寬接入油田公司辦公環網，建設方案設計中從倒班點到防腐廠敷設光纜。

②地方營運商局域網

實施點選定在電儀施工項目部寨山營地。寨山營地已完成局域網建設，以2M帶寬接入當地廣電網絡。營地新裝球機及整合原有槍機接入視頻服務器，視頻服務器配置營地局域網靜態地址通過服務器后面板RJ-45接口接入營地交換設備，通過當地廣電網絡接入internet前端音視頻信號至工程處三橋指揮中心。

（2）3G傳輸實施

實施點選定在工程處第四凈化廠項目施工現場。主要搭建兩套試驗環境：其一為料場，設備整合電儀項目部自建的用于本地監控的12臺槍機，音視頻信號通過3G網上傳至工程處三橋監控中心，并可實現前端攝像機遠程控制。其二為凈化廠建設現場，采用自行組裝的雙通道便攜式油氣田維搶修應急指揮終端。兩個測試環境的傳輸部分均使用了自行組裝的雙通道高速傳輸切換器。

最符合工程處應用需求的一點是：可以根據施工現場覆蓋的3G信號強弱程度自由選擇現場信號較強的3G供應商，實現音視頻信號上傳。同時設備下聯的前端音視頻采集設備或現場WEB監控端可以選擇無線或有線雙傳輸通道同時接入：模擬攝像機可通過添加視頻服務器接入，不具備WIFI功能的數字攝像機可通過雙絞線方式接入；施工現場不方便實施布線可選擇具備WIFI功能的網絡攝像機直接接入，兩種通道工作模式中下聯設備均不需進行配置調整，自動從雙通路高速傳輸切換器獲取地址，易操作易搭建。

總結：

該設備通過802.11n無線接入點，傳輸速率是802.11b/g網絡設備的三倍，支持最高傳輸速率150Mbps。支持Wi-Fi Protected Setup（WPS）標準的64/128/152位WEP加密、WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全機制可保障數據安全建立一個有安全防御的網絡。

參考文獻：

[1]無線接入網系統優化與接入算法研究[D].電子科技大學， 2004.