视频监控图像传输的方式

□ 文/韩远国

视频监控图像传输的方式

□ 文/韩远国

视频监控系统一般包括前端的音视频采集子系统，中间的信号传输子系统，后端的存储、显示、控制子系统三大部分。传输子系统在整个系统中看似简单，却起到了极其重要的作用。传输子系统是前端和后端的桥梁和纽带，有效的连接着整个系统的两端，将两个孤立的系统连通成为一个相互协作的整体。传输子系统的性能将直接影响整个系统的运行效果。

传输系统的主要功能就是传输信号。需要传输的信号种类很多，比如视频信号、音频信号、报警信号等等。其中最重要的是视频信号的传输。针对视频信号传输的几种方式做一下简单介绍。

传输方式的分类

视频基带传输。通过同轴电缆直接传输模拟信号，是最传统的视频信号传输方式。它对0～6MHz视频基带信号不作任何处理，通过同轴电缆直接传输。成本相对较低，但只适合短距离的视频信号传输。传输距离超过300米时，行同步信号，色同步信号，以及视频中的其他高频成分会有衰减，可能会导致接收端接收不到视频图像，图像偏色或者图像细节模糊不清。并且一条线缆只传输一路视频信号，布线量大，可扩展性差。

视频网络传输。早期是将模拟摄像机的视频信号接入网络视频服务器，通过网络视频服务器转换成MPEG格式的视频进行网络传输，占用的带宽较大。目前的网络摄像机产品是将模拟摄像机和网络视频服务器合二为一，且多采用H.264、H.265格式进行传输，带宽占用相对变小。一条网线可传输多路数字视频信号，比传统的基带一线一信号传输灵活了许多。但是网络传输的编解码过程，网络带宽的限制，以及远距离的层层交换，使得网络视频存在明显的延时，尤其是传输动态视频时可能会存在卡顿现象，无法像同轴传输那样做到实时监控。

光纤传输。通过光端机将模拟视频的电信号转换成光信号，在光纤线路中进行传输。传输距离可达到几十甚至几百公里，是目前长距离安防监控视频传输的最佳方式。早期的模拟光端机传输多路视频信号时存在一定的视频串扰问题，目前的数字光端已有效的解决了这一问题。采用光纤传输有衰减小，传输距离远，抗干扰性能最好等优点。但光纤接口的熔接及维护需专业技术人员和设备，维护技术要求高，不易升级扩容。光纤传输可以有效的实现各个局域网之间的数据交换，实现城区之间，城市之间，甚至国家之间的互联互通。

无线传输。在环境复杂，不易布线的监控场所，无线信号传输是比较理想的选择。固定点的微波传输，移动点的3G传输等无线图像传输方式已经广泛应用于视频安防监控行业。微波传输无论是通过模拟微波传输，还是数字微波传输，最终都是将视频信号调至到相应的信道上，通过天线发射出去，接收端通过相反的过程还原出视频信号。3G视频传输多用于车载系统，灵活方便。无线传输虽然无需布线，维护方便，但易受到外界自然环境的干扰，如雨雪天气、山区地形等。

双绞线传输。将视频监控图像信号处理后通过平衡对称方式传输，传输距离可达到1Km。和无线传输方式相比，其抗共模干扰性能强；和光纤传输相比，其布线简单，成本低廉。双绞线传输是解决电磁环境复杂，且传输距离在1Km内视频传输的一种较有效方案。但同样存在一些劣势，如一根双绞线只能传输一路图像，不适合应用在大中型视频监控中；双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到很大损失。

宽频共缆传输。同轴电缆的带宽为0～1000MHz，而传统模拟视频信号只占用其中的0～6MHz，带宽利用率不到1%。为充分利用同轴电缆的空间资源，产生了宽频共缆传输技术，将多路音视频及控制信号通过宽频调制器调制到不同频率的高频载波上，在一根同轴电缆双向传输。接收端通过解调器，解调出所需要的视频信号。宽频共缆传输采用射频传输方式，长距离传输时只衰减载波信号，图像信号衰减很小，亮度、色度传输同步嵌套，可有效保证图像质量。和传统的基带传输相比，可大量节省材料成本及施工费用。但长距离传输时，需要增加干线放大器来确保信号幅值满足接收端的要求。

每种传输方式都有自己的适应性。传输方式的选择是否合理不仅仅是看每种传输方式自身的特点，而是看其是否适用于应用场所。如果传输方式选择不当，这将成为整个系统的短板，即便前端、后端产品都选择高性能的产品，最终也无法得到理想的显示效果。对于传输距离在二、三百米内的小型监控系统，对视频的分辨率要求不高时，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。但随着用户对视频清晰度要求的提升，前端视频采集设备会大量使用高清网络摄像机，这种情况下基带传输将不再适用，网络传输将发挥主要作用。传输距离近时可直接采用有线网络传输的方式，前端摄像机和交换机之间一般不超过100米。长距离传输时可采用无线网络或微波的方式传输，但无线传输易受到外界环境因素的影响，终究不如有线传输可靠、稳定。所以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，已成为长距离音视频及控制信号传输的首选方式。比如高速公路和铁路远程监控系统、智能交通系统等等。

汇聚型光端机的优势

传统的光纤传输网络大都是星形拓扑结构，每个前端的点位都通过一条独立的光纤线路连接到后端的主控中心。在监控系统中同一方向上有多少个点位，就需要多少根光纤，相对应的在主控中心也需要有相同数量的接收机来接收光信号。比如高速公路监控系统，从主控中心到每个收费站点都需要有一条独立的光纤线路，这些线路上有许多阶段是重复的。天地伟业汇聚型光端机，发射机的输入信号不但可以是传统的模拟视频信号、SDI视频信号、网络信号，还可以是来自其他节点的光信号。汇聚型光端机把所有的输入信号整合成一路光信号输出，通过一根光纤传送到远端。可充分利用光纤资源，把线路上重复出现的多根光纤进行精简，大大节省光纤资源和成本。汇聚型光端机通过提高光纤上的传输速率，改变网络的拓扑结构，变“星形网”为“树形网”，在保证系统功能和稳定性的前提下，有效降低系统整体成本。

星形网络图

汇聚形网络图

采用汇聚光端机组成的系统，所需要的光纤长度，只相当于星形网络中距离最长的一根光纤。最远端的节点的光端机发射机接收本站点的所有视频信号，其中网络视频可以输入到发射机的网络接口，普通视频可以输入到发射机的BNC接口。发射机将电信号转换为光信号后通过单根光纤传输到下一节点。中间节点的光端机既接收本地节点的视频信号（网口或BNC接口），同时又接收来自上一节点的光信号。节点光端机把接收到的光信号转换为电信号后，和本地的其他电信号一起再次转换为光信号，通过单根光纤发射出去，传输到下一节点。如此反复，直到主控中心。主控中心也只需要一个接收机就完成了所有站点视频的接收工作。不仅节能，还节约空间。整体线路上相当于把星形结构中最长的一条光纤截成了许多段。汇聚型光端机虽然能节约资源，但存在一个弊端。星形结构网络中一根光纤出现异常后，只影响一个节点的视频，汇聚型系统中可以认为只有一根光纤，如果光纤中间出现问题，那么故障点之前的所有视频信号都将受到影响。方案选择或是方案设计时需要提前有所准备。

结束语

安防视频监控系统中包含的设备种类繁多，接口类型也无法统一，这就决定了无论是在小的监控系统内部，还是在大的监控系统之间，都不能只应用一种传输方式，必定是多种传输方式的有效结合。视频监控系统的不断扩容，系统与系统之间的远程互联越来越多，对于光纤传输的需求也越来越多。并且前端摄像机像素越来越大，智能交通摄像机已达到700万像素，对于光纤系统的容量要求也越来越高。随着波分复用技术的迅猛发展，可大大增加光纤的信息传输容量，光纤通讯也正逐步向高速方向发展，同时成本也在逐步降低。目前10Gbps光纤通讯系统正在逐步的普及，也将会逐步应用在视频安防监控中。在长距离传输领域光纤传输技术将成为未来通信领域发展的主流技术，带领人类进入全光时代。

作者单位：天津天地伟业数码科技有限公司