传输子系统实施技术研究分析

燕飞

摘要：监控指挥系统中传输系统是将系统的前端设备与终端设备联系起来的物理通道。前端设备所产生的图像信号、声音信号、各种报警信号通过传输系统传送到控制中心，并将控制中心的控制指令传送到前端设备。主要实现两种信号的传输：一个是音视频信号，另一个是控制信号。其中视频信号的流向是从系统前端的音视频采集设备（监控摄像头、麦克风）流向系统的控制中心，而控制信号则是从控制中心流向前端的监控摄像头（包括镜头）、云台等受控对象，并且流向前端的控制信号一般又是通过设置在前端的解码器解码后再去控制监控摄像头和云台等受控对象的。

关键词：传输系统；实施技术；技术方法

一、常见的传输方式

1、视频基带传输：是最为传统的电视监控传输方式，对0～6MHz视频基带信号不作任何处理，通过同轴电缆（非平衡）直接传输模拟信号。一般使用75Ω、-5的同轴电缆较为常见。这种同轴电缆的分布电容在50-60pF/m左右，再加上电缆的直流电阻，会使被传输信号受到衰减。测试表明，频率为5MHz的信号在75Ω、-5的同轴电缆内传输100m时，将被衰减5dB左右，信号频率越高，受到的衰减越大。图象信号是一种高频宽带信号，图象彩色部分位于频率高端，当用同轴电缆传输彩色图象信号时，其亮度和色彩都会受到衰减，特别是随着传输距离增加图象的色彩会变淡甚至失真。在实验室进行测试发现，彩色图象信号在75Ω、-5的同轴电缆内传输200m左右时，其幅度和色彩已经有明显的衰减。如果要传输更远距离，需加入同轴视频放大器。

双绞线传输（平衡传输）也是视频基带传输的一种，将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输，电磁环境复杂场合的解决方式之一，将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。其优点是：布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。其缺点是：只能解决1Km以内监控图像传输，而且一根双绞线只能传输一路图像，不适合应用在大中型监控中；双绞线质地脆弱抗老化能力差，不适于野外传输；双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到很大损失。

2、光纤传输：常见的有模拟光端机和数字光端机，是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。其优点是：传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。其缺点是：对于几公里内监控信号传输不够经济；光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。

光纤和光端机应用主要是解决了两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象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，也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点，一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号，传输距离可以达到上百公里。光端机为监控系统提供了灵活的传输和组网方式，信号质量好、稳定性高。不过，使用光纤和光端机需要一定的专业知识和专用设备，这给工程施工和用户使用带来了一定的困难。另外，对于短距离、小规模的监控系统来说，使用光纤传输也显得不够经济。

3、网络传输：城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式，采用MPEG2/4、H.264音视频压缩格式传输监控信号。其优点是：采用网络视频服务器作为监控信号上传设备，有Internet网络安装上远程监控软件就可监看和控制。其缺点是：受网络带宽和速度的限制，只能传输小画面、低画质的图像；每秒只能传输几到十几帧图像，动画效果十分明显并有延时，无法做到实时监控。

三、技术选择及实施

项目实施中从摄像机到视频服务器的音视频信号及控制信号的传输主要采用视频基带传输中的同轴电缆传输技术；而从前端子系统到后端监控指挥系统的音视频信号及控制指令传输均采用网络传输技术，其中根据施工现场可依托的网络状况的不同实施不同的网络传输建设。

1、同轴电缆传输

项目选用SYV-75-5同轴电缆进行传输。同轴电缆由外向内分别为保护胶皮、金属屏蔽网线（接地屏蔽线）、乳白色透明绝缘层和芯线（信号线），芯线由一根或几根铜线构成，金属屏蔽网线是由金属线编织的金属网，内外层导线之间用乳白色透明绝缘物填充，内外层导线保持同轴。

连接电缆：参照图所示，分加別将电源、视频/控制、报警电缆的插头插入转接板上的相应插座中。

2、网络传输

（1）局域网传输实施

实施设计中应保证：带宽容量=路数×码流，码流大小可以参考下表计算：

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；

并且其网络传输网络的服务质量（QoS）等级要求如下：网络时延应小于200ms；时延抖动应小于50ms

①油田局域网

实施点选定在建工防腐项目部靖边防腐厂。防腐厂厂区临近工程处靖边倒班点，倒班点已完成局域网建设，以10M带宽接入油田公司办公环网，建设方案设计中从倒班点到防腐厂敷设光缆。

②地方营运商局域网

实施点选定在电仪施工项目部寨山营地。寨山营地已完成局域网建设，以2M带宽接入当地广电网络。营地新装球机及整合原有枪机接入视频服务器，视频服务器配置营地局域网静态地址通过服务器后面板RJ-45接口接入营地交换设备，通过当地广电网络接入internet前端音视频信号至工程处三桥指挥中心。

（2）3G传输实施

实施点选定在工程处第四净化厂项目施工现场。主要搭建两套试验环境：其一为料场，设备整合电仪项目部自建的用于本地监控的12台枪机，音视频信号通过3G网上传至工程处三桥监控中心，并可实现前端摄像机远程控制。其二为净化厂建设现场，采用自行组装的双通道便携式油气田维抢修应急指挥终端。两个测试环境的传输部分均使用了自行组装的双通道高速传输切换器。

最符合工程处应用需求的一点是：可以根据施工现场覆盖的3G信号强弱程度自由选择现场信号较强的3G供应商，实现音视频信号上传。同时设备下联的前端音视频采集设备或现场WEB监控端可以选择无线或有线双传输通道同时接入：模拟摄像机可通过添加视频服务器接入，不具备WIFI功能的数字摄像机可通过双绞线方式接入；施工现场不方便实施布线可选择具备WIFI功能的网络摄像机直接接入，两种通道工作模式中下联设备均不需进行配置调整，自动从双通路高速传输切换器获取地址，易操作易搭建。

总结：

该设备通过802.11n无线接入点，传输速率是802.11b/g网络设备的三倍，支持最高传输速率150Mbps。支持Wi-Fi Protected Setup（WPS）标准的64/128/152位WEP加密、WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全机制可保障数据安全建立一个有安全防御的网络。

参考文献：

[1]无线接入网系统优化与接入算法研究[D].电子科技大学， 2004.