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当今安防的视频传输方式与无线应用技术

2017-01-08

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  当经济水平发展到一定高度,人们的物质要求必然会提高,人们对自己生活环境的安全度也会更加关注,由此一来,视频监控渐渐融入到我们的日常生活中,当我们看着几乎将我们包围起来的各种视频监控设备时,你是否曾经关注过:这么多视频图像是怎样传输到监控机房或安保中心的呢?又是如何显示出来的呢?众所周知,视频监控主要用于安防行业,那么接下来就让我们浅略地聊一下当今安防的视频传输方式与无线应用技术。

  安防视频监控传输方式

  1、模拟标清传输

  模拟标清传输的模拟信号是通过同轴电缆进行基带传输,它在远距离传输时传输质量会有明显衰减,特别是彩色信号衰减的更厉害,所以模拟信号在长距离传输时常常会加装信号补偿器,尤对模拟标清信号里的高频部分进行补偿。

  2、高清模拟传输

  对于高清模拟来说,目前市场上较为出色的产品就是大华股份的HDCVI和海康威视的HDTVI了,下面就让我们一起了解一下这两款产品。

  HDCVI技术基于已有SYV75-3或SYV75-5同轴电缆的高清视频传输方法,能够在低成本和较低质量的同轴电缆上实现超长距离高清视频信号的可靠传输。相较于HD-SDI子系统在实际应用中对传输介质的高要求,HDCVI可以适应较长距离、低成本的传输介质以及复杂的部署场合,是一种低成本、长距离、无延迟、高效率、抗干扰且易实施的百万像素级高清视频传输技术。

  HDTVI,是 High Definition Transport Video Interface的缩写,即高清传输视频接口。HDTVI技术能够在已有模拟传输线上实现超远距离高清视频信号的可靠传输。其技术核心是HDTVI芯片,在前端摄像机和后端编码器分别增加发送芯片和接收芯片,提升数据传输距离,通过海康威视先进的图像处理技术、后端编码技术,进一步提升画质,同时,避免了模拟系统固有的CVBS的色度串扰现象,将亮度和色度信号进行彻底分离。HDTVI 充分发挥了海康威视在图像、编码等方面的优势,延续了模拟系统的稳定性,继承了同轴高清“简单、实时、超距”三大特点,高清更简单,监控更实时,传输更远距。

  3、数字传输

  数字传输分为两类,一类是非压缩数字传输,另一类是压缩数字传输。

  非压缩数字传输

  SDI即serial digital interface,就是数字非压缩技术,来自广电领域。视频经过模数转换后,有2条路可以走,压缩或者非压缩。IP监控需要压缩,其好处是大量节约带宽,是视频在IP网络上传输成为可能,同时也约束视频资料的存储容量,代价是视频质量的下降、操控存在延迟性以及开放性架构无法避免的隐患。非压缩就是所谓的数字非压缩技术,其标准有很多种,比如常见的HDMI、DVI和SDI。

  SDI目前根据视频分辨率和帧率可分为3个标准:SD-SDI即标清SDI,主要针对标清分辨率,每秒25帧或30帧(分别是PAL制和NTSC制),模数转化后的视频带宽大致为250Mbps左右(如果是16:9,则为360Mbps左右);HD-SDI即高清SDI,这个标准主要针对分辨率为1080P,帧率为25 或30,模数转换后的数据量为1.485Gbps;3G-SDI为高清高帧率SDI,分辨率仍为1080P,但是帧率增大到50或者60,模数转换后的数据量大致为2.9Gbps。

  随着高清技术的发展,4K技术也逐渐走入人们的视线,4K是指分辨率为3840×2160,长宽比为16:9,在此标准下CMOS逐行扫描可达到2160P。采用4K的高清网络摄像机画质相比于200万像素,垂直分辨率更高,画面细节层次更精准,显示更清晰、更干净细腻、更给人以身临其境的感觉,可以有效地解决需要高清画质且光线复杂场所的监控需求。而随后,更高清的8K、16K等技术也将出现并被应用于市场上,到那时,视频在清晰度方面一定会有质的上升。

  压缩数字传输

  视频服务器的关键技术之一是数字视频压缩技术,在目前中国网络摄像机和视频服务器的产品市场上,各种压缩技术百花齐放,可以分为: M-JPEG、MPEG-4、H.264等。

  M-JEPG采用帧内压缩方式,图像清晰 、稳定,适合用于视频编辑,而且可以灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数。另外,其压缩后的格式可以读取单一画面,因此可以任意剪接,特别适用于安防取证的用途。MPEG-4着眼点在于解决低带宽上音视频的传输问题,在164KHZ的带宽上,平均可传5-7帧/ 秒,采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络,如PSTN、ISDN、ADSL等,大大节省了网络费用。另外,MPEG-4最高分辨率可达720×576,接近DVD画面效果,基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。它的这些优点,使它成为当前网络产品生产厂商开发的重要趋势之一。H.264标准使运动图像压缩技术上升到了一个更高的阶段,在较低带宽上提供高质量的图像传输是其应用亮点,H.264具有比MPEG和H.263++更优秀的PSNR性能。

  4、混合传输技术

  模数混合传输设备的使用可以在原来的模拟监控系统里面直接进行扩容升级。在原有点位附近增加网络数字摄像机,只需把摄像机和电源安装好,摄像机的视频 (数字)信号直接通过模/数传输器接入到原有的同轴线里面,再到监控中心接入接收器,把数/模信号分离出来,输入到各自设备即可。其简化了系统组建的步骤,节省了二次布线施工的费用。也可实现模拟系统到数字网络系统的无缝升级。而索尼的模数混合同传正是这一技术的佼佼者。

  5、光纤传输

  光纤传输通过把视频及控制信号转换为光信号在光纤中传输,它传输距离远、衰减小,抗干扰性能好,与其他几种传输方式来比,它的图像质量较好,比较适合远距离传输,是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式。而这里所说的光纤传输,则分通过光端机传输和直接连接EPON传输两种。视频光端机在中国的发展是伴随着监控发展开始的,视频光端机就是把1到多路的模拟视频信号通过各种编码转换成光信号通过光纤介质来传输的设备,又分为模拟光端机和数字光端机。而以太网无源光网络(EthernetPassive OpticalNetwork:EPON)是一种新型的光纤接入网技术,是当今世界上新兴的覆盖最后一公里的宽带光纤接入技术,它采用点到多点的结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,采用PON的拓扑结果实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点。中间采用光分路等无源设备,光纤接入各个用户点(ONU),更多地节省光缆资源,并具有带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

  目前的视频监控,清晰度较之前高,点位规模较以前大,这样的监控现状给传输所带来的一个直接问题便是需要传输的数据量成几何级成倍地增长,而为解决这些海量数据的稳定可靠传输,最好的办法就是使用光纤,随着光纤价格的进一步平民化,目前光纤的应用可以说是“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”。

  显示传输

  视频传输的最终目的,必然是要以画面的形式显示在人们面前,那么就需要上电视墙显示。模拟标清是通过解码卡或者解码器的BNC接口输出模拟视频信号给监视器实现上电视墙的功能;模拟高清则通过DVI接口接到电视墙监视器上;而SDI级非压缩数字传输拥有专门的显示器,一般通过SDI DVR达到上墙的目的,同时它也支持通过BNC接口实现上墙;网络传输其上墙方式则更加简单、便捷,它直接通过NVR或者电脑就可实现上墙显示,相对来说,人们使用起来更加方便,操作起来更加便捷。

  无线视频监控应用方案

  应用无线传输技术,很好的克服了传统有线连接(同轴电缆、双绞线、光纤等)受制于硬件连接不便,具有随时随地的立体式接入方式,极大的方便了接入端的部署。

  基于无线部署灵活性和成熟性,无线技术已成功融入监控行业各种场景;1.取款机、银行柜员、超市、工厂等的无线监控;

  2.电力输变电站、电力塔、电信基站的无人值守监控 ;3.石油、钻井、勘探等无人区监控 ;4.公交车、出租车、押送车等车辆移动目标的监控;5.山区林地、深林防火监控;6.水源、河流、湖泊等资源的监控;7.高速公路沿线、铁路沿线、桥梁、隧道、道口等的监控;8.边防海岸、国境线监控;9.交通巡逻、平安城市移动巡逻、城管移动巡逻与执法等移动点监控;10.应急事件处置的现场和远程现场监控和指挥(应急事件包括自然灾害、大型事件、突发事件等等);11.应急处置单位的教学和演习监控应用。

  一、无线视频监控小范围应用方案

  小范围无线监控,应用于办公场所、厂区、仓库等场所,以胖AP、瘦AP无接入为中心,结合原有有线网络,实现视频传输。主要场景如:不方便重新布线的建筑;若采用有线监控,则有可能对原有建筑造成破坏,需要挖槽、埋线等,因此不便于采用传统有线监控。

  针对小范围监控,由于监控点较少,接入的视频带宽相对也较窄,在不强调管理要求情况下,可选择具有无线接入的网络摄像机及NVR产品,设计一套比较经济无线视频监控系统。

  二、无线视频监控大范围应用方案

  高速公路、森林、偏远山区、油田、风景区、电力、水利等大范围、长距离固定点的监控应用中;因受范围广、地理位置偏远、不易布线等因素限制,若采用无线监控覆盖部署,可比较好的克服有线部署存在的问题,且可降低前期投入成本。所以针对上述类型的监控场景,工程师建议采用无线监控,如3G、WLAN、微波等无线技术。

  一般建设无线基站数量,视具体监控点位数、所需求带宽等要求才可确定;大华工程师建议二种方式:1,一次部署,全面覆盖所需监控区域,后期只需根据实际情况,部署相应的监控设备;2,分期部署,根据监控点位逐批的添加,同步建设相应的基站,成本分多次的投入,相较一次性部署更具优势,且能保证后期新技术的应用。

  三、无线视频监控运营商应用方案

  移动、电信、联通等运营商,提供无线传输网络,有可支持标清传输的3G和支持高清传输WLAN等无线技术。可应用于各类需无线监控应用的场合,如公交车载监控、出租车监控、地铁高铁监控、中小学校园大门监控、商业门店监控等应用领域。经上应用,一般会通过租用运营商网络或直接租用由运营商建设的监控资源,采用如租金的方式每月支付给运营商一定的租赁费;如现在家庭宽带的方式。由于目前租赁运营商监控应用处于比较初期的阶段,一般价格较为昂贵,而且仍需进行基本城市及城乡更加全面无线覆盖,如针对校园增加WiFi的小范围覆盖点位,针对于大面积范围可采用3G覆盖,甚至于3G下代升级技术4G,才可更好提供传输所需带宽。

  对于特殊及高端用户,无线技术重要性会更为突出,尤其在移动性、布线复杂的应用监控场景下,如大区域的森林防火监控、移动的车辆监控等。可以预见,在安防应用不断拓展的进程中,无线技术有着不可取代的地位。




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