光端机在大型视频监控系统中的应用分析.docx

光端机在视频监控系统中的应用分析近年来，随着平安城市等大型视频监控系统向网络化、高清化、集成化发展，传输系统也在市场需求的推动下开始了技术升级，作为其中的一个重要组成部分，光端机的应用及发展也一直为业内所关注。在视频监控系统中，监控图像的传输是整个系统的一个至关重要的环节，选择何种介质和设备传送图像和其它控制信号将直接关系到监控系统的质量和可靠性，传输部分是整个监控系统的中枢神经，传输网络的设计和选择决定了监控系统的可靠性和可扩展性。视频监控技术在我国的上世纪 80 年代开始逐渐兴起，基于传输介质的不同先后出现了在同轴电缆传输介质下的短距离传输方式，光纤介质下的模拟视频远距离模拟方式传输、模拟视频远距离数字方式传输和光平台传输方式。一、 模拟视频的同轴电缆方式传输模拟视频的短距离传输安防行业在我国初步兴起时，视频监控技术比较简单，传输信息为直接出自摄像头的模拟信息，直接就采用同轴电缆将模拟视频图像从前端监控点以“点对点”的方式传回监控中心或管理中心，并逐一显示在监视器上。同轴电缆只适合于近距离传输图像信号，当传输距离达到 200 米左右时，图像质量将会明显下降，尤其是色彩变得暗淡，出现失真感。为了延长传输距离，主要引入使用同轴放大器，同轴放大器对视频信号具有一定的放大，并且还能通过均衡调整对不同频率成分分别进行不同大小的补偿，以使接收端输出的视频信号失真尽量小，但是同轴放大器并不能无限制级联，一般在一个点到点系统中同轴放大器最多只能级联2 到 3 个，否则无法保证视频传输质量，并且调整起来也很困难。因此，在监控系统中使用同轴电缆时，为了保证有较好的图像质量，一般将传输距离范围限制在四、五百米左右。同轴电缆方式传输无法做到大路数远距离的视频传输，也无法做到多中心多级联网，视频传输距离和容量以及矩阵联网的瓶颈限制了监控系统的规模，也进一步催生了基于光纤介质的模拟视频远距离传输模式。二、 模拟视频远距离模拟方式传输随着安防市场对系统要求的提高以及系统在诸多行业领域的日益普及发展，视频监控技术也有了飞速的发展，不仅需要远距离的传输、实现视频的联网监控，还要实现视频高质量的传输问题等。光端机的出现和光纤的发展解决了模拟视频的同轴方式传输存在的问题，光端机能在一芯光纤上承载大量的业务，且一根光缆内可以有几十芯到几百芯光纤，不仅实现了远距离传输，而且为大规模组网创造了可能。最早应用光纤传输视频的是模拟视频光端机，模拟视频光端机主要是采用模拟调频、调幅、调相的方式将基带的视频、音频、数据等传输信号调制到某一载波，通过另一端的接收光端机进行解调，恢复成相应的基带视频、音频、数据信号。模拟视频光端机具备了传输距离远、不受电磁干扰、保密性强等特点，但模拟视频光端机由于采取载波调制方式，载波及光头很容易受环境温度影响，出现传输质量随环境变化而变化的缺点，因此对一些大型、重要工程来说，模拟视频光端机的多业务接口性、互换、维护、稳定性仍不能满足要求，并最终被数字视频光端机所替代。三、 模拟视频远距离数字方式传输2000 年以后，随着宽带数字光传输器件技术以及数字视频技术的飞速发展，数字视频光端机开始走向市场，数字视频光端机将模拟信号先进行数字化处理后再进行传输是光端机技术发展史上的一个质的飞跃。在市场以及应用领域上，数字视频光端机较模拟光端机功能更为齐全，并同时具有传输容量大、业务种类多、信号质量好、传输距离远、网络拓扑结构简单等诸多特点，因此数字视频光端机凭借其技术上的优势，在短时间内占据了模拟视频光端机的市场，使得模拟光端机逐渐退出。目前，数字视频光端机主要有两种技术方式：一种是压缩数字视频光端机，另一种是非压缩数字视频光端机。压缩数字视频光端机将活动图像压缩后再通过标准电信通信接口传输或者直接通过光纤传输。由于采用了图像压缩技术，它能大大降低信号传输带宽，以利于占用较少的资源就能传送图像信号。但是，压缩数字视频光端机也有其固有的缺点，即不能保证图像传输的实时性。图像压缩与解压缩需要一定的时间，所以压缩数字视频光端机一般会对所传输的图像产生几百到上千毫秒的延时。因此，该类设备只适合于用在对实时性要求不高的场所，在工程使用上受到一些限制。此外，经过压缩后图像会产生一定的失真。非压缩数字视频光端机的原理是将模拟视频信号进行 A/D 变换后与语音、音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。它用高的数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以该类高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字视频光端机能提供很好的图像传输质量，并且图像传输是全实时的。由于采用数字化技术，在设备中可以利用成熟的复接技术、光收发技术等，既提高了设备的可靠性，也降低了成本。四、 光平台传输方式经过多年的发展，以光端机+模拟矩阵为核心的传输模式凭借其稳定的表现和简易的操作维护占据了市场的主流，但随着系统规模的不断扩大，该类传统模式的缺陷也越来越明显。模拟视频远距离传输方式，无论是模拟方式传输还是数字方式传输，其组网特点主要为：视频传输与交换系统是完全独立的两个子系统，即视频传输采用光端机而视频切换采用模拟矩阵。该模式在系统规模不是很大、联网功能不是很复杂时非常有效，但联网规模一旦扩大，发展瓶颈也逐渐显现。一方面，一个以光端机+模拟矩阵为核心的视频联网监控系统需要大量的中间接入设备，如光端机、矩阵、视频分配器等，而这些设备有不同的品牌，不同的型号以及不同的品质，这样就导致了整个系统过于复杂，无法做到统一、方便和有效的管理。同时，这些设备间的连接完全靠模拟视频互连，多次连接过程对视频信号的损伤严重。另一方面，目前几乎所有的光端机都已采用数字非压缩技术，如果没有模拟矩阵，光端机之间已完全可以采用数字级联的方式进行多级联网，但是为了与模拟矩阵连接，在整个联网系统的视频传输过程中视/音频信号不得不经过多次的 A/D、D/A 转换，使系统图像质量无法得到保证，而且模拟的视频信号本身每经过一次传统模拟矩阵也都会产生一定的损耗。因此，在日益庞大的联网监控系统中，传统模式已越来越不适应系统的发展需求。多级联网监控系统需要一套能融合各种功能、传输交换各种业务、能方便地进行多级联网的统一的全数字的系统平台，即光平台系统。自2005年中威电子率先在业内推出第一代光平台以来，光平台已经逐步由光传输平台发展成为集光传输交换平台功能、数字矩阵功能、高清编解码功能、大屏拼接控制功能、视频管理平台软件等多种功能的软硬件一体的系统平台，可以实现IPC的环网接入、点对点接入，以及HD-SDI高清视频、模拟视频的实时无损接入、切换、控制、上墙等功能，同时支持视频、音频、数据、以太网、E1信号、开关量等各种信号的接入，解决了同一平台上多业务同时接入的问题。