高清監控系統傳輸方案的應用研究

摘 要 視頻監控技術日益發展，對圖像傳輸技術的要求日益提高，主要描述平安城市之類大型監控系統可選用的數字光端機、PON網、無線傳輸網三大類主流傳輸方案，并對各類方案進行分析，推薦了各類建設場景下的可選方案，為監控系統建設工程的方案制定提供了參考。

【關鍵詞】通信傳輸視頻傳輸方案 綜述 光端機 PON 無線

1 前言

隨著社會的進步和網絡的高速發展，視頻監控越來越被廣泛地應用到各個領域，視頻監控技術經歷了模擬時代、半數字時代直至現在的全數字高清監控時代。在視頻監控技術發展的各個時代均經歷著視頻編解碼技術、圖像傳輸技術、服務器處理技術的不斷發展和提高。圖像傳輸技術作為視頻監控技術的三個重要環節之一，在傳輸帶寬、傳輸實時性能等方面的要求不斷提高。

2 基于數字光端機的視頻傳輸方案

在模擬視頻時代，視頻傳輸采用同軸電纜進行傳輸。當傳輸距離較長，超出同軸電纜的傳輸距離的情況下，通過視頻光端機對模擬的同軸電纜內的視頻信號采用非壓縮數字光電轉換技術通過光纖點對點傳輸圖像，實現視頻信號的實時傳輸。在半數字時代，主要采用的接入方式為數字光端機的接入方式，可以滿足數字和模擬兩種信號的接入，仍然是點對點光纖接入模式。以上兩種傳輸方式在目前仍是目前在用視頻監控系統的主流傳輸方式。采用視頻光端機和數字光端機的傳輸方式均要求所有視頻采集點布放點對點的物理光纜才能完成視頻圖像到匯聚機房的傳輸。

該傳輸方案的顯著特點就是所有視頻采集點到監控中心必須開通點對點的光通路，對光纖資源利用率低，建設成本高的顯著缺陷，此外對建設環境、機房物理空間的要求都很高。

在高清數字監控成為當下發展主流的背景下，視頻傳輸技術的應用方案也亟待提高，隨著數字視頻時代的來臨，視頻信號在視頻攝像頭的嵌入式系統直接進行數字化編碼后以網絡數字信號的方式傳輸，將視頻流媒體信號轉換為通用的數字信號進行傳輸，使得各種主流的網絡傳輸技術可以在視頻監控系統中靈活應用，如PON傳輸技術、無線傳輸技術等。下文將針對視頻傳輸的特定環境要求探討各類主流傳輸技術的應用。

3 基于PON網的視頻傳輸方案

PON（無源光網絡）是由一個安裝于中心控制站的光線路終端（OLT），以及一批配套的安裝于用戶場所的光網絡單元（ONU）。在OLT與ONU之間的光配線網（ODN）組成。基于PON的視頻傳輸組網方案如圖2所示。

在視頻采集點安裝ONU設備，監控點攝像機輸出數字視頻流通過ONU設備接入PON網，再通過光分路器實現多點到點的接入OLT設備，通過OLT設備與數字視頻網絡，對接實現視頻采集的信號傳輸。ONU的GE帶寬完全有能力穩定地傳輸多路1080P像素的1080P的高清圖像信號（平均傳輸帶寬約6M，峰值帶寬約30-50M）。

PON的傳輸技術在高清數字監控系統中應用的優勢主要體現在以下方面：

3.1 傳輸帶寬性能保障

百兆視頻光端機的點對點傳輸能力對于高清視頻30-50M的峰值傳輸帶寬能力顯得捉襟見肘，而千兆光端機的使用會大大提高建設成本。而PON的ONU設備傳輸帶寬的GE級別可以輕松地完成多路高清視頻信號的實時高效和無丟幀傳輸，為監控中心數據的完整獲取創造了良好的條件。

3.2 PON網承載技術作為業界主流接入組網技術

組網結構簡單，系統穩定性高，網絡適應能力強，在系統功能、需求發生重大變好石可以靈活應對，且該承載技術具備良好的擴展能力。在建設初期可以為設備留足端口，基于多點對點的接入方式確保了監控系統具有良好的擴容性。

3.3 PON傳輸大大節約了建設成本

目前PON技術全面推廣使用，PON設備的采購和建設成本遠低于視頻光端機和數字光端機的點對點布線和傳輸方式。

4 基于無線技術的視頻傳輸方案

無線視頻傳輸系統就是指不用布線利用無線電波來傳輸視頻、聲音、數據等信號的監控系統。曾經的3G帶寬有限、資費較高，WiFi傳輸距離有限、可移動性較差，無線視頻監控并沒有得到大規模商業應用。隨著4G時代的來臨和規模化商業應用，無線視頻監控與具體行業的深度融合，將成為移動視頻監控市場發展的必然趨勢。第四代移動通信技術4G，包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，支持100Mbps～150Mbps的下行網絡帶寬，4G運用于安防行業監控視頻及圖形信息的傳輸，不僅能夠加快數據的傳輸速度，同時也能夠滿足客戶對于高清畫面的要求。

通過在視頻采集點安裝無線傳輸設備，通過無線技術利用無線基站將數據信息傳輸至監控中心。實現高清數據設備的、甚至是移動視頻設備（如車載監控）的實時數據傳輸能力。

無線傳輸技術在視頻監控中的應用優勢主要有：

（1）通信速度更快、網絡頻譜更寬、兼容性能好。可以在不同場合不同環境選擇不同的接入方式，在建設組網或是監控系統擴容時，對已經建成系統的影響很小。隨著未來無線技術的進一步發展這種優勢會越發顯著。

（2）組網靈活。可以靈活快捷地在各種復雜地形進行布點。在車載監控、臨時監控布點等方面具有著不可比擬的優勢。

（3）網絡結構扁平，易建設、易組網、易維護的性能在這種結構得到了凸顯。

5 高清視頻傳輸方案的選擇分析

雖然基于數字光端機、PON網、無線網的不同傳輸方案在視頻監控建設過程中各有優劣，但是他們在當前乃至未來相當長一段時間內都會在各種不同的場景得要應用。如數字光端機方案比較適用與對原有標清視頻系統的改造工程，此類節點通常已經具備的點對點的光路條件，數字光端機的建設方案將在最大限度范圍內減少改造難度，降低工程造價。基于PON網的傳輸技術方案適用新建全新視頻網絡，這一方案能利用穩定可靠地有線光纜實現多對一的收斂組網，大大地降低了工程建設成本。而基于無線技術的傳輸方案受限于當前建設成本、通信資費和網絡穩定性方面的因素，更適合于在不具備物理布線的環境下使用，也可以作為有線光纖傳輸方案的備份方案。在實際工程建設和組網方案選擇時，需要綜合考慮已有條件、投資規模、系統重點等方面的因素，靈活選擇各種方案甚至是混合傳輸方案的應用。

參考文獻

[1]馮傳濱.高清視頻監控PON承載方案[J].電信技術，2012（03）.

[2]深圳市慧明捷科技有限公司，4G公網無線高清圖像傳輸，http：//www.hmjtx.com/，2016.

作者簡介

石小蘭（1980-），女，江蘇省常州市人。碩士研究生學歷。現為中睿通信規劃技術有限公司工程師、項目主管，曾經參與多個大型平安城市視頻監控項目研究工作。

作者單位

中睿通信規劃設計有限公司 廣東省廣州市 510630