傳輸子系統(tǒng)實施技術(shù)研究分析

燕飛

摘要：監(jiān)控指揮系統(tǒng)中傳輸系統(tǒng)是將系統(tǒng)的前端設(shè)備與終端設(shè)備聯(lián)系起來的物理通道。前端設(shè)備所產(chǎn)生的圖像信號、聲音信號、各種報警信號通過傳輸系統(tǒng)傳送到控制中心，并將控制中心的控制指令傳送到前端設(shè)備。主要實現(xiàn)兩種信號的傳輸：一個是音視頻信號，另一個是控制信號。其中視頻信號的流向是從系統(tǒng)前端的音視頻采集設(shè)備（監(jiān)控攝像頭、麥克風(fēng)）流向系統(tǒng)的控制中心，而控制信號則是從控制中心流向前端的監(jiān)控攝像頭（包括鏡頭）、云臺等受控對象，并且流向前端的控制信號一般又是通過設(shè)置在前端的解碼器解碼后再去控制監(jiān)控攝像頭和云臺等受控對象的。

關(guān)鍵詞：傳輸系統(tǒng)；實施技術(shù)；技術(shù)方法

一、常見的傳輸方式

1、視頻基帶傳輸：是最為傳統(tǒng)的電視監(jiān)控傳輸方式，對0～6MHz視頻基帶信號不作任何處理，通過同軸電纜（非平衡）直接傳輸模擬信號。一般使用75Ω、-5的同軸電纜較為常見。這種同軸電纜的分布電容在50-60pF/m左右，再加上電纜的直流電阻，會使被傳輸信號受到衰減。測試表明，頻率為5MHz的信號在75Ω、-5的同軸電纜內(nèi)傳輸100m時，將被衰減5dB左右，信號頻率越高，受到的衰減越大。圖象信號是一種高頻寬帶信號，圖象彩色部分位于頻率高端，當(dāng)用同軸電纜傳輸彩色圖象信號時，其亮度和色彩都會受到衰減，特別是隨著傳輸距離增加圖象的色彩會變淡甚至失真。在實驗室進行測試發(fā)現(xiàn)，彩色圖象信號在75Ω、-5的同軸電纜內(nèi)傳輸200m左右時，其幅度和色彩已經(jīng)有明顯的衰減。如果要傳輸更遠距離，需加入同軸視頻放大器。

雙絞線傳輸（平衡傳輸）也是視頻基帶傳輸?shù)囊环N，將75Ω的非平衡模式轉(zhuǎn)換為平衡模式來傳輸?shù)?。是解決監(jiān)控圖像1Km內(nèi)傳輸，電磁環(huán)境復(fù)雜場合的解決方式之一，將監(jiān)控圖像信號處理通過平衡對稱方式傳輸。其優(yōu)點是：布線簡易、成本低廉、抗共模干憂性能強。其缺點是：只能解決1Km以內(nèi)監(jiān)控圖像傳輸，而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像，不適合應(yīng)用在大中型監(jiān)控中；雙絞線質(zhì)地脆弱抗老化能力差，不適于野外傳輸；雙絞線傳輸高頻分量衰減較大，圖像顏色會受到很大損失。

2、光纖傳輸：常見的有模擬光端機和數(shù)字光端機，是解決幾十甚至幾百公里電視監(jiān)控傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方式，通過把視頻及控制信號轉(zhuǎn)換為激光信號在光纖中傳輸。其優(yōu)點是：傳輸距離遠、衰減小，抗干擾性能最好，適合遠距離傳輸。其缺點是：對于幾公里內(nèi)監(jiān)控信號傳輸不夠經(jīng)濟；光熔接及維護需專業(yè)技術(shù)人員及設(shè)備操作處理，維護技術(shù)要求高，不易升級擴容。

光纖和光端機應(yīng)用主要是解決了兩個問題：一是傳輸距離，一是環(huán)境干擾。雙絞線和同軸電纜只能解決短距離、小范圍內(nèi)的監(jiān)控圖象傳輸問題，如果需要傳輸數(shù)公里甚至上百公里距離的圖象信號則需要采用光纖傳輸方式。另外，對一些超強干擾場所，為了不受環(huán)境干擾影響，也要采用光纖傳輸方式。因為光纖具有傳輸帶寬寬、容量大、不受電磁干擾、受外界環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點，一根光纖就可以傳送監(jiān)控系統(tǒng)中需要的所有信號，傳輸距離可以達到上百公里。光端機為監(jiān)控系統(tǒng)提供了靈活的傳輸和組網(wǎng)方式，信號質(zhì)量好、穩(wěn)定性高。不過，使用光纖和光端機需要一定的專業(yè)知識和專用設(shè)備，這給工程施工和用戶使用帶來了一定的困難。另外，對于短距離、小規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)來說，使用光纖傳輸也顯得不夠經(jīng)濟。

3、網(wǎng)絡(luò)傳輸：城域間遠距離、點位極其分散的監(jiān)控傳輸方式，采用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監(jiān)控信號。其優(yōu)點是：采用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器作為監(jiān)控信號上傳設(shè)備，有Internet網(wǎng)絡(luò)安裝上遠程監(jiān)控軟件就可監(jiān)看和控制。其缺點是：受網(wǎng)絡(luò)帶寬和速度的限制，只能傳輸小畫面、低畫質(zhì)的圖像；每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動畫效果十分明顯并有延時，無法做到實時監(jiān)控。

三、技術(shù)選擇及實施

項目實施中從攝像機到視頻服務(wù)器的音視頻信號及控制信號的傳輸主要采用視頻基帶傳輸中的同軸電纜傳輸技術(shù)；而從前端子系統(tǒng)到后端監(jiān)控指揮系統(tǒng)的音視頻信號及控制指令傳輸均采用網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，其中根據(jù)施工現(xiàn)場可依托的網(wǎng)絡(luò)狀況的不同實施不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸建設(shè)。

1、同軸電纜傳輸

項目選用SYV-75-5同軸電纜進行傳輸。同軸電纜由外向內(nèi)分別為保護膠皮、金屬屏蔽網(wǎng)線（接地屏蔽線）、乳白色透明絕緣層和芯線（信號線），芯線由一根或幾根銅線構(gòu)成，金屬屏蔽網(wǎng)線是由金屬線編織的金屬網(wǎng)，內(nèi)外層導(dǎo)線之間用乳白色透明絕緣物填充，內(nèi)外層導(dǎo)線保持同軸。

連接電纜：參照圖所示，分加別將電源、視頻/控制、報警電纜的插頭插入轉(zhuǎn)接板上的相應(yīng)插座中。

2、網(wǎng)絡(luò)傳輸

（1）局域網(wǎng)傳輸實施

實施設(shè)計中應(yīng)保證：帶寬容量=路數(shù)×碼流，碼流大小可以參考下表計算：

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；

并且其網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）等級要求如下：網(wǎng)絡(luò)時延應(yīng)小于200ms；時延抖動應(yīng)小于50ms

①油田局域網(wǎng)

實施點選定在建工防腐項目部靖邊防腐廠。防腐廠廠區(qū)臨近工程處靖邊倒班點，倒班點已完成局域網(wǎng)建設(shè)，以10M帶寬接入油田公司辦公環(huán)網(wǎng)，建設(shè)方案設(shè)計中從倒班點到防腐廠敷設(shè)光纜。

②地方營運商局域網(wǎng)

實施點選定在電儀施工項目部寨山營地。寨山營地已完成局域網(wǎng)建設(shè)，以2M帶寬接入當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)。營地新裝球機及整合原有槍機接入視頻服務(wù)器，視頻服務(wù)器配置營地局域網(wǎng)靜態(tài)地址通過服務(wù)器后面板RJ-45接口接入營地交換設(shè)備，通過當(dāng)?shù)貜V電網(wǎng)絡(luò)接入internet前端音視頻信號至工程處三橋指揮中心。

（2）3G傳輸實施

實施點選定在工程處第四凈化廠項目施工現(xiàn)場。主要搭建兩套試驗環(huán)境：其一為料場，設(shè)備整合電儀項目部自建的用于本地監(jiān)控的12臺槍機，音視頻信號通過3G網(wǎng)上傳至工程處三橋監(jiān)控中心，并可實現(xiàn)前端攝像機遠程控制。其二為凈化廠建設(shè)現(xiàn)場，采用自行組裝的雙通道便攜式油氣田維搶修應(yīng)急指揮終端。兩個測試環(huán)境的傳輸部分均使用了自行組裝的雙通道高速傳輸切換器。

最符合工程處應(yīng)用需求的一點是：可以根據(jù)施工現(xiàn)場覆蓋的3G信號強弱程度自由選擇現(xiàn)場信號較強的3G供應(yīng)商，實現(xiàn)音視頻信號上傳。同時設(shè)備下聯(lián)的前端音視頻采集設(shè)備或現(xiàn)場WEB監(jiān)控端可以選擇無線或有線雙傳輸通道同時接入：模擬攝像機可通過添加視頻服務(wù)器接入，不具備WIFI功能的數(shù)字攝像機可通過雙絞線方式接入；施工現(xiàn)場不方便實施布線可選擇具備WIFI功能的網(wǎng)絡(luò)攝像機直接接入，兩種通道工作模式中下聯(lián)設(shè)備均不需進行配置調(diào)整，自動從雙通路高速傳輸切換器獲取地址，易操作易搭建。

總結(jié)：

該設(shè)備通過802.11n無線接入點，傳輸速率是802.11b/g網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三倍，支持最高傳輸速率150Mbps。支持Wi-Fi Protected Setup（WPS）標準的64/128/152位WEP加密、WPA-PSK/WPA2-PSK、WPA/WPA2安全機制可保障數(shù)據(jù)安全建立一個有安全防御的網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻：

[1]無線接入網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化與接入算法研究[D].電子科技大學(xué)， 2004.