2010-07-26 09:30:10
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在路網建設規模不斷擴大的同時，如何更有效地提高路網安全通行能力以更好地促進經濟發展已經成為交通、公安等行業管理部門關注的焦點，其中一個主要的解決方案就是不斷利用當代先進的通信信息技術提升道路交通的智能化管理水平。
作為智能化交通管理中的一項重要技術構成，各種新的交通監控遠程視頻傳輸技術在近年已經得到越來越廣泛的應用。
一、道路交通監控遠程視頻傳輸的一般性技術要求
一套完整的遠程視頻監控系統至少包括視頻采集、傳輸、存儲、控制等基本功能，其中傳輸部分對于遠程系統而言尤其顯得重要。
道路交通監控應用中的遠程視頻傳輸雖然具有非常鮮明的行業特征，但由于每一個具體的交通監控項目在周邊環境、系統功能、前瞻性、資源投入等方面存在顯著的差異，因此，只有具體項目具體分析才有可能做出正確的技術選擇。
根據我們的理解，道路交通監控遠程視頻傳輸的技術要求主要體現在以下幾個方面：
1) 傳輸距離
2) 傳輸質量
3) 傳輸容量
4) 輔助業務
5)網絡拓撲結構與組網
6)網絡管理和網絡升級
下面我們結合道路交通監控遠程視頻傳輸技術的現狀對上述要求做更進一步的闡述：
1、傳輸距離
遠程視頻交通監控系統覆蓋的地理范圍一般都比較大，相應的視頻信號傳輸距離往往從幾公里一直到數百上千公里都有需求，而且視頻信號的傳輸一般都屬于寬帶通信的范疇。
從通信的角度，滿足這樣的傳輸距離的方式一般包括光纖通信、地面微波通信和衛星通信等3種主要的長途通信手段。
從技術的發展來看，地面微波通信由于其傳輸帶寬的局限以及對環境的抗干擾能力有限，成為光纖通信的備份或者僅僅用于線纜架設非常困難的特定環境中。
衛星通信的資源非常稀缺，成本很高而且傳輸時延過大，這使之幾乎沒有在遠程視頻監控中得到過推廣應用。
因此，光纖通信基本成為交通監控遠程視頻傳輸中的當然選擇。
光纖通信技術本身的內涵非常廣泛，大體上可以首先劃分為模擬光纖通信技術和數字光纖通信技術。站在與視頻傳輸相關的角度看，模擬光纖通信技術主要包括調幅(AM)光纖通信技術、調頻(FM)光纖通信技術和脈沖頻率調制(PFM)光纖通信技術3 類;數字光纖通信技術一般可以劃分為以PDH/SDH 為代表的常規電信光纖通信技術、以視頻信號數字化傳輸為核心的專用數字光纖通信技術以及以IP包傳輸為核心的數據光纖通信技術。
從傳輸距離的角度看，只有數字光纖通信技術可以通過數字再生中繼手段幾乎無損傷地長距離傳輸監控視頻信號。
2、傳輸質量
視頻信號傳輸質量的界定并不簡單。遠程監控視頻傳輸的信號源往往是監控攝像機，對傳輸質量的直觀要求就是要將攝像機的視頻輸出信號(一般是復合模擬視頻信號)盡可能完美地、連續地、實時地傳送到遠方。從應用的角度，我們至少應該關心2 項技術性能：保真度和實時性。
模擬光纖通信技術都是將視頻信號直接對發光器件進行各種形式的調制后傳輸，傳輸的實時性和連續性都很好，頻譜效率也比較高;
而保真度則與產品設計、應用方式等多種因素息息相關，其核心原因源自模擬通信技術固有的抗干擾能力弱、難以無損中繼傳輸(只能在模擬視頻接口上背靠背接力傳輸)以及傳輸系統本身的非線性。一般而言，1 路視頻短距離點到點傳輸時，模擬光纖通信技術是一個非常不錯的選擇;而長距離、有中繼或者要求同時傳輸多路視頻信號時，則需要仔細權衡。
評價數字光纖通信技術的視頻信號傳輸質量需要多費一些筆墨。
單純從傳輸信道角度來看，任何設計良好的數字光纖通信設備都可以做到幾乎無損的長距離傳輸，而且端到端時延可以做到忽略不計。
這似乎說明所有數字光纖通信技術在傳輸質量上都非常適合于監控視頻信號的傳輸，但實際上我們需要進一步看看視頻信號具體的傳輸方式才能下結論。
采用數字光纖通信技術的視頻信號傳輸質量從本質上取決于分配給視頻信號的傳輸帶寬，而具體的傳輸帶寬需求與視頻信號的編碼方式相關。
對于視頻傳輸專用數字光纖通信系統，它一般是將攝像機輸出的復合視頻信號直接抽樣量化后形成連續的數字比特流，然后進行數字復接，再直接調制發光器件，以數字光脈沖的形式將視頻信號發送出去。
這種技術方案的實時性、連續性、保真度都非常好，傳輸多路視頻信號時均采用時分復用(TDM)方式，每路視頻信號擁有獨享的帶寬資源。這種系統的視頻信號傳輸質量往往可以滿足要求最高的演播級視頻信_€侰_€?_€號的傳輸要求，可以說是傳輸質量最好的監控視頻信號遠程傳輸技術。在單位帶寬成本不斷迅速降低的今天，這種技術在經濟上的可行性已經達到了可以被普遍接受的水平。這類技術方案中有時為了進一步擴大系統傳輸容量，還可以采用無損或損傷很小的淺壓縮技術。
對于常見的PDH/SDH數字光纖通信設備，它更是經典的TDM系統，其最初的設計目的是為了進行大容量話路的遠距離傳輸。由于其廣泛的存在，它已經成為現代公用通信網的核心基礎。
隨著公用通信網上綜合業務需求的增加，它也能夠支撐包括視頻信號在內的各種非話音業務的傳輸。由于歷史的原因，這類系統都有特定的適合于話音傳輸的群路復用等級和相應的傳輸接口，在使用這類系統傳輸視頻信號時必須先通過比較復雜的技術處理將數字化視頻信號適配到相應的接口;
另外由于這類系統更多地考慮了電信營運部門的各種技術要求，其一次性投入和單位帶寬的建設成本往往較高，為了節約帶寬，往往需要對視頻信號進行深度壓縮編碼，這又帶來另一方面的成本增加和實時性降低;而且這類系統并沒有專門針對非對稱的視頻傳輸應用進行優化，在傳輸視頻信號時往往反向傳輸能力被閑置。因此，這類系統從技術上完全可以滿足高質量的視頻信號傳輸，但是在經濟性上不一定能夠保證適合視頻監控應用。
基于IP包傳輸的數字光纖通信設備，其最大的好處在于視頻信號的多路復用、交換、路由選擇非常方便，適合異構網間的傳輸，并可方便地利用已經大量建設的IP網絡平臺，從而具備較好的經濟性。隨著寬帶IP網絡建設規模的迅速擴大，這種技術從理論上應更加適合視頻信號的傳輸。
但是，由于IP網絡源自對數據通信可靠性(網絡生存性)的關注，它對所承載的業務內容的傳輸質量并不能提供可靠的保障，主要表現在它的帶寬保證和端到端延時都具有較強的不確定性，這就使得監控視頻信號的傳輸質量很難得到始終一致的保證。
另外，為了降低對傳輸網絡的壓力并控制成本，這種傳輸技術通常也要與視頻數字壓縮編解碼技術一起使用。采用這種技術的設計良好的系統，可以適合大多數視頻監控應用，但如果將其作為遠程視頻交通監控的唯一傳輸手段，則還存在一些難以逾越的技術障礙。
3、傳輸容量
遠程視頻交通監控系統中監控攝像機的數量眾多，需要同時進行遠程傳輸的視頻信號路數往往也比較多，而且往往需要在傳輸網絡的中間節點上進行視頻信號的插入與分拆(視頻信號上下路，ADM)，這就對傳輸系統提出了較高的技術要求。
視頻信號的傳輸容量，一方面取決于每路視頻信號對傳輸帶寬的要求，另一方面取決于傳輸系統具備的帶寬。
PAL-D 制模擬視頻信號的有效帶寬為575MHz。AM 模擬光纖通信系統一般具有
550MHz~1000MHz 的傳輸帶寬，可以以8MHz 的副載波間隔同時傳輸60 路以上的視頻信號，當然除了AM 光纖傳輸系統本身要具備很好的線性外，還需要配置高性能的鄰頻調制解調設備才能充分發揮出這種技術的優勢。這種技術是HFC有線電視分配網中最常見的傳輸手段，特別適合最終分配到戶的網絡。對于遠程視頻交通監控系統，除非是短距離點到點的特定傳輸并且傳輸后的視頻信號不需要進行進一步的處理或傳輸，否則這種技術在傳輸質量上很難滿足普遍的要求。
FM模擬光纖通信系統的視頻信號傳輸質量、抗干擾性能比AM系統要好不少，每路視頻信號往往占用30MHz 以上的帶寬，一般單個FM 光傳輸系統最多可以支持8~16 路視頻信號的傳輸，并且由于技術和經濟性的限制一般不使用多波長的光波復用。PFM 模擬光纖通信系統中每路視頻信號占用的帶寬更大，相應地視頻信號傳輸路數也更少一些。
視頻傳輸專用數字光纖通信系統中傳輸的視頻信號往往是非壓縮的數字視頻信號，每路視頻信號的帶寬大約在100~200Mbps 之間，光電復用以后系統一般可以支持64~128路視頻信號的傳輸。很好瘦腿品牌潤唇精油精油
PDH/SDH 數字光纖通信設備上的視頻信號傳輸，一般采用支持N´E1 傳輸接口的MPEG-2編解碼器對，通常為了獲得較好的視頻保真度，多選用4 個E1 通道傳輸1 路視頻。基于IP 包傳輸的數字光纖通信設備也往往采用類似的編解碼速率。
這樣看來，似乎各種模擬和數字光纖傳輸技術在傳輸容量上都可以滿足遠程視頻交通監控系統的要求，但如果傳輸網絡不僅僅是點到點的星形網絡，尤其在無中繼傳輸距離不夠或者中間節點需要上下視頻時，就只有各種數字光纖傳輸技術可以很好地勝任了。
4、輔助業務
遠程視頻交通監控系統中視頻信號的傳輸是核心，但往往同時要求傳輸系統能夠為音頻、低速異步控制數據、話音、開關量等輔助信號提供傳輸通道，這樣才能較好地構建一個完整的監控系統。
各種光纖傳輸系統都能夠在不同程度上滿足這些輔助業務的傳輸要求，但同樣各有優劣。模擬光纖通信系統在提供較少的輔助業務時有一定的成本優勢，但輔助業務較多時如果技術處理不當會引起對視頻基本業務的干擾，另外也同樣因為受限于點到點傳輸應用而難以廣有作為。
視頻傳輸專用數字光纖通信系統和PDH/SDH數字光纖通信系統都可以以TDM方式將各種輔助伴隨業務數字化后在同一個傳輸平臺上傳輸，在系統表現形式上只是多了若干種傳輸接口，而本質上還可以實現靈活的輔助業務網絡構建。除了上述常見的低速輔助業務，一些高速輔助業務通道(如：Ethernet、E1等)也可以方便地提供，因此這兩種技術在支持各種輔助業務方面是非常靈活、方便的。
值得一提的是，基于IP包傳輸的數字光纖通信系統如果僅僅是一個純IP的傳輸平臺，它在提供各種輔助業務上的局限性比較大，實現起來的性能和成本都有較多的問題。
5、網絡拓撲結構與組網
前面已經多少涉及到了這方面的內容。概括起來，模擬光纖傳輸技術主要適合短距離點到點星形網絡;數字光纖通信技術則適合長距離點到點、鏈形以及環形等各種常見的物理網絡拓撲結構及這些不同網絡拓撲結構的組合。
在邏輯網絡的構成上，基于IP包傳輸的數字光纖通信系統應該說由于其包交換的特點而顯得更勝一籌。
在組網方面，往往只有數字光纖通信系統因其配置的多樣性和靈活性，需要進行仔細的組網設計;模擬光纖通信系統的應用方式一般比較固定，往往沒有太復雜的組網設計。
6、網絡管理和網絡升級
在網絡管理層面，PDH/SDH 數字光纖通信系統得益于其良好的“電信血統”，其整體網管能力是其它系統難以比擬的;基于IP包傳輸的數字光纖通信系統也可以通過SNMP實現較強的網管。
視頻傳輸專用數字光纖通信系統的網管主要依賴生產廠家的設計，很多廠家在設計上借鑒了電信管理網(TMN)的理念，并特別針對視頻監控應用進行了很多專門設計，因此，這種系統的網管相比之下實用性和經濟性更強一些。
模擬光纖傳輸系統的網管一直是弱項，而且在這種技術適合的應用中往往對網管也沒有太高的要求，因此，生產廠家通常不在這方面投入大的力氣去提供。
數字光纖通信系統在產品設計時一般考慮了升級途徑，因此如果工程設計中也著重考慮了今后的網絡升級，一般而言，數字系統的網絡升級性能是比較好的。
二、技術方案的綜合權衡
在上面的分析中，我們看到各種遠程視頻傳輸技術在技術性與經濟性上面都各有優劣，至少在現階段還很難說哪一種單一的技術方案可以圓滿地解決交通監控的遠程視頻傳輸。在這種情況下，我們必然要在經常相互矛盾的要求中做出取舍，而其中最重要的則是性能和成本方面的權衡：
性能權衡。其目標是通過技術方案的合理選擇取得恰到好處的綜合性能。這里最重要的一點就是系統整體協調性重于局部技術的先進性。也就是說要消除整個系統中的性能瓶頸，確保相關系統的各組成部分性能匹配。否則，即便局部有優良表現，整體性能仍然受制于瓶頸。此外，一些細節方面也值得推敲，
例如：
1) 為了今后擴充方便，視頻傳輸系統的某些技術指標應預留一定裕量;
2)需要進行實時操控(PTZ)的攝像機輸出的視頻信號對遠程傳輸中的端到端絕對時
延(實時性)指標要求很高;而對固定攝像機輸出的信號則可以放寬要求;
3) 收費亭內部的視頻信號對實時性要求可以降低，同時在很多時候還可以在圖像分
辨率或圖像連續性方面降低要求;
4) 僅僅在局部區域使用的視頻信號的傳輸指標可以比全局使用的信號要求低;
成本權衡。其目標是用最少的投入取得需要的性能。這里的成本除了一次性的建設成本外，還包括系統長期使用過程中所需要投入的運行、維護、保養、停機損失等成本，也就是說關注的是系統整體擁有成本。比如：
5) 國內廠家在交通監控遠程傳輸技術水平方面與國外同行的差距已經很小，設備價
格上優勢明顯，而且技術支持和售后服務等方面更具有長期性的綜合優勢;
6) 利用通用傳輸平臺提供視頻監控信號遠程傳輸的綜合造價往往比采用專用視頻遠
程光傳輸系統高，而且系統維護的成本和難度往往更大一些;
7) 單纖傳輸在很多時候是經濟的;但某些時候多使用一些纖芯更加經濟;
8) 輔助業務可以完全由視頻遠程傳輸系統提供;條件合適時，借助其它通信系統實
現有時會是更好的選擇;
9) 在適合采用模擬光傳輸系統(如：短距離單路視頻傳輸)時，不一定選用數字光
傳輸系統;Ø ……除了上述兩個重要方面的權衡，其它方面，如：產品技術成熟性、多廠家支持等也是值得仔細權衡的因素。
一般而言，我們認為連接視頻信號源(攝像機)和首級控制/存儲設備(前端控制機房)之間的視頻遠程傳輸系統應該優先采用高保真度(高分辨率)、高實時性的專用遠程視頻光纖傳輸設備，如非壓縮數字視頻光纖傳輸系統或者模擬視頻光纖傳輸系統;而連接更上層監視/控制中心之間的視頻遠程傳輸系統則可以根據需要選用合適的技術方案。這種組合可以有效地兼顧整個視頻監控系統的性能、靈活性和經濟性。
三、技術方案示例
兩個關聯監控中心互聯的示例。
采用東訊達數字視頻光纖傳輸系統，通過1對G652 單模光纖,可以實現A、B兩中心零延時雙向交換傳輸64路演播級視頻和音頻信號;兩個中心之間的各種不同用途的局域網通過傳輸系統提供的多組獨立的10/100M自適應Ethernet接口實現互聯;中心間的控制數據通過系統提供的多組異步數據通道實現互連。
另外，通過選配相關擴充部件，也可以在中心間提供公務電話和開關量信號傳送。這種配置非常適合于關聯控制中心之間的實時、高清晰、多功能互動，系統技術指標的裕度足以支持今后與更上層控制中心互聯的擴充要求，整個遠程傳輸系統的綜合性能價格比是非常高的。
一)、關聯監控中心互聯
是采用東訊達設備實現鏈形網絡中監控視頻信號遠程匯集傳輸的示例。通過采用視頻ADM和光波復用技術，沿途各節點可以靈活插入/分接若干路演播級視頻/音頻信號;各節點可共享控制數據總線，也可分配獨立的控制數據通道;各節點同時還擁有豐富的正向數據數據傳輸通道，可以通過擴展傳輸各種開關量等傳感信號。整個系統同樣是全實時傳輸，占用的光纜線路資源非常少，建設、運行和維護成本低廉。這種配置對于公路監控非常方便。
二)、鏈形網絡監控視頻匯集傳輸
四、結語
道路交通事業和現代通信技術的蓬勃發展為視頻監控提供了更加廣闊的舞臺，道路交通視頻監控中的任何一項遠程光纖傳輸技術也包含了很多的技術內涵，我們在不斷的努力開拓、研發，不斷的追求進步。
