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光端机在视频监控领域的应用探讨

供稿:中国工控网 2016/6/2 17:24:44

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  • 关键词: 数字传输
  • 摘要:视频监控产业的快速发展为视频光端机带来了黄金般的发展机遇。从长远来看,数字传输的应用将会成为主流,模拟传输方式的产品还会存在,但可能会用来做一些短距离的传输。

  一、光端机发展概述

  众所周知,视频光端机从国外引进到模仿制造,再到完全自主知识产权的自主创造,经历了从模拟技术到数字化技术过渡,实现了从功能单一到多业务综合传输的飞跃,由少量使用到大规模应用,视频光端机伴随着监控行业的发展一步步地走向成熟。

  自2001年以来,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并逐渐取代了模拟光端机市场,迎来了数字视频光端机高速发展的时代,并呈现出技术成熟、性能优越、应用面广、需求旺盛的局面。

  近年来,随着安防市场需求的变化,视频光端机的技术创新和产品变革呈现出了更强的应用性:(1)为适应高速公路外场监控的需要,级联型链路式光端机取代传统的点到点光端机大量应用;(2)为了满足公安三四级联网的应用,单纤传输双向视频、音频、数据、电话、E1、以太网等的多功能光端机应运而生;(3)随着平安城市建设规模的不断扩大,光纤资源紧缺的问题暴露出来,光端机厂家又及时推出了汇聚光端机产品。

  目前,安防视频光端机呈现出高速发展的势头,其应用也大幅增长,核心编解码技术及关键技术都有很大提高和创新,实际应用中存在的技术瓶颈和问题都得到了很大的完善。本文重点从视频光端机的编解码技术、技术创新及应用情况等进行分析探讨。

  二、光端机原理及编码

  光传输系统由三部分组成:光源(光发送机)、传输介质、检测器(光接收机)其中光源和检测器的工作都是由光端机完成的。光端机就是将多个E1(一种中继线路的数据传输标准,通常速率为2.048MbPS,此标准为中国和欧洲采用)信号变成光信号并传输的设备(它的作用主要就是实现电-光和光-电转换)。光端机主要有模拟光端机和数字光端机两种:

  1、模拟光端机

  模拟光端机采用了PFM调制技术实时传输图像信号,是目前使用较多的一种。发射端将模拟视频信号先进行PFM调制后(一般有调频、调相、调幅几种方式,从而把模拟光端机分成调频、调相、调幅等几种光端机),再进行电-光转换,光信号传到接收端后,进行光-电转换,然后进行PFM解调,恢复出视频信号。由于采用了PFM调制技术,其传输距离很容易就能达到30Km左右,有些产品的传输距离可以达到60Km,甚至上百公里。并且,图像信号经过传输后失真很小,具有很高的信噪比和很小的非线性失真。通过使用波分复用技术,还可以在一根光纤上实现图像和数据信号的双向传输。

  2、数字光端机

  由于数字技术与传统的模拟技术相比在很多方面都具有明显的优势;所以正如数字技术在许多领域取代了模拟技术一样,光端机的数字化也是一种必然趋势。目前,数字图像光端机主要有两种技术方式:一种是MPEGII图像压缩数字光端机,另一种是非压缩数字图像光端机。

图像压缩数字光端机一般采用MPEGII图像压缩技术,它能将活动图像压缩成N×2Mbps的数据流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。同时,由于采用了N×2Mbps的标准接口,可以利用现有的电信传输设备的富裕通道传输监控图像,为工程应用带来了方便。不过,图像压缩数字光端机也有其固有的缺点。其致命的弱点就是不能保证图像传输的实时性。因为图像压缩与解压缩需要一定的时间,所以一般会对所传输的图像产生1-2S的延时。因此,这种设备只适合用在对实时性要求不高的场所,另外,经过压缩后图像会产生一定的失真,并且这种光端机的价格也偏高。

  非压缩数字图像光端机的原理就是将模拟视频信号进行A/D变换后和语音、音频、数据等信号进行复接,再通过光纤传输。它用较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,所以这种高数据速率也并没有对传输通道提出过高要求。非压缩数字图像光端机能提供很好的图像传输质量(信噪比大于60dB,微分相位失真小于2,微分增益失真小于2%),达到了广播级的传输质量,并且图像传输是全实时的。由于采用数字化技术,在设备中可以利用己经很成熟的通信技术比如复接技术、光收发技术等,提高了设备的可靠性,也降低了成本。

  三、光端机存在的问题及技术创新

  当前光端机遇到的瓶颈是如何更好地融入到网络化的应用中去。因此,提供全面、系统的应用解决方案,以及针对特定的应用改进产品和技术无疑是最佳的解决之道。

  1、光纤数字视频网络管理平台

  光纤数字视频网络管理平台(VAM)集合了以太网的标准化和通用化特点、非压缩视频的高质量回质优势以及压缩视频的应用便利性,集传输、交换、存储、分析、处理。应用等众多功能于一体,为用户提供一个完整的视频监控应用系统解决方案。

  VAM系统有很多独特的优势:(1)系统将非压缩视频和压缩视频同时封装成以太网数据包,而以太网接口又是目前应用最为广范的通信接口形式,这样只要能承载以太网传输和交换的系统都能作为VAM系统的传输和交换通道。(2)VAM系统内传输和交换的内容是非压缩数字视频,也就是说VAM系统能提供高质量的图像,保证监控系统对视频的无失真、全实时要求。压缩视频也能在VAM系统内与非压缩视频同时传输,突破了传统视频光端机的概念。VAM系统能根据用户的需要提供4种码流,需要大屏显示的地方,VAM系统可提供128M的非压缩视频码济保证,一般的监视器显示VAM系统可以提供保证清晰度和实时性的SM码流数字视频,桌面浏览可提供2M压缩视频码流,而存储则可提供512K或2M码流压缩视频,在满足各种需求的同时具有相当的灵活性。(3)在视频信号的数字化方面;VAM系统遵循国际标准ITUBT601、BT656对模拟视频进行数字化,而BT656数字视频是压缩编码或视频分析处理的标准数字视频码流,所以,在数字化的过程中,VAM系统能向应用系统提供最大限度地减少失真的视频源。

  2、VPON无源光网络非压缩数字视频

  VPON无源光网络非压缩数字视频光端机也是一个系统级的产品。它创造性地将PON技术应用于非压缩视频的传输,带来的好处是不仅节省光纤资源;同时也给非压缩视频的传输组网带来了极大的灵活性。

  1个OLT可以接入8个ONU,每个ONU上可以接入1到3路非压缩数字视频,这8个ONU和OLT之间可以任意组网、链型、树形、星型,给应用带来了极大的灵活性。

  综上所述,标准化和开放性能够实现与其他设备的互联互通,并可以提供专业化的应用产品。其中视频编码技术在这里扮演着重要角色,如视频光端机通过以太网接口来传输视频信号,数字视频码流采用BT656标准、压缩编码采用H.264视频压缩标准等等,都在很大程度上保证了系统的标准化和开放性。

  四、光端机在视频监控领域的应用

  由于光纤传输的种种优点,光端机应用的场合非常广泛。目前光端机应用最多的方面就是长距离视频和数据的传输;在高速公路、银行、电力、电信等监控领域都要求对视频信号进行远程的传输,它是利用光端机将视频信号转化为数字信号通过光纤进行传输;并在远程视频会议、远程教学、远程医疗、通讯等诸多领域都有很广阔的应用前景。

  其中,视频光端机在社会治安动态监控系统中得到充分的应用。随着“平安城市建设”、“3111试点工程”、“城市报警与监控系统”等项目建设和推广,视频光端机在城市社会治安动态监控系统中发挥着巨大的作用。在一些大型的城市社会治安动态监控系统中,为了保证视频光端机产品的质量,公安部门作为使用方对无端机产品以及其他重要设备实行单独招标。例如,2007年,青岛市公安局对青岛市社会治安动态监控系统一期工程1000个监控点使用的视频光端机产品采用设备单独招标的方式,不仅保证了视频光端机产品质量,也降低了系统成本。

 

 

审核编辑(王雪)
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