浅谈有线到无线视频监控传输方式

　　自近几年“高清”的概念在视频监控行业火热以来，越多来越多的厂商开始推出“高清”化的产品。透过市场上品类繁多的“高清产品”背后，我们发现，有很多产品对“高清”的指标理解不一，表现效果也是千差万别。那么，传输能否让高清完美无缺呢?下面让我们具体看下有线和无线传输技术。

　　高清监控技术分析

　　高清网络摄像机提供视频监控的信源，它已将视频进行高清编码和IP封装，通过IP网络来承载高清图像，可实现高清监视、录像等监控功能。

　　在发送端，网络摄像机集成了图像采集、视频压缩编码、通信控制和传输接口，视频数据通过IP网络输出。

　　在图像采集部分，CCD和CMOS两种传感器分别针对不同的需求而设计，CMOS在高像素方面有着一定的优势，而CCD对监控场景的适应性更佳。在视频压缩编码部分，不同的压缩算法和算法实现方案决定了高清图像的质量和编码效率。在通信控制部分，网络的适应性、安全性、码流的封装格式和传输功能，取决于监控系统的规划和设计。

　　在传输接口部分，不同的网络接入方式，如无线、有线等，均可很好地支持。

　　有线视频监控传输方式

　　1、视频基带传输：最为传统的电视监控传输方式，对0～6MHz视频基带信号不作任何处理，通过同轴电缆(非平衡)直接传输模拟信号。

　　优点：短距离传输图像信号损失小，造价低廉，系统稳定。

　　缺点：传输距离短，300米以上高频分量衰减较大，无法保证图像质量。布线量大、维护困难、可扩展性差，适合小系统。尤其是现在非标线材盛行的今天，当你发现有视频干扰，加矩阵后字符跳动，通过视频分配器后画面有干扰时，查查自己使用的线缆达标吗?

　　2、光纤传输：常见的有模拟光端机和数字光端机，是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式，通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输。

　　优点：传输距离远、衰减小，抗干扰性能最好，适合远距离传输。标准的光端机都0---20公里传输距离，8路光端机性价比最高，这个跟光头有关系，做光端机的朋友都知道。现在光端机价格很便宜，但质量好的还是很贵。

　　缺点：对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。有的工程人员为了省那便宜的光跳线和法兰，直接尾纤接设备了，以后维修的时候你就知道那根跳线和法兰有多重要。

　　3、网络传输：解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式，采用MPEG2/4、H.264音视频压缩格式传输监控信号。

　　优点：采用网络视频服务器作为监控信号上传设备，有Internet网络安装上远程监控软件就可监看和控制。

　　缺点：受网络带宽和速度的限制，只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像，动画效果十分明显并有延时，无法做到实时监控。不过我很看好网络传输。

　　4、 双绞线传输(平衡传输)：也是视频基带传输的一种，将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输，电磁环境复杂场合的解决方式之一，将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。

　　缺点：对于几公里内监控信号传输不够经济;光熔接及维护需专业技术人员及设备操作处理，维护技术要求高，不易升级扩容。有的工程人员为了省那便宜的光跳线和法兰，直接尾纤接设备了，以后维修的时候你就知道那根跳线和法兰有多重要。

　　3、网络传输：解决城域间远距离、点位极其分散的监控传输方式，采用MPEG2/4、H.264音视频压缩格式传输监控信号。

　　优点：采用网络视频服务器作为监控信号上传设备，有Internet网络安装上远程监控软件就可监看和控制。

　　缺点：受网络带宽和速度的限制，只能传输小画面、低画质的图像;每秒只能传输几到十几帧图像，动画效果十分明显并有延时，无法做到实时监控。不过我很看好网络传输。

　　4、 双绞线传输(平衡传输)：也是视频基带传输的一种，将75Ω的非平衡模式转换为平衡模式来传输的。是解决监控图像1Km内传输，电磁环境复杂场合的解决方式之一，将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输。

　　优点是：布线简易、成本低廉、抗共模干忧性能强。

　　缺点：只能解决1Km以内监控图像传输，而且一根双绞线只能传输一路图像，不适合应用在大中型监控中;双绞线质地脆弱抗老化能力差，不适于野外传输;双绞线传输高频分量衰减较大，图像颜色会受到很大损失。

　　5、 共缆传输：视频采用调幅调制、FSK数据调制等技术，将数十路监控图像、伴音、控制及报警信号集成到“一根”同轴电缆中双向传输。说白了就是有线电视网络倒着走，完全是闭路电视的传输技术，很成熟，很实用。

　　优点：充分利用了同轴电缆的资源空间，二十路音视频及控制信号在同一根电缆中双向传输、实现“一线通”;施工简单、维护方便，大量节省材料成本及施工费用;频分复用技术解决远距传输点位分散，布线困难监控传输问题;射频传输方式只衰减载波信号， 图像信号衰减很小，亮度、色度传输同步嵌套，保证图像质量达到4级以上国家标准;采用75Ω同轴非平衡方式传输使其具有非常强抗干扰能力，电磁环境复杂场 合仍能保证图像质量。

　　缺点：采用有线电视传输技术，是个接头工程。对做监控的朋友来说有点跨行业，共缆传输主要在设计这块，当然产品上也有层次。射频的好多东西还是经验很重要的，系统调试技术要求高，必须使用专业仪器。

　　无线视频监控传输方式

　　视频监控接入方式由有线转入无线是一种必然趋势。随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接受。无线传输三大优点如下：

　　1、综合成本低，只需一次性投资，无须挖沟埋管，特别适合室外距离较远及已装修好的场合;在许多情况下，用户往往由于受到地理环境和工作内容的限制，例如山地、港口和开阔地等特殊地理环境，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线的施工周期将很长，甚至根本无法实现。这时，采用无线监控可以摆脱线缆的束缚，有安装周期短、维护方便、扩容能力强，迅速收回成本的优点。

　　2、维护费用低，无线监控维护由网络提供商维护，前端设备是即插即用、免维护系统。

　　3、无线监控系统是监控和无线传输技术的结合，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到无线监控中心.在无线监控系统中，无线监控中心需要实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息必须是连续、清晰的。在无线监控点，通常使用摄像头对现场情况进行实时采集，摄像头通过视频无线传输设备相连，并通过由无线电波将数据信号发送到监控中心。

　　可靠信道上信号传输研究的目的是充分利用信道的带宽资源;而对于不可靠信道，传输中研究的重点则是充分利用带宽资源来实现可靠传输，即容错传输技术。这里讨论在无线信道上的视频传输机制，其主要的研究点是容错传输控制。容错传输控制技术根据其控制方式的不同可以分为三大类：即前向错误控制、基于反馈的ARQ和信源信道联合编码。前向错误控制(ForwardErrorControl，FEC)包括信道纠错编码技术、交织打包技术和优化的包调度机制等。基于反馈的ARQ技术包括利用多帧参考机制的参考帧选择(ReferencePictureSelection，RPS)机制、混合ARQ(Hybrid，HARQ)机制和基于ARQ的反馈错误跟踪技术。由于基于ARQ的容错传输控制技术具有优良的性能，所以在此重点介绍ARQ相关的传输控制技术，并讨论现有视频容错传输机制存在的不足。

　　前向错误控制采用前向纠错编码的方式来克服信道错误。在信道出错概率波动比较剧烈的情况下(如现有的移动信道)，为了获得一定的传输质量，前向纠错编码必须根据当前估计的最差情况来增加冗余校验比特，这会导致带宽资源的浪费。对带宽资源本来就有限的无线信道而言，显然是不能满足要求的。为此，考虑把ARQ技术和前向错误控制结合起来，称为HARQ技术。HARQ分为两类：I类HARQ中，发送端的前向编码要具有一定的纠错能力，当接收端发现错误后，首先利用前向纠错编码来纠正错误。

　　如果错误被纠正，则向发送端传送一个当前包接收成功的反馈信息(ACK)，反之则发送接收失败消息(NACK)。发送端如果收到ACK，则继续发送下一个数据包，否则，则重发出错的数据包。由此可见I类ARQ需要较强的前向纠错编码，在错误率较低的应用场合会导致带宽资源的浪费，但在错误率高的环境下能够获得比其他类型ARQ机制更好的吞吐效率。Ⅱ类ARQ中只要求前向纠错编码具有检错能力即可，根据关于信道编码纠错能力的理论可知，这可以起到节约带宽的作用。当接收端发现错误后，发送重传请求;发送端只传送出错数据对应的具有纠错能力的校验码。

　　当接收端收到后，如果仍然不能纠正错误，则继续发送重传请求，发送端可以选择重传整体出错数据和校验码，也可以选择发送更强纠错能力的校验码，具体因控制策略不同可有所调整。鉴于无线信道错误率高，具有反馈信道的无线传输通常采用HARQ-I。图2显示了采用HARQ-I的无线视频传输系统，图中虚线框代表了传输中错误控制的流程。根据HARQ-I的设计原理，接收端发现错误后，首先进行前向错误纠正(图中第一层错误屏障)，如果不能纠正且当前系统满足时延限制，则发送ACK请求来让发送端重传出错部分的数据(第二层错误屏障)。这样的重传可以重复到接收端收到正确的数据或者重传延迟超出系统时延限制为止。如果重传结束后仍然不能得到正确的数据包，在接收端就会用错误隐藏技术来进行错误恢复(第三层错误屏障)。可以看出，这种机制的基本思想是出错后尽量使用ARQ技术来恢复错误，所以这里将其命名为“尽力而为”ARQ机制(Best Effort ARQ，BEA，RQ)。