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1、视频传输于高速公路的应用zhangyx导语：视频监控系统是ITS的重要组成局部之一视频监控系统是ITS的重要组成局部之一。高速公路工程中对视频信号传输的要求有以下特点：1、容量大：在一个监控分中心通常有几十路甚至上百路视频信号。2、图像质量要求高：图像要求到达480线，加权信噪比S/N要求不小于57dB；PAL制图像要求到达25帧50场/s、NTSC制图像要求到达30帧60场/s。3、需要多级控制：目前高速公路工程中对视频信号的监控和治理自下而上可分为以下站级、路段中心、片区中心、省中心四级监控系统。1站级监控系统：各收费站需要对本地的视频信号进展监控2路段中心监控：一条高速公路通常设置1个路
2、段分中心，对某一路段进展监控和治理。3片区中心监控系统：多条高速公路的统一治理通常根据地域划分为假设干个片区来进展。4省中心监控系统：各省高速公路治理局需要对省内所有的高速公路进展统一监控、治理和调度。目前主流视频传输产品介绍点对点视频光端机点对点视频光端机是目前使用较为普遍的视频传输设备使用示意图参见图1，主要可分为模拟光端机和数字光端机非压缩两种。点对点视频光端机的优点：1、使用简单灵敏，视频质量高，实时性好。2、除了可以传输多路视频信号外，还可以传输音频信号、异步数据、以太网数据等多种信号。点对点视频光端机主要缺点：1、无法组网，不具备保护功能，系统可维护性差。2、无法实现远间隔传输。假
3、如间隔过远，只能采用光端机级连方式。多级光端机的级连会造成信号的急剧衰减。模拟光端机顾名思义，模拟光端机上光头发射的光信号是模拟光调制信号，它随输入的模拟载波信号的幅度、频率、相位变化引起光信号幅度、频率、相位变化而分别称为调幅、调频、调相光端机。数字光端机数字光端机上光头发射的光信号是数字信号即0或者1对应光信号强、弱两种状态，不同的0和1组合代表不同幅度的视频、音频、数据信号。模拟光端机与数字光端机的性能比照1、模拟信号传输输入和输出处理方式不一样，引起的视频、音频、数据信号信号失真、变畸变、干扰不同。模拟光端机由于要进展调幅、调频、调相，所以模拟信号的幅度的变化与载波信号因调制而引起的幅
4、度、频率、相位的变化是否为逐一对应的线形关系，成为拟光端机质量好坏的关键，到目前为止，很难做到真正线性调制，非线形必然引起信号失真；同时调制好的载波信号信号还要调制光信号，光信号的非线性也是一个非常重要的因素，众所周知，光器件的非线性与环境温度变化、工作电压的稳定性、光发射功率有很大的影响，因此光器件在消费时需进展7-10天的热循环老化等等工艺挑选、老化、测试也只能以将这种变换控制在一定的范围；光信号在光纤中长间隔传输，会引起光信号的功率衰减，传输频率漂移、相位失真，光信号色散效应同样也会引起光信号畸变；光信号到达接收端，接收光器件仍然要引起非线性失真，由光电转换后的模拟信号进入解调，解调与调
5、制一样会产生非线性畸变。所以综合模拟光端机，从输入信号调制-电光转换-光输-光电转换-解调这五个经过，都会引起非线形失真，而这些信号畸变失真是固有的所以是不可消除的，所以模拟光端机传输视频图象、音频质量、数据的效果很难到达很满足的效果。数字式光端机仅只有模数转换的量化误差如1V视频信号12bits时仅为2.5mv，缺乏以引起信号畸变。因此不存在上述缺陷。2、多路信号同传引起的交调失真。在现场监控应用中，用户可能有很多各种信号，如视频图像、音频、数据、以太网、或者其它用户自定义的信号，为了进步光纤的利用效率，降低本钱，必须将各种信号在光端机进展复用，以便在一对或者一根光纤上传输。对调频、调幅、调
6、相光端机来讲，将多路视频、音频或者数据信号混合调频、调幅、调相在某一载波上必然会引起各种镜像、交调干扰。所以目前市场上不乏很多著名国外品牌的调频、调幅、调相光端机多路视频、音频、数据同传时出现互相干扰的现象，这些不稳定的现象都是模拟调制技术长期以来一直所固有的缺点。数字光端机传输的是数字信号，很轻易进展大容量复用并且不会出现互相干扰。3、稳定性不同模拟调制光端机由于采取载波调制方式，载涉及光头很轻易受环境温度影响。出现传输质量随环境变化而变化的缺点。同时模拟光端机经过长时间使用后，随着元件的老化和环境的变化，经常会出现视频质量明显下降的现象。正由于这种缺点，对一些大型、重要工程来讲，模拟光端机
7、的维护成了很令人头疼的问题。节点式视频光端机节点式光端机是一种新型的光纤传输系统，通常使用2芯光纤将各节点连接形成环网、链网等网络构造，视频和数据可以在任意节点上下。同时网络中还可以传输音频、双向数据、以太网数据等信号。节点式光端机组网示意图参见图2。节点式光端机根据信号调制方式的不同分为模拟传输方式和数字传输方式。模拟传输方式节点式光端机如采用模拟方式调制信号，与模拟点对点光端机同样存在频间串扰、信号衰减畸变的问题。这是模拟调制方式所带来的必然问题。因此如采用模拟方式，对节点式光端机的传输容量、传输间隔都有很大的限制。数字传输方式全数字的节点式光端机采用数字方式调制视频信号，并对视频信号进展
8、编码压缩传输。通常采用的编码方式有M-JPEG、MPEG-2等。具有以下明显优点：1、节省光纤资源。所有收费站通过2芯光纤与路段中心组成环网或者链网即可。2、视频容量大。目前北京蛙视公司的VOX全数字音视频传输平台可在2芯光纤上传输多达126路高质量音视频信号。3、节点数目根本不受限制，图像质量全程一致。由于采用数字编码传输，信号无畸变；且不同于光端机级连方式，在各节点不经过2次编码调制，因此图像质量可保持全程一致。4、如组成双纤环网，可实现自愈保护功能。当某一段光纤或者某一节点设备故障，不影响整个系统的传输。5、可实现多种业务的综合接入，如视频、音频、以太网、异步数据、话务等各种业务。6、整
9、个视频传输系统可通过网管统一治理和维护，具备故障自己诊断功能。视频编解码器视频编解码器是通过现有通讯系统接口及通道传输视频信号的设备，其传输的图像质量主要取决于通讯系统提供的接口和带宽。根据接口形式的不同，视频编解码器大致可以分为：固定带宽接口E1接口、IP接口2种。一、固定带宽接口通过SDH等通讯系统提供的E1通道传输视频。可分为单E1编解码器和多E1复用编解码器等。编码方式通常采用MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、H.263等几种。单E1编解码器采用单个E1通道传输1路视频信号，因传输带宽较低二、IP接口通过以太网接口传输视频信号，俗称网络视频效劳器。通常是使用SDH等通讯系统接口外
10、加网桥设备提供的以太网接口。编码方式通常采用MPEG-2、MPEG-4等几种。IP方式传输视频具有以下主要优点：1便于多级联网。2编码器和解码器可以不对称，即解码器的数目可以少于编码器，通过后台软件控制解码器解压任意一个编码器的图像，实现一点对多点。3可实现监控到桌面，通过软件可在计算机上解压观看图像IP方式传输视频具有以下缺点：1、在SDH层固然其对外的接口为10/100Base-t接口，但一般情况下其内部为每个端口实际提供的带宽在10M左右，在视频码流为4M的情况下，最多只能传输2路实时视频信号。并且当在一个端口上既传送实时视频流又传送其他数据如收费数据等时，由于视频信号占带宽较大，会影响
11、其他数据的正常传送，严重时会造成网络拥塞。2、当编码器与解码器不对称，解码器切换解压不同编码器的图像时，会产生马赛克，严重时导致解码器死机。这是由于目前采用压缩算法为了进步压缩比，降低带宽，采用帧间预测、运动补偿的技术。当码流切换时会造成其码流的不完好，使解压缩芯片无法正确的解压缩。3、为了保证视频的实时性采用UDP协议传送视频流，UDP协议的特征是发后不管，数据的可靠性完全在于网络。而目前以太网协议中对数据并没有QOS保证。因此当网络繁忙时，有可能造成UDP包丧失，造成解压时出现马赛克。4、以太网的特征是突发，而实时视频信号的特征是连续，这两者是有矛盾的，因此当一个以太网中数字视频流太多时，
12、会造成以太网交换机的负载急剧增加，网络速度变得很慢，影响其他数据的正常交换，严重时会造成网络瘫痪。高速公路视频信号传输方案的讨论收费站至路段分中心的视频传输收费站至路段分中心的视频传输可以采用点对点光端机、全数字节点式光端机、编解码器等方式实现。通过点对点光端机传输收费站的图像上传假如采用点对点光端机传输，那么每收费站到路段中心均需使用至少1对光端机并占用1芯光纤。整个监控系统占用的光纤资源较多。假如收费站间隔中心过远，还需要通过光端机的级连将图像上传至中心。光端机级连会造成信号的衰减及信噪比降低。同时大量光端机的使用，设备无法统一治理，系统可维护性差。其优点是图像质量高，实时性好。通过通讯系
13、统传输图像通过SDH系统提供的2M口或者多个2M捆绑传输图像。每个收费站到路段中心采用1对或者几对多E1编解码器，上传局部图像。采用这种方法的缺点是占用SDH系统资源较多，每个收费站上传的图像数目受系统带宽资源的限制，不能过多。通过节点式光端机传输图像通过节点式光端机传输图像，整个系统只需要2芯光纤将各收费站节点组成环网或者链网，节省光纤资源。同时在各收费站上传的图像、音频、数据及以太网数据的数目可以根据用户的需要灵敏配置。路段中心将各收费站上传的信号经局端设备全部输出，统一进展监控治理，并可在局端通过网管系统对整个传输进展实时维护。分中心至片区中心或者省中心的视频传输从各路段中心至片区中心或
14、者省中心通常要求上传的视频数目比拟少，一般每个下级中心只需上传几路。采用的传输方式通常包括以下几种：1、通过E1接口传输：各中心之间通过SDH通讯系统，采用多E1编解码器传输视频。由于各中心之间的SDH系统资源较为丰富，需要上传的图像数目又不是很多，采用多E1编解码器可以知足用户的需求。2、通过IP接口传输：各中心之间通过以太网接口，采用网络视频编解码器传输视频。这种方式其实同样通过SDH通讯系统，只不过通过外加网桥将接口转换成以太网接口。3、通过全数字节点式光端机传输：各中心之间通过光纤连接，采用全数字节点式光端机传输视频。这种方式的优点在于通过数字音视频传输系统的构建，不仅可以实现全网视频信息的分享，还可以实现以太网数据、异步数据及话务的交换。同时利用数字音视频传输系统的音视频双向传输功能，还可以方便的实现各中心之间的会议电视。0