中威VideoAnyRoute（VAR）综合多业务光传输交

杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]中威VideoAnyRoute（VAR）综合多业务光传输交换平台实现高速公路全路段数字视频无缝联网杭州中威电子技术有限公司目前，随着我国各地的高速公路从孤立的单条道路向路网化发展，高速公路的视频监控传输系统已经从传统的模拟化的、本地化的监控传输系统逐渐演变为全数字化的、多级联网化的、综合化的、宽带化的多业务传输交换系统。在此种情况下，高速公路视频监控通信系统全面数字化和联网化已刻不容缓。一、目前高速公路视频监控传输、交换系统分析1、传输采用光端机、交换采用模拟矩阵模式――传统模式该模式从上世纪80年代末起就开始应用，而且可以说到目前为止，高速公路视频监控系统绝大多数还是在采用该模式。该模式的昀大特点是视频传输与交换系统是完全独立的两个子系统：视频传输采用光端机（一般是点对点数字非压缩视频光端机或数字非压缩级联光端机），视频切换采用模拟矩阵。该模式在系统规模不是很大，联网功能不是很复杂时还是非常有效的。在近二十年的发展过程中，该模式技术上的进步主要表现在如下两个方面：（1）、视频光端机从FM模拟光端机发展为数字非压缩光端机；从点对点光端机发展为数字级联光端机。（2）、矩阵从单机模拟矩阵到模拟矩阵联网；联网数据从RS232/422到走IP通道。传统模式经过近20年的发展完善，虽由于其稳定的表现和简易的操作维护，而占据了市场的主流，但随着系统规模的不断扩大，模拟视频技术的发展瓶颈已越来越明显：一方面，一个以模拟矩阵为核心的视频联网监控系统需要大量的中间接入设备，如光端机、矩阵、视频分配器等等，而这些设备又有不同的品牌，不同的型号以及不同的品质，这样就导致了整个系统过于复杂，无法做到统一、方便和有效的管理。同时，这些设备间的连接完全靠模拟视频互连，多次连接过程对视杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]频信号的损伤严重。另一方面，现在的光端机几乎都已采用数字非压缩技术，如果没有模拟矩阵，光端机之间已完全可以采用数字级联的方式进行多级联网。为了与模拟矩阵连接，在整个联网系统的视频传输过程中视/音频信号不得不经过多次的A/D、D/A转换，使系统图像质量无法得到保证。而且，模拟的视频信号本身每经过一次传统模拟矩阵也都会产生一定的损耗。因此，在日益庞大的联网监控系统中，传统模式已越来越不适应系统的发展需求。面对多种、复杂的视频管理系统，必需完成大量的、复杂的多种设备间的协调工作。维护、维修的工作不管是做为工程实施人员以及昀终使用者来说都是极为头疼的事。各种系统、各种设备之间的协调、问题的排查、责任的纠纷等等问题都会给上述相关人员或单位带来极大的困扰。传统模式在面对大规模的、多级别远距离联网等诸多问题显得力不从心，限于模拟矩阵技术的瓶颈，很难找到合适的、从根本上解决问题的方法，这使得人们不得不去开发新型的系统和新型的视频传输交换技术。图（一）是一个采用数字级联光端机＋模拟矩阵实现视频联网监控的方案。2、网络虚拟矩阵技术――压缩视频模式2000年后，随着数字视频压缩技术的发展，数字产品逐渐大量进入监控系统，针对上述模拟矩阵系统的诸多问题，人们提出了网络虚拟矩阵的全数字化矩阵概念。网络虚拟矩阵和传统模拟矩阵不同，它以视频压缩模块（或视频编码软件）代替模拟矩阵中的视频输入模块，以视频解压缩模块（或视频解码软件）代替模拟矩阵中的视频输出模块，以网络视频服务器代替模拟矩阵主机，以基于TCP/IP协议的IP网代替模拟总线（或模拟视频总线结合IP控制总线），以数字高速处理芯片代替模拟电开关，运用高速处理芯片的运算完成视频从输入到输出的切换。网络虚拟矩阵则是以IP网为媒质，基于TCP/IP协议，通过网络视频服务器完成视频的调度。我们可以将整个IP视频专网看作是一个巨大的矩阵交换系统，其基本硬件则是由视频编码设备、视频解码设备以及网络交换机、路由器组成。杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]另外视频编码、解码过程也可以由软件来完成，所以网络虚拟矩阵可能并不是一个具体的硬件设备，而只是一个具有特定功能的系统。网络虚拟矩阵的问题网络虚拟矩阵做为一种数字矩阵技术，充分发挥了数字技术的优势，在很多方面解决了模拟矩阵技术无法解决的难题，如视频的无损交换、复制与存储，支持任意网络拓扑结构等等，但是这种数字矩阵技术远非完善：首先，网络虚拟矩阵技术是基于IP网的，限于网络带宽的限制，必须在模拟视频数字化的过程中对视频信号进行数字压缩。视频数字压缩技术的产生，主要基于视频应用需求与下列条件的限制。首先来自节省存储空间的要求，其次是数字传输系统带宽的限制。也可以说，选用视频数字压缩技术，通常是在外在条件的限制下不得已而为之的手段。其次，这种数字矩阵技术都是基于压缩视频，而目前的压缩算法基本上基于DCT的技术，无论是MPEG-2还是MPEG-4等，都还没有根本性的进展，当网络带宽得不到保证时不可避免的会产生马赛克等问题。其在图像质量、延时、带宽占用等各方面都还需要进一步改进。另外，这种数字矩阵技术还需要考虑IP网本身的问题。因为现用的IPV4网络技术20世纪70年代设计的，无论从计算机本身的发展还是从因特网规模和网络传输速率以及32bit地址来看，IPV4都已经很不适用了。并且IPV4在设计之初也没有考虑到视频业务，视频基于IP传输并没有对视频做额外的处理，仅仅只是将视频流打包成IP包，由网络设备（交换机、路由器等）对承载视频的IP包进行数据交换。例如IP网的传输采用的是TCP/IP协议，TCP协议具有差错控制重传机制，即数据包发送后在指定的时间内没有收到确认信息，认为数据丢失了，需要重传数据包。可以看出TCP协议针对的是非实时业务的数据，保证数据的正确性，而对于实时业务的数据如视频、音频显然是不适用的。当前IP网上传输视频、音频采用的基本上是UDP协议，是一种面向无连接的协议，采用大块数据报形式连续发送数据而不必等待确认信息，非常适合视频、音频在IP网络上传输。但是正是由于他的无连接性，数据报在传输过程中丢失了，导致接收端接收的信息不完整，比如视频就会出现跳镇、丢甚至是黑屏。而且当网络比较拥挤时，数据报不能按时到达，会出现视频画面的停滞等现象。有些网络杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]虚拟矩阵在UDP的基础上采用了RTP/RTCP协议，他是一种带宽资源预留协商协议，目的是让网络为其保证一定的带宽，或者侦测网络带宽使用情况而相应的降低码流，保证数据的实时性而损失视频质量。而预留带宽需要网络上的所有设备都具备此项功能，这是很难做到的。综上所述，可以看到网络虚拟矩阵的性能完全依赖于IP网络，而IP网络本身由于根本不是为像视频、音频这样的实时业务传输设计的，导致了在实际应用中许多不尽人意的地方，包括图像的质量、实时性、延迟抖动等，这些问题是网络虚拟矩阵本身无法解决的。所以网络虚拟矩阵的突破必须期待下一代允许对网络资源进行预分配，支持实时图像并保证一定的带宽和延时的以IPV6为代表的新型网络技术的应用。二、中威VideoAnyRoute（VAR）综合多业务光传输交换平台技术从上述分析可以看出，日益庞大且指标要求日益高涨的的多级联网监控系统急需一套能融合各种功能、传输交换各种业务、能方便地进行多级联网的统一的全数字的系统平台。中威公司以深厚的数字非压缩视频光纤传输技术为基础，结合数字视频矩阵交换技术而推出的VideoAnyRoute（VAR）综合多业务光传输交换平台（简称VAR系统）正是为此而开发的。杭州中威公司的VideoAnyRoute（VAR）系统采用了全数字化光纤传输和交换方式，提供了一个集视频、音频、数据、以太网信号于一体的高性价比的数字视频综合业务光传输交换网络平台。中威VAR数字视频综合业务光传输交换网络平台集数字视频光纤传输网络和数字视频矩阵功能与一体，把数字视频综合光纤传输网络与数字视频交换网络杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]（数字矩阵）进行了无缝连接与融合，整个传输与交换平台由统一的“VAR数字视频综合传输交换管理软件平台”进行统一管理。采用中威VAR系统，可以大大降低视频监控系统的复杂性。VAR系统替代了传统的光端机＋视频分配器＋模拟矩阵＋编解码器＋视频综合管理软件＋光端机网管软件等众多的设备，使得系统变得异常的简洁明了，大大的增强了系统的性能指标和系统的可维护性。基于数字非压缩和数字压缩技术的VAR产品还是一个高可靠性的光纤视频及数据传输传输网络。VAR采用先进的高速光通信技术和独特的实时光自愈环网构架，将视频、音频、数据、以太网和开关量等信号的传输集成到一个统一的光平台上进行传输，具备自愈保护功能并不再需要各种外连的设备如：PCM设备、各种复用器、交换机、数据终端适配器、图像编解码器等。在减少了外围扩展设备的同时，VAR采用业务单元模块化和可扩容设计，降低了整个网络的复杂性，从而提供了一个开放、高效、简洁和易管理的网络。VAR的光传输系统能组成任意拓扑结构的传输网络，支持星型、树型、环型、混合型等各种拓扑结构。VAR的光传输系统能够传输所有格式的数字视频信号，包括数字非压缩视频、MPEG2、MPEG4、H.264等。VAR的数字交换系统采用了高速数字背板交换技术，单机框背板数率高达10G-40G。系统支持任何格式的数字视频的交换输入/输出。系统同时支持电口和光口接入，电口可以是模拟视频输入，每个光口可以输入1－8路10BIT数字非压缩视频或几十路高清晰数字压缩视频。VAR的数字交换系统昀大单机框输出能力达160路视频。中威公司VAR系统的另一特点是采用了通用IP协议，这是其他多业务光传输交换平台所做不到的。这使得该系统具有非常好的可扩性与通用性，系统可以直接接入局域网或广域网，真正做到数字视频的任意传输、任意路由。VAR系统从根本上解决了传统的以模拟矩阵为核心的联网监控系统在大型视频联网中所固有的弊端：多级的AD/DA过程和多级的模拟视频连接。VAR系统从前端的视频数字化接入开始，通过光纤传输至监控中心，无论经过多少级视频联网的传输、切换，全部是数字域处理视频，只有在显示的时候进行数模转换。VAR系统避免了传统模式下光端机—矩阵—光端机—矩阵等模拟转数字/数字转模拟的频繁转换，保证视频的多级无损传输与交换。将视频的光纤传输与矩阵的切换融为一体，尤其是引入了数字背板交换总线的设计理念，无论多少级的视频联网结构，只进行一次模数/数模转换，从而保证视频的高画质。杭州中威电子技术有限公司杭州中威电子技术有限公司杭州市文三路20号建工大厦17FTEL：0571－88390905FAX：[e-mail]值得注意的是，目前市面上有些厂家简单将数字光端机和矩阵系统组合在一起，即将光端机的接收端置于矩阵内，以实现矩阵的光、电两种接入方式，但从光端机接收端出来并输入至切换系统的依然是模拟视频信号，其矩阵的交换还是通过模拟电开关来实现的。这并不是真正意义上的数字矩阵