浅谈远距离监控视频传输

1浅谈远距离监控视频传输远距离视频传输主要分两种:模拟光纤传输技术:图像信号置于有效的控制之下要考虑的因素之一是传输问题。在光纤应用之前，铜缆因为费用低廉而被大量采用（但在远距离传输上采用光纤传输的成本要低于采用铜缆传输），但是铜缆传输越来越暴露其缺点，传输距离短，保密性差，容易受到电磁干扰，维护费用高等等。光纤出现之后，光纤通讯的应用得到迅猛发展，已经成为远距离/近距离传输（超过500/800米的距离）的首选，可以预料当光纤成本进一步下降，光纤必将取代铜缆大量应用。光纤传输设备传输方式可简单的分成：多模光纤传输设备和单模光纤传输设备。（1）多模光纤传输设备所采用的光器件是LED，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LED和增强LED——ELED。多模光纤传输所用的光纤，有62.5mm和50mm两种。在多模光纤上传输决定传输距离的主要因素是光纤的带宽和LED的工作波长，例如，如果采用工作波长1300nm的LED和50微米的光纤，其传输带宽是400MHz.km，链路衰减为0.7dB/km，如果基带传输频率F为150MHz，对于出纤功率为-18dBm，接收灵敏度为-25dBm的光纤传输系统，其最大链路损耗为7dB，则可计算：ST连接器损耗：2dB（两个ST连接器）光学损耗裕量：2则理论传输距离：L=（7dB-2dB-2dB）/0.7dB/km=4.2kmL为传输距离，而根据光纤的带宽计算：L=B/F=400MHz.km/150MHz=2.6km其中B为光纤带宽，F为基带传输频率，那么实际传输测试时，L￡2.6km，由此可见，决定传输距离的主要因素是多模光纤的带宽。（2）单模传输设备所采用的光器件是LD，通常按波长可分为850nm和1300nm两个波长，按输出功率可分为普通LD、高功率LD、DFB-LD（分布反馈光器件）。单模光纤传输所用的光纤最普遍的是G.652，其线径为9微米。1310nm波长的光在G.652光纤上传输时，决定其传输距离限制的是衰减因数；因为在1310nm波长下，光纤的材料色散与结构色散相互抵消总的色散为0，在1310nm波长上有微小振幅的光信号能够实现宽频带传输。21550nm波长的光在G.652光纤上传输时衰减因数很小，单纯从衰减因数考虑，1550nm波长的光在相同的光功率下传输的距离大于1310nm波长的光下的传输的距离，但是实际情况并非如此，单模光纤带宽B与色散因数D的关系为：B=132.5/（Dl*D*L）GHz其中L为光纤的长度，Dl为谱线宽度，对于1550nm波长的光，其色散因数如表3为20ps/(nm.km)，假设其光谱宽度等于1nm，传输距离为L=50公里，则有：B=132.5/（D*L）GHz=132.5MHz也就是说，对于模拟波形，采用1550nm波长的光，当传输距离为50公里时，传输带宽已经小于132.5MHz，如果基带传输频率F为150MHz，那么传输距离已经小于50km，况且实际应用中，光源的谱线宽度往往大于1nm。从上式可以看出，1550nm波长的光在G.652光纤上传输时决定其传输距离限制的主要是色散因数。而另一种是:数字网络传输技术:一个完整的实时视频网络传输系统包括视频采集、视频编码、传输控制协议处理、通信网络、视频解码。其功能为：在具有随机时延特性和丢包特性的基于TCP/IP的通信网络上提供视频应用服务。原理框图如图1所示。在图1所示的系统中，整个视频流的处理、传输流程如下：在视频发送端，对模拟视频进行采样，获得数字视频并进行视频编码，或者直接对输入的数字视频进行编码，生成适应于网络传输的面向网络通信的视频码流；根据反馈信息，估计网络的可用传输带宽，自适应地调整编码器的编码输出速率（包括信源码率的调整与信道码率的调整），使得视频码流能够满足当前网络传输可用带宽的限制；在接收端，对接收的视频流进行解码、重构视频信号、计算当前网络传输参数（如传输中的丢包率等）并发送反馈控制信息。3三、视频采集模块视频采集模块主要由视频A/D、视频D/A、同步逻辑控制、视频处理、数据存储器构成。视频采集系统的基本构成框图如图2所示。A/D部分是将各种标准的模拟视频信号转换成数字视频信号，作为视频处理子单元的输入数据；逻辑产生单元通常选用FPGA或CPLD来完成各种同步逻辑控制，保证采集的实时性；对视频数据进行分析和处理，是整个采集模块的灵魂，但所需运算量常常较大，为了保证视频处理的实时性，常采用视频处理专用芯片、高速DSP、FPGA和DSP等来完成视频处理。视频采样芯片可选用TI公司的数字视频解码器TVP5145，它能将NTSC、PAL、SECAM制式的模拟视频转换为数字复合视频。在本文所搭建的系统中，视频A/D部分采用Philips公司的可编程视频输入处理芯片SAA7111，该器件采用CMOS工艺，包含四路模拟视频输入通道，通过I?2C总线，主机可以方便地对该器件进行初始化。同时SAA7111内部可以实现模拟通道选择并可对输入视频进行抗混叠滤波，并包含两个8位的A/D转换器。芯片还实现了自动钳位、自动增益控制（AGC）、时钟产生、多制式解码，另外对亮度、色度和饱和度也是在片内进行控制的。芯片的最大特点在于仅需一个24.576MHz的晶振就可满足所有视频标准的应用，且在片内实现制式的自动检测，因此使得视频桌面系统、数字电视系统、视频电话、图像处理等的开发极为方便。四、视频编码/解码模块视频编码模块将数字视频信号压缩为满足一定视觉质量要求并且符合一定标准的数据流。在视频流的网络通4信应用中，特别强调编码器所生成的视频流应该对网络传输带宽的随机波动具有自适应性。目前常采用可伸缩的视频编码器对视频信号进行编码。可伸缩的视频编码可以在时域、空域或正交变换域进行，基本思想是将码流分成基本层和增强层。其中基本层码流是必须传输的，包括提供最低质量等级保证的视频码率和视频序列的运动矢量；增加层是可选择传输的，并且是可以根据网络的传输条件进行任意截断的。在理想状况下，视频流的质量将随着接收增强层码流的增加而改善。以TCP/IP为基础的计算机通信网络是一个提供尽力而为（Best-effort）服务的网络，无服务质量（QoS）保证，并且数据包传输的时延是随机的，网络丢包和网络传输带宽的波动是它固有的，因此为了能够提供稳定、平滑的流媒体服务，必须要在对网络传输带宽做出实时估计的前提下对视频编码器的编码速率进行调整（包括信源码流调整和信道码率调整）和进行有选择性的帧丢弃。适应于视频网络传输要求的编码端数据流处理的原理框图如图3所示。总结以上两种谈到的远距离视频传输技术,各有优点,适合于各种场合的需要.如模拟光纤传输技术较适合于街道,高速公路等中短程距离,而数字网络技术则适合于银行集中监控,异地监控使用.