文/金承鈺

近年來，隨著平安城市等大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、高清化、集成化發(fā)展，傳輸系統(tǒng)也在市場需求的推動下開始了技術(shù)升級，作為其中的一個重要組成部分，光端機(jī)的應(yīng)用及發(fā)展也一直為業(yè)內(nèi)所關(guān)注。

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控圖像的傳輸是整個系統(tǒng)的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，選擇何種介質(zhì)和設(shè)備傳送圖像和其它控制信號將直接關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性，傳輸部分是整個監(jiān)控系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和選擇決定了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。視頻監(jiān)控技術(shù)在我國的上世紀(jì) 80 年代開始逐漸興起，基于傳輸介質(zhì)的不同先后出現(xiàn)了在同軸電纜傳輸介質(zhì)下的短距離傳輸方式，光纖介質(zhì)下的模擬視頻遠(yuǎn)距離模擬方式傳輸、模擬視頻遠(yuǎn)距離數(shù)字方式傳輸和光平臺傳輸方式。

模擬視頻的同軸電纜方式傳輸——模擬視頻的短距離傳輸

安防行業(yè)在我國初步興起時，視頻監(jiān)控技術(shù)比較簡單，傳輸信息為直接出自攝像頭的模擬信息，直接就采用同軸電纜將模擬視頻圖像從前端監(jiān)控點以“點對點”的方式傳回監(jiān)控中心或管理中心，并逐一顯示在監(jiān)視器上。同軸電纜只適合于近距離傳輸圖像信號，當(dāng)傳輸距離達(dá)到 200 米左右時，圖像質(zhì)量將會明顯下降，尤其是色彩變得暗淡，出現(xiàn)失真感。

為了延長傳輸距離，主要引入使用同軸放大器，同軸放大器對視頻信號具有一定的放大，并且還能通過均衡調(diào)整對不同頻率成分分別進(jìn)行不同大小的補(bǔ)償，以使接收端輸出的視頻信號失真盡量小，但是同軸放大器并不能無限制級聯(lián)，一般在一個點到點系統(tǒng)中同軸放大器最多只能級聯(lián)2 到 3 個，否則無法保證視頻傳輸質(zhì)量，并且調(diào)整起來也很困難。因此，在監(jiān)控系統(tǒng)中使用同軸電纜時，為了保證有較好的圖像質(zhì)量，一般將傳輸距離范圍限制在四、五百米左右。同軸電纜方式傳輸無法做到大路數(shù)遠(yuǎn)距離的視頻傳輸，也無法做到多中心多級聯(lián)網(wǎng)，視頻傳輸距離和容量以及矩陣聯(lián)網(wǎng)的瓶頸限制了監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模，也進(jìn)一步催生了基于光纖介質(zhì)的模擬視頻遠(yuǎn)距離傳輸模式。

模擬視頻遠(yuǎn)距離模擬方式傳輸

隨著安防市場對系統(tǒng)要求的提高以及系統(tǒng)在諸多行業(yè)領(lǐng)域的日益普及發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)也有了飛速的發(fā)展，不僅需要遠(yuǎn)距離的傳輸、實現(xiàn)視頻的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，還要實現(xiàn)視頻高質(zhì)量的傳輸問題等。光端機(jī)的出現(xiàn)和光纖的發(fā)展解決了模擬視頻的同軸方式傳輸存在的問題，光端機(jī)能在一芯光纖上承載大量的業(yè)務(wù)，且一根光纜內(nèi)可以有幾十芯到幾百芯光纖，不僅實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸，而且為大規(guī)模組網(wǎng)創(chuàng)造了可能。

最早應(yīng)用光纖傳輸視頻的是模擬視頻光端機(jī)，模擬視頻光端機(jī)主要是采用模擬調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相的方式將基帶的視頻、音頻、數(shù)據(jù)等傳輸信號調(diào)制到某一載波，通過另一端的接收光端機(jī)進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)成相應(yīng)的基帶視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號。模擬視頻光端機(jī)具備了傳輸距離遠(yuǎn)、不受電磁干擾、保密性強(qiáng)等特點，但模擬視頻光端機(jī)由于采取載波調(diào)制方式，載波及光頭很容易受環(huán)境溫度影響，出現(xiàn)傳輸質(zhì)量隨環(huán)境變化而變化的缺點，因此對一些大型、重要工程來說，模擬視頻光端機(jī)的多業(yè)務(wù)接口性、互換、維護(hù)、穩(wěn)定性仍不能滿足要求，并最終被數(shù)字視頻光端機(jī)所替代。

模擬視頻遠(yuǎn)距離數(shù)字方式傳輸

2000 年以后，隨著寬帶數(shù)字光傳輸器件技術(shù)以及數(shù)字視頻技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻光端機(jī)開始走向市場，數(shù)字視頻光端機(jī)將模擬信號先進(jìn)行數(shù)字化處理后再進(jìn)行傳輸是光端機(jī)技術(shù)發(fā)展史上質(zhì)的飛躍。在市場以及應(yīng)用領(lǐng)域上，數(shù)字視頻光端機(jī)較模擬光端機(jī)功能更為齊全，并同時具有傳輸容量大、業(yè)務(wù)種類多、信號質(zhì)量好、傳輸距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單等諸多特點，因此數(shù)字視頻光端機(jī)憑借其技術(shù)上的優(yōu)勢，在短時間內(nèi)占據(jù)了模擬視頻光端機(jī)的市場，使得模擬光端機(jī)逐漸退出。

目前，數(shù)字視頻光端機(jī)主要有兩種技術(shù)方式：一種是壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)，另一種是非壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)。

壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)將活動圖像壓縮后再通過標(biāo)準(zhǔn)電信通信接口傳輸或者直接通過光纖傳輸。由于采用了圖像壓縮技術(shù)，它能大大降低信號傳輸帶寬，以利于占用較少的資源就能傳送圖像信號。但是，壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)也有其固有的缺點，即不能保證圖像傳輸?shù)膶崟r性。圖像壓縮與解壓縮需要一定的時間，所以壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)一般會對所傳輸?shù)膱D像產(chǎn)生幾百到上千毫秒的延時。因此，該類設(shè)備只適合于用在對實時性要求不高的場所，在工程使用上受到一些限制。此外，經(jīng)過壓縮后圖像會產(chǎn)生一定的失真。

非壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)的原理是將模擬視頻信號進(jìn)行 A/d 變換后與語音、音頻、數(shù)據(jù)等信號進(jìn)行復(fù)接，再通過光纖傳輸。它用高的數(shù)據(jù)速率來保證視頻信號的傳輸質(zhì)量和實時性，由于光纖的帶寬非常大，所以該類高數(shù)據(jù)速率也并沒有對傳輸通道提出過高要求。非壓縮數(shù)字視頻光端機(jī)能提供很好的圖像傳輸質(zhì)量，并且圖像傳輸是全實時的。由于采用數(shù)字化技術(shù)，在設(shè)備中可以利用成熟的復(fù)接技術(shù)、光收發(fā)技術(shù)等，既提高了設(shè)備的可靠性，也降低了成本。

光平臺傳輸方式

經(jīng)過多年的發(fā)展，以光端機(jī)+模擬矩陣為核心的傳輸模式憑借其穩(wěn)定的表現(xiàn)和簡易的操作維護(hù)占據(jù)了市場的主流，但隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，該類傳統(tǒng)模式的缺陷也越來越明顯。模擬視頻遠(yuǎn)距離傳輸方式，無論是模擬方式傳輸還是數(shù)字方式傳輸，其組網(wǎng)特點主要為：視頻傳輸與交換系統(tǒng)是完全獨(dú)立的兩個子系統(tǒng)，即視頻傳輸采用光端機(jī)而視頻切換采用模擬矩陣。該模式在系統(tǒng)規(guī)模不是很大、聯(lián)網(wǎng)功能不是很復(fù)雜時非常有效，但聯(lián)網(wǎng)規(guī)模一旦擴(kuò)大，發(fā)展瓶頸也逐漸顯現(xiàn)。

一方面，一個以光端機(jī)+模擬矩陣為核心的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要大量的中間接入設(shè)備，如光端機(jī)、矩陣、視頻分配器等，而這些設(shè)備有不同的品牌，不同的型號以及不同的品質(zhì)，這樣就導(dǎo)致了整個系統(tǒng)過于復(fù)雜，無法做到統(tǒng)一、方便和有效的管理。同時，這些設(shè)備間的連接完全靠模擬視頻互連，多次連接過程對視頻信號的損傷嚴(yán)重；另一方面，目前幾乎所有的光端機(jī)都已采用數(shù)字非壓縮技術(shù)，如果沒有模擬矩陣，光端機(jī)之間已完全可以采用數(shù)字級聯(lián)的方式進(jìn)行多級聯(lián)網(wǎng)，但是為了與模擬矩陣連接，在整個聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的視頻傳輸過程中視/音頻信號不得不經(jīng)過多次的 A/d、d/A 轉(zhuǎn)換，使系統(tǒng)圖像質(zhì)量無法得到保證，而且模擬的視頻信號本身每經(jīng)過一次傳統(tǒng)模擬矩陣也都會產(chǎn)生一定的損耗。

因此，在日益龐大的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，傳統(tǒng)模式已越來越不適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展需求。多級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要一套能融合各種功能，傳輸交換各種業(yè)務(wù)，能方便地進(jìn)行多級聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一的全數(shù)字的系統(tǒng)平臺，即光平臺系統(tǒng)。

自2005年中威電子率先在業(yè)內(nèi)推出第一代光平臺以來，光平臺已經(jīng)逐步由光傳輸平臺發(fā)展成為集光傳輸交換平臺功能、數(shù)字矩陣功能、高清編解碼功能、大屏拼接控制功能、視頻管理平臺軟件等多種功能的軟硬件一體的系統(tǒng)平臺，可以實現(xiàn)iPC的環(huán)網(wǎng)接入、點對點接入，以及hd-sdi高清視頻、模擬視頻的實時無損接入、切換、控制、上墻等功能，同時支持視頻、音頻、數(shù)據(jù)、以太網(wǎng)、E1信號、開關(guān)量等各種信號的接入，解決了同一平臺上多業(yè)務(wù)同時接入的問題。