高清监控应用中的几大传输方式探析

　　近几年随着图像传感器技术的发展，目前大量使用的高清产品都是基于网络传输技术的，直接传输方式在高清时代几乎绝迹，但关于对网络传输是否适合监控图像传输的争论从来就不绝于耳。因此寻找一种与实际应用相符，技术能满足，成本尽量低的传输模式对于监控的应用尤为关键。

　　模拟信号传输方式

　　目前标清视频信号绝大多数依然采用模拟信号传输方式，带宽为6M，应用75-5的同轴电缆传输100米，在牺牲一些高频细节的情况下，可以传输200-300米，甚至更远。由于这样的性能，从监控应用伊始，这种传输模式就一直就没有改变过。但是到了高清时代，由于传输的高清信号带宽的扩大，1080P需要27M的带宽，用传统的75-5同轴电缆传输，几米就衰减下去了，根本无法在监控项目中使用，而高清网络摄像机的传输方式和标清的相比没啥变化，所以当高清时代来临时，就成了网络摄像机的独角戏，直接传输模式很少有应用。

　　数字传输模式

　　既然高清模拟传输方式无法在监控实际应用中使用，唯一的方法就只有数字传输了。在讨论数字高清传输技术以前先分析高清信号的数字特性，30帧/秒1080P图像信号的带宽是：1920×1080×16×30=995.328M;30帧720P图像信号的带宽是：1280×720×16×30=442.368M，也就是说加上一些消隐数据，30帧/秒1080P的图像不超过1G，720P的不超过500M，在数据通讯技术领域，实现这么大数据流量的传输方法很多，常用的介质有同轴电缆，双绞线和光纤。

　　同轴电缆传输技术

　　同轴电缆传输技术在标清时代广泛应用于标清模拟视频信号的传输，与标清模拟视频信号相对应的数字视频信号标准是SD-SDI接口(270Mb/s)，这种接口由于成本和性能的原因，在监控上很少应用。高清数字信号的标准是HD-SDI(1.485Gb/s)，在应用加解扰技术，发端预加重技术，收端均衡技术的前提下，可以把传输距离延伸到100米。

　　加解扰技术是用扰码的不归零倒置(NRZI)来代替早期的分组编码。在传送前，对原始数据流进行扰频，并变换为NRZI码确保在接收端可靠地恢复原始数据。这样在概念上可以将数字串行接口理解为一种基带信号调制。NRZI码是极性敏感码。用“1”和“0”表示电平的高和低，如果出现长时间的连续“1”或连续“0”，会影响接收端从数字信号中提取时钟。因为串行数字信号接口不单独传送时钟信号，接收端需从数字信号流中提取时钟信号，所以要采用以“1”和“0”来表示有无电平变换的NRZI码。接收NRZI码流时，只要检出电平变换，就可恢复数据，即使全是“1”信号，导致的信号频率也只是原来时钟频率的一半，再经过加扰，连续“1”的机会减少，也就使高频分量进一步减少了。在数据流的接收端，由SDI解码器从NRZI码流恢复原数据流。

　　预加重技术就是在发端把信号放大，均衡技术可以理解为频率补偿，通常是使用滤波器来实现的，通过滤波器来补偿失真的脉冲，判决器得到的解调输出样本，是经过均衡器修正过的或者清除了码间干扰之后的样本。自适应均衡器直接从传输的实际数字信号中根据某种算法不断调整增益，因而能适应信道的随机变化，使均衡器总是保持最佳的状态，从而有更好的失真补偿性能。自适应均衡器一般包含两种工作模式，即训练模式和跟踪模式。

　　训练模式首先由发射机发射一个己知的定长的训练序列，以便接收机处的均衡器可以做出正确的设置。典型的训练序列是一个二进制随机信号或是一串预先指定的数据位，而紧跟在训练序列后被传送的是用户数据。接收机处的均衡器将通过递归算法来评估信道特性，并且修正滤波器系数以对信道做出补偿。在设计训练序列时，要求做到即使在最差的信道条件下，均衡器也能通过这个训练序列获得正确的滤波系数。这样就可以在收到训练序列后，使得均衡器的滤波系数已经接近于最佳值。而在接收数据时，均衡器的自适应算法就可以跟踪不断变化的信道，自适应均衡器将不断改变其滤波特性来保障数据传输的稳定性。

　　但通过预加重和均衡技术来延长SDI的信号传输距离在实际应用中还是存在许多问题，线缆的特性对传输距离影响很大，再加上同轴电缆传输是一个单端传输系统无法抑制共模干扰。模拟监控中工程现场如果线路不好就会带来干扰，这些都会严重影响SDI信号的传输距离，则不难理解目前对于HD-SDI传输距离为何莫衷一是。理论传输距离和实际差异太大，而且最纠结的是如果HD-SDI信号超过它的传输距离，收端就无法解出任何信号来，这一点比传统的标清模拟传输系统的性能差远了。所以HD-SDI传输技术要大面积应用于监控系统还是有很多问题和困难的。