揭秘IP有线通信技术在安防领域的应用

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　　很多常见的有线通信方式由于传输距离很短(如USB、SCSI、Firewire等)，功能受到了限制。像RS232这样的简单串行数据通信，虽然在安防领域仍然有应用，但由于其数据传输率太低，只能用于一些简单设备的低速连接，因此以上通信方式不在本文讨论范围之内。

　　我们将要讨论的是中等距离系统，例如可以用于某些需要安防保卫的特殊场所的系统。这也意味着，本文不会讨论远距离通信技术，如DSL。虽然光纤技术可以在一个庞大的区域内使用，但仍不在我们讨论范围内，因为光纤技术本身就是一个专门的论题，并且光纤无法传输电能。

　　即使这样，由于本文篇幅所限，这个问题仍然显得太大。因此，本文将在括号中提出一些关键词，有兴趣了解详细情况的读者可以通过网络搜索相关的知识。

　　因此，在这篇文章中，我们所关注的是能够为安防系统输送电能、视频、音频及其它高速数据的有线通信技术。所涉及最多的是以太网技术，这种通信技术在过去10年中已经成为使用最为普遍的高速数据传输技术，以至于其他的技术已经几乎没有讨论的价值。即使小型的廉价设备如今也已经开始使用以太网技术进行互联，而门禁以及监控系统则正在快速向基于IP的技术过渡。这种发展趋势背后的动因很简单：如果所有的设备都能采用完全相同的以太网技术进行连接，那么系统集成的工作就仅仅是一个软件的问题，而设备间的兼容性、不同硬件接口之间的互通问题，以及通信协议之间的兼容问题都将不复存在。

　　当我们认识到以太网几乎已成为世界通行的标准设备，现在让我们来看看对于传输介质的选择。它们包括电力传输线，非屏蔽双绞线(UTP)(如常见的CAT5e/6网络布线)，屏蔽双绞线(STP)(如电话线)以及同轴电缆(如用于在闭路电视系统中传送模拟信号的线缆)。

　　电力线通信(PLC)

　　电力设备厂商摆脱原有的束缚，开发出了电力传输线通信(PLC)系统，用以寻求新的商机。他们将原有的供电线路作为可供利用的数据通信系统，并投资推动PLC技术的发展。长距离、高速率的电力线数据传输由于信号干扰，还面临很多挑战，而本地化PLC系统在本地环境中的应用则早已司空见惯。

　　最通行的标准来自HomePlugPowerlineAlliance(电力线联盟)，有多家厂商采用这种系统（请搜索“HomePlugAV”）。不过，虽然PLC在本地应用适合，但在安防中，尤其是工业或企业系统中是否能起到很大作用较受质疑，因为在这些环境中，网络上连接的其他设备极有可能造成信号衰减以及干扰。

　　根据定义，PLC系统可以传输电能，这没有问题，但是数据传输率与距离成比例，在住宅应用适宜，对于更大型的办公室建筑或仓库应用来说吸引力不大，在医院、校园、城市、监狱、机场应用则显得不切实际。

　　CAT5e/6以太网

　　标准的网络连接线是有线数据通信的理想介质，因为这种技术是专为以太网信号高速(最高可达1GB/s)传输而开发的。这种技术的另一个好处在于，多种多样的系统在设计时都采用了CAT5e的接线方式，接口是随处可见的RJ45。

　　然而，对于安防系统尤其是视频监控系统来说，这种连接方式仍然有着严重的不足：传输距离。如果连接距离达到100米，则以太网就很有可能出现信号丢失和连接中断的情况。对于通过结构化布线系统连接的办公室，大量的交换机和路由器安装在每一层楼，所以所有网络设备与连接点的距离都不过短短几十米而已，因此，传输距离并不是什么大问题。然而，网络摄像机却常需要安装在一个场所的边缘地区(如边界、停车场、出入口、人行通道、车辆出入通道等等)，这些地点到最近的交换机的距离通常都会超过100米。不过，门禁设备、VoIP电话和求助站面临的这种情况相对较少。

　　近几年LAN以及PoE增强器的出现，轻松解决了传输距离的问题。这些增强器是小型的中继器，由以太网供电，在每一百米或在不到一百米的距离上安装一台。这种设备能够对接收到的以太网数据包进行修复以及再发送(类似一个交换机)，从而将网线的有效传输距离增加到了200米。使用多台设备，就能够将传输距离延长到300米、400米，等等。根据供电情况和所需的传输距离(当然还要考虑中继器的供电)，PoE的有效距离还可以更远。这种设备正逐渐成为IP视频系统架构必备的一部分。

　　如今几乎所有以太网设备的传输速率都可以达到百兆(100Mb/s)以上。千兆网也已经很常见，但对布线的要求更高。即使对于使用百万像素摄像设备的IP视频系统都不成问题，因为会使用远距离布线的系统往往在一条远距离线路上仅承载1路、2路，最多4路视频信号。当网络线接近整个网络的主要核心交换机时(corerouter)(如进入主建筑时)，信号会先在网络交换机(HUB)处汇集，交换机及网络的其它部分便可以千兆的速度运行，网线运行的距离要比由直接前端节点进入来得的更短。因此，使用CAT5e/6布线，结合LAN及PoE供电技术的以太网，几乎可以说是各种安防系统的通行解决方案。虽然本文的主题是有线通信，但是也有必要指出，无线网络作为整个网络的一部分，可以与标准网络紧密结合，从而大大提高系统设计的灵活性。然而，无线接入点的最佳位置如果与最近的优先网络节点之间的距离超过100米的话，往往会不方便。此时，局域网和以太网供电技术一样可以派上用场。

　　屏蔽双绞线(STP)

　　一般来说，STP仅用于(对于高速数据传输)没有其他方案可供选择，或已经使用了STP布线，并且无法替换(如电话线)的情况。有些设备适用基于STP的以太网。如果要求长传输距离，则可以使用为宽带连接开发的DSL技术，但这种情况下，数据传输速率往往会随着距离的增加而衰减。

　　同轴电缆以太网(EoC)

　　全世界范围内现有大量原来专为闭路电视模拟监控摄像机传输信号使用的同轴电缆。实际上，虽然网络摄像机销售暴涨，但目前所使用的监控摄像机大部分仍然是模拟设备，其中大多数使用不同型号和品质的75欧姆同轴电缆进行连接。当这些现存的摄像机被网络摄像机所替换时，使用有源的同轴电缆以太网(EoC)适配器，就可以将遗留下来的同轴电缆网络作为百兆以太网的线路加以再利用。

　　目前市场上有多种EoC解决方案可供选择。其中很多设计用于本地(使用电视布线架构)，而这些通常不适用于专业安防目的(设备体积庞大，连接件不通用，稳定性不好，对供电有专门要求，支持不足，性能与诊断能力有限)。不过还是有很多公司已经开始专门关注监控市场中的同轴电缆解决方案，并且很多咨询师、专业厂商和系统集成商正在努力发挥这些系统的潜力。

　　对现存的同轴电缆布线进行再利用，有以下许多好处：不需要重新布线；系统部署时间大大减少；用户的业务因安装工程而受到的影响也减少了；重复利用现有的线缆也可以环保；同时，使用这些线路，还可以在200甚至300米以上距离以百兆速率传输时，不需中继器。再者，在摄像机端配上多端口EoC适配器，还可以使用一根同轴电缆传送多路网络摄像机的信号，这样，就能够在最大限度降低布线成本的前提下增加摄像机的数量。另外，还需注意，这种EoC线路可用于任何网络连接，包括IP门禁、VoIP、IP报警系统、楼控系统，这些系统也可以与IP视频系统同时或不同时共用。

　　补充说明下，在讨论对同轴电缆进行再利用，以作为数字视频传输媒介的同时，我们也不能忽视”HDcctv联盟”的技术方案，然而，将HDcctv技术与EoC解决方案进行比较需要更多篇幅，本文暂不讨论。

　　没有一种技术是万应灵药

　　对于专业安防系统来说，PLC并非很好的解决方案，它更适合民用领域，包括家庭自动化。利用电力线路的以太网则容易受到信号干扰的影响，性能不稳定。双绞线通常只是实在没有更好选择的情况下才会被采用。

　　以太网CAT5e/6布线是不错的选择，距离问题可以通过PoE供电的LAN增强器。同轴电缆线路可重新利用，成为以太网的线路，从而消除摄像机由模拟技术向IP技术过渡的一个非常大的障碍。