浅议图像监控数字视频网络综合传输交换平台之发展

    九十年代中后期，随着网络通信技术、视频压缩编码技术的发展，各类视频压缩编解码器、硬盘录像机逐步被图像监控建设所采用。依托于TCP/IP网络的数字监控系统和以往矩阵加光端机的模拟监控系统开始并存了。但伴随着图像监控系统建设规模越来越大，一些图像监控系统用户也面临了一些问题和瓶颈，就传输和交换环节来说，有以下几个问题： 

    ・如何在实现模拟图像到数字图像的转换中，不以牺牲图像的质量和产生较大的延时为代价； 

    ・如何保证高画质图像长距离、多级、多拓扑结构的无损传输； 

    ・如何提高光缆的利用效率，利用统一传输介质进行以图像为主的多种信号的混合传输；<12>・如何实现对图像监控系统各个环节的有效网关。 

    发展方向分析 

    在2000年前后，众多与图像监控相关的产品供应商、集成商和用户，似乎找到了解决以上各问题的方法，将一切交给网络来解决。当时几乎所有的声音都认为网络将发展得比大家能想像的速度还要快，其速度从10M、100M、1000M（1G）发展到目前的10000M（10G），可以说整整扩充了1000倍。的确，网络的发展速度给了我们极大的鼓舞，将所有的数据、语音、视频等多种信号都交付给网络来进行传输，“多网融合”成为大家一致公认的发展方向。短短的2－3年时间，大量的编解码器厂家出现，纯数字压缩编解码的图像监控系统不断涌现。但是，随着大量纯数字图像监控系统的上马，大量问题也随之出现： 

    ・图像质量下降； 

    ・图像切换和PTZ控制延时的产生； 

    ・图像质量和有限带宽的矛盾； 

    ・图像流和数据流的冲突； 

    ・和原有模拟监控系统的整合问题； 

    ・大量图像压缩上网可能导致的数据风暴和网络瘫痪・・・・・・ 

    究其本质，这些问题的出现都和目前的纯数字压缩应用所依赖的网络条件有关。首先，更高带宽的网络系统，如万兆网等系统应用刚刚开始，自身的稳定性还需要更多的考验，技术的发展远远落后于当初的预期；其次，目前的TCP/IP协议当时是为数据传输来制定的，创立之初并没有为流媒体提供单独优先级的通道划分，它无法为保证某项业务划分专用通道，而视频等流媒体信息对带宽的占用和实时性的特质，导致它在TCP/IP的基础上传输的时候一旦数据丢失，无法弥补。而据说可以解决流媒体传输问题的IP V6协议，虽然在协议层可以解决该问题，但是协议的产品化配合问题，由于牵涉到巨大的现有网络投资和众多厂商的配合问题，笔者认为在5年内还很难有根本性推广。 

    虽然如此，但目前矩阵加光端机的传统方式也有其弊病存在。首先，三级联网以上联网图像信号衰减急剧上升；其次，图像信息交换的数量越大，占用的光纤资源就越多，对视频矩阵规模（输入、输出口数量）的要求就越高，造成视频矩阵大幅度扩容，增加建设成本；另外，依靠光端机的视频联网联网方式，联网信号固定，利用效率低下，无法灵活共享，越来越多的用户希望能有一种节省光缆投资、获取实时图像、可实现多级联网而没有信号质量衰减的解决方案，而且该方案如果能在进行视频信号传输的同时附带提供其他信号的传输，节省用户传输资源，将更加完美。 

    全数字路由与交换 

    系统采用视频非压缩技术，从前端的多业务接入到中心的汇聚交换全数字化宽带传输，保证任意级联后视频的无衰减、无失真。同时，独特的数字背板总线设计，吞吐量高达5G-20G的背板总线带宽，能够提供大容量、高速率、无延时的视频传输、交换能力。 

    强大的组网功能 

    支持任意形式的网络拓扑结构，包括：环型（自愈）、相切环、相交环、星型、总线链路和混合型。完全满足用户从简单应用到复杂结构的视频联网需求。 

    多业务的综合传输平台 

    丰富的前端接入产品和种类齐全、功能完善的各种业务板卡共同完成多种业务的接入与传输，用户可以根据需求选择相应功能的业务板卡实现视频、音频、低速数据、以太网、电话等多业务的传输与交换。 

    良好的系统扩展性 

    系统不仅可以通过光级联方式无缝的扩展系统的输入，而且也可以通过光级联方式平滑的扩展系统的输出。两种方式的扩展无需更换原有的设备，最大限度保护用户前期投资。 

    完善的网管系统 

    网管系统功能强大，在统一的平台上完成对最前端的接入设备到核心汇聚设备的监控，对系统中各种设备进行在线管理、维护、配置。实时在线检测网络运行状态，动态分配网络资源带宽，使网络运行达到最佳状态。 

    下面以某市公安分局的一个视频联网系统（具有3级监控组网结构）为例，说明该系统和传统解决方案的比较结果。 

    系统需求：1.社会治安监控点，170个；2.派出所级监控中心，共有13个派出所，要求接入所辖区域的所有监控图像，在本地进行监控、录像、控制前端摄像机，同时切换输出任意的4路视频到分局监控中心；3.分局级监控中心，要求接受所辖的派出所上传的视频进行任意切换输出其中的32路视频显示和控制前端摄像机。 

    从以上比较中可以看到，在有专用光纤的情况下，用户采用数字视频网络综合传输解决方案，可以在保证图像实时性的同时获得最好的本地和联网图像质量、最灵活最高效的总线式视频联网干线共享、最广泛的综合信号传输。同时，该方式可以避免依托于TCP/IP方式的数字压缩和解压方式数字系统的所有缺陷。 

    通过以上分析，可以得出，虽然IP方式是图像监控系统的终极目标和方向，但在今后可预见的若干年内，数字视频网络综合传输交换方式是用户可选择的最优方式。