隨著IP視頻監(jiān)控和百萬像素攝像機(jī)，以及無線門禁控制解決方案和防盜報(bào)警的興起，數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量比以前任何時(shí)候都顯得重要。此次關(guān)注數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，去了解以太網(wǎng)、無線網(wǎng)以及光纖等技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸方案提供商是如何與時(shí)具進(jìn)保持競(jìng)爭(zhēng)力的。

與門禁控制和防盜報(bào)警相比，視頻監(jiān)控本身需要較高帶寬和較低延時(shí)，并且視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求能夠使數(shù)據(jù)快速地從攝像機(jī)傳輸?shù)娇刂浦行模?span lang="EN-US">Firetide公司市場(chǎng)營銷經(jīng)理KseniaCoffman如是說，“這就是數(shù)據(jù)傳輸為何是工程的“致命要害”的原因，尤其是在那些沒有完善的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的地方安裝攝像機(jī)。”

不同區(qū)域市場(chǎng)對(duì)IP視頻網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。“隨之而來，如何科學(xué)有效地管理它們將成為挑戰(zhàn)，”VerintSystems公司Verint視頻解決方案亞太區(qū)銷售副總監(jiān)RoniKlein說到。“IMS研究報(bào)告提到，全球視頻監(jiān)控市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2009年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)95億美元，而傳輸技術(shù)，包括以太網(wǎng)傳輸，無線傳輸和光纖傳輸將成為監(jiān)控市場(chǎng)的重要組成部分，”COE公司產(chǎn)品經(jīng)理CorinMoorhead談道。

盡管IMS研究報(bào)告已經(jīng)將2009預(yù)期增長(zhǎng)百分比從6個(gè)點(diǎn)降低到3個(gè)點(diǎn)，但是傳輸部分尤其是傾向于采用IP的系統(tǒng)產(chǎn)品仍然具有比現(xiàn)有市場(chǎng)更大的潛力。在經(jīng)濟(jì)蕭條時(shí)期，時(shí)間證明這些傳輸技術(shù)發(fā)展得有多快。

傳輸方案的設(shè)計(jì)和選擇

傳輸系統(tǒng)的壽命(包括維護(hù))、成本、安裝簡(jiǎn)易性和未來升級(jí)能力都是項(xiàng)目啟動(dòng)前必須考慮的因素。“通信方面是關(guān)鍵要素，可以作為建立安防系統(tǒng)的基礎(chǔ)來考慮”，Alvarion公司私有和交互網(wǎng)絡(luò)事業(yè)部總經(jīng)理Avi Shabtay說到。

常用的傳輸方式包括電力線(PLC)、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)和光纖。安裝的長(zhǎng)度可從短距離數(shù)百米——例如一個(gè)油站或者零售商店，到中等距離數(shù)十公里——例如中小企業(yè)和大型超市，再到長(zhǎng)距離上百公里——例如城市監(jiān)控和重要基建設(shè)施監(jiān)控。

“PLC在本地應(yīng)用中很有用，但是在更大和更復(fù)雜地點(diǎn)安裝時(shí)就有難題產(chǎn)生。大型建筑如醫(yī)院，由于擁有許多電力設(shè)備會(huì)對(duì)傳輸線路造成影響，”Veracity公司英國區(qū)總經(jīng)理Alastair McLeod表示。這會(huì)導(dǎo)致PLC方式不可靠甚至近乎不可用。“而且，任何一種PLC技術(shù)都需要持續(xù)的增強(qiáng)信號(hào)以到達(dá)更遠(yuǎn)的地方，”Proxim Wireless公司銷售和市場(chǎng)營銷副總裁Geoffrey Smith表示。

與有線方案相比，無線安裝通常更省成本。AzaleaNetworks公司全球銷售副總裁兼總經(jīng)理BrianCarlson表示，盡管無線信號(hào)容易受到干擾，如果項(xiàng)目需要快速完工并且對(duì)便攜和擴(kuò)展有需要，那么無線解決方案是恰當(dāng)?shù)倪x擇。“大部分安裝只采用無線方式的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)一些無意義的雜音干擾傳輸，”McLeod補(bǔ)充。

以太網(wǎng)和光纖都需要布線。以太網(wǎng)方式可以采用PoE供電但受距離限制，同時(shí)，光纖的傳輸距離可以很長(zhǎng)但是不能供電。因此，系統(tǒng)整合專家和顧問們?cè)跊Q定采用哪一種傳輸技術(shù)最合適之前，會(huì)事先評(píng)估安裝環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行目的。

基于以太網(wǎng)傳輸

每一個(gè)基于IP系統(tǒng)的設(shè)備都至少需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換端口或多個(gè)端口。“我們估計(jì)超過20%的網(wǎng)絡(luò)交換接口設(shè)備現(xiàn)在在采用以太網(wǎng)PoE供電，而兩年前這一數(shù)據(jù)低于5%，”McLeod說到。采用以太網(wǎng)方式，每個(gè)項(xiàng)目可以安裝兩千多個(gè)攝像頭或其它設(shè)備。項(xiàng)目越大，可安裝的設(shè)備種類就越多，以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)更明顯。以太網(wǎng)布線傳輸?shù)娜齻€(gè)大優(yōu)勢(shì)是，降低布線成本，易于擴(kuò)張，并且可通過適配器支持各種混合式基礎(chǔ)設(shè)施。

如果財(cái)政預(yù)算仍然緊張，利用現(xiàn)存的模擬線纜來升級(jí)到IP，對(duì)于很多項(xiàng)目來說是一個(gè)很有吸引力的選擇。“比如油站，它裝配有模擬攝像機(jī)，同軸電纜布線距離50到100米，但是很難接入訪問。通過在同軸電纜的兩端裝上適配器，系統(tǒng)可以輕易轉(zhuǎn)換到IP，”McLeod解釋。

安裝可能會(huì)碰到挑戰(zhàn)，特別是集成商想要在嚴(yán)重老化的同軸電纜上安裝適配器。因?yàn)樵诶匣木€路上，數(shù)據(jù)傳輸速度不能達(dá)到最大值(每路每秒100兆字節(jié))。當(dāng)電纜鋪設(shè)在濕度高的環(huán)境中或靠近其它電子設(shè)備時(shí)，將產(chǎn)生電磁干擾導(dǎo)致視頻圖像失真。

最讓人有壓力的挑戰(zhàn)是，調(diào)查咨詢和實(shí)際安裝之間存在差異。更經(jīng)常發(fā)生的是，設(shè)計(jì)與實(shí)際設(shè)備配置不匹配，這將導(dǎo)致鋪設(shè)線路時(shí)產(chǎn)生問題。由于布線要占物理空間，尤其是有時(shí)要鋪設(shè)在地板下、沿著墻邊和天花板等這些比較好的布線位置，這就要求工程師計(jì)算出布線可以經(jīng)過哪些地方以及布線長(zhǎng)度。“缺少經(jīng)驗(yàn)的工程師可能會(huì)用超過150米的線連接攝像機(jī)，這時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)圖像靜止、斷續(xù)、中斷、失真或無連接。原因是在布線超過100米就超過了以太網(wǎng)的傳輸極限，”McLeod解釋到，但這個(gè)問題可以通過局域網(wǎng)和PoE擴(kuò)展輕松解決。

無線傳輸方案各有優(yōu)劣

高性能無線基建設(shè)施對(duì)于設(shè)計(jì)和布線來說也很重要，專業(yè)級(jí)的設(shè)備是相當(dāng)可觀的投資。Coffman表示，“為確保項(xiàng)目順利成功進(jìn)行，你必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以決定如何處理涉及到視線障礙的各種問題——建筑物，隧道或山，無線電頻率環(huán)境，距離，攝像機(jī)位置和供電。”

全球無線傳輸市場(chǎng)預(yù)計(jì)在2009年達(dá)到15億美元，安全和重要項(xiàng)目占有較大比例，約為2.5億美元，Fluidmesh Networks公司技術(shù)總監(jiān)Torquato Bertani透露。可行的無線拓?fù)浼夹g(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PTP)，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(PTMP)和多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)(一般稱為無線網(wǎng)絡(luò))。無需額外天線、無線電設(shè)備、路由器或其它設(shè)備的輔助，無線產(chǎn)品已經(jīng)平均達(dá)到14公里的傳輸距離，最大可達(dá)25公里。

“無線傳輸已經(jīng)經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展，現(xiàn)在的無線網(wǎng)方案是標(biāo)準(zhǔn)的，性能更好、更穩(wěn)定、性價(jià)比也更高的，”Carlso說。WLANIEEE82.11標(biāo)準(zhǔn)在2.4、3.6和5千兆赫頻寬下都能應(yīng)用于無線解決方案。

當(dāng)涉及到天線、線路、電源設(shè)備和安裝配件時(shí)，無線安裝可能會(huì)比較難于管理。“這些將決定安裝是成功還是失敗，”Carlson強(qiáng)調(diào)。例如，天線的類型將決定信號(hào)覆蓋的好壞;電線將決定信號(hào)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度;而合適的電源設(shè)備將確保系統(tǒng)可以一直正常運(yùn)轉(zhuǎn)；安裝配件將確保設(shè)備在惡劣天氣下不會(huì)掉落。

目前，無線技術(shù)可分為以下幾種，但這樣的分類并不意味這幾種技術(shù)沒有重復(fù)的地方，而通常這些技術(shù)是被混合使用于同一個(gè)方案中。

PTP(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)可能比較昂貴，但是他們對(duì)于大型安防項(xiàng)目來說是最合適的。“例如遠(yuǎn)程監(jiān)控，需要回程傳輸大流量來自攝像機(jī)的視頻或連接到長(zhǎng)距離的遠(yuǎn)程地點(diǎn)，”Shabtay說，“2008年，5GHz頻寬點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線傳輸市場(chǎng)預(yù)計(jì)達(dá)到1.4億元。”

PTP安裝應(yīng)盡量基于簡(jiǎn)單和即插即用的概念實(shí)施。“網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是將從源頭到終點(diǎn)之間的中轉(zhuǎn)站盡量減少，”Shabtay說。但是會(huì)有這樣一個(gè)取舍問題產(chǎn)生：隨著距離的增加，系統(tǒng)能力隨著信號(hào)的減弱而減弱。在這些毫米波段(60-90GHz)之間如何連接將成為大的挑戰(zhàn)，尤其是遇到惡劣天氣時(shí)更是如此。加入天線可提供更遠(yuǎn)的連接距離，改善其在暴風(fēng)雨惡劣天氣下的性能。“暴雨是這些毫米波段方案延伸連接距離的最大障礙。根據(jù)不同的工程，傳輸距離從3到5公里不等，”Bridgewave Communications公司市場(chǎng)副總監(jiān)JosephSchraml說到，“我們的方案可允許GigE到100Mbps的轉(zhuǎn)換，以改善連接預(yù)算，克服惡劣天氣的不利影響。”

在兩個(gè)無線電頻率之間找到一個(gè)合適的位置提供清晰的視線傳輸(LOS)對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)性能非常關(guān)鍵，但是找到合適的位置和找到可以安裝的位置是兩個(gè)不同的概念。

Shabtay表示，對(duì)于非視線傳輸(NLOS)的情況，通過改進(jìn)無線電技術(shù)，例如正交頻分多路復(fù)用技術(shù)可以穿過光線障礙來提高傳輸視頻質(zhì)量。Carlson補(bǔ)充道，“大多數(shù)系統(tǒng)是LOS或者接近LOS，除非是使用800或900MHz無線頻率來達(dá)到NLOS所需。”如果LOS不可行，PTP系統(tǒng)解決方案不能避開阻礙物。

“高性能的回傳是必須的，隨著網(wǎng)絡(luò)成本增加，無線千兆傳輸帶來的低延時(shí)和大容量也是相當(dāng)劃算的，”Schraml說到，“性能往往是買家最看重的一點(diǎn)，尤其當(dāng)他們選擇回傳解決方案時(shí)。”光纖可作為其替代品，但是如果方案不可行，打孔、安裝以及其他費(fèi)用的成本將比安裝千兆無線網(wǎng)絡(luò)高得多。

此外，政府項(xiàng)目的無線方案面臨如何取電的挑戰(zhàn)。Carlson說，電源要求應(yīng)該降低，而無線方案供應(yīng)商需要提供客戶多種選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)最大化安裝，例如可采用DC、太陽能、電池，燃料電源等方式。

PTMP(點(diǎn)對(duì)多點(diǎn))

點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)更合適于較為廣闊的覆蓋區(qū)域，例如城市監(jiān)控。“WiMax目前是無線PTMP網(wǎng)絡(luò)中唯一標(biāo)準(zhǔn)化解決方案，但是相關(guān)設(shè)備和使用許可費(fèi)用較高，并且有時(shí)效率較低，”Smith說到。PTMP是同步協(xié)議，可以用于VoIP，但是對(duì)于視頻數(shù)據(jù)來說卻不是很理想的方案，因?yàn)橐曨l數(shù)據(jù)是異步的。戶外無線協(xié)議可以作為合適的替代方案。

有三個(gè)大的方面需要考慮：頻率支持，組播支持和抗干擾。“用戶應(yīng)選擇可支持所有可用頻段的無線方案，基于一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備，以最大化靈活性，”Smith說，“他們還應(yīng)當(dāng)選擇高質(zhì)量的百兆字節(jié)設(shè)備。”

未經(jīng)許可的頻段是自由接入的，而且可以支持大量相鄰的無線頻道，提供像HD視頻那樣的高容量數(shù)據(jù)傳輸。“例如，使用我們的技術(shù)，用戶可以連接30個(gè)攝像機(jī)高達(dá)2百萬字節(jié)/秒的視頻流數(shù)據(jù)，”Bertani說。

支持組播傳輸?shù)姆桨复蟠蟮販p少了攝像機(jī)或IP設(shè)備連接所需要的帶寬。它允許用戶同時(shí)實(shí)時(shí)傳輸視頻流、聲音和其它數(shù)據(jù)。“對(duì)于安防應(yīng)用來說，這是非常關(guān)鍵的，因?yàn)橥瑯拥囊曨l流可以在幾個(gè)控制室觀看，也能在不同的地方錄制，”Bertani說。Smith提醒，“如果一個(gè)PTMP方案不能處理組播幀，它將淹沒在無線電頻率中?，F(xiàn)在的PTMP方案將組播包傳送到各個(gè)不同的目的地時(shí)，可分別隔離各個(gè)不同的頻段。”這有助于分開流量，使得視頻傳輸更有效率。

另外，5GHz無線電干擾對(duì)于PTMP系統(tǒng)來說是巨大的挑戰(zhàn)。在一個(gè)單獨(dú)的平臺(tái)上支持整個(gè)5GHz頻段，可在選擇清晰的頻道時(shí)提供最大彈性。“為進(jìn)一步加強(qiáng)干擾抵御能力，改進(jìn)無線電通信能力，WiMAX16e技術(shù)的最新研發(fā)方向是采用多點(diǎn)輸入多點(diǎn)輸出(MIMO)、大FFT尺寸濾波器(1024)、HARQ技術(shù)，以及更多地提升在免認(rèn)證環(huán)境中的性能，”Shabtay說。其它的無線干擾跟3G(UMTS/GPRS)信號(hào)相關(guān)，當(dāng)信號(hào)微弱的時(shí)候，數(shù)據(jù)傳輸可能較慢或者發(fā)生故障。“然而，今天的設(shè)備已經(jīng)大大改進(jìn)，可選擇最好的網(wǎng)絡(luò)頻段來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，”Selea公司國際銷售經(jīng)理Massimo Scavo說到。使用現(xiàn)存的無線基建設(shè)施比開發(fā)新項(xiàng)目更具有性價(jià)比，能為3G網(wǎng)絡(luò)提供許多支持。

MIMO采取許多不同的數(shù)據(jù)流，并且使用兩到四根天線，允許用戶在同一個(gè)頻段傳輸超過四倍的數(shù)據(jù)和兩倍的距離。因此，如果現(xiàn)存的配置已經(jīng)使得頻率段飽和，它可以通過MIMO升級(jí)來支持四倍或者更多的攝像機(jī)，包括HD高清攝像機(jī)。Smith說，“我們的戶外PTMP方案基于MIMO技術(shù)，能在單個(gè)無線電頻段支持超過20部HD高清攝像機(jī)的運(yùn)行。”

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的彈性使得它可以在上述各種場(chǎng)合安裝，包括PTP回傳，PTMP或“真實(shí)”網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，以完成備份。與點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)不同，任何網(wǎng)狀節(jié)點(diǎn)都能作為“端頭”運(yùn)作，使得在網(wǎng)絡(luò)上的任何一點(diǎn)都可以設(shè)置多種中心。有些項(xiàng)目是從PTMP開始運(yùn)行，然后配置到網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的。“15個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)狀網(wǎng)需要的

設(shè)備與500個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)狀網(wǎng)需要的設(shè)備是一樣的，你做的只是通過增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面，”Coffman說。

MIMO802.lln無線網(wǎng)狀網(wǎng)的高帶寬使其成為音視頻傳輸方案的理想選擇，這是一種帶寬最密集和延遲容忍度最高的技術(shù)應(yīng)用。“MIMO網(wǎng)絡(luò)可以每秒傳送300兆字節(jié)，只有0.9毫秒的延遲，“Coffman說，這對(duì)于市政項(xiàng)目、運(yùn)輸和工業(yè)安防應(yīng)用來說是很理想的方案。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的自我恢復(fù)極有彈性。當(dāng)多路徑方式克服LOS問題時(shí)，冗余連接消除單個(gè)節(jié)點(diǎn)與無線網(wǎng)連接失敗的可能。“盡管如此，采用多路徑、臨時(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)減慢視頻傳輸，”Klein說，“這些節(jié)點(diǎn)會(huì)減慢攝像機(jī)多點(diǎn)運(yùn)行，引起延遲和信號(hào)干擾，影響圖像質(zhì)量。”

合適的天線可以促成或者破壞網(wǎng)絡(luò)部署。“對(duì)于視頻監(jiān)控安裝來說，定向天線(directionalantennae)是比較合適的，因?yàn)樾盘?hào)集中，并能很好地抵抗干擾，”Coffman說到。但凡帶有天線，總需要對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行取舍，對(duì)干擾和覆蓋區(qū)域進(jìn)行選擇。恰當(dāng)?shù)倪x擇取決于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，應(yīng)用(移動(dòng)監(jiān)控對(duì)比固定監(jiān)控)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)部署。

“為克服不可預(yù)計(jì)的干擾源影響，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能鑒別干擾源的位置，并在低質(zhì)量連接點(diǎn)開始新的路由包，”Bertani說。例如，在港口，集裝箱貨運(yùn)船總是在移動(dòng)，使得傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)總是不能很好地部署;而使用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，如果集裝箱貨運(yùn)船停在無線連接網(wǎng)絡(luò)范圍之內(nèi)的話，視頻流可以改變路徑。最終，傳送設(shè)備可以有一個(gè)替代品幫助傳送到基地。

光纖傳輸

光纖價(jià)格更昂貴但是比無線傳輸更穩(wěn)定。“大家對(duì)市場(chǎng)缺乏一些理解，覺得光纖具備同步數(shù)據(jù)傳輸或以太網(wǎng)方案的所有優(yōu)勢(shì)，不需要對(duì)帶寬妥協(xié)，”AMG Systems公司執(zhí)行銷售總監(jiān)Sara Bullock說到。事實(shí)上，市場(chǎng)趨向于采取壓縮方式通過IP技術(shù)傳輸視頻到控制室。

關(guān)于視頻頻道，傳輸應(yīng)該具體到10字節(jié)的數(shù)字編碼，改善信噪比，盡量保證原始圖像不變形。Moorhead說，“近來SFP光纖模塊的快速發(fā)展使得單模光纖長(zhǎng)距離(可達(dá)160公里)傳輸信號(hào)成為可能。”

Bullock補(bǔ)充，通常每80公里就會(huì)有信號(hào)還原。而且，在插分架構(gòu)(drop-and-insertring)中多頻道可以結(jié)合起來在單模光纖上傳送160個(gè)視頻通路。

對(duì)于大多數(shù)工程商來說，最大的技術(shù)挑戰(zhàn)是光纖拼接。“但是，有了高性價(jià)比、半自動(dòng)、數(shù)小時(shí)內(nèi)就能掌握的熔接器以后，這個(gè)問題已經(jīng)被克服，”Moorhead說到。

如果初始的網(wǎng)絡(luò)傳輸方案設(shè)計(jì)考慮到將來的擴(kuò)展需要，那么加入更多攝像機(jī)、重新定位攝像機(jī)位置、應(yīng)用視頻分析和利用雷達(dá)擴(kuò)展監(jiān)控范圍都可以輕易達(dá)成。“你同樣需要考慮基礎(chǔ)設(shè)施的花費(fèi)。例如，對(duì)于交通管理來說，在路邊開挖隧道以鋪設(shè)光纖是代價(jià)昂貴而且極不方便的。在保證擴(kuò)展性的同時(shí)，采用傳輸技術(shù)節(jié)約基建設(shè)施開支是十分重要的，”Bullock說到。

規(guī)劃是關(guān)鍵

當(dāng)選擇傳輸技術(shù)方案時(shí)，咨詢師、工程商和用戶必須考慮協(xié)調(diào)資源，因?yàn)檫@不光是由單方面來決定的。這包括公共設(shè)施機(jī)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商以及私人公司等，越多方面被涉及到，安裝就越復(fù)雜。“數(shù)據(jù)傳輸較少被提到，因?yàn)樗ǔ２槐恢匾?，認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)連接是一件理所當(dāng)然的事，”Bullock認(rèn)為。最終，先期規(guī)劃和長(zhǎng)期目標(biāo)都需要謹(jǐn)慎考慮到，并且要兼顧各種傳輸要素，這些是一個(gè)系統(tǒng)有效正常運(yùn)行的先決條件和基礎(chǔ)。(本文由陳思妤提供)

                                                              文章來源：安防知識(shí)網(wǎng)